《机械设计基础》知识点（6-10章）

《机械设计基础》知识点（6-10章）
第六章齿轮传动
1.齿轮传动的特点和类型：
优点：传动比准确，传动效率高，传递功率大，使用寿命长，适用的速度和功率范围广，工作可靠，可实现平行轴、相交轴及交错轴之间的传动
缺点：要求较高的制造和安装精度，成本较高，不宜与远距离两轴之间的传动。

类型：（1）按两齿轮轴线相对位置分：平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动。

（2）按齿轮工作条件分：闭式齿轮传动、开式齿轮传动。

（3）按齿面硬度分：软齿面齿轮传动、硬齿面齿轮传动。

2.齿廓啮合的基本规律：
（1）齿廓啮合基本定律：C 点为过啮合点所作的齿廓的公法线与两齿轮转动中心的连心线的交点，两齿轮的角速度w1、w2与C点所分割的两线段长度O1C、O2C 成反比关系。

（2）齿轮的基本参数：
模数：是齿轮的一个基本参数，用m来表示。

模数反映了齿轮的轮齿及各部分尺寸的大小，模数越大，其齿距、齿厚、齿高和分度圆直径都将相应增大。

为减少标准刀具数量，模数已经标准化。

齿数：在齿轮的整圆周上轮齿的总数，用z来表示，齿数z应为整数。

分度圆压力角：α=arccos(rb/ r)，分度圆上压力角为标准值：α=20°
（3）齿轮各部分名称：见下图
3渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动：
(1)正确啮合条件：两轮的模数和压力角必须分别相等，即
(2)渐开线直齿圆柱齿轮的标准安装：两轮的分度圆相切作纯滚动，分度圆与节圆相重合，标准中心距。

(3)齿轮连续传动的条件：重合度ε大于1。

重合度越大，表示同时啮合的轮齿对数越多。

4 齿轮加工的基本原理
(1) 加工方法：成形法和范成法
(2) 轮齿的根切现象：用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具
齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。

(3) 改变根切的办法：设计齿轮的齿数大于不根切的最小齿数17；设计成变位齿轮。

5 齿轮的失效形式和齿轮材料
(1)齿轮的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。

(2)齿轮材料：锻钢、铸钢以及铸铁。

6 斜齿圆柱齿轮传动
(1)啮合特点及基本参数：斜齿轮的法面模数参数为标准值。

(2)斜齿轮传动正确啮合的条件：
第七章蜗杆传动
1 蜗杆传动的基本参数：模数m和压力角α
2 正确啮合条件；
γ——蜗杆的导程角β2——蜗杆螺旋角
3 蜗杆传动的失效形式：齿面胶合、点蚀、磨损、轮齿的折断。

4 蜗杆传动材料：蜗杆一般用碳素钢或合金钢制成，要求齿面光洁并具有较高硬度。

蜗轮材料为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁。

5 受力分析：各分力的方向判定如下：
当蜗杆为主动轮时，作用在蜗杆上的圆周力Ft1与受力点的运动方向相反，作用在蜗轮上的径向力Ft2与受力点的运动方向相同；蜗杆上的径向力Fr1与涡轮上的径向力Fr2分别由啮合点指向各自的轮心；蜗杆上的轴向力Fa1与蜗轮上的圆周力Ft2方向相反，蜗轮上的轴向力Fa2与蜗杆上的圆周力Ft1方向相反。

主动件上的轴向力Fa的方向还可用左右手定则来判断，即轮齿左旋用左手，轮齿右旋用右手，四直弯曲的方向表示主动件的传动方向，拇指伸直时所指的方向就是所受轴向力Fa的方向
第八章轮系
1 一定轴轮系的传动比：一对圆柱齿轮传动，其传动比：
式中负号表示外啮合，正号表示内啮合
Tips：计算轮系传动比不仅要计算其数值，还要确定其相对转动方向。

2 一般定轴轮系的传动比计算公式：
式中：ｍ－表示定轴轮系中外啮合的齿对数。

Tips：(1) 平行定轴轮系中各轮的转向可用计算法来确定。

(2) 如果轮系是含有锥齿轮、螺旋齿轮和蜗杆传动等组成的空间定轴轮系，其传动比的大小仍可用上式来计算，但式中的（-1）m不再适用，只能在图中以标注箭头的方法确定各轮的转向。

3 周转轮系的传动比：转换机构法：利用相对运动原理，使系杆的转动速度为零，将其转化为定轴轮系进行计算。

一般公式，设nG和nJ为周转轮系中任意两个齿轮G和J的转速，nH为行星架H的转速
Tips: (1)此式只适用于单一周转轮系中齿轮 G、J和转臂 H轴线平行的场合。

(2)代入上式时，nG、nJ、nH值都应带有自己的正负符号，设定某一转向为正，则与其相反的方向为负。

(3)上式如用由锥齿轮组成的单一周转轮系，转化轮系的传动比的正负号(-l)m不再适用，此时必须用符号法标注箭头的方法确定
4 混合轮系的传动比：
（1）分清该混合轮系是由几个单一的定轴轮系和几个单一周转轮系组成。

（2）分别对这些基本轮系列出传动比计算方程。

（3）对组合方程式联立求解。

第九章间歇运动机构
1 间歇机构的类型及作用；
（1）棘轮机构：
组成：棘轮、驱动棘爪、制动棘爪和机架。

特点：结构简单、转角可调、转向可变。

但只能有级调节动程, 且棘爪在齿背滑行会引起噪音、冲击和磨损，高速时不宜采用。

棘轮（棘爪）正常工作的条件：棘轮齿面角α大于摩擦角γ。

（2）槽轮机构：
组成：主动拨盘、从动槽轮和机架
特点: 结构简单、工作可靠、能准确控制转动、机械效率高。

转角不可调。

重要参数：槽数z，通常取为z=4~8
拨盘圆销数K，当z=3时，圆
销的数目可为1~5；当z=4或5
时，K可为1~3；当z≥6时，K
可为1或2
（3）不完全齿轮机构：
组成：主动轮1、从动轮2、机架
特点：结构简单、匀速传动。

（4）凸轮间歇机构：
组成：带曲线槽的圆柱凸轮1(主动)，带滚子3的转盘2(从动)，机架
特点：运动可靠, 平稳,运动规律任意, 用于高速间歇运动
第十章螺纹连接与螺旋传动
1 预紧的目的：预紧可使联接在承受工作载荷之前就受到预紧力F’的作用，以防止联接受载后被联接件之间出现间隙或横向滑移。

预紧也可以防松。

预紧力过大－－会使整个联接的结构尺寸增大；也会使联接螺栓在装配时因过载而断裂。

预紧力不足－－则又可能导致联接失效
2 螺纹连接的防松：摩擦放松、机械防松、破坏螺纹副关系
3 螺栓连接的强度计算：
(1)普通螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度
(2)铰制孔螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度、剪切强度和挤压
强度
(3)螺栓连接的强度计算，对于螺钉等其他螺纹连接方式也同样适用
4 松螺拴连接的设计计算
式中： d1—螺纹小径 mm
F—螺纹承受的轴向工作载荷 N
[σ]—螺纹材料的许用应力 MPa
5 只受预紧力作用的紧螺栓连接
（1）靠摩擦力传递横向载荷的紧螺栓连接
式中：
f —接合面摩擦系数
m —接合面数
z —螺栓数目
ks —可靠性系数
（2）靠摩擦力传递转矩的紧螺栓连接
F’—预紧力 N
d1 —螺纹小径 mm
[σ]—螺纹材料的许用应力 MPa
6 受预紧力F’及受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接
设:缸内总压力为Q，螺栓数为z，则每个螺栓所受的工作载荷为：
设：螺栓的刚度为Cb,被联接件的刚度为Cm。

因为
所以
式中Cb/（Cb+Cm）称为相对刚度系数，它与螺栓和被联接件的材料、结构、尺寸以及工作载荷作用位置、垫片等因素有关。

强度条件式：γe=4*1.3F0/γd12≤[γ]
式中：F0—螺栓的总拉力 N
d1—螺栓的小径 mm
[σ]—螺栓材料的许用应力 MPa
7 提高螺栓联接强度的措施
（1）改善螺纹牙间的载荷分布
（2）降低螺栓所受的总拉力F0
（3）避免或减小附加应力
（4）减少应力集中。