机械设计基础复习说课讲解

1、双曲柄机构 2、曲柄摇杆机构 3、4 双摇杆机构
（二）急回特性
在曲柄摇杆中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于
两个极限位置，简称极位。
此两处曲柄之间的夹角θ 称为极位夹角。
C2
θ 180°＋θωB
C C1Aຫໍສະໝຸດ B1DDB2
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
tg nP (d2)
➢牙型角 (相邻两侧边夹角)
➢牙侧角 β(侧边与轴线垂线
夹角)对于对称牙型 2
ββ α
ψ
三、矩形螺纹副条 自件 锁为 的：
四、螺纹连接的类型
1、螺栓连接： 普通螺栓连接：螺栓与孔之间有间隙，应用广泛 铰制孔用螺栓连接：螺杆外径与螺栓孔的内径基本尺寸相同。 承受较大横向载荷
2、螺钉连接：螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，省去螺母，被连接件之 一较厚且不经常拆卸，以免被连接件的螺纹被磨损而使连接失效。
冲击类型的判断： （1）刚性冲击：加速度由0变为无穷大或由无穷大变为0 （2）柔性冲击：加速度由0变为有限值或由有限值变为0 （3）无冲击：加速度由0逐渐变化或逐渐变为0
三、凸轮廓线设计方法的基本原理（反转原理）
四.凸轮压力角的计算
tgα =
ds/dδ ± e
s + r20 - e2
基圆半径越小，压力角越大。
增大模数（10～15%） 。
三、轮齿弯曲强度计算危险截面的确定：30度切线法 四、齿轮的构造：齿轮轴：（当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做 成一体）、圆盘式（腹板式）：（齿顶圆直径小于等于500mm的齿轮可采用腹板 式结构）、轮辐式：（顶圆直径大于等于400mm时，常采用轮辐式结构）
第13章带传动和链传动
第5章 轮系
5-2
i1'5 n n 5 1'
Z Z 1 2 Z Z 23 'Z Z 3 4 'Z Z 5 4'
2 5 3 0 3 0 60 1 5 1 5 1 5 220
n5' 2n01 0 2.5
d5' m 5z' 420 80
v
5'
r820 26 20 .51.5 0
方向水平向右
5-8
4、速度瞬心及其在机构速度分析中的应用 （1）定义：构件2相对于构件1作平面运动，在任意时刻， 其相对运动都可以看作是绕某一重合点的运动，该重合 点简称为瞬心。因此，速度瞬心是两构件相对速度为零 的重合点，瞬时绝对速度相同的重合点。若两构件其中 之一为静止，则称为绝对速度瞬心，两构件都是运动的， 则称为相对速度瞬心。 （2）机构速度瞬心数目：若机构中有n个构件（包括机 架），则 N＝n(n-1)/2。 （3）机构瞬心位置的确定： ①直接观察法： ②三心定律：三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心， 且它们位于同一条直线上。
t1(18 0 )/V1C1C2 t1 C 1C2/1 ( 80)
当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置 摆到C1D，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：
t2(18 0)/
C2
V2 C1C2 t2
C 1C 2/1 ( 8 0 )
作者：潘存云教授
A
B1
显然：t1 >t2 V2 > V1
rb2 ω2
O2
（4）连续传动条件
为保证连续传动，要求：
实际啮合线段B1B2≥pb (齿轮的法向齿距)，pb 即： B1B2/pb≥1 定义: ε= B1B2/pb 为一对齿轮的重合度 N2 B1 一对齿轮的连续传动条件是：ε≥1
O1 ω1
B2 N1
K
ω2
采用标准齿轮，总是有： ε≥1故不必验算。
特别注意：▲分度圆和压力角是单个齿轮就有的； ▲节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的。
（3）一对轮齿的啮合过程 B2 ----起始啮合点
O1
rb1
ω1 ra1
B1----终止啮合点 B1B2 －实际啮合线
N1N2 ：理论上可能的最长啮 合线段
B2 N1 P
N2
B1
ra2
N1、N 2 －啮合极限点 阴影线部分－齿廓的实际工作段。
*******两构件的角速度与其绝对速度瞬心至相对 速度瞬心的距离成反比。*******
2、平面四杆机构的主要工作特性
(一)曲柄存在的条件（归纳）：
必须满足杆长条件：最长杆与最短杆的长度之 和应≤其他两杆长度之和。
机架的选取： （1）若取最短构件为机架，则得双曲柄机构； （2）取最短构件的任意邻边为机架，则得曲柄摇杆构； （3）若取最短构件的对边为机架，则得双摇杆机构。
AA2 1θθk ok 1
B1
B2 B3
o2
o3
2 渐开线齿轮的各部分名称及标准齿轮的尺寸
模数是轮齿抗弯能力的重要标志。
B
p
pk
齿顶圆－ da、ra 齿根圆－ df、rf 齿厚－ sk 任意圆上的弧长
齿槽宽－ ek 弧长
se ha h hf
sk
ek
pn
pb
rb
齿距 （相邻两齿同侧圆弧长）－ pk= sk +ek 法向齿距 （相邻两齿同侧齿廓沿公法线上
rf r ra
的距离圆弧长）－ pn = pb
分度圆－－人为规定的计算基准圆
表示符号： d、r、s、e，p= s+e
齿顶高ha 齿根高 hf 齿全高 h= ha+hf O 齿宽－ B
pb1
rb1 r1
B1
N2
O1
ω1
N1
B2 P
r2 rb2
ω2 O2
3 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
（1）正确啮合条件 一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它 们模数和压力角应分别相等。 m1=m2 ， α1=α2
从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。
压力角的余角称为传动角，可用γ的大小来表示机构
传动力性能的好坏,
压力角越小，传 动角越大，机构传力 B
B
C γ
F”
FF”’ C γFα
F
F’
性能越好。
AA
DD
（四）机构的死点位置 摇杆为主动件，且连杆 与曲柄两次共线时，有：
γ＝0 此时机构不能运动. 称此位置为： “死点” F
3、双头螺柱连接：被连接件之一较厚且经常拆卸 4、紧定螺钉连接：定位并能传递较小载荷
5、其它 地脚螺栓连接；吊环螺栓连接； T型槽螺栓连接
五、预紧：使连接在承受工作载荷之前，预先受到力作用的过程
六、螺纹连接的防松
1、实质：限制螺旋副的相对转动
2、螺纹连接防松的方法按工作原理可分为
1） 摩擦防松：如加两个对顶螺母 2） 机械防松
第9章 机械零件设计概论
一、机械零件的工作能力及工作能力准则
计算量 ≤ [许用量]
二、应力应力的种1、类静应力
σ
循分环类变应力有五个参量：
最大应力σm2ax、；变应力 最小应力σmin； 应力幅σa ( (σ max- σmin)/2)； 平均应力σm ( (σmax+ σmin)/2)； 应力循环特性 r (σmin / σmax)。 σ
3） 其它：破坏螺纹副关系（铆冲；粘接）
七、螺栓连接的强度计算
1、受横向载荷的螺栓：可采用铰制孔用螺栓来代替普通螺栓连接。
2、受轴向载荷的螺栓：螺栓总的拉伸载荷为工作载荷加残余预紧力
3、残余预紧力应大于零
Fa = FE + FR
残余预紧力
八、平键、半圆键和花键的两侧面为工作面；楔键的上下面 为工作面。
①机构具有确定运动的条件为：自由度＝原动件数。 ②计算公式： F=3n－2PL –Ph ③计算自由度注意事项：(需指明) （1）复合铰链：链接处有m个构件（包括机架）,则有m－1转动副。 （2）局部自由度：出现在加装滚子的场合，计算时将滚子与从动 件看作一体。 （3）虚约束：某些约束对机构自由度的影响是重复的。
一、带传动的特点：
带传动由于是靠摩擦来传递运动和动力，且存在弹性滑
动，所以其瞬时传动比和平均传动比都不恒定。
二、带传动的张紧：调节中心距或加张紧轮。
零件 构件 机构 机器
机械
第1章 平面机构的自由度和速度分析
1、运动副（两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副）
按运动副元素分有： ①低副－面接触，应力低：转动副和移动副。 ②高副－点、线接触，应力高。
2 、平面机构运动简图的绘制 3、平面机构自由度的计算（构件相对于参考系的独立运动称为自由度）
➢小径 d1(D1)：螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径。
➢中径 d2 (D2)（截得沟 槽和凸起宽度相等）
➢螺距 P（相邻两牙在中
P
径线上对应两点间的轴向
距离）n为螺旋线数 SnP
➢导程 S（同一螺旋线）
➢螺纹升角 （在中径圆柱
上，螺旋线的切线与垂直于螺
d (D) d2 (D2) d1 (D1)
纹轴线的平面夹角）
O2
εα= 1.45
B1B2=εαP b = 1.45 Pb
第一对齿在B2点进入啮合 第一对齿从B2运动到B3点时； 第二对齿在B2点恰好进入啮合。
第一对齿从B3运动到B1点时； 第二对齿从B2运动到B4点时。 第一对齿在B1点脱离啮合后； 只有第二对齿处于啮合状态。
当第二对齿从B4点运动到B3点时N；2 第三对正好在B2点进入啮合。 开始一个新的循环。
第4章 齿轮机构
齿轮传动的特点：齿轮传动是啮合传动，且由于其两轮中心连线 与两基圆的内公切线相交为一定点，所以其平均传动比和瞬时传
动比都是恒定的。
1 渐开线及渐开线齿廓 （1） 渐开线的形成和特性 ―条直线在圆上作纯滚动时，直线 上任一点的轨迹 BK－发生线，基圆－rb θk－AK段的展角
（2）渐开线的特性
绪论
掌握机器、机构和构件和零件的区别与联系
1、机器：除传递运动和力外，还具有变换或传递能量、 物料、信息的功能；
2、机构：是一个构件系统，只用于传递运动和力； 3、构件：是运动的单元，可以是单一的整体，也可以
是由几个零件组成的刚性结构。这些零件之 间没有相对运 动，构成一个运动单元。 4、零件：是制造的单元，分为通用零件和专用零件。 它们之间的关系：
γ＝0
F γ＝0
一、概念
第3章 凸轮机构
1、基圆
2、推程
3、推程运动角
4、远休止角
5、回程
6、回程运动角
7、近休止角
8、从动件位移线图
二、从动件常用运动规律
1、等速运动（一次多项式运动规律）：产生刚性冲击 2、等加速等减速运动（二次多项式运动规律）：产生柔性冲击 3、简谐运动（余弦加速度运动）：柔性冲击 4、正弦加速度运动（摆线运动）：无冲击
180°-θ
C1 D
摇杆的这种特性称为急回运动。
K V 2 C1C 2
V1
C1C 2
t2 t1
t1 t2
180 180
称K为行程速度变化系数。 只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1
且θ越大，K值越大，急回性质越明显。
设计新机械时，往往先给定K值，于是: 180 K1
K1
（三）压力角和传动角 压力角：
单齿啮合区长度：
L1＝ εαP b －2(εα－1) P b ＝ (2－εα) P b
双齿啮合区长度：
L2＝ 2(εα－1) P b
rb2
11
1 B2
N1
B1 B3
P B4
2
2 23
rb2
双齿啮合区
双齿啮合区
单齿啮合区
4 切齿方法按其原理可分为成形法和范成法两类。 5 标准齿轮最小根切齿数为17。
① AB = BK;
渐开线
t
k
t
A
rk
θk
r
发生线 B
b
O
基圆
定义：啮合时K点正压力方向与速度方向
所夹锐角为渐开线上该点之压力角αk。 αk k
rb＝rk cosαk
vk
④离中心越远，渐开线上的压力角越大。 ⑤渐开线形状取决于基圆
rk
A θk αk
B
rb
当rb→∞，变成直线。
K
O
⑥基圆内无渐开线。
第11章 齿轮传动
一、轮齿的失效形式 1、轮齿折断：一般发生在齿根部位。
2、齿面点蚀：首先出现在齿根表面靠近节线处，开式传 动中，一般看不到点蚀现象。
3、齿面胶合
4、齿面磨损
5、齿面塑性变形 二、 设计准则
闭式传动： 按保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行计算。 开式传动： 按保证齿根弯曲疲劳强度进行计算，考虑磨损的影响,适当
i1 H 3 n n 1 3 H H n n 1 3 n n H H Z Z 1 2 Z Z 2 3 ' 3 2 0 0 8 5 0 0 1 5
50nH 12
0nH
5
nH35.7
与n1转向相反
第6章 间歇运动机构
间歇运动机构：主动件连续运动， 从动件作周期性时动、时停运动的 结构称为间歇运动机构。例如：棘 轮机构、槽轮机构。
当r=-1，称为对称循环变应力；
当r=0，称为脉动循环变应力；
当r=1为，静应力。
σ
σ a
σ max
σ
σ
m
min
t
t
σ
t t
一、连 接 类 型
机 动连接
械
连
接 静连接
第10章 连接
可拆 连接
不可拆 连接
螺纹连接 键、花键、销连接 无键连接 铆接 焊接 粘接
二、螺纹的主要参数
➢大径 d (D)也称为公称直径，如M10，M30等等（与外螺纹牙顶或内螺纹 牙底相重合的假象圆柱体的直径）