机械设计基础复习提纲

机械设计基础复习大纲
2009、6、1
第1章绪论
1.1机器的组成及机器中常用的机构和零件
掌握：机器的特征：人为的实物组合、各实物间具有确定的相对运动、有机械能参与或作机械功机器的组成：原动机+传动系统+工作机构
了解：机器、机构、机械、常用机构、通用零件、专用零件和部件的概念
1.2本课程的内容、性质和任务
了解：课程内容、性质、特点和任务
第2章机械设计概述
2.1机器的功能分析及功能原理设计
了解：与机械设计有关的一些基础理论与技术
2.2机器的功能分析及功能原理设计
了解：机器的功能分析；功能原理设计
2.3机械设计的基本要求和程序
了解：机械设计的基本要求和一般程序
2.4常用的设计方法
了解：常用的设计方法
第3章机械运动设计与分析基础知识
机构组成要素
掌握：构件的定义（运动单元体）、分类（机架、主动件、从动件）
构件与零件（加工、制造单元体）的区别
平面运动副的定义、分类（低幅：转动副、移动副；高副：平面滚滑副）
各运动副的运动特征、几何特征、表示符号及位置
了解：运动链的定义
运动链成为机构的条件（具有一个机架、具有足够的主动件）
平面机构运动简图
了解：机构运动简图（能认识简图即可）
机构运动简图与机动示意图（不按比例）的区别
平面机构自由度计算
掌握：机构自由度的定义（具有独立运动的数目）
平面运动副引入的约束数（低幅：引入2个约束；高副：引入1个约束）
自由度计算，注意事项（复合铰链、局部自由度、虚约束、公共约束）
机构具有确定运动的条件（机构主动件数等于机构的自由度）
速度瞬心及其在机构速度分析上的应用
掌握：速度瞬心定义
瞬心分类：绝对瞬心：绝对速度相等且为零的瞬时重合点，位于绝对速度的垂线上
相对瞬心：绝对速度相等但不为零的瞬时重合点，位于相对速度的垂线上
速度瞬心的数目
速度瞬心的求法
观察法：转动副位于转动中心
移动副位于垂直于导轨的无穷远
高副位于过接触点的公法线上
三心定理：互作平面平行运动的三个构件共有三个瞬心，且位于同一直线上
用速度瞬心求解构件的速度（关键找到三个速度瞬心，建立同速点方程，然后求解）
第6章平面连杆机构
平面连杆机构的基本形式和应用
掌握：平面连杆的组成（构件+低副；各构件互作平行平面运动）──低副机构铰链四杆机构组成（四构件+四转动副）
铰链四杆机构各构件名称（机架、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、固定铰链、活动铰链）铰链四杆机构的分类：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
铰链四杆机构的变异方法：改变构件长度、改变机架（倒置）
了解：连杆机构的特点、四杆机构的应用
平面四杆机构的基本特性
掌握：铰链四杆机构的运动特性：
曲柄存在条件：①最长杆长度+最短杆长度≤其余两杆长度之和
②连架杆与机架中有一杆为四杆中之最短杆
曲柄摇杆机构的极限位置：曲柄与连杆共线位置
曲柄摇杆机构的极位夹角θ：两极限位置时连杆（曲柄）所夹锐角
曲柄摇杆机构的急回特性及行程速比系数
平面连杆机构的运动连续性
铰链四杆机构的传力特性：
压力角α：不计摩擦、重力时从动件受力方向与受力点速度方向间所夹锐角
传动角γ：压力角的余角
曲柄摇杆机构最小传动角位置：曲柄与机架共线的两位置中的一个
死点（止点）位置：传动角为零的位置
了解：许用压力角、许用传动角
死点（止点）位置的应用和渡过
平面连杆机构的运动设计
掌握：实现给定连杆二个或三个位置的设计
实现给定行程速比系数的四杆机构设计：曲柄摇杆、曲柄滑块和摆动导杆机构
了解：基本设计命题：实现给定的运动要求：连杆有限位置、连架杆对应角位移、轨迹满足各种附加要求：曲柄存在条件、运动连续条件、传力及其他条件
实验法设计实现给定连杆轨迹的四杆机构
解析法设计实现给定两连架杆对应位置的四杆机构
第7章凸轮机构
凸轮机构的类型和应用
掌握：凸轮机构的组成（凸轮+从动件+机架）──高副机构
凸轮机构的分类：按凸轮分类（平面凸轮：盘形凸轮、移动凸轮；空间凸轮）
按从动件分类：端部形状：尖端、滚子、平底、曲面
运动形式：移动、摆动
安装方式：对心、偏置
按锁合方式分类：力锁合、形锁合
了解：凸轮机构的特点、凸轮机构的应用、凸轮机构的一般命名原则
从动件的几种常用运动规律
掌握：基圆（理论廓线上最小向径所作的圆）、理论廓线、实际廓线、行程从动件运动规律（升程、回程、远修止、近修止）
刚性冲击（硬冲：速度突变，加速度无穷大）、柔性冲击（软冲：加速度突变）运动规律特点：等速运动规律：速度为常数、始末两点存在硬冲、用于低速
等加速等减速：加速度为常数、始末中三点存在软冲、不宜用于高速
余弦加速度：停─升─停型：始末两点存在软冲、不宜用于高速
升─降─升型：无冲击、可用于高速
了解：运动规律的基本形式：停─升─停；停─升─降─停；升─降─升运动规律的选择原则
盘形凸轮轮廓曲线的设计
掌握：反转法绘制凸轮廓线的方法：对心或偏置尖端移动从动件
对心或偏置滚子移动从动件
了解：反转法绘制摆动从动件凸轮廓线的方法
凸轮机构的基本尺寸设计
掌握：滚子半径的选择、运动失真、运动失真的解决方法
了解：机构自锁、偏置对压力角的影响
压力角、许用压力角、临界压力角三者关系
基圆半径的确定
第8章齿轮传动
齿轮传动的类型和特点
掌握：齿轮机构的组成（主动齿轮+从动齿轮+机架）──高副机构
圆形齿轮机构分类：
平行轴：直齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮齿条）
斜齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮齿条）
人字齿轮机构
相交轴：圆锥齿轮机构（直齿、斜齿、曲齿）
相错轴：螺旋齿轮机构、蜗轮蜗杆机构
了解：齿轮传动的特点
齿廓啮合基本定律
掌握：齿廓啮合基本定律
定传动比条件、节点、节圆、共轭齿廓
了解：常用齿廓曲线：渐开线、摆线、圆弧
渐开线及渐开线齿廓
掌握：渐开线的形成、特点
一对渐开线齿廓啮合特性：定传动比特性、可分性
了解：一对渐开线齿廓啮合时啮合角、啮合线保持不变
渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动
掌握：渐开线齿轮个部分名称：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆
齿顶高、齿根高、齿全高
齿距（周节）、齿厚、齿槽宽
直齿圆柱齿轮的基本参数
直齿圆柱齿轮的尺寸计算：d、h a、h f、h、db、p、p b、s、e
外齿轮、外啮合、内齿轮、内啮合尺寸计算
标准安装：分度圆与节圆重合
一对渐开线齿轮啮合条件：正确啮合条件
连续传动条件；重合度的几何含义
一对渐开线齿轮啮合过程：起始啮合点（入啮点）；终止啮合点（脱啮点）
实际啮合线；理论啮合线；极限啮合点
了解：齿廓工作段、重合度的最大值、重合度与基本参数的关系、轮齿间的相对滑动化
渐开线直齿圆柱齿轮的加工及齿轮变位的概念
掌握：范成法加工齿轮的特点：用同一把刀具可加工不同齿数相同模数和相同压力角的齿轮根切现象及不根切的最少齿数
了解：根切现象及产生的原因（渐开线刀刃顶点超过极限啮合点）
齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择
掌握：齿轮传动的几种失效形式及防止失效的措施
齿轮传动的设计准则
齿轮材料的选择原则、软硬齿面的区别和各自的应用场合
齿轮传动的计算载荷
掌握：计算载荷中四个系数的含义及其主要影响因素、改善措施
直齿圆柱齿轮的强度计算
掌握：受力分析
强度计算力学模型（接触：赫兹公式、弯曲：悬臂梁）
强度计算的主要系数Y Fa、Y Sa、Yε、Z E、Z H、Zε的意义及影响因素
（强度计算的公式不要求记，考试时若需要会给出）
直齿圆柱齿轮传动的设计计算路线、设计参数（齿数、齿宽系数、齿数比等）的选择了解：齿轮结构设计
第9章蜗杆传动
掌握：
蜗杆传动的特点
普通圆柱蜗杆传动的主要参数（m、α、z、q、a、d、γ、i）
蜗杆传动的主要失效形式
蜗轮常用材料，结构
蜗杆旋向、转向和受力的关系，力分析
了解：
自锁现象及自锁条件
蜗杆传动热平衡计算（进行热平衡计算的原因及热平衡基本概念）
第10章轮系
轮系的类型
掌握：定轴轮系：所有齿轮轴线位置相对机架固定不动
周转轮系：至少有一个齿轮轴线可绕其他齿轮固定轴线转动
组成：行星轮+太阳轮（中心轮）+行星架（系杆）
分类：行星轮系（F=1）、差动轮系（F=2）
混合轮系：由若干个定轴轮系和周转轮系组成的复杂轮系
轮系的传动比计算
掌握：定轴轮系传动比计算
周转轮系传动比计算
混合轮系传动比计算：
求解步骤：①分清轮系、②分别计算、③找出联系、④联立求解
关键：正确区分各基本轮系
蜗杆旋向的判定：轴线铅锤放置，观察可见面齿的倾斜方向，左边高左旋，右边高右旋
了解：惰轮；轮系的功用
第11章带传动
掌握：
带传动的主要特点
带传动的工作情况分析（运动分析、力分析、应力分析、失效分析）
型号、主要参数（a、d、Z、α、L、v）及设计选择原则、方法
了解：
带传动的设计方法和步骤
带的使用方法
第12章其他传动类型简介
棘轮机构
掌握：组成、工作原理、类型（齿式、摩擦式）
运动特性：往复摆动转换为单向间歇转动；有噪音有磨损、运动准确性差
设计时满足：自动啮紧条件
了解：特点、应用及设计
槽轮机构
掌握：组成、类型（外槽轮机构、内槽轮机构）、定位装置（锁止弧）
运动特性：连续转动转换为单向间歇转动；主动拨销进出槽轮的瞬时其速度应与槽的中心线重合且有软冲
第14章机械系统动力学
机械动力学分析原理
掌握：作用在机械上的力：驱动力、工作阻力
等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型
等效原则：等效力矩、等效力：功或功率相等
等效转动惯量、等效质量：动能相等
等效方程：
速度波动的调节和飞轮设计
掌握：机器运动的三个阶段：起动阶段、稳定运动阶段（匀速或变速稳定运动）、停车阶段周期性速度波动的原因、一个稳定运动循环
调节周期性速度波动的目的（限制速度波动幅值）和方法（增加质量或转动惯量）
平均角速度：不均匀系数：
飞轮转动惯量计算：
能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置
了解：三个阶段中功能关系、非周期性速度波动的原因及调节方法
刚性回转体的平衡
掌握：静平衡的力学条件：
动平衡的力学条件：
静平衡原理、动平衡原理
第15章螺纹连接
了解：螺纹的类型，各种类型的特点及应用
掌握：
螺纹连接的基本类型、特点及应用
螺纹连接的预紧和防松原理、方法
单个螺栓连接的强度计算方法
螺栓组连接的设计与受力分析
提高螺纹连接强度的措施
第16章轴
了解：
轴的功用及类型
轴上载荷与应力的类型、性质
轴设计的主要内容及特点
掌握：
轴按载荷所分类型
轴的材料、热处理及选择
轴的结构设计（结构设计原则、轴上主要零件的布置、轴的各段直径和长度、轴上零件的轴向固定、轴上零件的周向固定、轴的结构工艺性、提高轴的强度和刚度）
平键、花键联接的特点、键强度计算
轴的失效形式及设计准则
轴的强度计算（初步计算方法：按扭转强度计算；按弯扭合成强度计算）
第17章轴承
了解：
轴承的功用
滚动轴承和滑动轴承的主要特点及应用场合
滚动轴承受载元件的应力分析（定性）
掌握：
对滑动轴承轴瓦和轴承衬材料的要求和常用材料
非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式和设计计算方法
常用滚动轴承的类型和各自的主要特点
选择滚动轴承类型时要考虑的主要因素
滚动轴承基本额定寿命的概念；寿命计算
滚动轴承当量动负荷的计算
角接触轴承轴向载荷的计算
滚动轴承支撑轴系时的配置方式、应用场合
轴承的调整、固定、装拆、预紧、润滑、密封的主要作用和方法
四种考试题型
选择题、填空题、计算题、结构题。