机械设计基础

机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。

机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统 区别：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外，还包含了电气、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信
息的功能。

但是，在研究构件的运动和受力情况时，机器与机构并无差别。

①自锁：当传动角0°，压力角90°时，无论如何增加动力，机构也无法运动的情况就叫做自锁②当斜面倾角小于摩擦角时，滑块不能在重力作用下自行下滑，即处于自锁状态。

这为矩形螺纹自锁的条件③与矩形螺纹分析相同，若螺纹升角小于当量摩擦角，则螺纹具有自锁性能，如不施加驱动力矩，无论轴向驱动Fa 多大，都不能使旋副相对运动。

考虑到极限情况：自锁条件为：ψ<ρ’
传动角为零的位置称为死点位置。

死点位置会使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。

为了消除死点位置的不良影，可以对从动曲柄施加外力，或利用飞轮机构及构件自身的惯性
作用，使机构通过死点位置。

死点位置对传动虽然不利，但是对某些夹紧装置却可用于防松。

打滑：若带所需的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动 弹性滑动：由于材料弹性变形而产生的滑动 区别：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。

打滑是指由于过载引起的全面滑动，应当避免。

弹性滑动是由紧、松边拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免
公用：用来支持旋转的机械零件和传递转矩 四大要求：①轴应便于加工，轴上零件要易于装拆（制造安装要求）②轴和轴上零件要有准确的工作位置（定位）③各零件要牢固而可靠地相对固定（固定）④改善受力状况，减少应力集中和提高疲劳强度。

1、平面双曲柄机构运动不确定性解决方法：
①
加装飞轮，利用惯性②增加一个平面曲柄③将两组平行曲柄机构错开排列
2、偏心轮的优点：这样不仅增大了轴颈尺寸，提高了偏心轮的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结构简化。

3、具有急回特性的四杆机构：曲柄摇杆机构 、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构
4、凸轮机构主要凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。

5、优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且机构简单，紧凑，设计方便。

缺点：凸轮与从动件之间为点接触或线接触，易磨损，所以常用于传动不大的控制机构中。

6、齿轮结构的优点：①使用的圆周速度和功率范围广②效率较高③传动比较稳④工作可靠性高⑥可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。

缺点是：①要求较高的制造和安装精度，成本较高②不适宜于远距离两轴之间的传动。

7、基圆越大，它的渐开线在K 点的曲率半径越大，即渐开线愈趋平直
8、两轮的模数和压力角必须分别相等。

9、齿轮加工方法：成形法，范成法 10、变位齿轮和标准齿轮的比较：
① 模数、压力角和分度圆直径不变②齿厚、齿槽
宽、齿顶高和尺高发生变化 11、键连接的类型，特点：
① 平键连接：a 优点：结构简单，装拆方便，对
中性较好。

b 缺点：不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定作用。

②半圆键连接：a 优点：对中性较好，工艺上较方便。

b 缺点：键槽较深，对轴的削弱力较大。

③楔键连接：a 优点：能承受单方向的轴向力。

b 缺点：楔键打入时，迫使轴和轮产生偏心
12、轮齿的失效形式：轮齿折断，齿面磨损，齿面点蚀，齿面胶合，齿面塑性变形。

13、斜齿轮传动的优缺点
优点：a 斜齿轮齿面上的接触线是倾斜的，一对齿轮是逐渐进入齿合的， 故传动平稳。

b 重合度大，承载能力高，适用于高度重载传动。

c 斜齿轮不发生根切的最少齿数比值齿轮少， 有利于减少结构尺寸。

d 可以通过调整螺旋角来配凑斜齿轮传动的中心距。

机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。

机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统 区别：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外，还包含了电气、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信
息的功能。

但是，在研究构件的运动和受力情况时，机器与机构并无差别。

①自锁：当传动角0°，压力角90°时，无论如何增加动力，机构也无法运动的情况就叫做自锁②当斜面倾角小于摩擦角时，滑块不能在重力作用下自行下滑，即处于自锁状态。

这为矩形螺纹自锁的条件③与矩形螺纹分析相同，若螺纹升角小于当量摩擦角，则螺纹具有自锁性能，如不施加驱动力矩，无论轴向驱动Fa 多大，都不能使旋副相对运动。

考虑到极限情况：自锁条件为：ψ<ρ’
传动角为零的位置称为死点位置。

死点位置会使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。

为了消除死点位置的不良影，可以对从动曲柄施加外力，或利用飞轮机构及构件自身的惯性
作用，使机构通过死点位置。

死点位置对传动虽然不利，但是对某些夹紧装置却可用于防松。

打滑：若带所需的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动 弹性滑动：由于材料弹性变形而产生的滑动 区别：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。

打滑是指由于过载引起的全面滑动，应当避免。

弹性滑动是由紧、松边拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免
公用：用来支持旋转的机械零件和传递转矩 四大要求：①轴应便于加工，轴上零件要易于装拆（制造安装要求）②轴和轴上零件要有准确的工作位置（定位）③各零件要牢固而可靠地相对固定（固定）④改善受力状况，减少应力集中和提高疲劳强度。

1、平面双曲柄机构运动不确定性解决方法：
②
加装飞轮，利用惯性②增加一个平面曲柄③将两组平行曲柄机构错开排列
2、偏心轮的优点：这样不仅增大了轴颈尺寸，提高了偏心轮的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结构简化。

3、具有急回特性的四杆机构：曲柄摇杆机构 、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构
4、凸轮机构主要凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。

5、优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且机构简单，紧凑，设计方便。

缺点：凸轮与从动件之间为点接触或线接触，易磨损，所以常用于传动不大的控制机构中。

6、齿轮结构的优点：①使用的圆周速度和功率范围广②效率较高③传动比较稳④工作可靠性高⑥可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。

缺点是：①要求较高的制造和安装精度，成本较高②不适宜于远距离两轴之间的传动。

7、基圆越大，它的渐开线在K 点的曲率半径越大，即渐开线愈趋平直
8、两轮的模数和压力角必须分别相等。

9、齿轮加工方法：成形法，范成法 10、变位齿轮和标准齿轮的比较：
2、 模数、压力角和分度圆直径不变②齿厚、齿槽
宽、齿顶高和尺高发生变化 11、键连接的类型，特点：
② 平键连接：a 优点：结构简单，装拆方便，对
中性较好。

b 缺点：不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定作用。

②半圆键连接：a 优点：对中性较好，工艺上较方便。

b 缺点：键槽较深，对轴的削弱力较大。

③楔键连接：a 优点：能承受单方向的轴向力。

b 缺点：楔键打入时，迫使轴和轮产生偏心
12、轮齿的失效形式：轮齿折断，齿面磨损，齿面点蚀，齿面胶合，齿面塑性变形。

13、斜齿轮传动的优缺点
优点：a 斜齿轮齿面上的接触线是倾斜的，一对齿轮是逐渐进入齿合的， 故传动平稳。

b 重合度大，承载能力高，适用于高度重载传动。

c 斜齿轮不发生根切的最少齿数比值齿轮少， 有利于减少结构尺寸。

d 可以通过调整螺旋角来配凑斜齿轮传动的中心距。