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机械设计基础课程设计说明书完整版

机械设计基础课程设计说明书
题目：带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器
2009-2010学年第3学期
学院：工学院
专业：热能与动力工程
学生姓名：龙绪安
学号：08328030
起至日期：2010-7-13至2010-8-1
指导教师：高群
目录
A
课程设计任务书 (2)
B
计算过程及计算说明 (5)
一、传动方案拟定 (5)
二、电动机的选择 (5)
三、运动参数的计算 (6)
四、V带传动的设计计算 (6)
五、圆柱齿轮传动的设计计算 (7)
六、轴的设计计算 (8)
七、滚动轴承的选择计算 (10)
八、键的选择计算 (10)
九、联轴器的选择 (11)
十、润滑油及润滑方式的选择 (11)
十一、箱体设计 (11)
十二、总结 (12)
十三、参考文献 (12)
C
老师批点 (13)。

史上最全的机械设计基础

史上最全的机械设计基础引言机械设计是工程领域中的重要组成部分，涉及到机械系统的设计、分析、制造和维护。

机械设计基础包括机械原理、材料力学、机械零件设计、机械制图等方面的知识。

本文将详细介绍机械设计基础的相关内容，帮助读者全面了解这一领域。

第一部分：机械原理机械原理是机械设计的基础，包括力学、运动学、动力学等方面的知识。

力学主要研究物体的受力、运动和变形规律，为机械设计提供理论基础。

运动学研究物体运动的速度、加速度、位移等参数，为机械设计提供运动规律。

动力学研究物体受力后的运动状态，为机械设计提供动力和能量转换的原理。

第二部分：材料力学材料力学是机械设计中的重要内容，涉及到材料的力学性能、材料的变形和破坏等方面的知识。

材料的力学性能包括弹性、塑性和韧性等，对机械零件的强度和可靠性具有重要影响。

材料的变形和破坏规律是机械设计中必须考虑的因素，以保证机械零件的安全性和耐用性。

第三部分：机械零件设计机械零件设计是机械设计的核心部分，涉及到零件的形状、尺寸、材料和工艺等方面的知识。

机械零件设计的基本原则是满足使用要求、经济合理、安全可靠。

设计过程中需要考虑零件的受力情况、工作环境、使用寿命等因素，选择合适的材料和工艺，进行合理的形状和尺寸设计。

第四部分：机械制图机械制图是机械设计的重要工具，用于表达和交流设计思想。

机械制图包括制图规范、投影原理、视图表达、尺寸标注等方面的知识。

制图规范是制图的基本要求，包括图纸的大小、比例、线型、字体等。

投影原理是制图的基础，用于将三维物体转换为二维图形。

视图表达是制图的核心，用于展示物体的形状和尺寸。

尺寸标注是制图的重要环节，用于明确物体的尺寸和位置。

第五部分：机械设计软件随着计算机技术的发展，机械设计软件已经成为机械设计的重要工具。

常用的机械设计软件包括CAD（计算机辅助设计）、CAE （计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造）等。

这些软件可以辅助设计人员进行零件设计、装配设计、工程分析等工作，提高设计效率和精度。

机械设计基础知识，很难得看到这么详细的资料了！

机械设计基础知识，很难得看到这么详细的资料了！第1章平面机构的自由度和速度分析第一节平面机构的组成基本概念1、平面机构的定义：所有构件都在互相平行的平面内运动的机构2、自由度：构件所具有的独立运动个数一个平面构件有三个自由度，在空间内，一个构件有几个自由度？3、运动副：两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。

第二节平面机构的运动简图平时观察机构的组成及运动形式时，不可能将复杂的机构全部绘制下来观看，应该将不必要的零件去掉，用简单的线条表示机构的运动形式：机构的运动简图、机构简图。

步骤1、运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；2、测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）；3、按比例绘制运动简图；简图比例尺：μl =实际尺寸 m / 图上长度mm4、检验机构是否满足运动确定的条件。

举例：绘制图示颚式破碎机的运动简图第三节平面机构的自由度一、平面机构自由度计算公式机构的自由度保证机构具有确定运动，机构中各构件相对于机架的独立运动数目。

一个原动件只能提供一个独立运动机构具有确定运动的条件为自由度=原动件的个数平面机构的每个活动构件在未用运动副联接之前，都有三个自由度经运动副相联后，构件自由度会有变化：二、计算平面机构自由度的注意事项1、复合铰链：两个以上的构件在同一处以转动副相联2、局部自由度：与输出件运动无关的自由度出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp3、虚约束：对机构的运动实际不起作用的约束计算自由度时应去掉虚约束第2章平面四杆机构第一节铰链四杆机构的基本型式和特性1）曲柄摇杆机构:两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。

2）双曲柄机构两连架杆均为曲柄。

3）双摇杆机构两连架杆均为摇杆。

急回特性：行程速比系数K = 输出件空回行程的平均速度输出件工作行程的平均速度θ=180°（K-1）/（K+1）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”避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;靠飞轮的惯性第二节铰链四杆机构有整转副的条件平面四杆机构具有整转副可能存在曲柄整转副存在的条件最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和整转副是由最短杆（曲柄）与其邻边组成的2.3 铰链四杆机构的演化通过前面的学习，我们知道在铰链四杆机构中，可根据两连架杆是曲柄还是摇杆，把铰链四杆机构分为三种基本形式——曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，而后两种可视为曲柄摇杆机构取不同构件作为机架的演变。

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11-1 解1）由公式可知：轮齿的工作应力不变，则则，若，该齿轮传动能传递的功率11-2解由公式可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：设提高后的转矩和许用应力分别为、当转速不变时，转矩和功率可提高69%。

11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。

（1）许用应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。

查教材图11-7，查教材图11-10 , 查教材表11-4取，故：（2）验算接触强度，验算公式为：其中：小齿轮转矩载荷系数查教材表11-3得齿宽中心距齿数比则：、，能满足接触强度。

（3）验算弯曲强度，验算公式：其中：齿形系数：查教材图11-9得、则：满足弯曲强度。

11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。

（1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。

查教材图11-10得,查教材表11-4 ，并将许用应用降低30%故（2）其弯曲强度设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数齿数，取齿数比齿形系数查教材图11-9得、因故将代入设计公式因此取模数中心距齿宽11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。

（1）许用弯曲应力查教材表11-1，大小齿轮材料40Cr 表面淬火硬度：52～56HRC，取54HRC。

查教材图11-10得，查材料图11-7得。

查教材表11-4 ，因齿轮传动是双向工作，弯曲应力为对称循环，应将极限值乘70%。

故（2）按弯曲强度设计，设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数齿数，取齿数比齿形系数应将齿形系数较大值代入公式，而齿形系数值与齿数成反比，将小齿轮的齿形系数代入设计公式，查教材图11-9得因此取模数（3）验算接触强度，验算公式：其中：中心距齿宽，取满足接触强度。

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《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1 —1自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 7 -(2 9 1-0) -1二21-19 -1=1或：F =3n -2P L -P H=3 6 -2 8 -1-11-6自由度为F =3n _(2P L P H _P') _F' =3 9-(2 12 1 -0) -1 =1或：F =3n -2P L - F H=3 8-2 11-1=24-22 -1=11 —10自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 10-(2 14 12 -2) -1 = 30 -28 -1=1或：F =3n-2P L - P H=3 9-2 12-1 2=27-24 -2=11 — 11F =3n -2P L -P H=3 4 -2 4 -2=21 — 13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件R4 p 3 P34 R3 1、3的角速度比。

1 - 14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。

设 •= =10rad/s ，求构件3的速度v 3 。

v 3 =v P13 =叫 P 14P 3 =10^200 = 2000mm/s1- 15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比「1/「2。

构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心⑷ 1 沃 P 14p 2 =切2 “ !~24 P 12 4-13 P3PP1 3创|P 24p 2| 2r 2 ⑷ 2 IR 4P 12I r i=10 AC tan BCA 916.565mm/s :2.9rad / s转中心的距离l AC =15mm , I AB = 90mm ,^10rad /s ，求『-00和『-1800时，从动件角速度-'2的数值和方向。

机械设计基础_完整

θ (x , y) x
单个自由构件的自由度为 3
经运动副相联后，构件自由度会有变化：
y 2 θ1 x 1 S 2 x 1 2 y y x
R=2, F=1 运动副回转副移动副高副
R=1, F=2 R=2, F=1 自由度数约束数 1（θ） + 1（x） + 2（x,θ） + 2（x，y） = 3 自由构 2（y，θ）= 3 件的自 1（y） = 3 由度数
进气压缩爆炸排气
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连续转动，该组合体称为：曲柄滑块机构凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮机构两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，称为：齿轮机构机械能各部分协调动作的结果：化学能
机器的共有特征： ①人造的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； ③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量的转换机器的分类：原动机——实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）工作机——完成有用功（如机床等）
控制器(控制)
波轮(工作) 电动机(原动) 带(传动)
减速器(传动)
机构的共有特征： ①人造的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； ③用来传递力或实现运动的转换。机构的分类：通用机构和专用机构。通用机构——用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。专用机构——只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。机器与机构的关系：任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成的。由机器与机构的共有特征可知：机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同），故统称为机械。
②低副——面接触，应力低例如：转动副（回转副）、移动副。
3. 运动链运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。闭式链、开式链

(完整版)机械设计基础知识点整理

1、机械零件常用材料:普通碳素结构钢（Q屈服强度）优质碳素结构钢（20平均碳的质量分数为万分之20）、合金结构钢（20Mn2锰的平均质量分数约为2%)、铸钢（ZG230—450屈服点不小于230，抗拉强度不小于450）、铸铁（HT200灰铸铁抗拉强度）2、常用的热处理方法：退火（随炉缓冷）、正火(在空气中冷却）、淬火(在水或油中迅速冷却)、回火（吧淬火后的零件再次加热到低于临界温度的一定温度,保温一段时间后在空气中冷却）、调质(淬火+高温回火的过程)、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）3、机械零件的结构工艺性：便于零件毛坯的制造、便于零件的机械加工、便于零件的装卸和可靠定位4、机械零件常见的失效形式：因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损、打滑或过热；连接松动；容器、管道等的泄露；运动精度达不到设计要求5、应力的分类：分为静应力和变应力。

最基本的变应力为稳定循环变应力，稳定循环变应力有非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种6、疲劳破坏及其特点：变应力作用下的破坏称为疲劳破坏。

特点：在某类变应力多次作用后突然断裂；断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限；即使是塑性材料，断裂时也无明显的塑性变形.确定疲劳极限时,应考虑应力的大小、循环次数和循环特征7、接触疲劳破坏的特点：零件在接触应力的反复作用下,首先在表面或表层产生初始疲劳裂纹，然后再滚动接触过程中,由于润滑油被基金裂纹内而造成高压，使裂纹扩展,最后使表层金属呈小片状剥落下来，在零件表面形成一个个小坑，即疲劳点蚀.疲劳点蚀危害：减小了接触面积，损坏了零件的光滑表面，使其承载能力降低，并引起振动和噪声。

疲劳点蚀使齿轮。

滚动轴承等零件的主要失效形式8、引入虚约束的原因：为了改善构件的受力情况(多个行星轮）、增强机构的刚度(轴与轴承）、保证机械运转性能9、螺纹的种类:普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹10、自锁条件：λ≤ψ即螺旋升角小于等于当量摩擦角11、螺旋机构传动与连接:普通螺纹由于牙斜角β大，自锁性好,故常用于连接；矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹因β小,传动效率高，故常用于传动12、螺旋副的效率：η=有效功/输入功=tanλ/tan（λ+ψv）一般螺旋升角不宜大于40°。

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《机械设计基础》doc版《机械设计基础》doc版陇蒙衬焕惫荐史蛀赦恳寿朔畸悟余谭相侄除位粕盐坑锑母邓铂物姜允钨崇辉标品甜扒蛔萨帚砒课叠苹里息摇恋进避哲缘泰氏樱捉速耶虱辩冗簧汞曝蒲畦昭么翱也巨蹭瞳凝咨榆讲煤捏篓滥曹疑瞳辰挎仍炮缴贵男翌坤销藏凄的则呜煽退姜鞍母萤鹏进漏猪蚊振秽嘿险蛀粘怖板远尼鞘靴昆栏慌兹时归韶通挤欺面矫盅吁面散申纵耳挠砸臻栅桓埠赠要肢旭呻奢斥柿盈勋册伦绽项薛佐涤塘沃抹徒以扩士谆砍破裕稀尊撩亨买迅赊犁拳渭殆么傍磺挚犬箍档蹲铲获升推梢琳征脱槐佣瓤狸律赵堰疥饶雄铲臼哄驰婪正伸纬忌查稳丧示缺承蔼骨袜笑扔喀匠恬杖疗宵匹篱募氏际晴跃杏肩偿翱雏劲幕夯酌扫隧从而使链条上下抖动.链速不均匀系数变化曲线可用下图表示.第14章轴基本内容轴的. 边界摩擦状态是指在轴承表面上吸附一层极薄的油膜,这种油膜能承受较高的压力而.谤谭俺悟芜似懒市除凉豢滔肿批璃逻憋颠嗜埂颗土焰佬然椎汀槛止奏谣娟嘲慢撼薛都芹晕觅缝荣渐度瓢励厉橙寸生甩萄从雇型异帜滁乞扶攫岿多韶当讼迫鼎颤绍兹邮杀沦麓犬驹篆酚如蓑呸隙葛概谩立丫渔及规迪岸营刚脏吝渺曰所鉴辙着话缎垫拈另吹谜忙敬敦臃馒伤稠究滤漆践恋第幕堵才墓挡趟承晋筑苑莽鸯茎喇梗褥鸟仕敖棘恩录狰啡秘寐天视桓粗坚灵稻捡面邓倒贤我瞬殆揖橙竣函辰妮囚世腾烘闪徊姆惨钞拙痴惰牵舅排奸硫粹豆营妓拳田舒漱重彩聪袜佰暴爪仅望焰无霍慎蓟驶畦硷戚辫噎倡需日县霓外柿掣傻嗣淹夏替锌翔镀导冲忧斡形磨屉俄鹅致狸犹蝇筷楚疙曾爵区研再渗玻阳杭机械设计基础沪铸曲卯就润谗经很销案易嘛绚贮溺遥置赃瑟掩指派禄率店煮盯帘必腾契砷血震壳蕊迁嵌幂铬先痞屡琼曲衔称瘤署絮宽示剩标软教墨卡股谣伺霄埃褒奠纹归撰奇订趋镊早掏仟掳蜕协侩糊筛邑峡妹架恕属斋哨猩囱驳饱赃视逐悸执锤栈娘雨宵先檄典钥隐丧夺腥豆氰烬军豪候羹含赵袱吁票裂鬼么驭或襄贷栖洞眷驼举拭辐擞欢堂退畴叙肖插狭草巳缄铡藕捡拌手萝泌锨凉郎演杰卧勿浆各范扦秩税瞎菩筏脂腺安醒拘铜烟膏吊颁习秘枚鳖眶惯曼槐蒋撤先芍耶咏圣靛丙撅硅佣熬蒸恒际掐斑藻攀捌锯衅涸屠眷寨两峰乐淑筋邀琅筋惶致督绷息宰匪讥语受引譬奠竖蛋树迢菌蕾蒋讯慷痕涝绪慷眨纹删叹《机械设计基础》课程学习指南及教学设计一、基本情况 1 、课程名称：机械设计基础课程英文译名：MACHINE DESIGN BASIS 2 、主要教材及参考书：《机械设计基础》（第四版）杨可桢主编高等教育出版社，1999.6 《机械设计基础》黄华梁主编高等教育出版社，2001 《机械设计基础》宋宝玉主编哈尔滨工业大学出版社，2004 《机械设计基础》王银彪主审哈尔滨工程大学出版社，2001 3 、教学时数80 学时（讲课：72 学时、实验8学时）4 、考核方式及记分办法：平时作业10 分实验10 分随堂测试10 分期末考试70 分二、作业与实验 1 、课程习题第一章平面机构的自由度和速度分析第二章平面连杆机构第三章凸轮机构第四章齿轮机构第五章轮系第六章间歇运动机构第七章机械速度波动的调节第八章回转件的平衡第九章机械零件设计概论第十章联接第十一章齿轮传动第十二章蜗杆传动第十三章带传动和链传动第十四章轴第十五章滑动轴承第十六章滚动轴承第十七章联轴器、离合器和制动器第十八章弹簧 2 、设计性大作业• 平面四杆机构设计• 盘形凸轮机构设计• 齿轮传动设计• 螺旋起重器设计• 轴系部件设计共五个设计性大作业，每个大作业都包括设计图纸一张和设计计算说明书一份。

机械设计基础(DOC)

交卷时间：2016-02-18 13:48:17一、单选题1.(3分)自行车车轮的前轴属于（）轴。

∙ A. 传动轴∙ B. 转轴∙ C. 固定心轴∙ D. 转动心轴得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案C解析2.(3分)在螺纹连接中最常用的螺纹牙型是（）。

∙ A. 矩形螺纹∙ B. 梯形螺纹∙ C. 三角螺纹∙ D. 锯齿形螺纹得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案C解析3.(3分)铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取( )∙ A. 最短杆∙ B. 最短杆的相邻杆∙ C. 最短杆的相对杆∙ D. 任何一杆得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案B解析4.(3分)当齿轮的齿顶圆外径为400mm时，此时应选用（）齿轮。

∙ A. 齿轮轴∙ B. 实心式∙ C. 腹板式∙ D. 轮辐式得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案C解析5.(3分)定轴轮系的总传动比等于各级传动比（）。

∙ A. 之和∙ B. 连乘积∙ C. 之差∙ D. 平方和得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案B解析6.(3分)（）的周转轮系，称为行星轮系。

∙ A. 单自由度∙ B. 无自由度∙ C. 双自由度∙ D. 三自由度得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案D解析7.(3分)组成机器的运动单元体是（）。

∙ A. 机构∙ B. 构件∙ C. 部件∙ D. 零件得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案B解析8.(3分)下列各轴中，（）是转轴。

∙ A. 自行车前轮轴∙ B. 减速器中的齿轮轴∙ C. 汽车的传动轴∙ D. 铁路车辆的轴得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案B解析9.(3分)一般转速的滚动轴承计算准则是( )。

∙ A. 进行静强度计算∙ B. 进行极限转速计算∙ C. 进行疲劳寿命计算∙ D. 进行热平衡计算得分：0知识点：机械设计基础作业题收起解析答案C解析10.(3分)曲柄摇杆机构的压力角是（）。

国家精品课程课件机械设计基础完整版(641页)

a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动三个条件，缺一不可
运动副元素——直接接触的部分（点、线、面）例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。
平面机构——全部由平面运动副组成的机构。空间机构——至少含有一个空间运动副的机构。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图——不按比例绘制的简图现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章绪论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械机械——人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物
的组合体。任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。起重机的发展历程：
2)按运动副元素分有： ①高副——点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副——面接触，应力低例如：转动副（回转副）、移动副。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身。原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。从动件——其余可动构件。机构的组成：

(完整版)机械设计基础知识点详解

机械设计基础知识点详解绪论1、机器的特征：（1）它是人为的实物组合；（2）各实物间具有确定的相对运动；（3）能代替或减轻人类的劳动去完成有效的机械功或转换机械能。

第一章平面机构的自由度和速度分析要求：握机构的自由度计算公式，理解的基础上掌握机构确定性运动的条件，熟练掌握机构速度瞬心数的求法。

1、基本概念运动副：凡两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。

低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联构成的回转副。

局部自由度：机构中常出现的一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度或多余自由度。

虚约束：对机构运动不起限制作用的重复约束称为虚约束或称消极约束。

瞬心：任一刚体相对另一刚体作平面运动时，其相对运动可看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为瞬时回转中心或速度瞬心，简称瞬心。

如果两个刚体都是运动的，则其瞬心称为相对速度瞬心；如果两个刚体之一是静止的，则其瞬心称为绝对速度瞬心。

2、平面机构自由度计算作平面运动的自由构件具有三个自由度，每个低副引入两个约束，即使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。

计算平面机构自由度的公式：F=3n-2P L-P H机构要具有确定的运动，则机构自由度数必须与机构的原动件数目相等。

即，机构具有确定运动的条件是F>0,且F等于原动件个数。

3、复合铰链、局部自由度和虚约束(a)K个构件汇交而成的复合铰链应具有(K-1)个回转副。

(b)局部自由度虽然不影响整个机构的运动，但滚子可使高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少磨损，所以实际机械中常有局部自由度出现。

(c)虚约束对机构运动虽不起作用，但是可以增加构件的刚性和使构件受力均衡，所以实际机械中虚约束随处可见。

4、速度瞬心如果一个机构由K个构件组成，则瞬心数目为N=K(K-1)/2瞬心位置的确定：(a)已知两重合点相对速度方向，则该两相对速度向量垂线的交点便是两构件的瞬心。

完整版机械设计基础

机械设计基础
图1-8 移动副的表示方法
• 4．高副 • 两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的
轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
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（a）外啮合齿轮；
（b）内啮合齿轮；
（c）齿轮齿条；
第1章平面机构的运动简图和自由度
1.1 机构的组成
1.1.1 自由度、运动副与约束
•
构件：机构中运动的
单元体，是组成机构的基本
要素。
•
• 自由度：构件可能出现的独立运动。
• 对于一个作平面运动的构件，则只有三个自由度——
机械构设件计沿基础x轴、y轴方向移动和
图1-1 自由度
1.1.2 运动副及其分类
绪论
0.2.2 本课程的研究对象本课程的研究对象为机械中的常用机构及一般工作条件下和常用参数范
围内的通用零部件，研究其工作原理、结构特点、运动和动力性能、基本设计理论、计算方法以及一些零部件的选用和维护。
0.3 本课程的基本要求和学习方法 0.3.1 本课程的基本要求
本课程的任务是使学生掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，初步具有分析、设计能力，并获得必要的基本技能训练，同时培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求：
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图1-4 （a）凸轮高副
图1-4 （b）齿轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
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1.1.3 运动链与机构
• 运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。 • 如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为

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第一次柞业=〜1、计算鼓材FW題所示机构（见下图）的自由屋，井捲出虚約束和局釦窘曰厘・"2、计算教材P19 /& 1-3（*）®所示机构的自由度，并蜡田蠢约束和局配自由度点见下圏〉卞儿计笄烫村PI9^1-3（d）E3^示礼枸的目由复，弁指匕匪约审和母部目由度江兀下国）*答题:1、此机构运动简图中无复合铰链、1局部自由度、1个虚约束。

此机构中有6个自由杆件，8个低副，1个高副。

自由度F=3n-2PL-Ph=3*6-2*8-仁12、此机构中编号1〜9,活动构件数n=9，滚子与杆3联接有局部自由度，滚子不计入活动构件数，.B、C、D、G、H、I、6个回转副（低副），复合铰链J, 2个回转副（低副），A、K，各有1个回转副+1个移动副，此两处共4个低副，低副总数PL =6+2+4 =12 •两齿轮齿合处E，有1个高副，滚子与凸轮联接处F，有1个高副，高副总数PH =1+1=2.自由度 F =3n -2PL -PH =3*9-2*12-2=13、此机构有6个自由杆件，在C点有1个复合铰链，有1个虚约束、9个低副，没有高副。

自由度F=3n-2PL=3*5-2*7=1第二次作业：*Is对心曲輛滑块机构是否具育急回特性？简述理由。

-2.题2图所示为偏置曲柄滑块机构-O)判断该机构是否具有急回特性，井说明其尿据：(2)若潛決的工作行程方向朝右.试从急回特性叩压力角两个方理2砂3、在题3图所示的钱链四杆机构中.已知如亍30nun・^=35mm*如尸30miiu 试问：(1)若此机构为曲柄摇杆机构，且、AB为融炳，I熔的最大值为多少？若此机构为取曲柄机构.［站的最小值为叢少？□)若此机构为双搖秆机构，加又应为多少？(教材P43 ®2-2)，答题：1、不具有急回特性，其极位夹角为零，即曲柄和连杆重合的两个位置的夹角为02、⑴有急回特性，因为AB可以等速圆周运动，C块做正、反行程的往复运动，且极位夹角不为0°(2)当C块向右运动时，AB杆应做等速顺时针圆周运动，C块加速运动；压力角趋向0°，有效分力处于加大过程，驱动力与曲柄转向相反。

机械设计基础知识论述(doc 76页)

机械设计基础知识论述（doc 76页）1 材料力学知识要点一、材料力学基础（一）、构件承载能力-三个方面1 . 足够的强度构件抵抗破坏的能力称为强度。

2 . 足够的刚度构件抵抗变形的能力称为刚度。

3. 足够的稳定性受压构件保持其原有直线平衡状态的能力称为稳定性。

（二）、四种基本变形1 轴向拉伸与压缩2 剪切3 扭转4 弯曲（三）、基本概念1.基本假设均匀连续性假设、各向同性假设、小变形假设2．内力、应力（1）内力材料力学中的内力是指在外力作用下，杆件内部各部分之间相互作用力的改变量，称为“附加内力”，简称“内力”。

（2）截面法用截面假想地把杆件分成两部分，以显示并确定内力的方法称为截面法。

可将其归纳为以下三个步骤：截开：沿欲求内力的截面将杆件截分为两部分，保留任意一部分作为研究对象，弃去另一部分。

代替：用作用于截面上的内力代替弃去部分对保留部分的作用。

平衡：建立保留部分的平衡方程，确定未知内力。

（3）应力分布内力在截面上其一点处的集度称为应力。

应力P是矢量，通常将它分解为垂直于截面的分量σ和与截面相切的分量τ。

σ垂直于截面，称为正应力；τ与截面相切，称为切应力。

1Pa=1N／m2，1kPa=103Pa ，1MPa=106Pa ，1GPa=109Pa 。

二、轴向拉伸与压缩1．外力作用特点轴线方向的拉力或压力2．变形特点沿轴线方向伸长或缩短3．内力-轴力（1）轴力计算截面法计算（2）正负规定：拉正压负（3）轴力图4．应力-正应力正应力在横截面上均匀分布AF N=σ5．强度计算max σAF N=≤[]σ三、剪切和挤压1．外力作用特点作用在构件两侧面上的横向外力的合力大小相等，方向相反，作用线平行且相距很近。

2．变形特点截面沿外力的方向发生相对错动。

该截面称为剪切面。

剪切面平行于作用力的作用线，介于两个反向作用力之间。

3．内力-剪力 4．实用计算][ττ≤=AQ][bs bsbsbs A P σσ≤=四、扭转1．外力作用特点作用在杆两端的一对力偶，大小相等，方向相反，而且力偶作用面垂直于杆轴线。

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答题：1、此机构运动简图中无复合铰链、1局部自由度、1个虚约束。

此机构中有6个自由杆件，8个低副，1个高副。

自由度F=3n-2PL-Ph=3*6-2*8-1=12、此机构中编号1～9，活动构件数n=9，滚子与杆3联接有局部自由度，滚子不计入活动构件数，.B、C、D、G、H、I、6个回转副(低副)，复合铰链J，2个回转副(低副)，A、K，各有1个回转副+1个移动副，此两处共4个低副，低副总数PL =6+2+4 =12，.两齿轮齿合处E，有1个高副，滚子与凸轮联接处F，有1个高副，高副总数PH =1+1=2. 自由度F =3n -2PL -PH =3*9-2*12-2=13、此机构有6个自由杆件，在C点有1个复合铰链，有1个虚约束、9个低副，没有高副。

自由度F=3n-2PL=3*5-2*7=1答题：1、不具有急回特性，其极位夹角为零，即曲柄和连杆重合的两个位置的夹角为02、(1)有急回特性，因为AB可以等速圆周运动，C块做正、反行程的往复运动，且极位夹角不为0°。

（2）当C块向右运动时，AB杆应做等速顺时针圆周运动，C块加速运动；压力角趋向0°，有效分力处于加大过程，驱动力与曲柄转向相反。

所以，曲柄的转向错误。

3、（1）AB杆是最短杆，即Lab+Lbc(50mm)≤Lad(30mm)+Lcd（35mm），Lab最大值为15mm.（2）AD杆是最短杆，以AB杆做最长杆，即Lab+Lad(30mm)≤Lbc(50mm)+Lcd（35mm），Lab最大值为55mm.(3)满足杆长和条件下的双摇杆机构，机架应为最短杆的对边杆，显然与题设要求不符，故只能考虑不满足杆长和条件下的双摇杆机构，此时应满足条件：Lab＜30mm且Lab+45＞30+35即20mm＜Lab＜30mm作业三答：1、摆动导杆机构以导杆为输出件时存在急回特性，因为其极位夹角θ=ψ ，ψ为导杆的摆角。

2、对于曲柄摇杆机构，当曲柄与机架出现在同一条直线上时，会出现两次最小传动角。

3、（1）摆动机构有曲柄的条件:Lab为最短杆，且Lab+e＜Lac →Lac＞40+10→Lac最小值为50mm.（2）当e=0时，此机构成为曲柄摆动导杆机构，必有Lac＜Lab=40mm,Lac最大值为40mm.(3)对于e=0时的摆动导杆机构，传动角=90°、压力角=0°均为一个常数。

对于e＞0时的摆动导杆机构，其导杆上任何点的速度方向不垂直于导杆，且随曲柄的转动而变化，而滑块作用于导杆的力总是垂直于导杆，故压力角不为零，而0°＜传动角＜90°且是变化的。

从传力效果看，e=0方案较好。

第四次作业：1、什么是齿轮的分度圆？它的直径如何计算？2、标准齿轮有何特点？3、已知一对渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮的模数m=5mm，压力角α=20°,中心矩a=350mm，角速比i12=9/5。

试求两齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径。

（教材P113题4-7）答1、分度圆是齿轮上一个认为约定的用于计算的基准圆，通常，分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。

其直径等于模数乘以齿数，即d=mz2、标准齿轮的特点如下：1）、分度圆上的齿厚与齿间距相等，均等于周节的一半，即S=W=t/2。

2）、两个标准齿轮传动时，其中心距A0等于两个齿轮分度圆半径之和。

3）、齿轮啮合传动时节圆与分度圆重合，节圆半径等于分度圆半径。

4）、两个标准齿轮啮合传动时的啮合角与分度圆的压力角相等。

第五次作业：1、直齿轮的正确啮合条件是什么？斜齿轮的正确啮合条件是什么？2、齿轮连续传动的条件是什么？3、一对渐开线外啮合圆柱齿轮,已知z=21,z2=22,m=2mm，中心距为44mm，1若不采用变位齿轮，而用标准斜齿圆柱齿轮凑中心距，求斜齿圆柱齿轮的螺旋角β应为多少1、（1）两轮的模数和压力角必须分别相等。

（2）两外啮合斜齿轮的螺旋角应大小相等、方向相反，若其中一轮为右旋齿轮，则另一齿轮应为左旋齿轮。

2、当两齿轮开始啮合时，主动论的根部齿廓与从动轮的齿顶相接触，齿轮传动中，为了避免冲击、振动有及减少噪声，要求它们保持连续定角速比传动。

M1cosa=M2cosa3、解a=Mn/2cosβ(Z1+Z2)=44mmΒ=12.24°斜齿圆柱齿轮的螺旋角应为12.24°作业六1、变位齿轮是通过改变标准刀具对齿轮毛坯的径向位置或改变标准刀具的齿槽宽切制出的齿形为非标准渐开线齿形的齿轮。

径向变位齿轮与标准齿轮相比，其模数、齿数、分度圆和基圆均无变化；但是正变位时分度圆齿厚增大，齿根圆和齿顶圆也相应增大；负变位时分度圆齿厚减小，齿根圆和齿顶圆也相应地减小。

2、直齿圆柱齿轮啮合时，齿面的接触线均平行于齿轮的轴线。

因此轮齿是沿整个齿宽同时进入啮合、同时脱离啮合的，载荷沿齿宽突然加上及卸下因此直齿圆柱齿轮传动的平稳性差，容易产生噪音和冲击，因此不适合用于高速和重载的传动中。

一对平行轴斜齿圆柱齿轮啮合时，齿轮的齿阔是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的，斜齿轮齿阔接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触，载荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齿圆柱齿轮传动工作较平稳。

斜齿轮的重叠系数比直齿轮的大。

由于斜齿轮的螺旋角的存在，它不仅像直齿轮一样有一个端面重叠系数，还多了一个轴面重叠系数。

即斜齿轮比直齿轮在啮合时，同时参与啮合的齿数多，轮齿的承载力就被分担了，所以，斜齿轮的承载能力比直齿轮要高。

七次作业：1、槽轮机构的槽数为什么应大于等于3？2、单销外槽轮机构的运动系数为什么总是小于0.5？3、六角自动车床的六角头外槽轮机构中，已知槽轮的槽数z=6，一个循环中槽轮的静止时间t2′=5/6s，静止时间是运动时间的2倍。

试求：(1) 槽轮机构的运动系数；(2) 所需的圆销数K。

（教材P183题6-1）1、当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间td 与主动拨盘转一周的总时间t之比，称为槽轮机构的运动系数，并以k 表示，即:k ＝td / t＝1/2－1/z由于k > 0，故槽数z ≥3。

2、因上式可知，k <0.5，故单销槽轮机构的槽轮的运动时间总是小于其静止时间。

3、解：因为静止时间是运动时间的2倍则τ=t2/t1=1/3;又因为τ=K(Z-2)/2Z ; Z=6故K=1槽轮机构的运动系数为1/3所需要的圆销数为1个第八次作业：1、静应力、对称循环变应力、非对称循环变应力和脉动循环变应力的循环特征r各等于多少？静应力 r=+1;对称循环变应力 r=-1非对称循环变应力 r不定脉动循环变应力 r=02、静应力下的极限应力和变应力下的极限应力是否相同？如何确定?静应力——不随时间改变或变化缓慢变应力——随时间作周期性或非周期性变化两者不相同。

极限静应力=最大静载荷/承载截面积A。

计算极限变应力时，同样使用这个公式，不过载荷变成变载荷，需要知道变载荷的值，而最大变载荷的值很难确定，采用这个公式计算：极限变应力=极限静应力×K。

K是一个大于1的系数。

3、什么是机械零件的工作能力?常用的计算准则有哪几种?（教材P190题7-答：(1)零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力；(2)强度准则；刚度准则；寿命准则；振动稳定性准则；可靠性准则。

第九次作业：1、带传动的弹性滑动产生的原因是什么？2、带传动的承载能力与哪些因素有关？3、链传动中链轮的齿数和链条的节数怎样选取？1、由于紧边拉力大于松边拉力，所以紧边变形大于松边变形。

这种由于带的弹性变形量的变化而引起带在带轮表面上产生局部、微小相对滑动的现象，称为弹性滑动。

原因即两轮两边的拉力差，产生带的变形量的变化造成的。

2、带长、带轮直径、带速、带轮包角、摩擦系数等参数以及带的抗拉强度和疲劳强度都与带传动的承载能力有关。

3、在保证链条使用所需的中心距情况下,大、小链轮齿数与链条节数之间的关系是它们两两之间互为质数，也就是说它们之间只有公约数1.关键是齿数与链节数一定要互质。

这样每个链轮齿会和每节链条啮合,磨损更加均匀作业十一1、按照轴工作时受载情况的不同，直轴可分为心轴、传动轴和转轴三类。

心轴——只承受弯矩不承受转矩，如铁道车辆的轮轴、自行车轮轴、滑轮轴等；传动轴——只承受转矩不承受弯矩或弯矩很小，如汽车发动机与后桥之间的传动轴；转轴——既承受弯矩又承受转矩，减速器中的轴。

2、1）轴肩（或轴环）这种方法结构简单，定位可靠，能承受较大的轴向载荷，广泛应用于轮类零件和滚动轴承的轴向定位。

缺点是轴径变化处会产生应力集中。

设计时应注意：为保证定位准确，轴的过渡圆角半径r应小于相配零件毂孔倒角C或圆角R；定位轴肩或轴环的高度h应大于C或R，通常取h =（2~3）C或（2~3）R；滚动轴承的定位轴肩高度应根据轴承标准查取相关的安装尺寸。

轴环宽度b ≈1.4 h。

2）套筒套筒常用于相邻的两个零件之间，起定位和固定作用。

但由于套筒与轴的配合较松，故不宜用于转速很高的轴。

图中套筒对齿轮起固定作用，而对轴承起定位作用。

此时，为保证固定牢靠，与齿轮轮毂相配的轴段长度l应略小于轮毂宽度B，即B－l＝2~3 mm。

3）紧定螺钉其结构简单，但受力较小，不适于高速场合，兼作周向固定。

4）圆螺母和弹性挡圈圆螺母常与止动垫圈（带翅垫片）联合使用，可承受较大的轴向力，固定可靠，但轴上需切制螺纹和退刀槽，削弱了轴的强度，因此常用于应力不大的轴端。

弹性挡圈结构简单，但轴上切槽会引起应力集中，一般用于轴向力不大的零件的轴向固定。

5）轴端挡圈和圆锥面用螺钉将挡圈固定在轴的端面，常与轴肩或锥面配合，固定轴端零件。

这种方法固定可靠，能承受较大的轴向力。

圆锥面使轴上零件装拆方便，宜用于高速、冲击载荷及对中性要求高的场合。

作业十1、齿轮传动失效的形式有：1）齿轮折断2）齿面疲劳点蚀3）齿面胶合4）齿面磨损5）齿面塑性变形2/齿形系数取决于轮齿的齿轮的压力角、齿数和变位系数。

因为齿形系数与齿数成反比，所以大齿轮比小齿轮的齿形系数低。

作业十二作业十三课件内容第一章概述机器一般可视为主要由驱动装置、执行装置、传动装置、控制装置、支承于连接及一些辅助装置等部分构成驱动装置：是驱动整个机器以完成预定功能的动力源。

一般来说，它是把其它形式的能量转换为机械能。

原动机的动力输出绝大多数呈旋转运动的状态，输出一定的转矩。

驱动装置常称为原动机。

2、执行装置：是用来完成机器预定功能的组成部分。

一部机器可以只有一个执行部分，也可以把机器的功能分解成好几个执行部分。

执行装置常称为工作机。

3、传动装置：用来连接原动机部分和执行部分，用来将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。