机械设计基础复习指导

机械设计基础期末复习指导

绪论

1．机器、机构、零件、构件的基本概念及理解

2．机器的三个特征？

第1章机械设计概述

1．机械设计的基本要求？

2．机械设计的一般过程？

第2章润滑与密封概述

1．摩擦的四种类型？

2．磨损的三个阶段？

3．润滑油的主要性能指标，分类及选用原则。

第3章平面机构的结构分析

1．机构的组成和运动副

机构由若干构件联接组合而成，根据运动传递路线和构件的运动状况，构件可分为三类：机架、原动件、从动件。

两个构件直接接触而形成的可动联接称为运动副。

在平面机构中，按构件的接触性质运动副可分为高副和低副两类，它们所约束的自由度数目和内容是不同的。

2．平面机构的运动简图

机构运动简图是表示机构组成和各构件相对运动关系的简明图形。为掌握机构运动简图，应熟记各类常用平面机构与运动副的符号表示法。

3．平面机构的自由度

机构具有确定运动的条件是：原动件的数目＝机构的自由度数F（F＞0）。

机构的自由度数F则按下列公式计算：

F＝3n-2PL-PH

运用平面机构自由度公式计算一个机构的自由度数F，是学习的重点内容之一，必须熟练掌握。当机构中含有复合铰链、局部自由度和虚约束时，应能准确地识别和处理，这是正确计算机构自由度数的关键。

第4章平面连杆机构

1．平面四杆机构的类型

铰链四杆机构根据两连架杆的运动形式不同，可分为三种形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

判别铰链四杆机构的型式首先要根据机构中各构件的相对杆长条件，确定机构中是否存在具有整转副的构件。机构中不存在整转副时，无论取哪个构件为机架，都只能得到双摇杆机构；当机构满足整转副条件时，则要根据选取哪个构件为固定机架来确定该机构的型式。2．平面四杆机构的工作特性

学习重点是曲柄摇杆机构的工作特性和应用

（1）急回特性

曲柄摇杆机构的急回特性是指当曲柄连续匀速回转时，摇杆往复摆动的速度不同。摇杆空回行程与工作行程的平均角速度之比定义为机构的行程速比系数K，以表示急回的程度。

曲柄摇杆机构具有急回特性，是由于机构存在有极位夹角θ。一般情况下有K＞1，且极位夹角θ越大，K值也越大，机构的急回性质就越显著。

（2）压力角α和传动角γ

在不计摩擦的条件下，作用于机构从动件上驱动力的方向线与该力作用点的绝对速度方向线之间所夹的锐角称为压力角α。压力角与机构的效率关系密切，是衡量机构传力性能的重要指标。

在连杆机构中，为了度量方便常用压力角的余角来衡量传力性能，它是连杆与从动件之间所夹锐角γ，称为传动角。传动角越大，机构传力性能越好。

（3）死点位置

当机构从动件的传动角γ=0时，驱动力与从动件上力的作用点的运动方向垂直，有效驱动力矩为零，这时的机构位置称为死点位置。

对于曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，连杆与从动摇杆不可能共线，故不存在死点位置；而摇杆为原动件时，连杆和从动曲柄将两次共线，这时连杆对曲柄的驱动力将通过曲柄的转动中心，驱动力矩为零，这两个位置即机构的两个死点位置。

第5章凸轮机构

1．从动件的运动规律

（1）从动件位移线图

从动件位移线图是从动件的位移S和凸轮转角φ的关系曲线，是设计凸轮轮廓曲线的依据。为此，应掌握位移线图的画法，并了解凸轮机构运动循环中有关名词和概念。

（2）从动件的常用运动规律

了解三种常用的从动件运动规律。

掌握在给定行程h和推程运动角（或回程运动角）的条件下绘制各自位移线图的方法。2．图解法设计凸轮轮廓

理解反转法原理，掌握对心尖底从动件凸轮轮廓的设计步骤及要求。

了解凸轮理论轮廓与实际轮廓的关系。

3．凸轮机构设计的几个问题

（1）凸轮机构的压力角

在凸轮轮廓曲线的某点上，凸轮对从动件的作用力方向与从动件运动方向之间所夹的锐角α称为凸轮机构在该点上的压力角。压力角大，则机构的传力性能差，设计凸轮机构时应使最大压力角不超过许用值[α]。

（2）滚子半径的确定

滚子从动件凸轮机构若滚子的尺寸选择不当，将使凸轮的实际轮廓不能完全实现原设计时所预期的运动规律，这就是运动失真现象。为此要考虑选择较小的滚子尺寸，以满足。

（3）基圆半径的确定

基圆半径可先根据经验公式选择，再综合考虑传动效率、运动失真、结构紧凑与否等因素最终确定基圆尺寸。

第6章其他常用机构

1．常用间歇机构

了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇机构和不完全齿轮机构的基本类型和工作原理。2．螺旋机构

（1）主要参数

掌握螺纹的直径尺寸、螺距和导程、螺旋升角λ、螺纹的牙型角α和牙型斜角β等主要参数关系。

（2）螺旋机构的应用

螺旋副有两类用途，一类为螺纹联接，另一类为螺旋传动。

螺纹联接要求联接可靠，除有一定强度要求外，还要保证自锁，因而多用三角形螺纹。根据

使用条件和牙型角不同，又可有普通螺纹，英制螺纹和管螺纹。

螺旋传动平稳性好，能获得很大的机械效益，可实现自锁和具有精密位移等优点。螺旋传动可采用梯形螺纹、锯齿形螺纹或矩形螺纹。

第7章螺纹及轴毂联接

1．螺纹联接

（1）螺纹联接的基本类型

螺纹的分类及主要几何参数及应用；螺纹联接一般采用三角螺纹，基本类型有螺栓联接、螺钉联接、双头螺栓联接及紧定螺钉联接。了解各类联接的结构、熟悉常用的标准件是设计螺纹联接所必须掌握的基本知识。

（2）失效分析和设计准则

掌握螺栓组联接的设计计算，螺纹联接的失效是指由螺纹联接件与被联接件所构成的联接的失效。对于普通螺栓，无论载荷属于哪种类别都只能承受轴向拉力，其失效形式为螺杆的断裂；而铰制孔用螺栓则只能承受横向载荷，其失效形式为剪切或挤压失效。

（3）螺纹联接的预紧和防松

绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧，使联接具有所要求的刚性、紧密性和防松能力。重要的联接必须控制预紧力的大小。

在设计螺栓联接时应考虑防松措施。防松的方法按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、永久防松三大类。

2．键销联接

（1）平键联接

a．平键联接的类型和特点

平键是矩形截面的联接件，传递转矩是靠平键的两个侧面。平键联接的特点是结构简单、对中性好，拆装方便。

平键联接按其用途可分为三种：普通平键、导向平键和滑键。普通平键一般用于静联接；而导向平键和滑键则用于动联接。

b．平键联接的失效分析与强度计算

正常的条件下，平键联接的主要失效形式是薄弱零件在静联接时的挤压失效。标准尺寸的平键联接应按联接的挤压强度计算：

（N/mm2）

在设计键联接时，应根据联接的结构和使用条件选择键的类型，由轴的直径尺寸按标准选取平键的剖面尺寸b×h，并根据轮毂长度确定键的长度L，然后用上述强度公式做核验计算。（2）半圆键联接

半圆键联接工作时靠两侧面传递转矩。半圆键呈弓形，它的工艺性好，装拆方便，但对轴的强度消弱严重，故一般用于轻载联接。

（3）楔键联接

楔键的上、下两个表面是工作面，分别与毂和轴的键槽底面贴合。在装配时，楔键打入轮和毂的键槽中，会使轴毂产生偏心距e，因此定心精度不高。

（4）切向键联接

切向键由两个1：100的单边倾斜楔键组成，装配后两个键的斜面相互贴合，共同楔紧在轮毂和轴之间[图12-7]。切向键常用于载荷大、对中要求不严格的场合。

（5）销联接

销联接主要用于固定零件之间的相对位置，也可以用于轴和毂或零件间的联接，并传递不大的载荷；还可作为安全装置中的过载剪断元件。

第9、10章带传动及链传动