機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識點(diǎn)總結(jié)匯編

學(xué)習(xí)-----好資料1.構(gòu)件：獨(dú)立的運(yùn)動單元 /零件：獨(dú)立的制造單元機(jī)構(gòu)：用來傳遞運(yùn)動和力的、有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的、用構(gòu)件間能有確定相對運(yùn)動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)（機(jī)構(gòu) =機(jī)架（1個(gè)）+原動件（≥ 1個(gè)）+從動件（若干））機(jī)器：包含一個(gè)或者多個(gè)機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)注：從力的角度看機(jī)構(gòu)和機(jī)器并無差別，故將機(jī)構(gòu)和機(jī)器統(tǒng)稱為機(jī)械1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的要點(diǎn)： 1）構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際數(shù)目相同 2）運(yùn)動副的種類和數(shù)目與實(shí)際數(shù)目相同 3）運(yùn)動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例（該項(xiàng)機(jī)構(gòu)示意圖不需要）運(yùn)動副（兩構(gòu)件組成運(yùn)動副）：1）高副（兩構(gòu)件點(diǎn)或線接觸）2）低副（兩構(gòu)件面接觸組成），例如轉(zhuǎn)動副、移動副自由度（F）=原動件數(shù)目，自由度計(jì)算公式：F3n（n為活動構(gòu)件數(shù)目）（PL為低副數(shù)目）（PH為高副數(shù)目）2PLPH求解自由度時(shí)需要考慮以下問題： 1）復(fù)合鉸鏈 2）局部自由度3）虛約束桿長條件：最短桿+最長桿≤其它兩桿之和（滿足桿長條件則機(jī)構(gòu)中存在整轉(zhuǎn)副）I） 滿足桿長條件，若最短桿為機(jī)架，則為雙曲柄機(jī)構(gòu)）滿足桿長條件，若最短桿為機(jī)架的鄰邊，則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）滿足桿長條件，若最短桿為機(jī)架的對邊，則為雙搖桿機(jī)更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料構(gòu)IV）不滿足桿長條件，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)急回特性：搖桿轉(zhuǎn)過角度均為擺角（搖桿左右極限位置的夾角）的大小，而曲柄轉(zhuǎn)過角度不同，例如：牛頭刨床、往復(fù)式輸送機(jī)急回特性可用行程速度變化系數(shù) （或稱行程速比系數(shù)） K表示K

1/t2t112/t1t22

180K11801801K為極位夾角（連桿與曲柄兩次共線時(shí)，兩線之間的夾角）6.壓力角：作用力 F方向與作用點(diǎn)絕對速度 vc方向的夾角 α從動件壓力角α=90°（傳動角γ=0°）時(shí)產(chǎn)生死點(diǎn)，可用飛輪或者構(gòu)件本身慣性消除凸輪機(jī)構(gòu)的分類及其特點(diǎn)：I)按凸輪形狀分：盤形、移動、圓柱凸輪（端面） II）按推桿形狀分： 1）尖頂——構(gòu)造簡單，易磨損，用于儀表機(jī)構(gòu)（只用于受力不大的低速機(jī)構(gòu)） 2）滾子——磨損小，應(yīng)用廣 3）平底——受力好，潤滑好，用于高速轉(zhuǎn)動，效率高，但是無法進(jìn)入凹面 III）按推桿運(yùn)動分：直動（對心、偏置）、擺動 IV)按保持接觸方式分： 力封閉（重力、彈簧等）、幾何形狀封閉（凹槽、等寬、等徑、主回凸輪）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：從動件運(yùn)動方向與凸輪給從動件的力的方向之間所夾的銳角α（凸輪給從動件的力的方向沿接觸點(diǎn)的法線方向）壓力角的大小與凸輪基圓尺寸有關(guān)，基圓半徑越小，壓力角更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料α越大（當(dāng)壓力角過大時(shí)可以考慮增大基圓的半徑）10.凸輪給從動件的力 F可以如圖分解為沿從動件的有用分力 F’F’F和使從動件壓緊導(dǎo)路的有害分力 F’’（F’’=F’tanα）F’’凸輪機(jī)構(gòu)的自鎖現(xiàn)象：在α角增大的同時(shí)，F(xiàn)’’增大，使導(dǎo)路摩擦力大于有用分力 F’，系統(tǒng)無法運(yùn)動，當(dāng)壓力角超過許用值【 α】即發(fā)生自鎖，【α】在擺動凸輪機(jī)構(gòu)中建議 35°-45°，【α】在直動凸輪機(jī)構(gòu)中建議 30°，【α】在回程凸輪機(jī)構(gòu)中建議 70°-80°12.凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律與沖擊的關(guān)系： I）多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律： 1）等速運(yùn)動（一次多項(xiàng)式）運(yùn)動規(guī)律——?jiǎng)傂詻_擊 2）等加等減速（二次多項(xiàng)式）運(yùn)動規(guī)律——柔性沖擊 3）五次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律——無沖擊（適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)） II）三角函數(shù)運(yùn)動規(guī)律：1）余弦加速度（簡諧）運(yùn)動規(guī)律——柔性沖擊 2）正弦加速度（擺線）運(yùn)動規(guī)律——無沖擊 III）改進(jìn)型運(yùn)動規(guī)律：將集中運(yùn)動規(guī)律組合，以改善運(yùn)動特性13.凸輪滾子機(jī)構(gòu)半徑的確定：a為工作輪廓的曲率半徑 、 為理論輪廓的曲率半徑 、rT為滾子半徑I）輪廓內(nèi)凹時(shí)： a rT II）輪廓外凸時(shí)：

a rT（當(dāng)a rT 0時(shí)，輪廓變尖，出現(xiàn)失真現(xiàn)象，所以要使機(jī)構(gòu)正常工作，對于外凸輪廓要使 min rT）更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料注：平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)也會出現(xiàn)失真現(xiàn)象， 可以增大凸輪的基圓半徑來解決問題齒輪嚙合基本定律：設(shè)P為兩嚙合齒輪的相對瞬心（嚙合齒輪公法線與齒輪連心線1O2Prb2（傳動比O1O2交點(diǎn)），i12O1Prb12需要恒定，即需要 O2P為常數(shù)）O1P齒輪漸開線（口訣）：弧長等于發(fā)生線，基圓切線是法線，曲線形狀隨基圓，基圓內(nèi)無漸開線嚙合線：兩嚙合齒輪基圓的內(nèi)公切線嚙合角：節(jié)圓公切線與嚙合線之間的夾角 α’（即節(jié)圓的壓力角）16.齒輪的基本參數(shù)：齒頂圓 ——r、d齒根圓 ——r、d 齒厚s(弧長）齒槽寬 e（弧長）a a f f k k齒距（周節(jié)）： pk sk ek法向齒距（周節(jié)） pn pb(基圓上的弧長）齒頂高（分度圓到齒頂 高度） ha齒根高（分度圓到齒根 高度） hf分度圓：人為規(guī)定（標(biāo)準(zhǔn)齒輪中分度圓與節(jié)圓重合） ，分度圓參數(shù)用 r、d、e、s、p=e+s表示（無下標(biāo)）全齒高h(yuǎn) ha hf齒寬（輪齒軸向的厚度 ）B 輪齒的齒數(shù)為 z模數(shù)m：分度圓的周長dzpdzp/，人為規(guī)定p/只能取某些簡單的值，故定義mp/,有dmz,r1mz2齒輪各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算公式： d mzha*齒頂高系數(shù)***）1,(0.8更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料* * * * *hf (ha c)m(頂隙系數(shù)c正常齒c 0.25短齒制c 0.3)hhh**af(2hc)ma***dad2ha(z2ha)mdfd2hf(z2ha2c)m分度圓壓力角α=arcos（rb/r）（rb為基圓半徑，r為分度圓半徑）所以db dcos mzcosdbmzcospcos所以pnpbmcoszz18.齒輪重合度：表示同時(shí)參加嚙合的輪齒的對數(shù)，用（≥1才能連續(xù)傳動）表示， 越大，輪齒平均受力越小，傳動越平穩(wěn)19.理論上齒側(cè)間隙為0即s1e2*0,頂隙c為標(biāo)準(zhǔn)值即ccm標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的中心距 a ra1 c r2f r1 r2漸開線齒輪的加工方法：1）成形法（用漸開線齒形的成形刀具直接切出齒形，例如盤銑刀和指狀銑刀），成形法的優(yōu)點(diǎn)：方法簡單，不需要專用機(jī)床；缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，精度差，僅適用于單件生產(chǎn)及精度要求不高的齒輪加工 2）范成法（利用一對齒輪（或者齒輪與齒條）互相嚙合時(shí)，其共軛齒闊互為包絡(luò)線的原理來切齒的） ，常見的刀具例如齒輪插刀（刀具頂部比正常齒高出 c*m，以便切出頂隙部分，刀具模擬嚙合旋轉(zhuǎn)并軸向運(yùn)動，缺點(diǎn)：只能間斷地切削、生產(chǎn)效率低） 、齒條插刀（頂部比傳動用的齒條高出 c*m，刀具進(jìn)行軸向運(yùn)動，切出的齒輪分度圓齒厚和分度圓齒槽寬相等，缺點(diǎn)：只能間斷更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料地切削、生產(chǎn)效率低） 、齒輪滾刀（其在工作面上的投影為一齒條，能夠進(jìn)行連續(xù)切削）21.最少齒數(shù)和根切 （根切會削弱齒輪的抗彎強(qiáng)度、 使重合度 下*降）：對于α=20°和ha=1的正常齒制標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，當(dāng)用齒條加工時(shí)，其最小齒數(shù)為 17（若允許略有根切，正常齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實(shí)際最小齒數(shù)可取 14）如何解決根切？變位齒輪可以制成齒數(shù)少于最少齒數(shù)而無根切的齒輪，可以實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)中心距的無側(cè)隙傳動，可以使大小齒輪的抗彎能力比較接近，還可以增大齒厚，提高輪齒的抗彎強(qiáng)度(以切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)的位置為基準(zhǔn)，刀具移動的距離xm稱為變位量， x稱為變?yōu)橄禂?shù)，并規(guī)定遠(yuǎn)離輪坯中心時(shí) x為正值，稱為正變位，反之為負(fù)值，稱為負(fù)變位 )22.輪系的分類：定軸輪系（軸線固定） 、周轉(zhuǎn)輪系（軸有公轉(zhuǎn)） 、復(fù)合輪系（兩者混合）一對定軸齒輪的傳動比公式：anazbiabnbzab對于（定軸）齒輪系，設(shè)輸入軸的角速度為 1，輸出軸的角速度為1m，i1mm

所有從動輪齒數(shù)的乘積所有主動輪齒數(shù)的乘積齒輪系中齒輪轉(zhuǎn)向判斷（用箭頭表示） ：兩齒輪外嚙合時(shí)，箭頭方向相反，同時(shí)指向或者背離嚙合點(diǎn)，即頭頭相對或者尾尾相對；兩齒輪內(nèi)嚙合時(shí)，箭頭方向相同蝸輪蝸桿判斷渦輪的轉(zhuǎn)動方向：判斷蝸桿的螺紋是左旋還是更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料右旋，左旋用左手，右旋用右手，用手順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向把握蝸桿，拇指指向即為渦輪的旋轉(zhuǎn)方向周轉(zhuǎn)輪系（包括只需要一個(gè)原動件的行星輪系和需要兩個(gè)原動件的差動輪系）的傳動比：HHnH轉(zhuǎn)化輪系從G至K所有從動輪齒數(shù)的乘積HnGnGiGKnKHnH（）nKH轉(zhuǎn)化輪系從G至K所有主動輪齒數(shù)的乘積注：不能忘記減去行星架的轉(zhuǎn)速，此外，判斷G與K兩輪的轉(zhuǎn)向是否相同，如果轉(zhuǎn)向相同，則最后的結(jié)果符號取“+”，如果轉(zhuǎn)向相反，則結(jié)果的符號取“-”復(fù)合輪系的傳動比計(jì)算，關(guān)鍵在于找出周轉(zhuǎn)輪系，剩下的均為定軸輪系，計(jì)算時(shí)要先名明確傳遞的路線是從哪一個(gè)輪傳向下一個(gè)輪（周期性）速度波動：當(dāng)外力作用（周期性）變化時(shí)，機(jī)械主軸的角速度也作（周期性的）變化，機(jī)械的這種（有規(guī)律的、周期性的）速度變化稱為（周期性）速度波動（在一個(gè)整周期中，驅(qū)動力所做的輸入功和阻力所作的輸出功是相等的，這是周期性速度波動的重要特征）調(diào)節(jié)周期性速度波動的常用方法是在機(jī)械中加上一個(gè)轉(zhuǎn)動慣量很大的回轉(zhuǎn)件——飛輪（選擇飛輪的優(yōu)勢在于不僅可以避免機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生過大的波動，而且可以選擇功率較小的原動機(jī)）對于非周期性的速度波動，我們可以采用調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)（機(jī)械式離心調(diào)速器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但是它的體積龐大，更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料靈敏度低，近代機(jī)器多采用電子調(diào)速裝置）26．飛輪轉(zhuǎn)動慣量的選擇：JAmax2m注：1）AmaxEmaxEmin1222J(maxmin)Jm（Amax為最大功虧，2即飛輪的動能極限差值，Amax的確定方法可以參照書本99頁）2） m max min （ m為主軸轉(zhuǎn)動角速度的算數(shù)平均值）23）maxmin（為不均勻系數(shù)）m27.（剛性）回轉(zhuǎn)件的平衡：目的是使回轉(zhuǎn)件工作時(shí)離心力達(dá)到平衡，以消除附加動壓力，盡可能減輕有害的機(jī)械振動。（平面）平衡的方法：安裝平衡質(zhì)量，使得配重對軸的離心力（或質(zhì)徑積）的矢量和與要平衡的重量的離心力（或質(zhì)徑積）矢量和為0注：對于一些軸向尺寸較小的回轉(zhuǎn)件，如葉輪，飛輪，砂輪等，可近似地認(rèn)為其質(zhì)量分布在同一平面內(nèi)，但是對于一些軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件，如多缸發(fā)動機(jī)曲柄，電動機(jī)轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和機(jī)床主軸等，其質(zhì)量分布于多個(gè)平面內(nèi)，不可以看作在同一平面內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量平衡的計(jì)算28．螺紋的用途： 1）鏈接 2）傳動螺紋參數(shù)： S=nP(S為導(dǎo)程，P為螺距，n為螺旋線數(shù)，注： P為相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離，S為同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離)關(guān)于螺紋升角：tannP,d2為中徑d2更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料螺紋的類型：1）矩形螺紋（牙側(cè)角β=0°）2）非矩形螺紋（牙側(cè)角β≠0°）：三角形螺紋（牙型角α=60°為國家標(biāo)準(zhǔn)普通螺紋，牙型角α=55°為管螺紋）、梯形螺紋（牙型角α=75°，牙側(cè)角β=15°）、鋸齒形螺紋（牙型角α=33°，牙側(cè)角β=3°）螺紋的效率（有效功與輸入功的比）：螺旋副的效率僅與螺紋升角有關(guān)，鋸齒形螺紋的牙側(cè)角比梯形螺紋的牙側(cè)角小，所以鋸齒形螺紋的效率比梯形螺紋的效率高，但是只適用于承受單方向的軸向載荷自鎖條件：1)矩形螺紋當(dāng)斜面傾角小于摩擦角時(shí)， 發(fā)生自鎖 2）非矩形螺紋，當(dāng)螺紋升角小于等于當(dāng)量摩擦角時(shí)發(fā)生自鎖注：用于連接的緊固螺紋必須滿足自鎖條件，當(dāng)量摩擦角'arctanf為牙側(cè)角）,(f為摩擦系數(shù)，cos29．螺紋鏈接的基本類型： 1）螺栓連接（螺栓和螺母配合）①普通螺栓連接：螺栓與孔之間有間隙，孔中不切制螺紋，加工簡便，成本低，應(yīng)用最廣②鉸制孔用螺栓連接：其螺桿外徑與螺栓孔的內(nèi)徑具有同一基本尺寸，螺栓與孔之見沒有空隙，并常采用過渡配合，它適用于承受垂直螺栓軸線的橫向載荷更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料2）螺釘連接（螺釘直接旋入螺紋孔，省去螺母）：結(jié)構(gòu)簡單， 但是不能經(jīng)常拆裝，經(jīng)常拆裝會使連接件的螺紋被磨損而失效3）雙頭螺柱連接：連接較厚的被連接件，或者為了結(jié)構(gòu)緊湊而采用盲孔的連接，該連接允許多次拆裝而不損壞被連接件4）緊定螺釘連接：固定兩零件的相對位置，并可傳遞不大的力或者轉(zhuǎn)矩常見的螺紋緊固件： 螺栓（有多種頭部形狀） 、雙頭螺柱（有座端和螺母端兩個(gè)端） 、（緊固）螺釘（末端有平端、 錐端、圓尖端）、螺母、墊圈（增大被連接件的支承面積以減小接觸的擠壓應(yīng)力）30．預(yù)緊：對于不承受軸向工作載荷的螺紋，軸向的力即為預(yù)緊力螺紋連接的擰緊力矩 T等于克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2之和為了充分發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊可靠， 螺栓的預(yù)緊應(yīng)力一般可達(dá)材料屈服極限更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料的50%~70%，小直徑的螺栓裝配時(shí)應(yīng)施加小的擰緊力矩，否則容易將螺栓桿拉斷，力矩的大小通常由經(jīng)驗(yàn)判斷， 但是為了保證質(zhì)量可以選擇測力矩扳手或者定力矩扳手31．防松：連接用的三角形螺紋具有自鎖性，一般情況下不會發(fā)生脫落，但是在沖擊、振動、變載的作用下， 預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，另外高溫螺紋連接有可能導(dǎo)致變形脫落，所以要進(jìn)行防松常用的防松措施： ①彈簧墊片：反彈力使螺紋間保持壓緊力和摩擦力②對頂螺母：兩個(gè)螺母的對頂作用，使得螺栓始終受到附加的拉力和附加的摩擦力，結(jié)構(gòu)簡單，適用于低速重載的場合③尼龍圈鎖緊螺母：螺母中嵌有尼龍圈，擰上后尼龍圈內(nèi)孔被脹大，箍緊螺栓④槽型螺母開口銷⑤圓螺母用帶翅墊片⑥止動墊片：墊片折邊以固定螺母和被連接件的相對位置⑦其它方法：用沖頭沖 2-3點(diǎn)防松、粘合劑涂于螺紋旋合后粘合劑固化粘合達(dá)到防松效果更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料32．齒輪失效形式： 1）輪齒折斷 2）齒面點(diǎn)蝕 3）齒面膠合 4）齒面磨損 5）齒面塑性變形①輪齒折斷： 一般發(fā)生在齒根處， 因?yàn)辇X根處受到的彎曲應(yīng)力最大，淬火鋼或鑄鐵制成的齒輪（閉式硬齒面齒輪）容易發(fā)生這種現(xiàn)象②齒面點(diǎn)蝕： 最先出現(xiàn)在齒面節(jié)線處， 細(xì)小裂紋擴(kuò)展后顆粒剝落造成，通常發(fā)生在閉式軟齒面齒輪上③齒面膠合：發(fā)生在齒頂、齒根等相對速度較大處，高速重載運(yùn)動中，摩擦產(chǎn)生高溫引潤滑油失效， 齒面金屬粘連， 相對運(yùn)動時(shí)較軟的齒面沿滑動方向被撕下形成溝紋（解決方法：1）提高齒面硬度 2）減小齒面粗糙度 3）增加潤滑劑的粘度（低速） 4）加抗膠合劑）④齒面磨損： 1）磨粒磨損：顆粒進(jìn)入齒面間引起磨粒磨損，開式傳動中難以避免，齒闊變形，導(dǎo)致噪聲和振動，最終傳動失效 2）跑合磨損：新制造的齒輪表面不光潔，剛開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會有磨損， 使得表面變光潔， 跑合結(jié)束后應(yīng)該清洗并更換潤滑油⑤齒面塑性變形： 重載導(dǎo)致齒面局部塑性變形， 使齒闊失去更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料正確的齒形，在過載嚴(yán)重和啟動頻繁的傳動中常見33．齒輪的接觸強(qiáng)度由齒輪的模數(shù)和齒數(shù)乘積 mz決定，mz越大，接觸強(qiáng)度越大齒輪的彎曲強(qiáng)度由齒輪的模數(shù) m決定34．齒輪徑向力判斷：所有齒輪的徑向力都指向齒輪的軸心齒輪圓周力向力判斷： 圓周力都沿齒輪旋轉(zhuǎn)地切線方向， 主動輪的圓周力與轉(zhuǎn)動方向相反，從動輪圓周力與轉(zhuǎn)動方向相同齒輪軸向力判斷（斜齒輪有，直齒輪沒有） ：對于圓錐齒輪，軸向力從小端指向大端，判斷一般斜齒輪主動輪的軸向力可用左右手法則，左旋用左手，右旋用右手，用對應(yīng)的手四指沿主動輪的轉(zhuǎn)向把握齒輪， 拇指方向即為軸向力的方向， 從動輪的軸向力方向與主動輪軸向力方向即可注：一對齒輪中，一齒輪的軸向力與另一齒輪的徑向力是反作用里，也就是說等大更多精品文檔學(xué)習(xí)-----好資料Fr表示徑向力/Fa表示軸向力/Ft表示圓周力）35．軸：軸的作用是支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件， 如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等軸的分類： 1）按承受的載荷分：①轉(zhuǎn)軸：傳遞扭矩又承受彎矩（減速器轉(zhuǎn)軸）②只傳遞扭矩（卡車底部的傳動軸）③只承受彎矩 2）按軸的形狀分：①直軸②曲軸（汽車發(fā)動機(jī)軸）③撓性鋼絲軸②③不要求軸的設(shè)計(jì)： 1）為了便于安裝，軸一般設(shè)計(jì)成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀，裝零件的軸端應(yīng)該有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)該有退刀槽 2）零件在軸向上的定位由軸肩或者套筒確定 3）零件在軸向上的固定由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈（軸端上的零件多使用