機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、1.元件：獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單位/零件：獨(dú)立制造單位機(jī)構(gòu)：用于傳遞運(yùn)動(dòng)和力的零部件是機(jī)架，具有確定零部件之間相對運(yùn)動(dòng)的連接方式的零部件系統(tǒng)(機(jī)構(gòu)=機(jī)架(1)先導(dǎo)(1)推桿(幾個(gè))機(jī)器：包含一個(gè)或多個(gè)機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)注：從力的角度來看，機(jī)關(guān)和機(jī)器沒有區(qū)別，所以機(jī)關(guān)和機(jī)器統(tǒng)稱為機(jī)器1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖的要點(diǎn)：1)元件數(shù)目等于實(shí)際數(shù)目。2)運(yùn)動(dòng)對的種類和數(shù)量等于實(shí)際數(shù)量。3)運(yùn)動(dòng)對之間的相對位置和零部件大小與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例(該機(jī)構(gòu)示意圖不需要)2.運(yùn)動(dòng)部(兩個(gè)零部件組成運(yùn)動(dòng)對):1)高側(cè)(兩個(gè)零部件點(diǎn)或線接觸)2)低側(cè)(由兩個(gè)零部件面接觸組成) (例如旋轉(zhuǎn)部、移動(dòng)部)3.自由度(F)=導(dǎo)引件數(shù)，自由度計(jì)算公式：在自由度分

2、析中，需要考慮以下問題：1)復(fù)合鉸鏈2)局部自由度3)虛擬約束4.桿長度條件：最短桿最長桿其他兩桿的總和(滿足桿長度條件時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)有完整的旋轉(zhuǎn)對)I)符合桿長度條件，最短桿為機(jī)架時(shí)的雙曲柄機(jī)構(gòu)II)滿足桿長度條件，并且最短桿位于機(jī)架側(cè)面的情況下，是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)III)符合負(fù)載長度條件，如果最短的桿是機(jī)架的對角，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)IV)如果負(fù)載長度條件不滿足，則為雙暫存箱機(jī)制。5.急回特性：游戲桿旋轉(zhuǎn)角度為擺動(dòng)角度(游戲桿左右極限位置的角度)的大小，曲柄旋轉(zhuǎn)角度不同(例如，牛頭刨床、往復(fù)式輸送機(jī))費(fèi)翔旋轉(zhuǎn)特性可以用筆劃速度變化系數(shù)(或筆劃速度比率系數(shù))k表示極頂角(鏈接與曲柄共線時(shí)兩條線之間的角度)

3、6.壓力角：作用力f方向和作用點(diǎn)絕對速度方向的角度7.從動(dòng)輪壓力角=90(傳動(dòng)角=0)時(shí)，可以生成一個(gè)對角點(diǎn)，以消除飛輪或零部件本身的慣性8.凸輪機(jī)構(gòu)的分類和特征：I)分割為凸輪形狀：圓盤、移動(dòng)、圓柱凸輪(末端)II)從動(dòng)輪形狀：1)尖頭結(jié)構(gòu)簡單，磨損容易，用于儀表機(jī)構(gòu)(僅適用于力不大的低速機(jī)構(gòu))2)但是不能進(jìn)入凹III)9.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：從動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向和凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)力方向之間的銳角(凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)力的方向沿接觸點(diǎn)的法向)壓力角的大小與凸輪基準(zhǔn)圓尺寸相關(guān)，基準(zhǔn)圓半徑越小，壓力角就越大(如果壓力角太大，可以考慮增加基準(zhǔn)圓的半徑)ff f 10.凸輪給從動(dòng)輪的力F可以分解為沿從動(dòng)輪的有用分力F

4、 和擰緊從動(dòng)輪的有害分力f (f=f tan )11.凸輪機(jī)構(gòu)的自動(dòng)鎖定現(xiàn)象：alpha角度越大，F(xiàn) 就越大，誘導(dǎo)產(chǎn)生摩擦力大于有用的分力F 時(shí)，系統(tǒng)無法移動(dòng)，壓力角超過允許值時(shí)立即發(fā)生建議學(xué)生自鎖，擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中的35-45，用于直凸輪機(jī)構(gòu)建議30，alpha建議往返凸輪機(jī)構(gòu)建議70-8012.凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與沖擊的關(guān)系：I)多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：1)等速運(yùn)動(dòng)(一次多項(xiàng)式)運(yùn)動(dòng)規(guī)律3354剛度沖擊2)等加速等速減速(二次多項(xiàng)式)運(yùn)動(dòng)規(guī)律3354柔性沖擊3)五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律3354無沖擊(適用于高速凸輪機(jī)構(gòu))13.確定凸輪滾子機(jī)構(gòu)的半徑：I)輪廓凹面：II)輪廓凸面： (由于當(dāng)時(shí)輪廓尖銳，出現(xiàn)

5、了扭曲，因此使機(jī)構(gòu)正常工作，并用于凸面輪廓)注意：平面推桿凸輪機(jī)構(gòu)也扭曲，增加凸輪的基準(zhǔn)圓半徑即可解決問題14.齒輪嚙合基本定律：將P設(shè)定為兩個(gè)嚙合齒輪的相對瞬時(shí)中心(嚙合齒輪共線與齒輪連接中心線相交)，(齒輪比必須固定，即必須為常數(shù))15.齒輪漸開線(提示):弧長與復(fù)本線相同，基準(zhǔn)圓切線法線，曲線造型跟隨基準(zhǔn)圓，基準(zhǔn)圓內(nèi)沒有漸開線網(wǎng)格線：兩個(gè)網(wǎng)格齒輪基本體圓的內(nèi)部公共切線嚙合角：節(jié)圓切線和嚙合線之間的角度(節(jié)圓的壓力角)16.齒輪的基本參數(shù)：節(jié)圓：人為規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的節(jié)圓相符，節(jié)圓參數(shù)顯示為r、d、e、s、p=e s(無下標(biāo))齒的齒數(shù)為z齒輪的每個(gè)參數(shù)的計(jì)算公式：17.分度圓壓力角=arco

6、s(/r)(基準(zhǔn)圓半徑，r是分度圓半徑)所以所以18.齒輪匹配度：表示同時(shí)嚙合的齒的對數(shù)，(1才能連續(xù)傳動(dòng))表示得越小，齒的平均力越軟19.標(biāo)準(zhǔn)安裝中的中心距離20.漸開線齒輪加工方法：1)成形方法(用漸開線齒形成形刀具直接齒形(如盤形銑削和指形銑削)，成形方法的優(yōu)點(diǎn)：方法簡單，不需要專用機(jī)床。缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低、精度低的單生產(chǎn)和精度高的齒輪加工2)凸性法(當(dāng)一對齒輪(或齒輪和齒條)徐璐嚙合時(shí)，共軛齒寬度徐璐以包絡(luò)原理嚙合并切斷它)，典型刀具(刀具頂部高于正常齒，可以切斷頂出元件)缺點(diǎn)：只能間斷切削，生產(chǎn)率低21.最小齒數(shù)和齒根切削(齒根切削減弱齒輪的彎曲強(qiáng)度，降低重合度):對于=20和=1的普

7、通齒標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，用齒條加工時(shí)的最小齒數(shù)為17(如果允許稍根切削，則普通齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實(shí)際最小齒數(shù)為14)如何解決布線切割？位移齒輪可以使齒數(shù)小于最小齒數(shù)，并且是沒有齒根切削的齒輪，實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)中心距離的齒隙傳動(dòng)，使大小齒輪的彎曲能力更接近，增加齒厚，提高齒齒齒的彎曲強(qiáng)度(基于切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)的位置，刀具移動(dòng)的距離XM稱為位移量，x稱為系數(shù)，如果它遠(yuǎn)離車輪庫存中心，則指定x為正值)22.輪系分類：定軸輪系(軸固定)、旋轉(zhuǎn)輪系(軸公轉(zhuǎn))、復(fù)合輪系(二者混合)固定軸齒輪副的傳動(dòng)比公式：(固定軸)對于齒輪系統(tǒng)，將輸入軸的角速度設(shè)置為，將輸出軸的角速度設(shè)置為。齒輪系統(tǒng)的齒輪轉(zhuǎn)向判斷(以箭頭表示):兩個(gè)齒輪

8、向外嚙合時(shí)，箭頭向相反方向嚙合，同時(shí)指向或偏離嚙合的點(diǎn)，即頭反側(cè)或尾反側(cè)。兩個(gè)齒輪內(nèi)部嚙合時(shí)，箭頭方向相同蝸輪判斷渦輪的旋轉(zhuǎn)方向。判斷蝸桿的螺紋是左手還是右手，左手，右手，手沿著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向抓住蝸桿，拇指指向渦輪的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)輪(包括只需要一個(gè)先導(dǎo)的行星輪和需要兩個(gè)先導(dǎo)的差動(dòng)輪系)的傳動(dòng)比：注：不要忘記減去行星架的旋轉(zhuǎn)速度，判斷G和K兩輪的旋轉(zhuǎn)是否相同，如果旋轉(zhuǎn)相同，最終結(jié)果符號取“-”，如果轉(zhuǎn)向相反，結(jié)果符號取“-”復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算是尋找旋轉(zhuǎn)輪系的關(guān)鍵，剩下的都是雙軸輪系，計(jì)算時(shí)要明確傳達(dá)的路線是從哪個(gè)車輪跳到下一個(gè)車輪。(阿爾伯特愛因斯坦，北方快車)23.(周期性)速度變化：外力(周期

9、性)發(fā)生變化時(shí)，機(jī)器主軸的角速度也發(fā)生變化(周期性)。機(jī)器的這種(規(guī)則的、周期性的)速度變化稱為(周期的)速度變化(整個(gè)周期內(nèi)的驅(qū)動(dòng)力)24.控制周期性速度波動(dòng)的一般方法是向機(jī)器添加慣性量大的旋轉(zhuǎn)體飛輪(選擇飛輪的優(yōu)點(diǎn)是，不僅可以避免機(jī)器運(yùn)行速度太大的波動(dòng)，還可以選擇功率小的原動(dòng)機(jī))對于非周期性的速度波動(dòng)，我們可以使用調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整。(機(jī)械離心式調(diào)速器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但其體積大，靈敏度低，現(xiàn)代機(jī)器使用了很多電子調(diào)速裝置。）選擇飛輪慣性矩：注：1)(可參閱本書第99頁，以確定最大對空損失，即飛輪的動(dòng)能極限差異)2)(主軸旋轉(zhuǎn)角速度的算術(shù)平均值)3)(非均勻系數(shù))27.(剛性)旋轉(zhuǎn)體的平衡：旨

10、在使旋轉(zhuǎn)體運(yùn)行時(shí)離心力平衡，消除額外的動(dòng)壓，最小化有害機(jī)器振動(dòng)。(平面)平衡方法：安裝平衡質(zhì)量，以設(shè)定與計(jì)數(shù)器重量的離心力(或質(zhì)量直徑乘積)矢量平衡的重量的離心力(或質(zhì)量直徑乘積)矢量和0附注：對于某些軸大小較小的旋轉(zhuǎn)零件(如葉輪、飛輪、車輪等)，您可能會(huì)近似地認(rèn)為質(zhì)量分布在同一平面上，但對于某些軸大小較大的旋轉(zhuǎn)零件(如多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄、馬達(dá)轉(zhuǎn)子、渦輪轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等)，質(zhì)量分布在多個(gè)平面上，不能視為在同一平面內(nèi)計(jì)算質(zhì)量平衡線程用途：1)鏈路2)驅(qū)動(dòng)器螺紋參數(shù)：S=nP(S表示導(dǎo)引，p表示節(jié)距，n表示螺旋數(shù)，注意事項(xiàng)：p表示與節(jié)徑線相對應(yīng)的兩點(diǎn)之間兩個(gè)相鄰牙齒的軸線距離，S表示同一螺旋線上兩個(gè)相

11、鄰牙齒與節(jié)徑線相對應(yīng)的兩點(diǎn)的軸線距離)關(guān)于螺紋上升角度：螺紋類型：1)矩形螺紋(齒側(cè)角=0)2)非矩形螺紋(齒側(cè)角0):三角形螺紋(齒側(cè)角=60是國家標(biāo)準(zhǔn)普通螺紋，齒側(cè)角=55是管螺紋)、梯形螺紋(螺紋的效率(有效作業(yè)與輸入作業(yè)的比率):螺旋對的效率僅與螺紋提升角度相關(guān)，因?yàn)殇忼X螺紋的齒側(cè)角度小于梯形螺紋的齒側(cè)角度，所以鋸齒螺紋的效率比梯形螺紋的效率更高，但僅適用于單向軸向負(fù)載自動(dòng)鎖定條件：1)矩形螺紋拔模角度小于摩擦角度時(shí)自動(dòng)鎖定2)非矩形螺紋，螺紋上升角度小于或等于等效摩擦角度時(shí)自動(dòng)鎖定注：用于連接的固定線程必須符合自鎖條件。29.螺紋聯(lián)接的基本類型：1)螺栓聯(lián)接(螺栓與螺母配合)普通螺栓

12、聯(lián)接：螺栓與孔之間有間隙，孔中沒有螺紋切割，加工容易，成本低，應(yīng)用最寬鉸鏈的螺栓連接2)螺紋聯(lián)接(螺釘直接進(jìn)入螺紋孔并去除螺母):結(jié)構(gòu)簡單，但經(jīng)常拆卸，經(jīng)常拆卸會(huì)導(dǎo)致連接器上的螺釘磨損失效3)雙頭螺栓連接：連接厚連接器，或使用盲孔進(jìn)行結(jié)構(gòu)緊湊的連接，可以多次拆卸，而不會(huì)損壞損壞損壞的連接器4)固定螺旋接頭：固定兩個(gè)零件的相對位置，并允許轉(zhuǎn)移較小的力或扭矩典型螺釘緊固件：螺栓(具有多種頭部形狀)、雙頭螺栓(具有板材末端和螺母末端兩端)、(緊)固定)螺釘(末端為平頭、推拔、環(huán)形末端)、螺帽、墊圈(連接增加)零件的支撐區(qū)域，以減少接觸的擠壓應(yīng)力)30.預(yù)緊力：對于不承受軸向工作負(fù)載的螺紋，軸向力為預(yù)

13、緊力螺紋聯(lián)接的擰緊力矩t等于克服螺紋對相對旋轉(zhuǎn)的阻力T1和螺母支承面的摩擦阻力力矩T2的總和為了充分發(fā)揮螺栓的工作能力并確保預(yù)緊可靠性，螺栓的預(yù)緊應(yīng)力通常達(dá)到材料屈服極限50%到70%，小直徑的螺栓在裝配時(shí)必須施加較小的擰緊力矩。否則，可以很容易地拉動(dòng)螺栓桿以施加力力矩的大小通常由經(jīng)驗(yàn)決定，但為了確保質(zhì)量，可以選擇測量力矩扳手或固定力矩扳手31.防松：連接中使用的三角形螺紋具有自鎖功能，通常不會(huì)脫落，但會(huì)受到?jīng)_擊、震動(dòng)、在變化中的作用下，預(yù)壓力會(huì)在某一時(shí)刻消失，高溫螺紋連接會(huì)降低變形。所以要廣播常用的防松措施：彈簧墊片：反彈力保持螺紋之間的壓力力和摩擦力。頂螺母：兩個(gè)螺栓始終充當(dāng)螺母的頂部，以

14、使其與附加張力、附加摩擦力、節(jié)點(diǎn)相接觸。結(jié)構(gòu)簡單，低速超載的情況下，尼龍環(huán)鎖緊螺母：螺母中內(nèi)置尼龍圈，螺釘后尼龍圈孔膨脹，螺栓4槽螺母開口銷圓螺母帶翼墊片使用止動(dòng)墊片：墊片折邊以固定緊固螺母和接頭的相對位置其他方法：打孔2-3點(diǎn)廣播，螺紋旋轉(zhuǎn)后將粘合劑涂在粘合劑固體上粘合取得廣播效果32.齒輪失效形式：1)齒破損2)齒面侵蝕3)齒面粘合4)齒面磨損5)齒面塑性變形齒斷裂：一般發(fā)生在齒根，因?yàn)辇X根受到的彎曲應(yīng)力最大，是由淬火鋼或鑄鐵制成的。這種情況很容易發(fā)生在齒輪(閉合硬化齒輪)上牙齒表面侵蝕：首次出現(xiàn)在牙齒表面節(jié)距線上，小裂紋擴(kuò)展后，由于顆粒剝離，通常發(fā)生在閉合中。在軟齒面齒輪上牙齒表面粘連：

15、牙齒頂部、齒根等相對速度較大的地方發(fā)生，在高速中距離運(yùn)動(dòng)中摩擦引起高溫誘導(dǎo)潤滑油發(fā)生故障，齒面金屬粘合，相對移動(dòng)時(shí)，平滑的齒面在滑動(dòng)方向撕裂，形成溝(解決方法：1)增加牙齒表面硬度2)減少牙齒表面粗糙度3)增加潤滑劑粘度(低速)4)添加粘合劑合制)牙齒表面磨損：1)磨料磨損：粒子進(jìn)入牙齒表面之間，造成磨料磨損，開口驅(qū)動(dòng)器中不可避免的牙齒大變形產(chǎn)生噪音和震動(dòng)，最終傳動(dòng)壞了，2)運(yùn)行磨損：新制造的齒輪表面不光滑，膜開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有磨損，使表面光滑，跑步結(jié)束后要清洗和更換潤滑油牙齒表面塑性變形：沉重的載荷導(dǎo)致牙齒表面局部塑性變形，使牙齒寬度失去正確的齒形，超載嚴(yán)重在頻繁啟動(dòng)的傳動(dòng)中很常見33.齒輪的接觸強(qiáng)度由齒輪的模塊和齒數(shù)的乘積mz確定。mz越大，接觸強(qiáng)度越大齒輪的彎曲強(qiáng)度由齒輪的模塊m確定34.確定齒輪徑向力：所有齒輪的徑向力都指向齒輪的軸確定齒輪圓周力：圓周力均沿齒輪旋轉(zhuǎn)接地切線方向，驅(qū)動(dòng)輪的圓周力與旋轉(zhuǎn)方向相對應(yīng)相反，從動(dòng)輪圓周力與旋轉(zhuǎn)方向相同確定齒輪軸向力(有