機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考試重點(diǎn)

1、土木安裝機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)一、 緒論1、 機(jī)器：用來(lái)變換或傳遞能量、物料、信息的機(jī)械裝置。2、 機(jī)構(gòu)：把一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，變換成其他構(gòu)件所需的具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)。3、 構(gòu)件是指組成機(jī)械的運(yùn)動(dòng)單元；零件指組成機(jī)械的制造單元。二、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)1、 失效：機(jī)械零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求性能時(shí)，稱為失效。2、零件失效形式及原因：1) 斷裂失效：（零件在受拉壓彎剪扭等外載荷作用，某一危險(xiǎn)截面應(yīng)力超過(guò)零件的強(qiáng)度極限發(fā)生的斷裂）、2) 變形失效：（作用于零件上的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限，則零件將產(chǎn)生塑性變形）、3) 表面損傷失效：（零件的表面操作破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞）。3、應(yīng)力和

2、應(yīng)力循環(huán)特性：可用來(lái)表示變應(yīng)力的不對(duì)稱程度。r=+1為靜應(yīng)力；r=0為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；r=-1為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，-1<r<+1為不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。4、零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、耐熱性準(zhǔn)則、可靠性準(zhǔn)則。5、機(jī)械零件材料選擇的基本原則：1) 材料的使用性能應(yīng)滿足工作要求（力學(xué)、物理、化學(xué)）、2) 材料的工藝性能滿足制造要求（鑄造性、可鍛性、焊接性、熱處理性、切削加工性）、3) 力求零件生產(chǎn)的總成本最低（相對(duì)價(jià)格、資源狀況、總成本）。6、摩擦類型：按摩擦表面間的潤(rùn)滑狀態(tài)不同分為：干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦、混合摩擦。7、磨損：由于機(jī)械作用或伴有物理化學(xué)

3、作用，運(yùn)動(dòng)副表面材料不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損，分類：粘著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損。8、常用潤(rùn)滑劑：潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂9、零件結(jié)構(gòu)工藝性的基本要求：毛坯選擇合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、制造精度及表面粗糙度規(guī)定適當(dāng)。三、 平面機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)1、 運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸，并保持一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則將此兩構(gòu)件可動(dòng)連接稱之為運(yùn)動(dòng)副。按照接觸形式，通常把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩類。2、平面機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為機(jī)構(gòu)的自由度。設(shè)平面機(jī)構(gòu)中共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件,在各構(gòu)件尚未構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，它共有3n個(gè)自由度。而當(dāng)各構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副后，設(shè)共有個(gè)低副和個(gè)高副，則機(jī)構(gòu)的自由度為F=3n-2-。3、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)

4、動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)大于0，且機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件的數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目。（當(dāng)機(jī)構(gòu)不滿足這一條件時(shí)，如果機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)小于機(jī)構(gòu)的自由度，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不能確定。如果原動(dòng)件數(shù)大于機(jī)構(gòu)的自由度，機(jī)構(gòu)不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并將導(dǎo)致機(jī)構(gòu)中最薄弱環(huán)節(jié)的損壞）4、復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束各自的引入5、瞬心：兩構(gòu)件互作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任一瞬時(shí)都可以認(rèn)為它們是繞某一點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。該點(diǎn)即為兩構(gòu)件的速度瞬心。6、三心定理：作相對(duì)平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，這三個(gè)瞬心位于同一直線上。四、 平面連桿機(jī)構(gòu)1、 平面連桿機(jī)構(gòu)基本類型：按兩連架桿的運(yùn)動(dòng)形式將鉸鏈四桿分為三種：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。2、平面四

5、桿機(jī)構(gòu)的演化：91) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、4) 搖塊機(jī)構(gòu)、5) 定塊機(jī)構(gòu)、6) 偏心輪機(jī)構(gòu)、7) 雙滑塊機(jī)構(gòu)。3、 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有周轉(zhuǎn)副的條件是：1) 最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)度之和。2) 組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿。4、 不同形式的獲得條件：1) 當(dāng)最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上有兩個(gè)周轉(zhuǎn)副，故得雙曲柄機(jī)構(gòu)；2) 當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)，機(jī)架上有一個(gè)周轉(zhuǎn)副，該四桿機(jī)構(gòu)將成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；3) 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，機(jī)架上沒(méi)有周轉(zhuǎn)副，得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。5、 急回動(dòng)動(dòng)特性：搖桿在擺去與擺回時(shí)的速度不同的性質(zhì)。6、行程速度變化系數(shù)K：K=180&

6、#176;+/180°-（機(jī)構(gòu)在兩個(gè)極位時(shí)，原動(dòng)件AB所處兩個(gè)位置之間的銳角稱為極位夾角）（角越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回特性也越顯著）7、壓力角：從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度所夾銳角。壓力角的余角稱為傳動(dòng)角。（為了保證機(jī)構(gòu)據(jù)傳動(dòng)性能良好，設(shè)計(jì)通常應(yīng)使40°；在傳遞力矩較大時(shí)，則應(yīng)使50°，對(duì)于一些受力很小或不常使用的操作機(jī)構(gòu)，則可允許傳動(dòng)角小些，只要不發(fā)生自鎖即可。）8、死點(diǎn)：設(shè)搖桿CD為主動(dòng)件，則當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖示兩個(gè)位置之一時(shí)，連桿與從動(dòng)曲柄共線，出現(xiàn)了傳動(dòng)角等于0度的情況。這時(shí)主動(dòng)什CD通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，所以不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)

7、而出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的此種位置稱為死點(diǎn)。五、 凸輪機(jī)構(gòu)1、由于加速度發(fā)生無(wú)窮大突變而產(chǎn)生的沖擊稱為剛性沖擊，由于加速度的有限值突變產(chǎn)生的沖擊稱為柔性沖擊。2、基圓：以凸輪輪廓曲線的最小向徑為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓。3、壓力角：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與力F之間所夾的銳角即為壓力角。4、滾子半徑的選擇：設(shè)理論輪廓曲線外凸部分的最小曲率半徑為，滾子半徑為，則相應(yīng)位置實(shí)際輪廓曲線的曲率半徑為=-。 且有1) 當(dāng)>時(shí)，>0，實(shí)際輪廓曲線為一平滑曲線，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)不會(huì)出現(xiàn)失真。2) 當(dāng)=時(shí)，=0，實(shí)際輪廓曲線出現(xiàn)尖點(diǎn)，尖點(diǎn)極易磨損，磨損后，會(huì)使從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)失真。3) 當(dāng)<時(shí)，<

8、0，實(shí)際輪廓曲線出現(xiàn)相交，圖中交點(diǎn)以上的輪廓曲線在實(shí)際加工時(shí)會(huì)被切去，使從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)嚴(yán)重的失真，這在實(shí)際生產(chǎn)中是不允許的。 六、 齒輪傳動(dòng)1、 齒廓嚙合基本定律：一對(duì)傳動(dòng)齒輪的瞬時(shí)角速比與其連心線被齒廓接觸點(diǎn)公法線所分割的兩段長(zhǎng)度成反比，這個(gè)規(guī)律稱為齒廓嚙合基本定律。2、 漸開(kāi)線定義及其性質(zhì)：當(dāng)一直線沿某圓作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任意一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓的漸開(kāi)線，這個(gè)圓稱為漸開(kāi)線的基圓，該直線稱為漸開(kāi)線的發(fā)生線。性質(zhì)：1) 發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng)。2) 漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)的公法線必與基圓相切。3) 漸開(kāi)線上各點(diǎn)的曲率半徑不同，離基圓遠(yuǎn)，曲率半徑越大，漸開(kāi)線越平緩。4) 漸

9、開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小，同一基圓上的漸開(kāi)線形狀相同，不同基圓上的漸開(kāi)線形狀不同，基圓越大，漸開(kāi)線越平直，基圓半徑為無(wú)窮大時(shí)，漸開(kāi)線為直線。5) 漸開(kāi)線是從基圓開(kāi)始向外展開(kāi)的，故基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。6) 漸開(kāi)線上各點(diǎn)的壓力角不相等，離基圓越遠(yuǎn)，壓力角越大。3、 漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性：1) 四線合一（嚙合線、過(guò)嚙合點(diǎn)的公法線、基圓的公切線和正壓力作用線四線合一）；2) 嚙合線為一直線，嚙合角為一定值；3) 中心距可調(diào)性。4、 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確嚙合條件：m1=m2=m,1=2=。5、 齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件是（Pb表示基圓齒距），越大，表示多對(duì)輪齒同時(shí)嚙合的概率越大，齒輪傳動(dòng)越平穩(wěn)。6、 根切現(xiàn)象：用

10、范成法加工齒輪，當(dāng)?shù)毒叩凝X頂線與嚙合線的交點(diǎn)超出嚙合極限點(diǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輪齒根部的漸開(kāi)線齒廓被刀具切去一部分的現(xiàn)象，稱為根切。7、 最少齒數(shù)：根切的產(chǎn)生與齒輪的齒數(shù)相關(guān)，齒數(shù)越少，越容易產(chǎn)生根切。標(biāo)準(zhǔn)齒輪欲避免根切，其齒數(shù)必須大于或等于不發(fā)生根切時(shí)的最少齒數(shù)，對(duì)于正常齒制的齒輪，最小為17，短齒制齒輪為14，若要求齒輪的齒數(shù)小于最少齒數(shù)而又不發(fā)生根切，則應(yīng)采用變位齒輪。8、 變位齒輪：以切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置為基準(zhǔn)，將刀具的位置沿徑向移動(dòng)一段距離，這一距離稱為刀具的變位量，以xm表示。其中m為模數(shù)，x為變位系數(shù)。并規(guī)定刀具遠(yuǎn)離輪坯中心的變位系數(shù)為正，刀具靠近輪坯中心的變位系數(shù)為負(fù)。當(dāng)?shù)毒咦兾缓?，與分度

11、圓相切的不是刀具的中線，而是刀具節(jié)線，這樣切出的齒輪稱為變位齒輪。9、 輪齒常見(jiàn)的失效形式：1) 輪齒折斷2) 齒面點(diǎn)蝕3) 齒面膠合4) 齒面磨損5) 塑性變形。10、 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件：（m、分別代表兩輪的法面模數(shù)和法面壓力角）。11、 直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件：m1=m2=m,1=2=（m、分別代表兩輪的大端模數(shù)和壓力角）。12、 蝸桿傳動(dòng)正確嚙合的條件是：（m、分別代表蝸桿軸向模數(shù)、蝸輪端面模數(shù)和蝸桿軸向壓力角、蝸輪端面壓力角）。13、 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式：浸油潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑七、 輪系1、 平面定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式： 。周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式：2、 輪系的應(yīng)用：1

12、) 實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)；2) 實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)；3) 獲得大的傳動(dòng)比；4) 實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)；5) 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解。八、 帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)1、 打滑現(xiàn)象：當(dāng)傳動(dòng)的功率P增大時(shí)，有效接力也相應(yīng)增大，即要求帶和帶輪接觸面上有更大的摩擦力來(lái)維持傳動(dòng)。但是，在一定的初拉力下，帶和帶輪接觸面上所能產(chǎn)生的摩擦力有一極限值，稱為臨界摩擦力或臨界有效拉力。當(dāng)傳遞的圓周力超過(guò)該極限值時(shí)，帶就在帶輪上打滑，即所謂的打滑現(xiàn)象。2、 帶中最大應(yīng)力發(fā)生在繞入小帶輪的點(diǎn)處，其值為:3、 帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)：1) 傳動(dòng)帶是彈性體，受力后會(huì)產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，帶傳動(dòng)工作時(shí)，和松邊的拉力不等，因而彈性伸長(zhǎng)也不同。2) 帶在繞過(guò)主

13、動(dòng)輪時(shí)，作用在帶上的拉力逐漸減小，彈性伸長(zhǎng)量也相應(yīng)減小。3) 因而帶在隨主動(dòng)輪前進(jìn)的同時(shí)，沿著主動(dòng)輪漸漸身后收縮滑動(dòng)，而在帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，情況正好相反，即一邊帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，一邊尚其表面向前拉伸滑動(dòng)。4) 這種由于帶的彈性和接力差引起的帶在帶輪上的滑動(dòng)，稱為帶的彈性滑動(dòng)。4、 帶的打滑是兩個(gè)完全不同的概念。彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)工作時(shí)的固有特性，只要主動(dòng)輪一驅(qū)動(dòng)，緊邊和松邊就產(chǎn)生拉力差，彈性滑動(dòng)不可避免。而打滑是因?yàn)檫^(guò)載引起的全面滑動(dòng)，是可以采取措施避免的。5、 帶傳動(dòng)的包角要求：小帶輪包角，其中d2,d1分別表示大帶輪和小帶輪的直徑，a表示中心距。6、 帶傳動(dòng)的最大應(yīng)力發(fā)生在小帶輪某一點(diǎn)：其值為

14、，其中=（A為帶的橫截面積）為緊邊拉應(yīng)力；（q為每米長(zhǎng)的質(zhì)量，v為帶速）；（Y表示帶截面的節(jié)面到最外層的距離；E為帶的彈性模量；d為帶輪直徑）。7、 鏈傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)：與帶傳動(dòng)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：1) 能獲得準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；2) 所需張緊力小，因而作用在軸上的壓力小，3) 結(jié)構(gòu)更為緊湊，傳動(dòng)效率較高，4) 可在高溫、油污、潮濕等惡劣環(huán)境下工作；與齒輪傳動(dòng)相比較優(yōu)點(diǎn)：1) 中心距較大而結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，2) 制造與安裝精度要求較低。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：1) 瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，2) 傳動(dòng)平穩(wěn)性差，工作時(shí)有一定的沖擊和噪聲。8、 鏈節(jié)距：鏈條上相鄰兩銷軸的中心距稱為鏈節(jié)距，以p表示，它是鏈條最主要的參數(shù)，滾

15、子鏈?zhǔn)褂脮r(shí)為封閉環(huán)形，鏈條長(zhǎng)度以鏈節(jié)數(shù)來(lái)表示。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，鏈條連接成環(huán)形時(shí)正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相連接，接頭處可用開(kāi)口銷和彈簧夾來(lái)鎖住活動(dòng)的銷軸，當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，則需要采用過(guò)渡鏈節(jié)，鏈條受力后，過(guò)渡鏈節(jié)的鏈節(jié)除受拉力外，還承受附加的彎矩。因此應(yīng)避免采用奇數(shù)鏈節(jié)。九、 連接與彈簧1、 螺紋副：外螺紋與內(nèi)螺紋旋合面組成螺紋副，亦稱螺旋副。2、 自鎖條件：對(duì)于矩形螺紋，螺紋副的自鎖條件為，其中為斜面傾角，為摩擦角。對(duì)于非矩形螺紋，其自鎖條件為，其中為當(dāng)量摩擦角，并且有。3、 螺紋的預(yù)緊：在一般的螺紋連接中，螺紋裝配時(shí)都應(yīng)擰緊，這時(shí)螺紋連接受到預(yù)緊力的作用，對(duì)于重要的螺紋連接，為了保證連接的可靠

16、性、強(qiáng)度和密封性要求，應(yīng)控制預(yù)緊力的大小。4、 螺紋的防松：為了保證安全可靠，設(shè)計(jì)螺紋連接時(shí)要采取必要的防松措施。螺紋連接防松的根本問(wèn)題在于防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。1) 在靜載荷和工作溫度變化不大的情況下，擰緊的螺紋連接件因滿足自鎖性條件一般不會(huì)自動(dòng)松脫。2) 但在沖擊、振動(dòng)和變載的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，連接仍有可能自行松脫而影響正常工作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。3) 當(dāng)溫度變化較大或在高溫條件下工作時(shí)，連接件與被連接件的溫度變形或材料的蠕變，也可能引起松脫。5、 防松措施：1) 摩擦防松（彈簧墊圈、雙螺母、尼龍圈鎖緊螺母）、2) 機(jī)械防松（開(kāi)口銷與槽形螺母、止動(dòng)墊圈與圓螺母）、3) 粘合

17、防松6、 螺栓的主要失效形式有：1) 螺栓桿拉斷；2) 螺紋的壓潰和剪斷；3) 經(jīng)常裝拆時(shí)會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。7、 鍵：平鍵和半圓鍵工作面是兩側(cè)面；楔鍵和切向鍵工作面是上下面。十、 軸承（滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承）1、 滾動(dòng)軸承分類：按滾動(dòng)體形狀可以分為球軸承和滾子軸承；按承受載荷的方向或公稱接觸角的不同，滾動(dòng)軸承可以分為向心軸承和推力軸承。2、 滾動(dòng)軸承特點(diǎn)： 主要優(yōu)點(diǎn)是：1) 摩擦阻力小、啟動(dòng)靈活、效率高；2) 軸承單位寬度的承載能力較強(qiáng)；3) 極大地減少了有色金屬的消耗；4) 易于互換，潤(rùn)滑和維護(hù)方便。 主要缺點(diǎn)是：1) 接觸應(yīng)力高，抗沖擊能力較差，高速重載荷下壽命較低，不適用于有沖擊的瞬間過(guò)載的高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合；2) 減振能力低，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有噪聲；3) 徑向外廓尺寸大；4) 小批量生產(chǎn)特殊的滾動(dòng)軸承時(shí)成本較高。 3、 滾動(dòng)軸承的代號(hào)：基本代號(hào)中右起12位數(shù)字為內(nèi)徑代號(hào)，右起第3位表示直徑系列代號(hào)，右起第4位為寬（高）度系列代號(hào)，當(dāng)寬度系列為0系列時(shí)，可以不標(biāo)出。4、 滾動(dòng)軸承類型選擇：考慮承載能力、速度特性、調(diào)心性能、經(jīng)濟(jì)性5、 滑動(dòng)軸承的分類：按所受載荷方向的不同，主要分為徑向滑動(dòng)軸承和推力滑動(dòng)軸承；按滑動(dòng)表面間摩擦狀態(tài)的不同，可分為干摩擦滑動(dòng)軸承、非液體摩擦滑動(dòng)軸承和液體摩擦滑動(dòng)軸承。6、 滑動(dòng)軸承軸瓦材料性能：1) 摩擦因數(shù)小，有良好的耐磨性、耐腐蝕性、抗膠