工學20機械設計基礎總結課件

2023/1/31總結緒論能舉例說明機器、機械、機構、構件、零件的含義機構的結構分析掌握運動副概念及分類熟練掌握機構具有確定運動的條件；平面機構自由度的計算2022/12/271總結緒論2023/1/32自由度計算公式:F＝3n－2pl－ph注意事項:1、復合鉸鏈—計算在內2、局部自由度—排除3、虛約束--重復約束—排除自由度計算值與機構運動的關系：F>0時F=原動件個數(shù)機構具有確定的運動F<原動件個數(shù)無法運動或機構破壞F>原動件個數(shù)運動不確定

F<0剛架2022/12/272自由度計算公式:2023/1/33F＝3n－2pl－ph=3*7-2*9-1=22022/12/273F＝3n－2pl－ph=3*7-2*92023/1/34平面連桿機構了解平面四桿機構的演化方法掌握連桿機構的特性桿長條件及曲柄存在條件；急回特性；壓力角和傳動角,死點含義及位置。2022/12/274平面連桿機構了解平面四桿機構的演化方法2023/1/352022/12/2752023/1/362022/12/2762023/1/37連桿機構的傳力性能FFtFnαγ壓力角α：作用于輸出件上的力與力作用點速度所夾的銳角。α越大，傳力性越差傳動角γ：壓力角的余角設計要求：γmin≥[γ]vc2022/12/277連桿機構的傳力性能FFtFnαγ壓力角2023/1/38死點：傳動角為0的位置死點和機構的極位是機構的同一個位置，只不過原動件不同。死點是機構運動的轉折點2022/12/278死點：傳動角為0的位置死點和機構的極位2023/1/39凸輪機構本章重點是盤狀移動從動件凸輪機構掌握從動件常用運動規(guī)律的特點掌握凸輪廓線設計的反轉法原理及其靈活應用；掌握凸輪機構基本參數(shù)的含義及設計：基圓、推程、回程。。。概念注意壓力角與基圓半徑的關系對運動失真的問題，要弄清其原因、出現(xiàn)運動失真常見的對策2022/12/279凸輪機構本章重點是盤狀移動從動件凸輪機2023/1/3102022/12/27102023/1/3112022/12/27112023/1/3122022/12/27122023/1/313齒輪機構本章重點是直齒圓柱齒輪，其他齒輪傳動掌握其特點掌握漸開線特點及其靈活運用掌握直齒圓柱齒輪尺寸計算掌握直齒圓柱齒輪機構傳動需要滿足的幾個條件：正確嚙合條件、連續(xù)傳動條件；掌握重合度概念。2022/12/2713齒輪機構本章重點是直齒圓柱齒輪，其他2023/1/314

相互嚙合傳動的一對齒輪，在任一位置嚙合時的傳動比等于連心線被其嚙合齒廓在接觸處的公法線所分線段的反比。這一規(guī)律，稱為齒廓嚙合基本定律。

2022/12/2714相互嚙合傳動的一對齒2023/1/315P—節(jié)點（pitchpoint）=常數(shù)不管兩齒廓在哪點嚙合，P在O1O2上的位置不變2022/12/2715P—節(jié)點（pitchpoint）2023/1/3162022/12/27162023/1/317名稱計算公式分度圓直徑d=mz基圓直徑db=mzcos(α)齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒距齒厚齒槽寬法節(jié)和基節(jié)標準中心距2022/12/2717名稱計算公式分度圓直徑d=2023/1/318pb1=pb2πdb1/z1=πdb2/z2πd1cosα1/z1=πd2cosα2/z2m1cosα1=m2cosα2m1=m2α1=α22022/12/2718pb1=pb22023/1/3192022/12/2719斜齒輪傳動優(yōu)缺點

Advantageanddisadvantageofhelicalgears嚙合性能好，重合度大，工作平穩(wěn)，強度高不產生根切的最少齒數(shù)少中心距調節(jié)方便會產生軸向推力β=8°~20°斜齒輪傳動優(yōu)缺點

Advantageanddisadv2023/1/321輪系掌握輪系傳動比的計算方法2022/12/2721輪系掌握輪系傳動比的計算方法2023/1/322機器動力學初步

掌握周期與非周期性速度波動及其調節(jié)方法；掌握剛性轉子平衡計算的條件和方法2022/12/2722機器動力學初步掌握周期與非周期性速2023/1/323當最大盈虧功和平均角速度一定時，[δ]取值很小，則飛輪轉動慣量很大，過于笨重；飛輪不可能完全消除周期性速度波動；為了減小飛輪轉動慣量，最好將飛輪裝在高速軸上2022/12/2723當最大盈虧功和平均角速度一定時，[δ2023/1/324靜平衡結論產生靜不平衡的原因是合慣性力不為零

靜平衡的條件：分布于轉子上的各個偏心質量的離心慣性力的合力為零，或質徑積的向量和為零對于靜不平衡的剛性轉子，無論它有多少個偏心質量，只要適當增加（或減小）一個平衡質量，就能使其獲得平衡。即對靜不平衡的轉子，需加平衡質量的最少數(shù)目為12022/12/2724靜平衡結論產生靜不平衡的原因是合慣性2023/1/325產生動不平衡的原因是合慣性力、合慣性力偶矩均不為零

動平衡的條件：轉子上各個質量所產生的空間慣性力系的合力及合力偶均為零對于動不平衡的剛性轉子，只要分別在選定的兩個平面內各加適當?shù)钠胶赓|量，就能達到完全平衡。即要使轉子達到動平衡，所需加的平衡質量的最少數(shù)量為2。故動平衡又稱雙面平衡由于動平衡同時滿足靜平衡的條件，故經(jīng)過動平衡的轉子一定靜平衡；反之，經(jīng)過靜平衡的轉子不一定是動平衡的動平衡結論2022/12/2725產生動不平衡的原因是合慣性力、合慣性2023/1/326其他常用機構了解其他常用機構的特點及使用場合、功能2022/12/2726其他常用機構了解其他常用機構的特點及機械零件設計概論能夠舉例說明應力循環(huán)種類2023/1/327機械零件設計概論能夠舉例說明應力循環(huán)種類2022/12/27聯(lián)接掌握常用螺紋的類型及應用場合（效率、自鎖有關）了解常用螺紋聯(lián)接的類型及應用場合掌握螺紋聯(lián)接的強度計算了解螺紋聯(lián)接的預緊目的，常用防松措施。掌握平鍵聯(lián)接的選擇計算方法2023/1/328聯(lián)接掌握常用螺紋的類型及應用場合（效率、自鎖有關）2022/影響螺旋副的效率的因素：牙形（βρv）、螺旋升角ψ（線數(shù)、螺距）聯(lián)接螺紋采用三角形螺紋，傳動螺紋主要采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋。螺紋聯(lián)接有螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種基本類型。要點回顧：影響螺旋副的效率的因素：牙形（βρv）、螺旋升角ψ（線數(shù)、螺大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要預緊，主要目的是增加聯(lián)接的剛性、緊密性和防松能力，在沖擊、振動、變載荷及溫度變化較大的情況下，則必須采取防松措施。防松方法有摩擦防松、機械防松和破壞螺紋副防松三類。螺栓聯(lián)接強度計算時，應首先分析螺栓聯(lián)接情況，然后選用相應公式計算，最后根據(jù)計算結果按標準選取螺栓直徑。螺栓其余部分尺寸及螺母、墊圈等，一般可根據(jù)螺栓公稱直徑直接從標準中選定。大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要預緊，主要目的是增加聯(lián)接的剛性、受軸向工作載荷螺栓聯(lián)接強度計算松螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接僅受預緊力受橫向工作載荷普通螺栓鉸制孔用Fa=FE+FR受軸向工作載荷螺栓聯(lián)接強度計算松螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接僅受預緊力平鍵的選用方法是根據(jù)軸徑d從標準中選擇鍵的截面尺寸b×h，根據(jù)輪轂寬度B從標準中選擇鍵長L（L≤B），必要時進行強度校核。普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是輪轂壓潰。平鍵的選用方法是根據(jù)軸徑d從標準中選擇鍵的截面尺寸b×h，根齒輪傳動掌握齒輪傳動失效形式及計算準則；掌握齒輪傳動力分析；直齒圓柱齒輪的強度計算掌握計算力學模型的建立掌握參數(shù)對強度的影響2023/1/333齒輪傳動掌握齒輪傳動失效形式及計算準則；2022/12/27要求掌握的：分析思路、假設條件、計算點公式的應用（參數(shù)含義、對強度的影響、選擇時注意事項）簡單公式要求掌握要求掌握的：強度條件：σH≤[σH]力學模型：：將漸開線輪廓的接觸看成兩圓柱的接觸，圓柱的半徑為兩齒輪在節(jié)點的齒廓曲率半徑，采用赫茲公式公式：接觸疲勞計算：強度條件：σH≤[σH]接觸疲勞計算：力學模型建立：力由一對齒承擔，且作用在齒頂輪齒可看作懸臂梁只考慮彎曲應力的影響公式：強度條件：彎曲疲勞強度計算：力學模型建立：強度條件：彎曲疲勞強度計算：蝸桿傳動：了解蝸桿傳動特點掌握基本參數(shù)及主要尺寸計算掌握受力分析（蝸輪蝸桿旋向肯定一致）掌握熱平衡計算的目的、思路、改善措施2023/1/337蝸桿傳動：了解蝸桿傳動特點2022/12/2737帶傳動和鏈傳動：掌握帶傳動的基本理論掌握帶的應力分布掌握彈性滑動的概念V帶傳動設計（掌握失效及計算準則、參數(shù)對性能的影響）鏈傳動的運動分析（多邊形概念及影響因素、失效形式、參數(shù)選擇）2023/1/338帶傳動和鏈傳動：掌握帶傳動的基本理論2022/12/2738軸：軸的結構設計滾動軸承：類型選擇、代號、壽命計算滑動軸承：材料、條件性計算、動力潤滑形成的條件聯(lián)軸器、離合器異同點、常用聯(lián)軸器的特點及應用場合2023/1/339軸：軸的結構設計2022/12/273912-5圖示為一手動提升機構，1、2為斜齒輪，3、4為一對蝸輪蝸桿，已知1、2輪齒數(shù)Z1=20，Z2=30，蝸桿頭數(shù)Z3=1蝸輪齒數(shù)Z4=100，試求：⑴手輪按圖示方向轉動提升重物Q時，蝸桿、蝸輪是左旋還是右旋。⑵為使蝸桿軸上軸向力抵消一部分，斜齒輪的旋向。⑶與蝸輪固連的鼓輪直徑dW=0.2m，需要將重物提升1m時，手輪應該轉幾圈？Fa3Fa2Fa112-5圖示為一手動提升機構，1、2為斜齒輪，3、4為一對4014-7標出圖中結構不合理處，并將改正。1、軸肩過高，軸承無法拆卸；2、和輪轂配合的軸段過長，輪轂軸向無法定位；3、螺紋軸段軸徑應細一點，應有螺紋退刀槽；4、鍵槽的位置不對，應和與齒輪配合軸段的鍵槽在同一母線上。14-7標出圖中結構不合理處，并將改正。1、軸肩過高，軸承4、帶輪軸向過定位。43121、套筒外圓過高，軸承無法拆卸；2、軸承裝反；3、軸段過長，軸承安裝（拆卸）不方便；4、帶輪軸向過定位。43121、套筒外圓過高，軸承無法拆卸一、有關考試說明地點：工科D414二、答疑1、考試題型簡答題、分析作圖題、計算題、結構改錯題四類題目。2、考試形式閉卷；需帶鉛筆、直尺、圓規(guī)。3、考試時間初定20周周二（以教務處安排為準），23個班統(tǒng)一考試。地點：東廊101三、課程設計布置任務時間：18周周三（12月28日）下午5、6節(jié)班級：石工0906-10班一、有關考試說明地點：工科D414二、答疑1、考試題型簡答題2023/1/344總結緒論能舉例說明機器、機械、機構、構件、零件的含義機構的結構分析掌握運動副概念及分類熟練掌握機構具有確定運動的條件；平面機構自由度的計算2022/12/271總結緒論2023/1/345自由度計算公式:F＝3n－2pl－ph注意事項:1、復合鉸鏈—計算在內2、局部自由度—排除3、虛約束--重復約束—排除自由度計算值與機構運動的關系：F>0時F=原動件個數(shù)機構具有確定的運動F<原動件個數(shù)無法運動或機構破壞F>原動件個數(shù)運動不確定

F<0剛架2022/12/272自由度計算公式:2023/1/346F＝3n－2pl－ph=3*7-2*9-1=22022/12/273F＝3n－2pl－ph=3*7-2*92023/1/347平面連桿機構了解平面四桿機構的演化方法掌握連桿機構的特性桿長條件及曲柄存在條件；急回特性；壓力角和傳動角,死點含義及位置。2022/12/274平面連桿機構了解平面四桿機構的演化方法2023/1/3482022/12/2752023/1/3492022/12/2762023/1/350連桿機構的傳力性能FFtFnαγ壓力角α：作用于輸出件上的力與力作用點速度所夾的銳角。α越大，傳力性越差傳動角γ：壓力角的余角設計要求：γmin≥[γ]vc2022/12/277連桿機構的傳力性能FFtFnαγ壓力角2023/1/351死點：傳動角為0的位置死點和機構的極位是機構的同一個位置，只不過原動件不同。死點是機構運動的轉折點2022/12/278死點：傳動角為0的位置死點和機構的極位2023/1/352凸輪機構本章重點是盤狀移動從動件凸輪機構掌握從動件常用運動規(guī)律的特點掌握凸輪廓線設計的反轉法原理及其靈活應用；掌握凸輪機構基本參數(shù)的含義及設計：基圓、推程、回程。。。概念注意壓力角與基圓半徑的關系對運動失真的問題，要弄清其原因、出現(xiàn)運動失真常見的對策2022/12/279凸輪機構本章重點是盤狀移動從動件凸輪機2023/1/3532022/12/27102023/1/3542022/12/27112023/1/3552022/12/27122023/1/356齒輪機構本章重點是直齒圓柱齒輪，其他齒輪傳動掌握其特點掌握漸開線特點及其靈活運用掌握直齒圓柱齒輪尺寸計算掌握直齒圓柱齒輪機構傳動需要滿足的幾個條件：正確嚙合條件、連續(xù)傳動條件；掌握重合度概念。2022/12/2713齒輪機構本章重點是直齒圓柱齒輪，其他2023/1/357

相互嚙合傳動的一對齒輪，在任一位置嚙合時的傳動比等于連心線被其嚙合齒廓在接觸處的公法線所分線段的反比。這一規(guī)律，稱為齒廓嚙合基本定律。

2022/12/2714相互嚙合傳動的一對齒2023/1/358P—節(jié)點（pitchpoint）=常數(shù)不管兩齒廓在哪點嚙合，P在O1O2上的位置不變2022/12/2715P—節(jié)點（pitchpoint）2023/1/3592022/12/27162023/1/360名稱計算公式分度圓直徑d=mz基圓直徑db=mzcos(α)齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒距齒厚齒槽寬法節(jié)和基節(jié)標準中心距2022/12/2717名稱計算公式分度圓直徑d=2023/1/361pb1=pb2πdb1/z1=πdb2/z2πd1cosα1/z1=πd2cosα2/z2m1cosα1=m2cosα2m1=m2α1=α22022/12/2718pb1=pb22023/1/3622022/12/2719斜齒輪傳動優(yōu)缺點

Advantageanddisadvantageofhelicalgears嚙合性能好，重合度大，工作平穩(wěn)，強度高不產生根切的最少齒數(shù)少中心距調節(jié)方便會產生軸向推力β=8°~20°斜齒輪傳動優(yōu)缺點

Advantageanddisadv2023/1/364輪系掌握輪系傳動比的計算方法2022/12/2721輪系掌握輪系傳動比的計算方法2023/1/365機器動力學初步

掌握周期與非周期性速度波動及其調節(jié)方法；掌握剛性轉子平衡計算的條件和方法2022/12/2722機器動力學初步掌握周期與非周期性速2023/1/366當最大盈虧功和平均角速度一定時，[δ]取值很小，則飛輪轉動慣量很大，過于笨重；飛輪不可能完全消除周期性速度波動；為了減小飛輪轉動慣量，最好將飛輪裝在高速軸上2022/12/2723當最大盈虧功和平均角速度一定時，[δ2023/1/367靜平衡結論產生靜不平衡的原因是合慣性力不為零

靜平衡的條件：分布于轉子上的各個偏心質量的離心慣性力的合力為零，或質徑積的向量和為零對于靜不平衡的剛性轉子，無論它有多少個偏心質量，只要適當增加（或減?。┮粋€平衡質量，就能使其獲得平衡。即對靜不平衡的轉子，需加平衡質量的最少數(shù)目為12022/12/2724靜平衡結論產生靜不平衡的原因是合慣性2023/1/368產生動不平衡的原因是合慣性力、合慣性力偶矩均不為零

動平衡的條件：轉子上各個質量所產生的空間慣性力系的合力及合力偶均為零對于動不平衡的剛性轉子，只要分別在選定的兩個平面內各加適當?shù)钠胶赓|量，就能達到完全平衡。即要使轉子達到動平衡，所需加的平衡質量的最少數(shù)量為2。故動平衡又稱雙面平衡由于動平衡同時滿足靜平衡的條件，故經(jīng)過動平衡的轉子一定靜平衡；反之，經(jīng)過靜平衡的轉子不一定是動平衡的動平衡結論2022/12/2725產生動不平衡的原因是合慣性力、合慣性2023/1/369其他常用機構了解其他常用機構的特點及使用場合、功能2022/12/2726其他常用機構了解其他常用機構的特點及機械零件設計概論能夠舉例說明應力循環(huán)種類2023/1/370機械零件設計概論能夠舉例說明應力循環(huán)種類2022/12/27聯(lián)接掌握常用螺紋的類型及應用場合（效率、自鎖有關）了解常用螺紋聯(lián)接的類型及應用場合掌握螺紋聯(lián)接的強度計算了解螺紋聯(lián)接的預緊目的，常用防松措施。掌握平鍵聯(lián)接的選擇計算方法2023/1/371聯(lián)接掌握常用螺紋的類型及應用場合（效率、自鎖有關）2022/影響螺旋副的效率的因素：牙形（βρv）、螺旋升角ψ（線數(shù)、螺距）聯(lián)接螺紋采用三角形螺紋，傳動螺紋主要采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋。螺紋聯(lián)接有螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種基本類型。要點回顧：影響螺旋副的效率的因素：牙形（βρv）、螺旋升角ψ（線數(shù)、螺大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要預緊，主要目的是增加聯(lián)接的剛性、緊密性和防松能力，在沖擊、振動、變載荷及溫度變化較大的情況下，則必須采取防松措施。防松方法有摩擦防松、機械防松和破壞螺紋副防松三類。螺栓聯(lián)接強度計算時，應首先分析螺栓聯(lián)接情況，然后選用相應公式計算，最后根據(jù)計算結果按標準選取螺栓直徑。螺栓其余部分尺寸及螺母、墊圈等，一般可根據(jù)螺栓公稱直徑直接從標準中選定。大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要預緊，主要目的是增加聯(lián)接的剛性、受軸向工作載荷螺栓聯(lián)接強度計算松螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接僅受預緊力受橫向工作載荷普通螺栓鉸制孔用Fa=FE+FR受軸向工作載荷螺栓聯(lián)接強度計算松螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接僅受預緊力平鍵的選用方法是根據(jù)軸徑d從標準中選擇鍵的截面尺寸b×h，根據(jù)輪轂寬度B從標準中選擇鍵長L（L≤B），必要時進行強度校核。普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是輪轂壓潰。平鍵的選用方法是根據(jù)軸徑d從標準中選擇鍵的截面尺寸b×h，根齒輪傳動掌握齒輪傳動失效形式及計算準則；掌握齒輪傳動力分析；直齒圓柱齒輪的強度計算掌握計算力學模型的建立掌握參數(shù)對強度的影響2023/1/376齒輪傳動掌握齒輪傳動失效形式及計算準則；2022/12/27要求掌握的：分析思路、假設條件、計算點公式的應用（參數(shù)含義、對強度的影響、選擇時注意事項）簡單公式要求掌握要求掌握的：強度條件：σH≤[σH]力學模型：：將漸開線輪廓的接觸看成兩圓柱的接觸，圓柱的半徑為兩齒輪在節(jié)點的齒廓曲率半徑，采用赫茲公式公式：接觸疲勞計算：強度條件：σH≤[σH]接觸疲勞計算：力學模型建立：力由一對齒承擔，且作用在齒頂輪齒可看作懸臂梁只考慮彎曲應力的影響公式：強度條件：彎曲疲勞強度計算：力學模型建立：強度條件：彎曲疲勞強度計算：蝸桿傳動：了解蝸桿傳動特點掌握基本參數(shù)及主要尺寸計算掌握受力分析（蝸輪蝸桿旋向肯定一致）掌握熱平衡計算的目的、思路、改善措施2023/1/380蝸桿傳