專升本機(jī)械類-機(jī)械設(shè)計必考知識點總結(jié)

緒論·機(jī)器是執(zhí)行機(jī)械運動的的裝置，用來變換或傳遞能量，物料，信息·機(jī)器的主體部分是由許多運動構(gòu)件組成的；·用來傳遞運動和力的、有一個構(gòu)件為機(jī)架的、用構(gòu)件間能夠相對運動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為機(jī)構(gòu)·機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別在于：機(jī)構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，指用于傳遞運動和力。而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)，傳遞運動和力之外，還包含電氣、液壓等其他裝置，變換或傳遞能量、物料、信息·構(gòu)件是運動的單元·零件是制造的單元第一章·構(gòu)建相對參考系的獨立運動稱為自由度，一個平面自由構(gòu)件有三個自由度·兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的鏈接稱為運動副·運動副分為低副與高副·低副為面接觸組成的運動副，包括：轉(zhuǎn)動副與移動副·高副為點接觸或線接觸組成的運動副·機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類：固定構(gòu)件（機(jī)架）、原動件（主動件）、從動件·每個低副引入兩個約束，構(gòu)件失去兩個自由度·每個高副引入一個約束，構(gòu)件失去一個自由度·平面有K個構(gòu)件，除去機(jī)架，活動構(gòu)件數(shù)n為n=K-1·自由度公式F=3n-2PL-PH·計算完畢的自由度F應(yīng)與機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)W相等·機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是：機(jī)構(gòu)自由度F>0，且F等于原動件數(shù)·K個構(gòu)件交匯的復(fù)合鉸鏈具有K-1個轉(zhuǎn)動副·與輸出構(gòu)建運動無關(guān)的自由度稱為局部自由度-局部自由度僅出現(xiàn)凸輪滾軸一種·對機(jī)構(gòu)不起限制作用的約束稱為虛約束，計算時排除-高副的點接觸法線若重合，則有一個為虛約束第二章·平面連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)點：承載能力高，耐磨損，制造簡便，易于獲得較高的精度平面連桿機(jī)構(gòu)缺點：不易精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，且設(shè)計較為復(fù)雜，構(gòu)件數(shù)和運動副較多時，效率較低·全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)·若組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能夠整周相對轉(zhuǎn)動，則稱該轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副，否則為擺動副·與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連桿架稱為曲柄，與機(jī)架組成擺動副的連桿架稱為搖桿·鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)共分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)，雙搖桿機(jī)構(gòu)·曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，通常曲柄為原動件，并作勻速轉(zhuǎn)動，而搖桿為從動件，做變速往復(fù)擺動·雙曲柄機(jī)構(gòu)中用得最多的是平行四邊形機(jī)構(gòu)·平行四邊形機(jī)構(gòu)的特點：主從曲柄同步轉(zhuǎn)動，連桿始終與機(jī)架平行·幾種含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，，搖塊機(jī)構(gòu)，定塊機(jī)構(gòu)·在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中：L曲柄小于L機(jī)架，則為擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)L曲柄大于等于L機(jī)架，則為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)·鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和·整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的·曲柄是連桿架，整轉(zhuǎn)副處于機(jī)架上才能形成曲柄·-取最短桿為機(jī)架時，機(jī)架上有兩個整轉(zhuǎn)副，為雙曲柄機(jī)構(gòu)-取最短桿的臨邊為機(jī)架時，機(jī)架上只有一個整轉(zhuǎn)副，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)-取最短桿的對邊為機(jī)架時，機(jī)架上沒有整轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機(jī)構(gòu)長度和條件機(jī)架條件機(jī)構(gòu)類型示意圖Lmax+Lmin小于等于L1+L2以最短桿的相鄰桿為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)-直接以最短桿為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)-以最短桿相對桿為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)-Lmax+Lmin大于L1+L2不考慮雙搖桿-·曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，搖桿在兩極限位置的夾角ψ稱為搖桿的擺角·急回運動特性用K（行程速度變化系數(shù)）表示·K的計算公式·從動件極限位置對應(yīng)曲柄的位置夾角θ為極位夾角·K越大，θ越大，急回運動的性質(zhì)也越顯著·除曲柄搖桿機(jī)構(gòu)外，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)都具有急回特性·作用在從動件上的驅(qū)動力F與該力作用點瞬時速度v之間所夾銳角α稱為壓力角·壓力角α的余角（兩岸和從動搖桿件所夾銳角）稱為傳動角γ·α越小γ越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好；α越大γ越小，機(jī)構(gòu)傳力越費勁，效率越低·當(dāng)機(jī)構(gòu)的傳動角為零時所處的位置稱為死點位置·可以對從動曲柄施加外力，或利用飛輪及構(gòu)件自身的慣性作用，或使用機(jī)構(gòu)錯位排列，使機(jī)構(gòu)通過死點位置第三章·凸輪按形狀可分為：盤形凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪·按從動件形式分為：尖頂從動件（適合任意形狀凸輪）、滾子從動件、平底從動件·平地從動件的優(yōu)點是：作用力始終與從動件的平底相垂直，傳動效率高，接觸面易形成油膜，利于潤滑，常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)·凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點：只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)計方便·凸輪機(jī)構(gòu)的缺點：凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易磨損，多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)·以凸輪輪廓的最小向徑r0為半徑所繪的圓稱為基圓·近休止-推程-遠(yuǎn)休止-回程·剛性沖擊·簡諧運動規(guī)律在運動開始和運動終止時，加速度數(shù)值有突變導(dǎo)致慣性突然變化產(chǎn)生沖擊·↑這種有限沖擊稱為柔性沖擊，在高速狀態(tài)下也會產(chǎn)生不良影響·正弦加速度運動：既無速度突變，也沒有加速度突變，沒有任何沖擊，故可用于高速凸輪·壓力角計算公式·基圓r0越小，壓力角α越大·凸輪解題步驟畫出理論輪廓（從動件有滾子的應(yīng)算入滾子的半徑）基圓r0確定畫出偏置圓第四章·齒輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點：使用的圓周速度和功率范圍廣效率較高傳動比穩(wěn)定壽命長工作可靠性高可實現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯軸之間的傳動·齒輪機(jī)構(gòu)的主要缺點：要求較高的制造和安裝精度，成本較高不適于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動·不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的齒廓公法線都必須與連心線交于一定點·兩齒相互嚙合，過兩齒廓的接觸點做公法線，公法線與連心線的焦點稱為節(jié)點·過節(jié)點所作的兩個相切的圓稱為節(jié)圓，以r1’、r2’表示兩個節(jié)圓的半徑·當(dāng)一對齒輪在傳動時，它的一對節(jié)圓在做純滾動·一對外嚙合齒輪的中心距恒等于其節(jié)圓半徑之和，角速比恒等于其節(jié)圓半徑的反比·一對漸開線齒輪支撐之后，基圓的半徑是不能改變的·當(dāng)一直線在一圓周上做純滾動時，直線上任意一點的軌跡稱為該圓的漸開線，這個圓稱為漸開線的基圓第五章·判斷蝸桿旋向時，可把蝸桿看做螺桿，蝸輪看做螺母來考察其相對運動·判斷蝸桿受力的左右手定則·不影響傳動比數(shù)值大小，只起到改變轉(zhuǎn)向作用的齒輪稱為介輪（惰輪或過橋齒輪）·輪系的應(yīng)用：相距較遠(yuǎn)的兩周之間的傳動實現(xiàn)變速傳動獲得大傳動比合成運動和分解運動第六章·常用的簡諧運動機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)，不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪簡諧運動機(jī)構(gòu)第十章·螺紋分為左旋螺紋和右旋螺紋·機(jī)械制造中一般采用右旋螺紋·為制造方便，螺紋的線數(shù)一般不超過4·三角形牙作為連接用，梯形牙和鋸齒形牙作為傳動用·單線螺紋用于連接，多線螺紋用于傳動·螺紋的主要幾何參數(shù)：1、大徑d（公稱直徑）2、小徑d13、中徑d24、螺距P5、導(dǎo)程S6、螺紋升角ψ（P132公式）7、牙形角α·螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角，則螺旋具有自鎖特性---ψ≤ρ·螺紋升角越大，效率就越高，但影響會逐漸遞減·螺栓連接：被連接件的孔中不切制螺紋，拆裝方便·絞制孔用螺栓連接適用于承受垂直于螺栓軸線的橫向載荷·螺釘連接：螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，省去了螺母；不宜經(jīng)常拆裝·雙頭螺柱連接：多用于較厚的被連接件或為了結(jié)構(gòu)緊湊而采用盲孔的連接；允許多次拆裝·緊定螺釘連接：常用來固定兩零件的相對位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩·螺紋連接防松的根本問題在于防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動·常用防松方法（P142）·采用金屬薄墊片或采用O型密封圈作為密封元件，則仍可保持被連接件原來的剛度·避免附加應(yīng)力的方法（P151）·螺旋傳動按使用要求的不同分為三類：傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋·平鍵的兩側(cè)是工作面。常用的平鍵有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵兩種·普通平鍵的端部形狀可制成：圓頭（A）方頭（B）或單圓頭（C）·鍵在槽中固定良好，端部的應(yīng)力集中較大·軸的應(yīng)力集中較小，單圓頭鍵常用于軸端（普通平鍵圖P155）·半圓鍵：能在軸槽中擺動以適應(yīng)轂槽底面，裝配方便·楔鍵的上下面是工作面·楔鍵在打入時使周和輪轂產(chǎn)生偏心e，所以楔鍵僅適用于定心精度低，在和平穩(wěn)以及低速的連接·鉤頭楔鍵的溝頭是為了拆鍵用的·當(dāng)雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時，需用兩對切向鍵并分布成120°~130°·平鍵連接的主要失效形式是工作面的壓潰和磨損·擠壓強(qiáng)度公式，轉(zhuǎn)矩公式（P158）·若單個鍵的強(qiáng)度不夠時，可采用兩個鍵，相隔180°布置·銷的主要用途是固定零件之間的相互位置，并可傳遞不大的載荷第11章·按工作條件，齒輪傳動可分為閉式傳動和開式傳動兩種·齒輪的失效形式主要有5種：輪齒折斷-輪齒因短時意外的嚴(yán)重過載引起的突然折斷齒面點蝕-疲勞點蝕首先出現(xiàn)在齒根表面靠近節(jié)線處。齒面硬度越高，抗點蝕能力越強(qiáng)；軟齒面（HBS≤350），在開式傳動中，由于齒面磨損較快，點蝕還來不及出現(xiàn)或擴(kuò)展即被磨掉，所以一般看不見點蝕齒面膠合-因摩擦發(fā)熱而使嚙合區(qū)溫度升高而引起潤滑失效，主要發(fā)生在齒頂、齒根等相對速度較大處；提高齒面硬度和減少粗糙度值能增強(qiáng)抗膠合能力齒面磨損-通常有磨粒磨損和跑合磨損，在開式傳動中是難以避免的；有意地使新齒輪副在輕載下進(jìn)行跑合，可為隨后的正常磨損創(chuàng)造有利條件齒面塑性變形-常在過載嚴(yán)重和起動頻繁的傳動中遇到·齒輪常用的熱處理方法：表面淬火-處理后硬度較高，為硬齒面滲碳淬火↑調(diào)質(zhì)-處理后的齒面硬度較低（HBS≤350）為軟齒面正火↑滲氮·考慮到小齒輪齒根較薄彎曲強(qiáng)度較低，且受載次數(shù)較多，故小齒輪熱處理時硬度比大齒輪高20～50HBS。大小齒輪都是硬齒面時，小齒輪的硬度應(yīng)略高，也可和大齒輪相等·齒輪傳動精度等級（P168）·齒輪的作用力：圓周力，徑向力，法向力（公式P168）·直齒錐齒輪軸向力Fa的方向?qū)蓚€齒輪都是由小端指向大端第12章·蝸桿傳動用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動和動力·一般蝸桿是主動件，蝸輪是從動件·蝸桿傳動的優(yōu)點：能得到很大的傳動比，結(jié)構(gòu)緊湊傳動平穩(wěn)，噪聲較小·蝸桿傳動的缺點：傳動效率較低，為了減磨耐磨，渦輪齒圈通常用青銅制造，成本較高·和螺紋一樣，蝸桿有左右旋之分，常用的是右旋蝸桿·通過蝸桿軸線并垂直于渦輪軸線的平面，稱為中間平面·蝸桿傳動的設(shè)計計算都以中間平面的參數(shù)和幾何關(guān)系為準(zhǔn)·正確嚙合的條件（P190）·蝸桿傳動的主要失效形式有膠合，點蝕，磨損·常采用青銅做蝸桿的齒圈，與淬硬磨削的鋼制蝸桿相配·圓柱蝸桿傳動的破壞形式主要是蝸輪輪齒表面產(chǎn)生膠合，點蝕，磨損·閉式蝸桿傳動的效率包括三部分：輪齒嚙合的效率η1，軸承效率η2，以及考慮攪動潤滑油阻力的效率η3·增大導(dǎo)程角γ可提高效率，故常用多頭蝸桿·γ小于ρ’時，蝸桿傳動具有自鎖性，但效率很低·蝸桿傳動效率低，發(fā)熱大，若不及時散熱，會引起箱體內(nèi)油溫升高，潤滑失效，導(dǎo)致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此對連續(xù)工作的閉式蝸桿要進(jìn)行熱平衡計算·如果超過溫差允許值，可采用冷卻措施：增加散熱面積提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)-在蝸桿軸上裝置風(fēng)扇；在箱體油池內(nèi)裝設(shè)蛇形冷卻水管，或用循環(huán)油冷卻第13章·摩擦性傳送帶，按橫截面形狀分為平帶，V帶和特殊截面帶；同步帶（屬嚙合性傳送帶）·平帶的橫截面為扁平的矩形·平帶形狀（P204）·帶傳動常用的張緊方法是調(diào)節(jié)中心距·帶傳動的優(yōu)點：適用于中心距較大的傳動帶具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收震動過載時帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，打滑雖使傳動失效，但可防止損壞其它零件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉·帶傳動的缺點：傳動的外廓尺寸較大需要張緊裝置由于帶的滑動，不能保證固定不變的傳動比帶的壽命較短傳動效率較低·帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象成為打滑·經(jīng)常出現(xiàn)打滑將使帶的磨損加劇，傳動效率降低，以致傳動失效·增大包角或增大摩擦系數(shù)，都可提高帶傳動所能傳遞的圓周力---提高承載能力·最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小輪的接觸處·由于材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動稱為彈性滑動·彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念·打滑應(yīng)當(dāng)避免，只要有傳遞圓周力，就有緊邊松邊，一定有彈性滑動。彈性滑動不可避免·V帶由抗拉體，頂膠，底膠和包布組成?？估w是承受負(fù)載拉力的主體·普通V帶有七種型號，窄V帶有四種型號（V帶截面尺寸圖P212）·位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度稱為基準(zhǔn)長度Ld·帶在帶輪上打滑或發(fā)生疲勞損壞時，就不能傳遞動力·帶傳動的設(shè)計依據(jù)是保證帶不打滑既具有一定的疲勞壽命·（P219）·鏈傳動優(yōu)點：沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，需要的張緊力小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝精度要求低，中心距較大時傳動結(jié)構(gòu)簡單·鏈傳動缺點：瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，因此傳動平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲·滾子鏈上相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈的節(jié)距，用p表示，它是鏈條的主要參數(shù)。節(jié)距越大，鏈條各零件的尺寸越大，所能傳遞的功率也越大·鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)來表示，鏈節(jié)數(shù)最好取偶數(shù)·鏈傳動中，鏈輪齒數(shù)越少，抖動越厲害·為改善鏈傳動的運動不均勻性，可選用較小的鏈節(jié)距，增加鏈輪的齒數(shù)和限制鏈輪轉(zhuǎn)速·安裝鏈傳動時主要是使鏈的松邊的垂度不致過大，否則會產(chǎn)生顯著震動，跳齒和脫鏈·齒數(shù)越多，越容易發(fā)生跳齒和脫鏈，所以一般大鏈輪齒數(shù)Z2≤120·一般鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)，而鏈輪齒數(shù)最好選奇數(shù)，可使磨損較均勻·節(jié)距越大，鏈輪轉(zhuǎn)速越高時沖擊越大·設(shè)計時盡可能選用小節(jié)距的鏈，高速重載時可選用小節(jié)距多排鏈第14章·軸分為：轉(zhuǎn)軸：既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩；傳動軸：只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很??；心軸：只承受彎矩不傳遞轉(zhuǎn)矩·軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽；車制螺紋的軸段，應(yīng)有退刀槽·安裝在軸上的零件，必須有確定的軸向定位；階梯軸上截面變化處叫做軸肩，可起軸向定位作用·有些零件依靠套筒定位·軸上零件的軸向固定，常采用軸肩，套筒，螺母，或軸端擋圈·軸肩的圓角半徑r必須小于相配零件的倒角C1或圓角半徑R，軸肩高h(yuǎn)必須大于C1或R·軸向力較小時，零件在軸上的固定可采用彈性擋圈或緊定螺釘·為加工方便，各軸段的鍵槽宜設(shè)計在同一加工直線上，并盡可能采用同一種規(guī)格的鍵槽截面尺寸·合理布置軸上的零件可以改善軸的受力狀況·對階梯軸來說，在截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過渡，盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽·在重要結(jié)構(gòu)中采用卸載槽、過渡肩環(huán)、或凹切圓角增大軸肩圓角半徑，減小局部應(yīng)力·強(qiáng)度計算（P245）第16章·滾動軸承一般由內(nèi)圈，外圈，滾動體【不可缺】，保持架組成·滾動軸承具有摩擦阻力小，啟動靈敏，效率高，潤滑簡便和易于互換等優(yōu)點·缺點是抗沖擊能力較差，高速時出現(xiàn)噪聲，工作壽命也不及液體摩擦的滑動軸承·軸承的受力分析和承載能力等都與接觸角有關(guān)·接觸角越大，軸承承受的軸向載荷的能力也越大·滾動軸承分為：向心軸承，推力軸承·按滾動體形狀可分為：球軸承，滾子軸承·滾子又分為圓柱滾子，圓錐滾子，球面滾子，滾針·常見滾動軸承類型：調(diào)心球軸承-能自動調(diào)心，適用于多支點和彎曲剛度不足的軸圓錐滾子軸承-能同時承受較大的徑向在和和軸向載荷。成對使用，對稱安裝推力球軸承-