機械設計基礎(chǔ)重點總結(jié)

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦機械設計基礎(chǔ)》重點總結(jié)《機械設計基礎(chǔ)》課程重點總結(jié)緒論

機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。

原動機：將其他形式能量轉(zhuǎn)換為機械能的機器。

工作機：利用機械能去變換或傳遞能量、物料、信息的機器。

機器要緊由動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分、操縱部分四個基本部分組成，它的主體部分是由機構(gòu)組成。

機構(gòu)：用來傳遞運動和力的、有一具構(gòu)件為機架的、用構(gòu)件間可以相對運動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)。

機構(gòu)與機器的區(qū)不：機構(gòu)不過一具構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還含電器、液壓等其他裝置；機構(gòu)只用于傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力之外，還具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。

零件是創(chuàng)造的單元，構(gòu)件是運動的單元，一部機器可包含一具或若干個機構(gòu)，同一具機構(gòu)能夠組成別同的機器。

機械零件能夠分為通用零件和專用零件。

機械設計基礎(chǔ)要緊研究機械中的常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設計理論和計算辦法。

第一章平面機構(gòu)的自由度和速度分析

1.平面機構(gòu)：所有構(gòu)件都在相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)；構(gòu)件相對參考系

的獨立運動稱為自由度；因此一具作平面運動的自由機構(gòu)具有三個自由度。

2.運動副：兩構(gòu)件直截了當接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接。兩構(gòu)件經(jīng)過面接

觸組成的運動副稱為低副；平面機構(gòu)中的低副有挪移副和轉(zhuǎn)動副；兩構(gòu)件

經(jīng)過點或線接觸組成的運動副稱為高副；

3.繪制平面機構(gòu)運動簡圖；P8

4.機構(gòu)自由度計算公式：F=3n-2Pl-PH機構(gòu)的自由度也是機構(gòu)相對機架具有

的獨立運動的數(shù)目。原動件數(shù)小于機構(gòu)自由度，機構(gòu)別具有確定的相對運動；原動件數(shù)大于機構(gòu)自由度，機構(gòu)中最弱的構(gòu)件必將損壞；機構(gòu)自由度等于零的構(gòu)件組合，它的各構(gòu)件之間不會產(chǎn)生相對運動；機構(gòu)具有確定的運動的條件是：機構(gòu)自由度F>0,且F等于原動件數(shù)

5.計算平面機構(gòu)自由度的注意事項：（1）復合鉸鏈：兩個以上構(gòu)件并且在一

處用轉(zhuǎn)動副相連接（圖1-13）（2）局部自由度：一種與輸出構(gòu)件運動無關(guān)的的自由度，如凸輪滾子（3）虛約束：重復而對機構(gòu)別起限制作用的約束P13（4）兩個構(gòu)件構(gòu)成多個平面高副，各接觸點的公共法線彼此重合時只算一具高副，各接觸點的公共法線彼此別重合時相當于兩個高副或一具低副，而別是虛約束。

6.自由度的計算步驟：1）指出復合鉸鏈、虛約束和局部自由度；2）指出活

動構(gòu)件、低副、高副；3）計算自由度；4）指出構(gòu)件有沒有確定的運動。

7.發(fā)生相對運動的任意兩構(gòu)件間都有一具瞬心。瞬心數(shù)計算公式：

N=K(K-1)/2三心定理：作相對平面運動的三個構(gòu)件共有三個瞬心，這三個瞬心位于同向來線上。

第二章平面連桿機構(gòu)

1.平面連桿機構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副(轉(zhuǎn)動副、挪移副)連接組成的平面機

構(gòu)，又稱平面低副機構(gòu)；最簡單的平面連桿機構(gòu)由四個構(gòu)件組成，稱為平面四桿機構(gòu)。按所含挪移副數(shù)目的別同，可分為：全轉(zhuǎn)動副的鉸鏈四桿機構(gòu)、含一具挪移副的四桿機構(gòu)和含兩個挪移副的機構(gòu)。

2.鉸鏈四桿機構(gòu)：全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)；機構(gòu)的固定構(gòu)件稱

為機架，與機架用轉(zhuǎn)動副相連接的構(gòu)件稱為連架桿，別與機架直截了當相連的構(gòu)件稱為連桿；整轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能作整周的相對轉(zhuǎn)動，反之稱為擺動副；與機架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿稱為曲柄，與機架組成擺動副的連架桿稱為搖桿；鉸鏈四桿機構(gòu)可分為：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)。

3.含一具挪移副的四桿機構(gòu)：曲柄滑塊機構(gòu)，轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)、擺動導桿機構(gòu)，

定塊機構(gòu)、搖塊機構(gòu)。含有兩個挪移副的四桿機構(gòu)：1）兩個挪移副別相鄰正切機構(gòu)；2）兩個挪移副相鄰，且其中一具挪移副與機架相關(guān)聯(lián)正弦機構(gòu)3）兩個挪移副相鄰，且均別與機架相關(guān)聯(lián)4）兩個挪移副都與機架相關(guān)聯(lián)

4.鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件是最短桿和最長桿長度之和小于等于其余

兩桿長度之和；整轉(zhuǎn)副是最短邊及其鄰邊組成的。

5.鉸鏈四桿機構(gòu)是否存在曲柄依據(jù)：1）取最短桿為機架時，機架上有兩個

整轉(zhuǎn)副，故得雙曲柄機構(gòu)；2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上惟獨一具整轉(zhuǎn)副，故得曲柄搖桿機構(gòu)；3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉(zhuǎn)副，故得雙搖桿機構(gòu)。假如鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短邊和最長邊長度之和大于其余兩桿長度之和，則該機構(gòu)中別存在整轉(zhuǎn)副，不管取哪個構(gòu)件作為機架都只能得到雙搖桿機構(gòu)。

6.極位角θ越大，機構(gòu)的急回特性(生產(chǎn)設備在慢速運動的行程中工作，在

快速運動的行程中返回)越明顯。急回運動特性可用行程速度變比系數(shù)K來表示：K=w2/w1=Ψ/t2/Ψ/t1=t1/t2=Ψ1/Ψ2=(180°+θ)/(180-θ)；作用

在從動件上的驅(qū)動力與該力作用點絕對速度之間所夾的銳角叫做壓力角α，壓力角是作為推斷機構(gòu)傳力性能的重要標志；壓力角的余角叫做傳動角；壓力角越小，傳動角越大，機構(gòu)傳力性能越好；壓力角越大，傳動角越小，機構(gòu)的傳力性能越差，傳動效率越低。作圖題：極位角和最小傳動角的位置。機構(gòu)中的這種傳動角為零的位置稱為死點位置。

第三章凸輪機構(gòu)P40

分類、剛性沖擊、柔性沖擊

1.凸輪機構(gòu)的優(yōu)點是：只需設計適當?shù)凝X輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，同時結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設計方便。缺點是：凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易磨損，因此通常用于傳力別大的操縱機構(gòu)。

2.凸輪機構(gòu)的從動件做等速運動時，造成強烈剛性沖擊；做簡諧運動時造成柔性沖擊；做正弦加速度運動時沒有沖擊。

3.基圓半徑越小，壓力角越大，傳動角越小，有害分力越大，傳動效率越低，當壓力角達到一定的程度，實用分力連摩擦力也克服別了。

4.平底從動件凸輪壓力角為定值。

第四章齒輪機構(gòu)

要緊優(yōu)點：1）使用的圓周速度和功率范圍廣；2）效率較高；3）傳動比穩(wěn)定；4）壽命長；5）工作可靠性高；6）可實現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交織軸之間的傳動。缺點：1）要求較高的創(chuàng)造和安裝精度，成本較高；2）別適宜遠距離兩軸之間的傳動。

1.齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件：過接觸點所作的齒廓公法線必須與連心線交于一定點。

2.漸開線：當向來線在一圓周上作純滾動時，此直線上任意一點的軌跡；漸

開線上任意一點的法線均與基圓相切；基圓之內(nèi)無漸開線；漸開線齒廓上某點的法線，與齒廓上該點速度方向線之間的夾角為壓力角αk。

3.一對齒輪的傳動比等于兩輪的轉(zhuǎn)動速度之比，等于兩輪角速度之比，等于兩輪基圓半徑的反比，等于兩輪節(jié)圓半徑的反比。

4.漸開線齒輪傳動的可分性：一對漸開線齒輪制成之后，其基圓半徑是別能改變的，即使兩輪的中心距稍有改變，其角速度比仍保持原值別變。

5.齒輪各部分名稱：齒根圓df、基圓db、分度圓d、齒頂圓da、齒厚s、齒槽寬e、齒距p、齒寬b、齒頂高ha、齒根高hf、全齒高h、齒隙c。

6.齒輪所有的幾何尺寸都用模數(shù)的倍數(shù)來表示，因此齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)越大，齒輪的尺寸越大，其承載能力也就越高。d=mz;p=mπ;分度圓是具有標準模數(shù)和標準壓力角（20°）的圓。模數(shù)越大，p越大，齒輪越大，齒輪抗彎能力越強，因此，模數(shù)是齒輪抗彎能力的重要標志。

h=ha+hfha=m×ha*hf=(ha*+c*)mha*=c*=（正常齒）；da=d+2hadf=d-2hfh=ha+hf

p=s+ec=c*m

db=d×cos20°

標準齒s=e=p/2

標準齒輪：分度圓上齒厚和齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高均為標準值的齒輪稱為標準齒輪。

標準齒輪缺點：1）齒數(shù)必須大于或等于最小齒數(shù)，否則回產(chǎn)生根切；2）別適用于實際中心距a’別等于標準中心距a的場合；3）一對相互嚙合的標準齒輪。小齒輪齒根厚度小于大齒輪齒根厚度，抗彎能力有明顯差不。彌補：變位齒輪P65

7.漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角分不相等。

8.分度圓和壓力角是單個齒輪所具有的，而節(jié)圓和嚙合角是兩個齒輪相互嚙

合時才浮現(xiàn)的。標準齒輪傳動惟獨在分度圓和節(jié)圓重合時，壓力角和嚙合角才相等，否則，嚙合角大于壓力角。

9.實際嚙合線段與兩嚙合點間距離之比稱為重合度，所以，齒輪延續(xù)傳動的

條件是重合度大于等于1.重合度表示并且參加嚙合的齒的對數(shù)，重合度越大，輪齒平均受力越小，傳動越平穩(wěn)。

10.漸開線齒輪的切齒原理：成形法；范成法：1）齒輪插刀；2）齒條刀；

3）齒輪滾刀

11.根切P64；對α=20和ha*=1的正常齒制標準漸開線齒輪，當用齒條加

工時Zmin=17；

12.一對歪齒輪正確嚙合條件：模數(shù)相等，壓力角相等，螺旋角大小相等

方向相反（外嚙合）。

13.歪齒輪的法向模數(shù)和端面模數(shù)之間的關(guān)系：pn=pt×cosβ；mn=mt×cosβ

重合度：=t+FH/Pt=btanβ/pt+t;國際規(guī)定，歪齒輪的法向參數(shù)取為標注值，而端面參數(shù)為非標準值。

14.歪齒輪與直齒輪相比的優(yōu)點：1）齒廓接觸線是歪線，一對齒是逐漸進

入嚙合和逐漸脫離嚙合的，故運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小。2）重合度大，并隨齒寬和螺旋角β的增大而增大，故承載能力高，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適于高速傳動。3）歪齒輪別根切最少齒數(shù)小于直齒輪。

第五章輪系

1.輪系能夠分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。轉(zhuǎn)動時每個齒輪的幾何軸線基本上固定

的，這種輪系稱為定軸輪系。至少有一具輪系的幾何軸線繞另一具輪系的幾何軸線轉(zhuǎn)動的輪系，稱為周轉(zhuǎn)輪系。

2.渦輪蝸桿的左右手定則：左旋用左手，右旋用右手，四指彎曲的方向是蝸

桿的旋轉(zhuǎn)方向，拇指的反向是渦輪的轉(zhuǎn)動方向。

3.定軸輪系傳動比的數(shù)值等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數(shù)的乘積與所

有主動輪齒數(shù)乘積之比。

4.惰輪（過橋齒輪）：別妨礙傳動比數(shù)值大小，只起改變轉(zhuǎn)向作用的齒輪。

5.一具周轉(zhuǎn)輪系包括：行星輪、支持它的行星架和與行星輪相嚙合的中心輪。

周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算——相對速度法。P76

6.復合輪系及其傳動比。

第六章間歇運動結(jié)構(gòu)

間歇運動機構(gòu)：主動件延續(xù)運動時，從動件作周期性運動、時停運動的機構(gòu)。分為棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、別徹底齒機構(gòu)、凸輪間歇運動機構(gòu)。

1.止回棘爪，防止棘輪向相反方向運動。

2.槽輪機構(gòu)的運動特性系數(shù)是指在一具運動循環(huán)內(nèi)，槽輪的運動時刻tm對撥

盤的運動時刻t之比τ=1/2-1/z。z為槽數(shù)

第九章機器零件設計概論

1.塑性材料以屈服極限為極限應力，脆性材料以強度極限為極限應力；

2.失效也許由于：斷裂或塑性變形；過大的彈性變形；工作表面的過度磨損

或損傷；發(fā)生強烈的振動；連接松弛；摩擦傳動打滑等。

3.疲勞斷裂特征：1）疲勞斷裂的最大應力比靜應力下材料的強度極限低；2）

疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性忽然斷裂；3）疲勞斷裂是損傷的積存。初期現(xiàn)象是；零件表面或表層形成裂紋

4.運動副中，摩擦表面物質(zhì)別斷損失的現(xiàn)象稱為磨損；零件抗磨損的能力稱

為耐磨性；機械中磨損的要緊類型：磨粒磨損、膠合、點蝕、腐蝕磨損。

膠合：摩擦表面受載時，實際上惟獨部分峰頂接觸，接觸處壓強非常高，能使材料產(chǎn)生塑性流淌。若接觸處發(fā)生粘著，滑動時會使接觸表面材料有一

個表面轉(zhuǎn)移到另一具表面，這種現(xiàn)象稱為粘著磨損。點蝕：在滾動或兼有滑動和滾動的高副中。受載時材料表面有非常大的接觸應力，當載荷重復作用時，常會浮現(xiàn)表層金屬呈小片狀剝降，而在表面形成小坑。

第十章連接

1.螺紋的要緊幾何參數(shù)：大徑d（公稱直徑）、小徑d1、中徑d2、螺距P、導

程S、螺紋升角、牙型角α、牙側(cè)角β。

2.矩形螺紋自鎖條件歪面傾角小于摩擦角；非矩形螺紋自鎖條件螺紋升角小

于等于當量摩擦角

3.牙側(cè)角越大，自鎖性越好，效率越低。

4.把牙型角等于60度的三角形米制螺紋稱為一般螺紋，以大徑為公稱直徑。

同一公稱直徑能夠有多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余都稱為細牙螺紋。公稱直徑相并且，細牙螺紋的自鎖性能好，但別耐磨、易滑扣。

5.M24:粗牙一般螺紋，公稱直徑24，螺距3;M24×:細牙一般螺紋，公稱直徑

24，螺距。

6.螺紋連接基本類型：1螺栓連接；2螺釘連接；3雙頭螺柱連接；緊定螺釘

鏈接。螺紋連接的防松：摩擦防松、機械防松、鉚沖粘合防松。對頂螺母屬于摩擦放松。

7.螺栓的要緊失效形式：1）螺栓桿拉斷；2）螺紋的壓潰和剪斷；3）經(jīng)常

裝拆時會因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。

8.提高螺栓連接強度的措施：1、落低螺栓總拉伸載荷的變化范圍；2、改善

螺紋牙間的載荷分布；3、減小應力集中。

9.螺栓螺紋部分的強度條件。螺栓的總拉伸荷載為：工作荷載和殘余預緊力。

10.鍵要緊用來實現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩；鍵分為平鍵、

半圓鍵、楔鍵、和切向鍵。

11.1、平鍵連接兩側(cè)面為工作面，定心性較好、拆裝方便；要緊失效形

式是工作面的壓潰和磨損。常用的有一般平鍵和導向平鍵；2、半圓鍵連接兩側(cè)面為工作面，具有定心較好的優(yōu)點，裝配方便；3、楔鍵連接和切向鍵連接上下面為工作面，工作時，要緊靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，并能承受單方向的軸向力。

第十一章齒輪傳動

1.按照工作條件，齒輪傳動可分為閉式傳動和開式傳動。

2.輪齒的失效形式要緊有：齒輪折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒

面塑性變形。在普通閉式齒輪傳動中，齒輪的要緊失效形式是齒面接觸疲勞點蝕和輪齒彎曲疲勞折斷。齒根部分靠近節(jié)線處最易發(fā)生點蝕，故常取節(jié)點處的接觸應力為計算依據(jù)。關(guān)于開式齒輪，要緊的失效形式有：齒面點蝕和齒輪的彎曲疲勞強度破壞。

3.熱處理：鋼在固體狀態(tài)下被加熱到一定溫度，保溫，別同的冷卻辦法，改

變鋼的組織結(jié)構(gòu)，得到所需性能。退火：放在空氣中緩慢落溫。正火：空氣中對流冷卻。淬火:放在水中或油中冷卻。

4.直齒圓柱齒輪傳動的作用力及其各力的方向。P169

5.設計圓柱齒輪時設計準則：1）對閉式軟齒面齒輪傳動，要緊失效形式為齒

面點蝕，按齒面接觸強度舉行設計，按齒根的彎曲強度舉行校核；2）對閉式硬齒面齒輪傳動，要緊失效形式為輪齒彎曲疲勞強度破壞，按齒根的彎曲強度舉行設計，按齒面的接觸強度舉行校核；3）對開式齒輪傳動，要緊失效形式為齒面磨損和輪齒彎曲疲勞強度破壞，按輪齒的彎曲疲勞強度舉行設計，將計算的模數(shù)適當修正。

6.歪齒圓柱齒輪傳動，各分力的方向如下：圓周力的方向在主動輪上與運動

方向相反，在從動輪上與運動方向相同；徑向力的方向?qū)奢喕旧现赶蚋髯缘妮S心；軸向力的方向可由齒輪的工作面受壓來決定。P177

7.螺旋角增大，重合度增大，使傳動平穩(wěn)，但軸向力也增大。Β=8～20

第十二章蝸桿傳動

1.蝸桿傳動用于傳遞交織軸之間的回轉(zhuǎn)運動和動力；要緊優(yōu)點是能得到非常大的傳動比、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)和噪聲較小卻。缺點是傳動效率較低，蝸輪齒圈常需用青銅創(chuàng)造，成本較高。正確嚙合條件是蝸桿軸向模數(shù)和軸向壓力角分不等于蝸輪端面模數(shù)和端面壓力角。

2.要緊失效形式有膠合、點蝕、磨損等；選材：蝸桿普通采納碳素鋼或合金鋼，要求齒面光潔并具有較高硬度，常采納青銅作蝸輪齒圈。受力事情P195第十三章帶傳動

1.帶傳動的優(yōu)點是：1）適用于中心距較大的傳動；2）帶具有非常好的撓性，

可緩和沖擊，汲取振動；3）過載時，帶與帶輪間浮現(xiàn)打滑，打滑雖使運動失效，但可防止損壞其它零件；4）結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。帶傳動的缺點是：1）傳動的外廓尺寸較大；2）需要張緊裝置；3）由于帶的滑動，別能保證固定別變的傳動比；4）帶的壽命較短；5）傳動效率較低。

2.若帶所需傳遞的圓周力超過帶與輪面鍵的極限摩擦力總和時，帶與帶輪將

發(fā)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。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別同的概念。打滑是指由過載引起的全面滑動，應當幸免。彈性滑動是由緊、松邊拉力差引起的，只要傳遞圓周力，浮現(xiàn)緊邊和松邊，就一定會發(fā)生彈性滑動，因此彈性滑動是別可幸免的。

3.在即將