機械設(shè)計基礎(chǔ)考試重點

機械設(shè)計根底知識點緒論機器：用來變換或傳遞能量、物料、信息的機械裝置。機構(gòu)：把一個或幾個構(gòu)件的運動，變換成其他構(gòu)件所需的具有確定運動的構(gòu)件系統(tǒng)。構(gòu)件是指組成機械的運動單元；零件指組成機械的制造單元。機械設(shè)計根底知識失效：機械零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計要求性能時，稱為失效。2、零件失效形式及原因：斷裂失效：〔零件在受拉壓彎剪扭等外載荷作用，某一危險截面應(yīng)力超過零件的強度極限發(fā)生的斷裂〕、變形失效：〔作用于零件上的應(yīng)力超過材料的屈服極限，那么零件將產(chǎn)生塑性變形〕、外表損傷失效：〔零件的外表操作破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞〕。3、應(yīng)力和應(yīng)力循環(huán)特性：可用來表示變應(yīng)力的不對稱程度。r=+1為靜應(yīng)力；r=0為脈動循環(huán)變應(yīng)力；r=-1為對稱循環(huán)變應(yīng)力，-1<r<+1為不對稱循環(huán)變應(yīng)力。4、零件設(shè)計準(zhǔn)那么：強度準(zhǔn)那么、剛度準(zhǔn)那么、耐磨性準(zhǔn)那么、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)那么、耐熱性準(zhǔn)那么、可靠性準(zhǔn)那么。5、機械零件材料選擇的根本原那么：材料的使用性能應(yīng)滿足工作要求〔力學(xué)、物理、化學(xué)〕、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〕、力求零件生產(chǎn)的總本錢最低〔相對價格、資源狀況、總本錢〕。6、摩擦類型：按摩擦外表間的潤滑狀態(tài)不同分為：干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦、混合摩擦。7、磨損：由于機械作用或伴有物理化學(xué)作用，運動副外表材料不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損，分類：粘著磨損、磨粒磨損、外表疲勞磨損、腐蝕磨損。8、常用潤滑劑：潤滑油、潤滑脂9、零件結(jié)構(gòu)工藝性的根本要求：毛坯選擇合理、結(jié)構(gòu)簡單合理、制造精度及外表粗糙度規(guī)定適當(dāng)。平面機構(gòu)根底知識運動副：兩構(gòu)件直接接觸，并保持一定相對運動，那么將此兩構(gòu)件可動連接稱之為運動副。按照接觸形式，通常把運動副分為低副和高副兩類。2、平面機構(gòu)的自由度：機構(gòu)能產(chǎn)生獨立運動的數(shù)目稱為機構(gòu)的自由度。設(shè)平面機構(gòu)中共有n個活動構(gòu)件,在各構(gòu)件尚未構(gòu)成運動副時，它共有3n個自由度。而當(dāng)各構(gòu)件構(gòu)成運動副后，設(shè)共有個低副和個高副，那么機構(gòu)的自由度為F=3n-2-。3、機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)自由度應(yīng)大于0，且機構(gòu)的原動件的數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度的數(shù)目?！伯?dāng)機構(gòu)不滿足這一條件時，如果機構(gòu)的原動件數(shù)小于機構(gòu)的自由度，機構(gòu)的運動不能確定。如果原動件數(shù)大于機構(gòu)的自由度，機構(gòu)不能產(chǎn)生運動，并將導(dǎo)致機構(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)件互作平面相對運動時，在任一瞬時都可以認(rèn)為它們是繞某一點作相對轉(zhuǎn)動。該點即為兩構(gòu)件的速度瞬心。6、三心定理：作相對平面運動的三個構(gòu)件共有三個瞬心，這三個瞬心位于同一直線上。平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)根本類型：按兩連架桿的運動形式將鉸鏈四桿分為三種：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)。2、平面四桿機構(gòu)的演化：曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、導(dǎo)桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)、定塊機構(gòu)、偏心輪機構(gòu)、雙滑塊機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)有周轉(zhuǎn)副的條件是：最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和。組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿。不同形式的獲得條件：當(dāng)最短桿為機架時，機架上有兩個周轉(zhuǎn)副，故得雙曲柄機構(gòu)；當(dāng)最短桿為連架桿時，機架上有一個周轉(zhuǎn)副，該四桿機構(gòu)將成為曲柄搖桿機構(gòu)；當(dāng)最短桿為連桿時，機架上沒有周轉(zhuǎn)副，得到雙搖桿機構(gòu)。急回動動特性：搖桿在擺去與擺回時的速度不同的性質(zhì)。6、行程速度變化系數(shù)K：K=180°+θ/180°-θ〔機構(gòu)在兩個極位時，原動件AB所處兩個位置之間的銳角θ稱為極位夾角〕〔θ角越大，K值越大，機構(gòu)的急回特性也越顯著〕7、壓力角：從動件驅(qū)動力F與力作用點絕對速度所夾銳角。壓力角的余角稱為傳動角?！矠榱吮ＷC機構(gòu)據(jù)傳動性能良好，設(shè)計通常應(yīng)使≥40°；在傳遞力矩較大時，那么應(yīng)使≥50°，對于一些受力很小或不常使用的操作機構(gòu)，那么可允許傳動角小些，只要不發(fā)生自鎖即可?！?、死點：設(shè)搖桿CD為主動件，那么當(dāng)機構(gòu)處于圖示兩個位置之一時，連桿與從動曲柄共線，出現(xiàn)了傳動角等于0度的情況。這時主動什CD通過連桿作用于從動件AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，所以不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象。機構(gòu)的此種位置稱為死點。凸輪機構(gòu)1、由于加速度發(fā)生無窮大突變而產(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：從動件運動方向與力F之間所夾的銳角即為壓力角。4、滾子半徑的選擇：設(shè)理論輪廓曲線外凸局部的最小曲率半徑為，滾子半徑為，那么相應(yīng)位置實際輪廓曲線的曲率半徑為=-。且有當(dāng)>時，>0，實際輪廓曲線為一平滑曲線，從動件的運動不會出現(xiàn)失真。當(dāng)=時，=0，實際輪廓曲線出現(xiàn)尖點，尖點極易磨損，磨損后，會使從動件的運動出現(xiàn)失真。當(dāng)<時，<0，實際輪廓曲線出現(xiàn)相交，圖中交點以上的輪廓曲線在實際加工時會被切去，使從動件的運動出現(xiàn)嚴(yán)重的失真，這在實際生產(chǎn)中是不允許的。齒輪傳動齒廓嚙合根本定律：一對傳動齒輪的瞬時角速比與其連心線被齒廓接觸點公法線所分割的兩段長度成反比，這個規(guī)律稱為齒廓嚙合根本定律。漸開線定義及其性質(zhì)：當(dāng)一直線沿某圓作純滾動時，此直線上任意一點K的軌跡稱為該圓的漸開線，這個圓稱為漸開線的基圓，該直線稱為漸開線的發(fā)生線。性質(zhì)：發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長。漸開線上任意一點的公法線必與基圓相切。漸開線上各點的曲率半徑不同，離基圓遠(yuǎn)，曲率半徑越大，漸開線越平緩。漸開線的形狀取決于基圓的大小，同一基圓上的漸開線形狀相同，不同基圓上的漸開線形狀不同，基圓越大，漸開線越平直，基圓半徑為無窮大時，漸開線為直線。漸開線是從基圓開始向外展開的，故基圓內(nèi)無漸開線。漸開線上各點的壓力角不相等，離基圓越遠(yuǎn)，壓力角越大。漸開線齒廓的嚙合特性：四線合一〔嚙合線、過嚙合點的公法線、基圓的公切線和正壓力作用線四線合一〕；嚙合線為一直線，嚙合角為一定值；中心距可調(diào)性。漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確嚙合條件：m1=m2=m,α1=α2=α。齒輪連續(xù)傳動的條件是〔Pb表示基圓齒距〕，越大，表示多對輪齒同時嚙合的概率越大，齒輪傳動越平穩(wěn)。根切現(xiàn)象：用范成法加工齒輪，當(dāng)?shù)毒叩凝X頂線與嚙合線的交點超出嚙合極限點時，會出現(xiàn)輪齒根部的漸開線齒廓被刀具切去一局部的現(xiàn)象，稱為根切。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)齒輪欲防止根切，其齒數(shù)必須大于或等于不發(fā)生根切時的最少齒數(shù)，對于正常齒制的齒輪，最小為17，短齒制齒輪為14，假設(shè)要求齒輪的齒數(shù)小于最少齒數(shù)而又不發(fā)生根切，那么應(yīng)采用變位齒輪。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。輪齒常見的失效形式：輪齒折斷齒面點蝕齒面膠合齒面磨損塑性變形。斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件：〔m、α分別代表兩輪的法面模數(shù)和法面壓力角〕。直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件：m1=m2=m,α1=α2=α〔m、α分別代表兩輪的大端模數(shù)和壓力角〕。蝸桿傳動正確嚙合的條件是：〔m、α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〕。齒輪傳動的潤滑方式：浸油潤滑、噴油潤滑輪系平面定軸輪系傳動比的計算公式：。周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算公式：輪系的應(yīng)用：實現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動；實現(xiàn)變速傳動；獲得大的傳動比；實現(xiàn)換向傳動；實現(xiàn)運動的合成與分解。帶傳動與鏈傳動打滑現(xiàn)象：當(dāng)傳動的功率P增大時，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維持傳動。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)傳遞的圓周力超過該極限值時，帶就在帶輪上打滑，即所謂的打滑現(xiàn)象。帶中最大應(yīng)力發(fā)生在繞入小帶輪的點處，其值為:帶傳動的彈性滑動：傳動帶是彈性體，受力后會產(chǎn)生彈性伸長，帶傳開工作時，和松邊的拉力不等，因而彈性伸長也不同。帶在繞過主動輪時，作用在帶上的拉力逐漸減小，彈性伸長量也相應(yīng)減小。因而帶在隨主動輪前進的同時，沿著主動輪漸漸身后收縮滑動，而在帶動從動輪旋轉(zhuǎn)時，情況正好相反，即一邊帶動從動輪旋轉(zhuǎn)，一邊尚其外表向前拉伸滑動。這種由于帶的彈性和接力差引起的帶在帶輪上的滑動，稱為帶的彈性滑動。帶的打滑是兩個完全不同的概念。彈性滑動是帶傳開工作時的固有特性，只要主動輪一驅(qū)動，緊邊和松邊就產(chǎn)生拉力差，彈性滑動不可防止。而打滑是因為過載引起的全面滑動，是可以采取措施防止的。帶傳動的包角要求：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。帶傳動的最大應(yīng)力發(fā)生在小帶輪某一點：其值為，其中=〔A為帶的橫截面積〕為緊邊拉應(yīng)力；〔q為每米長的質(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〕。鏈傳動優(yōu)缺點：與帶傳動相比，其主要優(yōu)點是：能獲得準(zhǔn)確的平均傳動比；所需張緊力小，因而作用在軸上的壓力小，結(jié)構(gòu)更為緊湊，傳動效率較高，可在高溫、油污、潮濕等惡劣環(huán)境下工作；與齒輪傳動相比擬優(yōu)點：中心距較大而結(jié)構(gòu)較簡單，制造與安裝精度要求較低。鏈傳動的主要缺點是：瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性差，工作時有一定的沖擊和噪聲。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)，滾子鏈?zhǔn)褂脮r為封閉環(huán)形，鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)來表示。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，鏈條連接成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相連接，接頭處可用開口銷和彈簧夾來鎖住活動的銷軸，當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，那么需要采用過渡鏈節(jié)，鏈條受力后，過渡鏈節(jié)的鏈節(jié)除受拉力外，還承受附加的彎矩。因此應(yīng)防止采用奇數(shù)鏈節(jié)。連接與彈簧螺紋副：外螺紋與內(nèi)螺紋旋合面組成螺紋副，亦稱螺旋副。自鎖條件：對于矩形螺紋，螺紋副的自鎖條件為，其中為斜面傾角，為摩擦角。對于非矩形螺紋，其自鎖條件為，其中為當(dāng)量摩擦角，并且有。螺紋的預(yù)緊：在一般的螺紋連接中，螺紋裝配時都應(yīng)擰緊，這時螺紋連接受到預(yù)緊力的作用，對于重要的螺紋連接，為了保證連接的可靠性、強度和密封性要求，應(yīng)控制預(yù)緊力的大小。螺紋的防松：為了保證平安可靠，設(shè)計螺紋連接時要采取必要的防松措施。螺紋連接防松的根本問題在于防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。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自動松脫。但在沖擊、振動和變載的作用下，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。當(dāng)溫度變化較大或在高溫條件下工作時，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。防松措施：摩擦防松〔彈簧墊圈、雙螺母、尼龍圈鎖緊螺母〕、機械防松〔開口銷與槽形螺母、止動墊圈與圓螺母〕、粘合防松螺栓的主要失效形式有：螺栓桿拉斷；螺紋的壓潰和剪斷；經(jīng)常裝拆時會因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。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。軸承〔滾動軸承、滑動軸承〕滾動軸承分類：按滾動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，滾動軸承可以分為向心軸承和推力軸承。滾動軸承特點：主要優(yōu)點是：摩擦阻力小、啟動靈活、效率高；軸承單位寬度的承載能力較強；極大地減少了有色金屬的消耗；易于互換，潤滑和維護方便。主要缺點是：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載的高轉(zhuǎn)速場合；減振能力低，運轉(zhuǎn)時有噪聲；徑向外廓尺寸大；小批量生產(chǎn)特殊的滾動軸承時本錢較高。滾動軸承的代號：根本代號中右起12位數(shù)字為內(nèi)徑代號，右起第3位表示直徑系列代號，右起第4位為寬〔高〕度系列代號，當(dāng)寬度系列為0系列時，可以不標(biāo)出。滾動軸承類型選擇：考慮承載能力、速度特性、調(diào)心性能、經(jīng)濟性滑動軸承的分類：按所受載荷方向的不同，主要分為徑向滑動軸承和推力滑動軸承；按滑動外表間摩擦狀態(tài)的不同，可分為干摩擦滑動軸承、非液體摩擦滑動軸承和液體摩擦滑動軸承?；瑒虞S承軸瓦材料性能：摩擦因