《機械設計基礎》復習要點綜合

PAGEPAGE8《機械設計基礎》復習要點一、平面機構(gòu)自由度的計算1.自由度的概念確定構(gòu)件位置（或運動）所需獨立參變量的數(shù)目稱為自由度數(shù)，簡稱自由度。作平面運動的自由構(gòu)件的自由度為3。2.運動副按兩構(gòu)件的相對運動形式分類：轉(zhuǎn)動副（又稱為鉸鏈）——相對運動為轉(zhuǎn)動。移動副——相對運動為移動。按兩構(gòu)件的接觸形式分類低副——兩構(gòu)件為面接觸。組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件為圓柱面接觸。高副——兩構(gòu)件為點、線接觸。凸輪與從動件、兩輪齒齒廓曲面組成的運動副均為高副。3.約束當兩構(gòu)件組成運動副后，各自的運動都受到限制，這種限制就稱為約束。確定組成運動副中的一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件的位置所需的獨立參變量的數(shù)目稱為運動副自由度數(shù)（簡稱運動副自由度）。低副引入2個約束，保留2個自由度；高副引入1個約束，保留2個自由度。4.自由的計算計算公式：其中，——機構(gòu)中活動構(gòu)件的個數(shù)；——低副的個數(shù)；——高副的個數(shù)。三種特殊情況：復合鉸鏈若個構(gòu)件在同一處組成轉(zhuǎn)動副(轉(zhuǎn)動副又稱為鉸鏈)，即構(gòu)成復合鉸鏈。處理方法：其轉(zhuǎn)動副的數(shù)目應為m-1個。局部自由度某些構(gòu)件具有局部的，并且不影響其它構(gòu)件運動的自由度稱為局部自由度。處理方法：除去不計。虛約束在運動副中實際上不起約束作用的某些結(jié)構(gòu)約束稱為虛約束。在計算機構(gòu)自由度時應將虛約束去除。虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在以下幾種情況中。兩構(gòu)件間構(gòu)成多個運動副，其中只有一個運動副起約束作用，其余為虛約束。圖1圖1所示為壓縮機中的曲柄滑塊機構(gòu)。構(gòu)件3和4組成兩個移動副D和D′，且導路中心線重合，這時移動副之一為虛約束。圖2圖2所示為一轉(zhuǎn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)軸支承在兩個軸承上組成兩個轉(zhuǎn)動副A和B，且軸線重合，這時轉(zhuǎn)動副之一為虛約束。圖3圖3所示為一平行四邊形機構(gòu)。各構(gòu)件的尺寸有如下的幾何關系：，，，，當機構(gòu)在原動件1的帶動下運動時，試計算該機構(gòu)的自由度圖4圖4所示的平行四邊形機構(gòu)。當機構(gòu)在原動件1的帶動下運動時，構(gòu)件1上E點和構(gòu)件3上F點之間的距離有變動嗎？因此，在上述平行四邊形機構(gòu)中，用一個定長度的桿5(3個自由度）和兩個轉(zhuǎn)動副（共4個約束）E和F將構(gòu)件1上E點和構(gòu)件3上F點聯(lián)接起來，由此帶來的約束為虛約束，不會影響原機構(gòu)的運動。去除虛約束后該機構(gòu)的自由度計算方法為：。相聯(lián)兩構(gòu)件在聯(lián)接點上的運動軌跡相互重合時，此種聯(lián)接（運動副）帶入的約束為虛約束。圖5圖5為一橢圓儀機構(gòu)。該機構(gòu)有以下特殊的尺寸關系：，兩移動副導路相互垂直。當機構(gòu)在原動件1的帶動下運動時，試計算該機構(gòu)的自由度圖6圖6所示的機構(gòu)。當機構(gòu)在原動件1的帶動下運動時，構(gòu)件2上C點的軌跡是怎樣的？因此，在上述橢圓儀機構(gòu)中，由于滑塊3和構(gòu)件2在聯(lián)接點C有著相同的運動軌跡，所以滑塊3（3個自由度）及其一個轉(zhuǎn)動副（2個約束）和一個移動副（2個約束）帶入的約束（F=3-4=-1）為虛約束，不會影響原機構(gòu)的運動。去除虛約束后該機構(gòu)的自由度計算方法為：機構(gòu)中與運動無關的對稱部分帶入的約束為虛約束圖7圖7為某壓榨機的主體機構(gòu)。為使壓塊MN受力均勻，采用左右對稱的兩套機構(gòu)。從運動傳遞分析只需其中一套機構(gòu)即可。故在計算機構(gòu)自由度時應去掉其中的一套對稱機構(gòu)（去掉虛約束），即應取。綜上所述，可以看出機構(gòu)中的虛約束都是在特定的幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不被滿足，則虛約束就成為有效約束，機構(gòu)就將不能運動。值得指出的是，機械設計中虛約束往往是根據(jù)某些實際需要采用的，如為了增強支承剛度，或為了改善受力，或為了傳遞較大功率等需要，只是在計算機構(gòu)自由度時應去除虛約束。5.機構(gòu)具有確定運動的條件且原動件個數(shù)

二、平面連桿機構(gòu)1.鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿機構(gòu)。（根據(jù)連架桿的運動特點進行分類的）2.存在曲柄的條件（1）連架桿和機架中必有一桿為最短桿；（2）最短桿和最長桿的長度之和小于等于其它兩桿的長度之和——格拉肖夫判別式3.基本型式的判斷方法（1）不滿足格拉肖夫判別式，只能為雙搖桿機構(gòu)；最短桿的相鄰桿為機架——曲柄搖桿機構(gòu)（2）滿足格拉肖夫判別式最短桿為機架——雙曲柄機構(gòu)最短桿的對面桿為機架——雙搖桿機構(gòu)4.曲柄搖桿機構(gòu)的特性標志機構(gòu)有無急回特性的參數(shù)——極位夾角（1）急回特性（曲柄為主動件）描述機構(gòu)急回特性程度的參數(shù)——行程速比系數(shù)和的關系：輸入件等速整周轉(zhuǎn)動具有急回特性的條件輸出件往復運動（2）壓力角和傳動角定義：壓力角——從動件上某點所受作用力方向與其速度方向間所夾的銳角。傳動角——壓力角的余角，反映機構(gòu)傳力效果好壞的參數(shù)——壓力角（3）死點：。存在條件：從動件與連桿共線。（曲柄搖桿機構(gòu)，曲柄為從動件）

三、齒輪、蝸桿傳動1、正確嚙合條件直齒齒輪：斜齒輪：錐齒輪：蝸輪蝸桿：2、旋轉(zhuǎn)方向判斷平行軸直齒圓柱齒輪外嚙合：從動輪的旋轉(zhuǎn)方向與主動輪的相反。平行軸直齒圓柱齒輪內(nèi)嚙合：從動輪的旋轉(zhuǎn)方向與主動輪的相同。平行軸斜齒圓柱齒輪外嚙合：從動輪的旋轉(zhuǎn)方向與主動輪的相反。平行軸斜齒圓柱齒輪外嚙合：從動輪的旋轉(zhuǎn)方向與主動輪的相同。圓錐齒輪：同時背離節(jié)點或同時指向節(jié)點。蝸輪蝸桿：如果蝸桿為右旋，用左手定則：拇指伸直，其余四指握拳，令四指彎曲方向與蝸桿轉(zhuǎn)動方向一致，則拇指所指方向即為蝸輪嚙合點的速度方向。如果蝸桿為左旋，用右手定則：拇指伸直，其余四指握拳，令四指彎曲方向與蝸桿轉(zhuǎn)動方向一致，則拇指所指方向即為蝸輪嚙合點的速度方向。3.輪齒受力分析平行軸直齒圓柱齒輪輪齒受力分析：圓周力：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：在主動輪和從動輪上都是由作用點指向輪心。平行軸斜齒圓柱齒輪輪齒受力分析：圓周力：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：在主動輪和從動輪上都是由作用點指向輪心。軸向力：如果主動輪為右旋，用右手定則：拇指伸直，其余四指握拳，令四指彎曲方向與主動輪轉(zhuǎn)動方向一致，則拇指所指方向即為主動輪軸向力方向；從動輪軸向力與主動輪軸向的方向相反。如果主動輪為左旋，用左手定則：拇指伸直，其余四指握拳，令四指彎曲方向與主動輪轉(zhuǎn)動方向一致，則拇指所指方向即為主動輪軸向力方向。從動輪軸向力與主動輪軸向的方向相反。圓錐齒輪輪齒受力分析：圓周力：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：在主動輪和從動輪上都是垂直指向齒輪軸線。軸向力：在主動輪和從動輪上都是背著錐頂（由小端指向大端）。4.傳動比i蝸桿傳動：齒輪傳動：傳動比包括數(shù)值大小和方向兩個方面。定軸輪系：周轉(zhuǎn)輪系：傳動比大小計算采用“反轉(zhuǎn)法”原來的機構(gòu)轉(zhuǎn)化后機構(gòu)（變?yōu)槎ㄝS輪系）根據(jù)定軸輪系傳動比計算方法，轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為：推廣到一般情況：注：的符號一定要確定，計算過程中符號代入公式。```````````````````````復合輪系：傳動比計算步驟首先分析輪系組成，找出基本周轉(zhuǎn)輪系（方法：a.找出行星輪b.行星架c.中心輪）；剩下的即為定軸輪系；之后，寫出各輪系的傳動比；再后，找出輪系之間的運動關系；最后，聯(lián)立求解。四、其它機構(gòu)及零部件（一）凸輪機構(gòu)1.凸輪運動過程及沖擊特性；2.凸輪自鎖原因；3.凸輪外輪廓形狀；4.凸輪壓