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1、机械设计基础复习 第一部分机械原理第一章平面机构组成原理及其自由度分析机构是一种具有确定运动的人为实物组合体。机构的组成要素是构件和运动副。零件与构件的区别：零件是加工单元体，而构件是运动单元体。 “构件”是由一个或几个零件刚性地连接在一起所组成的刚性系统，在同一构件中各零件之间无相对运动。在机构中各个独立运动的最基本单元体即为“构件”。构件与构件之间直接接触的可动联接称为运动副。面接触（面接触压强低）的运动副称为低副，点或线接触（压强高）的运动副称为高副。根据组成平面低副的相对运动性质又可将其分为转动副和移动副。每个转动副或移动副都引入二个约束；每个高副都引入一个约束。（本书只讨论平面运动副
2、，平面运动副只有3个约束、空间运动副有6个约束） 构件用运动副联接而成的相对可动的系统称为运动链，可分为闭式链与开式链两大类。机构运动简图：用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，(读懂)并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出机构的简明图形称为机构运动简图。如不考虑比例，称为机构运动示意图。机构运动简图绘制步骤中注意：选择适当的长度比例尺（实际尺寸（）/图示长度（mm）,该比例尺与制图中的比例正好相反。7 运动副对该两构件独立运动所加的限制称为约束，约束数目等于被其限制的自由度数。组成运动副两构件间约束的特点和数目取决于该运动副的形式。 平面机构中，一个独立作平面运动的构件具有三个自由
3、度。转动副和移动副（2个约束、1个自由度）高副（1个约束、2个自由度）平面机构自由度计算公式（重点）： F平面机构的自由度；活动构件数（不包括机架）；PL低副数；PH高副数。8 机构可能运动的条件为：机构自由度数大于等于1，如为0及负数，则零件间无相对运动，只为构件。机构具有确定运动的条件：机构原动件数机构的自由度。9 计算机构自由度时应注意的问题：复合铰链、局部自由度、虚约束9-1 复合铰链：k个（2个以上）构件在同一处以转动副相联接，所构成的运动副称为复合铰链，则其转动副数为（k-1）个。9-2 局部自由度：机构中有些构件所具有的自由度只与该构件自身的局部运动有关，不影响其它构件的运动，即
4、对整个机构的运动无关，则这种自由度为局部自由度计算机构自由度时，应将局部自由度去除（即将局部自由度构件与另一构件视为一个整体构件后再计算局部自由度，见P12）。常见局部自由度：点或线接触的运动副，如凸轮副、齿轮副等。9-3 虚约束（了解）：某些约束是重复的，这种不起独立约束作用的重复约束称为虚约束。在机构自由度计算时，也应将虚约束去除后计算12 高副低代（了解）：以低副来代替高副的做法。通常用一构件两低副来代替一个高副或简称为一杆两低副。13 基本杆组（了解）：通常从动件系统是由一个或若干个不可再分解的自由度为零的基本系统组成的，这种基本系统称为基本杆组，简称杆组。组成平面低副杆组的条件是F=
5、3n-2Pl=0即（构件n=2/3低副Pl）计算题：P12例1.1.2、P14例1.1.3习题2和3计算机构自由度、10年1月试卷等本章要求，理解上述平面机构各概念，重点平面机构自由度的计算第二章平面连杆机构平面连杆机构是通过低副联接而成的机构，故又称为平面低副机构（常见-平面四杆机构）平面四杆机构中最基本的型式铰链四杆机构，即所有运动副都为转动副。铰链四杆机构通过不同的演化方法可得到其它形式的四杆机构，如曲柄滑块机构，各种导杆机构（传动角恒等于90，即压力角为0）等铰链四杆机构根据两连架杆是曲柄还是摇杆分为三种基本形式（了解P22连架杆、曲柄、摇杆、连杆概念）：曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇
6、杆机构（取决于各杆长之间的关系）。 曲柄摇杆机构-两连架杆一是曲柄、一是摇杆，能将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动 双曲柄机构-两连架杆都是曲柄。当两曲柄平行且相等时，则称平行四边形机构 双摇杆机构-两连架杆都是摇杆铰链四杆机构中相邻两构件作整圈转动的必要条件： 此两构件中必有一构件是最短构件； 该最短构件与最长构件的长度之和应小于或等于其余两构件长度之和，即铰链四杆机构的类型及其判别条件：（重点）条件类型机架最短杆双曲柄机构双摇杆机构最短杆的邻杆曲柄摇杆机构最短杆的对面杆双摇杆机构理解:平面四杆机构的急回特性：在四杆机构中摇杆回程的平均速度大于工作行程的平均速度的这种性质称为急回特性。（理
7、解P30摆角、回程、工作行程、极位夹角、行程速比系数等概念）急回特性的大小用行程速比系数K表示：或，极位夹角，指摇杆处于两个极限位置时，对应的曲柄所在的两个位置之间所夹的锐角。极位夹角越大，K值也越大，急回运动越显著。具有急回特性的机构类型：曲柄摇杆机构、偏置的曲柄滑块机构（重点 画极限位置、10年1月试卷等）、摆动导杆机构等。而对心曲柄滑块机构不具有急回特性。机构压力角与传动角： 压力角指BC杆对点作用力方向与点绝对速度方向之间夹的锐角。此时AB杆为主动件，CD杆为从动件。压力角的余角称为传动角。越小，就越大，机构的传力性能就越好；反之，越大，就越小，机构的传力越费力，传动效率越低。在机构设
8、计中规定压力角的最大值或传动角的最小值，即或，以确保机构的传动性能。所以只要找出机构中最大的压力角或者最小的传动角。当为钝角时，180为最小的传动角。曲柄滑块机构的最小传动角位置见P32图1.2.33。8 以摇杆为原动件是时，当压力角为90、传动角为0时，不能推动曲柄传动，整个机构处于静止状态，这种位置称为死点位置或死点（了解）。 本章要求：理解平面连杆机构各概念，熟悉铰链四杆机构的类型及其判别条件，重点平面连杆机构（主要曲柄滑块机构行程、极位夹角、压力角画法第三章凸轮机构凸轮机构组成：由凸轮、从动件、机架三个构件组成。凸轮机构缺点：承载能力低易磨损、加工比较困难、从动件的行程不宜过大凸轮机构
9、分类：按凸轮形状分盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮，按从动件的形式分尖底从动件、滚子从动件、平底从动件，按凸轮与从动件保持接触的方式分力封闭的凸轮机构、几何封闭的凸轮机构2对心：指从动件的导路方向通过凸轮的回转中心。（基本参数参照P47图理解）3基圆：以凸轮轮廓最小向径为半径所作的圆，为基圆半径。4升程：从动件最低位置与最高位置之间的距离，是常量。5位移：从动件在任一位置到基圆处轮廓的距离，是变量，随着凸轮转动周期性变化。6 从动件推程常用运动规律:等速运动规律（产生刚性冲击）、等加速等减速运动规律（产生柔性冲击）、余弦加速度运动规律（又叫简谐运动规律,柔性冲击）、正弦加速度运动规律（又叫摆线运动
10、规律）7凸轮机构的压力角：从动件导路方向与凸轮上接触点法向方向之间所夹的锐角。同样压力角越小传力特性越好。 如果压力角增大到一定数值，凸轮和从动件相对静止，那么无论怎么加大原动件凸轮驱动力F，也无法推动从动件运动，这种现象称为机构出现自锁。机构开始出现自锁时的压力角lim称为极限压力角 直动从动件许用压力角=3038、摆动从动件许用压力角=40458 压力角与凸轮基本尺寸之间的关系；在给定运动规律后，基圆半径越大，压力角越小。所以通常在压力角最大值不超过许用值得前提下尽量减小基圆半径 本章要求：理解凸轮机构运动参数概念，重点凸轮机构基圆、压力角画法（练习题P59题1.3.7）第四章齿轮机构及其
11、设计计算齿轮机构是依靠两个或多个带有高副的轮齿构件即齿轮所组成，应用于传递两轴或多轴之间的运动和动力。传递两平行轴运动的直齿圆柱齿轮（简称直齿轮）是本章的重点一对齿轮的瞬时传动比，简称传动比，是指主、从动轮瞬时角速度的比值传动比公式；;、相互啮合两齿轮节圆半径；、两齿轮分度圆半径；、两齿轮基圆半径。节点：过两齿轮啮合点作公法线nn与连心线O1O2交于P点.,该点成为节点；以O1、O为圆心，O1P、 O2P为半径所作的两个相切的圆称为节圆。3 平面齿廓啮合基本定律：不论两齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓的公法线都必须与连心线交于一定点，这一条件称为平面齿廓啮合定律。凡能满足齿廓啮合基本定律
12、的一对齿廓称为共轭齿廓 齿轮齿廓常采用渐开线、摆线和圆弧等曲线作为齿廓曲线，本章介绍渐开线齿廓渐开线：当一直线沿一圆周作相切纯滚动时，直线上任一点在该圆所在平面上展开的轨迹，称为该圆的渐开线。该圆称为基圆，半径为。渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆越大，渐开线越平直。渐开线上压力角；渐开线上某点法线方向与该点速度方向之间所夹的锐角。；式中：基圆半径，为渐开线上K点的向径。渐开线齿廓的性质对照P64图1.4.2渐开线方程：渐开线上任意点K的坐标可用展角和向径确定，P65 渐开线啮合特性：啮合线为两基圆的某一条内公切线，两基圆得而内公切线有两条，这条公法线是哪一条，取决于主动齿轮的转向。啮合线两齿
13、轮啮合点在齿轮传动过程中所走过的轨迹。渐开线齿廓组成的齿轮具有可分性，可分性是指渐开线齿轮中心矩的变化不影响传动比。即两轮实际安装中心矩与设计中心矩稍有偏差，也不会改变原设计的传动比。3啮合角是随中心距而定的确定值3 节圆与分度圆的区别；只有当一对齿轮相互啮合传动时，才有节圆，单个齿轮不存在节圆。外啮合齿轮的中心矩恒等于两轮节圆半径之和，即。分度圆是指齿轮中具有标准模数、标准压力角的那个圆，它是计算齿轮其他尺寸的基准；只要齿数和模数确定了，齿轮的分度圆半径就确定了。其计算公式为。单个齿轮上的参数，有齿顶圆、齿根圆、分度圆和基圆；无节圆；只有当一对齿轮啮合时，才有节点和节圆，节圆直径和半径分用和
14、表示。只有当一对啮合齿轮的实际中心矩等于标准中心矩时，啮合角等于分度圆压力角，两节圆半径才分别等于两分度圆半径，两节圆分别与两分度圆重合。当标准齿轮实际安装中心距大于标准中心矩，即时，为非标准安装。此时；节圆与分度圆分离、；啮合角大于分度圆压力角即；顶隙大于；齿侧产生间隙。渐开线直齿圆柱齿轮参数P69第三节第三部分 分度圆：是指齿轮中具有标准模数、标准压力角的那个圆，它是计算齿轮其他尺寸的基础齿顶高系数和顶隙系数，正常齿制，当mm时，0.25。 标准直齿圆柱齿轮（标准齿轮指模数、压力角等参数取标准值）几何尺寸计算公式：（07年前试卷考过了）公式不需硬记，参照以前题目做熟基本参数Z, m, ,名
15、称符号公式齿数模数m选取标准值（分度圆）压力角齿顶高系数正常齿制，顶隙系数正常齿制mm时，0.25分度圆直径，齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径，基圆直径，中心矩a顶隙c11 直齿圆柱齿轮的正确啮合条件：，即两相啮合的齿轮的模数和压力角分别相等，亦即两轮法向齿距相等。12 无齿侧间隙啮合及标准安装：或。 一对标准直齿圆柱齿轮按标准中心矩安装时，分度圆必与节圆重合，且必满足无齿侧间隙啮合的几何条件，能实现无齿侧间隙啮合传动。13 连续传动条件：实际啮合线必须大于至少等于法向齿距。理论啮合线-两轮基圆内公切线的切点的连线 齿轮传动的重合度-实际啮合线与法向齿距的比值14 齿轮加工最常用的是切削法，其
