机械设计基础知识点
1、循环应力下，零件的主要失效形式是疲劳断裂。
疲劳断裂过程：
裂纹萌生、裂纹扩展、断裂
2、疲劳断裂的特点：
▲σmax ≤σB 甚至σ max ≤σS
▲疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果
▲断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料，还
是塑性材料，均表现为脆性断裂。更具突然性，更危险。
▲断裂面累积损伤处表面光滑，而折断区表面粗糙。
3、应力集中产生的主要原因：零件截面形状发生的突然变化。有效应力集中系数总比理论应力集中系数小
4、影响疲劳强度的主要因素
一.应力集中的影响
1.应力集中产生的主要原因：零件截面形状发生的突然变化
2.名义应力σ和实际最大应力σmax
3.理论应力集中系数与有效应力集中系数
二.尺寸效应
1.零件尺寸越大，疲劳强度越低
2.尺寸及截面形状系数εα、ετ
三.表面状态的影响
1.零件的表面粗糙度的影响
2.表面质量系数β
四.表面处理的影响
1.零件表面施行不同的强化处理的影响
2.表面质量系数βq
五.弯曲疲劳极限综合影响系数
5、可能发生的应力变化规律
应力比为常数r=C 绝大多数转轴的应力状态
平均应力为常数σm=C 振动着的受载弹簧
最小应力为常数σmin=C 紧螺栓连接受轴向载荷 6、
6、不稳定变应力
规律性按疲劳损伤累积假说进行疲劳强度计算
非规律性用统计方法进行疲劳强度计算
7、提高机械零件疲劳强度的措施
▲尽可能降低零件上应力集中的影响
▲在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采用减载槽来降低应力集中的作用
▲综合考虑零件的性能要求和经济性，采用具有高疲劳强度的材料及适当的热处理和各种表面强化处理
▲适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部位的表面加工质量，必要时表面作适当的防护处理
▲尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用（探伤检验）
8、在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。
9、通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。
10、两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。接触失效形式常表现为疲劳点蚀
11、普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。粗牙螺纹应用最广。
12、细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高
缺点：不耐磨，易滑扣。
应用：薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。
13、孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合，能精确固定被连接的相对位置，能承受横向载荷，孔加工精度高
14、螺钉连接用于结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。双头螺柱连接连接件厚，允许拆装。紧定螺钉连接用于固定两个零件的相对位置并可传递不大的力或转矩。
15、垫圈作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。
16、预紧力：大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。
预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。
预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。
17、预紧力控制方法: (1)凭手感经验(2)测力矩扳手(3)定力矩扳手(4)测定伸长量
18、防松——防止螺旋副相对转动。防松的方法：1. 利用附加摩擦力防松 2. 采用专门防松元件防松 3 冲点防松法、粘合法防松
19、螺栓连接的主要失效形式
受拉螺栓：塑性变形——螺纹部分
疲劳断裂——轴向变载荷
受剪螺栓：剪断
压溃——螺杆和孔壁的贴合面
经常拆卸：滑扣——因经常拆装
20、紧螺栓连接强度计算：
1. 仅承受预紧力的紧螺栓连接
改进措施：
(1)采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用
(2)采用无间隙的铰制孔用螺栓。
2. 承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接
3. 承受工作剪力的紧螺栓连接
21、基本原则（六项）：
▲１、为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常连接接合面的几何形状都设计成
▲２、螺栓布置应使各螺栓的受力合理
(1) 对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置８个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均；
(2)当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近连接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。
(3)当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗剪零件来承受横向载荷。（键、套筒、销等）
▲３、螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间
▲４、为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等偶数。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同
▲５、避免螺栓承受附加的弯曲载荷
▲６、合理选择螺栓组的防松装置
22、螺栓组连接的受力分析时所作假设:
(1)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均同；
(2)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；
(3)受载后连接接合面仍保持为平面。
23、受力分析的类型：受横向载荷、受转矩、受轴向载荷、受倾覆力矩
24、承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式：疲劳断裂
25、提高螺栓连接强度的措施
一、降低影响螺栓总拉伸载荷F2的变化范围
措施一：降低螺栓刚度（ C’b< C b , θ’b < θb ）
措施二：提高被连接件刚度（C’m>C m , θ’m >θm）
措施三：综合措施（ C’b< C b , C’m>C m , F’0 >F0）
宜采取措施: 采用柔性结构：加弹性元件、或采用柔性螺栓（腰杆、空心螺栓）。有密封要求时，宜采用刚度较大的金属垫片或密封环
二、改善螺纹牙间的载荷分布：加厚螺母不能提高连接强度！
措施: 采用均载螺母
三、减小应力集中 1.增大过渡圆角 2.切制卸载槽 3.卸载过渡结构
四、避免或减小附加应力
采用凸台或沉孔结构切削加工支承面采用球面垫圈和腰环螺栓可以保证螺栓的装配精度。
五、采用特殊制造工艺冷镦头部、滚压螺纹
26、滚动螺旋
优点: (1)摩擦损失小、效率在90%以上；
(2)磨损很小，传动精度高；
(3)不自锁，可实现直线——旋转运动转换；
缺点：(1)结构复杂、制造困难；
(2)有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。
27、键连接作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现零件的轴向固定或移动。
28、平键连接
特点：定心好、装拆方便。种类：普通平键导向平键
主要失效形式：压溃（静连接）、磨损(动连接)、剪断。
若强度不足时，可采用双键连接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按
1.5个键计算。
一、导向平键
结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。零件可以在轴上移动，构成动连接。
二、双钩头滑键
结构特点：两端有钩头，键固定在轮毂上，键短，槽长。
三、单圆钩头滑键
结构特点：单圆钩头，嵌入轮毂中。
29、半圆键连接
优点：定心好，装配方便。
缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载连接。
特别适用于锥形轴端的连接。
30、楔键连接和切向键连接
结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的底面也有1:100的斜度。
缺点：定心精度不高。
应用：只能应用于定心精度不高，载荷平稳和低速的连接。
类型：普通楔键、钩头楔键。
31、花键连接
优点：(1)均匀受力；(2)对轴的削弱程度小；(3)承载能力高；(4)轴上零件与轴的对中性好；(5)导向性好；(6)可用磨削方法提高加工精度及连接质量。
缺点：齿根仍有应力集中，需专用设备制造，成本高。
32、渐开线花键：有α=30 ?α=45 ?两种，对应的齿顶高分别为0.5m、 0.4m 与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。
定心方式：齿形定心：具有自动定心作用，受力均匀。
特点：制造工艺性好，精度高，齿根强度高，易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。α=45 ?的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连接。特别适用于薄壁零件的连接。
33、型面连接的特点：
(1)装拆方便，对中性好；
(2)连接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；
(3)可传递较大的扭矩；
(4)切削加工有难度，不易保证配合精度。
34、胀套连接的优点：定心好、装拆方便，引起的应力集中较小，承载能力较高，并且有安全保护作用。缺点：由于轴与毂孔之间要安装胀套，有时应用受结构尺寸的限制。
35、销连接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。
36、带传动的优点：
(1)适用于中心距较大的传动；
(2)间接的柔性传动，挠性好，可缓和冲击、吸收振动；
(3)过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零件的损坏；
(4)结构简单、成本低廉。
缺点：传动的外廓尺寸较大，需要张紧装置，传动比不稳定、效率较低，寿命较短，传动功率一般 P≤50kW、线速度v=5～25(40)m/s、传动比3～5(10)
37、当带与带轮之间出现打滑趋势时，摩擦力达到最大值，有效拉力也达到最大。
38、影响最大有效拉力因素：
1）预紧力F0 F0 ↑—— Fec ↑
F0过大，——带的磨损加剧, 加快松弛,降低寿命。
F0过小，——影响带的工作能力，容易产生打滑。
2）包角α↑——总摩擦力F f↑——F ec ↑，对传动有利。
3）摩擦系数f↑ F ec ↑，对传动有利。
39、最大应力σmax出现在紧边与小轮的接触处。
40、带的弹性滑动与打滑
带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。
带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。
这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。
若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值F ec后，则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。
41、带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
42、V带轮设计的要求：
各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。
结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。
轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。
轮槽楔角随带轮直径的减小而减小。
带轮的材料：
通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。小功率时可用铸铝或塑料。
带轮的结构与尺寸
四种典型结构：实心式、腹板式、孔板式、轮辐式
43、带传动的张紧的目的
(1) 根据摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；
(2) 运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。
带传动的张紧方法
1.调整中心距
2.采用张紧轮
3.自动张紧
44、同步带传动
组成：同步带（同步齿形带）是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。
结构特点：横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，带轮轮面也制成相应的齿形。
传动特点：靠带齿与轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。
优点：1.传动比恒定；2.结构紧凑；3.由于带薄而轻，抗拉强度高，故带速高达40 m/s，传动比可达10，传递功率可达200 kw；4.效率高，高达0.98。
缺点：成本高；对制造和安装要求高。
45、齿轮传动的特点：传动效率高；结构紧凑、工作可靠，寿命长；传动比稳
定；制造及安装精度要求高，价格较贵。
46、直齿圆柱齿轮：齿数z，模数m，尺宽b，变位系数x，分度圆压力角α=20o，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25；不变位齿轮中心矩a=(d1+d2)/2 、分度圆直径d=zm；
斜齿圆柱齿轮：法向模数mn（标准值），螺旋角β，其余同直齿圆柱齿轮，端面模数mt=mn/cosβ
47、轮齿的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形
（齿面磨损）措施：1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件，清洁环境 3.提高齿面硬度
提高轮齿抗折断能力的措施：
（1）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，减小齿根应力集中；
（2）增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较为均匀；
（3）采用合适的热处理，使轮齿芯部材料具有足够的韧性；
（4）采用喷丸、滚压等工艺，对齿根表层进行强化处理。
（齿面胶合）措施： 1.提高齿面硬度2.减小齿面粗糙度3.增加润滑油粘度（低速）4.加抗胶合添加剂（高速）
48、齿轮的设计准则
▲保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根
▲保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀
▲对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计
由工程实践得知：
▲闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主
▲闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主
▲开式齿轮传动按弯曲疲劳强度设计，将计算所得的模数m适当加大，以补偿磨损的影响。
49、对齿轮材料性能的要求齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧。
常用齿轮材料（钢材的韧性好，耐冲击，通过热处理和化学处理可改善材料的机械性能，最适于用来制造齿轮。）
锻钢含碳量为0.15 % ~0.6%的碳素钢或合金。一般用齿轮用碳素钢，重要齿轮用合金钢。
铸钢耐磨性及强度较好，常用于大尺寸齿轮。
铸铁常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料；
非金属材料适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。
49、齿轮材料的热处理和化学处理
表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮
特点及应用：调质、正火处理后的硬度低，HBS ≤ 350，属软齿面，工艺简单、
用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，小轮比大轮硬度高: 20～50HBS
表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构紧凑的场合。
50、齿轮材料选用的基本原则
(1)齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等；
(2)应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺；
(3)正火碳钢，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮；调质碳钢可用于在中等冲击载荷下工作的齿轮；
(4)合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮；
(5)航空齿轮要求尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢；
(6)钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在30～50HBS或更多。
51、改善齿向载荷不均匀的措施：
（1）增大轴、轴承及支座的刚度；（2）对称轴承配置；（3）适当限制轮齿宽度；（4）尽可能避免悬臂布置；（5）轮齿修形（腰鼓齿）。
52、齿轮传动的误差的影响：
1.转角与理论不一致，影响运动的准确性；
2.齿形不是准确无误的渐开线，瞬时传动比不恒定，速度波动引起震动、冲击和噪音，影响运动平稳性；
3.齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提前损坏，影响载荷分布的不均匀性。
53、高速齿轮传动采用喷油润滑的理由：
(1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；
(2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能；
3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。
54、整体式向心滑动轴承
组成：轴承座、轴套或轴瓦等
特点：(1) 结构简单，成本低廉。(2) 因磨损而造成的间隙无法调整。(3) 只能从沿轴向装入或拆。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
55、剖分式向心滑动轴承 (将轴承座或轴瓦分离制造，两部分用螺栓联接)
特点：结构复杂，可以调整因磨损而造成的间隙，安装方便。
应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器。
56、滑动轴承常见失效形式
磨粒磨损——进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动，对轴承表面起研磨作用。
刮伤——进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。
胶合——当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时或供油不足时，轴承表面材料
发生粘附和迁移，造成轴承损伤。
疲劳剥落——在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。
腐蚀——润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。
57、轴承材料性能的要求
(1) 减摩性——材料副具有较低的摩擦系数。
(2) 耐磨性——材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。
(3) 抗胶合——材料的耐热性与抗粘附性。
(4) 摩擦顺应性——材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。
(5) 嵌入性——材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表
面发生刮伤或磨粒磨损的性能。
(6) 磨合性——轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状和粗糙度的能力。
此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。
57、常用轴承材料
一、金属材料:
轴承合金优点：f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。
缺点：价格贵、机械强度较差；
只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。
铜合金优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。工作温度高达250 ℃。
缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。
青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。
铝基合金有相当好的耐腐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能也较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。
铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。
二、非金属材料
工程塑料：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。
缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。
碳-石墨：是电机电刷常用材料，具有自润滑性，用于不良环境中。
橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。
木材：具有多孔结构，可在灰尘极多的环境中使用。
58、轴瓦的形式和结构
整体式需从轴端安装和拆卸，可修复性差。
对开式可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。
薄壁节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高。
厚壁具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求。
单材料强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。
多材料轴承衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。
铸造铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。
轧制只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。
59、轴瓦的定位方法
目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相对移动。
轴向定位：凸缘定位——将轴瓦一端或两端做凸缘
凸耳(定位唇)定位
周向定位：紧定螺钉、销钉
60、轴瓦的油孔和油槽作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。开孔原则：（1）尽量开在非承载区，尽量不要降低承载区油膜的承载能力；
（2）轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。
61、滑动轴承润滑剂的选择
作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。
一、润滑脂及其选择：
特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。
适用场合：要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中。选择原则：１．当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种
２．所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约20～30℃，以免工作时润滑脂过多地流失。
３．在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。
二、润滑油及其选择
润滑油的特性：
1）温度 t ↑η↓2）压力p ↑η↑
选用原则：
(1) 载荷大、转速低的轴承，宜选用粘度大的油；
(2) 载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；
(3)高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。
62、不完全液体润滑滑动轴承的设计
工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴承得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。
失效形式：边界油膜破裂。
设计准则：保证边界膜不破裂。
校核内容：１．验算平均压力p ≤[p]，以保证强度要求；
２．验算摩擦发热pv≤[pv]；
３．验算滑动速度v≤[v]。
63、流体动力润滑的必要条件：
1. 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙。
2. 两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流向小口。
机械设计基础总结 第一章平面机构的自由度和速度分析 1.1构件 ---- 独立的运动单元零件 ----- 独立的制造单元 运动副一一两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的连接。 机构——由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。 机器一一由零件组成的执行机械运动的装置。 机器和机构统称为机械。构件是由一个或多个零件组成的。 机构与机器的区别： 机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气，液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量，物料，信息的功能。 1.2运动副一一接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。 运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 运动副的分类： 1）按引入的约束数分有： I 级副（F=5）、II 级副（F=4）、III 级副（F=3）、IV 级副（F=2）、V 级副 （F=1）。 2）按相对运动范围分有：平面运动副——平面运动空间运动副一一空间运动 平面机构——全部由平面运动副组成的机构。 空间机构一一至少含有一个空间运动副的机构 3）按运动副元素分有： 咼副（；禺）点、线接触，应力咼；低副（）面接触，应力低 1.3机构：具有确定运动的运动链称为机构 机构的组成：机构=机架+原动件+从动件 保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数称为机构的自由度。 24y 原动件v自由度数目：不具有确定的相对运动。原动件〉自由度数目：机构中最弱的构件将损坏。 1.5局部自由度：构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。 复合铰链——两个以上的构件在同一处以转动副相联。m个构件，有m—1转动副虚约束对机构的运动实际不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 出现场合：1两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2?两构件构成多个移动副，且导路平行。3.两构件构成多个转动副，且同轴。4 运动时，两构件上的两点距离始终不变。5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。
《机械设计基础》 第1章机械设计概论 复习重点 1. 机械零件常见的失效形式 2. 机械设计中，主要的设计准则 习题 1-1 机械零件常见的失效形式有哪些？ 1-2 在机械设计中，主要的设计准则有哪些？ 1-3 在机械设计中，选用材料的依据是什么？ 第2章润滑与密封概述 复习重点 1. 摩擦的四种状态 2. 常用润滑剂的性能 习题 2-1 摩擦可分哪几类？各有何特点？ 2-2 润滑剂的作用是什麽？常用润滑剂有几类？ 第3章平面机构的结构分析 复习重点 1、机构及运动副的概念 2、自由度计算 平面机构：各运动构件均在同一平面内或相互平行平面内运动的机构，称为平面机构。 3.1 运动副及其分类 运动副：构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动） 按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同，通常把平面运动副分为低副和高副两类。 3.2 平面机构自由度的计算 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度，若机构中有n个活动构件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个自由度。当用P L个低副和P H个高副连接组成机构后，每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，共引入2P L+P H个约束，因此整个机构相对机架的自由度数，即机构的自由度为 F=3n-2P L-P H (1-1)下面举例说明此式的应用。 例1-1 试计算下图所示颚式破碎机机构的自由度。 解由其机构运动简图不难看出，该 机构有3个活动构件，n=3；包含4个转 动副，P L=4；没有高副，P H=0。因此， 由式(1-1)得该机构自由度为 F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=1
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自由度F=3n-2PL-PH（n：活动机构，pl:低副（通过面接触）ph:高副（通过点或线接触））F必须大于0曲柄摇杆机构有急回特性（反行程摆动速度必然大于正行程）和死点位置（从动件出现卡死和运动不确定现象，死点应加以克服，利用构件的惯性来保证机构顺利通过死点） 凸轮与从动件之间依靠弹簧力、重力、沟槽接触来维持。凸轮从动件的三种常用运动规律为：等速运动、等加速等减速运动和摆线运动。 常见间隙机构：槽轮机构（运动系数T必须>0，径向槽的系数z大于等于3，T 总小于1/2,如使T大于1/2，须在构件1安装多个圆角），棘轮，不完全齿轮，凸轮间隙运动间隙（凸优点：运转可靠，工作平稳，可用作高速间隙运动）。 在机器中安装飞轮的目的：调节机器速度的周期性波动（非周期性波动通过调速器调节）一般把飞轮安装在机器的高速轴上。 调节机器速度波动目的：机器速度的波动带来一系列不良影响，如在运动副中产生动压力，引起机械振动，降低机器效率和产品质量等。因此，必须设法调节其速度，使速度波动限制在该类机器容许的范围内. 静平衡条件： P53 动平衡：P54 螺纹连接的主要类型：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈。常用的连接螺纹为单线三角形右旋螺纹。细牙螺纹特点：螺距较小，细牙普通螺纹的螺栓的抗压强度较高。一般适用薄壁零件及受冲压零件的联接。但细牙不耐磨，易滑扣不宜经常拆卸，故广泛适用粗牙。 螺纹连接防松原理：1、利用摩擦力（在螺纹间保持一定的摩擦力，且摩擦力尽 可能不随载荷大小而变化）2、机械方法（1.用机械装置把螺母和螺栓连在一起2.
机械设计基础实验体会与收获 机械设计基础实验体会与收获 广西科技大学鹿山学院 实验报告 课程名称： 指导教师：班级：姓名：学号：成绩评定：指导教师签字： 年月日 实验一机构运动简图的测绘与分析 一、实验目的： 1、根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图； 2、学会分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法； 3、加深对机构结构分析的了解。 二、实验设备和工具； 1、缝纫机头； 2．学生自带三角板、铅笔、橡皮； 三、实验原理： 由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略符号（见教科书有关“常用构件和运动副简图符号”的规定）来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特
征。 四、实验步骤及方法： l、测绘时使被测绘的机械缓慢地运动，从原动件开始，仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目；2、根据相联接的两构件的接触特征及相对运动的性质，确定各个运动副的种类； 3、选定投影面，即多数构件运动的平面，在草稿纸上徒手按规定的符号及构 件的连接次序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图。用数字1、2、 3、……。分别标注各构件，用英文字母A、B、C、，……分别标注各运动副； 4、仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副导路的方向等，选定原动件的位置，并按一定的比例画出正式的机构运动简图。 五、实验要求： l、对要测绘的缝纫机头中四个机构即a．压布、b走针、c．摆梭、d．送布，只绘出机构示意图即可，所谓机构运动示意图是指只凭目测，使图与实物成比例，不按比例尺绘制的简图； 2、计算每个机构的机构自由度，并将结果与实际机构的自由度相对照，观察计 算结果与实际是否相符；
机械设计基础重点总结 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
《机械设计基础》课程重点总结 绪论 机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。 原动机：将其他形式能量转换为机械能的机器。 工作机：利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器。 机器主要由动力部分、传动部分、执行部分、控制部分四个基本部分组成，它的主体部分是由机构组成。 机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。 机构与机器的区别：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还含电器、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。 零件是制造的单元，构件是运动的单元，一部机器可包含一个或若干个机构，同一个机构可以组成不同的机器。 机械零件可以分为通用零件和专用零件。 机械设计基础主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。 第一章平面机构的自由度和速度分析 1.平面机构：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构；构件相对参考系的独立运动 称为自由度；所以一个作平面运动的自由机构具有三个自由度。 2.运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。两构件通过面接触组成的运 动副称为低副；平面机构中的低副有移动副和转动副；两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副； 3.绘制平面机构运动简图；P8 4.机构自由度计算公式：F=3n-2P l -P H 机构的自由度也是机构相对机架具有的独立运动 的数目。原动件数小于机构自由度，机构不具有确定的相对运动；原动件数大于机构自由度，机构中最弱的构件必将损坏；机构自由度等于零的构件组合，它的各构件之间不可能产生相对运动；机构具有确定的运动的条件是：机构自由度F > 0,且F等于原动件数 5.计算平面机构自由度的注意事项：（1）复合铰链：两个以上构件同时在一处用转动 副相连接（图1-13）（2）局部自由度：一种与输出构件运动无关的的自由度，如凸轮滚子（3）虚约束：重复而对机构不起限制作用的约束 P13（4）两个构件构成多个平面高副，各接触点的公共法线彼此重合时只算一个高副，各接触点的公共法线彼此不重合时相当于两个高副或一个低副，而不是虚约束。 6.自由度的计算步骤：1）指出复合铰链、虚约束和局部自由度；2）指出活动构件、低 副、高副；3）计算自由度；4）指出构件有没有确定的运动。 7.发生相对运动的任意两构件间都有一个瞬心。瞬心数计算公式：N=K(K-1)/2 三心定 理：作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。 第二章平面连杆机构 1.平面连杆机构是由若干构件用低副(转动副、移动副)连接组成的平面机构，又称平面 低副机构；最简单的平面连杆机构由四个构件组成，称为平面四杆机构。按所含移动副数目的不同，可分为：全转动副的铰链四杆机构、含一个移动副的四杆机构和含两个移动副的机构。 2.铰链四杆机构：全部用转动副相连的平面四杆机构；机构的固定构件称为机架，与机 架用转动副相连接的构件称为连架杆，不与机架直接相连的构件称为连杆；整转副：
《机械设计基础》知识要点 绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械 第1章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算 第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。 了解：常用材料的牌号和名称。 第10章: 1）螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、P a、d1、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章: 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。
n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论：机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构：是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件：机构中的（最小）运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件：制造的单元。分为：1、通用零件，2、专用零件。 一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。 二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点：(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax ≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax ＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运 动的从动件摇杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin 表示。2推程：从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ；3远休止：从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ；4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ；5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ；6行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h 表示。7从动件位移线图：从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点：设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程： 推 程 等减速段运动方程： 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变（适用于中速场合） 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四：根切根念：用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图这种现象称为根切。 根切形成的原因：标准齿轮：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为： 不根切的最少齿数为： 标准齿轮：指m 、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法：加工原理：成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工：(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点：加工精度低；加工不连续，生产率低；加工成本高。优点：可以用普通铣床加工。 范成法：加工原理：根据共轭曲线原理，利 用一对齿轮互相啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工：(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀（梳齿刀）:是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同，仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时，刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九：失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。类型：（1）断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用)，使物体分成几个部分的现象，通常定义为固体完全断裂，简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a =
机械设计基础知识点总结 1、通用零件， 2、专用零件。一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F =3n-2PL-PH机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。由m个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点： (1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。 (2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。CDAB铰链四杆机构：具有转换运动功
能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆 与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副 是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相 邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以 最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的 平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运动的从动件摇 杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这 种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C点的力P与C点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们在原动件上施加多大的力都不能使机构运动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC与摇 杆CD所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸 轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin表示。2
《机械设计基础》试题库 一、填空题： 1、两个构件接触而组成的可动的联接，称为＿＿＿＿＿＿；两构件上能够直接接触而构成的表面称为＿＿＿＿＿＿＿＿。 2、由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿的基本杆组称为Ⅱ级组，而由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿所组成，而且都有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的构件的基本杆组，称为Ⅲ级组。 3、转动副中的总反力的方位，可根据如下三点来确定＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 4、飞轮实际上是一个＿＿＿＿＿＿＿＿＿。它可以用＿＿＿＿＿＿＿＿＿的形式，把能量＿＿＿＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 5、对于齿面硬度大于HRC45(或相当于424HBS)的齿轮,可采用以下热处理方式＿＿＿＿＿＿＿＿＿。其加工方式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 6、两个构件接触而组成的可动的联接，称为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；两构件上能够直接接触而构成的表面称为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 7、运动副根据其所引入的约束的数目进行分类，如：引入两个约束的运动副，称为＿＿＿＿级副。根据构件运动副的接触情况进行分类，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为高副，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿则称为低副。 8、转动副中的总反力的方位，可根据如下三点来确定＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 9、在机械稳定运转阶段，有以下三种稳定运转情况＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。而在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿情况下，不需要进行速度调节。 10、为了不使斜齿轮传动产生过大的轴向推力，设计时，一般取螺旋角β=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。对于人字齿轮，螺旋角β可
机械设计基础复习 概念类 1机器一般由哪几部分组成一般机器主要由动力部分传动部分执行部分控制部分四个基本部分组成。 2机器和机构各有哪几个特征构件由各个零件通过静连接组装而成的，机构又由若干个构件通过动连接组合而成的，机器是由机构组合而成的。机器有三个共同的牲：（1）都是一种人为的实物组合；（2）各部分形成运动单元，各单元之间且有确定的相对运动；（3）能实现能量转换或完成有用的机械功. 3零件分为哪两类零件分为；通用零件、专用零件。机器能实现能量转换，而机构不能。 4什么叫构件和零件组成机械的各个相对运动的实物称为构件，机械中不可拆的制造单元体称为零件。构件是机械中中运动的单元体，零件是机械中制造的单元体。 5什么叫运动副分为哪两类什么叫低副和高副使两个构件直接接触并产生一定可动的联接，称运动副。 6空间物体和平面物体不受约束时各有几个自由度构件在直角坐标系来说，且有6个独立运动的参数，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴转动。但在平面运动的构件，仅有3个独立运动参数。 7什么叫自由度机构具有确定运动的条件是什么机构具有独立的运动参数的数目称为构件的自由度。具有确定运动的条件是原动件的数目等于机构的自由度数目。 8运动副和约束有何关系低副和高副各引入几个约束运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为约束。引入1个约束条件将减少1个自由度。 9转动副和移动副都是面接触称为低副。点接触或线接触的运动副称为高副。 10机构是由原动件、从动件和机架三部分组成。 11当机构的原动件数等于自由度数时，机构就具有确定的相对运动。 12计算自由度的公式：F＝3n-2P L-P H(n为活动构件；P L为低副；P H为高副) 13什么叫急回特性一般来说，生产设备在慢速运动的行程中工作，在快速运动的行程中返回。这种工作特性称为急回特性。用此提高效率。 14凸轮机构中从动件作什么运动规律时产生刚性冲击和柔性冲击当加速度达到无穷大时，产生极大的惯性力，导致机构产生强烈的刚性冲击，因此等速运动只能用于低速轻载的场合。从动件按余弦加速度规律运动时，在行程始末加速度且有限值突变，也将导致机构产生柔性冲击，适用于中速场合。 15齿轮的基本参数有哪几个模数、齿数、压力角、变位系数、齿宽 16什么叫重合度齿轮连续传动的条件是什么啮合线长度与基圆齿距的比值称为重合度；只有当重合度大于1时齿轮才能连续传动；重合度的大小表明同时参与啮合的齿对数目其值大则传动平稳，每对轮齿承受的载荷也小，相对提高了其承载能力。 17斜齿轮正确啮合的条件：是法面模数和法面压力角分别相等而且螺旋角相等，旋向相反。 18什么叫定轴轮系每个齿轮的几何轴线都是固定的轮系称为定轴轮系。定轴轮系的传动比等于各对传动比的连入乘积，其大小等于各对啮合轮中所有从动齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积的比值。 19螺纹自锁的条件是什么自锁的条件；螺纹升角小于或等于磨擦角。 20蜗杆与蜗轮的回转方向的判定----“左右手定则”：左旋用左手，右旋用右手握住蜗杆的轴线四指的指向为蜗杆的转向，姆指的反向就为蜗轮的转向。 21平键的工作面是哪个面平键的联接多以键的侧面为工作面 22联轴器和离合器有何不同联轴器连接时只有在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离；离合器连接的两轴可在机器运转过程中随时进行接合或分离。 23什么是带传动的紧边和松边带传动的受力分析：绕上主动轮的一边，拉力增加，称为紧边；绕上从动轮的一边，拉力减少，称为松边。 24什么叫打滑和弹性滑动各是什么因素引起的是否可避免当带所传递的有效圆周力大于极限值时带与带轮之间发生显著的相对运动这种现象称为打滑；由于传动带是弹性体受拉后将产生弹性变形，使带的转速低于主动轮的转速的现象称为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的，打滑是由于过载引起的应当避免的。25轮齿的失效形式有哪几种形式轮齿折断和齿面损伤。后者又分为齿面点蚀、胶合、磨陨和塑性变形。开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断。 26轴的分类：（1）.既受弯矩同时又受扭矩的轴称为转轴（2）.只受弯矩的称为心轴（3）.只受转矩或
第一章 1机械的组成部分 (1) 动力部分：是机械的动力来源，其作用是把其他形式的能转变为机械能以驱动机械运动并作功。如电动机、内燃机。 (2) 执行部分：是直接完成机械预定功能的部分，如机床的主轴和刀架、起重机的吊钩等。 (3) 传动部分：是将动力部分的运动和动力传递给执行部分的中间环节，它可以改变运动速度、转换运动形式，以满足工作部分的各种要求，如减速器将高速转动变为低速转动，螺旋机构将旋转运动转换成直线运动。 (4) 控制部分:是用来控制机械的其他部分，使操作者能随时实现或停止各项功能，如机器的开停、运动速度和方向的改变等，这一部分通常包括机械和电子控制系统 2.机器的三个共同特征 ①机器是人为的多种实体的组合； ②各部分之间具有确定的相对运动； ③能完成有效的机械功或变换机械能。 机器是由一个或几个机构组成的。 3.机构的两个特征 ①是人为的多种实体的组合； ②各部分之间具有确定的相对运动； 4.零件 零件，是指机器中不可拆的每一个最基本的制造单元体。 分为两类○1通用零件○2专用零件 5.构件 在机器中，由一个或几个零件所构成的刚性单元体，称为构件。 6.构件与零件的区别 1构件是运动的单元，而零件是制造的单元。 2构件可能是由多个零件刚性连接而成，也可能是一个单独零件。 7.部件 部件是指机器中由若干零件所组成的装配单元体，部件中的各零件之间不一定具有刚性连接 8.部件与构件的区别 部件中的各零件不一定具有刚性连接。部件中可以有相对运动。而构件中的各零件无相对运动。 第二章 1自由度计算1（考虑局部约束，虚约束，复合铰链）公式2计算过程3修改4 验证 2机构运动确定性的条件F=W 机构的自由度等于机构原动件数 F=3n-2P L-P H机构的活动构件数n，P L个低副P H个高副 3保证机构具有确定运动的条件是 ○1.必有一机架,作量测机构运动的参考体(坐标)； ○2.机构的自由度必须大于零F >0 ； ○3.原动件数目与机构自由度数须相等W=F >0。 例题1 牛头刨床自由度计算
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 １机构是一种具有确定运动的认为实物组合体。机构的组成要素是构件和运动副。 ２零件与构件的区别：零件是加工单元体，而构件是运动单元体。 ３面接触的运动副称为低副，点或线接触的运动副称为高副。 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。 ４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。 ５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。 ６机构运动简图绘制步骤中注意：选择适当的长度比例尺μ（μ＝实际尺寸（ｍ）/图示长度（mm））,该比例尺与制图中的比例正好相反。 7 平面机构自由度计算公式（重点）：（见P14例1.1.13）F=3n-2PL-PH F－平面机构的自由度；n－活动构件数（不包括机架）；PL－低副数；PH－高副数。 8 机构具有确定运动的条件：机构原动件数＝机构的自由度F。 9 复合铰链：k 个构件在同一处组成复合转动副，则其转动副数为（k-1）个。 10 局部自由度：点或线接触的运动副，如凸轮副、齿轮副等。 11 虚约束；重复的约束，只需记住简单的几种形式。 12 高副低代：以低副来代替高副。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。 这部分参考书上练习题P20题1.1.3。（b）（c） 第二章平面连杆机构 １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。 ２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：曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。 ３铰链四杆机构中相邻两构件作整圈转动的条件：①此两构件中必有一２构件是最短构件； ②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lmin+lmax≤l余1+l 余2 ４铰链四杆机构的类型及其判别条件：（重点） 当lmin+lmax≤l余1+l余2时： 机架为最短杆时，属双曲柄机构； 机架为最短杆的邻杆时，属曲柄摇杆机构； 机架为最短杆的对面杆时，属双摇杆机构； 当lmin+lmax＞l余1+l余2时：只属于双摇杆机构。 ５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。急回特性的大小用行程速比系数K表示： K=(180+θ)/(180-θ)或θ＝180度（K-1）/(K+1)。 θ－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θ越大，K值也越大。 ６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）、摆动导杆机构等。 而对心曲柄滑块机构不具有急回特性。
1.金属材料的热处理有哪些？常用钢材的表示形式？ A钢的热处理：将钢在固态下加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后用一定的速度冷却，来改变金属及合金的内部结构，以期改变金属及合金的物理、化学和 力学性能的方法。 常用热处理的方法：退火、正火、淬火、回火、表面热处理等。 退火：将钢加热到一定温度（ 45 钢 830～ 8600C），保温一段时间，随炉缓冷。退火可消除内应力，降低硬度。 正火：与退火相似，只是保温后在空气中冷却。正火后钢的硬度和强度有所提高。 低碳钢一般采用正火代替退火。 淬火：将钢加热到一定温度（45 钢 840～8500C），保温一段时间，而后急速冷却（水冷或油冷）。淬火后钢的硬度急剧增加，但脆性也增加。 回火：将淬火钢重新加热到一定温度，保温一段时间，然后空冷。回火可减小淬火 引起的内应力和脆性，但仍保持高的硬度和强度。根据加热温度不同分低温回火、中 温回火、高温回火。淬火后高温回火称调质。 表面热处理： 表面淬火：将机械零件需要强化的表面迅速加热到淬火温度，随即快速将该表面冷却的热处理方法。 化学热处理：将机械零件放在含有某种化学元素（如碳、氮、铬等）介质中加热保温，使该元素的活性原子渗入到零件表面的热处理方法。据渗入元素不同有渗碳、氮化、氰化。 B钢材的表示形式： 1.碳素钢的结构： Q（屈服的意思） +屈服极限 +质量等级符号 +脱氧方法符号质量 等级有 A,B,C,D 四个等级 脱氧符号： F 沸腾钢， b 半镇静钢， Z 镇静钢， TZ 特殊镇静钢， Z 或 TZ 可以省略 2.合金钢结构：数字（钢中平均含碳量）+化学元素 +数字（合金元素的平均含量） 3.铸钢： ZG 数字（屈服极限）—数字（拉伸强度极限） C铸铁 1.灰铸铁： HT+ 数字（拉伸强度极限） 2.球墨铸铁： QT+ 数字（拉伸强度极限）—数字（伸长率） 2.机械零件选择的要求：零件的使用要求，工艺性和经济性 从零件的工艺性出发，三个要求： 1.选择合理的毛坯种类 2.零件的结构简单合理 3.规定合理精度和表面粗糙度。 3.机械运动：机械运动必要条件：F（自由度数）＞0 当原动件数＞F，机械卡死不能动或者破坏； 原动件数 =F，机构运动确定 原动件数＜ F，机构开始运动
机械设计基础课程设计的心得体会 经过一个月的努力，我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中，我遇到了许多困难，一遍又一遍的计算，一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足.刚开始在机构设计时，由于对matlab软件的基本操作和编程掌握得还可以，不到半天就将所有需要使用的程序调试好了.可是我从不同的机架位置得出了不同的结果，令我非常苦恼.后来在老师的指导下，我找到了问题所在之处，将之解决了.同时我还对四连杆机构的运动分析有了更进一步的了解. 在传动系统的设计时，面对功率大，传动比也大的情况，我一时不知道到底该采用何种减速装置.最初我选用带传动和蜗杆齿轮减速器，经过计算，发现蜗轮尺寸过大，所以只能从头再来.这次我吸取了盲目计算的教训，在动笔之前，先征求了钱老师的意见，然后决定采用带传动和二级圆柱齿轮减速器，也就是我的最终设计方案.至于画装配图和零件图，由于前期计算比较充分，整个过程用时不到一周，在此期间，我还得到了许多同学和老师的帮助. 在此我要向他们表示最诚挚的谢意.整个作业过程中，我遇到的最大，最痛苦的事是最后的文档.一来自己没有电脑，用起来很不方便;最可恶的是在此期间，一种电脑病毒”word杀手”四处泛滥，将我辛辛苦苦打了几天的文档全部毁了.那么多的公式，那么多文字就这样在片刻消失了，当时我真是痛苦得要命. 尽管这次作业的时间是漫长的，过程是曲折的，但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了四连杆执行机构和带传动以及齿轮，蜗杆传动机构的设计步骤与方法;也不仅仅对制图有了更进一步的掌握;matlab和auto cad，word这些仅仅是工具软件，熟练掌握也是必需的.对我来说，收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整个过程中，我发现像我们这些学生最最缺少的是经验，没有感性的认识，空有理论知识，有些东西很可能与实际脱节.
机械设计基础重点总结 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
《机械设计基础》课程重点总结 绪论 机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。 原动机：将其他形式能量转换为机械能的机器。 工作机：利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器。 机器主要由动力部分、传动部分、执行部分、控制部分四个基本部分组成，它的主体部分是由机构组成。 机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。 机构与机器的区别：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还含电器、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。 零件是制造的单元，构件是运动的单元，一部机器可包含一个或若干个机构，同一个机构可以组成不同的机器。 机械零件可以分为通用零件和专用零件。 机械设计基础主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。 第一章平面机构的自由度和速度分析 1.平面机构：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构；构件相对参考系的独立运 动称为自由度；所以一个作平面运动的自由机构具有三个自由度。
2.运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。两构件通过面接触组成的 运动副称为低副；平面机构中的低副有移动副和转动副；两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副； 3.绘制平面机构运动简图；P8 4.机构自由度计算公式：F=3n-2P l-P H 机构的自由度也是机构相对机架具有的独立运动 的数目。原动件数小于机构自由度，机构不具有确定的相对运动；原动件数大于机构自由度，机构中最弱的构件必将损坏；机构自由度等于零的构件组合，它的各构件之间不可能产生相对运动；机构具有确定的运动的条件是：机构自由度F > 0,且F 等于原动件数 5.计算平面机构自由度的注意事项：（1）复合铰链：两个以上构件同时在一处用转动 副相连接（图1-13）（2）局部自由度：一种与输出构件运动无关的的自由度，如凸轮滚子（3）虚约束：重复而对机构不起限制作用的约束 P13（4）两个构件构成多个平面高副，各接触点的公共法线彼此重合时只算一个高副，各接触点的公共法线彼此不重合时相当于两个高副或一个低副，而不是虚约束。 6.自由度的计算步骤：1）指出复合铰链、虚约束和局部自由度；2）指出活动构件、 低副、高副；3）计算自由度；4）指出构件有没有确定的运动。 7.发生相对运动的任意两构件间都有一个瞬心。瞬心数计算公式：N=K(K-1)/2 三心定 理：作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。 第二章平面连杆机构 1.平面连杆机构是由若干构件用低副(转动副、移动副)连接组成的平面机构，又称平面 低副机构；最简单的平面连杆机构由四个构件组成，称为平面四杆机构。按所含移
机械设计基础复习总结 1、机器的主体部分是由机构组成的。一部机器可包含一个或若干个机构。 2、就功能而言，一般机器包含四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。 1、一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动。 2、两构件组成运动副，其接触不外乎点、线、面。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。 3、活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是机构自由度，以F 表示，即： H L P P n F --=23 1-5解：11826323=-?-?=--=H L P P n F （图在书上） 1-7解：201128323=-?-?=--=H L P P n F （图在书上） 1-11解：22424323=-?-?=--=H L P P n F （图在书上） 5、P14 例题1-7 第2章 1、对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 2、从上述分析可得结论：（1）铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；（2）整转副是由最短杆与其邻边组成的。 3、曲柄是连架杆，整转副处于机架上才能形成曲柄，因此，具有整转副的铰链四杆机构是否存在曲柄，还应根据选择哪一个杆为机架来判断： 1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构。 2）取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄双摇杆机构。 3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。 这种具有整转副而没有曲柄的铰链四杆机构常用作电风扇的摇头机构。 2-1答：（注：图在书上，有可能改数） a ）40+110=150<70+90=160，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）45+120=165<100+70=170，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
《机械设计基础》 一、简答题 1. 机构与机器的特征有何不同？ 机器的特征：（1）人为机件的组合；（2）有确定的运动；（3）能够进行能量转换或代 替人的劳动。 机构的特征：（1）人为机件的组合；（2）有确定的运动。 机构不具备机器的能量转换和代替人的劳动的功能。 2.转子静平衡条件是什么？转子动平衡条件是什么？两者的关系是什么？ 转子静平衡条件：∑=0F 转子动平衡条件: ∑=0F ,∑=0M 转子动平衡了，肯定静平衡；但转子静平衡了，但不一定动平衡。 3.请说明铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件。 铰链四杆机构最短杆的对边做机架，就成为双摇杆机构。 4.请给出齿轮传动失效的主要形式，并说明闭式软齿面齿轮传动应该按何种强度准则进行设计，何种强度准则校核，为什么？ 齿轮传动失效：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、塑性流动、磨粒磨损 闭式软齿面齿轮传动：按][H H σσ≤设计，按][F F σσ≤胶合
因为闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式为齿面点蚀。 5.说明为什么带传动需要张紧而链传动一般不需要张紧，哪种传动一般紧边在上，哪种传 动一般紧边在下，为什么？ 因为带传动是摩擦传动，而链传动是啮合传动 链传动的紧边在上，而带传动的紧边在下。 6．请给出三种以上螺栓联接防松的方法，并简要分析其特点。 止动垫片防松，是机械防松；开槽螺母与开口销防松是机械防松 双螺母防松，是摩擦防松。 7．以下材料适合制造何种机械零件？并各举一例。 45 20 ZG270-500 ZPbSb16Cu2 45：优质碳素结构钢，制造轴类零件 20：优质碳素结构钢，制造硬齿面齿轮零件 ZG270-500：铸钢，制造大齿轮 ZPbSb16Cu2：铸造青铜，滑动轴承的轴瓦 8.请说明离合器和联轴器作用的差异，并各给出一个应用的例子。 离合器和联轴器共同点：联接两轴，传递运动和动力； 不同点：离合器可在运动中接合或脱开，而联轴器只能在停车时才能接合