机械设计基础复习大纲

2011、4、3

第1章 绪论

掌握：机器的特征：人为的实物组合、各实物间具有确定的相对运动、有机械能参与或作机械功

机器的组成：驱动部分+传动部分+执行部分

了解：机器、机构、机械、常用机构、通用零件、标准件、专用零件和部件的概念

课程内容、性质、特点和任务

第2章 机械设计概述

了解：与机械设计有关的一些基础理论与技术，机器的功能分析、功能原理设计，机械设计的基本要求和

一般程序、机械运动系统方案设计的基本要求和一般程序、机械零件设计的基本要求和一般程序，机械设计的类型和常用的设计方法

第3章 机械运动设计与分析基础知识

掌握：构件的定义（运动单元体）、分类（机架、主动件、从动件）

构件与零件（加工、制造单元体）的区别

平面运动副的定义、分类（低幅：转动副、移动副；高副：平面滚滑副） 各运动副的运动特征、几何特征、表示符号及位置

机构运动简图的画法（注意标出比例尺、主动件、机架和必要的尺寸） 机构自由度的定义（具有独立运动的数目）

平面运动副引入的约束数（低幅：引入2个约束；高副：引入1个约束） 平面机构自由度计算（F＝3n－2P5－P4）

应用自由度计算公式时的注意事项（复合铰链、局部自由度、虚约束、公共约束） 机构具有确定运动的条件（机构主动件数等于机构的自由度） 速度瞬心定义（绝对速度相等的瞬时重合点）

瞬心分类：绝对瞬心（绝对速度相等且为零的瞬时重合点，位于绝对速度的垂线上）

相对瞬心（绝对速度相等但不为零的瞬时重合点，位于相对速度的垂线上）

速度瞬心的数目：K=N(N-1)/2

速度瞬心的求法：观察法：转动副位于转动中心；移动副位于垂直于导轨的无穷远；

高副位于过接触点的公法线上

三心定理：互作平面平行运动的三个构件共有三个瞬心，且位于同一直线上

用速度瞬心求解构件的速度（关键找到三个速度瞬心，建立同速点方程，然后求解） 了解：运动链的定义及其分类（闭式链：单环链、多环链；开式链）

运动链成为机构的条件（具有一个机架、具有足够的主动件） 机动示意图（不按比例）与机构运动简图的区别

第6章 平面连杆机构

掌握：平面连杆机构组成（构件+低副；各构件互作平行平面运动）──低副机构 平面连杆的基本型式（平面四杆机构）、平面四杆机构的基本型式（铰链四杆机构）

铰链四杆机构组成（四构件+四转动副）

铰链四杆机构各构件名称（机架、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、固定铰链、活动铰链） 铰链四杆机构的分类：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构 铰链四杆机构的变异方法：改变构件长度、改变机架（倒置）

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铰链四杆机构的运动特性：

曲柄存在条件：①最长杆长度+最短杆长度≤其余两杆长度之和

②连架杆与机架中有一杆为四杆中之最短杆

曲柄摇杆机构的极限位置（曲柄与连杆共线位置）

曲柄摇杆机构的极位夹角?（两极限位置时曲柄所夹锐角） 曲柄摇杆机构的急回特性及行程速比系数 平面四杆机构的运动连续性 铰链四杆机构的传力特性：

压力角?：不计摩擦、重力、惯性力时从动件受力方向与受力点速度方向间所夹锐角 传动角?：压力角的余角

许用压力角????40?～50?、许用传动角????50?～40? 曲柄摇杆机构最小传动角位置（曲柄与机架共线的两位置中的一个） 死点位置：传动角为零的位置（??0?）

实现给定连杆二个或三个位置的设计

实现给定行程速比系数的四杆机构设计：曲柄摇杆、曲柄滑块和摆动导杆机构

了解：连杆机构的特点、铰链四杆机构以及变异后机构的特点及应用、死点（止点）位置的应用和渡过 基本设计命题：实现给定的运动要求：连杆有限位置、连架杆对应角位移、轨迹

满足各种附加要求：曲柄存在条件、运动连续条件、传力及其他条件

实验法设计实现给定连杆轨迹的四杆机构，解析法设计实现给定两连架杆对应位置的四杆机构

第7章 凸轮机构

掌握：凸轮机构的组成（凸轮+从动件+机架）──高副机构

凸轮机构的分类：按凸轮分类：平面凸轮（盘形凸轮、移动凸轮），空间凸轮

按从动件分类：端部形状：尖端、滚子、平底、曲面

运动形式：移动、摆动 安装方式：对心、偏置

按锁合方式分类：力锁合、形锁合

基圆（理论廓线上最小向径所作的圆）、理论廓线、实际廓线、行程 从动件运动规律（升程、回程、远休止、近休止） 刚性冲击（硬冲：速度突变，加速度无穷大）、柔性冲击（软冲：加速度突变） 运动规律特点：等速运动规律：速度为常数、始末两点存在硬冲、用于低速

等加速等减速：加速度为常数、始末中三点存在软冲、不宜用于高速 余弦加速度：停─升─停型：始末两点存在软冲、不宜用于高速

升─降─升型：无冲击、可用于高速

正弦加速度：无冲击、可用于高速

反转法绘制凸轮廓线的方法：对心或偏置尖端移动从动件，对心或偏置滚子移动从动件 滚子半径的选择、基圆半径的确定、运动失真及其解决的方法 了解：凸轮机构的特点、凸轮机构的应用、凸轮机构的一般命名原则

四种运动规律的推导方法和位移曲线的画法

运动规律的基本形式：停─升─停；停─升─降─停；升─降─升

运动规律的选择原则，平底从动件凸轮廓线的绘制方法及运动失真的解决方法 机构自锁、偏置对压力角的影响，压力角?、许用压力角???、临界压力角?c三者关系：?max??????c

第8章 齿轮传动

掌握：齿轮机构的组成（主动齿轮+从动齿轮+机架）──高副机构

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圆形齿轮机构分类：

平行轴：直齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮齿条）

斜齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮齿条） 人字齿轮机构

相交轴：圆锥齿轮机构（直齿、斜齿、曲齿） 相错轴：螺旋齿轮机构、蜗轮蜗杆机构

齿廓啮合基本定律（两轮的传动比等于公法线割连心线线段长度之反比） 定传动比条件、节点、节圆、共轭齿廓 渐开线的形成、特点及方程

一对渐开线齿廓啮合特性：定传动比特性、啮合角和啮合线保持不变、可分性

渐开线齿轮各部分名称：齿数、模数、压力角、顶隙、分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆

齿顶高、齿根高、齿全高、齿距（周节）、齿厚、齿槽宽 标准直齿圆柱齿轮的基本参数：齿数z、模数m、压力角?(20?)

*齿顶高系数ha(1.0、0.8)、顶隙系数c*(0.25、0.3)

标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算：分度圆d、基圆db、齿顶高ha、齿根高hf、齿全高h

齿距(周节)p、基圆齿距(基节)pb、齿厚s＝齿槽宽e

齿顶圆：外齿轮(da?d?2ha),内齿轮(da?d?2ha) 齿根圆：外齿轮(df?d?2hf),内齿轮(df?d?2hf) 标准中心距：外啮合：a?标准安装：分度圆与节圆重合（d??d、????）

一对渐开线齿轮啮合条件：正确啮合条件（m1?m2?m、?1??2??）

连续传动条件（???B1B2pb≥1）、重合度的几何含义

轮齿间的相对滑动及特点

一对渐开线齿轮啮合过程：入啮点（起始啮合点B2）、脱啮点（终止啮合点B1）

实际啮合线：B2B1、理论啮合线：N1N2、极限啮合点：N1和N2

范成法加工齿轮的特点（用同一把刀具可加工不同齿数相同模数和相同压力角的齿轮） 根切现象及产生的原因（渐开线刀刃顶点超过极限啮合点）、不根切的最少齿数 齿轮传动的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性流动 防止失效的措施、齿轮传动的计算准则、齿轮材料的选择原则 软硬齿面的区别、热处理方法、加工工艺和各自的应用场合

齿轮传动的计算载荷Fca＝KAKvK?K?Fn＝KFn中四个系数的含义及其主要影响因素、改善措施 直齿圆柱齿轮的受力分析、强度计算力学模型（接触：赫兹公式、弯曲：悬臂梁） 强度计算中的主要系数YFa、YSa、Yε、ZE、ZH、Zε的意义及影响因素 设计参数（齿数、齿宽系数、齿数比等）的选择

直齿圆柱齿轮传动的设计计算路线（强度计算的公式不要求记，考试时若需要会给出） 了解：齿轮传动的特点和其他分类方法，常用齿廓曲线：渐开线、摆线、圆弧

齿廓工作段、重合度的最大值、重合度与基本参数的关系

渐开线齿轮的加工方法：铸造法、热轧法、冲压法、切制法（仿型法、展成法）

范成法加工齿轮时刀具与轮坯的相对运动：范成运动、切削运动、进给运动、让刀运动 变位齿轮加工方法、正变位、零变位、负变位、最小变位系数，各种失效产生的机理

m?z1?z2?、内啮合：a?m?z2?z1? 22第9章 蜗杆传动

掌握：蜗杆传动的特点

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