机械设计重点.docx

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机械设计重点

机械设计重点

（老师发的62个考点据章节划分）

第十章常用机构概述

1、机器与机构的概念

1、机械：

机器、机械设备和机械工具的统称。

2.机器：

是执行机械运动，变换机械运动方式或传递能量的装置。

3.机构：

由若干零件组成，可在机械中转变并传递特定的机械运动。

4.构件：

由若干零件组成，能独立完成某种运动的单元

5.自由构件的自由度数：

自由构件在平面内运动，具有三个自由度。

6、机构中各构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为：

机构的自由度。

平面机构的自由度计算公式为：

Ｆ=3n-2ＰL-ＰH。

7、Ｂ是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。

Ａ.机器；Ｂ.零件；Ｃ.构件；Ｄ.机构。

8、机器与机构的主要区别是什么？

答：

机构不能作为传递能量的装置。

9、构件与零件的主要区别是什么？

答：

构件运动的最小单元，而零件是制造的最小单元。

2、机构运动简图（运动副）

7运动副：

构件之间的接触和约束，称为运动副。

8.低副：

两个构件之间为面接触形成的运动副。

9、高副：

两个构件之间以点或线接触形成的运动副。

3、自由度的计算

计算图2—23中圆盘锯机构的自由度

解：

活动构件数n=7

低副数PL=6

高副数PH=0

F=3n－2PL－PH

=3×7－2×6－0

=9

计算结果肯定不对！

复合铰链——两个以上的构件在同一处以转动副相联，如图2—24所示。

计算时：

m个构件,有m－1转动副。

上例中：

在B、C、D、E四处应各有2个运动副。

所以圆盘锯机构的自由度计算为：

解：

活动构件数n=7

低副数PL=10

F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=1

计算图2—25中两种滚子凸轮机构的自由度。

解：

左边机构

n=3，PL=3，PH=1

F=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2

对于右边的机构，有：

F=3×2－2×2－1=1

事实上，两个机构的运动相同，且F=1

局部自由度

定义：

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

（局部自由度）

本例中局部自由度Fp=1

F=3n－2PL－PH－FP

=3×3－2×3－1－1=1

或计算时去掉滚子和铰链：

F=3×2－2×2－1=1

滚子的作用：

滑动摩擦变为滚动摩擦。

计算图2—26中平行四边形机构的自由度，已知：

AB、CD、EF互相平行。

解：

n=4，PL=6，PH=0

F=3n－2PL－PH

=3×4－2×6

=0

计算结果肯定不正确！

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。

∵FE＝AB＝CD，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧。

增加的约束不起作用，应去掉构件4。

如图2—27所示。

重新计算：

n=3,PL=4,PH=0

F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1

特别注意：

此例存在虚约束的几何条件是：

AB、CD、EF平行且相等。

第十一章平面连杆机构

4、铰链四杆机构类型判断

铰链四杆机构的基本形式有哪几种？

各有何特点？

答：

基本形式有三种：

曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构。

曲柄摇杆机构：

一般曲柄为原动件，作等速转动，连杆和摇杆为从动件分别作平面运动和往复摆动。

双摇杆机构：

两连架杆均为摇杆的四杆机构。

双曲柄机构：

两连架杆均为曲柄的四杆机构

在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为连架杆，其中作整周转动的杆称为曲柄，作往复摆动的杆称为摇杆，而不与机架相连的杆称为连杆。

5、存在曲柄的条件

什么是机架、连架杆、连杆？

最短的连架杆是否一定是曲柄？

答：

机架：

固定不动的杆；连架杆：

与机架相连的杆；连杆：

不与机架相连的杆。

只有当曲柄与最长杆之和小于戊等于其他两杆长度之和时，最短的连架杆才是曲柄。

6、极位夹角概念

曲柄在摇杆处于两极位时的对应位置所夹的锐角。

7行程速度变化系数计算

平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指工作与返回时间之比为1：

1.25，平均速比为1.25。

8、急回特性特性概念及分析判断

曲柄等速转动时，摇杆来回速度不同，返回时速度较大的的性质叫急回特性。

如何判断四杆机构是否有急回性质？

极位夹角θ与急回性质有何关系？

答：

判断四杆机构是否有极位夹角θ；如θ越大，行程速比系数Ｋ越大，急回特性越好。

9、压力角的概念

在不计摩擦力、惯性力、杆件的的重力时，从动件上点的速度方向与受力方向之间所夹的角为压力角，

10、传动角的概念

压力角的余角为传动角

11、死点的概念

死点位置：

当曲柄摇杆机构的连杆和从动件共线时，即为死点位置。

12、四杆机构设计方法

设计方法:

1）解析法2）图解法3）实验法

附选择判断题

1、在下列平面四杆机构中，有急回性质的机构是Ｃ。

Ａ.双曲柄机构；Ｂ.对心曲柄滑块机构；Ｃ.摆动导杆机构；Ｄ.转动导杆机构。

在下列平面四杆机构中，Ｃ存在死点位置。

Ａ.双曲柄机构；Ｂ.对心曲柄滑块机构；Ｃ.曲柄摇杆机构；Ｄ.转动导杆机构。

2、曲柄摇杆机构的压力角是Ａ。

Ａ.连杆推力与运动方向之间所夹的锐角；Ｂ.连杆与从动摇杆之间所夹锐角；

Ｃ.机构极位夹角的余角；Ｄ.曲柄与机架共线时，连杆与从动摇杆之间所夹锐角。

3、曲柄摇杆机构的死点发生在Ｃ位置。

Ａ.主动杆与摇杆共线；Ｂ.主动杆与机架共线；Ｃ.从动杆与连杆共线；Ｄ.从动杆与机架共线。

4曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。

（√）

5、在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。

（×）

6、在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。

（×）

7、压力角越大对传动越有利。

（×）

第十二章凸轮机构

13、凸轮机构的构成

凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。

14、从动件常用运动规律

等速运动规律，等加速等减速运动规律，简谐运动规律

15、凸轮设计基本参数

16、凸轮机构的压力角分析。

17、运动失真

18、滚子从动件盘形凸轮理论轮廓曲线和工作轮廓曲线。

二者关系？

把滚子中心看作尖顶推杆的尖顶设计出的轮廓线叫做理论轮廓曲线。

与滚子轮廓线实际接触的轮廓线叫做工作轮廓曲线。

他们之间的发现等于滚子半径。

第十三章圆柱齿轮机构

19、齿轮基圆、分度圆、节圆概念。

.基圆：

发生渐开线齿廓的圆。

节圆：

过节点作一对相切的圆，称为节圆。

分度圆：

直径等于齿数乘模数的圆，称为分度圆。

20、直齿圆柱齿轮几何尺寸计算公式。

21、齿轮传动正确啮合传动条件。

正确啮合条件：

两齿轮的模数必须相等；两齿轮的压力角必须相等。

22、齿轮连续传动条件

连续传动的条件：

一对齿轮必须满足正确啮合条件，而且重合度ε＞1。

23、齿轮加工方法。

成形法与展成法

24、根切的概念

根切现象：

展成法加工齿轮时，若齿数太少，刀具会把轮齿根部齿廓多切去一部分，产生根切现象。

25、不发生根切的条件。

怎样避免根切现象的发生？

答：

①一般应使标准齿轮的齿数大于不发生根切的最小齿数；②如果必须减小齿轮齿数时，可采用齿轮刀具变位的方法，作成变位齿轮。

26、轮齿失效形式。

齿轮轮齿的失效形式有轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。

27、轮齿材料的要求。

优质碳素钢，合金结构钢，铸钢，灰铸钢，球墨铸铁，非金属。

28、齿轮设计传动准则。

对于软齿面的闭式齿轮传动，齿面点蚀是其主要失效形式。

在设计计算时，通常按齿面接触疲劳强度设计，再作齿根弯曲疲劳强度校核。

对于硬齿面的闭式齿轮传动，齿根疲劳折断是其主要失效形式。

在设计计算时，通常按齿根弯曲疲劳强度设计，再做齿根弯曲疲劳强度校核。

当一对齿轮均为铸铁制造时，一般只需作轮齿齿根弯曲疲劳强度设计计算。

对于汽车、拖拉机的齿轮传动，过载或冲击引起的齿轮折断，是其主要失效形式，宜先作过载折断设计计算，再作齿面接触疲劳强度校核。

第十四章蜗杆传动机构

29、蜗杆传动正确啮合条件。

蜗杆与蜗轮的正确啮合条件是什么？

答：

①在主平面内蜗杆与蜗轮的模数相等，压力角相等；②蜗杆分度圆螺旋角等于蜗轮分度圆螺旋角，两者旋向相同。

30、蜗杆传动失效形式。

胶合，疲劳点蚀和磨损。

31、蜗杆传动特点。

传动比大，传动平稳，具有自锁性，传动效率低，相同传动比情况下，与齿轮传动比结构紧凑，易摩擦发热，制造成本高。

填空判断题

1、蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成。

2、设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。

（√）

第十五章轮系

32、轮系传动比计算35、混合轮系传动比计算

例10-1如图10-4所示为提升装置。

其中各轮齿数为：

z1=20，z2=80，z3=25，z4=30，z5=1，z6=40。

试求传动比i16。

并判断蜗轮6的转向。

解：

因该轮系为定轴轮系，而且存在非平行轴传动，故应按式（10-1）计算轮系传动比的大小

然后再按画箭头的方法确定蜗轮的转向如图所示。

10-4

10-6

例10-2在图10-6）所示的行星轮系中，已知n1=100r/min，轮3固定不动，各轮齿数为z1=40，z2=20，z3=80。

求①

和

；②

和

。

解：

由式（10-2）得

取n1的转向为正，将n1=100r/min，n3=0代入上式得：

nH=33.3r/min

求得的nH为正，表示nH与n1的转向相同。

由式（10-2）

仍取

的转向为正，将n1=100r/min代入上式得：

n2=-100r/min

求得的n2为负值，表示n2与n1的转向相反。

注意：

；

。

图10-7圆锥齿轮行星轮系

例10-3图10-7所示为圆锥齿轮组成的轮系，已知各轮齿数z1=45，z2=30，z3=z4=20；n1=60r/min,nH=100r/min,若n1与nH转向相同，求n4、i14。

解：

由式（10-2）得

用画箭头的方法可知转化轮系中

与

的转向相同，故

应为正值。

即

将n1=60r/min，nH=100r/min代入上式得

解得n4=40r/min，。

由此得

正号表明1、4两齿轮的实际转向相同。

10-8

例10-4图10-8所示为式输送机传动装置，为了降速及远距离传动，采用了减速箱及链传动，带传动等机构，其中减速箱是机械传动中常用的装置。

已知各轮齿数z1=17，z2=51，z2′=17，z3=60，z3′=18，z4=34，滚筒直径d=360mm，试求输送带的速度，并指出电动机的转向。

解：

该轮是由圆锥齿轮、圆柱齿轮及链传动组成的定轴轮系，故由式（10-1）得

将

=960r/min代入上式得

960/n4=20,则n4=48r/min

已知滚筒直径d=360mm，故滚筒圆周速度即带速为

mm/min=0.9m/s

电动机的转向可从带的运动方向开始画箭头确定，如图中所示。

33、定轴轮系

轮系：

机械传动系统中一系列相互啮合齿轮组成的传动装置。

定轴轮系：

轮系齿轮轴线均固定不动，称为定轴轮系。

34、周转轮系

周转轮系：

至少有一个齿轮的轴线绕其他齿轮的轴线转动的轮系。

第十六章带传动

36、v带传动特点

摩擦因数大，能传动较大的功率，结构也紧凑。

37、带传动参数

中心距：

两轮中心的间距。

带的基准长度：

带的节面长度带的基准长度。

称为包角：

带与小带轮接触所对应的中心角。

38、v带类型选择依据

确定v带的型号，长度和根数，带轮的结构，材料和尺寸，中心距以及作用在轴上的力。

保证带与带轮之间不发生打滑，在许可使用年限内不发生疲劳破坏。

39、带传动失效形式：

打滑和断裂

40、打滑和弹性滑动

何谓带传动的弹性滑动和打滑？

能否避免？

答：

弹性滑动：

带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应变小。

当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。

这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。

弹性滑动不能避免。

打滑：

由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。

打滑能避免。

41、带传动速度要求

在设计带传动时为什么要限制带速v、小带轮直径d1和带轮包角α？

答：

带速大则离心拉应力大，所以限制v＜30m/s；小带轮直径d1小则弯曲拉应力大，造成工作应力过大在交变应力作用下，带将产生疲劳破坏；一般要求带轮包角α≥120°，以防带与带轮接触弧长不足，带在轮上打滑。

42、带的根数要求

带的根数过多有何不好？

怎么解决？

导致传动的不均匀性，解决办法：

改变带的型号，用稧带代替多根v带。

判断题

1.Ｙ型Ｖ带所能传递的功率最大。

（×）

2.在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。

（√）

3.带传动一般用于传动的高速级。

（√）

4.带传动的小轮包角越大，承载能力越大。

（√）

5.选择带轮直径时，直径越小越好。

（×）

第十八章其他常用机构

43、实现间歇运动机构的类型。

棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇机构。

44、棘轮机构和槽轮机构特点。

棘轮机构优点：

结构简单，制造方便，工作可靠，转角等于齿距角的整倍数，且大小可以调节。

缺点：

冲击大，有噪声，平稳性差。

槽轮机构优点：

结构简单，转位方便，工作可靠，传动平稳性好，能准确控制槽轮角度。

缺点是转角受槽数的限制，不能调整，存在冲击。

45、螺旋传动机构类型。

车床螺旋运动。

第十九章联接

46、螺纹联接的类型及应用场合。

螺栓联接，适用于不太厚和两边都有装配空间的场合；双头螺柱联接，适用于被联接零件之一太厚，不便制成通孔，或材料比较软且须经常拆卸的场合；螺钉联接，适用于被联接零件之一太厚又不经常拆卸的结构；紧定螺钉联接，载荷不大的场合。

47、螺纹联接预紧和防松的概念作用48、防松方法有哪些？

承受载荷之前就受到力的作用称为预紧。

为什么一般普通螺栓联接都需要预紧？

答：

预紧力的作用是防止螺纹联接松动脱落，并增强被联接件工作时的牢固性和紧密性，防止受载后被联接件之间发生位移或出现间隙。

为什么大多数螺纹联接必须防松？

防松措施有哪些？

答：

在静载何作用下或温度变化不大时，螺纹联接不会自行松脱，而在冲击、振动、受变载荷作用或被联接件有相对转动等，螺纹联接可能逐渐松脱而失效，因此，必须防松。

防松措施有：

①外加垫片②外加垫环③破坏螺纹副防松。

4、粘合法防松

49、键联接的类型

平键联接，半圆键联接，花键链接。

50、普通平键工作原理，形式

靠键与键槽的互相挤压传递转矩。

51、键的选择方法

根据载荷大小，传动精度大小和价格选择

判断填空题

1.螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。

（√）

2.圆柱销与销孔之间必须采用过盈配合。

（√）

3.普通三角螺纹的牙形角为60°度。

4.常用联接螺纹的旋向为右旋。

5.普通螺栓的公称直径为螺纹大径。

6.在常用的螺纹牙型中矩形螺纹传动效率最高，三角形螺纹自锁性最好。

第二十、二十一章轴、轴承

52、轴按载荷分类的类型

.转轴：

同时承受弯矩和扭矩的轴称为转轴。

.心轴：

只承受弯矩不承受扭矩的轴称为心轴。

传动轴：

仅传递扭矩的轴称为传动轴。

53、轴的结构设计

轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。

工作能力计算是指轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算

54、轴的强度计算（参见课本第271页）

55、滚动轴承的结构

参见课本第280页的图

56、轴承代号意义说明

角接触球轴承7208B较7208C轴向承载能力大，这是因为接触角大。

轴承6308，其代号表示的意义为深沟球轴承，中系列，内径为40mm，普通级。

（6代表类型，02代表宽度直径,08代表内径）

57、滚动轴承组合设计

常用的轴系支承方式有两端固定支承和一端固定一端游动支承

58、滚动轴承的安装与拆卸、配合

对于内外圈不可分离的轴承，通常是先安装配合较近的内圈，对于尺寸较大且配合较紧的轴承，安装阻力很大，常采用加热安装的方法。

不可分离轴承的拆卸，多是将轴承与轴一起从轴承座中取出，然后用压力机将轴承从轴上卸下，或者用专用工具来拆卸轴承。

轴承内孔与轴采用基孔制，轴承外径与轴座采用基轴制。

59、轴承间隙的调整

调整垫片，调整环，调节螺钉和调整端盖。

60、轴承的选择

没有特殊性能要求的情况下，一般优先考虑6轴承；

载荷较大或承受冲击载荷而尺寸要求比较紧凑的情况下，可考虑用滚子轴承，

当轴向力与径向力都比较大时，选择3或7类型。

61、轴系结构分析

径向轴承一般由轴承座、轴瓦和润滑装置组成；推力轴承由轴承座和推力轴颈组成。

补充习题

1、滚动轴承轴系两端固定支承方式常用在跨度较小和工作温度不高时。

2、非液体摩擦滑动轴承应计算平均压强、相对滑动速度和轴承的压强速度积值。

3、代号为6310的滚动轴承是角接触球轴承。

（×）

4、对载荷小，而工作平稳的轴可选用球轴承。

（√）

5、选择轴承类型时要考虑哪些因素？

答：

①轴承承受的载荷，②轴承的转速，③特殊要求，④价格等。

Ａ.传动轴；Ｂ.转轴；Ｃ.固定心轴；Ｄ.转动心轴。

6、自行车的中轴属于Ｂ轴。

Ａ.传动轴；Ｂ.转轴；Ｃ.固定心轴；Ｄ.转动心轴。

7、自行车的后轴属于Ｃ轴。

Ａ.传动轴；Ｂ.转轴；Ｃ.固定心轴；Ｄ.转动心轴。

8、自行车车轮的前轴属于Ｃ轴。

Ａ.传动轴；Ｂ.转轴；Ｃ.固定心轴；Ｄ.转动心轴。

第二十二章其他常用零部件

62、联轴器和离合器的功用，其相同点和不同点

联轴器与离合器的主要功能是什么？

两者功能的主要区别是什么？

答：

联轴器与离合器是联接两根轴，使之一同转动并传递动力的部件。

联轴器只有在析器停车后，用拆卸的方法才能使两轴的联接部分分离。

离合器可在机器运动时，操纵两轴接合或分离。

补充习题

1.凸缘联轴器是一种Ａ联轴器。

Ａ.固定式刚性联轴器；Ｂ.可移式刚性联轴器；Ｃ.弹性联轴器；Ｄ.金属弹簧式弹性联轴器。

2.自行车飞轮的内部结构是属于Ｂ。

Ａ.链传动；Ｂ.超越离合器；Ｃ.安全离合器；Ｄ.弹性联轴器。

3、列举出两种固定式刚性联轴器套筒联轴器、凸缘联轴器。