机械设计基础知识点总结Word格式.docx
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力封闭（重力、弹簧等）几何形状封闭（凹槽、等宽、等径、主回凸轮）
10.凸轮机构的压力角：
从动件运动方向与凸轮给从动件的力的方向之间所夹的
锐角a（凸轮给从动件的力的方向沿接触点的法线方向）
压力角的大小与凸轮基圆尺寸有关，基圆半径越小，压力角a越大（当压力
角过大时可以考虑增大基圆的半径）
11.
F'
和使从动件压
凸轮给从动件的力F可以如图分解为沿从动件的有用分力
F
使导路摩擦力
紧导路的有害分力F'
'
（F'
=F'
tana）
12.凸轮机构的自锁现象：
在a角增大的同时，F'
增大，
a】即发
大于有用分力F'
，系统无法运动，当压力角超过许用值【
生自锁，【a】在摆动凸轮机构中建议35°
-45°
，【a】在直动凸轮
机构中建议30°
，【a】在回程凸轮机构中建议70°
-80
13.凸轮机构的运动规律与冲击的关系：
I）多项式运动规律：
1）等速运动（一
次多项式）运动规律一一刚性冲击2）等加等减速（二次多项式）运动规律
——柔性冲击3）五次多项式运动规律——无冲击（适用于高速凸轮机构）
II）三角函数运动规律：
1）余弦加速度（简谐）运动规律一一柔性冲击2）
正弦加速度（摆线）运动规律一一无冲击III）改进型运动规律：
将集中运
动规律组合，以改善运动特性
14.凸轮滚子机构半径的确定：
I）轮廓内凹时：
arTII）轮廓外凸时：
arT（当a斤0时,
轮廓变尖，出现失真现象，所以要使机构正常工作，对于外凸轮廓要使
minrT）
平底推杆凸轮机构也会出现失真现象，可以增大凸轮的基圆半径来解决
问题
15.齿轮啮合基本定律：
设P为两啮合齿轮的相对瞬心（啮合齿轮公法线与齿轮
连心线O1O2交点），応」空（传动比需要恒定，即需要空为常
2O1Prb1O1P
数）
16.齿轮渐幵线（口诀）：
弧长等于发生线，基圆切线是法线，曲线形状随基圆，
基圆内无渐幵线
啮合线：
两啮合齿轮基圆的内公切线
啮合角：
节圆公切线与啮合线之间的夹角a'
（即节圆的压力角）
17.齿轮的基本参数：
分度圆：
人为规定（标准齿轮中分度圆与节圆重合），分度圆参数用r、d、e、
s、p=e+s表示（无下标）
全齿高hhahf齿宽（轮齿轴向的厚度）B轮齿的齿数为z
模数m：
分度圆的周长dzpdzp/，人为规定p/只能取某些简单的值，
1
故定义mp/,有dm乙r-mz
2
齿轮各项参数的计算公式：
dmz
18.分度圆压力角a=arcos（rjr）（g为基圆半径，r为分度圆半径）
所以dbdcosmzcos
所以PnPb旦』?
£
蓉mcospcos
zz
19.齿轮重合度：
表示同时参加啮合的轮齿的对数，用（》1才能连续传动）
表示，越大，轮齿平均受力越小，传动越平稳
标准安装时的中心距ara1cr2fr1r2
20.渐幵线齿轮的加工方法：
1）成形法（用渐幵线齿形的成形刀具直接切出齿形，例如盘铣刀和指状铣刀），成形法的优点：
方法简单，不需要专用机床；
缺点：
生产效率低，精度差，仅适用于单件生产及精度要求不高的齿轮加工
2）范成法（利用一对齿轮（或者齿轮与齿条）互相啮合时，其共轭齿阔互为包络线的原理来切齿的），常见的刀具例如齿轮插刀（刀具顶部比正常齿高出c*m,以便切出顶隙部分，刀具模拟啮合旋转并轴向运动，缺点：
只能间断地切削、生产效率低）、齿条插刀（顶部比传动用的齿条高出c*m，刀具进行
轴向运动，切出的齿轮分度圆齿厚和分度圆齿槽宽相等，缺点：
只能间断地切削、生产效率低）、齿轮滚刀（其在工作面上的投影为一齿条，能够进行连
续切削）
21.最少齿数和根切（根切会削弱齿轮的抗弯强度、使重合度下降）：
对于a
=20°
和h；
=1的正常齿制标准渐幵线齿轮，当用齿条加工时，其最小齿数为
17（若允许略有根切，正常齿标准齿轮的实际最小齿数可取14）
如何解决根切？
变位齿轮可以制成齿数少于最少齿数而无根切的齿轮，可以
实现非标准中心距的无侧隙传动，可以使大小齿轮的抗弯能力比较接近，还
可以增大齿厚，提高轮齿的抗弯强度（以切削标准齿轮时的位置为基准，刀具
移动的距离xm称为变位量，x称为变为系数，并规定远离轮坯中心时x为正
值，称为正变位，反之为负值，称为负变位）
者混合）
.1所有从动轮齿数的乘积
i1m:
•所有主动轮齿数的乘积
齿轮系中齿轮转向判断（用箭头表示）：
两齿轮外啮合时，箭头方向相反,
时指向或者背离啮合点，即头头相对或者尾尾相对；
两齿轮内啮合时，箭头
方向相同
蜗轮蜗杆判断涡轮的转动方向：
判断蜗杆的螺纹是左旋还是右旋，左旋用左
手，右旋用右手，用手顺着蜗杆的旋转方向把握蜗杆，拇指指向即为涡轮的
旋转方向
周转轮系（包括只需要一个原动件的行星轮系和需要两个原动件的差动轮系）
的传动比:
不能忘记减去行星架的转速，此外，判断G与K两轮的转向是否相同,如果转向相同，则最后的结果符号取“+”，如果转向相反，则结果的符号取
复合轮系的传动比计算，关键在于找出周转轮系，剩下的均为定轴轮系，计
算时要先名明确传递的路线是从哪一个轮传向下一个轮
23.（周期性）速度波动：
当外力作用（周期性）变化时，机械主轴的角速度也
作（周期性的）变化，机械的这种（有规律的、周期性的）速度变化称为（周
期性）速度波动（在一个整周期中，驱动力所做的输入功和阻力所作的输出
功是相等的，这是周期性速度波动的重要特征）
24.调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上一个转动惯量很大的回转
件一一飞轮（选择飞轮的优势在于不仅可以避免机械运转速度发生过大的波
动，而且可以选择功率较小的原动机）
对于非周期性的速度波动，我们可以采用调速器进行调节（机械式离心调速器，结构简单，成本低廉，但是它的体积庞大，灵敏度低，近代机器多采用电子调速装置）
26.飞轮转动惯量的选择：
j■Amax
m
的动能极限差值，Amax的确定方法可以参照书本99页）
2）m亠皿（m为主轴转动角速度的算数平均值）
3）亠一血（为不均匀系数）
27.（刚性）回转件的平衡：
目的是使回转件工作时离心力达到平衡，以消除附
加动压力，尽可能减轻有害的机械振动
（平面）平衡的方法：
安装平衡质量，使得配重对轴的离心力（或质径积）
的矢量和与要平衡的重量的离心力（或质径积）矢量和为0
对于一些轴向尺寸较小的回转件，如叶轮，飞轮，砂轮等，可近似地认为其质量分布在同一平面内，但是对于一些轴向尺寸较大的回转件，如多缸发动机曲柄，电动机转子，汽轮机转子和机床主轴等，其质量分布于多个平面内，不可以看作在同一平面内进行质量平衡的计算
28.螺纹的用途：
1）链接2）传动
螺纹参数：
S=nP（S为导程，P为螺距，n为螺旋线数，注：
P为相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，S为同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线
上对应两点的轴向距离）
关于螺纹升角：
tan-nP,d2为中径
d2
螺纹的类型：
1）矩形螺纹（牙侧角B=0°
）2）非矩形螺纹（牙侧角0°
）:
三角形螺纹（牙型角a=60°
为国家标准普通螺纹，牙型角a=55°
为管螺纹）、梯形螺纹（牙型角a=75°
，牙侧角B=15°
）、锯齿形螺纹（牙型角a=33°
牙侧角B=3°
）
螺纹的效率（有效功与输入功的比）：
螺旋副的效率仅与螺纹升角有关，锯
齿形螺纹的牙侧角比梯形螺纹的牙侧角小，所以锯齿形螺纹的效率比梯形螺纹的效率高，但是只适用于承受单方向的轴向载荷
自锁条件：
1）矩形螺纹当斜面倾角小于摩擦角时，发生自锁2）非矩形螺纹，
当螺纹升角小于等于当量摩擦角时发生自锁
用于连接的紧固螺纹必须满足自锁条件，
29．螺纹链接的基本类型：
1）螺栓连接（螺栓和螺母配合）①普通螺栓连接：
螺栓与孔之间有间隙，孔中不切制螺纹，加工简便，成本低，应用最广②铰制孔用螺栓连接：
其螺杆外径与螺栓孔的内径具有同一基本尺寸，螺栓与孔之见没有空隙，并常采用过渡配合，它适用于承受垂直螺栓轴线的横向载荷
）螺钉连接（螺钉直接旋入螺纹孔，省去螺母）：
结
构简单，但是不能经常拆装，经常拆装会使连接件
的螺纹被磨损而失效
3
）双头螺柱连接：
连接较厚的被连接件，或者为了结
构紧凑而采用盲孔的连接，该连接允许多次拆装而
不损坏被连接件
4
）紧定螺钉连接：
固定两零件的相对位置，并可传递
不大的力或者转矩
常见的螺纹紧固件：
螺栓（有多种头部形状）、双头螺柱（有座端和螺母端
两个端）、（紧
固）螺钉（末端有平端、锥端、圆尖端）、螺母、垫圈
（增大被连接
件的支承面积以减小接触的挤压应力）
30．预紧：
对于不承受轴向工作载荷的螺纹，轴向的力即为预紧力
螺纹连接的拧紧力矩T等于克服螺纹副相对转动的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻
力矩T2之和为了充分发挥螺栓的工作能力和保证预紧可靠，螺栓的预紧应力一般可达
材料屈服极限
的50%~70%，小直径的螺栓装配时应施加小的拧紧力矩，否则容易将螺栓杆拉断，力
矩的大小通常由经验判断，但是为了保证质量可以选择测力矩扳手或者定力矩扳手
31．防松：
连接用的三角形螺纹具有自锁性，一般情况下不会发生脱落，但是在冲击、振动、
变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，另外高温螺纹连接有可能导致变形脱落，
所以要进行防松
常用的防松措施：
①弹簧垫片：
反弹力使螺纹间保持压紧力和摩擦力②对
顶螺母：
两个螺母的对顶作用，使得螺栓始终受到附加的拉力和附加的
摩擦力，结
构简单，适用于低速重载的场合③尼龙圈锁紧螺母：
螺母
中嵌有尼龙
圈，拧上后尼龙圈内孔被胀大，箍紧螺栓④槽型螺母幵口
销⑤圆螺母
用带翅垫片⑥止动垫片：
垫片折边以固定螺母和被连接件
的相对位置
⑦其它方法：
用冲头冲2-3点防松、粘合剂涂于螺纹旋合
后粘合剂固
化粘合达到防松效果
32．齿轮失效形式：
1）轮齿折断2）齿面点蚀3）齿面胶合4）齿面磨损5）齿面塑性变形
1轮齿折断：
一般发生在齿根处，因为齿根处受到的弯曲应力最大，淬火
钢或铸铁制成
的齿轮（闭式硬齿面齿轮）容易发生这种现象
2齿面点蚀：
最先出现在齿面节线处，细小裂纹扩展后颗粒剥落造成，通
常发生在闭式
软齿面齿轮上
3齿面胶合：
发生在齿顶、齿根等相对速度较大处，高速重载运动中，摩
擦产生高温引
润滑油失效，齿面金属粘连，相对运动时较软的齿面沿滑动方向被撕下形
成沟纹（解决
方法：
1）提高齿面硬度2）减小齿面粗糙度3）增加润滑剂的粘度（低速）
4）加抗胶
合剂）
4齿面磨损：
1）磨粒磨损：
颗粒进入齿面间引起磨粒磨损，开式传动中难
以避免，齿
阔变形，导致噪声和振动，最终传动失效2）跑合磨损：
新制造的齿轮表面
不光洁，刚
开始运转时会有磨损，使得表面变光洁，跑合结束后应该清洗并更换润滑
油
5齿面塑性变形：
重载导致齿面局部塑性变形，使齿阔失去正确的齿形，
在过载严重和
启动频繁的传动中常见
33.齿轮的接触强度由齿轮的模数和齿数乘积mz决定，mz越大，接触强度越大齿轮的弯曲强度由齿轮的模数m决定
34.齿轮径向力判断：
所有齿轮的径向力都指向齿轮的轴心齿轮圆周力向力判断：
圆周力都沿齿轮旋转地切线方向，主动轮的圆周力
与转动方向相
反，从动轮圆周力与转动方向相同齿轮轴向力判断（斜齿轮有，直齿轮没有）：
对于圆锥齿轮，轴向力从小端指向大端，
判断一般斜齿轮主动轮的轴向力可用左右手法则，左旋用左手，右旋用右手，用对应的手四指沿主动轮的转向把握齿轮，拇指方向即为轴向力的方向，从动轮的轴向力方向与主动轮轴向力方向即可
一对齿轮中，一齿轮的轴向力与另一齿轮的径向力是反作用里，也就是说等大
（Fr表示径向力/Fa表示轴向力/Ft表示圆周力）
35.轴：
轴的作用是支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等
轴的分类：
1）按承受的载荷分：
①转轴：
传递扭矩又承受弯矩（减速器转
轴）②只传递扭矩（卡车底部的传动轴）③只承受弯矩2）按轴
的形状分：
①直轴②曲轴（汽车发动机轴）③挠性钢丝轴②③不要求
轴的设计：
1）为了便于安装，轴一般设计成从轴端逐渐向中间增大的阶梯
状，装零件的轴端应该有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应该有退刀槽2）零件在轴向上的定位由轴肩或者套筒确定3）零件在轴向上的固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈（轴端上的零件多使用轴端挡圈固定）来实现（如果套筒过长或者无法使用套筒固定时可以采用双螺母进行固定），在轴向力
比较小的时候还可以使用弹性挡圈或紧定螺钉实现4）周向固定
大多采用键、花键或过盈配合等连接形式来实现
轴设计时的注意点：
①键槽应该设计成统一加工直线（即键槽应该在同一
直线上），尽可能使用同一键槽截面②轴承上不能幵键
槽③轮毂上的键槽要幵通④轴肩不能够过高（不能够
高于轴承的内圈，方便抓取）⑤轴的直径要合适，使套筒、螺母等零件能够进入⑥键不能够太长（例如利用键固定齿轮，则键的长度不能超过齿轮的宽度⑦上述轴的设计中的一些其它要点
36.（滚动）轴承的类型：
I）按照承受载荷的方向（或接触角）分：
1）向心轴
承（主要用于承受径向力）：
①径向接触轴承（a=0°
，只能承受径向载荷）②角接触轴承（O°
Va冬45°
）
2）推力轴承（主要用于承受轴向力）：
①角接触轴承（45°
VaV90°
）②轴向接触轴承（a=90°
只能
承受轴向载荷）
II）按照滚动体的形状分：
1）球轴承2）滚子轴承：
①圆柱滚子轴承②圆锥滚子轴承③球面滚子轴承④滚针轴承
滚动体与轴承外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角为公称接触角a
37.1）轴承的承载能力:
相同尺寸外形下滚子轴承的承载能力比球轴承的承载能力高（前者约为后者的1.5-3倍，但是当轴承内径冬20mm寸，两者差不多，但是球轴承价格较低
2）轴承的极限转速：
转速过高时，高温使润滑失效，滚动体回火或者胶合破坏，提高极限转速可以采取提高轴承精度、适当加大间隙、改善润滑和冷却条件等措施
3）角偏差：
由于安装误差或者轴变形会引起内外圈中心线发生相对倾斜，倾斜角称为角偏差，可以采用调心球轴承来保证正常运转
38.轴承的代号:
前置代号A
基本代号
后置代号（A或加1）
轴
1（A）
内部
密封
保持
轴承
公差
游隙
其它
承
类
尺寸系列代号
内径尺寸
结构
与防
架及
材料
等级
（*）
5
6
7
N
NA
调心球轴承
调心滚子轴承
圆锥滚子轴承
推力球轴承
深沟球轴承
角接触轴承
圆柱滚子轴
滚针轴承
附表二:
代号
8
9
宽度系列
特窄
窄
正常
宽
特宽
直径系列
超特轻
超轻
特轻
轻
中
重
附表三:
内径尺寸系列代号
00
01
02
03
04〜09
轴承内径尺寸/mm
10
12
15
17
数字X5
附表四:
轴承类型
含义
B
a=40°
角接触球轴承
C
a=15°
AC
a=25°
接触角a加大
E
加强型
（接附表四）
附表五:
省略
/P6
/P6x
/P5
/P4
/P2
公差等级符合标准规定的
0级
6级
6x级
5级
4级
2级
轴承代号举例:
622036（深沟球轴承）2（款系列）2（轻系列）03（轴承内径17mm
7（0）312AC/P67（角接触轴承）（0）（窄系列，0可不标）3（中系列）
12（轴承内径=12X5=60mmAC（公称接触角a=25°
/P6（公差等级6级）
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