机械基础总结.docx
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机械基础总结
第一章常用机构
1常用机构主要包括平面连杆机构、曲柄滑块机构、凸轮机构、螺旋机构和间歇运动机构等。
2常用机构的基本功用是变换运动形式。
3铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
曲柄摇杆机构具有两个显著特点：
（１）具有急回特性
（２）存在死点位置
双曲柄机构能将等角速度转动转变为周期性的变角速度转动。
4铰链四杆机构基本形式的判别。
最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其它两杆长度之和时有3种情况，
1）取与最短杆相邻的任一杆为机架，并取最短杆为曲柄，则此机构为曲柄摇杆机构；
2）取最短杆为机架时，此机构为双曲柄机构；
3）取最短杆对面的杆为机架时，此机构为双摇杆机构。
当四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一杆为机架，都只能构成双摇杆机构。
5曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块及机架组成的另一种平面连杆机构。
特点：
可以实现转动和往复移动的变换。
6凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成。
在凸轮机构中，当凸轮转动时，借助于本身的曲线轮廓或凹槽迫使从动杆作一定规律的运动，即从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓或凹槽曲线的形状。
7螺旋机构的基本工作特性是将回转运动变为直线移动。
8间歇运动机构的功用是使从动件产生周期性的运动和停顿，常见的有棘轮机构和槽轮机构两种。
第二章常用机械传动装置
9传动装置根据工作原理不同，可分为机械传动、流体传动和电传动。
10常用的机械传动装置有带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动等。
11生产中使用的带传动主要有平带、V带、圆带、同步带齿形带等类型。
12带传动靠带与带轮之间摩擦力工作的一种传动，当带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力的总和的极限值时，带与带轮将发生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。
带打滑时从动轮转速急剧下降，使传动失效，同时也加剧了带的磨损，应避免打滑。
13由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。
14弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。
打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。
而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。
15带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。
16V带传动常用的张紧装置有调距张紧和张紧轮张紧。
17链传动是由两个具有特殊齿形的链轮和一条挠性的闭合链条所组成的。
它依靠链和链轮轮齿的啮合而传动。
18链由许多刚性链节连接而成。
当链与链轮啮合时,链呈折线包在链轮上,形成一个局部正多边形,该正多边形的边长为链节距p,由于多边形效应，瞬时链速和传动比都是变化的，链传动的这种速度不均匀性不可避免地要引起动载荷，当链条和链轮齿啮合时也将产生冲击和动载荷。
19齿轮传动用于传递任意两轴间的运动和动力。
是一种啮合传动。
20一对齿轮传动的速比为i=n1/n2=z2/z1。
21一对齿轮传动时，通过两轮中心连线上的节点P的二切圆在作无滑动的相互对滚运动，此二圆称为节圆。
22按照两轴相对位置的不同，齿轮传动可分为三大类：
两轴平行的齿轮传动、两轴相交的齿轮传动以及两轴相错的齿轮传动。
23常用齿轮传动的分类以及它们的特点见表2－2。
24渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称及几何关系。
25标准直齿圆柱齿轮的啮合传动正确啮合的条件：
两齿轮的模数、压力角必须相等。
即m1=m2=m,α1=α2=α。
26标准直齿圆柱齿轮连续传动的条件：
在一对轮齿即将脱离啮合时，后一对轮齿必须进入啮合。
27标准直齿圆柱齿轮避免根切和干涉的条件：
齿轮的齿数必须大于或等于17。
28斜齿圆柱齿轮啮合时，斜齿轮的齿廓是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的。
斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短直至脱离，载荷不是突然加上或卸下的，因此工作较平稳。
斜齿轮传动的重合度要比直齿轮大，啮合性能好。
29圆锥齿轮传动是用来传递空间两相交轴之间运动和动力的一种齿轮传动，其轮齿分布在截圆锥体上，齿形从大端到小端逐渐变小。
30一对直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件是：
两齿轮大端的模数和压力角对应相等。
31蜗杆传动由蜗轮和蜗杆组成，用于传递空间两交叉轴之间的运动和动力。
通常交错角为90。
蜗杆为主动件。
第三章轮系
32根据轮系运转时齿轮的轴线位置相对于机架是否固定可分为两大类：
定轴轮系和周转轮系。
周转轮系分为差动轮系和行星轮系。
按组成轮系的齿轮（或构件）的轴线是否相互平行可分为：
平面轮系和空间轮系。
33定轴轮系速比的计算，周转轮系速比的计算。
轮系的速比计算，包括计算其速比的大小和确定输出轴的转动方向两个内容。
第四章轴系零部件
33轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功用是支承旋转零件、传递转矩和运动。
34按承受载荷不同，轴可分为：
转轴、心轴、传动轴。
35转轴：
机器中最常见的轴，工作时用来支承旋转零件并传递转矩。
36心轴：
只用来支承旋转零件的作用。
37传动轴：
主要用于传递转矩而不起支承零件的作用，或所起支承作用很小的轴。
38轴上零件的周向固定是为了防止零件与轴发生相对转动。
常用的固定方式有：
（1）键联接
（2）过盈配合联接（3）圆锥销联接（4）成型联接
39零件在轴上的轴向固定目的是使轴上零件承受轴向力而不产生轴向位移，常用的轴向定位方式有轴肩、圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡圈定位等。
40根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动轴承和滚动轴承。
41根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。
43滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
内圈装在轴颈上，外圈装在机座或零件的轴承孔内。
多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起转动。
当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。
44联轴器和离合器都是用来联接轴与轴，以传递运动和转距。
有时也可作为一种安全装置用来防止被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
45用联轴器联接两轴时，只有在机器停止运转后才能使两轴分离。
离合器在机器运转时可使两轴随时接合和分离。
46按照结构特点，联轴器可分为刚性联轴器和弹性联轴器。
47离合器的形式很多，常用的有嵌入式离合器和摩擦式离合器。
嵌入式离合器依靠齿的嵌合来传递转矩，摩擦式离合器则依靠工作表面间的摩擦力来传递转矩。
第五章液压传动概述
48液压传动是依靠液体介质的静压力来传递能量的液体传动。
它依靠密闭容积的变化传递运动，依靠液体内部的压力（由外界负载所引起）传递运动。
49液压装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换还成为便于传输的液压能，随后又将液压能转换为机械能做功。
50液压传动系统的组成
（1）动力元件：
液压泵。
将原动机输入的机械能转换为液体或气体的压力能，作为系统供油能源或气源装置。
（2）执行元件：
把液体的压力能转换成机械能输出的装置，如作直线运动的液压缸或作回转运动的马达。
（3）控制元件：
对系统中流体压力、流量和流动方向进行控制或调节的装置，如溢流阀、流量控制阀、换向阀等。
（4）辅助元件：
保证液压传动系统正常工作所需的上述三种以外的装置，如油箱、过滤器、油管和管接头等。
51液体压力（pressure）：
此处压力的概念是物理学上压强的概念，指作用在单位面积上的液体压力，其大小取决于负载。
52当液压缸的活塞有效作用面积一定时，活塞运动速度的大小由输入液压缸的流量来决定。
53液压油的用途
（1）传递运动与动力：
将泵的机械能转换成液体的压力能并传至各处，由于油本身具有粘度，在传递过程中会产生一定的动力损失。
（2）润滑：
液压元件内各移动部位，都可受到液压油充分润滑，从而减低元件磨耗。
（3）密封：
油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。
（4）冷却：
系统损失的能量会变成热，被油带出。
第六章液压泵、液压马达和液压缸
54液压泵是通过密封容积的变化来实现吸油和压油的。
55液压泵按其结构型式可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三大类。
56齿轮泵的工作原理
密封容积形成—齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成，齿轮退出啮合,容积↑吸油；密封容积变化—齿轮进入啮合,容积↓压油；吸压油口隔开—两齿轮啮合线及泵盖。
57液压马达是使负载作连续旋转的执行元件，其内部构造与液压泵类似，差别仅在于液压泵的旋转是由电机所带动，输出的是液压油；液压马达则是输入液压油，输出的是转矩和转速。
58液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达三种。
59液压缸能将液压能转换成直线运动形式的机械能，输出速度和推力。
60双杆活塞式液压缸主要由缸体、活塞和两根直径相同的活塞杆组成。
61单杆活塞式液压缸的活塞的一端有杆，而另一端无杆，所以活塞的有效作用面积不等。
当单杆活塞式液压缸两腔互通并接入压力油时，活塞可作差动快速运动，液压缸的这种油路连接称为差动连接。
液压缸的差动连接是在不增加液压泵流量的情况下实现快速运动的有效方法。
第七章液压控制阀
62方向控制阀可分为单向阀和换向阀两大类。
63换向阀的工作原理和图形符号
64换向阀的符号说明：
1）位数用方格数表示，二格即二位，三格即三位。
2）在一个方格内，箭头或封闭符号“丄”与方格的交点数为油口通路数，即“通”数。
箭头表示两油口连通，但不表示流向；“丄”表示该油口不通流。
3）控制机构和复位弹簧的符号画在主体符号两端的任意位置上。
4）P表示进油口，T表示通油箱的回油口，A和B表示联接其它两个工作油路的油口。
5）三位阀的中格、二位阀画有弹簧的一格为阀的常态位。
常态位应画出外部联接油口。
65按照用途的不同，压力控制阀分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。
664种压力控制阀的原理和符号。
67常用的流量阀有节流阀、调速阀等。
以及它们的原理和符号。
第八章液压辅助元件
68辅助元件分类：
蓄能器、滤油器、油箱、压力计、压力计开关、热交换器等。
69油液过滤器又称滤油器，它的作用是对油液进行过滤，以保持液压系统油液的清洁。
70压力计用于观察系统的压力。
71压力计开关用于切断或接通压力计和油路的通道。
72蓄能器主要作用是：
储存能量，必要时释放。
73油箱除了用来储油以外，还起到散热以及分离油中杂质和空气的作用。
第九章液压基本回路
74熟悉方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和多缸控制回路。
第十章典型液压系统
75掌握组成液压系统的主要元件的名称及作用，会分析简单液压系统。
第十一章气压系统
76气压传动系统由四部分组成：
（1）气源装置：
是将原动机的机械能转变为气体的压力能。
包括空气压缩机。
（2）执行元件：
是将气体的压力能转变为机械能。
包括各种气缸和气马达等。
（3）控制元件：
用以控制系统中空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以便使执行机构完成预定的动作。
包括各种压力、流量、方向控制阀等。
（4）辅助元件：
保证气压系统正常工作所必需的部分。
包括油水分离器、干燥器、过滤器等气源净化装置以及贮气罐、消声器、油雾器、管网、压力表及管件等。
77冷却器主要作用是冷却空气和除水除油，达到初步净化压缩空气的目的。
78分水排水器的作用是分离并排除空气中凝聚的水分、油分和灰尘等杂质。
79过滤器的作用是虑除空气中的杂质微粒，达到系统要求的净化程度。
80气罐的功用有：
一、消除压力波动二、储存一定量空气，维持供需气量之间平衡。
三、进一步分离气中的水、油等杂质。
81油雾气作用对压缩空气进行进行润滑，以减轻其相对运动零件的表面磨损，改善工作性能。
82消声器作用降低排气噪声。
83空气过滤器、减压阀和油雾器称为气动三大件。
84熟悉气动元件符号和气动基本回路。
第十二章机械工程材料
85机械工程材料分为两大类：
金属材料和非金属材料。
86金属材料的力学性能包括弹性、强度、塑性、硬度冲击韧度和疲劳强度。
87结构钢、工具钢和特殊性能钢的分类、成分和牌号表示。
88铸铁是wC＞2.11%的铁碳合金。
89常用铸铁有白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等。
90通常将钢铁材料称为黑色金属，而其它金属材料则称为有色金属。
91将金属粉末（或掺入部分非金属粉末）放在模具内加压成型，并通过烧结而成为合金制品的生产方法，称为粉末冶金。
92金属常见的晶格有三种，即体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
93合金在固态时的结构一般可分为以下三类：
化合物、固溶体和机械混合物。
94铁碳合金中出现以下几种基本组织：
铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C
）、珠光体（P）和莱氏体（Ld）。
95根据状态图所示含碳量的多少，铁碳合金可分为三类：
（1）工业纯铁<0.0218%
（2）钢0.0218%-2.11%
（3）生铁>2.11%
96热处理的工艺过程包括加热、保温和冷却三个阶段。
97退火、正火、淬火和回火是四种常见的整体热处理方法。
98将钢件加热到某一温度范围，保温一段时间后，在炉中或埋入导热性较差的介质中使其缓慢冷却的热处理方法叫退火。
99将钢加热到某一温度范围，保温一段时间后，从炉中取出放在空气中冷却的热处理方法叫正火。
100将钢加热到某一温度范围，保温一段时间，在水中或油中急剧冷却的热处理方法叫做淬火。
101把淬火后的工件重新加热到某一温度范围，保温一段时间，再以适当的冷却速度冷却到室温的热处理方法叫回火。
102钢的表面热处理方法有表面淬火和表面化学热处理。
103机械工程中常用的非金属材料包括工程塑料、橡胶、陶瓷及复合材料等。
第十三章金属热加工
104铸造、锻压和焊接是金属材料热加工的三种不同方法。
105将熔融的金属液体浇注到具有与零件的形状和尺寸相适应的铸型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的方法称为铸造。
106用于铸造的金属统称铸造合金。
常用的铸造合金有铸铁、铸钢及铜、铝等合金。
其中，铸铁用的最为广泛。
107铸造生产通常分为砂型铸造和特种铸造两类。
用型砂和型芯砂制造铸型的铸造方法称为砂型铸造。
造型材料主要是型砂和芯砂。
砂型铸造造型方法有手工造型和机器造型。
手工造型方法有整模造型和分模造型。
108常用特种铸造方法有：
金属型铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造。
109锻压是锻造与板料冲压的合称，属于金属压力加工生产的一部分，它包括自由锻造、模型锻造、板料冲压等方法。
110自由锻造常用的设备有空气锤、蒸汽锤和水压机。
111模型锻造按使用设备的不同分为模锻锤上模锻、压力机上模锻和胎模锻等。
112焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。
焊接过程的实质是用加热或加压等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接在一起。
113常见焊接方法：
焊条电弧焊、气焊埋弧焊、电渣焊、二氧化碳气体保护焊、
氩弧焊、电阻焊、摩擦焊和钎焊。
第十四章金属切削加工概述
114利用刀具和工件之间的相对运动，从毛坯或半成品上切去多余的金属，以获得所需要的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的零件，这种加工方法叫金属切削加工，也叫冷加工。
115金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等。
116在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切削运动。
按其所起的作用，切削运动分为主运动和进给运动两类。
117切削速度、进给量和背吃刀量称为切削用量三要素。
118车削加工的范围包括车外圆、车端面、车环槽、切断、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、车锥体、车螺纹和车特形面等。
119铣削加工的范围包括铣水平面、铣垂直面、铣斜面、铣直槽、铣Ｔ形槽和铣特形面等。
120钻削加工的范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成打中心孔、钻孔、铰孔、攻螺纹、锪钻埋头孔、修刮端面和镗孔等工作（见图）。
121在镗床上除进行镗孔外，还可完成铣端面、钻孔、攻丝、车外圆和端面等多种工作。
122在刨床上采用各种不同的刨刀，可以完成水平面、垂直面、台阶面、倾斜面、曲面、燕尾面、Ｔ形槽、键槽等表面的加工。
123磨削加工的范围较广，使用不同类型的磨床，可以磨削各种外圆面、内圆面、平面、成形面、齿轮齿廓面及螺旋面等，还可以刃磨各种刀具或切断工件。
124特种加工是指用电、声、光、热、磁及化学等的能量，对结构形状复杂、精度要求高、表面粗糙度低、材料难以加工的零件进行加工的方法。
125目前在机械制造领域用于生产的特种加工方法主要有：
电火花加工、电解加工、化学加工、超声波加工、激光加工和电子束及离子束加工等。
作业题参考答案：
2－13某标准直齿圆柱齿轮的齿数z=30,模数m=3mm。
试按表2－4确定该齿轮各部分的几何尺寸。
P37
解：
齿距p=πm=3.14*3=9.42mm
齿厚s=p/2=πm/2=4.71mm
齿槽宽e=p/2=πm/2=4.71mm
分度圆直径d=mz=3×30=90mm
齿顶高ha=ha*×m=m=3mm
齿根高hf=（ha*+c*）m=1.25m=3.75mm
全齿高h=ha+hf=（2ha*+c*）m=2.25m=6.75mm
齿顶圆直径da=d+2ha=m（z+2）=96mm
齿根圆直径df=d-2hf=m（z-2.5）=15mm
2－14已知一标准直齿圆柱齿轮传动的中心距离a=250mm,模数m=5mm,主动轮齿数z1=20,转速n1=1450r/min。
试求从动轮的齿数、转速及传动速比。
解：
a=（d1+d2）/2=m/2（z1+z2）
250=5（20+z2）/2
可得z2=80mm
又速比i=n1/n2=z2/z1=4
所以n2=1450/4=362.5mm
3-3图3－9所示的时钟齿轮传动机构由4个齿轮组成。
已知z1=8,z2=60,z4=64,其中z1固定在分针轴上，z4固定在时针轴上，试求z3。
P45
解：
i14=（-1）2z2z4/z1z3=12
所以z3=40
3-4在图3－10所示的轮系中，已知z1=20,z2=40,z2’=20,z3=30,z3’=20,z4=40,试求轮系的速比i14,并确定轴O1和轴O4的转向是相同还是相反？
解：
速比大小i14=z2z3z4/z1z2’z3’=40×30×40/20×20×20=6
用画箭头的方法确定从动轮转向，方向相反
3-5在图3－11所示的轮系中，z1=16,z2=32,z3=20,z4=40,z5=2（右旋蜗杆），z6=40。
若n1=800r/min,求涡轮的转速n4并确定各轮的转向。
解：
速比大小i14=n1/n4=z2z4z6/z1z3z5=32×40×40/16×20×2=80
所以n4=10r/min
用画箭头的方法确定各轮转向
3-6在图3－4b所示的行星轮系中，已知n1=300r/min,内齿轮3固定不动，z1=20,z3=100,试求系杆H的转速。
解：
i13H=n1H/n3H=（n1-nH）/（n3-nH）=-z2z3/z1z2=-z3/z1
所以（300－nH）/（0-nH）=-5
nH=50r/min
9-6某机床进给回路如图9－21所示，它可以实现快进－工进－快退的工作循环。
试说明此回路的工作原理，并列出电磁铁动作表（电磁铁通电记“+”；断电记“-”）。
P119
解：
此回路利用单杆活塞式液压缸两腔互通并接入压力油时，活塞可作差动快速运动，通过换向阀来改变单杆活塞式液压缸的油路连接，从而使活塞获得不同的移动速度和方向。
1YA
2YA
3YA
差动快进
+
-
+
工进
+
_
_
快退
_
+
_
9-10在图9－17的回路中，若缸A为加紧缸，缸B为进给缸，其工作循环为：
夹紧－进刀－退刀－松夹。
试回答：
1）列出电磁铁和压力继电器动作顺序表。
2）加紧油路上的单向阀起什么作用？
解：
1YA
2YA
3YA
4YA
压力继电器
夹紧
+
-
+（-）
-
+
进刀
+
+
-
-
+
退刀
+
-
+
-
+
松夹
-
-
+（-）
+
-
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