机械设计基础与实践重点.doc

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1、 机械设计基础与实践大纲1、内燃机的组成、工作原理及机构运动简图两大结构： 曲柄连杆机构 、配气机构五大系统：润滑系 、冷却系 、燃油系 、启动系、 点火系工作原理：内燃机是一种动力机械，它是通过燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转化为动力的热力发动机。运动简图：2、运动副及分类运动副：两构件直接接触并能产生相对运动的活动联。分类：两构件通过面接触运动副称为低副；两构件通过点线形式接触组成运动副为高副。3、自由度计算，机构具有确定运动的条件F=3*n-(2*Pl+Ph-p)-P1 其中N为构件数，PL为低幅数，PH为高副数， P为虚约束，P1 为局部自由度。F=3*n-(2*Pl+Ph-

2、p)-P1 其中N为构件数，PL为低幅数，PH为高副数， P为虚约束，P1 为局部自由度。机构具有确定运动的条件：机构自由度F1；2）机构原动件个数应等于机构自由度数目。4、铰链四杆机构的类别，特征，演化机构。曲柄摇杆机构：在铰链四杆机构中，若两连架杆之一为曲柄，另一个是摇杆，此机构称为曲柄摇杆机构。（雷达天线俯仰角调整机构、缝纫机踏板机构 ）双曲柄机构：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构（惯性筛 机车车轮联动机构）。双摇杆机构：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构（起重机）。5、铰链四杆机构曲柄存在条件，四杆机构的急回特性存在条件：曲柄为最短构件

3、；最短构件与最大构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和。导杆机构:(1)摆动导杆机构；（2）转动导杆机构；摇块机构；定块机构；特征；压力角和传动角；急回特征，死点。6、四杆机构的设计7、凸轮机构的组成，分类及常用运动规律组成：凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 分类：按凸轮形状分1）盘形凸轮 2）移动凸轮 3）圆柱凸轮 按从动件型式分；1）尖底从动件；2）滚子从动件；3）平底从动件 按维持高副接触分（锁合）1）力锁合：弹簧力、重力等；2）几何锁合：等径凸轮、等宽凸轮；运动规律：等速运动规律、等加速等减速运动规律。8、带式输送机的组成、工作原理及运动简图组成：电动机、带

4、传动、减速机、联轴器、皮带、滚筒。工作原理：以输送带为牵引和承载构件，输送带绕经传动滚筒和尾部滚筒形成环形带，工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间摩擦力驱动输送带运行。简图：9、常用的机械传动形式及各自特点皮带传动：1) 平皮带传动：a) 结构简单，可以传动的中心距较大，传动中不产生震动b) 滑动系数大，传递功率较小2) 三角皮带传动：a) 滑动系数比平皮带传动小，传递功率大(多根皮带组合使用)，传动中不产生震动b) 摩擦较大，皮带轮加工比平皮带轮困难链传动：1) 能保证准确的平均速比2) 可以作中心距较大的两轮轴间传递动力和运动3) 链条较容易磨损，磨损后的链条节距加大，链条

5、易脱落4) 链条传动的速度较低，运行时有噪声齿轮传动：1）传动的运动速度比套筒链快，运行时的噪声比套筒链的低，是高速链传动的形式。2）对链轮材料和热处理的要求较高，因为齿形链对链轮圆周面的压力和摩擦较大，易引起磨损。蜗杆传动：1) 由于蜗杆相当于一个螺杆，当蜗杆的导程角小于摩擦角时，蜗杆传动带有自锁性，这时涡轮副只能由蜗杆驱动涡轮，不能由涡轮驱动蜗杆。2) 蜗轮副传动的结构紧凑，涡轮箱的外形尺寸较小。3) 蜗轮副传动平稳，无噪声4) 蜗轮副传动是滑动摩擦，在传动中摩擦损害较大，因此传动效率较低。采用自锁蜗杆传动时，效率约为50%。5) 由于蜗杆传动时，蜗杆和蜗轮轮齿间的运动速度较大，摩擦也大，

6、为了提高蜗轮副传动的寿命，一般蜗杆采用钢材制造，而蜗轮采用耐磨的材料如青铜等制造。螺纹(丝杆)传动：能将较小的回转力矩转变为较大的轴向力。能达到较高的传动精度，通过回转的角度能转化为较为精确的直线运动距离。螺纹传动的工作平稳，易于自锁。结构简单，制造方便。缺点是摩擦损失较大，传动效率较低。10、带传动的弹性滑动和打滑带传动中，由于皮带的弹性引起的带与带轮之间的相对滑动，叫做弹性滑动。弹性滑动是皮带的固有性质，不可避免。弹性滑动的负面影响，包括造成传动比不准确、传动效率较低、使带温升高、加速带的磨损等。带传动中，存在弹性打滑，当工作载荷进一步加大时，弹性滑动的发生区域（即弹性弧）将扩大到整个接触

7、弧，此时就会发生打滑。在带传动中，应该尽量避免打滑的出现。打滑现象的负面影响：导致皮带加剧磨损、使从动轮转速降低甚至工作失效。打滑现象的好处在于：过载保护，即当高速端出现异常（比如异常增速），可以使低速端停止工作，保护相应的传动件及设备。11、普通V带的型号选择：根据设计功率Pc和小带轮的转速n1，按图选取v带的型号12、小带轮基准直径确定：13、确定V带根数z 14、小带轮包角应该大于或等于120度因为，带传动利用摩擦来传递运动和动力，小带轮的包角是带与带轮接触处所对应的中心夹角，包角越大，接触部分就越大，摩擦力就越大，传动效率就越大，所以一般小带轮的包角要大于等于120。15、V带传动的张

8、紧：调整中心距 加张紧轮1、 调整中心距w 定期张紧w 自动张紧2、使用张紧轮张紧轮是为改变带轮的包角或控制带的张紧力而压在带上的随动轮w 平带松边外侧靠近小带轮w V带松边内侧靠近大带轮紧边和松边的区别主动轮处，卷入的一侧称为紧边，反之则为松边。16、齿廓啮合的基本定律一对齿轮啮合传动，齿廓在任意一点接触，传动比等于两轮连心线被接触点的公法线所分两线段的反比，这一规律称为齿廓啮合基本定律。若所有齿廓接触点的公法线交连心线于固定点，则为定传动比齿廓啮合基本定律。作用：用传动比是否恒定对齿廓曲线提出要求。17、渐开线的性质发生线在基圆上纯滚动，发生线上任一点的轨迹称为渐开线。性质：（1）发生线滚

9、过的直线长度等于基圆上被滚过的弧长。 （2）渐开线上任一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线上愈接近基圆的点曲率半径愈小，反之则大，渐开线愈平直。 （4）同一基圆上的两条渐开线的法线方向的距离相等。 （5）渐开线的形状取决于基圆的大小，在展角相同时基圆愈小，渐开线曲率愈大，基圆愈大，曲率愈小，基圆无穷大，渐开线变成直线。 （6）基圆内无渐开线。18、渐开线齿廓啮合的可分性：由 i12=1/2=O2C/O1C=r2/r1=rb2/rb1 可知，当齿轮制成以后，基圆半径便已确定。因此，传动比也就定了。即使两轮的中心距有点偏差时，也不会改变其传动比的大小。19、标准直齿圆柱齿轮传动的几何尺寸20、齿轮

10、的模数、zmin21、渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等渐开线齿轮连续传动的条件122、仿形法和范成法加工齿轮的区别仿形法加工的齿轮比范成法加工的齿轮精度低23、轮齿的主要失效形式：轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形24、定轴轮系和行星轮系传动比的计算25、轴的功用和分类轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件。根据承受载荷的不同，轴可分为转轴、传动轴和心轴三种。按轴线的形状轴还可分为：直轴、曲轴和挠性钢丝轴。26、阶梯轴的各段直径和长度的确定阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各

11、段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。 27、常见滚动轴承的结构：内圈、外圈、滚动体和保持架28、滚动轴承的代号滚动轴承的代号、常用的轴承固定方式有三种：两端单向固定 一端双向固定、一端游动 两端游动式 1基本代号 基本代号用来表明轴承的内径、直径系列、宽度系列和类型，一般最多为五位数，先分述如下： 1）轴承内径用基本代号右起第一、H位数字表示。对常用内径d=20480mm的轴承内径一般为5的倍数，这两位数字表示轴承内径尺寸被5除得的商数，如04表示d20mm；12表示 d60mm等等。对于内径为10mm、12mm、15mm和17mm的轴承，内径代号依次为00、01、02和03。对于内径小

12、于10mm和大于500mm 轴承，内径表示方法另有规定，可参看 GBT27293。 2）轴承的直径系列（即结构相同、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列）用基本代号右起第三位数字表示。例如，对于向心轴承和向心推力轴承，0、1表示特轻系列；2表示轻系列；3表示中系列；4表示重系列。各系列之间的尺寸对比如下图所示。推力轴承除了用1表示特轻系列之外，其余与向心轴承的表示一致。 3）轴承的宽度系列（即结构、内径和直径系列都相同的轴承宽度方面的变化系列）用基本代号右起第四位数字表示。当宽度系图134直径系列的对比列为0系列（正常系列）时，对多数轴承在代号中可不标出宽度系列代号O，但对于调心滚子轴承和

13、圆锥滚子轴承，宽度系列代号0应标出。 直径系列代号和宽度系列代号统称为尺寸系列代号。 4）轴承类型代号用基本代号右起第五位数字表示（对圆柱滚子轴承和滚针轴承等类型代号为字母）。 2后置代号 轴承的后置代号是用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等等。后置代号的内容很多，下面介绍几个常用的代号。 1）内部结构代号是表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号表示。如：接触角为15、25和40的角接触球轴承分别用C、AC和B表示内部结构的不同。 2）轴承的公差等级分为2级、4级、5级、6级、6X级和0级，共6个级别，依次由高级到低级，其代号分别为PZ、P4、P5、P6、P6X和

14、PO。公差等级中， 6X级仅适用于圆锥滚子轴承； 0级为普通级，在轮承代号中不标出。 3）常用的轴承径向游隙系列分为1组、2组、0组、3组、4组和5组，共6个组别，径向游隙依次由小到大。o组游隙是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出，其余的游隙组别在轴承代号中分别用CI、CZ、C3、C4、CS表示。 3前置代号 轴承的前置代号用于表示轴承的分部件，用字母表示。如用 L表示可分离轴承的可分离套圈；K表示轴承的滚动体与保持架组件等等。实际应用的滚动轴承类型是很多的，相应的轴承代号也是比较复杂的。以上介绍的代号是轴承代号中最基本、最常用的部分，熟悉了这部分代号，就可以识别和查选常用的轴承。关于滚动轴承

15、详细的代号方法可查阅GBT27293。 29、联轴器与离合器的作用及区别联轴器和离合器主要用于联接同一轴线的两轴， 并传递转矩和运动，有时也可作安全保护装置；离合器可在工作时随意接合或分离，联轴器只有 停车后方能拆卸分离。30、螺纹的分类，螺纹联接的主要类型及各自应用场合（1） 按标准：米制螺纹和英制螺纹。国际标准用米制，我国也用米制。 （2） 按旋向：左旋、右旋。 （3） 按线数：单线螺纹、多线螺纹。 （4） 按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹。 （5） 按用途：联接螺纹、传动螺纹。 （6） 按牙型：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等。1、 螺纹联接的主要类型 （1） 螺栓联接 定义：

16、把螺栓穿过被联接件的孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。 特点：构造简单，装拆方便，成本低廉，应用最广。 （2） 双头螺柱联接 定义：将双头螺柱螺纹较短的一端旋紧在被联接件之一的螺孔内，另一端穿过被联接件的通孔，然后拧紧螺母。 特点：可避免因多次装拆而磨损被联接件螺纹孔的缺点。（3） 螺钉连接 定义：把螺钉穿过一被联接件的通孔，然后旋入另一联接件的螺纹孔中拧紧，将被联接件联接起来。 特点：用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。 （4） 紧定螺钉联接 拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。 31、螺纹联接的预紧和防松目的及方

17、法1、 螺纹联接的预紧 在实用中，大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧，使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个力称为预紧力。预紧的目的是保证联接的可靠性和密封性，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。 控制预紧力的方法很多，通常可用测力矩扳手或定力矩扳手来控制装配时施加的拧紧力矩，从而控制预紧力的大小。 2、 螺纹联接的防松 从理论上讲，螺纹联接都能满足自锁条件，在静载荷和温度变化不大时不会自行松脱。但是在交变、冲击和振动载荷作用下，联接仍可能失去自锁作用而松脱，使联接失效，造成事故。为了使联接安全可靠，必须采用有效的防松装置。 螺纹联接防松的根本问题在于防止螺旋副的相对转动。防松

18、的方法很多，按工作原理不同可分为以下三类： （1） 摩擦防松 ： 这类防松措施是使拧紧的螺纹之间不因外载荷变化而失去压力，始终有摩擦力防止联接松脱。这种方法不十分可靠，故多用冲击和振动不剧烈的场合。常用的有以下几种：对顶螺母（双螺母）尼龙圈锁紧螺母 弹簧垫圈 （2） 机械防松： 这类防松装置是利用各种止动零件来阻止拧紧的螺纹零件相对转动。这类防松方法十分可靠，应用很广.。（3） 永久性防松 ：充点法防松、粘接法防松 。32、键联接的类别及特点（1）、平键联接（2）半圆键联接 轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。 特点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的联接。（3）楔键联接 楔键分为普通楔键和钩头楔键。普通楔键有圆头、方头或单圆头三种。钩头楔键的钩头是为了拆键用的。 特点：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性较差，力有偏心。不宜高速和精度要求高的联接，变载下易松动。钩头只用于轴端联接，如在中间用键槽应比键长2倍才能装入。且要罩安全罩。 （4） 切向键联接 结构：两个斜度为1：100的楔键联接，上、下两面为工作面（打入），布置在圆周的切向.。特点：能传递很大的转矩。当双向传递转矩时，需用两对切向键并分布成120130。