机械设计基础总复习大纲.ppt

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1、机器机器构件构件零件零件用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。简单说，机构是机器的运动系统。简单说，机构是机器的运动系统。机构机构机构的特征：机构的特征：构件的组合体；构件的组合体；各部分有确定的相对运动；各部分有确定的相对运动；绪论绪论机器中的运动单元，是机器运动的最小单位，构件机器中的运动单元，是机器运动的最小单位，构件上每个质点均有相同的运动规律，或者说相对静止。上每个质点均有相同的运动规律，或者说相对静止。平面机构平面机构运动副运动副1）低）低副副转动副

2、转动副移动副移动副2）高）高副副自由度自由度独立运动独立运动机构运动简图机构运动简图机构的自由度机构的自由度复合铰链复合铰链局部自由度局部自由度虚约束虚约束绝对瞬心绝对瞬心相对瞬心相对瞬心速度瞬心速度瞬心急回特性急回特性极位夹角（极位夹角（）行程速度变化系数行程速度变化系数K压力角和传动角压力角和传动角死点位置死点位置平面连杆机构平面连杆机构自由度自由度=原动件的个数原动件的个数F=3n-(2PL+Ph)机构自由度的计算公式机构自由度的计算公式如何绘制机构简图如何绘制机构简图机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件机构瞬心位置的确定机构瞬心位置的确定三心定律三心定律直接观察法直接观察法速度

3、瞬心的应用速度瞬心的应用链铰四杆机构曲柄存在条件链铰四杆机构曲柄存在条件平面连杆机构平面连杆机构凸轮机构凸轮机构及其分类及其分类名词术语名词术语从动件常用运动规律从动件常用运动规律（凸轮匀速转动，转速（凸轮匀速转动，转速）凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角凸轮机构中的压力角与基圆半径凸轮机构中的压力角与基圆半径rmin的关系的关系凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理反转法反转法偏置的目的：减小推程压力角偏置的目的：减小推程压力角在偏距圆或基圆上在偏距圆或基圆上凸轮反转角度的度量：凸轮反转角度的度量：推杆位移的度量：推杆位移的度量：自基园沿导路方向自基园沿导路方向理论廓线和实际廓线

4、理论廓线和实际廓线偏距偏距偏距圆偏距圆凸轮机构凸轮机构节圆节圆节点节点啮合线啮合线啮合角啮合角齿轮各部分的名称及符号齿轮各部分的名称及符号模数模数m分度圆、标准齿轮分度圆、标准齿轮渐开线渐开线根切现象根切现象重合度重合度变位齿轮变位齿轮变位系数变位系数零传动零传动正传动正传动负传动负传动齿轮机构齿轮机构一对渐开线齿轮正确啮合的条件一对渐开线齿轮正确啮合的条件齿轮传动的中心距与啮合角齿轮传动的中心距与啮合角连续传动条件（重合度连续传动条件（重合度)根切根切现象和最少齿数现象和最少齿数根切原因根切原因：刀具的齿顶线超过了极限啮合点：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N。齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律渐

5、开线的渐开线的形成形成渐开线的性质渐开线的性质仿形法仿形法范成法范成法直齿圆柱齿轮机构直齿圆柱齿轮机构平行轴斜齿轮机构平行轴斜齿轮机构法面参数（标准值）法面参数（标准值）正确啮合条件正确啮合条件标准标准中心距中心距斜齿轮的重合度斜齿轮的重合度斜齿轮机构斜齿轮机构定轴定轴轮系轮系周转周转轮系轮系混合轮系混合轮系差动轮系差动轮系行星轮系行星轮系定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比周转轮系的传动比周转轮系的传动比组合轮系的传动比组合轮系的传动比轮系轮系(3)中径中径d2(1)大径大径d(2)小径小径d1(4)螺距螺距p(5)导程导程l(6)螺纹升角螺纹升角(7)牙型角牙型角 螺纹的主要参数螺纹的主要参数

6、常用螺纹常用螺纹螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型联接的失效形式联接的失效形式松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算铰制孔螺栓联接强度计算铰制孔螺栓联接强度计算螺栓强度计算：螺栓强度计算：提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施连接连接键联接键联接平键：平键分类平键：平键分类半圆键半圆键楔键楔键切向键切向键平键联接平键联接键的尺寸选择键的尺寸选择平键联接的失效和强度校核平键联接的失效和强度校核双平键布置双平键布置软齿面齿轮（齿面硬度软齿面齿轮（齿面硬度350HBS）硬齿面齿轮（齿面硬度硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS）闭式传动闭式传动开式传动开式传动齿轮

7、的主要失效形式齿轮的主要失效形式轮齿折断轮齿折断 齿面磨损齿面磨损齿面点蚀齿面点蚀 齿齿面胶合面胶合塑性变形塑性变形轮齿的受力分析轮齿的受力分析名义载荷名义载荷计算载荷计算载荷接触疲劳强度计算接触疲劳强度计算弯曲疲劳强度计算弯曲疲劳强度计算齿轮的设计准则齿轮的设计准则齿轮传动设计参数的选择齿轮传动设计参数的选择各力的方向各力的方向齿轮传动齿轮传动蜗杆的类型蜗杆的类型普通圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆（按刀具位置不同）（按刀具位置不同）圆柱蜗杆圆柱蜗杆环面蜗杆环面蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆模数模数m和压力角和压力角主平面（中间平面）主平面（中间平面）圆柱蜗杆传动的主要参数圆柱蜗杆传动

8、的主要参数正确啮合条件正确啮合条件传动比传动比i、蜗杆头数、蜗杆头数z1、蜗轮齿数、蜗轮齿数z2蜗杆的直径系数蜗杆的直径系数q和导程角和导程角蜗轮或蜗杆的转（旋）向蜗轮或蜗杆的转（旋）向圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的受力分析各分力的方向各分力的方向圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算主要失效形式主要失效形式蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动带传动的类型带传动的类型包角包角受力分析受力分析打滑现象打滑现象紧边和松边拉力紧边和松边拉力带传动的应力带传动的应力弹性滑动弹性滑动滑动率滑动率 带传动的主要失效形式：带传动的主要失效形式：打滑和传动带的疲劳破坏。打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则

9、：带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。强度和寿命。带传动的设计与参数选择带传动的设计与参数选择带传动带传动许用功率许用功率滚子链组成：滚子链组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。节距节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。滚子链上相邻两滚子中心的距离。p 越大，链条各零越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。件尺寸越大，所能传递的功率也越大。链传动的运动分析链传动的运动分析链传动的受力链传动的受力链传动的主要参数及其选择链传动的主要参数及其选择圆周拉力圆周拉力离心拉力离心拉力 悬垂拉力悬垂拉力多

10、边形效应多边形效应链轮的齿数链轮的齿数 链的节距链的节距 中心距中心距失效形式失效形式链传动的计算链传动的计算许用功率许用功率链传动链传动转轴转轴心轴心轴传动轴传动轴轴上零件的定位轴上零件的定位-轴向定位轴向定位轴上零件的定位轴上零件的定位-周向定位周向定位提高轴的强度和刚度的措施提高轴的强度和刚度的措施按扭转强度条件计算按扭转强度条件计算按弯扭合成强度条件计算按弯扭合成强度条件计算折合系数折合系数变形量的描述：变形量的描述：挠度挠度y、转角转角、扭角扭角 轴轴轴承的组成轴承的组成接触角接触角 游隙游隙滚动轴承的分类滚动轴承的分类深沟球轴承（类型代号：深沟球轴承（类型代号：6）角接触球轴承角接

11、触球轴承(类型代号：类型代号：7)圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(类型代号：类型代号：3)圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承(类型代号：类型代号：N)推力球（滚子）轴承推力球（滚子）轴承(类型代号：类型代号：5)极限极限转速转速角偏差角偏差寿命寿命(L)可靠度可靠度(R)基本额定寿命基本额定寿命(L,Lh):基本额定动载荷基本额定动载荷滚动轴承滚动轴承当量动载荷当量动载荷正装正装反装反装基本额定寿命、基本额定动载荷和当量动载荷的关系基本额定寿命、基本额定动载荷和当量动载荷的关系当量动载荷的计算当量动载荷的计算角接触向心轴承轴向载荷的计算角接触向心轴承轴向载荷的计算内部轴向力内部轴向力“压紧压紧”“放松放松”滚

12、动轴承的润滑滚动轴承的润滑dn值值滚动轴承的密封滚动轴承的密封接触式接触式非接触式非接触式组合式组合式轴承寿命计算轴承寿命计算滚动轴承的代号滚动轴承的代号滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式滚动轴承滚动轴承滚动轴承的组合滚动轴承的组合设计设计滚动轴承的定位和紧固滚动轴承的定位和紧固轴承的定位方式轴承的定位方式两端单向固定两端单向固定(双支点各单向固定双支点各单向固定)一端双向固定，一端游动一端双向固定，一端游动轴承组合的调整轴承组合的调整轴承游隙的调整轴承游隙的调整轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧轴系结构设计改错轴系结构设计改错滚动轴承滚动轴承m1m2解：在解：

13、在Y轴上不平衡的质径积为轴上不平衡的质径积为-25Nmm，在在X轴上的质径积为轴上的质径积为45Nmm，所以有所以有mb*150=(452+(-25)2)1/2，在薄片圆盘上，有两个不平衡量在薄片圆盘上，有两个不平衡量m1=5N，m2=8N,r1=r2=10mm。试用图解法确定应加平衡重的质径积。试用图解法确定应加平衡重的质径积mb（rb=150mm），并在图中标出它与），并在图中标出它与OX轴所夹的方向角。轴所夹的方向角。即即mb=0.343N，其方位为与，其方位为与X轴成轴成151已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩，已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩，等效驱动力矩等效驱动力矩为

14、常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：试求：试求：1 1、等效驱动力矩、等效驱动力矩的大小；的大小；2 2、运转的速度不均匀系数、运转的速度不均匀系数 3 3、速度不均匀系数在、速度不均匀系数在0.050.05范围内时，飞轮的转动惯量范围内时，飞轮的转动惯量解：一个周期中等效驱动力矩解：一个周期中等效驱动力矩的功和阻力矩的功相等：的功和阻力矩的功相等：直接利用公式求直接利用公式求飞轮转动惯量可利用公式求解飞轮转动惯量可利用公式求解某原动机输出力矩某原动机输出力矩Md相对主轴转角相对主轴转角的线图如图所示。其运的线图如图所示。其运动循环周期为半转（图上

15、为动循环周期为半转（图上为0180）。主轴平均转速为）。主轴平均转速为620r/min。当用该机驱动一等效阻力矩为常数的机器时，如。当用该机驱动一等效阻力矩为常数的机器时，如要求不均匀系数为要求不均匀系数为=0.01。试求：。试求：1.主轴的最大转速主轴的最大转速nmax和相应的曲柄转角和相应的曲柄转角max；2.在主轴上应装的飞轮转动惯量在主轴上应装的飞轮转动惯量JF（不计其余构件的等效转动（不计其余构件的等效转动惯量）。惯量）。解：解：1）在在C处，处，=50+54.16=104.16 2）3）C某蒸汽机某蒸汽机-发电机组的等效力矩如图发电机组的等效力矩如图(a)所示所示,等效阻力矩等效阻

16、力矩Mr为常数，等于等效驱动力矩为常数，等于等效驱动力矩Md的平均值（的平均值（7550Nm）。）。f1，f2，各块面积代表的功的绝对值如表中所示。等各块面积代表的功的绝对值如表中所示。等效构件的平均转速为效构件的平均转速为3000r/min，运转速度不均匀系数的许用，运转速度不均匀系数的许用值值=1/1000，忽略其它构件的转动惯量，试计算飞轮的等效，忽略其它构件的转动惯量，试计算飞轮的等效转动惯量转动惯量JF，并指出最大、最小角速度出现在什么位置。，并指出最大、最小角速度出现在什么位置。面积代号面积代号f1f2f3f4f5f6等效力矩所作等效力矩所作功的绝对值功的绝对值/J14001900

17、1400180093030解解本题的关键是如何正确求出最大盈亏功本题的关键是如何正确求出最大盈亏功W，其解法有两种：，其解法有两种：(1)根据已知各单元面积所代表的盈亏功根据已知各单元面积所代表的盈亏功，首先求出首先求出Md与与Mr各交点处盈亏功的累积变化量各交点处盈亏功的累积变化量(即即E)列于表列于表中中位置位置abcdefa面积面积代号代号0f1f1-f2f1-f 2+f3f1-f2f3f4f1-f2f3-f4f5f1-f2f3-f4+f5-f6E（J）01400-500900-900300由此可知，由此可知，B点处点处E最大，最大，e点处点处E最小，最小，b和和e即为此系即为此系统出现

18、统出现max和和min的位置。最大盈亏功为的位置。最大盈亏功为W=Emax-Emin=1400-(-900)=2300J当等效力矩为机构位置函数时，当等效力矩为机构位置函数时，飞轮转动惯量的计算公式为飞轮转动惯量的计算公式为（2）用能量指示图求解用能量指示图求解:根据已知根据已知Md和和Mr所围的各块面积判断其正负所围的各块面积判断其正负(盈功为正盈功为正,亏功为负亏功为负)，以任作一水平线为基线，以任作一水平线为基线，作能量指示图。图中最高点作能量指示图。图中最高点b点、最低点点、最低点e，分别表示系统动能最高和最低时的位，分别表示系统动能最高和最低时的位置，置，即即max和和min对应的位

19、置对应的位置。因此，因此，点点b和和e间的垂直距离即相当于相应区间间的垂直距离即相当于相应区间内正、负面积代数和的绝对值，内正、负面积代数和的绝对值，故代表最故代表最大盈亏功大盈亏功WW=f1f5f6=140093030=2300J解：解：1）圆锥滚子轴承，内径）圆锥滚子轴承，内径514=70mm，2）Fa:,Fr1:,Fr2:若若若若轴支承在轴支承在30314滚动轴承上，轴端锥齿轮所受的轴向力为滚动轴承上，轴端锥齿轮所受的轴向力为Fa，（自己确定方向）。左轴承记为（自己确定方向）。左轴承记为1，右轴承记为，右轴承记为2，如图示安，如图示安装。装。1、说明轴承代号的含义。、说明轴承代号的含义。

20、2、若轴承径向力、若轴承径向力Fr1Fr2，试写出两轴承上轴向载荷的计算式。，试写出两轴承上轴向载荷的计算式。解：解：（1）该轴承为反装）该轴承为反装（2）FS1=0.68Fr1=0.681000=680N；FS2=0.68Fr2=0.682100=1428N FA+FS2=800+1428=2228NFS1；轴有向右移动的趋势，轴有向右移动的趋势，端压紧，端压紧，端端放松放松Fa1=FA+FS2=2228N，Fa2=FS1=1428NFr1Fr2IIIFA有一对向心角接触轴承，已知有一对向心角接触轴承，已知Fr1=1000N，Fr2=2100N，外加，外加轴向负荷轴向负荷FA=800N，试判断轴承是正装还是反装，并求两个轴，试判断轴承是正装还是反装，并求两个轴承实际所受的轴向载荷承实际所受的轴向载荷Fa1、Fa2。（内部轴向力。（内部轴向力Fa=0.68Fr）