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1、机械设计基础考察要点：1机械系统与机械的组成的基本概念2平面机构具有确定运动的条件3平面四杆机构设计中的一些共性问题，平面连杆机构的设计4从动件常用运动规律的特点，盘形凸轮机构的基本尺寸的确定、盘形凸轮轮廓曲线的设计方法。5渐开线的特点，渐开线直齿圆柱齿轮机构和斜齿圆柱齿轮机构的基本参数及尺寸计算，渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动、直齿锥齿轮的特点。6周转齿轮系寄符合齿轮系传动比的计算7间歇运动机构的基本概念，其他机构的特点与应用8机械设计中的强度问题，载荷及应力的分类9齿轮传动的失效形式，直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿锥齿轮传动的受力分析及计算载荷，齿轮传动的强度计算10蜗杆传动的
2、受力分析及强度计算11挠性传动的特点及设计方法12轴的结构设计方法13非液体摩擦滑动轴承及液体摩擦滑动轴承设计中的一些基本方法概念14滚动轴承类型、选择、受力分析、寿命计算及支承部件的组合设计15联轴器、离合器、键连接、弹簧的基本特点16螺纹连接的类型及特点，螺纹连接的强度计算，螺栓组成连接的受力分析机械原理机械原理的教学内容1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。2、研究四种基本机构的特性和设计方法：连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，间歇运动机构.3、机构系统运动方案设计一机械系统与机构的组成1.机械系统的组成内燃机机械传递桃第嗦绣液体动力传递水轮机燃气机电动机液动机气动机晴合传动推动传动ift
3、三1察tfb冷拯.、电力推动蠢番电力或磁力传递电磁离合或制动传动计数裂执回转运动机构卷史董ff往复遢闻喇ZB间歇运动机构筑检f定送喇济运动的机构2.机械是机器与机构的总称机构和机器的区别机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还包含电气、液压等其它系统。机构只用来传递运动和力，而机器除传递运动和力外，还具有变换或传递能量、物料和信息的功能。零件、构体、运动副、机构、机器的定义，运动副的分类。二平面机构具有确定运动的条件1 .平面自由度计算公式计算公式：F=3n-2P1-Ph低副引入两个约束，高副引入一个约束2 .机构具有确定运动的条件(1) 可能运动的条件Fl(2)具有确定运动的条件：机构的
4、主动件数目等于自由度3 .应注意的问题：需约束、局部自由度、运动副的数目、匏合较链、构建数目例题:虚约束:计算:n=3PI=4Ph=IF=33-24-1X1=0三.平面四连杆机构主要形式：钱链四杆机构、滑块机构、导杆机构及其演化。(1)设计中的共性问题曲柄存在的条件：(2)平面连杆机构的传动角与死点压力角，传动角，出现最大压力角的地方。铁链四杆机构，滑块机构，导杆机构的死点位置FcosaFsina在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻，的条件下，当机构处于传动角y(a90)的位置下，无论给机构让动件的浜动力或骤动力矩有多大,均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置.(3)平面连杆机构的
5、急回特性输出件空回行程的平均速度输出件工作行程的平均速度=v2vl=(CIC2t2)/(CIC2tl)=tlt2=l2=(180o+)Z(180o-0)0=180(K-I)/(K+l)（4）平面连杆机构的设计a.根据给定的连杆位置设计四连杆机构b根据给定的行程速度变化系数设计四连杆机构曲柄摇杆机构，曲柄滑块机构1、刚化反转法如果把机构的第个位置ABiCiD看成一刚体（即刚化），并绕点D转过（-J角度（即反转），使输出连架杆CiD与CID重合，称之为“刚化反转法”。给定两连架杆上三对对应位置的设计问题2封闭矢量四边形法一1一方a+b=c+acos+6coS=d+cc。绅(7sin+sin=csi
6、n/Rl-R2cos+R3cos-cos(-a2+c2+d2-b2Rl=把三组对应角位置；%，%；。2，%；。3，%R2=-,R3=-带入,可得关于C.8,R”&的三元一次方程组例题:双曲柄机构(5)几类机构平行四边形机构B双摇杆机构鹤式起重机A：四凸轮机构凸轮机构的优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。缺点：从动件与凸轮接触应力大，易磨损用途：载荷较小的运动控制（一）从动件常用的运动规律等速运动规律有刚性冲击，等加速等减速运动有柔性冲击。高次多项式的运动规律。余弦加速度运动有柔性冲击，正弦加速度运动规律没有冲击但最高速度和加速度较大（一）掌握反转
7、法1己知盘形凸轮机构；分析从动件的运动规律2己知从动件的运动规律求盘形凸轮的轮廓曲线内容回顾：（一）.凸轮机构的工作原理（二）从动件的运动规律要求：1.反转2 .基本运动规律的位移图3 .记住四种基本规律推程段的s、v、a公式，等速、加速、等加速等减速、余弦、正弦。4 .掌握基本运动规律的冲击特性5 .组合运动规律的冲击（三）盘形凸轮轮廓曲线各种盘形凸轮的机构的压力角，凸轮基圆尖顶移动从动件盘形凸轮机构：偏距大小和方位，基圆半径尖顶摆动从动件盘形凸轮机构：摆杆长度、基圆半径、中心距盘形凸轮轮廓曲线的设计五齿轮机构（一）齿廓形状1 .齿轮啮合的基本定律要是一对齿轮传动的瞬时角速度比为一常数，必须
8、满足两齿廓在任何位置接触时，过接触点所做的轮廓的公法线与连心线交于固定点节圆是一对相啮合齿轮上相切并作纯滚动的圆2 .渐开线齿廓性质NK=弧NKO法线切于基圆渐开线形状决定基圆大小，基圆小，其渐开线愈弯曲基圆内无渐开线齿数，模数，压力角是决定渐开线形状的三个基本参数3 .渐开线齿廓啮合特性中心距可变性：中心距的变化不影响角速比啮合线是两基圆一侧的一条内公切直线啮合角是谁中心距而定的常数（二）直齿圆柱齿轮机构的基本尺寸通常在该圆上具有标准模数和标准分度圆是齿轮上一个约定的轮齿尺寸计算的基准圆,压力角1 .标准齿轮机构2 .高度变位齿轮3 .角度变位齿轮4 .变位齿轮机构的类型a.零传动标准齿轮传
9、动（x1=0,x2=0）无侧隙啮合时，分度圆6节圆重合a=a,a,=a,z1zmin,z2zmin2）等移距变位齿轮传动（又称高度变位齿轮传动） 即Xl=-X，且不为零,小齿轮取正变位，大齿轮取负变位。无初隙啮合时节圆与分度圆重合a,=a,y=0o. 当Z+z,2zmin时，可采用这种传动。 其主要优点是：可以制造出齿数z,a,a,y0正传动与标准齿轮传动相比有如下特点：（1）可以减少齿轮机构的尺寸（当zl+z22zmin时用）。（2）可以提高齿轮的承载能力。（3）适当选择Xl及x2,可以配凑给定的中心距。（4）必须成对地设计制造和使用。（5）重合度较小，而且正变位太大时齿顶可能变尖。c.负传
10、动（xl+x22Zmin此类传动一般不用，只有在a的场合才不得不用。（三）基本参数选择的限制条件正确啮合条件：模数相等，压力角相等不产生齿廓根切的条件：齿廓根切一用范成法切制齿轮时，有时刀具会把轮齿根部已切制好的渐开线齿廓再切去一部分，这种产生根切的原因当刀具齿顶线与啮合线的交点超过啮合极限点N,刀具由位置II继续移动时,便将根部已切制出的渐开线齿廓再切去一部分。避免根切的方法要避免根切，应使齿条刀的齿顶线与啮合线的交点B?不超过啮合线与齿轮基圆的切点N-.0sina=-Zwzsina/W丽21/. ha -X1 -2-Zsma2最小变位系数:,1.2xn-zsmaa2不产生根切的最小变位系数
11、7*1.2Xmin=%hina、2 174当a=20。，格1时,；Vrain二一Pyr连续定速比传动条件：重合度大于1;重合度公式：(3)重合度与基本参数的关系B1B2=BIPB2P而肝二丽-西=等COSwga5-荷)%与m无关.而与齿数有关.2,左直齿圆柱齿轮中eamax又由于2=约=勿WCOSaN二J=等=；h(rgam-g)+ZAtgaa?)Pn2万不产生过渡曲线干涉(实际啮合线)；齿顶厚足够。(四)渐开线斜齿圆柱齿轮机构I.齿面：渐开线螺旋面，齿面上的接触线为倾斜的变长直线2.标准齿轮的基本尺寸：斜齿圆柱齿轮有法面和端面之分法面参数m。、a。、h1:、J5去面参数为标准值：端面参数me
12、arha*c,*,计算的基本尺寸是在端面上计量的，（一）端面参数与法面参数的关系1、模数pl=ptCOSmtl=r)itcos齿顶高系数：无论从法面或断面，斜齿轮的齿顶高和齿根高都是相等的3.基本参数选择的限制条件正确啮合条件：模数相等，压力角相等，分度圆上的螺旋角大小相等，方向相反重合度根切（标准齿轮不产生根切的最小齿数）：（五）直齿圆锥齿轮机构1 .齿面：球面渐开线曲面2 .基本尺寸：n1=W2=wai=a2=al+2=、模数（大端模数为标准值）0直齿圆锥齿轮的正确啮合条件：土中m为大诺！的槿豹和压力自1+2=900tga=tg%=圆锋齿轮的齿顶高和齿根高都是在背锥母线方向度量的.故da=
13、d+2hacosZy-k-r（二）周转齿轮系1、周转齿轮系的特点圜由行星轮、中心轮、转臂和机架组成。行星轮绕自身几何轴线回转（自转），同时随转臂绕中心轮轴线回转（公转）。2、周转齿轮系传动比的计算（反转法）构件名称各构件的绝对角速度各构件的栩对角速度假定转向相同转臂中心轮1中心轮31 1n转化齿轮系的传动比就可以1 齿轮系传动比求解：n1=100rmin, 22般计算公式二71-H-k一H例：已知齿数Z1=30,z2=20,z2,=z3=25,n3=200rmino求国。解：jH_.1”产32I2,0n3-nH，遇2I1)III与%同向，n1=100rmiP113=20(hIlifl代入，可得
14、.11_J_三_20X25nff=-100rmin%200-n30x252) nri3反向，即用n1=10ttrmin,n3=-2OOrnin4.100-nH20X25/.1- =-200-nil=3025可得nOQrAan所求转速的方向，须由计算结果得正负号来决定，决不能在图形中直观判断！Fn的行星齿轮系（K轮固定）将r=o代入下式22,卑=III二口L可得N=/UnkHh口口故例，已知齿数ZI=IoO,z2=101,z2,-100,z3-99-I3_叫H2,3_1101X玲_1,h11713Z1Z2,10010010000或i=10000可见行星轮系可实现很大的传动比，一般用于减速传为3.
15、有多个行星轮的行星齿轮系（三）亚合齿轮系的计算方法:2、复合齿轮系传动比的计算方法1）分清轮系2）分列方程nI-Z2口2,IIH_9n2zln4-nHz2,z33）联立求解4）注意符号11I11BI_z2z3-zkIlk一口11%1，2，一，1Ifa.齿数比连乘积附的符号；b、已知转速应以代数量代入二即带或；c、求出的转速也带有符号，“产表示与叙定的正方向相同,“A表示与锻定的正方向和反；d、注意联立求解时，各单轮系的转速之间的关系。已知：z1=30,z2=20,z2*=30,z3-25,z4=100n1=100rmin,求iH。1)分清轮系二1-2为两定轴轮系，2-3-4, H为行星轮系。3
16、1_/Z412 _ 14皿二二(TI)(方向与叫同向)例：已知ZI=1（右旋），z1,=101,z2=99,Z4,=100,Z5=l（右旋）云1%，Dl=IoOrDin,试求转臂H的转速n11.1、分清轮系-3-4, H为行星轮系、1-2, 5:5V为两定轴轮系。2、分居方程2, 4 1红*3 n2ZIWj Z5Z4w4 zrz5 n 2* n IOO991012* = n 2nA. = . n = n410044100n4-nHz2,z33三求L_=-1,IIH=Irmin方向与叫月向）IOlh19800例：已知：z1=50, z2=100, Z3 = Z4 = 40,z4, =41,Z5
17、=39,求：i13 0解二1、分清轮系二3TY-5, 2(H)组成行星轮系2组成两定轴4组合机床走刀机构4 M5t t32、分列方程iH _ 3 H35 5-HZ4Z5（a）其中 5-5 苏z4z2例：已知：z1=24,z2=33,z2,=21,z3=78,z3,=18,z4=30,z5=78,转速11=1500r/Inin.求：n5o解二(1)分清轮系:122-3U(5)组成周转校系,3-4-5组成定轴轮系.2T(2)分列方程土=幺=_=_竺22n5zr183In1-nffz2z333x78_143-解得二勺封闭耳复食,系）（115与Bb转向和同）（四）轮系的作用：1、在体积较小及重量较轻的
18、条件下，实现大功率传动4、用作运动的分解一差速机构5、实现变速传动六间歇运动机构1.槽轮机构等速转动一间歇转动定位盘拨盘定位弧厅槽轮工作原理：拨盘的 连续运动转换为槽 2取I琬轮的单向间歇运 Z锁槽轮每转动一次 2 张角和停歇一次构成一个运动循环。 槽轮机构的特点：结构简单、工作可靠适用于分度、转位等步进机构1槽轮槽数和拨盘圆销数的选择运动系数在一个运石循环中，槽轮的运动时间 在一个间歇周期中所占的 比例。201+2w= : O1Gl O2G201=-202=-(2)1I2011 _ K(z -2)2K1 2zZ为槽数，K为均布的圆销数2.棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构1:主动件
19、：2:驱动棘爪：3:棘轮：4:制动爪：5:弹簧七机构的组合与系统方案设计八近几年考研试题分析机械设计一机械设计中的约束分析设计机械雯性的基本要求I满足功能要求能够准确实现预定的功能工作可靠在预定的工作期限内不能失效成本低廉经济、实用机械零件的失效形式I失效一丧失工作能力或达不到设计要求的性能,不仅仅指破坏。失效形式主要有：强度问题稳定性问题刚度问题耐磨性问题-断裂如轴、齿轮轮齿发生断裂- 表面点蚀表面材料片状剥落- 塑性变形零件发生永久性变形- 过大弹性变形- 过度磨损- 过大振动和噪声、过热等1 .零件的失效形式:同一零件可能发生各种不同形式的失效nIf轴可能出现的失效形式：A（I一r新裂案
20、性变形过大弹性变形共版强度条件：工作应力W许用应力IOWo或r=rI刚度条件:实际变形量W许用变形量_川与、X0程定性条件：工作转速W许用转速向I2 .机械零件的设计步骤D拟订零件的设计简图；I_2）确定载荷的大小及位J受力分析3）选择材料；4）根据失效形式选用承载能力判定条件，设计或校核零件的主要参数；强度条件（或刚度）设计计算.尺寸设计式尺寸校核计算.强度条件（或刚度）校核式5）结构设计，绘制零件工作图。3 .机械设计中的强度问题强度一零件抵抗断裂、破裂、塑性变形的能力各应力的分类（载荷引起的表面应力或体积应力）：静应力，变应力变应力：稳定循环变应力，非稳定循环变应力，随机变应力稳定循环变
21、应力：对称循环变应力，脉动循环变应力，非对称循环变应力最大应力，最小应力，应力幅（总为正），平均应力，循环特征：对称循环变应力脉动循环变应力对称循环应力对零件的破坏性最大A.静应力力下的强度问题主要失效形式：塑性变形或脆性断裂1、以许用应力为约束的强度条件弋正应力作用时：ca./4-7剪应力作用时：rearS/&/计算应力：0门、1ca/V。5许用应力：4。1=错；1=语。SS性材料性材料OOOOiin1、Iim极限应力；网一安全系数塑性材料：lim=6；TIim=rs6、rs材料屈服极限脆性材料：Olim=brIim=rb/、1b-材料强度极限2、以安全系数为约束的强度条件正应力作用时：S=
22、%ASOrCa剪应力作用时：St=S计算安全系数：S。、Sr许用安全系数：5,通常S己1重要情况下或受力分析等精确性较差时S取大些;否则，司取小些。峥应力作用时的强度问题常称为峥强度。B.变应力作用下的强度问题(疲劳强度)：有应力作用时的强度条件(疲劳强度)零件的失效是疲劳破坏一裂纹逐渐扩展后产生。强度条件的形式与静应力时相同：ao(Ko)dt+u住困法求限应力时计算法足5限应力附其中OAD为疲劳安全区，ODG为塑性安全区影响零件疲劳强度的主要因素：应力集中，绝对尺寸，表面状态例：一钢制零件,其材料力学性能为：b=1100MPa,。-1=400MPa,s=780MPa,中。=0.215,承受弯
23、曲应力OmaX=318MPa,Omin=60MPa,零件的k=1.26,。=0.78,B=I,许用安全系数S=L50此零件是否安全？解：1)计算工作应力幅、平均应力及循环特征工作应力幅G=(三-or三u)z2o=(318-60)/2=129MPaOOO工作平均应力a=(+ail.)/2=(318+60)/2=189MPa循环特征r=J=黑=0.1887-3182)“算综合影响系数(Ka)D=-=-26=1.6150.78x13)安全系数计算(塑性材料)作图法(在坐标绩上画图)作恚件的极限应力简图求十点的坐标值：,f,t1I(Ko)dJI1.615)求夕点的坐标值：量取，点的坐标值：,m=300
24、,r3=210得Oo=658MPa画出工作应力点(189,129)找到极限应力点m计算法(不需画图)判断工作应力点的所在区域线段O。对应的循环特征：r_【()+笳巴-2“l(K)o-3Or=SX=。+*r_,u+*a_510b3-318318=0.5745(1.615+0.215)x7802x400(1.615-0.215)x780=0I88即工作应力点位于疲劳安全区OAfDf计算安全系数:N_k400(Kb)Dba+3bn结论：此零件安全1.615129+0.215189若更怎么办？4.机械设计中的摩擦：机械中的摩擦：干摩擦,边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦机械中的磨损：磨合-稳定磨损一剧烈磨损机械设计标准：缩短磨合期，延长稳定磨损期。
