第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概論

一．機(jī)器的組成：

1. 按機(jī)器的各部分功能分析：機(jī)器由四大部分組成：動(dòng)力部分，工作部分，傳動(dòng)部分，控

制部分；

2. 按機(jī)器的構(gòu)成分析：機(jī)器是由一個(gè)或幾個(gè)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力源組成。機(jī)構(gòu)是由若干個(gè)構(gòu)件通過

可動(dòng)聯(lián)接（零件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接）面組成的具有確定運(yùn)動(dòng)的組合體。構(gòu)件是由一個(gè)或若干個(gè)零件通過剛性聯(lián)接而組成，它是運(yùn)動(dòng)的單元體。機(jī)械零件是加工的單元體。機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為機(jī)械。

第二章 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度度

一．運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。分為高副和低副，高

副：以點(diǎn)或線接觸所形成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，如凸輪副和齒輪副；低副：以面接觸所形成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，如轉(zhuǎn)動(dòng)副，移動(dòng)副。

第二節(jié)．平面機(jī)構(gòu)的自由度：一個(gè)自由構(gòu)件在平面中，有三個(gè)自由度。沿X，Y軸移動(dòng)和繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

二．平面運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件的約束：每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，每個(gè)高副引入一個(gè)約束。

三．平面機(jī)構(gòu)的自由度：設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)有N個(gè)構(gòu)件，其中必有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，故活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n,其中PL個(gè)低副，PH個(gè)高副，則這些運(yùn)動(dòng)副引入的約束為2PL+PH，若用F表示自由度，則F=3n-2PL-PH，這就是平面自由度計(jì)算公式。也稱為平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)公式。

四．機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目必須與主動(dòng)件數(shù)目相等。自由度F要大于零。

五．復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束

1. 復(fù)合鉸鏈：由兩個(gè)以上的構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副并聯(lián)在一起所構(gòu)成的鉸鏈稱為復(fù)合鉸鏈。用K個(gè)構(gòu)件構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈其轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為K-1。

2.局部自由度：在機(jī)構(gòu)中常用一種與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的。局部的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，稱為局部自由度，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)。

3.虛約束：機(jī)構(gòu)中某些運(yùn)動(dòng)副所引入的約束可能與其他運(yùn)動(dòng)副所起到的限制作用是一致的，這種對(duì)機(jī)構(gòu)不起真正約束作用的約束稱為虛約束，在計(jì)算自由度時(shí)也應(yīng)除去不計(jì)。平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)在以下場(chǎng)合中：1）兩構(gòu)件組成多個(gè)平行的移動(dòng)副時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起作用；2）兩構(gòu)件間組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用；3）傳遞機(jī)構(gòu)中的對(duì)稱部分。

第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)（以平面四桿機(jī)構(gòu)用得最多，且鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為基本形式）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架；與機(jī)架連接的構(gòu)件稱為連架桿，其中做整周轉(zhuǎn)運(yùn)的稱為曲柄，不能做整周運(yùn)動(dòng)的稱為搖桿；不與機(jī)架直接聯(lián)接的構(gòu)件稱為連桿。

第一節(jié).鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型：

一．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

二．雙曲柄機(jī)構(gòu)：在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如兩對(duì)邊長(zhǎng)度分別相等，則為平行四桿機(jī)構(gòu)“正平行四桿機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)向相同且角速度相等）和反平行四桿機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)向相反且角速度不相等）。在正平行四桿機(jī)構(gòu)中，四桿存在兩次共線，這時(shí)可造成從動(dòng)曲桿不定向的問題，解決方法：1.可利用從動(dòng)曲柄本身質(zhì)量或再加裝轉(zhuǎn)運(yùn)慣量較大的飛輪；2.還可用輔助構(gòu)件組成多組相同機(jī)構(gòu)，彼此錯(cuò)開一定角度來解決。

三．雙搖桿機(jī)構(gòu)：如起重機(jī)，若兩搖桿長(zhǎng)度相等，則為等腰梯形機(jī)構(gòu)，如輪式車輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特征

一．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件：1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿；2）最短桿與最長(zhǎng)

考試易過資料

桿之和必小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。 若滿足第2）條，以不同構(gòu)件做機(jī)架時(shí)，可得三種情況：1.以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；2.以最短桿為機(jī)架，得雙曲柄機(jī)構(gòu)；3）以最短桿相以桿為機(jī)架，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。

二．急回特性：1）極位角：當(dāng)從動(dòng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，主支曲柄兩位置所夾的銳角θ，只要極位角不為0，就有急回特性。

三．壓力角和傳動(dòng)角：傳動(dòng)角r越大，則壓力角a越小，機(jī)構(gòu)傳力性能越好，反之越差。

四．死點(diǎn)位置：當(dāng)取搖桿為主動(dòng)件時(shí)，連桿與曲柄共出現(xiàn)二次共線，這時(shí)對(duì)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)A的力矩為零。稱為死點(diǎn)位置。解決措施：一是用動(dòng)件慣性，二是采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法。

第三節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化：

一．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；

二．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：1）固定導(dǎo)桿（以導(dǎo)桿為機(jī)架）時(shí)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；2）固定曲柄時(shí)（以曲柄為機(jī)架）為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；3）固定連桿（以連桿為機(jī)架）時(shí)為擺動(dòng)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)（搖塊機(jī)構(gòu)）如汽車卸料機(jī)構(gòu)。4）固定滑塊（以滑塊為機(jī)架）為移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如老式手動(dòng)抽水機(jī)（搖井）。

第四章 凸輪機(jī)構(gòu)

二．凸輪的分類：按形狀分：1）盤形凸輪；2）移動(dòng)凸輪；3）圓柱凸輪。按從動(dòng)件端部形式：尖底、滾子、平底從動(dòng)件。另還有對(duì)心和偏心等。圓形凸輪做壓力角時(shí)，對(duì)心是移動(dòng)后的點(diǎn)與基圓心和輪心交線夾角。偏心時(shí)，是轉(zhuǎn)動(dòng)角度后工作點(diǎn)與輪心連線和工作點(diǎn)畫轉(zhuǎn)運(yùn)角與偏圓的切線的夾角。

第四節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，基圓取得較小，則凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸就小。但基圓較小時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角就較大，增大基圓半徑，可減小壓力角。

第五章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

第一節(jié) 棘輪機(jī)構(gòu)（實(shí)現(xiàn)間隙運(yùn)動(dòng)）

一．棘輪機(jī)構(gòu)的組成，工作原理和基本類型：組成：由棘輪、棘爪、搖桿和機(jī)架組成。常用棘輪可分為齒嚙式和摩擦式兩大類。

1. 齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)：1）單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)；2）雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)的棘爪可做成平頭撐桿或鉤頭拉桿；3）可變向棘輪機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)的棘爪可繞軸線翻轉(zhuǎn)。4）內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。

2.摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

二．棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和運(yùn)用：1.送進(jìn)；2.制動(dòng)：如起重設(shè)備的安全裝置，防止棘輪倒轉(zhuǎn)。3.超越，如自行車后軸上的內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。

第二節(jié) 槽輪機(jī)構(gòu)

一．槽輪機(jī)構(gòu)的組成，工作原理和基本類型：組成：由具有徑向槽的槽輪、帶有圓銷的撥盤和機(jī)架組成。槽輪機(jī)構(gòu)可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型。

1. 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相反。

2. 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相同。

二．槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和運(yùn)用：如電影放映機(jī)中的槽輪機(jī)構(gòu)。

第六章．聯(lián)接

第一節(jié)．鍵、花鍵和銷聯(lián)接

一. 鍵聯(lián)接：平鍵的強(qiáng)度計(jì)算：鍵槽和鍵的兩側(cè)面受擠壓應(yīng)力，主要失效形式是較弱零件的

工作面被壓潰。通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。而對(duì)于導(dǎo)向平鍵和滑鍵，主要失效形式是工作面的過度磨損，只作耐磨性計(jì)算。

二. 花鍵聯(lián)接：按齒形分：矩形花鍵和漸開線花鍵。矩形花鍵定心方式是小徑定心，具有定

心精度高、應(yīng)力集中小和承載能力大等優(yōu)點(diǎn)；而漸開線花鍵（分度圓壓力角有30度和

考試易過資料

45度二種，定心方式是齒形定心，具有承載能力大，定心精度高，使用壽命長(zhǎng)，工藝性好，宜用于載荷大，尺寸也較大的聯(lián)接。

三. 銷聯(lián)接：用于定位、聯(lián)接或作為安全裝置，銷有圓柱形和圓錐形二種。當(dāng)銷孔沒有開通

或拆困難時(shí)，可在銷的一端開外或內(nèi)螺牙。

第二節(jié)．螺紋聯(lián)接

一． 螺距：相鄰二螺紋牙在中徑上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離。導(dǎo)程：同一條螺旋線上的相鄰

兩螺紋牙在中徑d2上對(duì)應(yīng)二點(diǎn)的軸向距離。升角ψ：在中徑d2的圓柱體上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線平面的夾角tanψ=L/（πd2）= np/（πd2）(n為螺旋線數(shù)；p為螺距)，螺紋幅的自鎖條件：升角ψ<=摩擦角p；

二． 1。螺紋聯(lián)接種類：a。螺栓聯(lián)接：（1.普通螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件不太厚和便于

加工通孔的場(chǎng)合; 2.鉸制孔螺栓聯(lián)接：孔和螺栓間沒有間隙，用于螺栓桿承受橫向載荷或固定被聯(lián)接件的相互位置。）b。雙頭螺栓聯(lián)接：一端旋緊在被聯(lián)接件中，另一端穿過另一被聯(lián)接件的孔。用于被聯(lián)接件之一太厚不便穿孔，結(jié)構(gòu)要求緊湊或經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合；c。螺釘聯(lián)接：不用螺母，適用于被聯(lián)接件之一太厚不經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合；d。緊固螺釘聯(lián)接：螺釘未端頂住零件的表面或頂入零件的凹坑中，將零件固定，可傳力不大的載荷。

2．螺紋聯(lián)接的預(yù)緊：預(yù)緊的目的：增加聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。對(duì)

M10～M68鋼制粗牙，擰緊力矩T=0.2F