第一章 機械設(shè)計基礎(chǔ)概論

一．機器的組成：

1. 按機器的各部分功能分析：機器由四大部分組成：動力部分，工作部分，傳動部分，控

制部分；

2. 按機器的構(gòu)成分析：機器是由一個或幾個機構(gòu)和動力源組成。機構(gòu)是由若干個構(gòu)件通過

可動聯(lián)接（零件之間有相對運動的聯(lián)接）面組成的具有確定運動的組合體。構(gòu)件是由一個或若干個零件通過剛性聯(lián)接而組成，它是運動的單元體。機械零件是加工的單元體。機器和機構(gòu)統(tǒng)稱為機械。

第二章 平面機構(gòu)運動簡圖及自由度度

一．運動副：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運動的活聯(lián)接稱為運動副。分為高副和低副，高

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

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

二．平面運動副對構(gòu)件的約束：每個低副引入兩個約束，每個高副引入一個約束。

三．平面機構(gòu)的自由度：設(shè)一個平面機構(gòu)有N個構(gòu)件，其中必有一個構(gòu)件為機架，故活動構(gòu)件數(shù)為n,其中PL個低副，PH個高副，則這些運動副引入的約束為2PL+PH，若用F表示自由度，則F=3n-2PL-PH，這就是平面自由度計算公式。也稱為平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)公式。

四．機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)的自由度數(shù)目必須與主動件數(shù)目相等。自由度F要大于零。

五．復合鉸鏈、局部自由度和虛約束

1. 復合鉸鏈：由兩個以上的構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副并聯(lián)在一起所構(gòu)成的鉸鏈稱為復合鉸鏈。用K個構(gòu)件構(gòu)成的復合鉸鏈其轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為K-1。

2.局部自由度：在機構(gòu)中常用一種與整個機構(gòu)運動無關(guān)的。局部的獨立運動，稱為局部自由度，在計算機構(gòu)自由度時應(yīng)除去不計。

3.虛約束：機構(gòu)中某些運動副所引入的約束可能與其他運動副所起到的限制作用是一致的，這種對機構(gòu)不起真正約束作用的約束稱為虛約束，在計算自由度時也應(yīng)除去不計。平面機構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)在以下場合中：1）兩構(gòu)件組成多個平行的移動副時，只有一個移動副起作用；2）兩構(gòu)件間組成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副，只有一個轉(zhuǎn)動副起作用；3）傳遞機構(gòu)中的對稱部分。

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

第一節(jié).鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型：

一．曲柄搖桿機構(gòu)

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

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

第二節(jié)鉸鏈四桿機構(gòu)的基本特征

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

考試易過資料

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

二．急回特性：1）極位角：當從動搖桿處于兩極限位置時，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．壓力角和傳動角：傳動角r越大，則壓力角a越小，機構(gòu)傳力性能越好，反之越差。

四．死點位置：當取搖桿為主動件時，連桿與曲柄共出現(xiàn)二次共線，這時對曲柄轉(zhuǎn)動點A的力矩為零。稱為死點位置。解決措施：一是用動件慣性，二是采用機構(gòu)錯位排列的方法。

第三節(jié) 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化：

一．曲柄滑塊機構(gòu)；

二．導桿機構(gòu)：1）固定導桿（以導桿為機架）時為曲柄滑塊機構(gòu)；2）固定曲柄時（以曲柄為機架）為轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)；3）固定連桿（以連桿為機架）時為擺動導桿滑塊機構(gòu)（搖塊機構(gòu)）如汽車卸料機構(gòu)。4）固定滑塊（以滑塊為機架）為移動導桿機構(gòu)，如老式手動抽水機（搖井）。

第四章 凸輪機構(gòu)

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

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

第五章 間歇運動機構(gòu)

第一節(jié) 棘輪機構(gòu)（實現(xiàn)間隙運動）

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

2.摩擦式棘輪機構(gòu)

二．棘輪機構(gòu)的特點和運用：1.送進；2.制動：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)嚙合棘輪機構(gòu)。

第二節(jié) 槽輪機構(gòu)

一．槽輪機構(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架組成。槽輪機構(gòu)可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型。

1. 外嚙合槽輪機構(gòu)的特點：撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相反。

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

二．槽輪機構(gòu)的特點和運用：如電影放映機中的槽輪機構(gòu)。

第六章．聯(lián)接

第一節(jié)．鍵、花鍵和銷聯(lián)接

一. 鍵聯(lián)接：平鍵的強度計算：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)力進行強度校核計算。而對于導向平鍵和滑鍵，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；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，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。當銷孔沒有開通

或拆困難時，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應(yīng)兩點的軸向距離。導程：同一條螺旋線上的相鄰

兩螺紋牙在中徑d2上對應(yīng)二點的軸向距離。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

M10～M68鋼制粗牙，擰緊力矩T=0.2F