【正文】 第一篇：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)知識點(diǎn)總結(jié)緒論：機(jī)械：機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)器：機(jī)器是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。機(jī)構(gòu)：是具有確定相對運(yùn)動的構(gòu)件的組合。用來傳遞運(yùn)動和力的有一個構(gòu)件為機(jī)架的用構(gòu)件能夠相對運(yùn)動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)統(tǒng)稱為機(jī)構(gòu)。構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中的（最小）運(yùn)動單元一個或若干個零件剛性聯(lián)接而成。是運(yùn)動的單元，它可以是單一的整體，也可以是由幾個零件組成的剛性結(jié)構(gòu)。零件：制造的單元。分為：通用零件，專用零件。一：自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。運(yùn)動副：使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的可動聯(lián)接。高副：兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動副稱為高副。低副：兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副。根據(jù)兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動形式，可分為轉(zhuǎn)動副和移動副。F = 3n2PLPH機(jī)構(gòu)的原動件（主動件）數(shù)目必須等于機(jī)構(gòu)的自由度。復(fù)合鉸鏈：虛約束：重復(fù)而不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。計算機(jī)構(gòu)的自由度時，虛約束應(yīng)除去不計。局部自由度: 與輸出件運(yùn)動無關(guān)的自由度，計算機(jī)構(gòu)自由度時可刪除。二：連桿機(jī)構(gòu)：由若干構(gòu)件通過低副（轉(zhuǎn)動副和移動副）聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的傳遞、變換和傳送動力。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：具有轉(zhuǎn)換運(yùn)動功能而構(gòu)件數(shù)目最少的平面連桿機(jī)構(gòu)。整轉(zhuǎn)副：存在條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。構(gòu)成：整轉(zhuǎn)副是由最短桿及其鄰邊構(gòu)成。類型判定：(1）如果：lmin+lmax≤其它兩桿長度之和，曲柄輪的失效形式主要是齒面磨損；采用彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，并適當(dāng)加大齒厚（加大模數(shù)）以延長其使用壽命。開式齒輪不進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算。機(jī)械零件常用材料：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q屈服強(qiáng)度）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（20平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為萬分之20）、合金結(jié)構(gòu)鋼（20Mn2錳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2%）、鑄鋼（ZG230450屈服點(diǎn)不小于230，抗拉強(qiáng)度不小于450）、鑄鐵（HT200灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度）常用的熱處理方法：退火（隨爐緩冷）、正火（在空氣中冷卻）、淬火（在水或油中迅速冷卻）、回火（吧淬火后的零件再次加熱到低于臨界溫度的一定溫度，保溫一段時間后在空氣中冷卻）、調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火的過程）、化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲）機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性：便于零件毛坯的制造、便于零件的機(jī)械加工、便于零件的裝卸和可靠定位機(jī)械零件常見的失效形式：因強(qiáng)度不足而斷裂；過大的彈性變形或塑性變形；摩擦表面的過度磨損、打滑或過熱；連接松動；容器、管道等的泄露；運(yùn)動精度達(dá)不到設(shè)計要求應(yīng)力的分類：分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力。最基本的變應(yīng)力為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力，穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力有非對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動循環(huán)變應(yīng)力和對稱循環(huán)變應(yīng)力三種疲勞破壞及其特點(diǎn)：變應(yīng)力作用下的破壞稱為疲勞破壞。從而提高一對齒輪傳動的總體強(qiáng)度2齒輪的失效形式：齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損；開式齒輪主要失效形式為齒輪磨損和輪齒折斷；閉式齒輪主要是齒面點(diǎn)蝕和輪齒折斷；蝸桿傳動的失效形式為輪齒的膠合、點(diǎn)蝕和磨損2齒輪設(shè)計準(zhǔn)則：對于一般使用的齒輪傳動，通常只按保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度及保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行計算2參數(shù)選擇：①齒數(shù)：保持分度圓直徑不變，增加齒數(shù)能增大重合度，改善傳動的平穩(wěn)性，節(jié)省制造費(fèi)用，故在滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，齒數(shù)多一些好；閉式z=20~40開式z=17~20；②齒寬系數(shù)：大齒輪齒寬b2=b；小齒輪b1=b2+（2~10）mm；③齒數(shù)比：直齒u≤5；斜齒u≤6~7；開式齒輪或手動齒輪u可取到8~122直齒輪傳動平穩(wěn)性差，沖擊和噪聲大；斜齒輪傳動平穩(wěn)，沖擊和噪聲小，適合于高速傳動輪系的功用：獲得大的傳動比（減速器）；實(shí)現(xiàn)變速、變向傳動（汽車變速箱）；實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成與分解（差速器、汽車后橋）；實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動（發(fā)動機(jī)主減速器、行星減速器）3帶傳動優(yōu)缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：具有良好的彈性，能緩沖吸振，尤其是V帶沒有接頭，傳動較平穩(wěn)，噪聲小；過載時帶在帶輪上打滑，可以防止其他器件損壞；結(jié)構(gòu)簡單，制為最短桿；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架。雙曲柄機(jī)構(gòu)：以最短桿為機(jī)架。雙搖桿機(jī)構(gòu)：以最短桿的對邊為機(jī)架。(2)如果： lmin+lmax＞其它兩桿長度之和；不滿足曲柄存在的條件，則不論選哪個構(gòu)件為機(jī)架，都為雙搖桿機(jī)構(gòu)。急回運(yùn)動：有不少的平面機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動曲柄做等速轉(zhuǎn)動時，做往復(fù)運(yùn)動的從動件搖桿，在前進(jìn)行程運(yùn)行速度較慢，而回程運(yùn)動速度要快，機(jī)構(gòu)的這種性質(zhì)就是所謂的機(jī)構(gòu)的“急回運(yùn)動”特性。壓力角：作用于C點(diǎn)的力P與C點(diǎn)絕對速度方向所夾的銳角α。傳動角：壓力角的余角γ，死點(diǎn)：無論我們在原動件上施加多大的力都不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動，這種位置我們稱為死點(diǎn)γ=0。解決辦法：（1）在機(jī)構(gòu)中安裝大質(zhì)量的飛輪，利用其慣性闖過轉(zhuǎn)折點(diǎn)；（2）利用多組機(jī)構(gòu)來消除運(yùn)動不確定現(xiàn)象。即連桿BC與搖桿CD所夾銳角。三：凸輪: 一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。從動件: 被凸輪直接推動的構(gòu)件。機(jī)架: 固定不動的構(gòu)件(導(dǎo)路)。凸輪類型：(1)盤形回轉(zhuǎn)凸輪(2)移動凸輪(3)圓柱回轉(zhuǎn)凸輪 從動件類型：(1)尖頂從動件(2)滾子從動件(3)平底從動件(1)直動從動件(2)擺動從動件1基圓：以凸輪最小向徑為半徑作的圓，用rmin表示。2推程：從動件遠(yuǎn)離中心位置的過程。推程運(yùn)動角δt；3遠(yuǎn)休止：從動件在遠(yuǎn)離中心位置停留不動。遠(yuǎn)休止角δs；4回程:從動件由遠(yuǎn)離中心位置向中心位置運(yùn)動的過程?；爻踢\(yùn)動角δh；5近休止:從動件靠近中心位置停留不動。近休止角δsˊ；6行程:從動件在推程或回程中移動的距離，用 h 表示。7從動件位移線圖：從動件位移S2與凸輪轉(zhuǎn)角δ1之間的關(guān)系曲線稱為從動件位移線圖。:特點(diǎn)：設(shè)計簡單、勻速進(jìn)給。始點(diǎn)、末點(diǎn)有剛性沖擊。適于低速、輕載、從動桿質(zhì)量不大，以及要求勻速的情況。等加速等減速運(yùn)動規(guī)律: 推程等加速段運(yùn)動方程： 推程等減速段運(yùn)動方程：柔性沖擊:加速度發(fā)生有限值的突變（適用于中速場合）簡諧運(yùn)動規(guī)律:柔性沖擊四：根切根念：用范成法加工齒輪時，有時會發(fā)現(xiàn)刀具的頂部切入了輪齒的根部，而把齒根切去了一部分，破壞了漸開線齒廓，如圖這種現(xiàn)象稱為根切。根切形成的原因：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：刀具的齒頂線超過了極限嚙合點(diǎn)N。標(biāo)準(zhǔn)齒輪：指m、α、ha*、c* 均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高，且分度圓齒厚s等于齒槽寬e的齒輪。成型法： 范成法：九：失效：機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時，稱為失效。類型：（1）斷裂。在機(jī)械載荷或應(yīng)力作用下(有時還兼有各種熱、腐蝕等因素作用)，使物體分成幾個部分的現(xiàn)象（2）變形。由于作用零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，使零件本身發(fā)生的變形。彈性變形、塑性變形（3）零件的表面破壞。腐蝕、磨損、接觸疲勞（點(diǎn)蝕）。（4）破化正常工作條件而引起的失效。強(qiáng)度：零件的應(yīng)力不超過允許的限度名義載荷：在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。載荷系數(shù)K：綜合考慮零件在實(shí)際工作中承受的各種附加載荷所引入的系數(shù)。計算載荷：載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。剛度：在載荷作用下，零件產(chǎn)生的彈性變形量，小于或等于機(jī)器工作性能所允許的極限值。設(shè)計要求：具有預(yù)定功能的要求、具有經(jīng)濟(jì)性要求采用先進(jìn)設(shè)計理論和方法，運(yùn)用先進(jìn)工具。合理選用零件材料、降低材料費(fèi)用。設(shè)計中，盡量使重量系數(shù)下降。用最少零件組成部件或機(jī)械，盡量采用價廉的標(biāo)準(zhǔn)件。提高機(jī)器效率，降低能耗。盡量降低包裝、運(yùn)輸費(fèi)用。安裝、拆卸方便十一：失效形式：輪齒折斷：一般發(fā)生在輪齒根部，指齒的大部分或整個齒的斷落，是輪齒中最危險的失效形式。齒面失效：齒面疲勞點(diǎn)蝕和表層剝落齒面磨損、齒面膠合、齒面塑性變形。傳動過程中，主要失效形式：通常對潤滑良好的閉式齒輪傳動主要發(fā)生齒面點(diǎn)蝕，齒根彎曲疲勞折斷。特殊情況，如嚴(yán)重的沖擊或有相當(dāng)大的短期過載時，須注意輪齒發(fā)生過載折斷和齒面塑性變形的可能性。高速重載而潤滑條件受限制情況下，齒面膠合又可能成為主要失效原因。開式齒輪傳動的主要失效形式是磨粒磨損設(shè)計準(zhǔn)則：對于閉式軟齒面齒輪（HBS≤350）：齒輪的失效形式以疲勞點(diǎn)蝕為主。先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，再用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行校核。2對于閉式硬齒面齒輪：齒輪的失效形式為輪齒折斷；先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計公式，再用齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。3開式齒輪傳動：齒特點(diǎn)：在某類變應(yīng)力多次作用后突然斷裂；斷裂時變應(yīng)力的最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服極限；即使是塑性材料，斷裂時也無明顯的塑性變形。確定疲勞極限時，應(yīng)考慮應(yīng)力的大小、循環(huán)次數(shù)和循環(huán)特征接觸疲勞破壞的特點(diǎn)：零件在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，首先在表面或表層產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后再滾動接觸過程中，由于潤滑油被基金裂紋內(nèi)而造成高壓，使裂紋擴(kuò)展，最后使表層金屬呈小片狀剝落下來，在零件表面形成一個個小坑，即疲勞點(diǎn)蝕。疲勞點(diǎn)蝕危害：減小了接觸面積，損壞了零件的光滑表面，使其承載能力降低，并引起振動和噪聲。疲勞點(diǎn)蝕使齒輪。滾動軸承等零件的主要失效形式引入虛約束的原因：為了改善構(gòu)件的受力情況（多個行星輪）、增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的剛度（軸與軸承）、保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性能螺紋的種類：普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋自鎖條件：λ≤ψ即螺旋升角小于等于當(dāng)量摩擦角1螺旋機(jī)構(gòu)傳動與連接：普通螺紋由于牙斜角β大，自鎖性好，故常用于連接；矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋因β小，傳動效率高，故常用于傳動1螺旋副的效率：η=有效功/輸入功=tanλ/tan（λ+ψv）一般螺旋升角不宜大于40176。在d2和P一定的情況下，鎖著螺紋線數(shù)n的增加，λ將增大，傳動效率也相應(yīng)增大。因此，要提高傳動效率，可采用多線螺旋傳動1螺旋機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用：①變回轉(zhuǎn)運(yùn)動為直線運(yùn)動，傳力螺旋（千斤頂、壓力機(jī)、臺虎鉗）、傳導(dǎo)螺旋（車窗進(jìn)給螺旋機(jī)構(gòu)）、調(diào)整螺旋（測微計、分度機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、道具進(jìn)給量的微調(diào)機(jī)構(gòu)）②變直線運(yùn)動為回轉(zhuǎn)運(yùn)動1螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：具有大的減速比；具有大的里的增益；反行程可以自鎖；傳動平穩(wěn)，噪聲小，工作可靠；各種不同螺旋機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率差別很大（具有自鎖能力的的螺旋副效率低于50%）1連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用的原因：能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換；連桿機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動副均為低副，壓強(qiáng)小、磨損輕、便于潤滑、壽命長；其接觸表面是圓柱面或平面，制造比較簡易，易于獲得較高的制造精度1曲柄存在條件：①最短桿長度+最長桿長度≤其他兩桿之和②最短桿為連架桿或機(jī)架。1凸輪運(yùn)動規(guī)律及沖擊特性：①等速：剛性沖擊、低速輕載②等加速等減速：柔性沖擊、中速輕載③余弦加速度：柔性沖擊、中速中載④正弦加速度：無沖擊、高速輕載1凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與基圓半徑關(guān)系：r0=v2/(ωtanα)s，其中r0為基圓半徑，s為推桿位移量1滾子半徑選擇：ρa(bǔ)=ρr，當(dāng)ρ=r時，在凸輪實(shí)際輪廓上出現(xiàn)尖點(diǎn)，即變尖現(xiàn)象，尖點(diǎn)很容易被磨損；當(dāng)ρ＜r時，實(shí)際廓線發(fā)生相交，交叉線的上面部分在實(shí)際加工中被切掉，使得推桿在這一部分的運(yùn)動規(guī)律無法實(shí)現(xiàn)，即運(yùn)動失真；所以應(yīng)保證ρ＞r，通常取r≤，一般可增大基圓半徑以使ρ增大齒輪傳動的優(yōu)缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：適用的圓周速度和功率范圍廣；傳動比精確；機(jī)械效率高；工作可靠；壽命長；可實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸交錯軸之間的傳動；結(jié)構(gòu)緊湊；②缺點(diǎn)：要求有較高的制造和安裝精度，成本較高；不適宜于遠(yuǎn)距離的兩軸之間的傳動2齒輪嚙合條件：必須保證處于嚙合線上的各對齒輪都能正確的進(jìn)入嚙合狀態(tài)，m1=m2=m；α1=α2=α即模數(shù)和壓力角都相等；斜齒輪還要求兩輪螺旋角必須大小相等，旋向相反；錐齒輪還要求兩輪的錐距相等；渦輪蝸桿要求蝸桿的導(dǎo)程角與渦輪的螺旋角大小相等，旋向相同2輪齒的連續(xù)傳動條件：重合度ε=B1B2/ρb＞1（實(shí)際嚙合線段B1B2的長度大于輪齒的法向齒距）12齒廓嚙合基本定律：作平面嚙合的一對齒廓，它們的瞬時接觸點(diǎn)的公法線，必于兩齒輪的連心線交于相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)C，該節(jié)點(diǎn)將齒輪的連心線所分的兩個線段的與齒輪的角速成反比。2根切：①產(chǎn)生原因：用齒條型刀具（或齒輪型刀具）加工齒輪時。若被加工齒輪的齒數(shù)過少，道具的齒頂線就會超過輪坯的嚙合極限點(diǎn)，這時會出現(xiàn)刀刃把齒輪根部的漸開線齒廓切去一部分的現(xiàn)象，即根切；②后果：使得齒輪根部被削弱，齒輪的抗彎能力降低，重合度減??；③解決方法：正變位齒輪2正變位齒輪優(yōu)點(diǎn)：可以加工出齒數(shù)小于Zmin而不發(fā)生根切的齒輪，使齒輪傳動結(jié)構(gòu)尺寸減??；選擇適當(dāng)變位量來滿足實(shí)際中心距得的要求；提高小齒輪的抗彎能力，造和維護(hù)方便，成本低；適用于中心距較大的傳動；②缺點(diǎn)：工作中有彈性滑動，使傳動效率降低，不能準(zhǔn)確的保持主動軸和從動軸的轉(zhuǎn)速比關(guān)系；傳動的外廓尺寸較大；由于需要張緊，使軸上受力較大；帶傳動可能因摩擦起電，產(chǎn)生火花，故不能用于易燃易爆的場合3影響帶傳動承載能力的因素：初拉力Fo包角a 摩擦系數(shù)f 帶的單位長度質(zhì)量q 速度v3帶傳動的主要失效形式：打滑和疲勞破壞；設(shè)計準(zhǔn)則：在不打滑的前提下，具有一 定的疲勞強(qiáng)度和壽命。3彈性滑動與打滑：打滑：由于超載所引起的帶在帶輪上的全面滑動，可以避免；彈性滑動：由于帶的彈性變形而引起的帶在帶輪上的滑動，不可避免3螺紋連接的基本