机械设计基础考试复习总结Word文件下载.docx
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2.平面机构的运动简图
机构运动简图是表示机构组成和各构件相对运动关系的简明图形。
为掌握机构运动简图,应熟记各类常用平面机构与运动副的符号表示法。
3.平面机构的自由度
机构具有确定运动的条件是:
原动件的数目=机构的自由度数F(F>0)。
机构的自由度数F则按下列公式计算:
F=3n-2PL-PH
运用平面机构自由度公式计算一个机构的自由度数F,是学习的重点内容之一,必须熟练掌握。
1、运动副是指能使两构件之间既能保持直接接触,而又能产生一定的形式相对运动的联接。
2、运动副是联接,联接也是运动副。
3、计算下列机构的自由度:
F=3n-(2PL+PH)F=3n-(2PL+PH)F=3n-(2PL+PH)
n=PL=PH=n=PL=PH=n=PL=PH=
F=3*5-2*7=1F=1F=1
第3章平面机构的运动分析(了解)
第4章平面连杆机构及其设计
1.平面四杆机构的类型
铰链四杆机构根据两连架杆的运动形式不同,可分为三种形式:
曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
判别铰链四杆机构的型式首先要根据机构中各构件的相对杆长条件,确定机构中是否存在具有整转副的构件。
机构中不存在整转副时,无论取哪个构件为机架,都只能得到双摇杆机构;
当机构满足整转副条件时,则要根据选取哪个构件为固定机架来确定该机构的型式。
铰链四杆机构的演化型式,主要掌握曲柄滑块机构。
2.平面四杆机构的工作特性
学习重点是曲柄摇杆机构的工作特性和应用
(1)急回特性
曲柄摇杆机构的急回特性是指当曲柄连续匀速回转时,摇杆往复摆动的速度不同。
摇杆空回行程与工作行程的平均角速度之比定义为机构的行程速比系数K,以表示急回的程度。
曲柄摇杆机构具有急回特性,是由于机构存在有极位夹角θ。
一般情况下有K>1,且极位夹角θ越大,K值也越大,机构的急回性质就越显著。
(2)压力角α和传动角γ在不计摩擦的条件下,作用于机构从动件上驱动力的方向线与该力作用点的绝对速度方向线之间所夹的锐角称为压力角α。
压力角与机构的效率关系密切,是衡量机构传力性能的重要指标。
在连杆机构中,为了度量方便常用压力角的余角来衡量传力性能,它是连杆与从动件之间所夹锐角γ,称为传动角。
传动角越大,机构传力性能越好。
连杆机构运转时,传动角(压力角)是不断变化的。
(3)死点位置当机构从动件的传动角γ=0时,驱动力与从动件上力的作用点的运动方向垂直,有效驱动力矩为零,这时的机构位置称为死点位置。
对于曲柄摇杆机构,当曲柄为原动件时,连杆与从动摇杆不可能共线,故不存在死点位置;
而摇杆为原动件时,连杆和从动曲柄将两次共线,这时连杆对曲柄的驱动力将通过曲柄的转动中心,驱动力矩为零,这两个位置即机构的两个死点位置。
1、在曲柄滑块机构中,当取滑块为原动件时,__
C__死点位置。
A有一个B没有C有两个D有三个
2、对于铰链四杆机构,当满足杆长之和的条件时,若取__C_为机架,将得到双曲柄机构。
A最长杆B与最短杆相邻的构件
C最短杆D与最短杆相对的构件
3、曲柄摇杆机构中,曲柄为主动件,则传动角是______B_____。
A摇杆两个极限位置之间的夹角B连杆与摇杆之间所夹锐角
C连杆与曲柄之间所夹锐角D摇杆与机架之间所夹锐角
4、在曲柄摇杆机构中,如果将最短杆杆作为机架,则与机架相连的两杆都可以作整周回转运动,即得到双曲柄机构。
5、在最短杆机构中,如果将对面杆对面的杆作为机架时,则与此相连的两杆均为摇杆,即是双摇杆机构。
6、曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件时摇杆为主动,曲柄为从动。
7、曲柄的极位夹角θ越大,机构的急回特性也越显著。
(√)
8、在实际生产中,机构的“死点”位置对工作都是不利的,处处都要考虑克服。
9、摆动导杆机构有急回特性。
(√)
10、
在平面连杆机构中,连杆与曲柄是同时存在的,即有连杆就有曲柄。
11、铰链四杆机构根据各杆的长度,即可判断其类型。
(
×
12、在平面连杆机构中,连杆与曲柄是同时存在的,即有连杆就有曲柄。
第5章凸轮机构及其设计
1.从动件的运动规律
(1)从动件位移线图
从动件位移线图是从动件的位移S和凸轮转角φ的关系曲线,是设计凸轮轮廓曲线的依据。
为此,应掌握位移线图的画法,并了解凸轮机构运动循环中有关名词和概念。
(2)从动件的常用运动规律
了解三种常用的从动件运动规律。
掌握在给定行程h和推程运动角
(或回程运动角
)的条件下绘制各自位移线图的方法。
2.图解法设计凸轮轮廓
理解反转法原理,掌握对心尖底从动件凸轮轮廓的设计步骤及要求。
了解凸轮理论轮廓与实际轮廓的关系。
3.凸轮机构设计的几个问题
(1)凸轮机构的压力角
在凸轮轮廓曲线的某点上,凸轮对从动件的作用力方向与从动件运动方向之间所夹的锐角α称为凸轮机构在该点上的压力角。
压力角大,则机构的传力性能差,设计凸轮机构时应使最大压力角不超过许用值[α]。
(2)滚子半径的确定
滚子从动件凸轮机构若滚子的尺寸选择不当,将使凸轮的实际轮廓不能完全实现原设计时所预期的运动规律,这就是运失真现象。
为此要考虑选择较小的滚子尺寸,以满足
。
(3)基圆半径的确定
基圆半径可先根据经验公式选择,再综合考虑传动效率、运动失真、结构紧凑与否等因素最终确定基圆尺寸。
1、通常情况下,避免滚子从动件凸轮机构运动失真的合理措施是____B___。
A增大滚子半径B减小滚子半径
C增大基圆半径D减小基圆半径
2、凸轮机构的从动件作等加速等减速运动规律,对机构造成
A。
A刚性冲击B柔性冲击C无冲击D内冲击
3、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是B。
A转动副B高副C移动副D可能是高副也可能是低副
4、以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的基圆。
5、凸轮机构的种类繁多,按凸轮形状分类可分为:
盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。
6、凸轮机构中,凸轮基圆半径愈大,压力角愈小,机构传动性能愈好。
7、凸轮机构能使从动杆按照凸轮轮廓曲线,实现各种复杂的运动。
8、凸轮机构中,凸轮最大压力角出现于凸轮轮廓坡度较陡的地方。
(√)
9、
凸轮转速的高低,影响从动杆的运动规律。
第6章齿轮传动设计
1.渐开线齿廓及其啮合原理
(1)了解渐开线的形成及其性质
(2)掌握渐开线齿廓的啮合特点
学习重点为渐开线齿廓满足定传动比条件、中心距可分性、啮合角为常数。
2.标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸
(1)了解直齿圆柱齿轮各部分的名称
(2)掌握分度圆、模数和压力角
分度圆是齿轮制造和计算的基准,分度圆齿距p和π的比值规定为标准值,称为模数m。
同时分度圆压力角α也规定为标准值,取α=20°
(3)标准齿轮和标准中心距
齿顶高系数h*a和径向间隙系数c*均取标准值,且分度圆上的齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。
一对标准齿轮传动,分度圆相切时的中心距称为标准中心距。
标准齿轮传动两齿轮的节圆分别与分度圆重合。
(4)基本参数和几何尺寸
渐开线直齿圆柱齿轮的五个基本参数是齿数Z、模数m、压力角α、齿顶高系数h*a和径向间隙系数c*。
齿轮各部分的几何尺寸完全由这五个基本参数确定。
3.渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
(1)正确啮合条件
两齿轮的模数m和压力角α分别相等是齿轮正确啮合的必要条件。
(2)连续传动条件
实际啮合线大于基圆齿距pb,即齿轮传动的重合度大于1是齿轮能够连续传动的条件。
4.齿轮轮齿的加工与轮齿的根切
(1)展成法的基本原理
展成法是利用一对齿轮相互啮合时,两轮齿廓互为包络线的原理来切齿的。
展成法常见有插齿和滚齿两种加工方法。
(2)根切现象和最少齿数
根切是用展成法加工齿轮时可能出现的一种现象,由于齿根部分变弱,而且使渐开线长度缩短,造成重合度下降而影响传动平稳性,所以应采取措施予以避免。
标准齿轮不发生根切的最少齿数为17。
5.斜齿圆柱齿轮传动1)基本参数和几何尺寸斜齿圆柱齿轮的基本参数有法面参数和端面参数之分。
应记住公式mt=mn/cosβ斜齿圆柱齿轮传动的几何尺寸要按端面参数计算。
(2)正确啮合条件
一对斜齿圆柱齿轮若要正确啮合,除两轮的模数mn和压力角α必须分别相等外,还必须满足β1+β2=0。
(3)重合度
斜齿圆柱齿轮的重合度由两部分构成:
ε=εα+εβ。
其中,εα为端面重合度;
εβ为轴向重合度,它是因齿倾斜而产生的附加重合度。
(4)当量齿数和最少齿数
斜齿轮的当量齿轮是齿形近似于该斜齿轮法面齿形的直齿圆柱齿轮,其齿数称为当量齿数Zv,计算公式为Zv=Z/cos3β。
6.直齿锥齿轮机构
(1)背锥和当量齿数
展开背锥,并把两扇形齿轮补足为完整的圆柱齿轮后,就可得到齿形与锥齿轮大端实际齿廓相近的一对当量齿轮,其齿数称为锥齿轮的当量齿数Zv。
直齿锥齿轮的正确啮合条件是:
两轮的大端模数和压力角必须分别相等;
此外,两轮的锥距也必须相等。
(3)几何尺寸计算
直齿锥齿轮的几何尺寸计算以大端为基准,大端模数m应按标准取值,同时取压力角α=20°
应掌握下列参数和几何尺寸的计算:
传动比i,分度圆锥角δ1、δ2,分度圆直径d1、d2,锥距R以及齿宽b。
7.失效分析和设计准则
(1)轮齿的失效分析
齿轮传动的主要失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。
应注意掌握这五种失效形式的概念,弄清发生失效的条件、原因和失效发生的部位,了解为避免发生失效而采取的相应措施。
(2)设计准则
一般闭式齿轮的主要失效形式是齿面点蚀和齿根弯曲疲劳折断,设计时应以齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度作为其承载能力的计算依据。
开式齿轮的主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断,当前尚无较成熟的磨损计算方法,因此只进行齿根弯曲疲劳强度计算,把求得的模数增大10%~20%,以考虑轮齿磨薄的影响。
8.齿轮材料及热处理
对齿轮材料的基本要求是:
材料具有足够的强度,齿面要硬、齿芯要韧,以抵抗各种齿面失效和齿根的折断。
要求掌握常用的齿轮材料及热处理方法:
(1)锻钢和铸钢
软齿面齿轮(硬度≤350HBS),通常由中碳钢或中碳合金钢正火或调质处理后切齿;
硬齿面齿轮,常用方法是低碳钢渗碳淬火或中碳钢表面淬火,但热处理后需要磨齿。
铸钢常用于制造高强度的大型齿轮,齿坯一般都应经正火处理,其机械性能低于锻钢。
(2)铸铁
用于制造齿轮的铸铁有灰铸铁和球墨铸铁,灰铸铁机械性能较差,多用于开式齿轮传动;
球墨铸铁的机械性能接近于铸钢,有时可作为代用材料使用。
9.直齿圆柱齿轮传动的设计
(1)设计内容与设计思路
选定齿轮的传动参数,确定齿轮的结构型式和尺寸;
设计齿轮首先应进行失效分析、确定设计准则,在此基础上再选材料和确定参数。
设计结果应满足运动关系、几何关系和强度条件。
(2)设计步骤
在设计时,可根据原始条件、失效分析选定一种设计方法,并拟定设计步骤。
(3)参数选择
齿轮设计参数的选取与齿轮传动的工作条件和设计要求有关,设计者应考虑上述条件并参照齿轮设计参数的一般选择原则来确定。
10.齿轮的结构与润滑
(1)轮体的结构
齿轮轮体的结构型式取决于齿轮的材料、尺寸、齿坯工艺及使用条件等因素,通常采用经验设计方法完成。
常用的结构型式有齿轮轴、盘式齿轮、辐板式及辐条式齿轮、双联齿轮等。
(2)齿轮的润滑
润滑的主要内容是选定润滑方式和润滑剂。
开式齿轮速度低,常用定期人工加油润滑;
润滑剂常选用粘度高的沥青质开式齿轮油,也可使用润滑脂。
闭式齿轮的润滑方式取决于齿轮的圆周速度,一般闭式齿轮常采用油浴润滑。
1、一个渐开线圆柱齿轮上有两个可见圆___、___,和两个不可见圆:
___、___。
(
D)
A分度圆、齿顶圆;
基圆、齿根圆
B齿顶圆、基圆;
分度圆、齿根圆
C分度圆、基圆;
齿顶圆、齿根圆
D齿顶圆、齿根圆;
分度圆、基圆
2、渐开线齿廓基圆上的压力角等于C
A大于零B小于零
C等于零D等于20°
3、用齿条型刀具范成加工渐开线直齿圆柱齿轮,当___B____时,将发生根切现象。
AZ=17BZ<
17
CZ>
17DZ=14
4、一对齿轮啮合时,两齿轮的C
始终相切。
A分度圆
B基圆
C节圆
D齿根圆
5、一对齿轮连续传动的条件是
D。
A模数相等B传动比恒定C压力角相等D重合度大于l
6、当两轴距离较远,且要求传动比准确,宜采用
C。
A带传动
B一对齿轮传动
C轮系传动
D连杆机构
7、使渐开线齿廓得以广泛应用的主要原因之一是A。
A中心距可分性
B齿轮啮合重合度大于1
C啮合角为一定值D啮合线过两齿轮基圆公切线
8、闭式传动软齿面齿轮的主要失效形式是B
A齿面胶合B齿面点蚀C齿根折断D齿面磨损
9、齿轮传动的重合度越大,表示同时参与啮合的轮齿对数越多,齿轮传动也越平稳。
10、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动,正确啮合条件是模数相等,压力角相等。
11、斜齿圆柱齿轮的配对条件是法面模数和压力角相等,螺旋角大小相等,方向相反。
12、标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是:
两齿轮的法面模数和压力角都相等,齿轮的螺旋角相等而旋向相反。
13、齿轮传动的标准安装是指多和平稳。
14、齿轮传动的重合度越大,表示同时参与啮合的轮齿数目_多,齿轮传动越平稳。
15、模数是齿轮的主要参数,是齿轮各部分几何尺寸计算的依据,齿形的大小和强度与它成正比。
16、
分度圆上的压力角等于200,摸数取的是标准值,齿厚和齿槽宽相等的齿轮,称为标准齿轮。
17、分度圆上压力角的变化,对齿廓的形状有影响。
18、齿轮传动的标准安装是指:
分度圆与节圆重合。
(√)
19、
同一模数和同一压力角,但不同齿数的两个齿轮,可以使用一把齿轮刀具进行加工。
(√
20、齿轮啮合传动时留有顶隙是为了防止齿轮根切。
21、斜齿圆柱齿轮的主要优点是制造容易。
22、速比公式i12=n1/n2=Z2/Z1不论对齿轮传动还是蜗杆传动都成立。
23、渐开线齿廓形状取决于分度圆直径大小。
24、
在任意圆周上,相邻两轮齿同侧渐开线间的距离,称为该圆上的齿距。
第7章轮系及其设计
1.定轴轮系及其传动比
(1)不含空间齿轮
由于轮系中所有齿轮的轴线都相互平行,故传动比可按以下式计算:
(2)含有空间齿轮
轮系中含有空间齿轮,则各齿轮的轴线不再全部平行。
这时,传动比的数值仍可按前式计算,但转向关系不能用(—1)m来确定,必须用画箭头法解决。
2.周转轮系及其传动比计算
(1)周转轮系的组成
周转轮系由中心轮(太阳轮)、行星轮和系杆三种基本构件所组成。
判断一个轮系是定轴轮系还是周转轮系,只要看轮系中是否存在有行星轮。
(2)周转轮系的传动比
周转轮系的传动比要通过其转化轮系进行。
转化轮系的传动比计算式:
在应用上述关系时,应注意以下几点:
a.公式中的齿轮1和齿轮K的轴线必须与转臂轴线平行;
b.在转化轮系传动比计算公式中,各个转速的前面必须有正、负号;
c.转化机构的传动比i,应按照相应的定轴轮系传动比的计算方法求出。
1、在齿轮运转时,若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动,则轮系称为
A行星齿轮系
B定轴齿轮系
C定轴线轮系D太阳齿轮系
2、轮系通常分为定轴轮系和行星轮系两种。
3、在图示轮系中,各齿轮均为标准齿轮,已知z1=20,z2=48,z2'
=20。
试求z3及传动比i1H。
z1=z3-z2'
z3=z2-z1+z2'
=48-20+20=48
(n1-nH)/(n3-nH)=z2z3/z1z2
n3=0
i1H=1-48*48/20*20=-4.76
4、已知轮系中各齿轮的齿数分别为Z1=20、Z2=18、Z3=56。
求传动比i1H。
(n1-nH)/(n3-nH)=-Z3/Z1
n3=0
i1H=1+Z3/Z1=1+56/20=3.8
5、图示轮系中蜗杆1为双头左旋蜗杆Z1=2,转向如图所示。
蜗轮的齿数为Z2=50,蜗杆2为单头右旋蜗杆Z2’=1,蜗轮3的齿数为Z3=40,其余各轮齿数为Z3’=30,Z4=20,Z4’=26,Z5=18,Z5’=46,Z6=16,Z7=22。
求i17。
i17=Z2Z3Z4Z5Z6Z7/Z1Z2'
Z3'
Z4'
Z5'
Z6=50*40*20*18*22/2*1*30*26*46=220.7
第8章其他常用机构及其应用
了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇机构和不完全齿轮机构的基本类型和工作原理。
1、常用的间歇运动机构有棘轮和槽轮机构。
2、
外啮合槽轮机构,槽轮是从动件,而内啮合槽轮机构,槽轮是主动件。
第9章机械平衡与机械运转调速
1、物体的平衡就是指物体静止不动。
(
2、柔性约束只能承受拉力,而不能承受压力。
√)
第10章带传动与链传动
1.带传动的类型、特点和应用
带传动适于中心距较大的传动;
传动平稳,可缓冲吸振;
过载时打滑,能起安全保护作用。
带传动的主要缺点是不能保证准确的传动比,带的寿命和传动效率较低。
不同类型的带,其传动特点和应用范围不尽相同:
2.V带传动的参数和几何尺寸计算
(1)V带的主要参数
包括:
型号及横截面尺寸、基准带长Ld、带轮基准直径d1、d2、传动中心距a,小带轮包角α1。
(2)主要几何关系式
带长L
小带轮包角α1
3.带传动的工作情况分析
(1)带传动的受力分析
带传动靠传动带与带轮之间的摩擦力传递动力。
当带和带轮之间所能产生的最大摩擦力Ff不能满足传动所需要的有效圆周力F时,带和带轮之间将发生打滑。
最大摩擦力Ff与带传动的初拉力F0成正比,同时还与包角α和摩擦系数ƒv有关。
因此在带传动设计时,应控制初拉力并保证包角不小于一定数值。
(2)带传动的运动分析
由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动称为弹性滑动,且弹性滑动现象是不可避免的。
弹性滑动引起带的线速度变化,其线速度的相对降低量称为带传动的滑动率ε。
(3)传动带的应力分析
带传动工作时,带上作用有循环变应力,包括:
由紧边、松边拉力产生的工作拉应力;
由离心力产生的拉应力;
由带绕过带轮时产生的弯曲应力。
把三种应力依次叠加,可看到传动带上各点在不同工作位置上的应力是变化的,最大拉应力发生在紧边进入小带轮处,σmax=σ1+σc+σb1
4.带传动的失效形式和设计准则
(1)带传动的失效分析
由带传动的工作情况分析可知,带传动的主要失效形式是带的打滑、疲劳破坏。
此外,在正常工作时带的弹性滑动还会引起带和带轮的磨损。
带传动的设计准则是保证传动带在不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和寿命。
(2)单根V带传递的功率
单根V带传递功率的理论公式是依据设计准则、通过限制有效圆周力和带的最大工作应力两个条件而导出的,设计时使用工程计算公式:
5.V带传动的设计计算
(1)V带传动的设计内容
确定传动参数
V带型号、长度、根数;
带轮基准直径d1、d2;
传动中心距α
带轮设计
选择带轮材料;
确定带轮结构型式和尺寸
(2)V带传动参数的设计思路
设计V带传动应使其传动参数保证运动关系,符合几何关系,并满足不打滑及疲劳寿命条件。
要掌握V带传动的设计步骤。
(3)V带传动的参数选择
注意小带轮直径d1、传动中心距a的选择原则,这是要由设计者自行选取的传动参数。
1、带传动中最大应力发生在B
A紧边B紧边与小带轮的切点
C松边D松边与小带轮的切点
2、在摩擦带传动中B是带传动不能保证准确传动比的原因,并且是不可避免的。
A带的打滑
B带的弹性滑动C带的老化D带的磨损
3、V带传动属于B。
A电传动
B摩擦传动
C液压传动
D啮合传动
4、带传动中,当中心距a过大,常会引起带的抖动,而中心距a过小,又会加速带的老化(失效)。
5、V带传动的张紧可采用的方式主要有:
调整中心距和张紧轮装置。
6、带传动的中心距与小带轮的直径一定时,若增大传动比,则小带轮包角变小。
7、带在工作时产生弹性滑动,是由于带的紧边与松边拉力不等。
8、小带轮的包角越大,传动能力越高。
第11章螺纹连接
1.螺纹联接
(1)螺纹联接的基本类型
螺纹联接一般采用三角螺纹,基本类型有螺栓联接、螺钉联接、双头螺栓联接及紧定螺钉联接。
了解各类联接的结构、熟悉常用的标准件是设计螺纹联接所必须掌握的基本知识。
(2)失效分析和设计准则
螺纹联接的失效是指由螺纹联接件与被联接件所构成的联接的失效。
对于普通螺栓,无论载荷属于哪种类别都只能承受轴向拉力,其失效形式为螺杆的断裂;
而铰制孔用螺栓则只能承受横向载荷,其失效形式为剪切或挤压失效。
(3)螺纹联接的预紧和防松
绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧,使联接具有所要求的刚性、紧密性和防松能力。
重要的联接必须控制预紧力的大小。
在设计螺栓联接时应考虑防松措施。
防松的方法按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、永久防松三大类。
2.键销联接
(1)平键联接
a.平键联接的类型和特点
平键是矩形截面的联接件,传递转矩是靠平键的两个
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