机械设计基础复习.ppt

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1、机械设计基础,复 习,第1、2章 机械设计概述、摩擦、磨损及润滑,1、机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。（错）,2、构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元是零件。,机器：同时具备这三个特征的称为机器,1）是一种由零件人为装配组合而成的实物体。2）各构件之间具有确定的相对运动。3）能完成有用的机械功或转换机械能。,构件：机械中最小的运动单元,零件：机械中最小的制造单元,答：在低速、重载、高温和间隙大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；高速、轻载、低温和间隙小的情况下应选用粘度较小的润滑油；润滑脂主要用于速度低、载荷大，不需经常加油、使用要求不高或灰尘较多的场合；气体、固体润滑剂

2、主要用于高温、高压、防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。,3、如何选择适当的润滑剂？,第3章 平面机构的结构分析,4、两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。,3、一个高副可约束构件的一个自由度。,1、机构具有确定运动的条件是：原动件数等于机构的自由度数。,2、机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为自由度。,5、两个构件之间以线或点接触形成的运动副，称为高副。,知识点,机构自由度的计算,2.平面机构具有确定运动的条件：,F=3n-2Pl-Ph,1.机构自由度：,机构原动件个数应等于机构的自由度数目:即W=F=3n-2PL-Ph,(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）,“平

3、行”、“重合”、“距离不变”等,1、计算下列机构的自由度。并判定其是否具有确定的运动。,2、计算图a、图b所示机构的自由度（如有复合铰链、虚约束、局部自由度，请注意说明。,解：小题a：其中C出有一个复合铰链，E处有一个局部自由度，G、H处有虚约束记作一个移动副，M、N处有虚约束记作一个移动副，所以该机构自由度为：,小题b：其中A处有一个局部自由度，D、E处有虚约束记作一个移动副，所以该机构自由度为：,第4章 平面连杆机构,曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。,平面四杆机构的基本形式：铰链四杆机构。分为三种基本形式：,铰链四杆机构存在曲柄的条件：,1.最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之

4、和；,两连架杆都是曲柄（整周转）主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转,两连架杆一个是曲柄；一个是摇杆。,两连架杆均为摇杆（摆动）,2.连架杆和机架中必有一个是最短杆。,面接触低副，压强小、便于润滑、磨损轻，传递动力大,结构简单易于加工，工作可靠，成本低。,杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制,可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹,优点,缺点,低副中存在间隙，精度低,不容易实现精确复杂的运动规律不适用于高速场合,简答：简述连杆机构的传动特点与缺点？,判别铰链四杆机构基本类型的方法：,(1)当最长杆与最短杆的长度之和大于其余两杆长度之和时,只能得到双摇杆机构;(2)当最长杆与最短杆的长度之和小于或等

5、于其余两杆长度之和时：最短杆为机架时得到双曲柄机构；最短杆的相邻杆为机架时得到曲柄摇杆机构；最短杆的对面杆为机架时得到双摇杆机构。,曲柄摇杆,双曲柄,曲柄摇杆,双摇杆,双摇杆,例：判断机构的类型,简答2、在某铰链四杆机构中，已知两连架杆的长度,80mm，,120mm，,连杆 150mm。试讨论：当机架 的长度,答：1）以BC杆为最长杆，110AD150时为曲柄摇杆机构；2）当AD为最长杆，且150AD190时为曲柄摇杆机构；3）AD为最短杆，即AD50时为双曲柄机构；4）当AD为最短杆且AD满足50AD80时有双摇杆机构；5）当AD为最长杆且满足AD190350时为双摇杆机构。,在什么范围时，

6、可以获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构?,知识点,2、一铰链四杆机构，两连架杆长度分别为30mm，40mm；连杆长度为80mm，机架长度为100mm，则该机构为双摇杆机构。,1、铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取最短杆为机架，将得到双曲柄机构。,3、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。（错）,4、在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。,5、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。,6、铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。,压力角和传动角,1、压力角：从动件受力方向与受力点线速度方向之间所夹的锐角。,2、传动角:压力角的余角即连杆与从动件间所夹的

7、锐角。,急回特性,180,180,V1V2,曲柄滑块机构的极位夹角,摆动导杆机构的极位夹角,思考对心式曲柄滑块机构的极位夹角,例：机构的极位夹角,死点,连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心，不能推动曲柄转动。,死点位置:机构传动角（即）的位置,机构处于死点位置，从动件会出现卡死（机构自锁）或运动方向不确定的现象。,摇杆为主动件时，从动曲柄与连杆共线时，,5、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。（错）,3、在曲柄滑块机构中，当取滑块为原动件时，有两个死点位置。,4、曲柄摇杆机构的死点发生在从动杆与连杆共线位置。,死点的利弊,利：工程上利用死点进行工作。,弊：从

8、动件将出现卡死或运动方向不确定现象,知识点,1、摆动导杆机构有急回特性。,2、当曲柄的极位夹角为0时，曲柄摇杆机构才有急回运动。,1、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。,2、凸轮机构中，基圆半径是指凸轮转动中心到实际轮廓线上的最小半径。,3、基圆半径是影响凸轮机构结构尺寸大小的主要参数。,4、对于转速较高的凸轮机构，为减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用正弦加速度运动规律。,知识点,第5章 凸轮机构,按牙型，螺纹可分为,三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹,主要用于联接,主要用于传动,牙型:在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状,第7章 螺纹连接,5、被联接件受横向外力

9、时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为拉断。,3、螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。,2、采用螺纹联接时，若被联接件厚度较大，且材料较软，在需要经常拆卸的情况下，采用双头螺栓联接。,1、不能用于传动的螺纹为三角形螺纹。,4、螺纹连接防松，按其防松原理可分为：摩擦防松、机械防松和永久防松。,知识点,螺纹联接的基本类型:,螺栓联接,双头螺柱联接,螺钉联接,图示单个普通螺栓联接，该联接承受横向载荷F=5000N，可靠性系数Kf=1.2，接合面间的摩擦系数f=0.12，试求：螺栓所需的最小预紧力F0。,解：图示普通螺栓承受的是横向外载荷，因此螺栓所需的最小预紧力为：,第8章 带传

10、动,带传动时，皮带中存在着三种应力,由紧边和松边产生的拉应力,由离心力产生的应力作用于带的全长,带绕过带轮因弯曲而产生的弯曲应力,3、在带传动中(减速传动)，带的应力最大值发生在带进入小带轮处。,2、带工作时截面上产生的应力有：拉应力、离心应力和弯曲应力。,1、带传动是依靠带和两轮接触面之间的摩擦力来传递与动和动力的。,5、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产生的（拉力差引起的）。带传动中弹性滑动现象是不可避免的。,7、国标规定，三角带有Y Z A B C D E七种类型，代号B2240表示：B型基准长度2240mm。,4、v带横截面为等腰梯形，夹角为40度，在设计三角带轮时

11、，轮槽夹角一般确定为小于40度。,8、带轮结构采用轮辐式、腹板式或实心式，主要取决于带轮的直径。,6、选取V带型号，主要取决于带传递的功率和小带轮转速。,知识点,答：弹性滑动是由于带具有弹性且紧边与松边存在拉力差而产生的，是不可避免的现象；而打滑是由过载引起的，不过载就不会打滑，打滑将使传动失效，打滑是可以避免的。,带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的?是否可以避免?,在设计带传动时，为什么要限制带的速度vmin和vmax以及带轮的最小基准直径。,答：（1）带速太高会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动中容易打滑，并且单位时间内带绕过带轮的次数增多，降低传动带的工作寿命；（2）若带速太低

12、，则当传递功率一定时，使传递的圆周力增大，带的根数增多，因此要限制带的速度vmin和vmax；（3）带轮直径小虽然可以使传动结构紧凑，但另一方面弯曲应力大，将使带的寿命降低，因此设计时要限制带轮的最小基准直径,1、链传动设计时，链条节数应选数偶数，链轮齿数应选奇数；速度较高时，链节距应选小些。,2、大链轮的齿数不能取得过多的原因是齿数越多，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”。,第9章 链传动,知识点,第10章 齿轮传动,1、渐开线的形状取决于基圆直径。,2、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。,4、齿轮传动的标准安装：是分度圆与节圆重合。,5、用齿条型刀具范

13、成加工渐开线直齿圆柱齿轮，当Z17时，将发生根切现象。,6、一个齿轮的模数变化后，齿形系数也将发生变化。（错）,3、一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件：两齿轮的模数和压力角分别相等。,知识点,8、渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。（错）,7、对于齿面硬度HB350的软齿面闭式齿轮传动，设计时一般先按齿面接触疲劳强度条件计算。按弯曲强度校核。,9、国家标准规定，标准渐开线齿轮的分度圆压力角=20。,11、对齿面硬度HB350的闭式钢齿轮传动，主要的失效形式是齿面点蚀。,12、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般只需按弯曲强度计算。,10、轮齿的弯曲强度，当齿数不变，增大模数时，则齿

14、根弯曲强度增大。,答：齿轮常见的失效形式分为两类：轮齿的整体失效和齿面失效。具体失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。,简答：轮齿常见的失效形式分为哪两大类？简述轮齿具体失效形式。,已知一对渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，其参数为：齿数z1=18，z2=54，分度圆压力角=20，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数C*=0.25，小齿轮1的齿顶圆直径da1=100mm，求模数m，标准中心距a，大、小齿轮的分度圆直径d1,d2,分度圆齿厚S，齿根圆直径df1、df2。,解：因为,所以,，得,mm,3、在普通圆柱蜗杆传动中，若其他条件不变而增加蜗杆头数，将使传动效率提高。,2

15、、传动比大而且准确的传动是蜗杆传动。,1、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。（错）,第11章 蜗杆传动,标准蜗杆分度圆直径d1。,知识点,1、齿轮系运动时，各轮轴线位置固定不动的称为定轴轮系,2、定轴轮系的总传动比等于各级传动比连乘积。,3、差动轮系的主要结构特点，是有2个自由度。,第12章 齿轮系,知识点,答：惰轮在齿轮系中同时与两个齿轮啮合，既是主动轮，又是从动轮。不影响齿轮系传动比的大小，只起到改变转向的作用。,4、什么是惰轮？简述惰轮在齿轮系中的作用。,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

16、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。,解,解：区分基本轮系,行星轮系：2、3、4、H 定轴轮系：1、2组合方式：串联,行星轮系传动比,复合轮系传动比,系杆H与齿轮1转向相反,定轴轮系传动比,2、轴在结构设计前按纯扭转估算最小直径，结构设计后要进行受力分析和校核轴的强度、刚度。,3、普通平键联接是依靠键的上下两平面间的摩擦力来传递扭矩的。（错）,4、只有轴头上才有键槽。,5、工作中转动的轴称为转轴。（错）,6、标准平键联接的承载能力，通常取决于轮毂的挤压强度。,9、在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是滚动体与滚道的工作表面产生疲劳点蚀。,7、键联接的作用是使轴与轮毂之间沿周向固定并传递扭矩。,1、只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。,8、自行车的后轴属于传动轴。,第14章 轴和轴毂连接,画圈指出图中结构不合理的地方，并予以说明改正。,1）轴环的轴肩高度和套筒的厚度均超过了轴承内圈高度，妨碍轴承拆出；2）两键槽没在同一母线上；应改在同一母线上。3）装齿轮的轴头键槽长度超过了轴头的长度；改短。4）安装齿轮轴头的长度l太长，轴头长度lB齿轮宽度23mm.。,