第1章 平面机构的自由度和速度分析
概述
1.一些基本概念： 1）什么是机构 定义见教材P1
也可以这么定义：确定相对运动的构件组合叫机构。
2）什么是构件：组成运动链的物体之间可以作“刚性连接”，即没有相对运动的连接，可以认为它们是一个物体，叫做运动链的“构件”。组成构件的每一物体叫做“零件”。 3）运动链：由相互接触来限制相对运动的物体配合称为“运动链”，也可称为“运动副”—见教材P6。
5）构件的分类：见教材P9 （1）固定构件（机架） （2）原动件（主动件） （3）从动件
（4）构件分类的特点：见教材P9 1.1 运动副及其分类 （P6） 1. 低副：图1-2、1-3
低副有转动副和移动副两类。 2. 高副：图1-4
3. 空间运动副：图1-5 1.3 平面机构的自由度
1. 作平面运动的的自由构件，具有沿X轴和Y轴两个移动的自由度和一个绕垂直于平面XOY 轴的转动自由度。即一个作平面运动的构件具有三个自由度。也即要用三个独立参数才能决 定其在平面上的位置。
什么是自由度：构件能进行独立运动的方向或坐标。 2. 平面机构自由度的计算公式：式1-1（P11） 1）约束：构件独立运动受到限制叫约束。
约束条件：限制构件一个独立运动称为一个约束条件。 2）约束条件与运动副： 教材P10~11 （1）转动副：（例图1-2）
一个自由度，约束条件2个 （2）移动副：（例图1-3）
一个自由度，约束条件2个 （2）高副：（例图1-4b）
两个自由度，约束条件1个 （3）高副：（例图1-4C）
两个自由度（转、移）；约束条件1个。例1-3 图1-8b 例图1-10：两个自由度—从动件位置不能确定 例图1-11：一个自由度，两个原动件—运动干涉 例图1-12：0个自由度，机构不运动
结论：机构具有确定运动的条件：教材P12
第3章 凸轮机构
1. 凸轮机构的基本组成： 凸轮（一般为主动件）、从动件 、机架 2. 特点：
1）凸轮一般为主动件，作等速连续转动，也有摆动、往复直线运动；从动件的运动一般是连续或间歇的往复移动或摆动。
2）凸轮机构工作的实质是：只需确定适当的凸轮轮廓就可使其从动件得到预定的运动规律。
3）优点：结构简单，易于设计
缺点：高副机构，易于磨损，多用于传力不大的操纵机构、调节机构、 机床的进给机构。 3. 分类：见教材P40
2. 从动件的常用运动规律
工作中，有些运动规律并没有明确规定，设计者可自行选择一些常用运动规律。 其选择要满足以下要求：
（1）在满足工艺过程的要求下有较高生产率 （2）机构受力良好
（3）凸轮轮廓便于制造。 1）等速运动规律：表4-1 特点：（1）S、V a 曲线形状（2）运动 开始及终止时，加速度无穷大—修正（图3-6） 应用：
（1）只适于速度极低或从动件质量不大场合 （2）过渡曲线可用圆角代替。 2）简谐运动规律：表4-1 （1）位移线图的作法
（2）位移方程—经数学推导得速度方程和加速度方程。 特点：见教材
3）正弦加速度运动规律：表4-1
在汽车发动机等凸轮设计中要求避免柔性冲击可采用该种运动规律。 特点：见教材。
3.3 凸轮机构的压力角
什么是压力角：见教材P43，例：图3-7
或：从动件的受力方向与运动方向之间的夹角。 1.压力角与作用力的关系
力分解—有害分离、效率—摩擦力—摩擦力分力与有用分力—自锁。 压力角的推荐值 自锁的概念：P44
回程不会自锁，因作用力小—摩擦力更小— 计算：80°不会产生自锁。
第4章 齿轮机构
4.2.1. 轮齿的齿形曲线 1. 保证定速比性的条件
要想实现齿轮定速比传动，轮齿的齿形必须符合一定的规律。 见图4-2，可以证明式4-1成立（证明略） 由式4-1得：
1）齿形啮合基本定律：一对轮齿的齿形无论在任何位置接触，过接触点所作齿形的公法 线都必须通过连心线上的一个固定点C。 2）重要参数 节点—点C
节圆（见教材P55） 3）重要性质：
一对圆柱齿轮传动相当于两个节园各自绕自己圆心作纯滚动，且速比（角速度比）恒等于两节园半径的反比（见教材P56） 2. 渐开线的形成及性质（P56） 1）形成：见图4-3
直线在基圆上作纯滚动，直线上的点的轨迹。 2）性质：见教材： （1）（2）
（3）补充：压力角：作用力的方向与物体运动方向之间的夹角。 （4）（5）
3. 渐开线齿形的啮合特点 1）定速比性 （图4-5；P57）
（1）齿轮传动中，齿形啮合点的轨迹即为上述公切线，称为啮合线。啮合线为一直线是齿轮传动的一个特点。
（2）啮合线的直线性使齿轮啮合传递压力的方向保持不变。
2）中心距可分性
一对齿轮传动的中心距改变后，原来的瞬时速比不变的性质叫作中心距可分性（基圆不 变；渐开线用的地方不一样）
4.4 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸（P57） 齿轮各部分名称：见图4-6 一对齿轮传动还有中心距a 1.齿轮的模数、分度圆
齿的主要参数—齿厚—齿厚+齿槽宽齿齿相等=齿距—齿距= πd（任意直径）/Z（齿数）—d（任意直径）= Z（齿数）X齿距/ π
将齿距/ π =m（模数）则：d（任意直径）= Z（齿数）X m（模数）
4.7 根切、最少齿数及变位齿轮
1. 齿轮的根切现象 见图4-15 点C上处
什么是根切现象：教材P65 根切的危害： 1）削弱齿根强度。
2）减小渐开线工作长度，从而减小重合度。 3. 不产生根切的最小齿数
1）齿数越少，越容易产生根切
齿数少—基圆小—实际啮合线靠近齿条中线—齿条刀顶端容易超过极限点 2）最小齿数：
为避免根切，对于标准齿轮的齿数有一个最小极限，叫做最小齿数。 由此可得：
a0 =20°时， f0 =1（标准）， Zmin=17 a0 =20°时， f0 =0.8（短齿）， Zmin=14
注意：上述为采用滚刀或齿条刀加工时，插刀加工另书介绍。 4. 不产生根切的最小变位系数
1）由中心距可分性—将齿条刀顶移至实际啮合极限点内—避免根切。 2）由此引出的几个术语：
变位量、变位系数：见教材P66
2）变位齿轮的特点
（1）标准齿轮是变位齿轮的一个特例
（2）变位齿轮和标准齿轮的基圆相同，是同一渐开线的不同段。
（3）正变位齿轮：分度圆齿厚、齿根厚度大，齿顶厚度小，齿顶高大，齿根高小。 负变位齿轮：相反 2. 变位齿轮的传动类型
教材P66 等移距变位齿轮传动和不等移距变位齿轮传动 一对相啮合的齿轮由于变位系数不同，其特征也不同： 1）标准齿轮（ x1 = x2 =0） 其计算见前述。 2）高度变位（ x1 =- x2 ）
特征：齿顶高与齿根高与标准齿轮不同 计算见表4-3
3）正角度变位（ x1 + x2 >0） 特征： （1）A>1/2m( Z1+Z2 )
（2）节圆直径>分度圆直径 （3）节圆压力>分度圆压力角 （4）全齿高<标准齿轮全齿高 计算：见表P67最后一行。
4）负角度变位（ x1 + x2 < 0 ）特征： （1）A<1/2m( Z1+Z2 )
综上所述：正角度变位的优点是主要的，即使（Z1+Z2）>34，也常采用正角度变位；当 中心距必须等于1/2m(Z1+Z2) ，同时有一齿轮的齿数小于17时，采用高度变位；只有当中心距必须<1/2m(Z1+Z2)才采用负角度变位。
2. 变位齿轮的应用
1）利用正变位避免根切 2）利用变位齿轮凑中心距
3）利用正变位齿轮加大齿根圆直径
第九章 机械零件设计概述
9.2 机械零件的强度 见教材：P115 1.几个术语： 名义载荷 载荷系数 计算载荷 名义应力 计算应力
2. 强度条件：许用应力法：式9-1
安全系数法：式9-2 注意：分母应为许用应力 9.2.1 应力的种类及特性 静应力与交变应力 1. 静应力：图9-1 （a）
2. 交变应力：随时间变化（方向、大小）的应力 3. 循环应力：变化具有周期性的交变应力。
9.2.3 安全系数
1. 安全系数的重要性 2. 确定方法
2）按选择原则：见教材P119
9.3 机械零件的接触强度
1. 什么是接触强度
零件在接触面积很小的条件下，抗破坏的能力叫做接触强度。 接触应力 见教材P122 2. 表面疲劳失效产生机理：
接触应力大—初始裂纹—裂纹扩展—剥落——点蚀—（疲劳破坏） 3. 最大接触应力：式9-14 什么是疲劳强度？ 4. 接触疲劳强度的判定条件 式9-15
9.4 机械零件的耐磨性
1. 什么叫磨损：见教材P124 2. 什么叫耐磨性：见教材P124
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