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《机械设计基础》知识要点
绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械 第1章：1）运动副的概念及分类
2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算
第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。
2）四杆机构极限位置的作图方法
3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。
第3章：1）凸轮机构的基本系数。
2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。
第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。
2）渐开线的性质。
3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。
第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。
2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。
第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。
了解：常用材料的牌号和名称。
第10章: 1）螺纹参数 d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。
2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺
纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。
3）螺纹联接的强度计算。
第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。
2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。
3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。
第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、Pa、d1、d2、VS及蜗杆传动的正确啮合条件。
2）蜗杆传动受力分析。
第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、Ld、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。
4）了解：带传动的设计计算。
第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。
2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。
第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1）常用滚动轴承的型号。
2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。
第17章: 1）联轴器与离合器的区别
第一章 平面机构的自由度和速度分析
1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。
2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。
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3、运动副按接触性质分：低副和高副。
⑴低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。
①转动副：组成运动副的两构件只能在平面内相对转动，这种运动副称为转动副，或称铰链。 ②移动副：组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副。 ⑵高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。 4、机构中构件的分类：
⑴固定构件（机架）——用来支承活动构件（运动构件）的构件。 ⑵原动件（主动件）——运动规律已知的活动构件。 ⑶从动件 ——机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。 5、平面自由度计算公式—— F?3n?2PL?PH 6、机构具有确定运动的条件
机构自由度F >0，且F等于原动件数 7、自由度计算注意事项
⑴复合铰链——两个以上构件同时在一处用转动副相连接。K个构件汇交而成的复合铰链具有（K-1）个转动副。
⑵局部自由度——与输出构件运动无关的自由度。 ⑶虚约束——重复而对机构不起限制作用的约束。 8、速度瞬心——两刚体上绝对速度相同的重合点 瞬心数—— N?K(K?1) 29、三心定理——作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。
作业：1-5，6，7，8，9，10，11，12
第二章 平面连杆机构
1、定义：平面连杆机构是由若干构件用低副（转动副、移动副）连接组成的平面机构。 2、铰链四杆机构
全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构。
机构的固定构件称为机架；与机架用转动副相连接的构件称为连架杆；不与机架直接连接的构件称为连杆；与机架组成整转副的连架杆称为曲柄；与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆 铰链四杆机构的三种基本型式：曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构
3、铰链四杆机构有整转副的条件①最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 ②整转副是由最短杆与其邻边组成的
选择哪一个杆为机架判断是否存在曲柄：
①取最短杆为机架时，机架上由两个整转副，故得双曲柄机构；
②取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇杆机构； ③取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副故得双摇杆机构 4、* 急回特性 行程速度变化系数K、极位夹角?，?越大，K越大，急回运动的性质也越显著。
* ??180°
5、压力角与传动角
K?1
K?1
作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度vc之间所夹的锐角?称为压力角；压力角?的余角?称为传动角。
压力角?越小，传动角?越大，有效分力就越大，机构传力性能越好。 传动角?min的下限： ?min? 40°。
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用来衡量机构的传力性能。
6、死点位置：机构的传动角为零的位置称为死点位置。 7、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构 曲柄摇杆机构：
已知条件：摇杆长度l3、摆角?和行程速度变化系数K 设计步骤 图2-27 （P33）
⑴由给定的行程速度变化系数K，求出极位夹角? ⑶连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2
⑵任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度l3和摆角?，作出摇杆两个极限位置C1D和C2D ⑷作?C1C2N=90°-?，C2N 与C1M相交于P点，?C1PC2??
⑸作△PC1C2的外接圆，在此圆周（弧C1C2和弧EF除外）上任取一点A作为曲柄的固定铰链中心。连AC1和AC2，因同以圆弧的圆周角相等，故?C1AC2??C1PC2??
⑹因极限位置处曲柄与连杆共线，故AC1=l2-l1，AC2=l2+l1，从而得到曲柄长度l1=（AC2-AC1）/2，连杆长度l2=（AC2+AC1）/2。由图得AD=l4
作业：2-1，3，6，7，10
第三章 凸轮机构
1、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。 2、凸轮分类
按形状：盘形凸轮；移动凸轮；圆柱凸轮
按从动件的型式：尖顶从动件；滚子从动件；平底从动件 3、* 从动件运动规律 （图3-5） ' 推程：当凸轮以?等角速顺时针方向回转?时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心
最近位置A到达最远位置B，这个过程称为推程。 推程运动角：与推程对应的凸轮转角? 称为远休止角。
回程：凸轮继续回转?时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，?称为回程运动角。
近休止角：凸轮继续回转?s时，以O点为中心的圆弧DA与尖顶相作用，从动件在最近位置停留不动，?s称为近休止角。
4、刚性冲击：从动件推程作等速运动，运动开始和终止时，速度和加速度产生巨大突变，由此产生的巨大惯性力导致的强烈冲击称为刚性冲击。
柔性冲击：简谐运动在运动开始和终止时，加速度的变化量和产生的冲击都是有限的，这种有限冲击称为柔性冲击。
5、①等速运动：位移图为斜直线，速度线图为水平直线，因从动件速度突变，适合强大冲击力，刚性冲击，不宜单独使用。
②简谐运动：点在圆周上运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。在高速运动时会产生危害，适用于中低速凸轮。③正弦加速度：其位移为摆动在轴线上的投影，加工精度较高。 6、压力角：接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角
'' 远休止角：当凸轮继续回转?s时，以O点为中心的圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置停留不动，?s‘‘ 压力角计算公式： tan?? 基圆半径r0减小会引起压力角增大。
ds?ed?s?r?e202
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e为从动件导路偏离凸轮回转中心的距离，称为偏距。 7、图解法设计凸轮轮廓 作业：3-1，2，4
第四章 齿轮机构
0、齿轮的分类
1、齿轮机构主要优点：使用的圆周速度和功率范围广；效率较高；传动比稳定；寿命长；工作可靠性高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。
缺点：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜于远距离两轴之间的传动。 2、齿廓实现定角速比传动的条件
齿轮传动的基本要求：瞬时角速度之比必须保持不变
欲使两齿轮保持定角速度比，不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公线都必须与连心线交于一定点。
?1O2C? ?2O1C3、渐开线的特性
当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为发生线。
* 弧长等于发生线；基圆切线是法线；曲线形状随基圆；基圆内无渐开线
n1?1r2'rb24、渐开线齿廓满足定角速比要求 i? ???n2?2r1'rb15、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸
齿槽宽e；齿厚s；齿距p；齿宽b；齿顶高ha；齿跟高hf；模数m；压力角?；顶隙c 常用公式：
p?s?e??m；d?p??mz；h?ha?hf；da?d?2ha；df?d?2hf；
**ha?ham； hf?(ha?c*)m
p?m； 基圆直径：db?dcos? ?226、正确啮合条件 m1?m2?m； ?1??2??；
分度圆上 s?e?渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。 7、一对标准齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距，以a表示 即： a?r1?r2?r1?r2?8、重合度?
齿轮连续传动的条件： ??''m(z1?z2) 顶隙c c?c*m?hf?ha 2AE实际齿合线段? > 1 EK齿合点间距 ?值愈大，齿轮平均受力愈小，传动愈平稳。 9、切齿方法
⑴成形法：成形法是用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形。
⑵范成法：范成法是利用一对齿轮互相齿合时，其共轭齿廓互为包络线的原理切齿的。如果把其中一个齿轮（或齿条）做成刀具，就可以切出与它共轭的渐开线齿廓。
10、根切定义：若刀具齿顶线超过齿合线的极限点N1，则由基圆之内无渐开线的性质可知，超过N1的刀刃不仅不能范成渐开线齿廓，而且会将根部已加工出的渐开线切去一部分，这种现象称为根切。
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根切使齿根消弱，严重时还会减小重合度，应当避免。 11、标准齿轮最少齿数zmin?17 12、变位齿轮优缺点：
①可采用z1?zmin的小齿轮，仍不根切，使结构更紧凑；②改善小齿轮的磨损情况；
③相对提高承载能力，使大小齿轮强度趋于接近。④没有互换性，必须成对使用，e略有减小。 13、斜齿轮基本尺寸的计算。
14、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。作业：4-1，2，4，5
第五章 轮系
1、轮系的定义
一系列齿轮相互啮合组成的传动系统统称为轮系。 2、轮系的分类
（1）定轴轮系。轮系中各个齿轮的回转轴线的位置是固定的。
（2）周转轮系。轮系中至少有一个齿轮的回转轴线的位置是不固定的，绕着其它构件旋转。周转轮系中的主要构件有：
（a）行星轮。在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自传又作公转的齿轮，称为行星轮； （b）行星架。支撑行星架既作自传又作公转的构件。又称为转臂。
（c）中心轮。轴线位置固定的齿轮称为中心轮或太阳轮。 其中，行星架与中心轮的几何轴线必须重合。 根据轮系的自由度可将周转轮系分为：差动轮系，机构自由度为2；行星轮系，机构自由度为1 。 3、定轴轮系的传动比计算 （1）定轴轮系方向判断
当首末两轮的轴线相平行时，两轮转向的异同可用传动比的正负表示。两轮转向相同时，传动比为“+”；两轮转向相反时，传动比为“-”。
如果首末轮转向不同，则只能计算传动比的大小，首末两轮的转向用箭头表示。画箭头时有以下原则： （a）外啮合齿轮：两箭头相对或相背。（b）内啮合齿轮，两箭头同向。 （c）圆锥齿轮：两箭头同时指向节点或同时背离节点。
（d）蜗杆传动：左手或右手定则——右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指?1（蜗杆），拇指?2（蜗轮）。 （e）同轴齿轮：两箭头同向。 （2）、传动比
对于所有齿轮轴线都平行的定轴轮系，也可以按照轮系中外啮合齿轮的对数（m）来确定传动比为“+”或为“-”。
i1K?z2z3z4...zKn1轮1至轮K间所有从动轮齿数的乘积m ?(?1)m?（?1）nK轮1至轮K间所有主动轮齿数的乘积z1z2'z3'...z(k?1)'4、周转轮系传动比的计算
周转轮系传动比的计算基本原则是给整个机构加上“?nH”，将其转化为定轴轮系，按照定轴轮系传动比的计算方法计算。 iHGKHz(K?G)z(K?G?1)...zK(转化轮系从G至K所有从动轮齿数的乘积）nGnG?nH?H??(?)
nK?nHzGz(G?1)...z(K?1)(转化轮系从G至K所有主动轮齿数的乘积）nK 注：起始主动轮G和最末从动轮K转向相同时，i为正，相反时为负。转化轮系中G和K的转向，用画箭
头的方法判定。
5、复合轮系传动比的计算
分解复合轮系的关键在于正确找出各个基本的周转轮系。找周转轮系的一般步骤如下： （1） 找行星轮，即找轴线位置不确定的齿轮。 （2） 确定行星架，即支撑行星轮运转的构件。
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《机械设计的基础》第六版重点、复习资料
