机械设计基础知识点总结汇总
1.构件：独立的运动单元/零件：独立的制造单元
机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能有确定相对运动的连接方式组成的构件系统（机构=机架（1个）+原动件（≥1个）+从动件（若干）） 机器：包含一个或者多个机构的系统
注：从力的角度看机构和机器并无差别，故将机构和机器统称为机械
1. 机构运动简图的要点：1）构件数目与实际数目相同2）运动副的种类和数目与实际数目相同3）运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例（该项机构示意图不需要） 2. 运动副（两构件组成运动副）：1）高副（两构件点或线接触）2）低副（两构件面接触组成），例如转动副、移动副 3. 自由度（F）=原动件数目，自由度计算公式：
F?3n（n为活动构件数目）?2P（?PH（PH为高副数目） LPL为低副数目）求解自由度时需要考虑以下问题：1）复合铰链2）局部自由度3）虚约束
4. 杆长条件：最短杆+最长杆≤其它两杆之和（满足杆长条件则机构中存在整转副）
I） 满足杆长条件，若最短杆为机架，则为双曲柄机构 II） 满足杆长条件，若最短杆为机架的邻边，则为曲柄摇杆
机构
III） 满足杆长条件，若最短杆为机架的对边，则为双摇杆机
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构
IV） 不满足杆长条件，则为双摇杆机构
5. 急回特性：摇杆转过角度均为摆角（摇杆左右极限位置的夹角）的大小，而曲柄转过角度不同，例如：牛头刨床、往复式输送机
急回特性可用行程速度变化系数（或称行程速比系数）K表示
K??1?/t2t1?1180???K?1???????180? ?2?/t1t2?2180???K?1?为极位夹角（连杆与曲柄两次共线时，两线之间的夹角）
6. 压力角：作用力F方向与作用点绝对速度vc方向的夹角α 7. 从动件压力角α=90°（传动角γ=0°）时产生死点，可用飞轮或者构件本身惯性消除
8. 凸轮机构的分类及其特点：I)按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮（端面） II）按推杆形状分：1）尖顶——构造简单，易磨损，用于仪表机构（只用于受力不大的低速机构）2）滚子——磨损小，应用广3）平底——受力好，润滑好，用于高速转动，效率高，但是无法进入凹面 III）按推杆运动分：直动（对心、偏置）、摆动 IV)按保持接触方式分：力封闭（重力、弹簧等）、几何形状封闭（凹槽、等宽、等径、主回凸轮） 9. 凸轮机构的压力角：从动件运动方向与凸轮给从动件的力的方向之间所夹的锐角α（凸轮给从动件的力的方向沿接触点的法线方向）
压力角的大小与凸轮基圆尺寸有关，基圆半径越小，压力角
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α越大（当压力角过大时可以考虑增大基圆的半径） 10. 凸轮给从动件的力F可以如图分解为沿从动件的有用分力F’ F’ F 和使从动件压紧导路的有害分力F’’（F’’=F’tanα）F’’ 11. 凸轮机构的自锁现象：在α角增大的同时，F’’增大，使导路摩擦力
大于有用分力F’，系统无法运动，当压力角超过许用值【α】即发
生自锁，【α】在摆动凸轮机构中建议35°-45°，【α】在直动凸轮
机构中建议30°，【α】在回程凸轮机构中建议70°-80° 12. 凸轮机构的运动规律与冲击的关系：I）多项式运动规律：1）等速运动（一次多项式）运动规律——刚性冲击2）等加等减速（二次多项式）运动规律——柔性冲击3）五次多项式运动规律——无冲击（适用于高速凸轮机构） II）三角函数运动规律：1）余弦加速度（简谐）运动规律——柔性冲击2）正弦加速度（摆线）运动规律——无冲击 III）改进型运动规律：将集中运动规律组合，以改善运动特性 13. 凸轮滚子机构半径的确定：
?a为工作轮廓的曲率半径、?为理论轮廓的曲率半径、rT为滚子半径
I）轮廓内凹时：?a???rT II）轮廓外凸时：?a???rT（当
?a???rT?0时，轮廓变尖，出现失真现象，所以要使机构正
常工作，对于外凸轮廓要使?min?rT）
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注：平底推杆凸轮机构也会出现失真现象，可以增大凸轮的基圆半径来解决问题
14. 齿轮啮合基本定律：设P为两啮合齿轮的相对瞬心（啮合齿轮公法线与齿轮连心线O1O2交点），i12需要恒定，即需要
O2PO1P??1O2Prb2??（传动比?2O1Prb1为常数）
15. 齿轮渐开线（口诀）：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 啮合线：两啮合齿轮基圆的内公切线
啮合角：节圆公切线与啮合线之间的夹角α’（即节圆的压力角）
16. 齿轮的基本参数：
齿顶圆——ra、da齿根圆——rf、df齿厚sk(弧长）齿槽宽e（弧长） k齿距（周节）：pk?sk?ek法向齿距（周节）pn?pb(基圆上的弧长） 齿顶高（分度圆到齿顶高度）ha齿根高（分度圆到齿根高度）hf
分度圆：人为规定（标准齿轮中分度圆与节圆重合），分度圆参数用r、d、e、s、p=e+s表示（无下标）
全齿高h?ha?hf齿宽（轮齿轴向的厚度）B
轮齿的齿数为z
模数m：分度圆的周长??d?zp?d?zp/?，人为规定p/?只能取某些简单的值，1故定义m?p/?,有d?mz,r?mz2齿轮各项参数的计算公式：d?mz
****ha?ham(齿顶高系数ha正常齿ha?1,短齿制ha?0.8）
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*hf?(ha?c*)m(顶隙系数c*正常齿c*?0.25短齿制c*?0.3) *h?ha?hf?(2ha?c*)m *da?d?2ha?(z?2ha)m
* df?d?2hf?(z?2ha?2c*)m
17. 分度圆压力角α=arcos（rb/r）（rb为基圆半径，r为分度圆半径） 所以db所以pn?dcos??mzcos?
??mcos??pcos?
?pb??dbz??mzcos?z18. 齿轮重合度：表示同时参加啮合的轮齿的对数，用?（?≥1才能连续传动）表示，?越大，轮齿平均受力越小，传动越平稳
19. 理论上齿侧间隙为0即s1?e2?0,顶隙c为标准值即c?c*m
??r1?r2
标准安装时的中心距a?ra1?c?r2f20. 渐开线齿轮的加工方法：1）成形法（用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形，例如盘铣刀和指状铣刀），成形法的优点：方法简单，不需要专用机床；缺点：生产效率低，精度差，仅适用于单件生产及精度要求不高的齿轮加工2）范成法（利用一对齿轮（或者齿轮与齿条）互相啮合时，其共轭齿阔互为包络线的原理来切齿的），常见的刀具例如齿轮插刀（刀具顶部比正常齿高出c*m，以便切出顶隙部分，刀具模拟啮合旋转并轴向运动，缺点：只能间断地切削、生产效率低）、齿条插刀（顶部比传动用的齿条高出c*m，刀具进行轴向运动，切出的齿轮分度圆齿厚和分度圆齿槽宽相等，缺点：只能间断
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