機械設(shè)計總結(jié)

機械設(shè)計基礎(chǔ)總結(jié)

緒論：

1構(gòu)件：組成機械的各運動單元體。它可以是單一的整體，也可以是由幾個零件

組成的剛性結(jié)構(gòu)。

2機器：是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。其一般包括四個基本組成部分:動力部分、傳動部分、控制部分、執(zhí)行部分。特征：（1）很多構(gòu)件人為的組合體。

（2）各構(gòu)件之間有確定的相對運動。（3）能轉(zhuǎn)換機械能。

3機構(gòu)：用來傳遞運動和力的、有一個構(gòu)件為機架的、用構(gòu)件間能夠相對運動的

連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為機構(gòu)特征：（1）（2）皆同機器相同。

4機構(gòu)與機器的區(qū)別在于：機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還包括電氣、液壓等其他裝置；機構(gòu)只用于傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力之外，還具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。

第一章，平面機構(gòu)的自由度和速度分析。

1構(gòu)件相對于參考系的獨立運動稱為自由度。（一個平面運動的自由構(gòu)件具有三個自由度，空間機構(gòu)六個）

2兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接稱為運動副。3兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副稱為低副（提供兩個約束，保留一個自由度）。其分類：

（1）轉(zhuǎn)動副：組成運動副的兩構(gòu)件只能在平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動。（2）移動副：組成運動副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動。

4兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副（提供一個約束，保留兩個自由度）。

5僅用簡單線條和相關(guān)符號，將機構(gòu)各構(gòu)件之間的運動關(guān)系清楚的表達(dá)出來的圖形，稱為機構(gòu)運動簡圖。機構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類：

（1）固定構(gòu)件：用來支承活動構(gòu)件（運動構(gòu)件）的構(gòu)件。（2）原動件（主動件）：運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件。

（3）從動件：機構(gòu)中隨原動件運動而運動的其余活動構(gòu)件。6計算構(gòu)件的自由度：

F=3n（活動構(gòu)件數(shù)）－2PL（低副）－PH（高副）注意情況：

（1）復(fù)合鉸鏈：兩個以上構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副相連接。其具有（K－1）

個轉(zhuǎn)動副,K構(gòu)件數(shù)。

（2）局部自由度：與輸出構(gòu)件運動無關(guān)的自由度，在計算自由度時予以排

除。

（3）虛約束：在運動副引入得約束中，有些約束對機構(gòu)自由度的影響是重

復(fù)的，對機構(gòu)運動不起任何限制作用，應(yīng)除去不計。

7瞬心是兩剛體上絕對速度相同的重合點。

1

特點：（1）相對速度為零（V相對=0）

（2）絕對速度相等（V絕=0絕對瞬心，V絕≠0相對瞬心）分類：相對瞬心：兩個剛體都是運動的。

絕對瞬心：兩剛體之一是靜止的。因靜止構(gòu)件的絕對速度等于零，所以絕對瞬心是運動剛體上瞬時絕對速度等于零的點。8瞬心數(shù)的計算：N=

K（K1）

2

（K構(gòu)件數(shù)）

9瞬心位置的確定：

（1）兩構(gòu)件直接接觸：

轉(zhuǎn)動副在轉(zhuǎn)動中心，移動副在垂直導(dǎo)路的無窮遠(yuǎn)處。

高副：純滾動在接觸點處，滾動兼滑動在接觸點的公法線上。具體位

置還要根據(jù)其他條件才能確定。（2）兩構(gòu)件不直接接觸：

三心定理：兩個構(gòu)件的瞬心在其余兩個構(gòu)件瞬心的連線上。

第二章，平面連桿機構(gòu)

1平面連桿機構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副連接而成的平面機構(gòu)，又稱平面低副機構(gòu)。其特點:（1）全用低副連接。

（2）運動尺寸大，運動誤差大。

（3）慣性力不易平衡。

2搖桿：能整周轉(zhuǎn)動。曲柄：不能整周轉(zhuǎn)動。

3全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機構(gòu)，簡稱鉸鏈四桿機構(gòu)：

其分類:（1）曲柄搖桿機構(gòu)（2）雙曲柄機構(gòu)（3）雙搖桿機構(gòu)

鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：

（1）最短桿與最長桿長度之和小于等于其余兩桿之和。（2）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的。

是否存在曲柄（滿足以上條件后）：

（1）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉(zhuǎn)副，故得雙曲柄機構(gòu)。（2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整轉(zhuǎn)副，曲柄搖桿機

構(gòu)。

（3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉(zhuǎn)副，故得雙搖桿機構(gòu)。

4含一個移動副的四桿機構(gòu)：曲柄滑塊機構(gòu)、導(dǎo)桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)。5急回特性:雖然搖桿來回擺動的擺角（ψ）相同，但對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不等（φ1＞φ2）；當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動時，對應(yīng)的時間也不等（t1＞t2），從而反映了搖桿往復(fù)擺動的快慢不同。6壓力角和傳動角：

（1）作用在從動件上的驅(qū)動力F與該力作用點絕對速度vc之間所夾的銳角a

稱為壓力角。壓力角越小，有效分力就越大。其可作為判斷機構(gòu)傳動性能的標(biāo)志。

（2）為度量方便，習(xí)慣用壓力角a的余角γ（即連桿和從動搖桿之間所夾的

銳角）來判斷傳力性能，γ稱為傳動角。

2

故a越小，γ越大，機構(gòu)傳力性能越好；反之，a越大，γ越小，機構(gòu)傳力越費勁，傳動效率越低。

7死點位置：機構(gòu)的傳動角為0的位置稱為死點位置，其會使機構(gòu)的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定現(xiàn)象。為了消除死點位置的影響，可以對從動曲柄施加外力，或利用飛輪及構(gòu)件自身的慣性作用，使機構(gòu)通過死點位置。

第三章，凸輪機構(gòu)

1其結(jié)構(gòu)簡單，原動件的簡單運動可使從動件實現(xiàn)各種復(fù)雜運動。2分類及特點（P41）3運動規(guī)律（P42）

第四章齒輪機構(gòu)

1齒輪的優(yōu)點：（1）使用的圓周速度和功率范圍廣。

（2）效率較高。（3）傳動比穩(wěn)定。（4）壽命長。（5）工作可靠性高。

（6）可實現(xiàn)平行軸，任意角相交軸和任意角交錯軸之間的傳

動。

缺點：（1）要求較高的制造和安裝精度。

（2）不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動。

2齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件（嚙合的定傳動比條件）：

欲使兩齒輪瞬時角速比恒定不變，必須使C點為連心線上的固定點，或者說，欲

使齒輪保持定角速比，不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的齒廓公法線都必須與連心線交于一定點。

一對傳動齒輪的連心線O1O2被齒廓接觸點公法線分割為兩段，該兩線段長度與兩

輪瞬時角速度成反比。

ω1ω2

=

O2CO1C

3漸開線的形成與特性：

當(dāng)一直線在一圓周上作純滾動時，此直線上任意一點的軌跡稱為該圓的漸開線，這個圓稱為漸開線的基圓，該直線為發(fā)生線。

漸開線滿足定角速比要求，即無論兩齒廓在何處接觸，過接觸點所作齒廓公法線均通過連心線上同一點C。

漸開線的特性：（圖P55）

（1）發(fā)生線從位置1到位置2做純滾動，物相對滑動，故兩點位置等

于弧長，BK=AB

（2）漸開線上任意一點的法線必與基圓相切。

（3）漸開線齒廓上各點壓力角（法線即壓力方向線與速度方向線所夾的銳角）不等，向徑越大（即K點離輪心越遠(yuǎn)），其壓力角越大。

（4）漸開線的形狀取決于基圓的大小�；鶊A越大，它的漸開線在K點的曲率

半徑越大，漸開線愈趨平直。（5）基圓之內(nèi)物漸開線。

。（6）K點的曲率半徑PK=BK

3

（7）同一基圓同側(cè)的兩條漸開線間的法線距離相等。（8）同一基圓相反兩條漸開線的公法線處處相等。4齒輪各部分名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸：（1）一點，兩角，三圓：

節(jié)點：過接觸點（嚙合點）作兩齒廓的公法線與連心線的交點。壓力角：分度圓受力方向與速度方向夾角。嚙合角：嚙合線與兩節(jié)圓公切線的所夾的銳角節(jié)圓：過節(jié)點C所作的兩個相切的圓稱為節(jié)圓。

基圓：當(dāng)一直線在一圓周上作純滾動時，此直線上任意一點的軌

跡稱為該圓的漸開線，這個圓稱為漸開線的基圓。

分度圓：把齒輪圓周上的比值PK（齒距）/π規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值，并使

該圓上的壓力角也為標(biāo)準(zhǔn)值（20°），這個圓為分度圓。（2）標(biāo)準(zhǔn)參數(shù):：

模數(shù)m：分度圓上的齒距p對π的比值稱為模數(shù)，m越大，p越大，輪齒也越大，輪齒抗彎能力也越強，所以期又是輪齒抗彎能力的重要標(biāo)志。

m=p=s（齒厚）+e（齒槽寬）

πp

d（分度圓直徑）=z=mz

πp

頂高系數(shù)ha*（正常1.0，短齒0.8）頂隙系數(shù)c*（正常0.25，短齒0.3）（3）其他參數(shù)：

介于齒頂圓和分度圓之間的部分稱為齒頂，其徑向高度稱為齒頂高，用ha表示，介于齒根圓和分度圓之間的部分稱為齒根，其徑向高度稱為齒根高，用hf表示。

全齒高h(yuǎn)=ha+hfha=ha*mhf=(ha*+c*)mc（頂隙）=c*m齒頂圓直徑da=d+2ha齒根圓直徑df=d-2hf

分度圓上齒厚與齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高均為標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪

對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪s=e=2=基圓直徑db=dcosa

5漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合：

K1K1，=K2K2，m1cosa1=m2cosa2m1=m2=m，a1=a2=a漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須相等。一對齒輪的傳動比可表示為：I=n1=ω1=

22

pπm2

推導(dǎo)必須使

nω

d2，d1

=db2=d2=z2（圖P56P59），

b111

ddz

標(biāo)準(zhǔn)中心距：a=r1，+r2,=r1+r2=

m2

（z1+z2）

因兩分度圓相切：c（頂隙）=hf－h(huán)a

標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動只有在分度圓和節(jié)圓重合時，壓力角與嚙合角才相等。

實際嚙合線段與兩嚙合點間距離之比稱為重合度，用ε表示，齒輪連續(xù)傳動的條

件：

4

ε=

AKEK

＞1（圖P60）

6漸開線齒輪的切齒原理：

切齒方法按其原理可分為成形法和范成法。

成形法是用漸開線齒形的成形刀具直接切出齒形。

5

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設(shè)計中運用了科學(xué)工程計算軟件，翻閱了學(xué)過的各種關(guān)于力學(xué)，制圖，公差方面的書籍，綜合運用了這些知識，感覺提高許多，當(dāng)然尤其是在計算機軟件CAD方面的運用，深切感到計算機輔助設(shè)計給設(shè)計人員帶來的方便，各種設(shè)計，計算，制圖全套完成。

由于沒有經(jīng)驗，第一次做整個設(shè)計工作，在設(shè)計過程中出現(xiàn)了一些錯誤比如線形，制圖規(guī)格，零件設(shè)計中的微小計算錯誤等都沒有更正，設(shè)計說明書的排版也比較混亂等等。對圖層，線形不熟悉甚至就不確定自己畫出的線，在出圖到圖紙上時實際上是什么樣子都不知道，對于各種線寬度，沒有實際的概念。再比如標(biāo)注較混亂，還是因為第一次做整個設(shè)計工作，沒有經(jīng)驗，不熟悉。

這次設(shè)計的目的是掌握機械設(shè)計規(guī)律，綜合運用學(xué)過的知識，通過設(shè)計計算，繪圖以及運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料進(jìn)行全面的機械設(shè)計技能訓(xùn)練。目的已經(jīng)達(dá)到，有許多要求、標(biāo)準(zhǔn)心中雖然明確理解掌握但是要全力，全面的應(yīng)用在實際中，還有待于提高水平。

雖然它可能不是良好、優(yōu)秀，但是既然教學(xué)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計目的已經(jīng)達(dá)到，那么這次設(shè)計做的就是完全合格的。當(dāng)然還受軟件的熟悉，運用程度的影響，所有這些必須得參加實踐，接觸實際工程設(shè)計中才能提高。帶輪，齒輪，軸，軸承這些關(guān)鍵的設(shè)計計算都達(dá)到合格。通過這次課程設(shè)計，感到機械設(shè)計綜合了力學(xué)，公差，材料，制圖等學(xué)科的知識，要好了這些功課，才能做好機械設(shè)計。

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