機(jī)械測(cè)試基礎(chǔ) 期末復(fù)習(xí)概念總結(jié)

機(jī)械測(cè)試基礎(chǔ)概念總結(jié)

測(cè)量（靜態(tài)"動(dòng)態(tài)測(cè)量）模擬信號(hào):泛指隨時(shí)間連續(xù)變化物理量（經(jīng)傳感器變?yōu)殡娦盘?hào)依然是模擬信號(hào)）時(shí)間，幅值連續(xù)可得任意時(shí)間值，合理值數(shù)字信號(hào)：也是隨時(shí)間變化但時(shí)間（一定間隔），幅值離散（某個(gè)最小量個(gè)數(shù)）測(cè)量一般用途：產(chǎn)品開發(fā)與試驗(yàn)過(guò)程；過(guò)程與系統(tǒng)控制；監(jiān)測(cè)與診斷量~定性區(qū)別定量確定的一種物質(zhì)屬性基本量：LMTθ溫度I電流N發(fā)光強(qiáng)度J物質(zhì)的量測(cè)量：以確定被測(cè)對(duì)象量值為目的實(shí)驗(yàn)過(guò)程計(jì)量：涉及實(shí)現(xiàn)1單位統(tǒng)一2量值準(zhǔn)確可靠的測(cè)量測(cè)試：具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量測(cè)量裝置：傳感器（敏感元件-轉(zhuǎn)換元件）-調(diào)節(jié)電路-顯示-接口（數(shù)字化）-計(jì)算機(jī)-分析$存儲(chǔ)測(cè)量四要素被測(cè)對(duì)象，計(jì)量單位，測(cè)量方法，測(cè)量誤差基準(zhǔn)：保存，復(fù)現(xiàn)，計(jì)量單位的計(jì)量器具（國(guó)家，副，工作）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：檢定工作計(jì)量器具的計(jì)量器具測(cè)量方法：直接（直接~尺、間接比較~溫度計(jì)），間接（所測(cè)的是與被測(cè)量有定關(guān)系的），組合（方程組，不提精度卻提準(zhǔn)確度）測(cè)量裝置/系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)1傳感器~測(cè)量轉(zhuǎn)換（第一級(jí)測(cè)量變換器）2測(cè)量變換器：輸出與輸入有給定關(guān)系；輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為變送器3檢測(cè)器：顯示存在不必顯示量值4測(cè)量器具示值：由測(cè)量器具所指示的被測(cè)量值，用被測(cè)量的單位表示5準(zhǔn)確度等級(jí)：表示測(cè)量器具等級(jí)（保持誤差在規(guī)定極限內(nèi)）6標(biāo)稱范圍/示值范圍標(biāo)尺范圍所對(duì)應(yīng)被測(cè)量示值范圍7量程：表程范圍上下限之差的模8測(cè)量范圍：測(cè)量器具誤差在允許范圍內(nèi)"器具所能測(cè)量的被測(cè)值范圍9漂移：計(jì)量特性隨時(shí)間的慢變化1測(cè)量誤差結(jié)果-真值系統(tǒng)（恒定或按確定方式變化~已定、未定系統(tǒng)誤差）隨機(jī)，粗大2誤差表示絕對(duì)誤差，相對(duì)（無(wú)量綱）引用（只用于表示計(jì)量器具特性絕對(duì)誤差／量成或標(biāo)稱范圍最高值）3測(cè)量精度（泛指結(jié)果可信度）a測(cè)量靜密度：隨機(jī)誤差大小的誤差b測(cè)量正確度：表系統(tǒng)誤差的誤差c測(cè)量準(zhǔn)/精確度：結(jié)果與真值一致程度即系與隨的綜合d測(cè)量不確定度：真值所處量值范圍/誤差分散性☆完整結(jié)果＝結(jié)果+不確定度4不確定度包含A＆B類分量A實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差~實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s（統(tǒng)計(jì)方法算出B標(biāo)準(zhǔn)偏差u（經(jīng)驗(yàn)估計(jì)）測(cè)量重復(fù)性，復(fù)現(xiàn)性也是評(píng)價(jià)測(cè)量質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)5測(cè)量器具誤差1儀器示值誤差2基本誤差/固有誤差3允許誤差：允許的誤差極限值4測(cè)量器具的準(zhǔn)確度5測(cè)量器具重復(fù)性，重復(fù)性誤差6回程誤差/滯后誤差7誤差曲線~器具誤差與被測(cè)量間關(guān)系8校準(zhǔn)曲線~實(shí)際值與示值關(guān)系第一章信號(hào)一、分類：1確定＆隨機(jī)2連續(xù)＆離散3能量＆功率1確定信號(hào)（a周期，b非周期）a按一定時(shí)間間隔周而復(fù)始無(wú)始無(wú)終b不具周期（準(zhǔn)周期；瞬變非周期）2隨機(jī)（不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)瞬時(shí)值，無(wú)法用數(shù)學(xué)關(guān)系式來(lái)描述）1連續(xù)（數(shù)學(xué)表達(dá)式中獨(dú)立變量取值取值連續(xù)）若獨(dú)立變量＆幅值均連續(xù)~模擬信號(hào)2離散（獨(dú)立變量取值離散）若獨(dú)立變量與幅值均離散~數(shù)字1能量（信號(hào)平方對(duì)時(shí)間的積分）能量有限2功率（信號(hào)平方）能量無(wú)限但在有限區(qū)間內(nèi)平均功率有限二、信號(hào)描述（時(shí)域/頻域）1（時(shí)間為獨(dú)立變量）反應(yīng)瞬時(shí)值隨時(shí)間變化2（以頻率為獨(dú)立變量）反應(yīng)頻率組成；幅值相角大小頻率與幅值~幅頻譜；相頻譜周期信號(hào)＆離散頻譜偶函數(shù)×奇函數(shù)＝奇函數(shù)積分＝0；偶為一側(cè)2倍cos偶sin奇@@@1、周期函數(shù)頻譜特點(diǎn)（3）①頻譜是離散的②每條譜線只出現(xiàn)與基頻率w。整數(shù)倍上基波頻率是個(gè)分量頻率公約數(shù)③各頻率分量譜線高度表相位或幅值（諧波幅值總趨勢(shì)幅值隨諧波次數(shù)增大而減�。�2周期信號(hào)強(qiáng)度表達(dá)峰值xp＝|x（t）|max峰-峰值xp-p最大最小峰值差絕對(duì)均值μ|x|全波整流后的均值有效值xrms均方跟值均方值Pav有效值得平方三、瞬變非周期連續(xù)頻譜周期信號(hào)由幾個(gè)簡(jiǎn)諧信號(hào)疊加；但幾個(gè)簡(jiǎn)諧信號(hào)疊加不一定是周期信號(hào)具有離散頻譜的不定是周期信號(hào)，只有各成分頻率比為有理數(shù)才疊加成周期準(zhǔn)周期：具有離散頻譜的非周期信號(hào)瞬變非周期：連續(xù)頻譜~通常所謂的非周期信號(hào)頻譜連續(xù)的原因：☆當(dāng)周期信號(hào)T.→∞△w.→0譜線無(wú)限靠近變量w連續(xù)取值至離散譜線頂點(diǎn)變成連續(xù)曲線故非周期頻譜連續(xù)第二章測(cè)試裝置基本特性（靜/動(dòng)態(tài)特性；負(fù)載特性；抗干擾性）1靜態(tài)特性：靜態(tài)測(cè)量下描述實(shí)際測(cè)量裝置與理想時(shí)的不變線性系統(tǒng)接近程度a靜態(tài)

標(biāo)定~只改變一個(gè)輸入量測(cè)對(duì)應(yīng)輸出的實(shí)驗(yàn)過(guò)程b要得到有意義標(biāo)定結(jié)果輸入輸出測(cè)量必須精確，用來(lái)定量這些變量的儀器（或傳感器）和技術(shù)統(tǒng)稱‖標(biāo)準(zhǔn)‖c真值~用精度最高的“最終標(biāo)準(zhǔn)”得到的測(cè)量值‖標(biāo)準(zhǔn)傳遞‖（最終標(biāo)準(zhǔn)，傳遞，實(shí)驗(yàn)室，）①線性度線性誤差＝△max/(Ymax-Ymin)×100%②靈敏度＝△Y/△X③回程誤差/遲滯④分辨力：引起輸出產(chǎn)生可察覺變化的最小輸入量變化值（表示為其與量程比的百分?jǐn)?shù)）⑤零點(diǎn)/靈敏度漂移輸出零點(diǎn)偏離原始零點(diǎn)的距離；由于材料性質(zhì)變化引起的輸入輸出關(guān)系（斜率）的變化2動(dòng)態(tài)特性（輸入隨時(shí)間變化測(cè)輸入與輸出間~動(dòng)態(tài)關(guān)系（時(shí)間函數(shù)）的數(shù)學(xué)描述（常系數(shù)線性微分方程/微分方程線性變換/單位脈沖輸入的響應(yīng)）確定動(dòng)態(tài)特性的目的：了解其所能實(shí)現(xiàn)的不失真測(cè)量的頻率范圍傳遞函數(shù)特點(diǎn)（復(fù)數(shù)域）①H(s)與輸入及系統(tǒng)初始狀態(tài)無(wú)關(guān)，只表達(dá)系統(tǒng)傳輸特性②同一形式的傳遞函數(shù)可表征具有相同傳輸特性的不同物理系統(tǒng)③系數(shù)ab反應(yīng)輸入輸出量綱變換特性④H(s)分母取決于系結(jié)構(gòu)“n”表系統(tǒng)微分方程階數(shù)；分子與系統(tǒng)與外界之間關(guān)系有關(guān)（一般n＞m）頻率響應(yīng)函數(shù)（頻率域）物理概念明確；易通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立；易由其求出傳遞函數(shù)①幅頻特性：定長(zhǎng)線性系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧信號(hào)激勵(lì)下其穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比A(w);相位差ψ（x）為相頻特性環(huán)節(jié)串聯(lián)H(s)＝∏Hi(s)A(w)＝∏Ai(w);ψ(w)＝∑ψi(w)并聯(lián)H(s)＝∑Hi(s)3負(fù)載效應(yīng)：存在測(cè)量于裝置各個(gè)環(huán)節(jié)是傳感器安裝到被測(cè)物體上或介質(zhì)中，從物體與介質(zhì)中吸收能量或產(chǎn)生干擾使被測(cè)物理量偏離原有量值從而不可能實(shí)現(xiàn)理想的測(cè)量4測(cè)量裝置的抗干擾性（電源，環(huán)境，信道干擾）一階系統(tǒng)：（時(shí)間常數(shù)τ越小越好）當(dāng)測(cè)低激勵(lì)頻率w

擴(kuò)散出電阻而前者則是利用半導(dǎo)體做成的粘貼式敏感元件?電阻應(yīng)變式應(yīng)用方式1直接粘于構(gòu)件預(yù)定部位拉壓應(yīng)力、扭矩彎矩2貼于彈性元件（應(yīng)變~電阻）力、位移、壓力、加速度1、電容傳感器a極距變化型靈敏度與極距呈反比引起非線性誤差在教小間隙范圍變化那工作常采用差動(dòng)式b面極變化靈敏度常數(shù)但小適用于較大直線位移／角位移測(cè)量c介質(zhì)變化測(cè)液位溫度厚度電容傳感器測(cè)量電路a電橋電路：將電容傳感器作為橋路一部分，由電容變化轉(zhuǎn)電壓變化電橋輸出為一調(diào)幅波，經(jīng)放大，相敏解調(diào)，濾波后輸出再推動(dòng)顯示儀b直流極化電路/靜壓電容傳感器電路~測(cè)氣流/液流震動(dòng)速度進(jìn)而得到壓力c諧振電路~優(yōu)（敏）缺（工作點(diǎn)不易選，變化范圍窄，連接電纜的分布電容影響較大）d調(diào)頻電路~抗干擾，敏，電纜分布電容影響大）e運(yùn)算放大電路3、電感式（電磁感應(yīng)原理）自感（可變磁阻／渦流式）；互感（差動(dòng)變壓器）互感型~差動(dòng)變壓器式原理~電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象e＝-Mdi/dtM~比例系數(shù)/互感大小與兩線圈相對(duì)位置及周圍介質(zhì)導(dǎo)磁力有關(guān)☆壓電效應(yīng)：某些物質(zhì)（石英等晶體）受壓后內(nèi)部極化某些表面上出現(xiàn)電荷形成電場(chǎng)~可逆的壓電/逆壓電效應(yīng)都是線性的☆鐵電性：某些晶體存在自發(fā)極化特點(diǎn)即晶胞正負(fù)電中心不重合且這種極化可在電場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)向@磁電晶體最典型特征~具有電滯回特性常用壓電材料1壓電單晶~石英2壓電陶瓷（多晶體）~有許多疇組成的多疇晶體（鐵電體由微晶組成，微晶細(xì)分為電疇）3有機(jī)壓電薄膜壓電式力傳感器形式：1利用膜片式彈性元件~膜片承壓面積將壓力轉(zhuǎn)換成力2利用活塞的承壓面承受壓力通過(guò)活塞另一端頂桿作用在壓電片上測(cè)出作用力進(jìn)而推算出活塞承受壓力1熱電式傳感器（金屬熱電效應(yīng)~熱電效應(yīng)：把兩種不同導(dǎo)體/半導(dǎo)體連成閉合回路兩節(jié)點(diǎn)分別置于不同溫度處在回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象2熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)冷端溫度固定總熱電視只與熱段單質(zhì)函數(shù)關(guān)系①溫差電動(dòng)勢(shì)~同一導(dǎo)體兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電動(dòng)勢(shì)（電子由高溫段運(yùn)動(dòng)到低溫端高溫正電）2、熱電偶回路特點(diǎn)：a組成熱電偶的導(dǎo)體相同回路總熱電動(dòng)勢(shì)為0b兩節(jié)點(diǎn)溫度相同盡管材料不同總熱電動(dòng)勢(shì)為0c熱電偶AB熱電動(dòng)勢(shì)與中間溫度無(wú)關(guān)只與節(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)dE（t1，t3）=E（t1，t2）+e中間導(dǎo)體定律fEab=Eac+Ecb標(biāo)準(zhǔn)電級(jí)熱電偶分類1、鉑銠-鉑熱電阻LB精度高氧化／中性物化性質(zhì)穩(wěn)定作為基準(zhǔn)；熱電動(dòng)勢(shì)弱高溫易受還原蒸汽侵害2、鎳鉻-鎳硅EU氧化中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)大線形好便宜；還原性中易腐蝕3、鎳鉻-考銅EA靈敏便宜；范圍低氧化易變質(zhì)半導(dǎo)體傳感器（~敏傳感器）優(yōu)：敏響應(yīng)快結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小質(zhì)量小功耗低安全可靠壽命長(zhǎng)缺：非線性輸出溫度影響大性能參數(shù)分散性大1磁敏傳感器a霍爾元件（霍爾效應(yīng)）霍爾效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)電荷受磁場(chǎng)中洛倫滋力作用電子一側(cè)積累形成電場(chǎng)（直至Fe與Fl平衡）霍爾元件~半導(dǎo)體磁電轉(zhuǎn)換元件測(cè)微小的b磁阻元件（磁阻效應(yīng)）磁阻效應(yīng)：半導(dǎo)體片電阻與外加磁場(chǎng)B，霍爾常數(shù)kb有關(guān)的特性（與材料性質(zhì)，幾何形狀）遷移率升高磁阻效應(yīng)大長(zhǎng)寬比大傳感器選用第四章信號(hào)的調(diào)理與記錄一電橋（將電阻／電感／電容等轉(zhuǎn)為電流電壓輸出的一種測(cè)量電路）~電路簡(jiǎn)單可靠，高精度高靈敏度*分類a（工作原理）偏值法歸零法b（激勵(lì)電源）直流電橋交流電橋調(diào)制與解調(diào)1調(diào)制~利用某低頻信號(hào)控制/改變高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值，頻率，相位）的過(guò)程~調(diào)頻/調(diào)相/調(diào)幅載波~高頻真當(dāng)信號(hào)調(diào)制信號(hào)~控制高頻振蕩的低頻信號(hào)已調(diào)制信號(hào)~調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)解調(diào)~從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程2直流放大器~會(huì)帶來(lái)零漂，級(jí)間耦合等造成信號(hào)失真；交流放大器~具有良好抗零漂性能故☆調(diào)制解調(diào)應(yīng)用：1力位移等變化緩慢經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為低頻微弱信號(hào)先調(diào)制后交流放大再解調(diào)~可獲取放大后的被測(cè)信號(hào)2某些傳感器完成被測(cè)物理量轉(zhuǎn)為電量應(yīng)用了調(diào)制解調(diào)原理。~交流電阻電橋~實(shí)質(zhì)是幅值調(diào)制器；~電容電感類傳感器將被測(cè)物理量變換成頻率變化即采取了頻率調(diào)制；~差動(dòng)變壓器是位移傳感器~調(diào)幅3信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸1、幅值調(diào)制與解調(diào)將高

頻載波信號(hào)×被測(cè)信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）~高頻信號(hào)幅值隨被測(cè)信號(hào)變化而變化（相當(dāng)于調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移過(guò)程）調(diào)幅信號(hào)解調(diào)方法：同步解調(diào)（經(jīng)低通濾波器），包絡(luò)/整流檢波，相敏檢波2、頻率調(diào)制與解調(diào)利用調(diào)制信號(hào)控制載波信號(hào)頻率變化過(guò)程；載波幅值不變頻率隨調(diào)制信號(hào)的幅值成比例（一般用振蕩電路來(lái)實(shí)現(xiàn)）調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)（鑒頻）（經(jīng)高通濾波）鑒頻器，鎖相環(huán)解調(diào)器3、濾波器濾波~讓被測(cè)信號(hào)中的有效成分通過(guò)不需要的成分抑制或衰減掉濾波器分類（按選頻方式4）低通/高通/帶通/陷波（帶阻）濾波器~截止頻率之上/下，中心頻率附近通過(guò)，選定頻帶上的頻率衰減掉（按構(gòu)成形式2）有/無(wú)源濾波器~有源常使用運(yùn)算放大電路；無(wú)源由一定RLC配實(shí)際濾波器特征參數(shù)1截止頻率fc：幅頻特性值等于A。/√2（即-3dB）對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)若以信號(hào)幅值平方表信號(hào)功率截止頻率對(duì)應(yīng)半功率點(diǎn)2帶寬B＝上下截止頻率間頻率范圍3紋波幅度δ：通帶中幅頻特性值起伏范圍(越小越好）4品質(zhì)因子Q：帶通濾波器Q為中心頻率f。與帶寬B只比（Q大則B小選擇性好）5倍頻程選擇性：阻＆通帶間過(guò)度帶的曲線傾斜度，表征幅頻特性衰減快慢程度。表示為上截止頻率（大）fc2與2fc2或下截止頻率（�。ゝc1與?fc1間幅頻特性衰減值（即變化一個(gè)倍頻程的衰減量以dB表示）衰減越快越好6濾波器因數(shù)（矩形系數(shù)）λ：濾波器幅頻特性-60dB＆-3dB帶寬比λ理想＝1一般1~5實(shí)際濾波電路一階RC（過(guò)渡帶內(nèi)衰減速率很慢fc＝1/2πRC對(duì)應(yīng)于幅值衰減3dB的點(diǎn)，所以調(diào)節(jié)RC值可方便調(diào)節(jié)截止頻率從而改變帶寬低通C輸出：|H(f)|＝1/√〔1+（f/fc）?〕φ(f)＝-arctan（f/fc）高通R輸出：|H(f)|＝(f/fc)/√1+(f/fc)?φ(f)＝90°-arctan(f/fc)復(fù)雜濾波器LC（L替代R）多個(gè)中心頻率相同的濾波器級(jí)連后總幅頻特性值為各濾波器幅頻特性的成級(jí)使通帶外的頻率成分更大的衰減；但同時(shí)帶來(lái)了明顯負(fù)載效應(yīng)和相移增大☆避免這一問(wèn)題常用方法：采用有源濾波器~將濾波網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)算放大器結(jié)合1、多路濾波器并聯(lián)~中心頻率不同增益相同①常用于信號(hào)的頻譜分析，信號(hào)中特定頻率成分提�、谥行念l率不同（但能使相鄰帶寬相互連接，一般使前一-3dB上截止頻率高端＆后一-3dB下截止頻率低端相等）須具有相同放大倍數(shù)③常見恒帶寬比（相對(duì)帶寬為常數(shù)）＆恒帶寬濾波器恒帶寬比~Bi/f。i＝Cfc2i＝2*n(次方）fc1in~倍頻程數(shù)：n＝1倍頻程濾波器，n＝1/31/3倍頻程濾波器……f。i＝2*n次f。（i-1）＝√fc1ifc2i☆只要選定n值即可設(shè)計(jì)出覆蓋給定頻率范圍的鄰接式濾波器☆低頻段帶寬小高頻段大使高頻段濾波效果很差恒帶寬~絕對(duì)帶寬為常數(shù)所有頻段均有良好頻率分辨力B小分辨力好但需濾波器多∴一般不用固定的中心頻率與帶寬并聯(lián)組合通過(guò)中心頻率可調(diào)的掃描式帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)2、中心頻率可調(diào)式五、信號(hào)處理1、數(shù)字信號(hào)處理基本步驟預(yù)處理→A/D轉(zhuǎn)換→計(jì)算機(jī)/數(shù)字信號(hào)處理器→結(jié)果顯示①預(yù)處理組成a）電壓幅值調(diào)理~適宜于采樣（希望峰-峰值足夠大以便充分利用A/D轉(zhuǎn)換器精度：信號(hào)電平較低轉(zhuǎn)換后二進(jìn)制高位為0僅低位有值；若超過(guò)參考電壓則轉(zhuǎn)換中將發(fā)生溢出這是不允許的）進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)電平應(yīng)適當(dāng)調(diào)整b）必要的濾波以提高信噪比，并略去高頻噪聲c）隔離信號(hào)中的直流分量d）如原信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制則應(yīng)先解調(diào)②A/D轉(zhuǎn)換~模擬信號(hào)經(jīng)采樣，量化，轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的過(guò)程~計(jì)算機(jī)只能處理有限長(zhǎng)度數(shù)據(jù)3、數(shù)字化過(guò)程（模擬信號(hào)變化為有限長(zhǎng)的離散時(shí)間序列）對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和截?cái)啖俨蓸觺用一等時(shí)距的周期脈沖序列S(t)也稱采樣函數(shù)去乘x（t時(shí)距Ts稱采樣間隔fs＝1/Ts采樣頻率采樣后頻譜是平移后圖形的疊加再乘窗函數(shù)w（t）窗寬為T，截取的時(shí)間序列數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為N＝T/Ts;N也稱序列長(zhǎng)度②計(jì)算機(jī)按一定算法（離散傅立葉變換DFT)將N點(diǎn)長(zhǎng)的離散時(shí)間序列xsw變換成N點(diǎn)的離散頻率序列并輸出③DFT不僅算出xsw的“頻譜”且對(duì)其連續(xù)的頻譜XTW進(jìn)行了頻域的采樣處理使其離散化~相當(dāng)于XTW乘上采樣函數(shù)D(f)即在頻域一個(gè)周期fs＝1/Ts中輸出N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)輸出頻率序列的頻率間距△f＝fs/N＝1/(TsN)＝1/T計(jì)算機(jī)輸出X(f)p＝X*S*WDx（t）p＝xsw*d為一周期函數(shù)☆采樣，截?cái)�，DFT計(jì)算出現(xiàn)的問(wèn)題1）時(shí)

域采樣~連續(xù)時(shí)間信號(hào)變成離散信號(hào)（乘等時(shí)距單位脈沖序列）各采樣點(diǎn)上瞬時(shí)值變?yōu)槊}沖序列強(qiáng)度以后將進(jìn)一步被量化為相應(yīng)數(shù)值；得到離散時(shí)間序列x（n）＝x（nTs)＝x（n/fs）n＝0，1，2……2）采樣間隔Ts選擇太�。ú蓸宇l率高）一定時(shí)間記錄其數(shù)字序列很長(zhǎng)，計(jì)算工作量迅速增大；若間隔過(guò)大（頻率低）則可能丟掉有用信息可能出現(xiàn)~混疊現(xiàn)象☆1、混疊現(xiàn)象采樣后的頻譜是將原信號(hào)頻譜X(f)依次平移1/Ts至各采樣脈沖對(duì)應(yīng)的頻域序列上然后全部疊加而成變?yōu)殡x散信號(hào)而相應(yīng)的頻域函數(shù)變?yōu)橹芷诤瘮?shù)周期為fs（1/Ts)若間隔Ts過(guò)大（采樣頻率fs過(guò)低）那么移植各采樣脈沖所處頻譜X(f)就會(huì)有一部分混疊使新合成X*S圖形與原X(f)不一致，這一現(xiàn)象稱“混疊”發(fā)生混疊后，改變了原來(lái)頻譜的部分幅值即不可能從離散的采樣信號(hào)xs準(zhǔn)確恢復(fù)出原來(lái)的時(shí)域信號(hào)不產(chǎn)生混疊方法（不可能徹底消除，因?qū)嶋H濾波器不可能將高頻噪聲全衰減干凈）1抗混疊濾波預(yù)處理使被采樣模擬信號(hào)x（t）成為有限帶寬信號(hào)~不滿足的采樣前先通過(guò)模擬低通濾波器2采樣定理fs＞2fh帶限信號(hào)最高頻率的2倍實(shí)際濾波器使采樣頻率fs與濾波器截止頻率fc關(guān)系fs＝（3~4）fc☆2、量化與量化誤差量化~采樣得到的離散信號(hào)的電壓幅值用二進(jìn)制碼組表示使離散信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)量化電平~從有限個(gè)離散電平中去一個(gè)來(lái)近似表采樣點(diǎn)的信號(hào)實(shí)際幅值電平（每一量化電平對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼）b位二進(jìn)制數(shù)共有2"b次個(gè)數(shù)碼但第一位作為符號(hào)為所以實(shí)際2"(b-1)次☆3、截?cái)�，泄露，窗函�?shù)泄露~W為一無(wú)限帶寬的使x截?cái)嗪笠脖厝怀蔀闊o(wú)限帶寬信號(hào)其能量在頻率軸分布擴(kuò)展的現(xiàn)象☆4頻域采樣，時(shí)域周期延拓，柵欄效應(yīng)頻域采樣過(guò)程結(jié)果是將時(shí)域信號(hào)平移至各脈沖坐標(biāo)位置重新構(gòu)圖~周期延拓結(jié)果是一個(gè)周期信號(hào)xsw*d實(shí)質(zhì)為摘取采樣點(diǎn)上對(duì)應(yīng)函數(shù)值~柵欄效應(yīng)（時(shí)域采樣，頻域采樣均有）時(shí)域采樣若滿足采樣定理要求柵欄效應(yīng)不會(huì)有影響；頻域影響大可能使整個(gè)處理失去意義☆頻率分辨率，整周期截?cái)郉FT算法固有特征△f＝fs/N＝1/T一、位移測(cè)量（線、角）a滑線電阻式位移傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單"使用方便"輸出大"性能穩(wěn)定；觸頭有機(jī)械摩擦使用壽命受限"分辨率低"輸出信號(hào)噪聲大"不宜用于頻率較高的動(dòng)態(tài)測(cè)量b應(yīng)變片式位移傳感器原理~彈性元件將位移轉(zhuǎn)為應(yīng)變量而后經(jīng)應(yīng)變片、應(yīng)變儀等測(cè)量記錄c差動(dòng)變壓器式精度高性能穩(wěn)線性廣輸出大使用方便；動(dòng)態(tài)性能差d光電脈沖式實(shí)質(zhì)~位移-數(shù)字編碼器測(cè)量的非接觸信號(hào)的數(shù)字化不影響被測(cè)對(duì)象易于信號(hào)傳輸處理安裝使用方便測(cè)量范圍廣常用于精度要求一般的大位移測(cè)量和簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)二振動(dòng)測(cè)試（啟動(dòng)時(shí)沖擊、平穩(wěn)工作時(shí)隨即振動(dòng)）分類（目的）1尋找振源減少／消除振動(dòng)2測(cè)定結(jié)構(gòu)、部件動(dòng)態(tài)特性以便改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高抗振能力a渦流位移傳感器端部與對(duì)象距離變化測(cè)量其振動(dòng)位移和幅值傳感器線圈厚度越小越靈敏b電容傳感器c磁電式速度計(jì)（電磁感應(yīng)原理）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便靈敏有時(shí)可不加放大器測(cè)低頻不能測(cè)高頻

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機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)總結(jié)

A.B.C.

第一章緒論

構(gòu)件是組成機(jī)械的基本運(yùn)動(dòng)單元，可以由一個(gè)或多個(gè)零件構(gòu)成的剛性結(jié)構(gòu)零件是機(jī)械的制造單元機(jī)械零件的主要失效形式：1)斷裂

2)過(guò)大的變形（過(guò)大的彈性形變）3)表面失效

4)正常工作條件遭破壞而引起的失效機(jī)械零件常用材料：1)金屬材料

a)鋼b)鑄鐵c)有色合金2)非金屬材料

a)有機(jī)高分子材料b)無(wú)機(jī)非金屬材料c)復(fù)合材料

第二章平面機(jī)構(gòu)分析

運(yùn)動(dòng)副：使構(gòu)件與構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鏈接分類：

1)低副：面接觸

a)移動(dòng)副b)轉(zhuǎn)動(dòng)副

2)高副：點(diǎn)或線接觸、球面副、螺旋副構(gòu)件（每個(gè)構(gòu)件至少有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副）1)固定件（機(jī)架）：在一個(gè)機(jī)構(gòu)中有且只有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架2)原動(dòng)件（主動(dòng)件/輸入構(gòu)件）：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由外界輸入3)從動(dòng)件（輸出構(gòu)件）平面機(jī)構(gòu)的自由度

1)計(jì)算公式：F=3n-2PL-PH2)平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：①F>0②自由度等于原動(dòng)件數(shù)

*機(jī)構(gòu)的自由度即是平面機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目3)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度注意事項(xiàng)：

a)復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件在同一條軸線上用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接

*N個(gè)構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鏈具有（N-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副

b)局部自由度：機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)的與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度

*計(jì)算時(shí)，應(yīng)除去不計(jì)c)虛約束：運(yùn)動(dòng)副帶入的約束對(duì)機(jī)構(gòu)自由度的影響是重復(fù)的，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不

起新的限制作用的約束常見虛約束：

兩個(gè)構(gòu)件之間組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副時(shí)

-1-

D.A.B.C.

A.B.

C.D.

兩個(gè)構(gòu)件之間組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)

機(jī)構(gòu)中傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分

*計(jì)算時(shí)，應(yīng)除去不計(jì)

第三章平面連桿機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)（平面低副機(jī)構(gòu)）：由若干個(gè)構(gòu)件以低副連接組成的平面結(jié)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：4為機(jī)架，1、3為連架桿，2為連桿

曲柄：能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿

搖桿：只能繞機(jī)架作一定角度往復(fù)擺動(dòng)基本特性：運(yùn)動(dòng)特性、傳力特性基本類型：

1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：連架桿中，一個(gè)為曲柄，一個(gè)為

搖桿（通常，曲柄為原動(dòng)件并作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿作變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)）2)雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩連架桿均為曲柄

3)雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿均為搖桿（兩搖桿長(zhǎng)度相等時(shí)稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件：1)整轉(zhuǎn)副存在條件

a)最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度≤其余兩桿長(zhǎng)度和b)整轉(zhuǎn)副由最短桿與其鄰邊組成

2)曲柄存在條件（整轉(zhuǎn)副位于機(jī)架上才能形成曲柄）

a)最短桿鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上只有一個(gè)整轉(zhuǎn)副，故為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)b)最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上有兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，故為雙曲柄機(jī)構(gòu)c)最短桿對(duì)邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上沒(méi)有整轉(zhuǎn)副，故為雙搖桿機(jī)構(gòu)

*若最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度＞其余兩桿長(zhǎng)度和，則無(wú)論去哪個(gè)桿為機(jī)架都為雙搖桿機(jī)構(gòu)

急回特性P34：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄雖作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿擺動(dòng)時(shí)空回程的平均速度卻大于工作行程的平均速度。用行程速比系數(shù)K表示

*若θ=0，K=1，則該機(jī)構(gòu)無(wú)急回運(yùn)動(dòng)特性若θ＞0，K＞1，則該機(jī)構(gòu)具有急回特性，且θ越大，K越大，急回特性越顯著E.壓力角：作用在從動(dòng)件C點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力F與該點(diǎn)絕對(duì)速度VC之間所夾的銳角，可作

為判斷機(jī)構(gòu)傳力性能的標(biāo)志P35傳動(dòng)角：壓力角的余角*機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)角是變化的，必須規(guī)定傳動(dòng)角下限，否則，當(dāng)傳動(dòng)角太小時(shí)，傳力性能太差，有可能會(huì)使機(jī)構(gòu)出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象F.死點(diǎn)位置（傳動(dòng)角為零的位置）：在搖桿CD擺到極限位置時(shí)，連桿2與曲柄1兩

O

次共線，從動(dòng)件的傳動(dòng)角為0，即連桿傳給曲柄的力通過(guò)鉸鏈中心A，不論此力

多大，均不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)死點(diǎn)位置現(xiàn)象：機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件卡死或運(yùn)動(dòng)不確定消除死點(diǎn)位置不良影響：①對(duì)從動(dòng)曲柄施加外力②利用飛輪及構(gòu)件自身的慣性作用

第四章凸輪機(jī)構(gòu)

A.凸輪機(jī)構(gòu)（高副機(jī)構(gòu)）：由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成，包含兩個(gè)低副，一個(gè)高副

分類P44：

B.

C.D.

E.F.

A.B.

1)按凸輪的形狀分

a)盤形凸輪（凸輪的最基本型式）：繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且具有變化向徑的盤狀

構(gòu)件

b)移動(dòng)凸輪：盤形凸輪的轉(zhuǎn)軸位于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，相對(duì)機(jī)架作直線運(yùn)動(dòng)的凸輪c)圓柱凸輪：移動(dòng)凸輪卷成圓柱體型式的凸輪2)按從動(dòng)件的型式分

d)尖頂從動(dòng)件：從動(dòng)件與凸輪接觸的一端為尖頂e)滾子從動(dòng)件：從動(dòng)件與凸輪接觸的一端為滾子f)平底從動(dòng)件：從動(dòng)件與凸輪接觸的一端為平面從動(dòng)件的位移線圖（B卷內(nèi)容）：

1)推程運(yùn)動(dòng)角：從動(dòng)件以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)

律由離凸輪回轉(zhuǎn)中心最近的位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置B，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的相應(yīng)角度2)遠(yuǎn)休止角：從動(dòng)件與以O(shè)為圓心的圓

弧BC接觸，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停止不動(dòng)時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的相應(yīng)角度

3)回程角：從動(dòng)件按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回

到起始位置，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的相應(yīng)角度4)近休止角：從動(dòng)件與以O(shè)為圓心的基

圓圓弧DA接觸，從動(dòng)件在最近位置停止不動(dòng)時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的相應(yīng)角度從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：剛性沖擊，運(yùn)動(dòng)開始、終止時(shí)，速度有突變，加速度無(wú)窮大2)等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：柔性沖擊，運(yùn)動(dòng)開始、終止時(shí)，加速度產(chǎn)生有限數(shù)值的突變3)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：柔性沖擊，運(yùn)動(dòng)開始、終止時(shí)，加速度產(chǎn)生有限數(shù)值的突變壓力角：在不計(jì)摩擦的情況下，凸輪沿法線nn方向給予從動(dòng)件的作用力F與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向（速度方向）所夾的銳角a*壓力角a越大，有效分力F1越小，有害分力F2越大，機(jī)

構(gòu)效率越低，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使最大壓力角不超過(guò)許用值*自鎖現(xiàn)象：當(dāng)a大到一定程度，以致F2引起的摩擦阻力大于有效分力F1時(shí)，無(wú)論凸輪給予從動(dòng)輪的作用力多大，從動(dòng)輪都不能運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象（回程時(shí)，無(wú)自鎖問(wèn)題）基圓半徑r0：r0越小，壓力角a越大滾子半徑：為了使凸輪輪廓在任何位置既不出現(xiàn)尖點(diǎn)，也不自交，滾子半徑必須小于理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑

第六章齒輪傳動(dòng)

漸開線齒廓的嚙合特點(diǎn)

1)漸開線齒廓能實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)

2)中心距（一對(duì)相互嚙合的齒輪回轉(zhuǎn)中心之間的距離）可分性：當(dāng)實(shí)際中心距存

在誤差時(shí)，漸開線齒輪的傳動(dòng)比仍保持不變的特性

3)四線（過(guò)嚙合點(diǎn)的公法線、嚙合線、基圓的公切線、正壓力作用線）合一4)嚙合角不變：數(shù)值上等于漸開線在節(jié)圓上的壓力角直齒圓柱齒各部分名稱及代號(hào)1)輪齒：齒輪上每一個(gè)用于嚙合的凸起部分，在齒輪圓周上均勻分布的輪齒總數(shù)

稱為齒數(shù)，用z表示

2)齒頂圓齒輪齒頂所在的圓。其直徑（或半徑）用da（或ra）表示3)齒根圓齒輪齒槽底所在的圓。其直徑（或半徑）用df（或rf）表示

4)分度圓用來(lái)分度（分齒）的圓，該圓位于齒厚和槽寬相等的地方。其直徑

（或半徑）用d（或r表示）。

5)齒頂高齒頂圓與分度圓之間的徑向距離，用ha表示6)齒根高齒根圓與分度圓之間的徑向距離，用hf表示

7)全齒高齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離，用h表示。顯然有：h=ha+hf8)齒厚任意直徑為dk的圓周上，齒輪兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)，用sk表示。在分度圓上度量的弧長(zhǎng)稱為分度圓齒厚，用s表示

9)齒槽寬任意直徑為dk的圓周上，齒槽兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱為該圓上的齒

槽寬，用ek表示。在分度圓上的度量的弧長(zhǎng)稱為分度圓槽寬，用e表示10)齒距任意直徑為dk的圓周上，相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱為該圓上的

齒距，用pk表示，pk=sk+ek。在分度圓上度量的弧長(zhǎng)稱為分度圓齒距，用p表示，p=s+e。在基圓上度量的弧長(zhǎng)稱為基圓齒距，用pb表示，pb=sb+eb11)法向齒距：相鄰兩個(gè)輪齒同側(cè)齒廓之間在法線方向上的距離，用pn表示，pn=pb12)齒寬齒輪輪齒的寬度（沿齒輪軸線方向度量），用b表示C.直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)

1)齒數(shù)z：在齒輪圓周上均勻分布的輪齒總數(shù)

2)（分度圓）模數(shù)m：分度圓齒距p與π的比值，單位：mm

分度圓直徑d=mz分度圓齒距p=πm

3)壓力角α：漸開線上各點(diǎn)的壓力角不等，分度圓上的壓力角簡(jiǎn)稱壓力角。國(guó)家

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)壓力角α=20ο*分度圓是齒輪中具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓4)齒頂高系數(shù)ha*：ha=ha*m5)頂隙系數(shù)c*：hf=(ha*+c*)m

正常齒制：ha*=1c*=0.25短齒制：ha*=0.8c*=0.3D.參數(shù)選擇

1)齒數(shù)比u：u=z2/z1≥1，過(guò)大的齒數(shù)比會(huì)增加傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，并導(dǎo)致兩

齒輪輪齒的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)差別太大

2)齒數(shù)z：在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度的條件下，宜取較多的齒數(shù)（相應(yīng)得減小模數(shù)）3)模數(shù)m：模數(shù)m應(yīng)滿足輪齒彎曲強(qiáng)度要求，一般應(yīng)使mn≥2mm，模數(shù)越大，

抗彎強(qiáng)度越大

4)齒寬因數(shù)ψd：增大齒寬能縮小齒輪的徑向尺寸，但齒寬越大，載荷沿齒寬分

布越不均勻

E.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪的幾何尺寸計(jì)算

標(biāo)準(zhǔn)齒輪：m、a、ha*、c*都為標(biāo)準(zhǔn)值，且e=s的齒輪名稱分度圓直徑齒頂高齒根高齒高頂隙

代號(hào)dhahfHc-4-

計(jì)算公式d=mzha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=ha+hfc=c*m齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑齒距齒厚齒槽寬標(biāo)準(zhǔn)中心距基圓齒距分度圓處曲率半徑dadfdbpseapbρda=d+2hadf=d-2hfdb=dcosαp=mπs=0.5p=0.5mπe=0.5p=0.5mπa=0.5(d1+d2)=0.5(z1+z2)mpb=pcosαρ=0.5dsinαF.齒條：齒輪的齒數(shù)無(wú)窮大時(shí)。齒廓上各點(diǎn)壓力角相等，標(biāo)準(zhǔn)值為20οG.漸開線齒輪的嚙合

1)漸開線齒輪正確嚙合條件：兩齒輪的壓力角和模數(shù)分別相等，并等于標(biāo)準(zhǔn)值，

即m1=m2=mα1=α2=α根據(jù)漸開線齒輪正確嚙合的條件，傳動(dòng)比可表示為i=d2/d1=z2/z12)標(biāo)準(zhǔn)中心距（正確安裝條件）：兩輪的分度圓相切，即分度圓與節(jié)圓重合，使

齒側(cè)的理論間隙為零時(shí)的中心距a為標(biāo)準(zhǔn)中心距，且a=0.5(d1+d2)=0.5m(z1+z2)*由于安裝誤差、齒輪熱膨脹和潤(rùn)滑的需要，齒側(cè)有必要縮小側(cè)隙標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝時(shí)，嚙合角在數(shù)值上等于分度圓壓力角，即α’=α

3)漸開線齒輪的連續(xù)傳動(dòng)條件：實(shí)際嚙合線B1B2的長(zhǎng)度大于或等于齒輪的法向

齒距B2K，由于B2K=pb，齒輪傳動(dòng)條件可表示為：B1B2≥pb，ε=B1B2/pb≥1

H.根切現(xiàn)象：用展成法加工加工齒輪時(shí)，若齒數(shù)過(guò)少，刀具齒頂線就會(huì)超過(guò)理論嚙合

線的上界點(diǎn)，這時(shí)被加工齒輪根部的漸開線齒廓將被刀具的齒頂切去一部分的現(xiàn)象*根切后，齒輪抗彎強(qiáng)度降低，重合度減少，應(yīng)設(shè)法避免對(duì)于漸開線直齒圓柱齒，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為zmin=2ha*/sin2α對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，當(dāng)α=20ο，ha*=1時(shí),zmin=17I.齒輪傳動(dòng)的失效形式

1)齒輪折斷

a)齒輪過(guò)載折斷b)齒輪疲勞折斷

2)齒面磨損（開式傳動(dòng)的主要磨損形式）3)齒面點(diǎn)蝕（多發(fā)生在閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)）4)齒面膠合（高速重載齒輪主要失效形式）5)塑性形變

J.常用齒輪材料：鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵

第七章蝸桿傳動(dòng)

A.蝸桿傳動(dòng)：由蝸桿蝸輪組成，一般蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)，用來(lái)傳遞空間兩交錯(cuò)軸之

間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般兩軸交錯(cuò)成90οB.蝸桿傳動(dòng)類型

按形狀分：

1)圓柱蝸桿（應(yīng)用最廣）

按蝸桿螺旋面形狀分：

a)阿基米德蝸桿（ZA型）b)漸開線蝸桿（ZI型）c)法向直廓蝸桿（ZN型）

C.

D.

E.F.G.H.

d)圓弧圓柱蝸桿（ZC型）

*前三種為普通圓柱蝸桿

2)環(huán)面蝸桿3)錐面蝸桿蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)：1)優(yōu)點(diǎn)：

a)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。（一般情況下，傳動(dòng)比i=10~40，最大可達(dá)80，若

只傳遞運(yùn)動(dòng)，其傳動(dòng)比可達(dá)1000）b)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小

c)可制成具有自鎖性能的傳動(dòng)2)缺點(diǎn)：

a)效率低（傳動(dòng)效率一般為0.7~0.8，當(dāng)具有自鎖性能時(shí)，效率小于0.5）b)成本較高（為減輕齒面磨損及防止膠合發(fā)生，一般用青銅制造）蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)

1)模數(shù)m和壓力角α

蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件：中間平面（通過(guò)蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面，是蝸桿的軸面是蝸輪的端面）上蝸桿和蝸輪的模數(shù)和壓力角分別相等，即ma1=mt2=mαa1=αt2=α

*ma1為蝸桿的軸向模數(shù)mt2為蝸輪的端面模數(shù)αa1為蝸桿的軸向壓力角αt2為蝸輪的端面壓力角*對(duì)于ZA型蝸桿，軸向壓力角αa1=20ο對(duì)于ZI型和ZN型蝸桿，法向壓力角αn1=20ο對(duì)于兩輪交錯(cuò)角為90ο的蝸桿傳動(dòng)，蝸桿在分度圓上的導(dǎo)程角γ等于蝸輪分度圓柱上的螺旋角β，且旋向相同即γ=β

2)導(dǎo)程角γ：蝸桿分度圓柱上任意一點(diǎn)的切線與端面所夾的銳角

tanγ=S/πd1=z1pa1/πd1=z1πm/πd1=z1m/d1*z1為蝸桿頭數(shù)S為蝸桿螺旋線的導(dǎo)程pa1為蝸桿的軸向齒距

3)直徑系數(shù)q：蝸桿分度圓直徑d1與模數(shù)m的比值，q=d1/m，則tanγ=z1/q

意義：減少加工蝸輪的刀具品種，有利于標(biāo)準(zhǔn)化，并能降低成本

4)蝸桿頭數(shù)z1：通常取1、2、4、6，當(dāng)要求獲得大傳動(dòng)比時(shí)，可取單頭蝸桿，

這樣可以使結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動(dòng)效率低。重載傳動(dòng)中，為提高效率，常取多頭蝸桿，但缺點(diǎn)是頭數(shù)多，導(dǎo)程角加大，使蝸桿的加工困難

5)蝸輪齒數(shù)z2：z2=iz1，為了避免根切和考慮傳動(dòng)的平穩(wěn)性，z2不應(yīng)小于28齒，

但齒數(shù)過(guò)多將使蝸輪尺寸增大，蝸桿長(zhǎng)度增加，剛度下降，嚙合精度降低，一

般取z2=28~80*蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)z1齒，即轉(zhuǎn)過(guò)z1/z2轉(zhuǎn)，即傳動(dòng)比為i=n1/n2=z1/z2=d2/d1tanγ蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度：蝸桿傳動(dòng)嚙合時(shí)，蝸桿的圓周速度和蝸輪的圓周速度相互垂直，所以有較大的相對(duì)滑動(dòng)速度

蝸桿傳動(dòng)的失效（一般發(fā)生在蝸輪輪齒上）形式：齒面膠合（鑄造鋁鐵青銅或鑄鐵蝸輪）、磨損、點(diǎn)蝕（閉式傳動(dòng)的錫青銅蝸輪齒面）

蝸桿傳動(dòng)精度：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)，1級(jí)精度最高

蝸桿傳動(dòng)的效率：包括嚙合摩擦損耗的效率η1、軸承摩擦損耗的效率η2和攪油損

耗的效率η3，總效率η=η1η2η3

-6-

*總效率取決于η1

第八章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)

A.帶傳動(dòng)類型（按截面形狀不同分）：平帶、V帶、多楔帶、同步齒形帶（靠嚙合傳

動(dòng)）

B.帶傳動(dòng)的受力分析：F*F：有效拉力F0：初拉力F1+F2=2F01=F0+F/2F=F1-F2F：緊邊拉力F：松邊拉力F=F-F/2201

2

C.最大有效拉力的相關(guān)因素：

1)初拉力F0：V帶傳動(dòng)的最大有效拉力F與F0成正比，F(xiàn)0越大，帶與帶輪間的

正壓力就越大，傳動(dòng)時(shí)的極限摩擦力也就越大，傳動(dòng)能力越高。但F0過(guò)大，帶的彈性降低，易松弛，壽命降低，軸和軸承受力增大

2)小帶輪上的包角α1：α1增大，帶與帶輪的接觸弧增大，傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力

總和增加，傳動(dòng)能力提高*中心距越大，小帶輪的包角越大，傳動(dòng)能力提高，但傳動(dòng)穩(wěn)定性變差，結(jié)構(gòu)不緊湊）*帶傳動(dòng)的包角直接影響帶傳動(dòng)的工作能力，包角減少，傳動(dòng)能力降低，通常驗(yàn)算小帶輪的包角，應(yīng)使α1≥120ο，若不滿足，應(yīng)增大中心距或加裝張緊輪3)摩擦系數(shù)f：f越大，傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力總和就越大，傳動(dòng)能力也就越高。

而摩擦系數(shù)f受帶及帶輪材料、表面狀況、工作環(huán)境等因素影響

D.帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析

1)拉應(yīng)力2)離心拉應(yīng)力

3)彎曲應(yīng)力：帶在大小輪帶上的彎曲應(yīng)力是不相等的；而帶輪的基準(zhǔn)直徑越小、

帶越厚，則帶的彎曲應(yīng)力就越大。對(duì)普通V帶傳動(dòng)，為了防止過(guò)大的彎曲應(yīng)

力，對(duì)每種型號(hào)的V帶，都規(guī)定了相應(yīng)的最小帶輪基準(zhǔn)直徑dmin*最大應(yīng)力出現(xiàn)在帶的緊邊進(jìn)入小帶輪處，最小應(yīng)力出現(xiàn)在松邊上E.帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)：由于帶的彈性及緊邊與松邊的拉力差引起的相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象，其

大小與帶傳動(dòng)傳遞的載荷成正比*打滑：過(guò)載引起的全面的滑動(dòng)，導(dǎo)致傳動(dòng)的失效，應(yīng)當(dāng)避免。*彈性滑動(dòng)：拉力差引起，不可避免

F.滾子鏈的結(jié)構(gòu)：盡量采用偶數(shù)鏈節(jié)。若用奇數(shù)鏈節(jié)，接頭方式需有過(guò)渡鏈節(jié)，工作

時(shí)彎曲的接頭鏈板受附加彎曲應(yīng)力的作用，強(qiáng)度只有其他鏈板的80%左右，故鏈長(zhǎng)（以連接數(shù)表示）應(yīng)盡量避免奇數(shù)鏈節(jié)*一般鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)，但鏈輪齒數(shù)最好選取奇數(shù)，這樣可使磨損較均勻*鏈的節(jié)距越大，其承載能力越大，但產(chǎn)生的沖擊和動(dòng)載荷也越大，運(yùn)動(dòng)不均勻性加�。ㄔO(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用小節(jié)距的鏈，高速重載時(shí)可選用小節(jié)距多排鏈）G.鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)

1)優(yōu)點(diǎn)

a)沒(méi)有彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比b)傳動(dòng)尺寸相同，傳動(dòng)能力較大c)傳動(dòng)效率高

d)不需要很大的張緊力，對(duì)軸壓力較小

e)可在溫度較高、濕度較大，有油污、腐蝕等惡劣條件下工作

2)缺點(diǎn)

a)由于瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，工作中沖擊、噪聲較大，不及帶傳動(dòng)平穩(wěn)b)不宜應(yīng)用在高速、載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中

*常應(yīng)用于兩軸中心距較大、要求平均傳動(dòng)比不變和瞬時(shí)傳動(dòng)比不要求嚴(yán)格的場(chǎng)合

第九章輪系

A.輪系分類

1)定軸輪系：當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輪系中所有齒輪的軸線相對(duì)機(jī)架的位置都是不變的2)周轉(zhuǎn)輪系3)復(fù)合輪系

B.定軸輪系的傳動(dòng)比：運(yùn)動(dòng)輸入齒輪與運(yùn)動(dòng)輸出齒輪的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比

ijk=ωj/ωk=nj/nk（計(jì)算時(shí)，不僅要確定數(shù)值，還要確定兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向）C.定軸輪系轉(zhuǎn)向的確定

1)一對(duì)平行軸外嚙合齒輪：兩輪轉(zhuǎn)向相反2)內(nèi)嚙合齒輪：兩輪轉(zhuǎn)向相同3)一對(duì)圓錐齒輪：在節(jié)點(diǎn)具有相同速度，因而可用同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)或同時(shí)背離節(jié)點(diǎn)

的箭頭表示

4)一對(duì)蝸桿蝸輪：按左右手法則確定

D.定軸輪系傳動(dòng)比大小的計(jì)算：

齒輪j至齒輪k間所有從動(dòng)齒輪數(shù)的連乘積ijk=nj/nk=（-1）m齒輪j至齒輪k間所有主動(dòng)齒輪數(shù)的連乘積

*m：輪系中從齒輪j至齒輪k間的外嚙合次數(shù)

E.周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比

原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系（假想的定軸輪系）：給整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系加上一個(gè)繞中心輪軸（行星架軸線與之重合）旋轉(zhuǎn)的公共加速度-nH后，該周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系仍不變，但行星架的轉(zhuǎn)速變?yōu)閚H-nH=0，行星架便靜止不動(dòng)，此時(shí)，所有齒輪的幾何軸線均固定不動(dòng)，則該周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系

第十章聯(lián)接

A.螺紋的類型

1)按圓柱直立時(shí)螺旋線繞行方向分：右旋螺紋、左旋螺紋

2)按形成螺紋的螺旋線數(shù)目分：?jiǎn)尉�螺旋（常用于聯(lián)接，也可用于傳動(dòng)）、多線

螺旋（主要用于傳動(dòng)）

3)按形成螺紋的平面圖形（牙型）形狀分：三角形螺紋（主要用于聯(lián)接）、矩形

螺紋（主要用于傳動(dòng)）、梯形螺紋（主要用于傳動(dòng)）、鋸齒形螺紋

B.螺紋聯(lián)接的防松：關(guān)鍵在于防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

防松方法：

1)摩擦防松：彈簧墊圈、對(duì)頂螺母、尼龍圈鎖緊螺母

2)機(jī)械防松：槽形螺母加開口銷孔、圓螺母加帶翅墊片、止動(dòng)墊片3)其他防松：沖點(diǎn)法、膠接法、串聯(lián)鋼絲C.鍵聯(lián)接

1)鍵聯(lián)接分類：

a)平鍵連接：以鍵的側(cè)面為工作面，上表面與輪轂鍵槽地面留有間隙，工作

時(shí)依靠鍵與鍵槽的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩（常用平鍵：普通平鍵、導(dǎo)向平鍵、滑鍵）普通平鍵按端部形狀分：

D.

A.B.A.

A型（圓頭）B型（方頭）：應(yīng)力集中較小，但鍵容易松動(dòng)C型（單圓頭）：僅用于軸端，鍵在軸上的固定良好，但軸上鍵槽端部引起的應(yīng)力集中較大

2)半圓鍵聯(lián)接3)楔鍵聯(lián)接4)切向鍵聯(lián)接

平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核1)鍵的剖面尺寸（b×h）選取：根據(jù)鍵槽所在軸段的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)選取，鍵長(zhǎng)L

一般略小于零件輪轂的長(zhǎng)度，且需符合鍵長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)系列2)鍵聯(lián)接的主要失效形式：較弱零件（通常是輪轂）的工作面被壓潰或剪斷

第十一章軸

軸的分類

1)按承受載荷的不同

a)轉(zhuǎn)軸：工作中既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸，如齒輪減速器的軸

b)傳動(dòng)軸：只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩（或彎矩很�。┑妮S：如汽車的傳動(dòng)

軸

c)心軸：只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸固定心軸，如自行車的前輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，如機(jī)車的輪軸

2)按軸線的形狀分：直軸、曲軸、撓性軸

*直軸按外形分：光軸、階梯軸或?qū)嵭妮S、空心軸

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件的軸向固定1)軸肩和軸環(huán)：軸肩和軸環(huán)的圓

角半徑r應(yīng)小于零件轂孔圓角半徑R或倒角C，軸肩和軸環(huán)的高度h應(yīng)比R或C稍大2)套筒：常用于軸的中間段，對(duì)

兩個(gè)零件起相對(duì)固定的作用（不是為了加強(qiáng)軸的強(qiáng)度）3)圓螺母：當(dāng)無(wú)法采用套筒或套

筒太長(zhǎng)時(shí)，可用圓螺母作軸向固定

4)彈性擋圈：大多同軸肩聯(lián)合使

用，常用于滾動(dòng)軸承或軸向力不大時(shí)的軸上零件的軸向固定5)軸端擋圈（軸壓板）：常與軸肩相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)雙向固定

第十二章軸承

非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)1)向心軸承

a)軸承的壓強(qiáng)p：限制軸承壓強(qiáng)p，既可防止因軸承表面過(guò)度磨損而引起

的失效，也可保證潤(rùn)滑油膜不被擠出

b)軸承的pv（軸瓦材料的許用值）值：pv值與摩擦功率耗損成正比，簡(jiǎn)

略地表征軸承的發(fā)熱因素。軸承溫升越高，越容易引起膠合等失效

*n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min[pv]：MPam/s

B.液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承

形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑應(yīng)具備的條件：

1)軸頸與軸承孔之間形成收斂的楔形間隙2)兩表面間必須有一定的相對(duì)速度，相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)保證使?jié)櫥�油從楔形間隙

的大口流入，小口流出

3)潤(rùn)滑油應(yīng)有一定的粘度，并且供油量充足

C.滾動(dòng)軸承的基本代號(hào)（B卷內(nèi)容）內(nèi)徑代號(hào)軸承內(nèi)徑001001120215031704~0數(shù)字×5D.角接觸向心軸承的軸向載荷（接觸角α越大軸承的內(nèi)部軸向力Fs越大）軸承類型Fs角接觸向心球軸承α=15οeFrα=25ο0.68Frα=40ο1.14Fr圓錐滾子軸承Fr/(2Y)E.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

1)為便于零件的裝拆，軸端應(yīng)有45°的倒角，零件裝拆時(shí)所經(jīng)過(guò)的各段軸徑都

要小于零件的孔徑

2)軸肩或軸環(huán)定位時(shí)，其高度必須小于軸承內(nèi)圈端部的厚度

3)用套筒、圓螺母、軸端擋圈作軸向定位時(shí)，一般裝配零件的軸頭長(zhǎng)度應(yīng)比零

件的輪轂長(zhǎng)度短2－3mm，以確保套筒、螺母或軸端擋圈能靠緊零件端面

軸端的倒角定位高度的要求定位長(zhǎng)度的要求

4)軸上有兩個(gè)以上鍵槽時(shí)，應(yīng)盡可能布置在同一條母線上，以利于加工

5)軸上磨削的軸段和車制螺紋的軸段，應(yīng)分別留有砂輪越程槽和螺紋退刀槽，

且后軸段的直徑小于軸頸處的直徑，以減少應(yīng)力集中，提高疲勞強(qiáng)度。

6)裝配段不宜太長(zhǎng)

鍵槽的布置砂輪越程角螺紋退刀槽

F.改錯(cuò)實(shí)例

1)2)3)4)

軸肩的高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈的厚度；

軸頭的長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂的寬度短1－2mm，套筒的高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈直徑；加工螺紋處應(yīng)有螺紋退刀槽；

后軸段的直徑應(yīng)小于螺紋的小徑。

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