机械设计总结

机械设计总结

机械设计基础总结

绪论：

1构件：组成机械的各运动单元体。它可以是单一的整体，也可以是由几个零件

组成的刚性结构。

2机器：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。其一般包括四个基本组成部分:动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。特征：（1）很多构件人为的组合体。

（2）各构件之间有确定的相对运动。（3）能转换机械能。

3机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的

连接方式组成的构件系统称为机构特征：（1）（2）皆同机器相同。

4机构与机器的区别在于：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还包括电气、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。

第一章，平面机构的自由度和速度分析。

1构件相对于参考系的独立运动称为自由度。（一个平面运动的自由构件具有三个自由度，空间机构六个）

2两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。3两构件通过面接触组成的运动副称为低副（提供两个约束，保留一个自由度）。其分类：

（1）转动副：组成运动副的两构件只能在平面内相对转动。（2）移动副：组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动。

4两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副（提供一个约束，保留两个自由度）。

5仅用简单线条和相关符号，将机构各构件之间的运动关系清楚的表达出来的图形，称为机构运动简图。机构中的构件可分为三类：

（1）固定构件：用来支承活动构件（运动构件）的构件。（2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。

（3）从动件：机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。6计算构件的自由度：

F=3n（活动构件数）－2PL（低副）－PH（高副）注意情况：

（1）复合铰链：两个以上构件同时在一处用转动副相连接。其具有（K－1）

个转动副,K构件数。

（2）局部自由度：与输出构件运动无关的自由度，在计算自由度时予以排

除。

（3）虚约束：在运动副引入得约束中，有些约束对机构自由度的影响是重

复的，对机构运动不起任何限制作用，应除去不计。

7瞬心是两刚体上绝对速度相同的重合点。

1

特点：（1）相对速度为零（V相对=0）

（2）绝对速度相等（V绝=0绝对瞬心，V绝≠0相对瞬心）分类：相对瞬心：两个刚体都是运动的。

绝对瞬心：两刚体之一是静止的。因静止构件的绝对速度等于零，所以绝对瞬心是运动刚体上瞬时绝对速度等于零的点。8瞬心数的计算：N=

K（K1）

2

（K构件数）

9瞬心位置的确定：

（1）两构件直接接触：

转动副在转动中心，移动副在垂直导路的无穷远处。

高副：纯滚动在接触点处，滚动兼滑动在接触点的公法线上。具体位

置还要根据其他条件才能确定。（2）两构件不直接接触：

三心定理：两个构件的瞬心在其余两个构件瞬心的连线上。

第二章，平面连杆机构

1平面连杆机构是由若干构件用低副连接而成的平面机构，又称平面低副机构。其特点:（1）全用低副连接。

（2）运动尺寸大，运动误差大。

（3）惯性力不易平衡。

2摇杆：能整周转动。曲柄：不能整周转动。

3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，简称铰链四杆机构：

其分类:（1）曲柄摇杆机构（2）双曲柄机构（3）双摇杆机构

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等于其余两杆之和。（2）整转副是由最短杆与其邻边组成的。

是否存在曲柄（满足以上条件后）：

（1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，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，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含一个移动副的四杆机构：曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构。5急回特性:虽然摇杆来回摆动的摆角（ψ）相同，但对应的曲柄转角不等（φ1＞φ2）；当曲柄匀速转动时，对应的时间也不等（t1＞t2），从而反映了摇杆往复摆动的快慢不同。6压力角和传动角：

（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a

称为压力角。压力角越小，有效分力就越大。其可作为判断机构传动性能的标志。

（2）为度量方便，习惯用压力角a的余角γ（即连杆和从动摇杆之间所夹的

锐角）来判断传力性能，γ称为传动角。

2

故a越小，γ越大，机构传力性能越好；反之，a越大，γ越小，机构传力越费劲，传动效率越低。

7死点位置：机构的传动角为0的位置称为死点位置，其会使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。为了消除死点位置的影响，可以对从动曲柄施加外力，或利用飞轮及构件自身的惯性作用，使机构通过死点位置。

第三章，凸轮机构

1其结构简单，原动件的简单运动可使从动件实现各种复杂运动。2分类及特点（P41）3运动规律（P42）

第四章齿轮机构

1齿轮的优点：（1）使用的圆周速度和功率范围广。

（2）效率较高。（3）传动比稳定。（4）寿命长。（5）工作可靠性高。

（6）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：（1）要求较高的制造和安装精度。

（2）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（啮合的定传动比条件）：

欲使两齿轮瞬时角速比恒定不变，必须使C点为连心线上的固定点，或者说，欲

使齿轮保持定角速比，不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线都必须与连心线交于一定点。

一对传动齿轮的连心线O1O2被齿廓接触点公法线分割为两段，该两线段长度与两

轮瞬时角速度成反比。

ω1ω2

=

O2CO1C

3渐开线的形成与特性：

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，该直线为发生线。

渐开线满足定角速比要求，即无论两齿廓在何处接触，过接触点所作齿廓公法线均通过连心线上同一点C。

渐开线的特性：（图P55）

（1）发生线从位置1到位置2做纯滚动，物相对滑动，故两点位置等

于弧长，BK=AB

（2）渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。

（3）渐开线齿廓上各点压力角（法线即压力方向线与速度方向线所夹的锐角）不等，向径越大（即K点离轮心越远），其压力角越大。

（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，它的渐开线在K点的曲率

半径越大，渐开线愈趋平直。（5）基圆之内物渐开线。

。（6）K点的曲率半径PK=BK

3

（7）同一基圆同侧的两条渐开线间的法线距离相等。（8）同一基圆相反两条渐开线的公法线处处相等。4齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸：（1）一点，两角，三圆：

节点：过接触点（啮合点）作两齿廓的公法线与连心线的交点。压力角：分度圆受力方向与速度方向夹角。啮合角：啮合线与两节圆公切线的所夹的锐角节圆：过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。

基圆：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。

分度圆：把齿轮圆周上的比值PK（齿距）/π规定为标准值，并使

该圆上的压力角也为标准值（20°），这个圆为分度圆。（2）标准参数:：

模数m：分度圆上的齿距p对π的比值称为模数，m越大，p越大，轮齿也越大，轮齿抗弯能力也越强，所以期又是轮齿抗弯能力的重要标志。

m=p=s（齿厚）+e（齿槽宽）

πp

d（分度圆直径）=z=mz

πp

顶高系数ha*（正常1.0，短齿0.8）顶隙系数c*（正常0.25，短齿0.3）（3）其他参数：

介于齿顶圆和分度圆之间的部分称为齿顶，其径向高度称为齿顶高，用ha表示，介于齿根圆和分度圆之间的部分称为齿根，其径向高度称为齿根高，用hf表示。

全齿高h=ha+hfha=ha*mhf=(ha*+c*)mc（顶隙）=c*m齿顶圆直径da=d+2ha齿根圆直径df=d-2hf

分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且齿顶高和齿根高均为标准值的齿轮称为标准齿轮

对于标准齿轮s=e=2=基圆直径db=dcosa

5渐开线标准齿轮的啮合：

K1K1，=K2K2，m1cosa1=m2cosa2m1=m2=m，a1=a2=a渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须相等。一对齿轮的传动比可表示为：I=n1=ω1=

22

pπm2

推导必须使

nω

d2，d1

=db2=d2=z2（图P56P59），

b111

ddz

标准中心距：a=r1，+r2,=r1+r2=

m2

（z1+z2）

因两分度圆相切：c（顶隙）=hf－ha

标准齿轮传动只有在分度圆和节圆重合时，压力角与啮合角才相等。

实际啮合线段与两啮合点间距离之比称为重合度，用ε表示，齿轮连续传动的条

件：

4

ε=

AKEK

＞1（图P60）

6渐开线齿轮的切齿原理：

切齿方法按其原理可分为成形法和范成法。

成形法是用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形。

5

扩展阅读：机械课程设计总结

设计中运用了科学工程计算软件，翻阅了学过的各种关于力学，制图，公差方面的书籍，综合运用了这些知识，感觉提高许多，当然尤其是在计算机软件CAD方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。

由于没有经验，第一次做整个设计工作，在设计过程中出现了一些错误比如线形，制图规格，零件设计中的微小计算错误等都没有更正，设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层，线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线，在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道，对于各种线宽度，没有实际的概念。再比如标注较混乱，还是因为第一次做整个设计工作，没有经验，不熟悉。

这次设计的目的是掌握机械设计规律，综合运用学过的知识，通过设计计算，绘图以及运用技术标准，规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到，有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力，全面的应用在实际中，还有待于提高水平。

虽然它可能不是良好、优秀，但是既然教学环节、课程设计目的已经达到，那么这次设计做的就是完全合格的。当然还受软件的熟悉，运用程度的影响，所有这些必须得参加实践，接触实际工程设计中才能提高。带轮，齿轮，轴，轴承这些关键的设计计算都达到合格。通过这次课程设计，感到机械设计综合了力学，公差，材料，制图等学科的知识，要好了这些功课，才能做好机械设计。

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