机械设计基础复习总结

1、机器的主体部分是由机构组成的。一部机器可包含一个或若干个机构。

2、就功能而言，一般机器包含四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。

1、一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动。

2、两构件组成运动副，其接触不外乎点、线、面。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。

3、活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是机构自由度，以F表示，即：

1-5解：（图在书上）

1-7解：（图在书上）

1-11解：（图在书上）

5、P14 例题1-7

第2章 1、对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

2、从上述分析可得结论：（1）铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆和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。

3、曲柄是连架杆，整转副处于机架上才能形成曲柄，因此，具有整转副的铰链四杆机构是否存在曲柄，还应根据选择哪一个杆为机架来判断：

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，故得曲柄双摇杆机构。

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。

这种具有整转副而没有曲柄的铰链四杆机构常用作电风扇的摇头机构。

2-1答：（注：图在书上，有可能改数）

a ）40+110=150<70+90=160，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。

b ）45+120=165<100+70=170，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。

c ）60+100=160>70+62=132，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。

d ）50+100=150<100+90=190，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。

第3章 1、当不计凸轮与从动件之间的摩擦时，凸轮给予从动件的力F是沿法线方向的，从动件运动方向与力F之间的锐角α即压力角。

2、公式总结： 1）传动比：

2)分度圆上的齿距p对π的比值称为模数，用m表示，单位mm，即：

3）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： 

3、对于=20°和的正常齿制标准渐开线齿轮，当用齿条加工时，其最少齿数

4-14试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿锥齿轮的正确啮合条件。

答：　分度圆锥角　　

　　分度圆直径　　

　　齿顶圆直径

　　齿根圆直径

　　外锥距　　

　　齿顶角、齿根角

　　顶锥角　　

　　根锥角　　

　　当量齿数　　

第5章

1、轮系可分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。

2、课后习题（图在书上）

5-2解：这是一个定轴轮系，依题意有：

　　齿条 6 的线速度和齿轮 5 ′分度圆上的线速度相等；而齿轮 5 ′的转速和齿轮 5 的转速相等，因此有：

通过箭头法判断得到齿轮 5 ′的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右。

9-1通过热处理可改变毛坯或零件的内部组织，从而改善它的力学性能。钢的常用热处理方法有：退火、正火、淬火、调质、表面淬火和渗碳淬火等。试选择其中三种加以解释并简述其应用。

答：退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。

正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。

淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般需回火。淬火还可提高其抗腐蚀性。

调质：淬火后加高温回火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。

表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。

渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。

1、  考虑到极限情况，非矩形螺纹的自锁条件可表示为：

2、若按螺旋转动一圈计算，输入功为2πT，此时升举滑块所作的有效功为，故螺旋副的效率为：

3、标记示例：

圆头普通平键（A型），b=16、h=10、L=100的标记为：键16×100  GB/T 1096-2003

平头普通平键（B型），b=16、h=10、L=100的标记为：键 B16×100  GB/T 1096-2003

单圆头普通平键（C型），b=16、h=10、L=100的标记为：键 C16×100  GB/T 1096-2003

4、课后习题

10-1试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率小于50%。

证明：当升角与当量摩擦角 符合 时，螺纹副具有自锁性。

当 时，螺纹副的效率

所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。

第11章

课后习题

11-9解 （ 1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。

（2）由题图可知：、 、 、 、

分度圆直径 　轴向力

要使轴向力互相抵消，则：

即　　　　　

11-16

　

第12章

1、  正确的啮合条件是：蜗杆轴向模数和轴向压力角应分别等于蜗轮端模数和端面压力角即： 

2、  在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导程角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且两者的旋向必须相同，即：

3、  传动比为：

4、导程角：    蜗杆直径系数：    传动的中心距：

5、蜗杆圆周力

   蜗杆轴向力 

   蜗杆径向力 

6、课后习题

12-2     12-3

第二篇：机械设计基础复习总结

1. 运动副：能使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。两构件通过点或线接触而

构成的运动副为高副，通过面接触而构成的运动副为低副。

2. J=Amax/（Wm^2）*【a】

3. 平面机构具有确定运动的条件：自由度F>0且F=原动件个数。

4. 何为曲柄摇杆的急回特性死点位置？答：当回程所用时间小于工作行程所用时间，称机

构具有急回特性。曲柄摇杆机构中，当摇杆主动件，曲柄与连杆两次共线时，机构就会出现卡死或运动不确定的现象，发生这种现象的位置点为死点。

5. Q215屈服强度为215mpa的普通碳素钢，HT150抗拉强度为150mpa的灰铁，30310内

径为50mm的中系列正常宽度圆锥滚子球轴承(6-深沟球轴承7角接触球轴承5推力球轴承)公称接触角α（C15°AC25°B40°），35平均碳含量为百分之0.35的优质碳素钢，65Mn平均碳含量百分之0.65，含Mn百分之1的优质碳素钢。

6. 机械平衡的目的？何为转子动、静平衡？答：减少或消除惯性力；要求转子的质心与轴

线重合，即惯性力为零，力学条件∑F=0，即为转子的静平衡，它为单面平衡;要求转子的惯性力和惯性力矩同时为零，力学条件∑F=0，∑M=0，即为转子的动平衡，它为双面平衡。

7. σ+1 静应力下极限应力σ-1对称循环变应力下疲劳极限σ0脉动循环变应力下疲劳极限

8. 螺纹连接为何放松？防松方法？答：螺纹连接的自锁是在静载荷下才是可靠的，在震动

和动载荷下会自动松脱，实质为防止螺旋副的相对转动故防松；方法：摩擦放松（弹簧垫圈、双螺母）、机械放松（开口销、止动垫圈），其他破坏螺纹副关系（焊接、铆冲）。

9. 带工作是其截面上的应力有：拉力F1F2产生的拉应力，离心力产生的离心应力，带与

带轮接触部分由于弯曲变形而产生的弯曲应力。

10. 带传动的主要失效形式有?应该怎样设计？：打滑，带的疲劳损坏。在保证不打滑的前

提下使带有一定的疲劳强度或寿命，则应使带传动时满足F<Ffmax，σmax=σ1+σb+σc <[σ],先确定单根带传递的许用应力，再确定带数。

11. 弹性滑动和打滑原因？区别？答：弹性滑动：由于带的紧变松变拉力不等，使带两边弹

性变形不等所引起的带与带轮之间的微量相对滑动，不可避免，使传动比不准确；打滑：外载荷引起的圆周压力大于带与小带轮接触弧上的全部摩擦力，使带沿轮面发生全面滑动，从动轮转速急剧降低甚至不动，是带丧失工作能力，急剧磨损发热，是带传动的一种失效形式，应该避免。

12. 齿轮传动最基本要求：瞬时传动比恒定不变 ；齿廓的形状应符合条件：不论齿轮齿廓

在任何位置接触，过接触点所作齿廓公法线均过一定点（节点p）。

13. 齿轮轮齿有哪几种失效形式？开式传动和闭式传动的计算准则怎样的？答：齿轮常见的

失效形式有：1 轮齿折断2 齿面磨料磨损3 齿面疲劳点蚀4 齿面胶合；开式齿轮传动的计算准则是按照齿根弯曲疲劳强度进行设计，闭式软齿面齿轮设计准则为：按齿面接触疲劳强度的设计公式确定齿轮的主要尺寸，然后按齿根弯曲疲劳强度进行校核；闭式硬齿面齿轮设计准则为：按按齿根弯曲疲劳强度的设计公式确定齿轮的主要尺寸，然后按齿面接触疲劳强度进行校核。开式齿轮传动与闭式齿轮传动的失效形式不同，前者齿面磨粒磨损和和齿轮折断，一般不会出现疲劳点蚀因而无需验算接触强度。

14. 何为齿轮的分度圆和节圆？二者区别？答：分度圆是为了便于设计制造和互换使用人为

规定的园。在该圆上，齿厚等于齿槽宽，齿廓压力角规定为20°。节圆是过节点的圆。每个齿轮都有一个分度圆，而节圆是成对出现的。单个齿轮没有节圆。随安装中心的不同，节圆的大小可以改变，节圆不止一个。只有齿轮标准安装时，二圆才重合。齿轮渐开线齿廓上法向压力与该点速度之间的夹角为压力角，两节圆公切线与过啮合点公法线

的夹角为啮合角，齿轮标准安装试两角重合。

15. 轴上零件的轴向固定方式：轴肩，轴环，套筒，轴端挡圈，轴承端盖

16. 阿米德标准模数和压力角在哪平面上定义的？过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线的中间平面，

蜗杆的轴平面，蜗轮端平面。mx1=mt1=m，αx1=αt1=α,螺旋角等于蜗轮倒角，旋向相同.

17. 非全液体摩擦滑动轴承设计校核：验算压力p和压力与速度的乘积pv。验证p为了保证

润滑防止过度磨损，验证pv为了控制轴承发热量以防止发生胶合破坏。

18. 调整垫圈，轴颈过长，轴套高于轴承内圈，键连接，定位不准确，无密封，同一直径轴

端过长

19. 无垫片，无法调整轴承的游系/轴肩过高无法拆卸轴承/齿轮用油润滑轴承用脂润滑但无

档油板/轴套长度应小于轮毂长度/同根轴上两个键应布置在同一母线上/套筒顶不住齿轮（过定位）/套筒应低于轴承外圈/轴承端盖与相应轴段外应有密封件，且与轴肩不应接触，应有间隙/连轴器无轴向固定点，且与端盖间隙太小，易接触，键顶部与轮毂槽间应有间隙。

20. 斜齿轮法向模数，蜗杆轴向模数，蜗轮端面模数

21. 圆柱齿轮D不变而m↓，则弯曲强度↓，接触强度不变

22. 当量弯矩算轴强度α为扭转切应力可能不是对称循环应力。螺栓预紧力乘1.3为计入扭

转切应力。

23. 摇杆为主动件机构会卡死，以曲柄为机架，机构变双曲柄

24. a=m*[(z1+z2)/2] d1=mz Da=d1+2ha=m(z+2ha*) Df=d1-2m(ha*+c*) p=πm s=p/2

25. Fs*f=F*1.2