机械设计基础Revised on November 25, 2020
第一章
1-1 运动副
一、低副：两构件为面接触的运动副
二、高副：两构件为点或线接触的运动副
1-2机械系统的运动简图设计
P14表1-1
1-3机械系统具有确定运动的条件
三、平面自由度的计算
1.找到机构的总构件数N，则活动构件数n=N-1
2.找到构件的低副个数P1
3.找到机构构件的高副个数Ph
4.带入公式F=3n-2p1-ph
注意事项：
1.复合铰链：则其低副个数为m-1个既3-1=2个
2.局部自由度：两者相同，可不考虑其低副个数
3.虚约束：存在与否都不影响其运动的轨迹
4.判断最后运动是否确定应看F是否等于原动件的个数，若等于则确定，若大于则不确
定
课后题：P22 1-7 1-9 图1-24 1-25 1-27 1-28
第二章
2-1 铰链四杆机构
曲柄基准：最短杆与最长杆长度只和小于等于其他两杆长度之和
不同机构的分析：
1.曲柄摇杆：最短杆与机架相邻
2.双曲柄摇杆：最短杆为机架
3.双摇杆：最短杆远离机架
极为夹角：在两极限位置时，曲柄所夹的锐角θ称为极为夹角
判断方法：
1.曲柄与连杆两次共线的位置
2.利用定义找到两次极限位置
公式：
θ=180（k-1）/（k+1）
作图，运动物理关系计算出θ值，从而求得其他值
课后题：P43 2-6 2-10 2-13
第三章
3-2从动件的常用运动规律
一、基本术语
基圆：以凸轮轮廓的最小向径r0为半径的园称为基圆
推程：从动件被凸轮推动，以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B’所走过的距离AB’称为推程
远休止角：当凸轮继续回转δs角，从动件在最远位置停止不动，δs称为远休止角
回程：凸轮继续回转δh时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置所走过的距离。

δ b称为回程运动角
3-5 设计凸轮机构应注意的问题
二、压力角α与基圆半径r0的关系
记住r0 ∝（1/α）
三、滚子半径与轮廓曲线形状的关系
怎样避免制作凸轮轮廓时失真的产生
1.对外凸的凸轮轮廓应使滚子半径rs小于理论轮廓曲线的最小曲率半径ρmin根据经
验，通常可取rs≤ρmin
2.对内凹轮廓曲线应使滚子半径rs大于理论轮廓曲线的最小曲率半径ρmin
课后题 P57 3-8
第四章
什么是步进传动机构：
单向周期性断续（时动时停）运动称为步进运动，把连续运动（通常为连续转动）变换为步进运动的机构称为步进传动机构，常见步进传动机构有棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等
第五章
5-3渐开线及渐开线轮廓
渐开线的特点：
1.当发生线从位置Ⅰ滚到位置Ⅱ时，发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长
2.渐开线上任一点的发现必与基圆相切
3.当基圆上某一位点B为曲率中心，则B与发生线初始点K，BK为曲率半径，渐开线起
始点A的曲率半径为零
4.K点离基圆中心O越远，其压力角越大，在渐开线的起始点，压力角为零
5.渐开线的形状取决于基圆，基圆半径越大，则渐开线趋于直线
6.基圆以内无渐开线
7.同一基圆上任意两条渐开线的公法线处处相等
二、渐开线齿廓啮合的其他特征
1.渐开线的齿轮传动的可分性：
即两轮廓安装的实际中心距与设计的中心距稍有偏差，其瞬时转动比仍保持原值不变，这种性质称为渐开线的可分性
2.为何具有可分性
5-4标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸计算
三、直齿圆柱齿轮的基本参数
模数m
m=p/π单位mm p为齿距
d=mz z为齿数 d为齿轮直径
P70 表5-1 记PS：计算结果m若为则选用或
P71 表5-2 重点：压力角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径以及中心距的计算
5-5渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
正确啮合：传动比
m1=m2=m i12=z2/z1
α1=α2=α
5-7 齿轮传动的失效形式
一、齿轮传动主要失效形式（填空题）
1. 齿面疲劳点蚀（简称齿面点蚀）
2.齿根弯曲疲劳折断
3. 齿面磨粒磨损
4. 齿面胶合
5.齿面塑性变形
二、齿轮传动的计算准则
1.闭式软齿面齿轮传动主要失效形式：齿面疲劳点蚀按接触疲劳强度设计公式确定主要尺寸，后校对弯曲疲劳强度
2.闭式硬齿面齿轮传动主要失效形式：齿轮折断按弯曲疲劳强度设计公式确定模数，后校对解除疲劳强度
3.开式齿轮传动主要失效形式：齿面磨损按齿根弯曲疲劳强度设计
PS：不记公式
课后题 P121 5-6 5-8 5-11
第七章
7-5 轮系的功能
轮系的五大功能（填空题）：
1.实现大传动比的传动
2.实现变速、换向的传动
3.实现多路传动
4.实现运动的合成和分解
5.实现结构紧凑的大功率传动
课后题 P155 7-10 7-11
PS：注意标注最后的旋转方向与主动件的相同或相反
第八章
8-2 带传动几何计算和基本理论
四、带传动的主要失效形式和设计准则
主要失效形式（填空）
1.打滑
2.疲劳破坏
设计准则：在保证带传动不发生打滑的前提下，充分发挥带传动的能力，并使传动带具有一定的疲劳强度和寿命
第十二章
12-1 概述
一、轴的分类
1.转轴（既传递转矩又承受弯矩）
2.传动轴（只传递弯矩不承受弯矩或弯矩很小）
3.心轴（只承受弯矩而不传递转矩）
如何判断走是否传递转矩：
从原动机向工作机的传动路线，若传动路线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩
如何判断轴是否承受弯矩：
该轴上除联轴器外是否还有其他传动零件，若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩
12-3 轴的结构设计 P241
一、轴上零件的轴向固定（用文字描述各固定方法）
1.轴肩与轴环
2.套筒
3.端轴挡圈
4.圆锥面
5.圆螺母
6.弹性挡圈
7.紧定螺钉与锁紧挡圈
二、轴上零件的周向固定
1. 平键连接
2. 花键连接
3.过盈配合
4.销连接
第十四章
14-1 滚动轴承的结构、类型和代号
P273 表12-2 记型号 1、2、3、5、6、7、N、NA
P277 表14-5
P278 题目类型例14-2
14-3 滚动轴承的主要失效形式和设计准则
二、设计准则
1.寿命计算（对于一般转速的轴承）
2.应作静强度的计算（对于不转动、摆动或转速低的轴承）
14-4 滚动轴承的寿命计算
一、基本概念
轴承寿命：指轴承中任一元件首次出现疲劳扩展迹象前的总转数（L）或在一定转速下工作的小时数（h）
基本额定寿命：指一批相同型号的轴承，在相同的条件下运转，其中可靠度为90%的轴承中任一元件都不发生疲劳扩展迹象前的轴承寿命
基本额定动载荷（C）：指一批滚动轴承理论上所能承受的载荷，在该载荷作用下，轴承的基本额定寿命（L）为一百万转（L=10^6r）
二、滚动轴承寿命计算的基本公式
Lh=10^6/60n*(C/P)^ε
其中Lh为滚动轴承寿命单位h ；n为转速单位r/min ；
ε为寿命指数，求轴承ε=3，滚子轴承ε=1/3 ； P为当量动载荷；
P的计算
P=XFr+YFA
其中X，Y可由P282 表 14-12 中查得
Fr与FA由轴向力的计算求得，有两个轴向力，选择求得的P最大的轴向力，作为P的当量动载荷
轴向力的计算
例：7000AC，正装 Fr1=1000N，Fr2=2100N，外加轴向负荷Fa=900N，求轴承所受的轴向负荷Fa1，Fa2
解：
①先求得内部轴向力
Fs1=*Fr1=*1000=700N，Fs2=*Fr2=*2100=1470N
②求FA1，FA2
由图可知 Fs1+FA=700+900=1600〉Fs2 故Fs1+FA=Fs2+ΔFs
所以“1”被放松，“2”被压紧
则FA1=Fs1=700N，FA2=Fs2+ΔFs=Fs1+FA=700+900=1600N
PS：其中为角接触球轴承的动载荷系数
深沟球轴承的动载荷系数为
P289 例 14-3
1.任意假设为正装
2.任意设一边被压紧，另一边被放松
3.将Fs1=Fs2=0代入公式。