機(jī)械設(shè)計(jì)總結(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)總結(jié)

緒論：

1構(gòu)件：組成機(jī)械的各運(yùn)動(dòng)單元體。它可以是單一的整體，也可以是由幾個(gè)零件

組成的剛性結(jié)構(gòu)。

2機(jī)器：是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來(lái)變換或傳遞能量、物料、信息。其一般包括四個(gè)基本組成部分:動(dòng)力部分、傳動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)。（3）能轉(zhuǎn)換機(jī)械能。

3機(jī)構(gòu)：用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力的、有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的、用構(gòu)件間能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的

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

4機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別在于：機(jī)構(gòu)只是一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還包括電氣、液壓等其他裝置；機(jī)構(gòu)只用于傳遞運(yùn)動(dòng)和力，而機(jī)器除傳遞運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)的自由度和速度分析。

1構(gòu)件相對(duì)于參考系的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為自由度。（一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)自由度，空間機(jī)構(gòu)六個(gè)）

2兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。3兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副（提供兩個(gè)約束，保留一個(gè)自由度）。其分類：

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對(duì)移動(dòng)。

4兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副（提供一個(gè)約束，保留兩個(gè)自由度）。

5僅用簡(jiǎn)單線條和相關(guān)符號(hào)，將機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系清楚的表達(dá)出來(lái)的圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類：

（1）固定構(gòu)件：用來(lái)支承活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。（2）原動(dòng)件（主動(dòng)件）：運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。

（3）從動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。6計(jì)算構(gòu)件的自由度：

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

（1）復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件同時(shí)在一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。其具有（K－1）

個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副,K構(gòu)件數(shù)。

（2）局部自由度：與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度，在計(jì)算自由度時(shí)予以排

除。

（3）虛約束：在運(yùn)動(dòng)副引入得約束中，有些約束對(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)不起任何限制作用，應(yīng)除去不計(jì)。

7瞬心是兩剛體上絕對(duì)速度相同的重合點(diǎn)。

1

特點(diǎn)：（1）相對(duì)速度為零（V相對(duì)=0）

（2）絕對(duì)速度相等（V絕=0絕對(duì)瞬心，V絕≠0相對(duì)瞬心）分類：相對(duì)瞬心：兩個(gè)剛體都是運(yùn)動(dòng)的。

絕對(duì)瞬心：兩剛體之一是靜止的。因靜止構(gòu)件的絕對(duì)速度等于零，所以絕對(duì)瞬心是運(yùn)動(dòng)剛體上瞬時(shí)絕對(duì)速度等于零的點(diǎn)。8瞬心數(shù)的計(jì)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(dòng)副在轉(zhuǎn)動(dòng)中心，移動(dòng)副在垂直導(dǎo)路的無(wú)窮遠(yuǎn)處。

高副：純滾動(dòng)在接觸點(diǎn)處，滾動(dòng)兼滑動(dòng)在接觸點(diǎn)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(gè)構(gòu)件的瞬心在其余兩個(gè)構(gòu)件瞬心的連線上。

第二章，平面連桿機(jī)構(gòu)

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

（2）運(yùn)動(dòng)尺寸大，運(yùn)動(dòng)誤差大。

（3）慣性力不易平衡。

2搖桿：能整周轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄：不能整周轉(zhuǎn)動(dòng)。

3全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：

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

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：

（1）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)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(jī)架時(shí)，機(jī)架上有兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，故得雙曲柄機(jī)構(gòu)。（2）取最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上只有一個(gè)整轉(zhuǎn)副，曲柄搖桿機(jī)

構(gòu)。

（3）取最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上沒(méi)有整轉(zhuǎn)副，故得雙搖桿機(jī)構(gòu)。

4含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)。5急回特性:雖然搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)的擺角（ψ）相同，但對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不等（φ1＞φ2）；當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間也不等（t1＞t2），從而反映了搖桿往復(fù)擺動(dòng)的快慢不同。6壓力角和傳動(dòng)角：

（1）作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力F與該力作用點(diǎn)絕對(duì)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(jī)構(gòu)傳動(dòng)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(dòng)搖桿之間所夾的

銳角）來(lái)判斷傳力性能，γ稱為傳動(dòng)角。

2

故a越小，γ越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好；反之，a越大，γ越小，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，傳動(dòng)效率越低。

7死點(diǎn)位置：機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角為0的位置稱為死點(diǎn)位置，其會(huì)使機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。為了消除死點(diǎn)位置的影響，可以對(duì)從動(dòng)曲柄施加外力，或利用飛輪及構(gòu)件自身的慣性作用，使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)位置。

第三章，凸輪機(jī)構(gòu)

1其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原動(dòng)件的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。2分類及特點(diǎn)（P41）3運(yùn)動(dòng)規(guī)律（P42）

第四章齒輪機(jī)構(gòu)

1齒輪的優(yōu)點(diǎn)：（1）使用的圓周速度和功率范圍廣。

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

（6）可實(shí)現(xiàn)平行軸，任意角相交軸和任意角交錯(cuò)軸之間的傳

動(dòng)。

缺點(diǎn)：（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(dòng)。

2齒廓實(shí)現(xiàn)定角速比傳動(dòng)的條件（嚙合的定傳動(dòng)比條件）：

欲使兩齒輪瞬時(shí)角速比恒定不變，必須使C點(diǎn)為連心線上的固定點(diǎn)，或者說(shuō)，欲

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

一對(duì)傳動(dòng)齒輪的連心線O1O2被齒廓接觸點(diǎn)公法線分割為兩段，該兩線段長(zhǎng)度與兩

輪瞬時(shí)角速度成反比。

ω1ω2

=

O2CO1C

3漸開(kāi)線的形成與特性：

當(dāng)一直線在一圓周上作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任意一點(diǎn)的軌跡稱為該圓的漸開(kāi)線，這個(gè)圓稱為漸開(kāi)線的基圓，該直線為發(fā)生線。

漸開(kāi)線滿足定角速比要求，即無(wú)論兩齒廓在何處接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作齒廓公法線均通過(guò)連心線上同一點(diǎn)C。

漸開(kāi)線的特性：（圖P55）

（1）發(fā)生線從位置1到位置2做純滾動(dòng)，物相對(duì)滑動(dòng)，故兩點(diǎn)位置等

于弧長(zhǎng)，BK=AB

（2）漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)的法線必與基圓相切。

（3）漸開(kāi)線齒廓上各點(diǎn)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(diǎn)離輪心越遠(yuǎn)），其壓力角越大。

（4）漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小�；鶊A越大，它的漸開(kāi)線在K點(diǎn)的曲率

半徑越大，漸開(kāi)線愈趨平直。（5）基圓之內(nèi)物漸開(kāi)線。

。（6）K點(diǎn)的曲率半徑PK=BK

3

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

節(jié)點(diǎn)：過(guò)接觸點(diǎn)（嚙合點(diǎn)）作兩齒廓的公法線與連心線的交點(diǎn)。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(guò)節(jié)點(diǎn)C所作的兩個(gè)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(dòng)時(shí)，此直線上任意一點(diǎn)的軌

跡稱為該圓的漸開(kāi)線，這個(gè)圓稱為漸開(kāi)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(gè)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(duì)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(qiáng)，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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪s=e=2=基圓直徑db=dcosa

5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合：

K1K1，=K2K2，m1cosa1=m2cosa2m1=m2=m，a1=a2=a漸開(kāi)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(duì)齒輪的傳動(dòng)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(dòng)只有在分度圓和節(jié)圓重合時(shí)，壓力角與嚙合角才相等。

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

件：

4

ε=

AKEK

＞1（圖P60）

6漸開(kāi)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(kāi)線齒形的成形刀具直接切出齒形。

5

擴(kuò)展閱讀：機(jī)械課程設(shè)計(jì)總結(jié)

設(shè)計(jì)中運(yùn)用了科學(xué)工程計(jì)算軟件，翻閱了學(xué)過(guò)的各種關(guān)于力學(xué)，制圖，公差方面的書(shū)籍，綜合運(yùn)用了這些知識(shí)，感覺(jué)提高許多，當(dāng)然尤其是在計(jì)算機(jī)軟件CAD方面的運(yùn)用，深切感到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)的方便，各種設(shè)計(jì)，計(jì)算，制圖全套完成。

由于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，第一次做整個(gè)設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤比如線形，制圖規(guī)格，零件設(shè)計(jì)中的微小計(jì)算錯(cuò)誤等都沒(méi)有更正，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的排版也比較混亂等等。對(duì)圖層，線形不熟悉甚至就不確定自己畫(huà)出的線，在出圖到圖紙上時(shí)實(shí)際上是什么樣子都不知道，對(duì)于各種線寬度，沒(méi)有實(shí)際的概念。再比如標(biāo)注較混亂，還是因?yàn)榈谝淮巫稣麄�(gè)設(shè)計(jì)工作，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，不熟悉。

這次設(shè)計(jì)的目的是掌握機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)律，綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)目的已經(jīng)達(dá)到，那么這次設(shè)計(jì)做的就是完全合格的。當(dāng)然還受軟件的熟悉，運(yùn)用程度的影響，所有這些必須得參加實(shí)踐，接觸實(shí)際工程設(shè)計(jì)中才能提高。帶輪，齒輪，軸，軸承這些關(guān)鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算都達(dá)到合格。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，感到機(jī)械設(shè)計(jì)綜合了力學(xué)，公差，材料，制圖等學(xué)科的知識(shí)，要好了這些功課，才能做好機(jī)械設(shè)計(jì)。

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