机械设计基础？

组件:独立的运动单元

机构:用于传递运动和力的部件系统，有框架，由可以相对运动的部件组成。

机器:是执行机械运动的装置，用于转换或传递能量、物质和信息。

机械:机器和机构的总称。

机构运动示意图:用简单的线条和符号表示构件和运动副，按一定比例确定各运动副的相对位置。这种表示机构中构件之间相对运动关系的简单图形称为机构运动示意图。

运动副:由两个直接接触的构件组成的可移动连接。

运动副元素:通过接触两个组件形成的运动副的表面。

运动副f=6-s的自由度和约束数之间的关系

运动链:由运动副连接的构件组成的相对运动系统。

高副:由两个点和线接触的构件组成的运动副。

低副:由两个构件之间的表面接触形成的运动副。

平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1；有一个约束的运动副是高副，有两个约束的运动副是平面低副。

平面自由度计算公式:f = 3n-2pl-pH。

机构的可动条件:机构的自由度大于零。

机构具有决定运动的条件:机构原有运动部件的数量应等于机构的自由度数量。

虚拟约束:不限制机构的约束。

局部自由度:独立于输出机构运动的自由度。

复合铰链:用一个转动副将两个或多个构件同时连接在一个地方。

速度瞬心:相互作用并相对运动的两个分量上瞬时速度相等的重合点。如果绝对速度为零，则瞬心称为绝对瞬心。

相对速度瞬心与绝对速度瞬心的同一点:平面相对运动中相互作用的两个分量上瞬时相对速度为零的点；区别:后者的绝对速度为零，而前者不是。

三心定理:在平面内相互运动的三个分量的三个瞬心必须在同一条直线上。

机构瞬心数:N=K(K-1)/2。

机械自锁:在某些机器中，有些机器可以根据其结构条件移动，但由于摩擦力的存在，会出现无论增加多少驱动力都无法使其移动的情况。

曲柄:绕固定轴旋转的构件；

连杆:在平面内运动的构件；

摇杆:在固定轴上摆动的构件；

连杆:与车架连接的构件；

周转副:能够360°相对转动的运动副。

摆动转动副:只能在有限角度摆动的运动副。

带有曲柄的铰链四杆机构的条件:

1.最长杆和最短杆的长度之和应小于或等于另外两个杆的长度之和，称为杆长条件。

2.连杆或框架中的一个是最短的杆。

当满足杆长条件时，由最短杆构成的转动副都是整数转动副。

铰链四杆机构的三种基本形式:

1.曲柄摇杆机构

以最短杆的邻边为框架。

2.双曲柄机构

以最短的杆子为框架。

3.双摇杆机构

取最短的一根杆的对边作为框架。

在曲柄摇杆机构中，摇杆的长度变为无穷大，形成曲柄滑块机构。

偏心轮机构是通过改变曲柄滑块机构中转动副的半径而形成的。

急回运动:平面连杆机构的原动子(如曲柄摇杆机构的曲柄)和其他从动子(摇杆)的空回行程平均速度大于其工作行程平均速度时。

极角:当机构处于两个极时，原动机AB所在的两个位置之间的角度θ。

θ= 180(K-1)/(K+1)

行程速比系数:使用从动件空载回程平均速度V2与工作行程平均速度V1的比值。

k = V2/v 1 =(180+θ)/(180-θ)

平面四杆机构是否具有急回特性取决于极限夹角的大小。

θ越大，K越大，急回运动的性质越明显。当θ=0，K=1时，没有急回特性。

具有急回特性的四杆机构:曲柄滑块机构、偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构。

压力角:力F与c点处速度V的正方向之间的角度(锐角)α。

传动角:与压力角(锐角)γ互补的角。

在曲柄摇杆机构中，只有当摇杆是活动件时，才可能出现死点位置。当处于死点位置时，机构的传动角γ为0。

虽然死点位置对传动不利，但在工程实践中，有时可以利用机构的死点位置来完成某些工作要求。

刚性冲击:出现无限加速度和惯性力，会对凸轮机构造成很大冲击(比如从动件匀速运动)。

柔性冲击:加速度突然变为有限值，从而造成较小的冲击(如从动件为简谐运动)。

在凸轮机构的几种基本从动件运动规律中，等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击、恒加速和等减速，余弦加速运动规律产生柔性冲击，正弦加速运动规律无冲击。

在凸轮机构的各种常用推杆运动规律中，等速只适用于低速；等加速度、等减速度、余弦加速度适合中速，正弦加速度可以高速运动。

凸轮基圆:以凸轮轮廓的最小径向直径r0为半径画出的圆称为基圆。

凸轮基圆的半径是从旋转中心到凸轮轮廓的最短距离。凸轮基圆半径越小，凸轮机构压力角越大，凸轮机构尺寸越小。

凸轮机构的压力角α是从动件的运动方向V与力f之间的锐角。

偏移量e:从动件导轨偏离凸轮旋转中心的距离。

偏置圆:以e为半径，凸轮旋转中心为圆心画出的圆。

推程:从动件被凸轮轮廓推动，按照一定的运动规律到达离旋转中心最远位置的过程。

提升高度H:推杆移动的距离。

回程:从动件在弹簧或重力的作用下，以一定的运动规律，从离旋转中心最远的位置返回到初始位置的过程。

运动角度:凸轮运动时旋转的角度。

齿廓啮合的基本规律:在任意位置相互啮合的一对齿轮的传动比与接触点处其啮合齿廓的公法线除以两条线段的长度成反比。

渐开线:直线BK沿圆周做纯滚动时，直线上任意一点K的轨迹AK。

渐开线的特性:

1.母线上BK线段的长度等于滚在基圆上的弧长AB。

2.渐开线上任何一点的发际线都与其基圆相切。

3.渐开线越靠近基圆，曲率半径越小，其曲率半径在基圆上为零。

4.渐开线的形状取决于基圆的大小。

5.基圆内没有渐开线。

6.同一基圆上任意弧长对应的任意两条公法线相等。

渐开线齿廓的啮合特性:

1，能保证固定传动比，具有可分性。

传动比不仅与节圆半径成反比，还与基圆半径和分度圆半径成反比。

I 12 =ω1/ω2 = O2P/o 1P = rb2/Rb 1

2.渐开线齿廓之间的正压方向保持不变。

渐开线齿轮的基本参数:模数、齿数、压力角、(齿高系数、侧隙系数)

模数:人为指定:m=p/π只能取一些简单的值。

分圆直径:d=mz，r = mz/2。

齿尖高度:ha=ha*m

齿根高度:HF = (HA *+C *) m。

齿顶圆直径:da = d+2ha = (z+2ha *) m

根圆直径:df = d-2hf = (z-2ha *-2c *) m。

基圆直径:db= dcosα= mzcosα。

齿厚和齿槽宽度:？s=πm/2 e=πm/2

标准中心距:a=r1+ r2=m(z1+z2)/2。

一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两轮的模数和压力角分别相等。

一对渐开线齿廓啮合时，其接触点在实际啮合线上，其理论啮合线长度为两基圆的内公切线N1N2。

渐开线齿廓上任意一点的压力角是指该点的法线方向与速度方向之间的夹角。

渐开线齿廓上任意一点的法线都与基圆相切。

切齿方法按其原理可分为成形法(仿形法)和展成法。

根切:用范成法切削渐开线齿廓时发生根切的原因是刀齿顶线超过啮合极限点N1(标准齿轮无根切的最小齿数为17，斜齿轮为14)。

重合:b 1 B2与Pb的比值ε；

齿轮传动的连续条件:重合度ε大于等于1。

改进的齿轮:

以切标准齿轮时的位置为基准，刀具移动的距离xm称为位移，X称为变位系数，规定当刀具远离轮坯中心时，X为正值，称为正位移。当刀具接近轮坯时，X为负，称为负位移。

变位齿轮的节距、模数、压力角、基圆和分度圆保持不变，但分度线上的齿厚和槽宽不相等。

齿厚:s=πm/2+ 2xmtgα

齿槽宽度:e = π m/2-2xmtgα。

螺旋齿轮:

一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件:

mn1=mn2，αn1？=αn1外啮合:？β1=-β2

或者mt1=mt2，α t1 = α t2外啮合:？β1=-β2

法向平面的参数取标准值，而几何尺寸计算是在端面上进行的。

模数:mn=mtcosβ

分圆直径:？d=zmt=z mn / cosβ

斜齿圆柱齿轮当量齿轮的定义:一个假想的与斜齿圆柱齿轮法向齿廓当量的直齿轮称为斜齿圆柱齿轮当量齿轮。

等效齿数:Zv=Z/cos3β。

齿轮系:由一系列齿轮组成的传动系统

定轴轮系:如果轮系运转时每个轮齿的轴线相对于车架是固定的。

周转轮系:如果至少一个齿轮轴的位置不固定，但在连续运转过程中绕其他齿轮的固定轴转动。

复合轮系:定轴轮系+周转轮系

1自由度的周转轮系称为行星轮系，2自由度的周转轮系称为差动轮系。

定轴齿轮系的传动比等于所有从动齿轮齿的连续乘积与所有主动齿轮齿的连续乘积之比。

I 1m =(-1)m =(-1)m所有从动轮齿数的乘积/所有驱动轮齿数的乘积。

行星齿轮系的传动比:

或者

中间轮:不影响传动比，只起中间过渡和改变从动轮转向的作用。

复合轮系传动比的计算:

1.区分轮系:首先找到轴心位置不固定的行星齿轮，其轴心为行星架，与该齿轮直接啮合且轴心位置固定的齿轮为中心齿轮，这是一个基本的周转轮系。所有周转轮系分离后，剩下的就是定轴轮系。

2.分别列出了周转轮系和定轴轮系的传动比计算公式，以及周转轮系和定轴轮系的相关方程。

3.同时求解上述公式。

间歇运动机构:

止回爪功能:防止棘轮反转。

滑轮机构的运动特性系数；

为了保证滑轮的运动，滑轮机构的槽数应大于或等于3。

机械速度波动的调整；

调整机械运行速度波动的目的是使机器的转速在允许范围内波动，保证正常工作。

调节周期性速度波动的常用方法是在机械上增加一个转动部件——转动惯量大的飞轮。

安装在主轴上的飞轮的惯性矩；

机械运行速度不均匀系数:

因为J≦☆和Amax，ωm都是有限值，所以δ是不可能的。

如果是“0”，即使安装了飞轮，机械运行速度也会一直波动。

非周期性速度波动的调节不能通过飞轮来调节，而是通过调节器来调节。

旋转部件的平衡:

平衡的目的是研究惯性力的分布及其变化规律，采取相应措施平衡惯性力，以减少或消除附加动压，减少振动，提高机械的工作性能，延长使用寿命。

静平衡:转动部件在任何位置都能保持静止，不会自行转动。

静平衡条件:每个质量的离心力对转动部分的合力等于零。

动平衡:静止和运动的旋转部件都是平衡的。

动平衡条件:各质量对转动部分的离心力的合力等于零，离心力引起的耦合距离等于零。

需要指出的是，有动平衡的转动部件也必须有静平衡，但有静平衡的转动部件不一定是动平衡的。

对于盘形旋转零件，当D/B > 5(或b/D≤0.2)通常用静平衡试验修正时，不需要动平衡。当D/B < 5(或b/D≥0.2)或有特殊要求的旋转部件时，一般要求动平衡。

d-圆盘直径b-圆盘厚度