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=
22pπm2
推导必须使
nω
d2,d1
=db2=d2=z2(图P56P59),
b111ddz
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:
4ε=
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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