机械设计基础知识总结

机械设计中，零件是制造的基本单元，而构件则是运动的基本单元。机器可能包含一个或多个机构，而同一个机构亦能组成不同的机器。在平面机构中，构件在平行平面内运动，两构件通过接触形成运动副，低副由面接触组成，包括移动副和转动副，而高副则由点或线接触组成。

平面机构的自由度计算为3n-2Pl-Ph，其中n为构件数，Pl为低副数，Ph为高副数。计算自由度时，应注意复合铰链、局部自由度、虚约束和多个平面高副的情况。自由度的计算步骤包括识别复合铰链、虚约束和局部自由度，指出活动构件、低副、高副，计算自由度，最后判断构件的运动情况。

平面连杆机构是由多个构件通过低副连接而成的平面机构，包括全转动副的铰链四杆机构、含一个移动副的四杆机构和含两个移动副的机构。铰链四杆机构的固定构件为机架，与机架连接的构件为连架杆，不直接与机架连接的构件为连杆。铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。含一个移动副的四杆机构包括曲柄滑块机构、转动导杆机构、摆动导杆机构、定块机构、摇块机构及其倒置形式。

铰链四杆机构的整转副条件为最短杆和最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和。整转副位于最短杆及其邻边处。机构是否存在曲柄取决于机架的选择：取最短杆为机架得到双曲柄机构，取最短杆邻边为机架得到曲柄摇杆机构，取最短杆对边为机架则得到双摇杆机构。如果最短边与最长边长度之和大于其余两杆，则无论取哪个构件作为机架都会得到双摇杆机构。

极位角越大，机构的急回特性越明显。急回运动特性可通过行程速比系数K表示，K为从动件回转角与驱动力作用角之比。压力角是判断机构传力性能的重要标志，压力角的余角称为传动角，传动角越大，机构传力性能越好。

凸轮机构的优点包括结构简单、紧凑、设计方便，但凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易磨损，适用于传力不大的控制机构。凸轮机构的从动件运动形式影响机构的冲击特性，等速运动时产生刚性冲击，简谐运动时产生柔性冲击，正弦加速度运动时无冲击。

基圆半径越小，压力角越大，传动角越小，有害分力越大，传动效率越低。平底从动件凸轮的压力角为定值。定轴轮系和周转轮系是根据轮系中齿轮轴线是否固定而分类的。涡轮蜗杆的左右手定则通过四指弯曲方向确定蜗杆旋转方向，拇指反向确定涡轮转动方向。

轮系传动比的计算涉及各对齿轮的齿数。复合轮系和周转轮系的计算方法有所不同。间歇运动结构中止回棘爪用于防止棘轮反向运动，槽轮机构的运动特性系数描述了其运动特性。

齿轮设计中，塑性材料以屈服极限为极限应力，脆性材料以强度极限为极限应力。运动副中摩擦表面的物质损失称为磨损，零件抗磨损的能力称为耐磨性。齿轮传动中的失效形式包括齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。热处理通过加热、保温和冷却改变材料的组织结构。齿轮传动的作用力分析包括圆周力和径向力。齿轮接触应力的验算和设计准则取决于齿轮传动的类型和工作条件。

带传动的优点包括适用于大中心距、缓和冲击、吸收振动、结构简单、成本低廉等，缺点有外廓尺寸大、需要张紧装置、传动比不稳定、寿命短、传动效率低。带传动的打滑分为弹性滑动和显著滑动，弹性滑动不可避免，而显著滑动应避免。带传动设计准则保证带不打滑并具有足够的疲劳寿命。

轴的结构设计需要考虑转矩性质，轴的中心距过小会导致带寿命减短。V带的夹角和小轮直径需满足特定条件以避免变形和提高寿命。

滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，常用类型包括圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承和角接触球轴承。滚动轴承的代号包括类型、宽度系列、直径系列、内径尺寸系列、内部结构和公差等级。轴承的基本额定寿命是指一组轴承在特定条件下运转时达到的可靠寿命。轴承允许的最大径向荷载的计算确保了轴承的正常工作。

本文地址： http://www.goggeous.com/20241129/1/179698

文章来源：天狐定制

版权声明：除非特别标注，否则均为本站原创文章，转载时请以链接形式注明文章出处。