2022年天津中德應用技術大學專升本機械電子工程專業(yè)考試大綱1

《機械設計基礎》主要知識點

第一部分 常用機構

一、平面機構運動分析

知識點：運動副的類型;平面機構的運動簡圖;機構的自由度計算;機構具有確定運動的條件。

1.基本概念

機構：機構由構件和運動副組成。

運動副：兩個構件直接接觸而又能產生一定相對運動的聯接稱為運動副。

低副：兩構件通過面接觸組成的運動副稱為低副。

高副：兩構件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。

自由度：構件具有獨立運動(或獨立運動參數)的個數稱為自由度。

約束：對構件獨立運動所加的限制稱為約束。

2.平面機構自由度計算

作平面運動的自由構件具有三個自由度，每個低副引入兩個約束，即使構件失去兩個自由度;每個高副引入一個約束，使構件失去一個自由度。

計算平面機構自由度的公式： F=3n-2PL-PH

3.機構要具有確定的運動，則機構自由度數必須與機構的原動件數目相等。即，機構具有確定運動的條件是F>0,且F等于原動件個數。

二、平面連桿機構

知識點：鉸鏈四桿機構的基本類型和應用;鉸鏈四桿機構的基本特性及分析計算;鉸鏈四桿機構的演化和應用。

1.基本概念

平面連桿機構：是由若干構件用低副(轉動副和移動副)連接而成的，所以又稱為低副機構。

曲柄：能繞固定鉸鏈作整周轉動的連架桿稱為曲柄。

搖桿：只能在小于360度的某一角度內擺動的連架桿稱為搖桿。

鉸鏈四桿機構有以下三種基本形式：曲柄搖桿機構，雙曲柄機構，雙搖桿機構。

舉例說明鉸鏈四桿機構基本形式的應用：(教材工程實例)

2.鉸鏈四桿機構存在曲柄的必要條件：

1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。

2)連架桿與機架中必有一個是最短桿。

推論：

1)如果最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則無論取哪個桿為機架，均無曲柄存在，該鉸鏈四桿機構為雙搖桿機構。

2)如果最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，根據相對運動原理，取不同桿為機架時，便會得到不同類型的鉸鏈四桿機構，即：

(a)如果以最短桿的任一相鄰桿為機架，存在一個曲柄，該機構為曲柄搖桿機構。

(b)如果以最短桿為機架，存在兩個曲柄，該機構為雙曲柄機構。

(c)如果以最短桿的對面桿為機架，無曲柄存在，該機構為雙搖桿機構。

3.急回特性：為縮短非生產時間，提高生產率，常取平均速度校高的為空回行程，平均速度較低的為生產行程。

極位夾角和擺角：搖桿處于兩極限位置時，對應的曲柄兩位置之間所夾的銳角θ稱為極位夾角。搖桿在兩極限位置間的夾角稱為搖桿的擺角，用Ψ表示。

機構的急回特性可用行程速比系數K表示，即 K=(180°+θ)/(180°-θ)

上式表明：機構的急回特性取決于極位夾角θ。θ角愈大，K值也愈大，機構的急回運動性質愈顯著。

3.壓力角：從動搖桿上一點受力方向與該力作用點的絕對速度vc方向之間所夾的銳角α稱為壓力角。

傳動角：在實際應用中，為了度量方便，通常以壓力角的余角γ來判斷連桿機構的傳力性能，γ稱為傳動角。

壓力角越小，傳動角越大對傳動越有利。

4.死點位置：當原動件對從動件的作用點不產生力矩，因此不能使之轉動時，機構的這個位置稱為死點位置。

死點位置會使機構的從動件出現卡死或運動不確定現象。為了消除死點位置的不良影響，可以對從動曲柄施加外力，或利用飛輪及構件自身的慣性作用，使機構順利通過死點位置。

死點有利有弊。

第二部分 連接

一、螺紋連接

知識點：常用螺紋特點和主要參數;螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件;螺紋連接的預緊和防松。

1，連接可分為兩類：動連接和靜連接。通常所謂的連接主要是指靜連接。靜連接按其是否可拆：分為可拆連接和不可拆連接。

2.三角形螺紋主要用于連接，矩形，梯形，鋸齒形螺紋主要用于傳動，管螺紋廣泛用于水，煤氣，油和電線管路系統中。

3.螺紋的分類和特點。機械中一般采用右旋螺紋。

4.螺紋的基本參數：大徑、小徑、中經、螺距、導程、升角、牙型角。

5.螺紋連接的基本類型：(1)螺栓連接(①普通螺栓連接，②鉸制孔用螺栓連接)(2)雙頭螺柱連接。(3)螺釘連接。(4)緊定螺釘連接。

6.螺紋連接的防松：防松就是防止螺紋副產生相對運動。常用防松方法：摩擦防松，機械防松，破壞螺紋副的運動關系。

二、鍵銷連接

知識點：鍵、銷連接的類型和特點;平鍵連接的合理選擇。

1.主要用于軸和輪轂的周向連接。

2.平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵工作原理及主要特點。

3.平鍵的選用①尺寸選用：截面尺寸和鍵長②配合選用：基軸制

4.銷連接的應用:定位、連接、過載保護。

5.圓柱銷、圓錐銷的工作原理及主要特點。

第三部分 機械傳動

一、齒輪傳動

知識點：齒輪的機構特點和種類;齒廓嚙合基本定律，漸開線的形成、特點;漸開線齒輪的嚙合特性;漸開線直齒輪的幾何尺寸計算;正確嚙合、正確安裝、連續(xù)傳動條件;斜齒輪幾何尺寸計算、正確嚙合條件。

1.齒輪的機構特點和種類。

2.嚙合基本定律：在嚙合傳動的任一瞬時，兩輪齒廓曲線在相應接觸點的公法線必須通過按給定傳動比確定的該瞬時的節(jié)點，這一條件稱為齒廓嚙合基本定律。

齒輪機構傳動時，為了保持平穩(wěn)傳動，其基本要求是瞬時角速比(即傳動比)必須保持不變。

由于兩節(jié)圓的圓周速度相等，所以一對齒輪傳動時，它的一對節(jié)圓作純滾動。即一對外嚙合齒輪的中心距恒等于節(jié)圓半徑之和。

3.漸開線具有如下性質：

(1)發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的圓弧長度。

(2)因為發(fā)生線恒切于基圓，所以漸開線上的任意點的法線必與基圓相切。

(3)漸開線的形狀取決于基圓的大小。

(4)漸開線齒廓上任意點的法線(正壓力方向)與該點的速度方向線之間所夾的銳角，稱為齒輪齒廓在該點的壓力角。

(5)基圓內無漸開線。

4.漸開線齒廓嚙合特性：

(1)能夠保證定傳動比傳動。

(2)中心距可分性。

(3)齒廓上壓力方向不變。

漸開線齒輪的傳動比i等于兩輪基圓半徑的反比。

可分性：兩輪中心距稍有改變，其角速比仍保持原值不變的性質。

漸開線齒輪傳動中嚙合角為常數，嚙合角不變表示齒廓間壓力方向不變。

5.漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式。

6.正確嚙合條件

漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數和壓力角分別相等且等于標準值。

兩平行軸斜齒輪正確嚙合必須滿足：兩輪的法面模數和壓力角分別相等，且分度圓柱上的螺旋角大小相等、旋向相反(外嚙合)或相同(內嚙合)的三個條件。

7.標準中心距：一對標準齒輪分度圓相切時的中心距。

在機械設計中，正確安裝的條件是按照齒側無間隙設計其中心距尺寸。

標準齒輪只有在正確安裝時，節(jié)圓和分度圓重合，嚙合角和壓力角相等。

8.連續(xù)傳動的條件

齒輪連續(xù)傳動的條件是重合度ε≧1。重合度越大，表示同時嚙合的齒的對數越多，每對齒分擔的載荷就小，傳動也越平穩(wěn)。

9.兩平行軸斜齒輪法面模數與端面模數的關系。

二、齒輪系

知識點：輪系的分類;求解定軸輪系

1.基本概念

定軸輪系：輪系運轉時，每個齒輪的軸線位置都是固定不動的，這種輪系稱為定軸輪系。

周轉輪系：至少有一個齒輪的幾何軸線繞著其他齒輪的固定軸線轉動的輪系。

惰輪：使外嚙合次數改變從而改變傳動比的符號，卻不影響傳動比的大小的齒輪。

2.定軸輪系傳動比計算

i1k=n1/nk=所有從動輪齒數的乘積/所有主動輪齒數的乘積

3.各輪轉向的判定及轉速計算

三、帶傳動

知識點：帶傳動的類型、特點和應用;V帶傳動的基本參數和幾何尺寸;帶傳動受力分析和應力分析、彈性滑動和傳動比;帶傳動的張緊、安裝與維護。

1.帶傳動一般由主動帶輪、從動帶輪和傳動帶組成。

2.帶傳動的類型、特點和應用

3.V帶傳動的基本參數和幾何尺寸

V帶的楔角：V帶兩個側面的夾角

普通V帶按截面大小分為Y,Z,A,B,C,D,E七種型號。Y型截面最小，E型最大。

基準直徑dd：V帶輪的公稱直徑。即基準寬度處帶輪的直徑。

基準長度Ld：V帶的公稱長度。即V帶位于帶輪基準直徑上的周線長度。

帶輪的輪槽角φ：帶輪輪槽兩個側面的夾角。

包角α：傳動帶與帶輪的接觸弧所對應的圓周角。

4.工作能力分析

初拉力、緊邊拉力和松邊拉力的關系。

有效拉力F：兩邊的拉力差為帶與帶輪之間摩擦力的總和稱為帶傳動的有效拉力。

帶傳動所傳遞的功率：P=FV 增大初拉力，包角α，摩擦系數f都可以提高有效拉力的值，即提高帶傳動傳遞的功率。

帶傳動的應力分析：帶傳動工作時，帶中的應力有拉應力、彎曲應力和離心拉應力三種;帶傳動中應力最大值產生在緊邊進入小帶輪處。

帶傳動中，帶輪直徑越大，帶的彎曲應力就越小;帶速越高，帶的離心力越大，不利于傳動。

帶傳動的主要失效形式：打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動的設計準則為：在保證帶不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強度和壽命。

5.彈性滑動:是由于帶具有彈性且緊邊與松邊存在拉力差而產生的，是不可避免的現象。帶傳動正常工作時不能保證準確的傳動比是因為帶的彈性滑動。

打滑：是由過載(即外載荷大于最大有效拉力)引起的，將使傳動失效，打滑是可以避免的。打滑總是先發(fā)生在小帶輪上。

6.V帶傳動的張緊方式分為改變中心距的方法和采用張緊輪的張緊裝置。張緊輪分內張緊和外張緊方式。

第四部分 軸系

一、軸

知識點：軸的功用和類型;軸的結構設計與分析錯誤結構。

1.軸的主要功用是支承零件及傳遞運動和動力;

2.按照承受載荷的不同，軸可分為轉軸、心軸和傳動軸三類;

工作時承受彎矩并傳遞扭矩的軸稱為轉軸，一般減速器的中間軸是轉軸;

工作時只受彎矩，不傳遞扭矩的軸稱為心軸，自行車的前輪軸應用的是固定心軸、鐵路車輛的車輪軸是轉動心軸;

工作時以傳遞扭矩為主，不承受彎矩或彎矩很小的軸稱為傳動軸，由發(fā)動機、變速器通過萬向聯軸器帶動后橋差速器的軸是傳動軸。

3.軸的結構應滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置;軸上的零件應便于裝拆和調整;軸應具有良好的制造工藝性等。

軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的;

軸上零件的周向定位是由鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等實現的;

當采用軸肩作軸向定位時，為了使零件能靠緊定位面，軸肩根部的圓角半徑應小于零件的倒角;

當采用套筒、螺母或軸端擋圈作軸的軸向定位時，為了使零件能靠緊定位面，安裝零件的軸段長度應小于零件輪轂的寬度;

軸肩高度應小于滾動軸承內圈厚度，以便拆卸軸承;

在軸肩處采用圓角或凹切圓角過渡是為了減小應力集中;

一根軸上不同軸段的鍵槽尺寸應盡量統一，并布置在同一母線方向上。

二、軸承

知識點：軸承的功用和類型;滾動軸承的代號、含義和選用。

1.軸承的作用是支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉精度，減少轉軸和支承之間的摩擦和磨損;

2.滾動軸承的結構：內圈、外圈、滾動體、保持架。

3.滾動軸承的公稱接觸角：滾動軸承中套圈與滾動體接觸處的法線和垂直于軸承軸心線的平面間的夾角。

4.滾動軸承的材料;

5.滾動軸承的類型、特性與應用;

6.滾動軸承代號含義、裝拆方法