2018年机械设计考点归纳与典型题（含考研真题）详解

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内容简介
目录
第1章　平面机构
　1.1　考点归纳
　1.2　典型题（含考研真题）详解
第2章　凸轮、齿轮机构
　2.1　考点归纳
　2.2　典型题（含考研真题）详解
第3章　轮　系
　3.1　考点归纳
　3.2　典型题（含考研真题）详解
第4章　间歇运动机构
　4.1　考点归纳
　4.2　典型题（含考研真题）详解
第5章　机械运转速度波动的调节与回转件的平衡
　5.1　考点归纳
　5.2　典型题（含考研真题）详解
第6章　机械设计总论
　6.1考点归纳
　6.2　典型题（含考研真题）详解
第7章　机械零件的工作能力及计算准则
　7.1　考点归纳
　7.2　典型题（含考研真题）详解
第8章　机械零件的疲劳强度
　8.1　考点归纳
　8.2　典型题（含考研真题）详解
第9章　摩擦、磨损、润滑
　9.1　考点归纳
　9.2　典型题（含考研真题）详解
第10章　螺纹连接和螺旋传动
　10.1　考点归纳
　10.2　典型题（含考研真题）详解
第11章　键、花键、无键、销、成形连接
　11.1　考点归纳
　11.2　典型题（含考研真题）详解
第12章　铆接、焊接、胶接和过盈连接
　12.1　考点归纳
　12.2　典型题（含考研真题）详解
第13章　带传动
　13.1　考点归纳
　13.2　典型题（含考研真题）详解
第14章　链传动
　14.1　考点归纳
　14.2　典型题（含考研真题）详解
第15章　齿轮传动
　15.1　考点归纳
　15.2　典型题（含考研真题）详解
第16章　蜗杆传动
　16.1　考点归纳
　16.2　典型题（含考研真题）详解
第17章　轴
　17.1　考点归纳
　17.2　典型题（含考研真题）详解
第18章　滑动轴承
　18.1　考点归纳
　18.2　典型题（含考研真题）详解
第19章　滚动轴承
　19.1　考点归纳
　19.2　典型题（含考研真题）详解
第20章　联轴器、离合器和制动器
　20.1　考点归纳
　20.2　典型题（含考研真题）详解
第21章　弹　簧
　21.1　考点归纳
　21.2　典型题（含考研真题）详解
第22章　减速器和变速器
　22.1　考点归纳
　22.2　典型题（含考研真题）详解

内容预览
第1章　平面机构
1.1　考点归纳
一、运动副及其分类
运动副是指使两个构件直接接触并能产生相对运动的连接。
运动副元素是指构件上参与接触的点、线、面。
按照接触特性，通常把平面运动副分为低副和高副两类。
1．低副
低副是指两构件通过面接触组成的运动副，又可分为转动副和移动副。
（1）转动副是指组成运动副的两构件只能在平面内相对转动的运动副，又称铰链。
（2）移动副是指组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动的运动副。
2．高副
高副是指两构件通过点或线接触组成的运动副。
二、平面机构运动简图
仅用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置，来表明机构间相对运动关系的简化图形，称为机构运动简图。
1．机构中运动副表示方法
机构运动简图中的运动副的表示方法如图1-1所示。

图1-1平面运动副的表示方法
2．构件的表示方法
构件的表示方法如图1-2所示。

图1-2构件的表示方法
3．机构中构件的分类
（1）机架(固定构件)
机架是用来支承活动构件的构件。
（2）主动件(原动件)
主动件是运动规律已知的活动构件，其运动是由外界输入的，又称输入构件。
（3）从动件
从动件是指机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。其相对于机架有确定的相对运动。
三、平面机构的自由度
活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数称为机构自由度，以F表示。
1．平面机构自由度计算公式

式中，n——机构中活动构件数（机架不是活动构件）；

——低副的个数；

——高副的个数。
机构具有确定运动的条件：机构的自由度

，且F等于原动件数。
2．计算平面机构自由度的注意事项
（1）复合铰链
两个以上构件在同一处用转动副相连接构成复合铰链。
在计算时，由K个构件组成的复合铰链，共有（K―1）个转动副。
（2）局部自由度
机构中与输出构件的运动无关的自由度称为局部自由度（或称多余自由度），计算自由度时应减去。
（3）虚约束
对机构起重复约束作用的约束称为虚约束或消极约束，计算自由度时应除去不计。
四、速度瞬心及其在机构速度分析上的应用
1．速度瞬心及其求法
（1）速度瞬心
①定义
两刚体上绝对速度相同的重合点称为瞬心。
若两构件都是运动的，其瞬心称为相对瞬心；
若两构件中有一个是静止的，其瞬心称为绝对瞬心。
②计算
对于由K个构件组成的机构，其瞬心总数：

（2）瞬心位置的确定
①根据定义确定
a．当两构件组成转动副时，转动副的中心是其瞬心；
b．当两构件组成移动副时，所有重合点的相对速度方向都平行于移动方向，其瞬心位于导路垂线的无穷远处；
c．当两构件组成纯滚动高副时，接触点相对速度为零，接触点是其瞬心；
d．当两构件组成滑动兼滚动的高副时，接触点的速度沿切线方向，其瞬心应位于过接触点的公法线上。
②根据三心定理确定
三心定理：作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。
2．瞬心在速度分析上的应用
用速度瞬心法进行机构的运动分析时，首先要确定各瞬心的位置，然后根据瞬心的定义进行速度求解。
（1）瞬心法只能对机构进行速度分析，不能用于加速度分析；
（2）适用于构件数目较少的情况。
五、平面四杆机构的基本类型及其应用
1．铰链四杆机构
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，如图1-3所示。


图1-3铰链四杆机构及其组成
铰链四杆机构的三种基本形式：
（1）曲柄摇杆机构；
（2）双曲柄机构；
（3）双摇杆机构。
2．含一个移动副的四杆机构
此类型的四杆机构主要有四种形式：曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、曲柄摇块机构和曲柄定块机构，分别如图1-4所示。



曲柄滑块机构 曲柄导杆机构 曲柄摇块机构　 曲柄定块机构
图1-4
3．含两个移动副的四杆机构
含有两个移动副的四杆机构称为双滑块机构。
按照两个移动副所处位置的不同，又可分为四种形式：
（1）正切机构：两个移动副不相邻；
（2）正弦机构：两个移动副相邻且其中一个移动副与机架相关联；
（3）两个移动副相邻且均不与机架相关联；
（4）两个移动副都与机架相关联。
4．具有偏心轮的四杆机构
该种机构如图1-5（a）、（b）所示，相对应的机构简图分别如图1-5（c）、（d）所示。

图1-5具有偏心轮的四杆机构
六、平面四杆机构的基本特性
1．铰链四杆机构有整转副的条件
（1）杆长条件
最短杆

与最长杆

之和不大于其余两杆长度

、

之和，即

（2）整转副由最短杆与邻边组成。
2．铰链四杆机构成为曲柄摇杆机构的条件
表1-1


3．急回特性
曲柄摇杆机构中，原动件AB以

等速转动：
（1）输出件CD的两极限位置
①极位：在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置。
②极位夹角：机构处于极位时，曲柄之间的夹角θ，如图1-6所示。

图1-6
（2）行程速度变化系数K
曲柄等速转动，摇杆往复摆动的平均速度一快一慢，机构的这种运动称为急回运动。用行程速度变化系数K来表示急回程度，即



极位夹角q 越大，K值越大，急回运动的性质越显著，但机构运动的平稳性也越差。
（3）平面四杆机构有急回特性的条件
①原动件作等速整周转动；
②输出件作往复运动；
③

。
3．压力角和传动角
（1）压力角与传动角
①压力角
作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度v0之间所夹的锐角α称为压力角。
②传动角
压力角α的余角γ（即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角）γ称为传动角。
α越小，γ越大，机构传力性能越好；反之，α越大，γ越小，机构传力越费劲，传动效率越低。

图1-7连杆机构的压力角和传动角
（2）压力角的计算公式
由图1-7a中△ABD和△ABCD可分别写出

由此可得

4．死点位置
（1）死点位置
当机构中，

时，主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，出现不能使从动件转动的“顶死”现象，机构的这种位置称为死点位置。
（2）避免措施
两组机构错开排列（如火车轮机构）；靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。
（3）应用
飞机起落架、钻夹具等。
七、平面四杆机构的设计
1．按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构；
2．按给定连杆位置设计四杆机构；
3．按照给定点的运动轨迹设计四杆机构；
4．按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构。

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