2023年天津中德应用技术大学专升本机械电子工程考试大纲
《机械设计基础》主要知识点
第一部分 常用机构
一、平面机构运动分析
知识点：运动副的类型;平面机构的运动简图;机构的自由度计算;机构具有确定运动的条件。
1.基本概念
机构：机构由构件和运动副组成。
运动副：两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。
低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。
高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
自由度：构件具有独立运动(或独立运动参数)的个数称为自由度。
约束：对构件独立运动所加的限制称为约束。
2.平面机构自由度计算
作平面运动的自由构件具有三个自由度，每个低副引入两个约束，即使构件失去两个自由度;每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。
计算平面机构自由度的公式： F=3n-2PL-PH
3.机构要具有确定的运动，则机构自由度数必须与机构的原动件数目相等。即，机构具有确定运动的条件是F>0,且F等于原动件个数。
二、平面连杆机构
知识点：铰链四杆机构的基本类型和应用;铰链四杆机构的基本特性及分析计算;铰链四杆机构的演化和应用。
1.基本概念
平面连杆机构：是由若干构件用低副(转动副和移动副)连接而成的，所以又称为低副机构。
曲柄：能绕固定铰链作整周转动的连架杆称为曲柄。
摇杆：只能在小于360度的某一角度内摆动的连架杆称为摇杆。
铰链四杆机构有以下三种基本形式：曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构。
举例说明铰链四杆机构基本形式的应用：(教材工程实例)
2.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件：
1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
2)连架杆与机架中必有一个是最短杆。
推论：
1)如果最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则无论取哪个杆为机架，均无曲柄存在，该铰链四杆机构为双摇杆机构。
2)如果最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，根据相对运动原理，取不同杆为机架时，便会得到不同类型的铰链四杆机构，即：
(a)如果以最短杆的任一相邻杆为机架，存在一个曲柄，该机构为曲柄摇杆机构。
(b)如果以最短杆为机架，存在两个曲柄，该机构为双曲柄机构。
(c)如果以最短杆的对面杆为机架，无曲柄存在，该机构为双摇杆机构。
3.急回特性：为缩短非生产时间，提高生产率，常取平均速度校高的为空回行程，平均速度较低的为生产行程。
极位夹角和摆角：摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄两位置之间所夹的锐角θ称为极位夹角。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角，用Ψ表示。
机构的急回特性可用行程速比系数K表示，即 K=(180°+θ)/(180°-θ)
上式表明：机构的急回特性取决于极位夹角θ。θ角愈大，K值也愈大，机构的急回运动性质愈显著。
3.压力角：从动摇杆上一点受力方向与该力作用点的绝对速度vc方向之间所夹的锐角α称为压力角。
传动角：在实际应用中，为了度量方便，通常以压力角的余角γ来判断连杆机构的传力性能，γ称为传动角。
压力角越小，传动角越大对传动越有利。
4.死点位置：当原动件对从动件的作用点不产生力矩，因此不能使之转动时，机构的这个位置称为死点位置。
死点位置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不良影响，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，使机构顺利通过死点位置。
死点有利有弊。
第二部分 连接
一、螺纹连接
知识点：常用螺纹特点和主要参数;螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件;螺纹连接的预紧和防松。
1，连接可分为两类：动连接和静连接。通常所谓的连接主要是指静连接。静连接按其是否可拆：分为可拆连接和不可拆连接。
2.三角形螺纹主要用于连接，矩形，梯形，锯齿形螺纹主要用于传动，管螺纹广泛用于水，煤气，油和电线管路系统中。
3.螺纹的分类和特点。机械中一般采用右旋螺纹。
4.螺纹的基本参数：大径、小径、中经、螺距、导程、升角、牙型角。
5.螺纹连接的基本类型：(1)螺栓连接(①普通螺栓连接，②铰制孔用螺栓连接)(2)双头螺柱连接。(3)螺钉连接。(4)紧定螺钉连接。
6.螺纹连接的防松：防松就是防止螺纹副产生相对运动。常用防松方法：摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副的运动关系。
二、键销连接
知识点：键、销连接的类型和特点;平键连接的合理选择。
1.主要用于轴和轮毂的周向连接。
2.平键、半圆键、楔键、切向键工作原理及主要特点。
3.平键的选用①尺寸选用：截面尺寸和键长②配合选用：基轴制
4.销连接的应用:定位、连接、过载保护。
5.圆柱销、圆锥销的工作原理及主要特点。
第三部分 机械传动
一、齿轮传动
知识点：齿轮的机构特点和种类;齿廓啮合基本定律，渐开线的形成、特点;渐开线齿轮的啮合特性;渐开线直齿轮的几何尺寸计算;正确啮合、正确安装、连续传动条件;斜齿轮几何尺寸计算、正确啮合条件。
1.齿轮的机构特点和种类。
2.啮合基本定律：在啮合传动的任一瞬时，两轮齿廓曲线在相应接触点的公法线必须通过按给定传动比确定的该瞬时的节点，这一条件称为齿廓啮合基本定律。
齿轮机构传动时，为了保持平稳传动，其基本要求是瞬时角速比(即传动比)必须保持不变。
由于两节圆的圆周速度相等，所以一对齿轮传动时，它的一对节圆作纯滚动。即一对外啮合齿轮的中心距恒等于节圆半径之和。
3.渐开线具有如下性质：
(1)发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的圆弧长度。
(2)因为发生线恒切于基圆，所以渐开线上的任意点的法线必与基圆相切。
(3)渐开线的形状取决于基圆的大小。
(4)渐开线齿廓上任意点的法线(正压力方向)与该点的速度方向线之间所夹的锐角，称为齿轮齿廓在该点的压力角。
(5)基圆内无渐开线。
4.渐开线齿廓啮合特性：
(1)能够保证定传动比传动。
(2)中心距可分性。
(3)齿廓上压力方向不变。
渐开线齿轮的传动比i等于两轮基圆半径的反比。
可分性：两轮中心距稍有改变，其角速比仍保持原值不变的性质。
渐开线齿轮传动中啮合角为常数，啮合角不变表示齿廓间压力方向不变。
5.渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式。
6.正确啮合条件
渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角分别相等且等于标准值。
两平行轴斜齿轮正确啮合必须满足：两轮的法面模数和压力角分别相等，且分度圆柱上的螺旋角大小相等、旋向相反(外啮合)或相同(内啮合)的三个条件。
7.标准中心距：一对标准齿轮分度圆相切时的中心距。
在机械设计中，正确安装的条件是按照齿侧无间隙设计其中心距尺寸。
标准齿轮只有在正确安装时，节圆和分度圆重合，啮合角和压力角相等。
8.连续传动的条件
齿轮连续传动的条件是重合度ε≧1。重合度越大，表示同时啮合的齿的对数越多，每对齿分担的载荷就小，传动也越平稳。
9.两平行轴斜齿轮法面模数与端面模数的关系。
二、齿轮系
知识点：轮系的分类;求解定轴轮系
1.基本概念
定轴轮系：轮系运转时，每个齿轮的轴线位置都是固定不动的，这种轮系称为定轴轮系。
周转轮系：至少有一个齿轮的几何轴线绕着其他齿轮的固定轴线转动的轮系。
惰轮：使外啮合次数改变从而改变传动比的符号，却不影响传动比的大小的齿轮。
2.定轴轮系传动比计算
i1k=n1/nk=所有从动轮齿数的乘积/所有主动轮齿数的乘积
3.各轮转向的判定及转速计算
三、带传动
知识点：带传动的类型、特点和应用;V带传动的基本参数和几何尺寸;带传动受力分析和应力分析、弹性滑动和传动比;带传动的张紧、安装与维护。
1.带传动一般由主动带轮、从动带轮和传动带组成。
2.带传动的类型、特点和应用
3.V带传动的基本参数和几何尺寸
V带的楔角：V带两个侧面的夹角
普通V带按截面大小分为Y,Z,A,B,C,D,E七种型号。Y型截面最小，E型最大。
基准直径dd：V带轮的公称直径。即基准宽度处带轮的直径。
基准长度Ld：V带的公称长度。即V带位于带轮基准直径上的周线长度。
带轮的轮槽角φ：带轮轮槽两个侧面的夹角。
包角α：传动带与带轮的接触弧所对应的圆周角。
4.工作能力分析
初拉力、紧边拉力和松边拉力的关系。
有效拉力F：两边的拉力差为带与带轮之间摩擦力的总和称为带传动的有效拉力。
带传动所传递的功率：P=FV 增大初拉力，包角α，摩擦系数f都可以提高有效拉力的值，即提高带传动传递的功率。
带传动的应力分析：带传动工作时，带中的应力有拉应力、弯曲应力和离心拉应力三种;带传动中应力最大值产生在紧边进入小带轮处。
带传动中，带轮直径越大，带的弯曲应力就越小;带速越高，带的离心力越大，不利于传动。
带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏。因此，带传动的设计准则为：在保证带不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。
5.弹性滑动:是由于带具有弹性且紧边与松边存在拉力差而产生的，是不可避免的现象。带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为带的弹性滑动。
打滑：是由过载(即外载荷大于最大有效拉力)引起的，将使传动失效，打滑是可以避免的。打滑总是先发生在小带轮上。
6.V带传动的张紧方式分为改变中心距的方法和采用张紧轮的张紧装置。张紧轮分内张紧和外张紧方式。
第四部分 轴系
一、轴
知识点：轴的功用和类型;轴的结构设计与分析错误结构。
1.轴的主要功用是支承零件及传递运动和动力;
2.按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类;
工作时承受弯矩并传递扭矩的轴称为转轴，一般减速器的中间轴是转轴;
工作时只受弯矩，不传递扭矩的轴称为心轴，自行车的前轮轴应用的是固定心轴、铁路车辆的车轮轴是转动心轴;
工作时以传递扭矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴称为传动轴，由发动机、变速器通过万向联轴器带动后桥差速器的轴是传动轴。
3.轴的结构应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置;轴上的零件应便于装拆和调整;轴应具有良好的制造工艺性等。
轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证的;
轴上零件的周向定位是由键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等实现的;
当采用轴肩作轴向定位时，为了使零件能靠紧定位面，轴肩根部的圆角半径应小于零件的倒角;
当采用套筒、螺母或轴端挡圈作轴的轴向定位时，为了使零件能靠紧定位面，安装零件的轴段长度应小于零件轮毂的宽度;
轴肩高度应小于滚动轴承内圈厚度，以便拆卸轴承;
在轴肩处采用圆角或凹切圆角过渡是为了减小应力集中;
一根轴上不同轴段的键槽尺寸应尽量统一，并布置在同一母线方向上。
二、轴承
知识点：轴承的功用和类型;滚动轴承的代号、含义和选用。
1.轴承的作用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴和支承之间的摩擦和磨损;
2.滚动轴承的结构：内圈、外圈、滚动体、保持架。
3.滚动轴承的公称接触角：滚动轴承中套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线的平面间的夹角。
4.滚动轴承的材料;
5.滚动轴承的类型、特性与应用;
6.滚动轴承代号含义、装拆方法
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