《機械設計基礎》課程重點總結——第五版、楊可楨、高等教育出版社

《機械設計基礎》課程重點總結緒論

零件是制造的單元，構件是運動的單元，一部機器可包含一個或若干個機構，同一個機構可以組成不同的機器。

第一章平面機構的自由度和速度分析

1.所以構件都在相互平行的平面內(nèi)運動的機構稱為平面機構；

2.兩構件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接稱為運動副。兩構件通過面接觸組成的運動副稱為低副，平面機構中的低副有移動副和轉動副。兩構件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副；3.繪制平面機構運動簡圖；

4.機構自由度F=3n-2Pl-Ph,原動件數(shù)小于機構自由度，機構不具有確定的相對運動；原動件數(shù)大于機構自由度，機構中最弱的構件必將損壞；機構自由度等于零的構件組合，它的各構件之間不可能產(chǎn)生相對運動；5.計算平面機構自由度的注意事項：（1）復合鉸鏈（圖1-13）（2）局部自由度：凸輪小滾子焊為一體（3）虛約束（4）兩個構件構成多個平面高副，各接觸點的公共法線彼此重合時只算一個高副，各接觸點的公共法線彼此不重合時相當于兩個高副或一個低副，而不是虛約束；

6.自由度的計算步驟要全：1）指出復合鉸鏈、虛約束和局部自由度2）指出活動構件、低副、高副3）計算自由度4）指出構件有沒有確定的運動。第二章平面連桿機構

1.平面連桿機構是由若干構件用低副(轉動副、移動副)連接組成的平面機構，又稱平面低副機構；按所含移動副數(shù)目的不同，可分為：全轉動副的鉸鏈四桿機構、含一個移動副的四桿機構和含兩個移動副的機構。

2.鉸鏈四桿機構：機構的固定構件稱為機架；與機架用轉動副相連接的構件稱為連架桿；不與機架直接相連的構件稱為連桿；鉸鏈四桿機構分為曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構。

3.含一個移動副的四桿機構：曲柄滑塊機構、轉動導桿機構、擺動導桿機構、定塊機構、搖塊機構，及其相互之間的倒置。

4.鉸鏈四桿機構有整轉副的條件是最短桿和最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和；整轉副是最短邊及其鄰邊組成的；鉸鏈四桿機構是否存在曲柄依據(jù)：1）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉副，故得雙曲柄機構；2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整轉副，故得曲柄搖桿機構；3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉副，故得雙搖桿機構。如果鉸鏈四桿機構中的最短邊和最長邊長度之和大于其余兩桿長度之和，則該機構中不存在整轉副，無論取哪個構件作為機架都只能得到雙搖桿機構。

5.極位角越大，機構的急回特性越明顯。急回運動特性可用行程速比系數(shù)K來表示：K=w2/w1=Ψ/t2/Ψ/t1=t1/t2=Ψ1/Ψ2=(180°+θ)/(180-θ)；作用在從動件上的驅(qū)動力與該力作用點絕對速度之間所夾的銳角叫做壓力角，壓力角是作為判斷機構傳力性能的重要標志；壓力角的余角叫做傳動角，壓力角越小，傳動角越大，機構傳力性能越好；壓力角越大，傳動角越小，機構的傳力性能越差，傳動效率越低。作圖題：極位角和最小傳動角的位置。機構中的這種傳動角為零的位置稱為死點位置。第三章凸輪機構

1.凸輪機構的優(yōu)點是：只需設計適當?shù)凝X輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，并且結構簡單、緊湊，設計方便。缺點是：凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易磨損，所以通常用于傳力不大的控制機構。

2.凸輪機構的從動件做等速運動時，造成強烈剛性沖擊；做簡諧運動時造成柔性沖擊；做正弦加速度運動時沒有沖擊。

3.基圓半徑越小，壓力角越大，傳動角越小，有害分力越大，傳動效率越低，當壓力角達到一定的程度，有用分力連摩擦力也克服不了。4.平底從動件凸輪壓力角為定值。第四章齒輪機構

1.兩軸交錯的齒輪機構：渦輪蝸桿機構。

2.漸開線：把先纏在圓上，展開，線端的軌跡極為漸開線；漸開線上任意一點的法線均與基圓相切；漸開線齒廓上某點的法線，與齒廓上該點速度方向線之間的夾角為壓力角。

3.一對齒輪的傳動比等于兩輪的轉動速度之比，等于兩輪角速度之比，等于兩輪基圓半徑的反比，等于兩輪節(jié)圓半徑的反比。

4.漸開線齒輪傳動的可分性：一對漸開線齒輪制成之后，其基圓半徑是不能改變的，即使兩輪的中心距稍有改變，其角速度比仍保持原值不變。

5.齒輪各部分名稱：齒根圓、基圓、分度圓、齒頂圓、齒厚、齒槽寬、齒距、齒寬、齒頂高、齒根高、全齒高。

6.齒輪所有的幾何尺寸都用模數(shù)的倍數(shù)來表示，所以齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)越大，齒輪的尺寸越大，其承載能力也就越高。D=mz;p=m

Pai;分度圓是具有標準模數(shù)和標準壓力角（20°）的圓。模數(shù)越大，p越大，齒輪越大，齒輪抗彎能力越強，所以，模數(shù)是齒輪抗彎能力的重要標志。H=ha+hf;ha=mha*;hf=(ha*+c*)m;ha*=1.0;c*=0.25;da=d+2ha;df=d-2hf;db=d*cos20°；標準齒輪：分度圓上齒厚和齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高均為標準值的齒輪稱為標準齒輪。

6.漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等。

7.分度圓和壓力角是單個齒輪所具有的，而節(jié)圓和嚙合角是兩個齒輪相互嚙合時才出現(xiàn)的。標準齒輪傳動只有在分度圓和節(jié)圓重合時，壓力角和嚙合角才相等，否則，嚙合角大于壓力角。

8.實際嚙合線段與兩嚙合點間距離之比稱為重合度，因此，齒輪連續(xù)傳動的條件是重合度大于等于1.重合度表示同時參加嚙合的齒的對數(shù)，重合度越大，輪齒平均受力越小，傳動越平穩(wěn)。9.斜齒輪左旋右旋判斷方法。

10.一對斜齒輪正確嚙合條件：模數(shù)相等，壓力角相等，螺旋角大小相等方向相反（外嚙合）。

11.斜齒輪的法向模數(shù)和端面模數(shù)之間的關系：mn=mt*cosβ;國際規(guī)定，斜齒輪的法向參數(shù)取為標注值，而端面參數(shù)為非標準值。

12.斜齒輪的優(yōu)點：1）齒廓接觸線是斜線，一對齒是逐漸進入嚙合和逐漸脫離嚙合的，故運轉平穩(wěn)，噪聲小。2）重合度大，并隨齒寬和螺旋角的增大而增大，故承載能力高，運轉平穩(wěn)，適于高速傳動。3）斜齒輪不根切最少齒數(shù)小于直齒輪。第五章輪系

1.輪系可以分為定軸輪系和周轉輪系。轉動時每個齒輪的幾何軸線都是固定的，這種輪系稱為定軸輪系。至少有一個輪系的幾何軸線繞另一個輪系的幾何軸線轉動的輪系，稱為周轉輪系。

2.渦輪蝸桿的左右手定則：左旋用左手，右旋用右手，四指彎曲的方向是蝸桿的旋轉方向，拇指的反向是渦輪的轉動方向。

3.定軸輪系傳動比的數(shù)值等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數(shù)的乘積與所有主動輪齒數(shù)乘積之比。

4.一個周轉輪系包括：一個系桿，系桿上的行星輪，和行星輪直接接觸的所有太陽輪。周轉輪系及其傳動比的計算。5.復合輪系及其傳動比。第六章間歇運動結構

1.止回棘爪，防止棘輪向相反方向運動。槽輪機構的運動特性系數(shù)。

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《機械設計基礎》課程重點總結緒論

零件是制造的單元，構件是運動的單元，一部機器可包含一個或若干個機構，同一個機構可以組成不同的機器。

第一章平面機構的自由度和速度分析

1.所有構件都在相互平行的平面內(nèi)運動的機構稱為平面機構；

2.兩構件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接稱為運動副。兩構件通過面接觸組成的運

動副稱為低副，平面機構中的低副有移動副和轉動副。兩構件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副；

3.繪制平面機構運動簡圖；

4.機構自由度F=3n-2Pl-Ph,原動件數(shù)小于機構自由度，機構不具有確定的相對運動；原動

件數(shù)大于機構自由度，機構中最弱的構件必將損壞；機構自由度等于零的構件組合，它的各構件之間不可能產(chǎn)生相對運動；5.計算平面機構自由度的注意事項：（1）復合鉸鏈（圖1-13）（2）局部自由度：凸輪小滾

子焊為一體（3）虛約束

6.自由度的計算步驟要全：1）指出復合鉸鏈、虛約束和局部自由度2）指出活動構件、低

副、高副3）計算自由度4）指出構件有沒有確定的運動。第二章平面連桿機構

1.平面連桿機構是由若干構件用低副(轉動副、移動副)連接組成的平面機構，又稱平面低

副機構。

2.鉸鏈四桿機構：機構的固定構件稱為機架；與機架用轉動副相連接的構件稱為連架桿；

不與機架直接相連的構件稱為連桿；鉸鏈四桿機構分為曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構。

3.含一個移動副的四桿機構：曲柄滑塊機構、轉動導桿機構、擺動導桿機構、定塊機構、

搖塊機構。

4.鉸鏈四桿機構有整轉副的條件是最短桿和最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和；

整轉副是最短邊及其鄰邊組成的；鉸鏈四桿機構是否存在曲柄依據(jù)：1）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉副，故得雙曲柄機構；2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整轉副，故得曲柄搖桿機構；3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉副，故得雙搖桿機構。如果鉸鏈四桿機構中的最短邊和最長邊長度之和大于其余兩桿長度之和，則該機構中不存在整轉副，無論取哪個構件作為機架都只能得到雙搖桿機構。5.極位角越大，機構的急回特性越明顯。急回運動特性可用行程速比系數(shù)K來表示：

K=w2/w1=Ψ/t2/Ψ/t1=t1/t2=Ψ1/Ψ2=(180°+θ)/(180-θ)；作用在從動件上的驅(qū)動力與該力作用點絕對速度之間所夾的銳角叫做壓力角，壓力角是作為判斷機構傳力性能的重要標志；壓力角的余角叫做傳動角，壓力角越小，傳動角越大，機構傳力性能越好；壓力角越大，傳動角越小，機構的傳力性能越差，傳動效率越低。作圖題：極位角和最小傳動角的位置。機構中傳動角為零的位置稱為死點位置。第三章凸輪機構

1.凸輪機構的優(yōu)點是：只需設計適當?shù)凝X輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，并且結構簡單、緊湊，設計方便。缺點是：凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易磨損，所以通常用于傳力不大的控制機構。

2.凸輪機構的從動件做等速運動時，造成強烈剛性沖擊；做簡諧運動時造成柔性沖擊；做正弦加速度運動時沒有沖擊。

3.基圓半徑越小，壓力角越大，傳動角越小，有害分力越大，傳動效率越低，當壓力角達到

一定的程度，有用分力連摩擦力也克服不了，此為自鎖。4.平底從動件凸輪壓力角為零。第四章齒輪機構

1.兩軸交錯的齒輪機構：蝸輪蝸桿機構。

2.漸開線：把線纏在圓上，展開，線端的軌跡即為漸開線；漸開線上任意一點的法線均與基圓相切；漸開線齒廓上某點的法線，與齒廓上該點速度方向線之間的夾角為壓力角。

3.一對齒輪的傳動比等于兩輪的轉動速度之比，等于兩輪角速度之比，等于兩輪基圓半徑的反比，等于兩輪節(jié)圓半徑的反比。

4.漸開線齒輪傳動的可分性：一對漸開線齒輪制成之后，其基圓半徑是不能改變的，即使兩輪的中心距稍有改變，其角速度比仍保持原值不變。

5.齒輪各部分名稱：齒根圓、基圓、分度圓、齒頂圓、齒厚、齒槽寬、齒距、齒寬、齒頂高、齒根高、全齒高。

6.齒輪所有的幾何尺寸都用模數(shù)的倍數(shù)來表示，所以齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)越大，齒輪的尺寸越大，其承載能力也就越高。D=mz;p=m

Pai;分度圓是具有標準模數(shù)和標準壓力角（20°）的圓。模數(shù)越大，p越大，齒輪越大，齒輪抗彎能力越強，所以，模數(shù)是齒輪抗彎能力的重要標志。

H=ha+hf;ha=mha*;hf=(ha*+c*)m;ha*=1.0;c*=0.25;da=d+2ha;df=d-2hf;db=d*cos20°；標準齒輪：分度圓上齒厚和齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高均為標準值的齒輪稱為標準齒輪。6.漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等。

7.分度圓和壓力角是單個齒輪所具有的，而節(jié)圓和嚙合角是兩個齒輪相互嚙合時才出現(xiàn)

的。標準齒輪傳動只有在分度圓和節(jié)圓重合時，壓力角和嚙合角才相等，否則，嚙合角大于壓力角。

8.實際嚙合線段與基圓齒距之比稱為重合度，因此，齒輪連續(xù)傳動的條件是重合度大于等

于1.重合度表示同時參加嚙合的齒的對數(shù)，重合度越大，輪齒平均受力越小，傳動越平穩(wěn)。

9.斜齒輪左旋右旋判斷方法。10.一對斜齒輪正確嚙合條件：模數(shù)相等，壓力角相等，螺旋角大小相等方向相反（外嚙合）。11.斜齒輪的法向模數(shù)和端面模數(shù)之間的關系：mn=mt*cosβ;國際規(guī)定，斜齒輪的法向參數(shù)

取為標注值，而端面參數(shù)為非標準值。

12.斜齒輪的優(yōu)點：1）齒廓接觸線是斜線，一對齒是逐漸進入嚙合和逐漸脫離嚙合的，故

運轉平穩(wěn)，噪聲小。2）重合度大，并隨齒寬和螺旋角的增大而增大，故承載能力高，運轉平穩(wěn)，適于高速傳動。3）斜齒輪不根切最少齒數(shù)小于直齒輪。第五章輪系

1.輪系可以分為定軸輪系和周轉輪系。轉動時每個齒輪的幾何軸線都是固定的，這種輪系

稱為定軸輪系。至少有一個輪系的幾何軸線繞另一個輪系的幾何軸線轉動的輪系，稱為周轉輪系。

2.蝸輪蝸桿的左右手定則：左旋用左手，右旋用右手，四指彎曲的方向是蝸桿的旋轉方向，

拇指的反向是渦輪的轉動方向。

3.定軸輪系傳動比的數(shù)值等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數(shù)的乘積與所有主動輪齒數(shù)

乘積之比。

4.一個周轉輪系包括：一個系桿，系桿上的行星輪，和行星輪直接接觸的所有太陽輪。周

轉輪系及其傳動比的計算。5.復合輪系及其傳動比。第九章機器零件設計概率

1.塑性材料以屈服極限為極限應力，脆性材料以強度極限為極限應力；

2.運動副中，摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損；零件抗磨損的能力稱為耐磨性；機

械中磨損的主要類型：磨粒磨損、膠合、點蝕、腐蝕磨損。膠合：摩擦表面受載時，實際上只有部分峰頂接觸，接觸處壓強很高，能使材料產(chǎn)生塑性流動。若接觸處發(fā)生粘著，滑動時會使接觸表面材料有一個表面轉移到另一個表面，這種現(xiàn)象稱為粘著磨損（膠合）。第十章連接

1.螺紋的主要幾何參數(shù)：大徑（公稱直徑）、小徑、中徑、螺距、導程、螺紋升角、牙型

角、牙側角。

2.牙側角越大，自鎖性越好，效率越低。

3.把牙型角等于60度的三角形米制螺紋稱為普通螺紋，以大徑為公稱直徑。同一公稱直

徑可以有多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余都稱為細牙螺紋。公稱直徑相同時，細牙螺紋的自鎖性能好，但不耐磨、易滑扣。

4.M24:粗牙普通螺紋，公稱直徑24，螺距3;M24×1.5:細牙普通螺紋，公稱直徑24，螺

距1.5。

5.螺紋連接的防松：摩擦防松、機械防松、鉚沖粘合防松。對頂螺母屬于摩擦放松。6.螺栓的主要失效形式：1）螺栓桿拉斷；2）螺紋的壓潰和剪斷；3）經(jīng)常裝拆時會因磨

損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。

7.螺栓螺紋部分的強度條件。螺栓的總拉伸荷載為：工作荷載和殘余預緊力。8.計算油壓缸上的螺栓連接和螺栓的分布圓直徑。第十一章齒輪傳動

1.按照工作條件，齒輪傳動可分為閉式傳動和開式傳動。

2.輪齒的失效形式主要有：齒輪折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。

在一般閉式齒輪傳動中，齒輪的主要是小型是齒面解除疲勞點蝕和輪齒彎曲疲勞折斷。齒根部分靠近節(jié)線處最易發(fā)生點蝕，故常取節(jié)點處的接觸應力為計算依據(jù)。一般僅有一對齒嚙合，即荷載由一對齒承擔。對于開式齒輪，主要的失效形式有：齒面點蝕和齒輪的彎曲疲勞強度破壞。

3.熱處理：鋼在固體狀態(tài)下被加熱到一定溫度，保溫，不同的冷卻方法，改變鋼的組織結

構，得到所需性能。退火：放在空氣中緩慢降溫。正火：空氣中對流冷卻。淬火:放在水中或油中冷卻。

4.直齒圓柱齒輪傳動的作用力及其各力的方向：圓周力及其方向，徑向力及其方向。5.齒面接觸應力的驗算公式。兩輪的接觸應力大小相等方向相反，但兩輪的許用應力不同，

因為兩輪的材料和熱處理方式不同，計算中取兩輪中較小者。

6.設計圓柱齒輪時設計準則：1）對閉式軟齒面齒輪傳動，主要失效形式為齒面點蝕，按

齒面接觸強度進行設計，按齒根的彎曲強度進行校核；2）對閉式硬齒面齒輪傳動，主要失效形式為輪齒彎曲疲勞強度破壞，按齒根的彎曲強度進行設計，按齒面的接觸強度進行校核；3）對開式齒輪傳動，主要失效形式為齒面磨損和輪齒彎曲疲勞強度破壞，按輪齒的彎曲疲勞強度進行設計，將計算的模數(shù)適當修正。

7.斜齒圓柱齒輪傳動，各分力的方向如下：圓周力的方向在主動輪上與運動方向相反，在

從動輪上與運動方向相同；徑向力的方向?qū)�兩輪都是指向各自的軸心；軸向力的方向可由齒輪的工作面受壓來決定。

8.螺旋角增大，重合度增大，使傳動平穩(wěn)。第十三章帶傳動

1.若帶所需傳遞的圓周力超過帶與輪面鍵的極限摩擦力總和時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相

對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。由于材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動稱為彈性滑動。彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是指由過載引起的全面滑動，應當避免。彈性滑動是由緊、松邊拉力差引起的，只要傳遞圓周力，出現(xiàn)緊邊和松邊，就一定會發(fā)生彈性滑動，所以彈性滑動是不可避免的。

2.運轉過程中，帶經(jīng)受變應力，最大應力發(fā)生在緊邊與小輪的接觸處。最大應力=緊邊拉

力產(chǎn)生的拉應力+離心力產(chǎn)生的拉應力+小帶輪的彎曲應力。

3.帶在帶輪上打滑和帶發(fā)生疲勞損壞是帶的主要失效形式。帶傳動的設計準則是保證帶不

打滑及具有一定的疲勞壽命。

4.中心距不能過小的原因：中心距過小，帶變短，帶上應力變化次數(shù)增多，疲勞破壞加強。

V帶兩側面的夾角小于40度，原因：V帶在帶輪上彎曲時，由于界面變形使其家教變小。小輪直徑不能過小的原因:只經(jīng)過小，則帶的彎曲應力變大，而導致帶的壽命減短。第十四章軸

1.根據(jù)轉矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)：對不變的轉矩，其等于0.3；當轉矩脈動變化時，其等

于0.6；對于頻繁正反轉的軸，其為1.2.軸的結構設計改錯題。第十六章滾動軸承

1.滾動軸承一般由內(nèi)圈外圈滾動體和保持架組成。

2.常用滾動軸承的類型和性能特點:1）3：圓錐滾子軸承能同時承受較大的徑向荷載和軸

向荷載，一般成對使用。2）5：推力球軸承，只承受軸向荷載。3）6：深溝球軸承4）7：角接觸球軸承。

3.滾動軸承代號的排列順序：類型代號+寬度系列代號（可省略）+直徑系類代號+內(nèi)徑尺

寸系列代號+內(nèi)部結構代號+公差等級代號，其中，內(nèi)徑尺寸系列代號乘以5得到內(nèi)徑尺寸。

4.基本額定壽命：一組同一型號的軸承在同一條件下運轉，其可靠度為90時，能達到或

超過的壽命為基本額定壽命。

5.求軸承允許的最大徑向荷載。

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