?2023年天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)專升本機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考試大綱

2023年天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)專升本機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考試大綱

第一部分 常用機(jī)構(gòu)

一、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

知識(shí)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副的類型；平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算；機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。

1．基本概念

機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)由構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副組成。

運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。

低副：兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。

高副：兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。

自由度：構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)（或獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)）的個(gè)數(shù)稱為自由度。

約束：對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制稱為約束。

2．平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算

作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)自由度，每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，即使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度；每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。

計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的公式： F=3n-2PL-PH

3．機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)自由度數(shù)必須與機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目相等。即，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是F>0,且F等于原動(dòng)件個(gè)數(shù)。

二、平面連桿機(jī)構(gòu)

知識(shí)點(diǎn)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性及分析計(jì)算；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化和應(yīng)用。

1．基本概念

平面連桿機(jī)構(gòu)：是由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副）連接而成的，所以又稱為低副機(jī)構(gòu)。

曲柄：能繞固定鉸鏈作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿稱為曲柄。

搖桿：只能在小于360度的某一角度內(nèi)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有以下三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)，雙搖桿機(jī)構(gòu)。

舉例說(shuō)明鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本形式的應(yīng)用：（教材工程實(shí)例）

2．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的必要條件：

1）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。

2）連架桿與機(jī)架中必有一個(gè)是最短桿。

推論：

1）如果最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則無(wú)論取哪個(gè)桿為機(jī)架，均無(wú)曲柄存在，該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

2）如果最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，取不同桿為機(jī)架時(shí)，便會(huì)得到不同類型的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，即：

(a)如果以最短桿的任一相鄰桿為機(jī)架，存在一個(gè)曲柄，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

(b)如果以最短桿為機(jī)架，存在兩個(gè)曲柄，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

(c)如果以最短桿的對(duì)面桿為機(jī)架，無(wú)曲柄存在，該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

3．急回特性：為縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)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(chǎn)行程。

極位夾角和擺角：搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)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(jī)構(gòu)的急回特性可用行程速比系數(shù)K表示，即 K=（180°+θ）/(180°-θ)

上式表明：機(jī)構(gòu)的急回特性取決于極位夾角θ。θ角愈大，K值也愈大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)愈顯著。

3．壓力角：從動(dòng)搖桿上一點(diǎn)受力方向與該力作用點(diǎn)的絕對(duì)速度vc方向之間所夾的銳角α稱為壓力角。

傳動(dòng)角：在實(shí)際應(yīng)用中，為了度量方便，通常以壓力角的余角γ來(lái)判斷連桿機(jī)構(gòu)的傳力性能，γ稱為傳動(dòng)角。

壓力角越小，傳動(dòng)角越大對(duì)傳動(dòng)越有利。

4．死點(diǎn)位置：當(dāng)原動(dòng)件對(duì)從動(dòng)件的作用點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，因此不能使之轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)的這個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置。

死點(diǎn)位置會(huì)使機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。為了消除死點(diǎn)位置的不良影響，可以對(duì)從動(dòng)曲柄施加外力，或利用飛輪及構(gòu)件自身的慣性作用，使機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置。

死點(diǎn)有利有弊。

第二部分 連接

一、螺紋連接

知識(shí)點(diǎn)：常用螺紋特點(diǎn)和主要參數(shù)；螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件；螺紋連接的預(yù)緊和防松。

1，連接可分為兩類：動(dòng)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(dòng)，管螺紋廣泛用于水，煤氣，油和電線管路系統(tǒng)中。

3．螺紋的分類和特點(diǎn)。機(jī)械中一般采用右旋螺紋。

4．螺紋的基本參數(shù)：大徑、小徑、中經(jīng)、螺距、導(dǎo)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(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。常用防松方法：摩擦防松，機(jī)械防松，破壞螺紋副的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

二、鍵銷連接

知識(shí)點(diǎn)：鍵、銷連接的類型和特點(diǎn)；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(diǎn)。

3．平鍵的選用①尺寸選用：截面尺寸和鍵長(zhǎng)②配合選用：基軸制

4．銷連接的應(yīng)用:定位、連接、過(guò)載保護(hù)。

5．圓柱銷、圓錐銷的工作原理及主要特點(diǎn)。

第三部分 機(jī)械傳動(dòng)

一、齒輪傳動(dòng)

知識(shí)點(diǎn)：齒輪的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和種類；齒廓嚙合基本定律，漸開線的形成、特點(diǎn)；漸開線齒輪的嚙合特性；漸開線直齒輪的幾何尺寸計(jì)算；正確嚙合、正確安裝、連續(xù)傳動(dòng)條件；斜齒輪幾何尺寸計(jì)算、正確嚙合條件。

1．齒輪的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和種類。

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

齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)時(shí)，為了保持平穩(wěn)傳動(dòng)，其基本要求是瞬時(shí)角速比（即傳動(dòng)比）必須保持不變。

由于兩節(jié)圓的圓周速度相等，所以一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，它的一對(duì)節(jié)圓作純滾動(dòng)。即一對(duì)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(zhì)：

（1）發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的圓弧長(zhǎng)度。

（2）因?yàn)榘l(fā)生線恒切于基圓，所以漸開線上的任意點(diǎn)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(diǎn)的法線（正壓力方向）與該點(diǎn)的速度方向線之間所夾的銳角，稱為齒輪齒廓在該點(diǎn)的壓力角。

（5）基圓內(nèi)無(wú)漸開線。

4．漸開線齒廓嚙合特性：

（1）能夠保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)。

（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(dòng)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(zhì)。

漸開線齒輪傳動(dòng)中嚙合角為常數(shù)，嚙合角不變表示齒廓間壓力方向不變。

5.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)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(shù)和壓力角分別相等且等于標(biāo)準(zhǔn)值。

兩平行軸斜齒輪正確嚙合必須滿足：兩輪的法面模數(shù)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(nèi)嚙合）的三個(gè)條件。

7．標(biāo)準(zhǔn)中心距：一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切時(shí)的中心距。

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，正確安裝的條件是按照齒側(cè)無(wú)間隙設(shè)計(jì)其中心距尺寸。

標(biāo)準(zhǔn)齒輪只有在正確安裝時(shí)，節(jié)圓和分度圓重合，嚙合角和壓力角相等。

8．連續(xù)傳動(dòng)的條件

齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件是重合度ε≧1。重合度越大，表示同時(shí)嚙合的齒的對(duì)數(shù)越多，每對(duì)齒分擔(dān)的載荷就小，傳動(dòng)也越平穩(wěn)。

9．兩平行軸斜齒輪法面模數(shù)與端面模數(shù)的關(guān)系。

二、齒輪系

知識(shí)點(diǎn)：輪系的分類；求解定軸輪系

1.基本概念

定軸輪系：輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)齒輪的軸線位置都是固定不動(dòng)的，這種輪系稱為定軸輪系。

周轉(zhuǎn)輪系：至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞著其他齒輪的固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系。

惰輪：使外嚙合次數(shù)改變從而改變傳動(dòng)比的符號(hào)，卻不影響傳動(dòng)比的大小的齒輪。

2．定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算

i1k=n1/nk=所有從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積/所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積

3．各輪轉(zhuǎn)向的判定及轉(zhuǎn)速計(jì)算

三、帶傳動(dòng)

知識(shí)點(diǎn)：帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用；V帶傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸；帶傳動(dòng)受力分析和應(yīng)力分析、彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比；帶傳動(dòng)的張緊、安裝與維護(hù)。

1.帶傳動(dòng)一般由主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪和傳動(dòng)帶組成。

2.帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用

3.V帶傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸

V帶的楔角：V帶兩個(gè)側(cè)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(hào)。Y型截面最小，E型最大。

基準(zhǔn)直徑dd：V帶輪的公稱直徑。即基準(zhǔn)寬度處帶輪的直徑。

基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld：V帶的公稱長(zhǎng)度。即V帶位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度。

帶輪的輪槽角φ：帶輪輪槽兩個(gè)側(cè)面的夾角。

包角α：傳動(dòng)帶與帶輪的接觸弧所對(duì)應(yīng)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(guān)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(dòng)的有效拉力。

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

帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析：帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中的應(yīng)力有拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和離心拉應(yīng)力三種；帶傳動(dòng)中應(yīng)力最大值產(chǎn)生在緊邊進(jìn)入小帶輪處。

帶傳動(dòng)中，帶輪直徑越大，帶的彎曲應(yīng)力就越??；帶速越高，帶的離心力越大，不利于傳動(dòng)。

帶傳動(dòng)的主要失效形式：打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：在保證帶不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。

5．彈性滑動(dòng):是由于帶具有彈性且緊邊與松邊存在拉力差而產(chǎn)生的，是不可避免的現(xiàn)象。帶傳動(dòng)正常工作時(shí)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比是因?yàn)閹У膹椥曰瑒?dòng)。

打滑：是由過(guò)載（即外載荷大于最大有效拉力）引起的，將使傳動(dòng)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(dòng)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(nèi)張緊和外張緊方式。

第四部分 軸系

一、軸

知識(shí)點(diǎn)：軸的功用和類型；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)。

1．軸的主要功用是支承零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；

2．按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類；

工作時(shí)承受彎矩并傳遞扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，一般減速器的中間軸是轉(zhuǎn)軸；

工作時(shí)只受彎矩，不傳遞扭矩的軸稱為心軸，自行車的前輪軸應(yīng)用的是固定心軸、鐵路車輛的車輪軸是轉(zhuǎn)動(dòng)心軸；

工作時(shí)以傳遞扭矩為主，不承受彎矩或彎矩很小的軸稱為傳動(dòng)軸，由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器帶動(dòng)后橋差速器的軸是傳動(dòng)軸。

3．軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)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(lái)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(guò)盈配合等實(shí)現(xiàn)的；

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

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

軸肩高度應(yīng)小于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈厚度，以便拆卸軸承；

在軸肩處采用圓角或凹切圓角過(guò)渡是為了減小應(yīng)力集中；

一根軸上不同軸段的鍵槽尺寸應(yīng)盡量統(tǒng)一，并布置在同一母線方向上。

二、軸承

知識(shí)點(diǎn)：軸承的功用和類型；滾動(dòng)軸承的代號(hào)、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(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸和支承之間的摩擦和磨損；

2．滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架。

3．滾動(dòng)軸承的公稱接觸角：滾動(dòng)軸承中套圈與滾動(dòng)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(dòng)軸承的材料；

5．滾動(dòng)軸承的類型、特性與應(yīng)用；

6．滾動(dòng)軸承代號(hào)含義、裝拆方法