大连工业大学801机械设计基础2021年考研专业课初试大纲.pdf

### 大连工业大学801机械设计基础2021年考研专业课初试大纲解析 #### 总体概述 本大纲为大连工业大学机械工程与自动化学院2021年研究生招生自命题考试《机械设计基础》科目所指定的学习指南。主要考察考生对机械设计基础知识与基本理论的理解与应用能力，旨在选拔具备扎实理论基础和较强实践能力的学生进入研究生阶段学习。 #### 第一章 绪论 - **知识点概述**： - 机械设计的一般步骤。 - 零件的常用材料。 - 机械设计中的基本概念。 - **详细解读**： - **机械设计的一般步骤**主要包括需求分析、方案设计、结构设计、工艺设计、测试与验证等环节。每个步骤都需确保设计符合功能要求的同时，也考虑到成本、制造难度等因素。 - **零件的常用材料**涵盖了金属材料（如钢、铝）、非金属材料（如塑料、陶瓷）等。不同材料的选择依据其物理、化学性能以及经济性综合考虑。 - **基本概念**包括但不限于零件、组件、系统、装配、加工工艺等。 #### 第二章 平面机构的自由度 - **知识点概述**： - 运动副的概念及其分类。 - 平面机构运动简图的绘制。 - 平面机构的自由度计算及其确定运动的条件。 - **详细解读**： - **运动副**是指两构件直接接触而构成的可动连接，根据运动副中两构件间的相对运动方式不同，可以分为转动副（铰链）、移动副等。 - **平面机构运动简图**是一种用简单的线条和符号表示出机构各构件之间的相对运动关系和连接方式的图形。绘制时应标明各运动副的位置和类型。 - **平面机构的自由度**是机构在给定外力作用下能够独立运动的数目。平面机构的自由度计算公式为F=3n-2PL-PH（n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数）。机构具有确定运动的条件是原动件数等于自由度数。 #### 第三章 平面连杆机构 - **知识点概述**： - 铰链四杆机构的应用、基本型式和特征。 - 铰链四杆机构的演化。 - 按给定的从动件行程速比系数K图解法设计平面四杆机构的方法。 - **详细解读**： - **铰链四杆机构**是最常见的平面连杆机构之一，其基本型式包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。通过改变机构中的杆长比例或选取不同的构件作为机架，可以演化出不同的连杆机构。 - **设计方法**：给定从动件行程速比系数K后，可通过图解法确定曲柄长度和连杆长度，从而完成机构的设计。 #### 第四章 凸轮机构 - **知识点概述**： - 凸轮机构的分类和应用。 - 从动件的常用运动规律。 - 盘形凸轮轮廓曲线的绘制。 - 设计凸轮机构应注意的问题。 - 槽轮机构的运动特性。 - **详细解读**： - **凸轮机构**广泛应用于自动控制系统中，用于实现预定的从动件运动规律。根据凸轮形状的不同，可分为盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。 - **从动件的常用运动规律**包括等速运动、等加速等减速运动、简谐运动等，每种运动规律都有其适用场合。 - **盘形凸轮轮廓曲线的绘制**需要根据给定的从动件运动规律进行计算和绘图。 - **设计凸轮机构应注意的问题**涉及压力角的选择、基圆半径的确定等方面，这些因素直接影响到机构的工作性能。 - **槽轮机构**是一种常用的间歇运动机构，通过驱动件和从动件的相互配合，实现周期性的停止和转动。 #### 第五章 齿轮机构 - **知识点概述**： - 齿轮传动的特点和分类。 - 齿廓啮合基本定律和齿廓曲线。 - 渐开线齿廓的形成、性质。 - 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数名称和尺寸计算。 - 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件。 - 渏开线齿轮的切削原理。 - 齿轮根切原因、不发生根切的最少齿数。 - 斜齿圆柱齿轮机构正确啮合条件、法面参数、端面参数概念和计算。 - 圆锥齿轮机构工作特点及基本参数。 - 蜗杆蜗轮机构工作特点及基本参数。 - **详细解读**： - **齿轮传动的特点**包括传递功率大、效率高、工作可靠等特点。齿轮按照齿形不同可分为直齿、斜齿、人字齿等。 - **齿廓啮合基本定律**是所有齿轮传动共同遵循的规律，即在任意瞬时，两轮齿廓在接触点处的公法线必须通过节点。 - **渐开线齿廓**是目前最常用的齿廓形式之一，它是由基圆上一条直线沿基圆滚动时所形成的轨迹。渐开线齿廓具有良好的承载能力和传动稳定性。 - **渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数**包括模数m、齿数z、压力角α、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*等。这些参数对于齿轮的设计和制造至关重要。 - **正确啮合条件**是指两齿轮在啮合过程中保持连续、平稳的传动，具体条件包括模数相等、压力角相同。 - **斜齿圆柱齿轮**相比于直齿圆柱齿轮，在传动平稳性和承载能力方面有显著提高。正确啮合条件需要考虑法面模数、法面压力角、螺旋角等参数。 - **圆锥齿轮**主要用于传递空间交错轴之间的运动和动力，其设计和制造较复杂。 - **蜗杆蜗轮**机构适用于大传动比、小体积的场合，但由于存在较大的摩擦损失，其效率相对较低。 #### 第六章 轮系 - **知识点概述**： - 轮系的概念和类型。 - 定轴轮系及其传动比的计算、方向的判断。 - 周转轮系及其传动比的计算、方向的判断。 - 混合轮系及其传动比的计算、方向的判断。 - 轮系的应用情况。 - **详细解读**： - **轮系的概念**是指由一系列相互啮合的齿轮组成的传动装置，它可以实现复杂的传动比变换。 - **定轴轮系**中所有齿轮的轴线都是固定的，传动比计算相对简单。传动比的正负取决于外啮合次数的奇偶性。 - **周转轮系**至少有一个齿轮的轴线相对于其他齿轮是转动的，因此计算较为复杂。通常采用反转法来简化计算过程。 - **混合轮系**包含定轴轮系和周转轮系两种类型的轮系，其传动比计算需要结合两者的方法。 - **轮系的应用**非常广泛，可用于各种机械设备中，如汽车变速箱、精密仪器等。 #### 第七章 齿轮传动 - **知识点概述**： - 齿轮的失效形式及设计准则。 - 齿轮材料和许用应力的计算。 - 齿轮传动的精度等级。 - 直齿圆柱齿轮的强度计算。 - 直齿圆柱齿轮传动的设计计算过程。 - 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算方法及其设计计算。 - 直齿圆锥齿轮传动的强度计算。 - 蜗杆传动的强度计算。 - 齿轮的结构与润滑。 - **详细解读**： - **齿轮的失效形式**主要包括疲劳点蚀、齿面磨损、轮齿折断等，针对不同的失效形式需要采取相应的预防措施。 - **设计准则**通常包括接触疲劳强度和弯曲疲劳强度两个方面，以确保齿轮在正常工作条件下的使用寿命。 - **齿轮材料**的选择需综合考虑材料的强度、耐磨性、加工性能等因素。 - **许用应力**是指材料在特定工作条件下允许的最大应力值，它是齿轮设计中的重要参数。 - **齿轮传动的精度等级**反映了齿轮加工精度的高低，通常分为多个等级，等级越高，精度越高。 - **直齿圆柱齿轮的强度计算**需要考虑齿面接触疲劳强度和轮齿弯曲疲劳强度。 - **斜齿圆柱齿轮传动**由于其特殊的齿形，其强度计算方法与直齿圆柱齿轮有所不同。 - **直齿圆锥齿轮传动**和**蜗杆传动**的强度计算需要考虑特殊的受力状态和失效模式。 - **齿轮的结构与润滑**对于保证齿轮的正常工作和延长使用寿命非常重要，合理的结构设计和润滑方案可以有效减少磨损和发热。 #### 第八章 带传动 - **知识点概述**： - 带传动的类型和特点。 - V带和V带轮的类型、结构。 - 带传动的工作情况分析。 - V带传动的设计计算。 - **详细解读**： - **带传动**是通过带与带轮之间的摩擦力来传递动力的一种传动方式，具有结构简单、成本低廉等优点。 - **V带**是一种常见的带传动形式，其截面呈V形，能提供较大的摩擦力。 - **工作情况分析**包括分析带传动中各力、应力的关系，带的弹性滑动和打滑现象等，这些因素直接影响到带传动的效率和可靠性。 - **设计计算**主要涉及带的型号选择、中心距调整、带的长度计算等方面。 #### 第九章 链传动 - **知识点概述**： - 链传动的类型和特点。 - 链传动和链轮。 - 链传动的运动特性、影响链传动工作平稳性的因素及参数选择。 - 链传动的设计计算。 - 链传动的布置及润滑。 - **详细解读**： - **链传动**是利用链条与链轮之间的啮合来传递动力的一种传动方式，适用于远距离传动。 - **链传动的运动特性**包括平均速度比、瞬时速度比的变化等，这些特性决定了链传动的工作平稳性。 - **影响因素**主要包括链条的结构、链轮的齿形等，合理的参数选择可以改善链传动的性能。 - **设计计算**涉及链条的选择、链轮的齿数、中心距的确定等内容。 - **布置及润滑**是保证链传动正常运行的重要环节，合理的布置可以减小振动和噪声，适当的润滑可以减少磨损。 #### 第十章 联接 - **知识点概述**： - 螺纹的主要参数及类型。 - 螺旋副的受力分析、效率和自锁的概念。 - 螺纹联接的基本类型和联接件。 - 螺纹联接的强度计算方法。 - 螺纹联接的预紧和防松的方法、措施。 - 螺旋传动。 - **详细解读**： - **螺纹的主要参数**包括螺距、牙型角、牙型高度等，不同类型的螺纹适用于不同的场合。 - **螺旋副**是通过螺纹的旋转来实现轴向移动的装置，其效率受到螺纹升角的影响。 - **螺纹联接的基本类型**包括普通螺栓联接、铰制孔用螺栓联接等，不同类型的联接适用于不同的工况条件。 - **强度计算**是保证螺纹联接安全可靠的重要环节，需要综合考虑预紧力、载荷等因素。 - **预紧和防松**是螺纹联接设计中不可忽视的两个方面，合理的预紧可以提高联接的刚度，有效的防松措施可以避免螺纹松动造成的安全事故。 - **螺旋传动**是一种将旋转运动转化为直线运动的机构，广泛应用于各种机械设备中。 #### 第十一章 轴 - **知识点概述**： - 轴的类型和材料。 - 轴的结构合理设计、轴上零件的安装、定位。 - 轴的强度计算。 - **详细解读**： - **轴的类型**包括心轴、转轴、传动轴等，不同类型的轴具有不同的功能和特点。 - **材料选择**需考虑轴的工作条件、应力状态等因素。 - **结构设计**是确保轴能够承受各种载荷的关键，合理的结构设计可以提高轴的强度和刚度。 - **零件的安装与定位**是轴设计中的重要内容，正确的安装和定位可以保证轴与轴上零件之间的配合精度。 - **强度计算**是评估轴是否满足使用要求的重要手段，包括静强度计算和疲劳强度计算等。