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《机械设计基础》重点及例题讲解
一、重点内容
（一）绪论
重点
机械设计的基本概念，包括机器、机构、构件和零件的定义及区别。机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料和信息；机构是具有确定相对运动的构件组合，是机器的主要组成部分；构件是运动的单元，零件是制造的单元。
机械设计的基本要求，如可靠性、经济性、安全性等。
例题
请判断汽车发动机是机器还是机构？
答案：汽车发动机是机器。因为发动机能够将燃料的化学能转换为机械能，并且由多个机构（如曲柄连杆机构等）组成，符合机器的定义，它不仅有确定的相对运动，还能实现能量转换。
（二）平面机构的自由度
重点
自由度的计算公式：，其中是活动构件数，是低副数，是高副数。
机构具有确定运动的条件：机构的自由度等于原动机（主动件）个数。
计算自由度时的注意事项，如复合铰链、局部自由度和虚约束的识别与处理。
例题
计算如图所示机构的自由度，并判断其是否具有确定运动（图中箭头所示为主动件）。
[此处插入机构示意图，例如一个有多个构件和运动副的平面连杆机构]
解：首先确定活动构件数，低副数和高副数。经过分析，，，。
根据自由度计算公式，可得。
因为主动件个数为 1，机构自由度也为 1，所以该机构具有确定运动。
（三）平面连杆机构
重点
铰链四杆机构的基本类型（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）及其判别条件。
急回特性的概念，行程速比系数（为极位夹角），以及急回特性在实际机械中的应用。
死点位置的概念，产生死点的条件，以及克服死点的方法。
例题
在曲柄摇杆机构中，已知曲柄长度，连杆长度，摇杆长度，机架长度，求该机构的行程速比系数。
解：首先要确定极位夹角。
根据几何关系，通过余弦定理求出两个极限位置时曲柄与连杆共线时的角度，进而求出极位夹角。
设曲柄在两个极限位置与机架所成的角度分别为和。
在（为摇杆的一个极限位置）中，，根据余弦定理，代入数值可得，则。
同理，在（为摇杆的另一个极限位置）中，，，代入数值可得，则。
极位夹角，计算出后，代入行程速比系数公式即可求出的值。
（四）凸轮机构
重点
凸轮机构的组成和分类。
凸轮机构的基本参数，如基圆半径、行程、推程运动角、回程运动角等。
从动件常用运动规律（等速运动规律、等加速等减速运动规律、余弦加速度运动规律）的特点、位移曲线、速度曲线和加速度曲线。
例题
已知一滚子推杆盘形凸轮机构，凸轮以等角速度逆时针转动，凸轮基圆半径，推杆的运动规律为等加速等减速上升，推程运动角，回程为等速运动，回程运动角，停歇角。试绘制推杆的位移曲线。
解：
（1）等加速等减速运动规律阶段
推程阶段：在等加速阶段，位移公式为（为凸轮转角，）；在等减速阶段，位移公式为（）。
按照上述公式，将从到，以一定的角度间隔（如）代入，计算出对应的位移值，绘制出推程的位移曲线。
（2）等速回程阶段
位移公式为（），将从到代入，计算位移并绘制曲线。
（3）停歇阶段
位移始终为，在从到时，位移曲线为水平直线。
（五）齿轮机构
重点
齿轮机构的基本类型（圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等）及其特点。
渐开线的性质，渐开线齿轮的基本参数（模数、齿数、压力角、分度圆等）。
渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件（，）和连续传动条件（，重合度的计算）。
齿轮传动的传动比计算。
例题
一对标准直齿圆柱齿轮，模数，齿数，，试求这对齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、标准中心距和传动比。
解：
（1）分度圆直径：，。
（2）齿顶圆直径：，（为齿顶高）。
（3）齿根圆直径：，（为齿根高）。
（4）标准中心距：。
（5）传动比：。
二、学习建议
理解基本概念是关键，对于机构、构件等概念要能准确区分，对于自由度计算等公式要理解其物理意义。
多画图，在学习平面连杆机构、凸轮机构和齿轮机构等内容时，通过绘制机构运动简图、位移曲线等，帮助理解机构的运动和参数变化。
做练习题，通过大量的例题和习题巩固所学知识，尤其是对于各种机构的计算和分析题目，加深对重点内容的掌握。

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