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工程综合训练选修课教学讲义（机械部分）
0、导课
1、课程性质、任务和目的
2、教学内容
3、教学形式
4、课堂规定
5、教学时间安排
一、常用机械零件
（一）联接
联接：在机器和仪器中，许多零部件需要采用一定的联接方式合成一体，以保证机械或仪器的组成部分具有拟定的相对位置。
1、联接分类
1.1可拆联接：假如把联接的零件拆开，构成联接的所有零件都不会损坏，这种联接称为可拆联接。机械和仪器中常采用的可拆联接有：螺纹联接、销钉联接、键联接等。
1.2不可拆联接：假如把联接的零件拆开，则联接零件或被联接零件之一必被损坏，这种联
接称为不可拆联接。机械和仪器中常采用的不可拆联接有：焊接、胶结、铆接和铸合联接。
2、联接应满足的规定
2.1保证足够的强度；
2.2保证被联接零件具有一定的位置精度；
2.3在震动和冲击的条件下，保证联接可靠；
2.4保证联接结构有良好的工艺性。
3、螺纹联接
螺纹联接是运用螺纹零件构成的可拆联接，在机械行业中应用非常广泛。螺纹的牙型有三角形、矩形、梯形、锯齿形及管螺纹几种。用于联接的重要是三角螺纹，管螺纹用于管子间的联接。矩形、梯形、锯齿形等用于传动。
3.1螺纹联接的重要类型：螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。
3.1.1螺栓联接：螺栓联接常用的连接件有螺栓、螺母、垫圈。它用于被连接件都不太厚，
能加工成通孔，且规定联接力较大的情况。
3.1.2双头螺柱联接：双头螺柱联接重要用于被连接零件之一太厚或由于结构上的因素不能用螺栓联接的场合。它由双头螺柱、螺母和垫圈组成。
3.1.3螺钉联接：螺钉联接一般用于受力不大而又不需经常拆装的地方。这种联接不用螺母，而是将螺钉直接拧入一个带螺孔的被联接零件中来实现联接的。
3.1.4紧定螺钉联接：紧定螺钉联接是用紧定螺钉旋入一被联接件的螺纹孔中，并用尾部顶住另一个被联接件的表面或相应的凹坑中，用于固定俩个零件的相对位置，可以传递不大的力和转矩。
3.2螺纹联接件种类：六角头螺栓 、A型双头螺栓 、I型六角螺母 、六角开槽螺母 、内六角圆柱头螺钉、开槽圆柱头螺钉、开槽沉头螺钉、开槽锥端紧定螺钉、平垫圈、弹簧垫圈、圆螺母用止退垫圈、圆螺母。
3.2.1螺栓
螺栓头部形状较多，其中以六角头螺栓应用较广，六角头螺栓又分为标准头和小头两种。小六角头螺栓尺寸小、重量轻，但不宜用于拆装频繁、被联接件抗压强度较低或易生锈蚀的场合。
3.2.2螺钉
螺钉头部形状有六角头、圆柱头、半圆头、沉头、内六角孔、十字槽和吊环螺钉等。十字槽螺钉头部强度高、对中性好、便于自动装配。内六角孔螺钉能承受较大的扳手力矩，联接强度高，可代替六角头螺栓，用于规定结构紧凑的场合。
3.2.3垫圈
垫圈，分为平垫圈和弹簧垫圈，平垫圈形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间，起着增大被连接零件接触表面面积，减少单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还能起着阻止螺母回松、防震的作用。
3.2.4卡簧
卡簧也叫挡圈或扣环，属于紧固件的一种，供装在机器、设备的轴槽或孔槽中，起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。
3.3螺纹联接的防松
螺纹连接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情况下，螺纹连接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或也许瞬时消失，导致连接失效。
防松的主线问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松及铆冲防松等。摩擦防松简朴、方便，但没有机械防松可靠。对重要联接，特别是在机器内部的不易检查的联接，应采用机械防松。
常见的摩擦防松方法有对顶螺母，弹簧垫圈及自锁螺母等；机械防松方法有开口销与六角开槽螺母、止动垫圈及串联钢丝等；铆冲防松重要是将螺母拧紧后把螺栓未端伸出部分铆死，或运用冲头在螺栓未端与螺母的旋合处打冲，运用冲点防松。
4、键联接
键联接的概念：键是用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向，是一种应用很广泛的可拆联接 。键联接分为松联接和紧联接。
4.1、键联接种类：普通平键 、半圆键、钩头楔键 。
4.2、键联接特点：
4.2.1平键联接：普通平键是用两侧面为工作面来作周向固定和传递运动和动力，因此，其两侧面和下底面均与轴上、轮毂上键槽的相应表面接触，而平键顶面与轮子键槽顶面之间不接触，则留有间隙。定心性好、装拆方便；
4.2.2半圆键：半圆键的两侧面为工作面，与轴和轮上的键槽两侧面接触，而半圆键的顶面与轮子键槽顶面之间不接触，则留有间隙。由于半圆键在键槽中能绕槽底圆弧摆动，可以自动适应轮毂中键槽的斜度，因此合用于具有锥度的轴。 定心性好、装拆方便；其缺陷是键槽对轴的消弱较大，只合用于轻载联接；
4.2.3楔键联接：钩头楔键的上下两面是工作面，而键的两侧为非工作面，楔键的上表面有1:100的斜度，装配时打入轴和轮毂的键槽内，靠楔面作用传递扭矩，能轴向固定零件和传递单向的轴向力。合用于定心精度不高，载荷平稳和低速联接。
5、销联接
销重要用来固定零件之间的相对位置时，称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；用于联接时，称为联接销，可传递不大的载荷；作为安全装置中的过载剪断元件时，称为安全销。
5.1销的重要类型：圆柱销、圆锥销、开口销。
5.2圆柱销的特点
5.2.1圆柱销运用微小过盈固定在铰制孔中，可以承受不大的载荷；
5.2.2圆柱销多次拆装会减少定位精度和可靠性；
5.2.3圆柱销重要用于定位，也用于联接销和安全销。
5.3、圆锥销的特点
5.3.1圆锥销具有１：５０的锥度，小端直径为标准值；
5.3.2圆锥销在受横向力时可以自锁，安装方便，定位精度高，多次拆装不影响定位精度等；
5.3.3圆锥销重要用于定位，也可用作联接销。
5.4开口销的特点
5.4.1结构简朴、工作可靠、装拆方便；
5.4.2重要用于联接时的防松，不能用于定位；
5.4.3常与槽形螺母合用，锁定螺纹联接件。
（二）轴
1、轴的功用
1.1轴是组成机器的重要零件之一；
1.2轴是支承旋转零件(如齿轮、蜗轮、带轮等)，使其具有拟定的工作位置；
1.3轴的重要功用是传递运动和动力。
2、轴的分类
2.1按轴线形状不同分为：直轴、曲轴、挠性轴。
2.2直轴的分类：按承受载荷不同分为：转轴、心轴、传动轴。
2.2.1转轴：工作时既承受弯矩又传递扭矩的轴；
2.2.2心轴：工作时只承受弯矩而不传递转矩的轴；
2.2.3传动轴 ：工作时只受或重要传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴 。
3、直轴的特点
直轴按外形不同又可分为光轴和阶梯轴。光轴形状简朴，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位，常用于心轴和传动轴。阶梯轴各轴段截面的直径不同，这种设计使各轴段的强度相近，并且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。直轴一般都制成实心轴，但为了减少重量或为了满足有些机器结构上的需要，也可以采用空心轴。
4、轴的组成

4.1轴头：轴上安装轮毂部分的轴段。
4.2轴颈：安装轴承的轴段。
4.3轴身：连接轴头和轴颈部分的轴段。
5、轴上零件固定方法
5.1轴上零件的轴向定位固定方法
5.1.1轴肩或轴环：固定可靠，承受轴向力大。
5.1.2套筒：固定可靠，承受轴向力大，多用于轴上相邻两零件相距不远的场合。
5.1.3锥面：对中性好，常用于调整轴端零件位置或需经常拆卸的场合。
5.1.4圆螺母与止动垫圈：常用于零件与轴承之间距离较大，轴上允许车制螺纹的场合。
5.1.5双圆螺母：承受轴向力大，螺纹相对轴的强度消弱较大，应力集中较严重。
5.1.6弹性挡圈：承受轴向力小或不承受轴向力的场合，常用作滚动轴承的轴向固定。
5.1.7轴段挡圈：用于轴段零件规定固定的场合。
5.1.8紧定螺钉：承受轴向力小或不承受轴向力的场合。
5.2轴上零件的周向定位固定方法
5.2.1键联接：以平键应用最广，加工容易，拆卸方便，但轴向不能定位，不能承受轴向力。
5.2.2销联接：轴向、周向均可定位，过载时销被剪断并保护其他零件，不能承受较大载荷。
5.2.3紧定螺钉：轴向、周向均可定位，但不能承受较大载荷。
5.2.4过硬配合：轴向、周向同时可定位，对中精度高，拆卸不方便，不宜在重载下应用，为装配方便，导入段应加工成10°-30°的锥面。
5.2.5紧定套固定：能轴向调整位置，不消弱轴，多用于光轴上，可同时作轴向、周向可定位。
6、轴的选择（设计规定）
6.1轴的结构和形状应便于装配和维修；
6.2阶梯轴的直径应当是中间大，两端小，便于轴上的零件拆装；
6.3轴端、轴颈与轴肩的过渡部分应当有倒角或者过渡圆角，便于轴上的零件的装配，避免划伤；配合表面减小应力集中，应尽也许使倒角或者圆角的半径一致，以便于加工；
6.4轴上需要切制螺纹或者进行磨削时，应当有螺纹退刀槽或者砂轮越程槽；
6.5当轴上有两个以上的键槽时，键槽宽度尽也许相同，并且在同一母线上，以利于加工。
6.6从强度、刚度和振动稳定性等方面来保证轴具有足够的工作能力和可靠性。对于不同机械的轴的工作能力的规定是不同的，必须针对不同的规定进行。但是，强度规定是任何轴都必须满足的基本规定。设计轴时重要应满足轴的强度和结构规定；对于刚度规定较高的轴（例如机床主轴），重要应满足刚度规定；对于一些高度旋转的轴（例如高速磨床主轴、汽轮机主轴等），要考虑满足振动稳定性的规定.
总之，不管何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。
（三）轴承
1、轴承功用：轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度；减少转轴与支承之间的摩擦和磨损，并承受载荷。
2、轴承分类：根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承，分别简称为滑动轴承和滚动轴承。
3、滑动轴承和滚动轴承的特点与应用
滚动轴承具有摩擦系数小，启动灵敏，效率高，已标准化，设计、 使用、 润滑、 维护方便等一系列优点, 因此在一般机械中广泛应用。 但滚动轴承和滑动轴承相比，滑动轴承结构简朴，易于制造，便于安装，合用于高速、重载、高精度或承受较大冲击力的机械。
4、滚动轴承的类型
4.1按所承受载荷和方向，分为以承受径向载荷为主的向心轴承和以承受轴向载荷的推力轴承两类。
4.2按滚动体形状不同分为球轴承和滚子轴承。
5、滚动轴承的基本代号
基本代号一般有5位数字组成，从右边数起，它们的含义是：
当10mm≤d≤495mm时，第一、二位数表达轴承的内径（代号数字＜04时，即00、01、02、03分别表达内径 d＝ 10、12、15、17mm；代号数字≥ 04时，代号数字乘以5，即为轴承内径）；第三、四位数为轴承内径系列代号，其中第三位表达直径系列，第四位表达宽度系列，即在内径相同时，有各种不同的外径和宽度，可查阅有关标准；第五位数表达轴承的类型。
例如：轴承型号为51106，它所表达的意义为：
06 表达内径： d＝ 06 × 5＝ 30mm
11 表达直径系列（指相同内径尺寸的轴承有不同的外径尺寸）和宽度系列（相同内径、外径尺寸的轴承有不同的宽度尺寸）
5 表达类型：“ 6”—深沟球轴承；“ 3”—圆锥滚子轴承； “5”—推力球轴承
6、轴承的选择（设计规定）：要考虑轴承的寿命、载荷、旋转速度、旋转精度、噪声摩擦和工作温度、润滑、维护等方面。
（四）、弹簧
1、弹簧的种类
弹簧的种类很多，若按照其所承受的载荷性质，弹簧重要分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。若按照弹簧形状又可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、盘簧等。螺旋扭转弹簧是扭转弹簧中最常用的一种。盘簧具有较多的圈数、变形较大、储存能量也较大的特点，多用于压紧及仪表、钟表的动力装置。板弹簧能承受较大的弯曲作用，常用于受载方向尺寸有限制而变形量又较大的场合。由于板弹簧有较好的消振能力，所以在汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置中均普遍使用这种弹簧。
2 弹簧功用
弹簧是通过其自身产生较大弹性变形进行工作的一种弹性元件。在各类机器中的应用十分广泛。其重要功用是：
1）控制机械的运动，例如内燃机中控制气缸阀门启闭的弹簧、离合器中的控制弹簧；
2）吸取振动和冲击能量，例如各种车辆中的减振弹簧及各种缓冲器的弹簧等；
3）存储和释放能量，例如钟表弹簧、枪栓弹簧等；
4）测量力的大小，例如弹簧秤和测力器中的弹簧等等。
二、常用机械传动
1、螺旋传动
螺旋传动是仪器仪表及机械设备中广泛应用的一种传动机构，它通过螺母与螺杆之间的相对运动将螺旋运动转换成直线运动，以实现测量、调整以及传递动力和运动的功能。
1.1螺旋传动分类：按螺旋传动在仪器和机械中的作用可分为:
传力螺旋：重要用以传递动力；
传导螺旋：重要用以传递运动；
调整螺旋：重要用以调整、固定零件的相对位置。
1.2螺旋传动的特点：具有传动平稳、增力显著、容易自锁、结构紧凑、噪声低等特点，也存在效率较低，螺纹牙间摩擦、摩损较大等缺陷。
2、带传动
带传动属于摩擦传动，是运用张紧在带轮上的传动带，借助带和带轮间的摩擦（或啮合）来传递运动和动力的。带传动是工业广泛使用的一种传动零件，仅次齿轮传动。
2.1带传动的类型：平带传动、V带传动、多楔带传动、圆带传动。
2.2带传动的特点：
2.2.1结构简朴，装拆方便，对制造规定不高；
2.2.2适合于大中心距的传动；  
2.2.3能缓和冲击振动，传动平稳无噪音；
2.2.4传动比不准确；
2.2.5轴及轴承上受力较大，带的寿命较短。
2.3带传动的典型应用：汽车发动机
3、链传动
链传动是一种具有中间挠性件(链条)的啮合传动，它同时具有刚、柔特点，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力,是一种应用十分广泛的机械传动形式,广泛应用于矿山机械、冶金机械、运送机械、机床传动及轻工机械中 .
3.1链传动的类型：传动链、起重链、输送链 。
3.2链传动的特点：
3.2.1传动比（平均传动比）准确，传动效率较高 ；
3.2.2结构较紧凑 ；
3.2.3能在温度较高、有水或油等恶劣环境下工作；
3.2.4易于安装，成本低廉；
3.2.5传动的平稳性差 ；
3.2.6工作时冲击和噪音较大 ；
3.2.7磨损后易发生跳齿。
4、齿轮传动
齿轮传动是运用两齿轮的轮齿互相啮合传递动力和运动的机械传动，在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递任意两轴之间的运动和动力。
4.1齿轮传动类型：平面齿轮传动、空间齿轮传动。
4.2齿轮传动特点：
优点 合用的圆周速度和功率范围广；传动比准确、稳定、效率高；工作可靠性高、寿命长；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。
缺陷 规定较高的制造和安装精度、成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。
4.3齿轮传动应用：
4.3.1圆柱齿轮传动
圆柱齿轮传动是重要应用在平行轴间传动的一种齿轮传动方式，圆柱齿轮传动可以再分为直齿轮传动和斜齿轮传动，其中直齿轮传动重要是应用于中速和低速运动传动，而斜齿轮传动的效果平稳，更适合中高速传动。
4.3.2锥齿轮传动
锥齿轮传动是应用于相交轴间传动的一种齿轮传动方式，锥齿轮传动的运转平稳、齿轮负载水平较高，能达成较好的工作效果。锥齿轮传动的制造比较困难，因此在实际生产中的应用相对较少。
直齿圆柱齿轮啮合时，齿面的接触线均平行于齿轮的轴线。因此轮齿是沿整个齿宽同时进入啮合、同时脱离啮合的，载荷沿齿宽忽然加上及卸下。因此，直齿圆柱齿轮传动的平稳性差，容易产生噪音和冲击，不适合用于高速和重载的传动中。一对平行轴斜齿圆柱齿轮啮合时，齿轮的齿阔是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的，斜齿轮齿阔接触线的长度由零逐渐增长，又逐渐缩短，直至脱离接触，载荷也不是忽然加上或卸下的，由于斜齿轮的轮齿是倾斜的，同时啮合的轮齿对数比直齿轮多，故重合度比直齿轮大。因此，斜齿圆柱齿轮传动工作较平稳，减少噪音，合用于中、高速传动。采用斜齿轮时传动时，齿轮会产生轴向推力，是有害分力，将增大传动装置中的摩擦损失，所以要采用推力轴承来消除。当轴向力较大时，采用人字齿轮。人字齿轮，是一种圆柱齿轮，在某一部分齿宽上为右旋齿，而在另一部分齿宽上为左旋齿，因此可以抵消轴向力。人字齿轮具有承载能力高、传动平稳和轴向载荷小等优点，但人字齿轮的缺陷是加工比较困难。在重型机械的传动系统中有广泛的应用。
锥齿轮用于相交轴间的传动。斜齿锥齿轮传动运转平稳，齿轮承载能力较高，但制造较难，应用较少。
螺旋齿轮的啮合条件是法面模数和法面压力角相等，在传动过程中由于沿齿向和齿宽方向都有相对滑动，故传动效率低，承载能力较低，磨损快，应用很少，常用于仪表和载荷不大的辅助传动中。
4.4齿轮基本参数：
4.4.1齿数Z
闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为z1=20~40。开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿重要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿数，一般可取z1=17~20。
为使齿轮免于根切，对于α=20o的标准支持圆柱齿轮，应取z1≥17。Z2=u·z1。
4.4.2压力角α    rb=rcosα=1/2mzcosα
在两齿轮节圆相切点P处，两齿廓曲线的公法线（即齿廓的受力方向）与两节圆的公切线（即P点处的瞬时运动方向）所夹的锐角称为压力角，也称啮合角。对单个齿轮即为齿形角。标准齿轮的压力角一般为20”。在某些场合也有采用α＝14.5° 、15° 、22.50°及25°等情况。
4.4.3模数m=p/ π
齿轮的分度圆是设计、计算齿轮各部分尺寸的基准，而齿轮分度圆的周长＝πd＝z p
模数m是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮模数大，则其尺寸也大。
4.4.4齿顶高系数和顶隙系数—h*a 、C*
两齿轮啮合时，总是一个齿轮的齿顶进入另一个齿轮的齿根，为了防止热膨胀顶死和具有储成润滑油的空间，规定齿根高大于齿顶高。为次引入了齿顶高系数和顶隙系数。
正常齿：h*a =1； C*=0.25         短齿：h*a =0.8； C*=0.3
一般的直齿圆柱齿轮,啮合的条件是:模数相等,压力角相等
4.5小车齿轮的选择
一般的直齿圆柱齿轮,啮合的条件是:模数相等,压力角相等，且啮合的重合度大于1。一对齿轮啮合，尽量做到均匀磨损、受力均衡，假如大齿轮齿数是小齿轮齿数的倍数，这样就形成某些齿总是接触，若小齿轮某一齿出现缺陷，与其接触的大齿轮的若干齿也会有较多的机会出现缺陷。若二齿轮的齿数没有约数，既便小齿轮某齿出现缺陷大齿轮的齿被磨损的机会就会减小，可以延长使用寿命。小齿轮的齿数最佳是质数，且大齿轮的齿数不是小齿轮的倍数。为了防止啮合时时产生根切的，小齿轮必须大于最小齿数，一般如直齿圆柱小齿轮齿数不得小于17。
5、涡轮涡杆传动
蜗杆传动是由蜗杆和涡轮组成，用于空间交错轴之间的传动，通常两轴交错角为90，传动中一般蜗杆是积极件，涡轮是从动件，合用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。
5.1特点涡轮涡杆传动特点：优点是传动比大、结构尺寸紧凑、工作平稳、噪声小、一定条件下，可以实现自锁。缺陷是轴向力大、易发热、效率低、只能单向传动；蜗轮齿圈用青铜制造，成本较高。
5.2涡轮涡杆传动类型：按蜗杆形状分：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥面蜗杆传动。
五、常用机械机构
1、平面连杆机构
平面连杆机构是应用很广的一种低副机构。它是用若干个刚性构件用转动副或移动副联接而成的，故又称低副机构。连杆机构的各构件多呈杆状，常简称为“杆”。连杆机构广泛应用于各种动力机械、重型机械，轻工机械，以及仪表和国防工业中。（汽车中作为操纵装置的连杆机构。）
1.1平面连杆机构的组成：

1.2平面连杆机构的种类：曲柄摇杆机构、双曲柄机构（平行四边形机构、反平行四边形机构）、双摇杆机构
1.3平面连杆机构的特点：
1.3.1能满足不同类型、不同规律运动规定和动力规定；
1.3.2是低副联接，故压强小、耐磨、寿命长；
1.3.3接触面为平面或圆柱面，容易制造，并能获得较高的制造精度；
1.3.4在联接处存在一定间隙，因而会减少运动精度；
1.3.5构件数增多时，设计较困难。
1.4平面连杆机构的作用：
1.4.1实现运动形式的转换；
1.4.2实现一定的轨迹；
1.4.3实现一定的动作。
1.4等腰梯形机构在汽车前轮转向机构上的应用：
前轮转向是等腰梯形双摇杆机构，两摇杆长度相等即形成等腰梯形双摇杆机构。如图 所示ABCD四杆机构，是用来操纵汽车（拖拉机）前轮转弯的等腰梯形双摇杆机构。当汽车的转向操纵机构驱使拉杆EF前后运动时，带动双摇杆机构使两摇杆AB、DC同向摆动，实现汽车前轮转向。在汽车转弯时，规定两前轮与地面间为纯滚动，避免因滑动使轮胎过早磨损或消耗动力。设计时要保证两摇杆的摆角不等（右转弯时α＞β，左转弯时α＜β）且按规定比值变化；要使两前轮的轴线与后轮的轴线相交于P点转动如图 。

1.5转向原理 ---阿克曼原理
转弯时因轮距与轴距的关系，两前轮转角不同，内侧轮转向角比外侧转向角大，两前轮转轴延长线与后轮轮轴延长线交与一点，这是阿克曼原理。
如图所示

依据阿克曼原理，车辆各车轮在转向途径上沿着单一的转向中心旋转，要使车辆转向顺利，车轮在地面纯滚动而不产生滑移，必须使所有车轮都绕同一瞬时转动中心滚动，如图所示。此时，转向的内外轮转角关系为：
ctgβ-ctgα=M/L

2、凸轮机构
2.1凸轮机构的概念：
凸轮机构是一种高副机构，是机械中的一种常用机构。它可以通过合理的设计凸轮曲线轮廓，推动从动件实现各种预期的运动规律，因而广泛应用于各种机械，如仪器仪表和自动控制机构中。
2.2凸轮机构组成：
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架这三个基本构件所组成的一种高副机构。
2.3凸轮机构的类型：
2.3.1盘状凸轮：是凸轮的最基本型式，这种凸轮是一个绕固定轴线转动并有变化半径的盘形零件。
2.3.2移动凸轮：当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作往复直线移动，这种凸轮称为移动凸轮。
2.3.3圆柱凸轮：这种凸轮可以认为是将移动凸轮卷成圆柱体演化而成。
2.3.4凸轮机构的特点
凸轮机构的重要特点就是只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件得到各种预定的运动规律，并且构件数少，结构简朴、紧凑。但由于是高副接触，比压较大，易磨损。所以一般凸轮机构多用于传动力不大的控制、调节机构中。
3、间歇运动机构
3.1间歇运动机构的概念：在仪器和精密机械中，有时需要在积极件连续运转的情况下，从动件产生单方向的时停时动的间歇运动，能完毕这种运动的机构称为间歇运动机构。
3.2间歇运动机构种类：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇机构。
3.3棘轮机构的组成
积极棘爪、棘轮、止回棘爪、机架、弹簧积极棘爪
3.4棘轮机构的特点
3.4.1棘轮机构的优点是机构简朴，制造容易，步进量易于调整，棘轮的转角可在一定范围内调节。
3.4.2其缺陷是有较大冲击和噪声，并且定位精度差，因此只能用于速度不高、载荷不大、精度规定不高的场合。
4、齿轮机构
4.1齿轮机构的特点：齿轮传动是机器和仪器中最常用的一种传动形式，齿轮机构可以传递空间任意两轴间运动和动力，传递功率的范围和圆周速度的范围很大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠，因此，它是应用最为广泛的传动机构。 制造精度规定高，制造费用大，精度低时震动和噪声大，不适宜两轴间距离较大的传动。
4.2齿轮机构的分类：平面齿轮机构、空间齿轮机构
4.2.1平面齿轮机构
平面齿轮机构传递两平行轴间的运动，两齿轮的相对运动为平面运动，其齿轮外形呈圆柱形，又称为圆柱齿轮传动或平行轴齿轮传动。直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动
4.2.2空间齿轮机构
空间齿轮传递两相交轴或两交错轴间的运动，两齿轮间的相对运动为空间运动，传递两相交轴间运动的齿轮外形呈圆锥形，故称为锥齿轮传动。圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动、涡轮蜗杆传动。
4.3齿轮传动示意图
4.3.1直齿圆柱齿轮传动
4.3.2斜齿圆柱齿轮传
4.3.3人字齿圆柱齿轮传动
4.3.4直齿条传动
4.3.5斜齿条传动
4.3.6曲齿圆锥齿轮传动
4.3.7螺旋斜齿轮传动
4.3.8直齿圆锥齿轮传动
4.3.9弧面蜗杆传动
4.3.10圆柱蜗杆传动
5、轮系
5.1轮系的特性：在机器中，常将一系列互相啮合的齿轮组成传动系统，以实现变速、分路传动、运动分解与合成等功用。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。
5.2轮系的类型：
5.2.1定轴轮系：所有齿轮几何轴线的位置都是固定的轮系，称为定轴轮系。
5.2.2周转轮系：若轮系中至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为周转轮系。
5.2.3复合轮系：周转轮系与定轴轮系相组合或若干个基本周转轮系相组合而成的复杂轮系。
5.3轮系应用—差速器
5.4轮系的功能（特点）：
5.4.1能获得较大的传动比。
5.4.2实现相距较远两轴之间的传动。
5.4.3能实现分路传动。
5.4.4能实现变速与换向传动。
5.4.5能用作运动的合成与分解。
5.4.6承载能力高，传动效率高、运动平稳，结构紧凑。
5.4.7体积小、重量轻、运动精度高。
六、汽车差速器
1、什么是差速器：差速器是将发动机扭矩按两个方向分开的设备，可允许每次输出的扭矩以不同的速度旋转。
2、差速器的功能：差速器有三大功用： 把发动机发出的动力传输到车轮上； 充当汽车主减速齿轮，在动力传到车轮之前将传动系的转速减下来；将动力传到车轮上，同时，允许两轮以不同的轮速转动。
3、差速器种类：现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。　　
4、差速器组成及工作原理
汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，假如汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来填补距离的差异。假如后轮轴做成一个整体，就无法做到两侧轮子的转速差异，也就是做不到自动调整。为了解决这个问题，在汽车上设计安装了差速器。
普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器的设计规定满足：（左半轴转速）+（右半轴转速）=2（行星轮架转速）。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处在平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增长。

附：齿轮式差速器当左右驱动轮存在转速差时，差速器分派给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的转矩。这种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路上行驶时，却严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能前进（俗称打滑）。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转，在良好路面上的车轮却静止不动。这是由于在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小，路面只能通过此轮对半轴作用较小的反作用力矩，因此差速器分派给此轮的转矩也较小，尽管另一驱动轮与良好路面间的附着力较大，但因平均分派转矩的特点，使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩，以致驱动力局限性以克服行驶阻力，汽车不能前进，而动力则消耗在滑转驱动轮上。此时加大油门不仅不能使汽车前进，反而浪费燃油，加速机件磨损，特别使轮胎磨损加剧。有效的解决办法是：挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等。为提高汽车在坏路上的通过能力，某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的特点是，当一侧驱动轮在坏路上滑转时，能使大部分甚至所有转矩传给在良好路面上的驱动轮，以充足运用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力，使汽车顺利起步或继续行驶。
七、机械加工常用设备的种类与应用范围
1、机械加工设备分类：金属切削设备、锻压设备、铸造设备、热解决设备等。
2、金属切削设备：车床、铣床、刨床、磨床、插床、钻床等。
3、车削加工：普通车床、精密车床、立式车床、数控车床等。
车削加工范围重要有：回转体、圆柱外表面、断面、内孔、沟槽、外螺纹、内螺纹、滚花、切断等。
车学加工精度一般为IT8-IT7，表面粗糙度Ra6.3-1.6 um；精车时可达表面粗糙IT6-IT5，Ra值可达0.4-0.1 um.
车学生产效率较高，车学过程比较平稳，刀具比较简朴。
4、铣削加工：立式铣床、卧式铣床、数控铣床等。
铣削加工范围重要：铣平面、端面、开槽、齿轮加工等。
铣削加工精度一般可达IT8-IT7，表面粗糙度Ra6.3-0.8 um.
铣削生产效率较高，铣削过程易产生震动，影响工件表面质量，刀具比较复杂。
5、钻学加工：台式钻床、立式钻床、摇臂钻床等。
钻学重要加工范围：钻孔、扩孔、锪孔；
钻学的加工精度较低，一般为IT13-IT11，表面粗糙度Ra12.5-0.8 um；