南京理工大学机械设计基础(下)答案1
南京理工大学课程考试答案及评分标准
机械设计基础试题答案[1]
一、填空题 1 作平面运动的三个构件共有___3__个瞬心，它们位于_ 一条直线__ 上。 2带传动工作时，带中的应力由以下三部分组成（1）紧边和松边拉力产生的拉应力、（2）离心力产生的拉应力、（3）弯曲应力。最大应力发生在紧边进入小带轮处。 3 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏___ 。 4 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：模数相等__ 和分度圆压力角相等。 5 在矩形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹三种螺纹中，传动效率最高的是矩形 螺纹，自锁性最好的是三角形螺纹，只能用于单向传动的是锯齿形 螺纹。 6螺纹的公称直径是大径，确定螺纹几何参数关系和配合性质的直径是中径。 7普通平键的工作面为键的__侧__面，楔键的工作面为键的_上下表___面，普 通平键的截面尺寸h b 是根据___轴径_ 确定的。 8代号为62308的滚动轴承，其类型名称为深沟球轴承，内径为 40 mm，2 为宽度系列代号， 3 为直径系列代号。 9在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中，等速运动规律有刚性冲击；等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律有柔性 冲击；正弦加速度运动规律无冲击。 10自由度数目为 1 的周转轮系称为行星轮系。 11在齿轮传动设计时，软齿面闭式传动常因_____齿面点蚀_ 而失效，故通常先按__齿面接触疲劳__ 强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮的 ____齿根弯曲疲劳____ 强度。 二、问答题 1．按轴工作时所承受的载荷不同，可把轴分成几类如何分类 答：根据轴工作时承受的载荷情况，可以将轴分成三类： 一、转轴：既承受转矩也承受弯矩； 二、心轴：只承受弯矩不承受转矩； 三、传动轴：只承受转矩不承受弯矩
机械设计基础(第三版)课后答案(1-18节全)
机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段： 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种？ 答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？ 答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。 根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么？ 答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
摩擦、磨损及润滑概述 2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？ 答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。 干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。 2.2磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？ 答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。 2.3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型？ 答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。 2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？ 答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。 2.5如何选择适当的润滑剂？ 答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。 当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂；低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。 2.6润滑油的润滑方法有哪些？ 答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。 2.7接触式密封中常用的密封件有哪些？ 答：接触式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以 2.8非接触式密封是如何实现密封的？ 答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。
机械设计基础课后习题答案全
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量：
图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱
动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则
根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。
《机械设计基础》模块一
模块一 一、填空 1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷，包括重力、推力、拉力、转动力矩等。 2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。 3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。 4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。 5、两构件相互作用时，它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线，但分别作用于两个构件上。 6、参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。 二、选择 1、如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( D )。 A.必有R=F1+F2; B.不可能有R=F1+F2; C.必有R>F1,R>F2; D可能有R 机械设计基础试题一参考答案 复习题答案（经典） 一、单选题： 1.B 2.B 3.A 4.C 5.A 6.A 7.A 8.C 9.A 10.C 11.B 12.B 13.B 14.A 15.B 16.B 17.A 18.C 19.A 20.B 21.A 22.A 23.A 24.B 25.B 26.A 27.A 28.C 29.C 30.B 二、判断题： 1.正确 2.错误 3.错误 4.错误 5.错误 6.正确 7.正确 8.正确 9.错误 10.错误 三、填空题： 1. 通用化 2 剧烈 3. F ＞o ，且机构的自由度数等于原动件个数 4. 转动 移动 5. 等速运动 等加速一等减速运动 余弦加速度运动 正弦加速度运动 6. 长度 7. 紧边上进入小轮 8. A 系列滚子链，节距为25.4mm ，单排链，链节数为100节 9. 弯曲 平直 不能 10. 疲劳折断 11. 节点 齿根受拉的一边 1 2. 中 1 3. 基圆 14. 热平衡 胶合 15. 轮齿啮合时的摩擦损耗 轴承摩擦损耗 传动件的搅油损耗 16. 上下 17. 大径 小径 侧面 18. 碳钢 45 19. 低碳钢和45钢 20. 标准直径 21. 退刀槽 越程槽 22.弯矩 转矩 23. 接合元件工作表面间的摩擦力 24. 通过分别具有凸槽和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来）对中；另一种是（通过铰制孔用螺栓与孔的紧配合 25. 传递运动和扭矩，用来联接两轴，使一起回转，在停机时，才能使两轴分开 26. 离合器可在机器工作中随时完成两轴的结合或分离，联轴器一定要停机后才能完成两轴的接合或分离 2７在机器运转时，能否随时将二轴接合或分离 ２８. 传递运动和扭矩，机器运转过程中随时能将主动、从动轴接合或分离 四、简答题： 1. 链传动的润滑方式是根据链速和链节距的大小推荐的润滑方式选取。 常用润滑装置：油壶或油刷，油杯，油池，甩油盘，油泵。 常用润滑油：采用全损耗系统用油：LA —N32，LA —N46，LA —N68，LA —N100，LA —N150。温度低用粘度小的油（前者）。温度高用粘度大的油。对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入2MoS 、2WS 或2MoSe 、2Wse 等添加剂。 简单介绍一下自己，10、11两次考研，10年812机械原理只考了97分（实在是。。。)，11年137，现在已经顺利被录取，在这里和大家分享一点自己两次考专业课的经验和教训。零、机械原理还是电子技术基础 10年考完后听别人说电子技术比机械原理简单，分数一般都较高，11年因为10年已经复习过一次，而且感觉学机械出身的如果连老本行都学不好，岂不是很没出息，所以还是选择了机械原理。后来和专业课老师比较熟之后听说他也给命题人说过难度不平衡的事。考完后感觉11年是比10年简单，而一起复习电子技术的同学说题型比往年有变化，且略难。这个只是我周围的感觉，不能代表整体。到底考哪门，看你的喜好吧。 一、用的资料 1教材 教材一共使用了两本，一本本校王华坤范元勋老师编写的《机械设计基础上册》，一本东南大学郑文纬、吴克坚编写的《机械原理》两本书的主要区别是本校教材比较精炼，内容少，有听课的笔记。东大教材的教材堪称经典，原理推导非常详细，课后题多，且可以找到其他出版社专门编写的答案，适合仔细研究。 两本教材以本校为主，交替使用。 2习题集 习题集主要用了两本，一本是本校机械原理教研室编写的《学习指南和自测题集》（网上称为本校题库共207页），一本图书馆借的清华大学出版社出的机械原理习题集，具体名字记不清了，是蓝色封面，16开的。其他还有随便翻翻的哈工大机械原理的配套解答，但是用的不多,只是看看题型和解题方法。 3真题及答案 真题只做了04~10年的七套题，因为再往前几年的和现在的考试内容较为不同，参考价值不是太大。 答案是绝对没有官方正式版公布的，这是命题老师的明确答复。目前有三个版本，一个是同学给的一份99~10年手写版答案，一个是EBXG（某机构缩写）的一本打印版不全的答案，还有一份是一起复习的研友找的另一个手写版，质量一般。恩B翔G版本的错题较多，方法也不合理，和本校老师所讲的不一样，题目要求速度图解法，他却用瞬心法。手写版的也有错题，但质量好一些。不可盲目轻信答案，有疑问一定要多找老师，他们可以给出更丰富的信息。 二、时间安排 10月14日开始复习，用了三周左右的时间只翻课本，这段时间专门用来理清概念，练习推导公式。然后花十天天做完《学习指南和自测题集》。之后总结错题，看书，推公式。这段时间结束后，基本所有的公式都可以不看书的推导出来了。 11月23日开始做04年真题，平均四天一套真题， 12月20日开始整理真题错题，复习习题集错题。 12月28日开始针对错题专项复习，如飞轮设计、各种四杆机构设计、凸轮设计、杠杆法、等效运动模型、自锁分析等等。 1月5日左右在东大教材上自选一些没有考过的题目做 最后五天看真题错题，重做10真题。 如果信心不足，可以再提前两周左右复习。 三、复习建议 有四个 1、11年比10年多考40分，我觉得主要原因在于对基本概念和公式的理解比较清晰（试卷变简单也是一个原因）。弄明白概念，知道每个公式、原理是怎么来的，才算把这个知识点 第一章 平面机构的自由度和速度分析 题1-1 在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。 题1—2 图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A 转动时，构件2绕活动中心C 摆动，同时带动刀架3上下移动。B 点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。 题1—3 计算题1－3图a ）与 图b ）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。 A B C 1 2 3 4 a) 曲柄摇块机构 A B C 1 2 3 4 b) 摆动导杆机构 题解1－1 图 题1－3图a）题1－3图b） 题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。 题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。 题1—5图题解1—5图 题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。 第二章 连杆机构 题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l AD =60mm ，AD 为机架。试问： （1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄， 求l AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。 题2-2 如图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作 行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由； （2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。 题2-3 图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。 A C D 题2-1图 机械设计基础典型试题1 一、填空 1.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700； (1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？_双曲柄机构__________；（2）当取 d杆为机架时，则为_曲柄摇杆机构__________。 2.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，__ _B________死点位置。 （A）不存在（B）曲柄与连杆共线时为（C）摇杆与连杆共线时为 3.为保证四杆机构良好的机械性能，____B_______不应小于最小许用值。 （A）压力角（B）传动角（C）极位夹角 4._____B______决定了从动杆的运动规律。 （A）凸轮转速（B）凸轮轮廓曲线（C）凸轮形状 5.凸轮机构中，凸轮基圆半径愈_____大______，压力角愈_____小______ ，机构传动性能愈好。 6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有_____C______。 (A) 压紧力 (B) 轴向力 (C) 摩擦力 7.链“B18X80”的含义是________B型链宽度b=18mm，长度L=80mm_____________。 8.螺纹联接是指___利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来 __ 螺旋传动是指__利用螺纹零件实现回转运动转换成直线运动 9.螺纹的公称直径是指它的__外径_____，螺纹“M12X1.5”的含义为_____细牙螺纹外径12mm，螺距1.5__________________。 10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用___B ___________________。用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用____D___________________。 (A) 螺栓联接(B) 双头螺栓联接 (C) 螺钉联接 (D) 三角形细牙 螺纹 (E) 三角形粗牙螺纹 (F) 矩形螺纹 11.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移 动12mm， 则螺杆应转___2______圈。 机械设计基础复习试题一 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（ A ） A.机构 B.构件 C.零件 D.部件 2.机构具有确定相对运动的条件是( A ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 3.在下列平面四杆机构中，无急回性质的机构是（ C ）。 A.曲柄摇杆机构 B.摆动导杆机构 C.对心曲柄滑块机构 D.偏心曲柄滑块机构 4.滚子推杆盘形凸轮机构设计中，为避免凸轮实际轮廓曲线失真，正确的方法是（D） A.增大滚子半径 B.增加从动件长度 C.减小基圆半径 D.增大基圆半径 5.在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若出现运动失真现象，则应（ B ） A．减小凸轮基圆半径B．增大凸轮基圆半径 C．增大滚子半径D．增大从动件长度 6.在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆所受应力为（C） A.扭切应力 B.拉应力 C.扭切应力和拉应力 D.扭切应力或拉应力 7.普通平键传递扭矩是靠键的（ C ） A．顶面B．底面 C．侧面D．端面 8.带传动中，υ1为主动轮圆周速度，υ2为从动轮圆周速度，υ为带速，这些速度之间存在的关系是（ B ） A.υ1=υ2=υ B.υ1>υ>υ2 C.υ1<υ<υ2 D.υ1=υ>υ2 9.带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（ A ） 1 平面机构及其自由度 1、如图a所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺 绘制其机构运动简图（图b）。 l 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF GAGGAGAGGAFFFFAFAF 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF 图 c 1） 图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF 解：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 机械原理 课程设计说明书 设计题目：牛头刨床 设计日期：20011年07 月09 日 目录 1.设计题目 (3) 2. 牛头刨床机构简介 (3) 3.机构简介与设计数据 (4) 4. 设计内容 (5) 5. 体会心得 (15) 6. 参考资料 (16) 附图1：导杆机构的运动分析与动态静力分析 附图2：摆动从计动件凸轮机构的设计 附图3：牛头刨床飞轮转动惯量的确定 1设计题目：牛头刨床 1.）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。 2.）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。 3.）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。 2、牛头刨床机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。 3、机构简介与设计数据 3.1.机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固 结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。 机械设计基础教材习题参考解答 （第一章~第五章） 2012.8 目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11 第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等； 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？ 解：产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： 1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解：机械设计的内容和步骤？ 解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。 机械设计基础复习题（一） 一、判断题：正确的打符号√，错误的打符号× 1．在实际生产中，有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。( ) 2. 机构具有确定的运动的条件是：原动件的个数等于机构的自由度数。( ) 3．若力的作用线通过矩心，则力矩为零。( ) 4．平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。( ) 5．带传动中，打滑现象是不可避免的。( ) 6．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即只要有连杆就一定有曲柄。 ( ) 7．标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。( ) 8．平键的工作面是两个侧面。( ) 9．连续工作的闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算，以控制工作温度。( ) 10．螺纹中径是螺纹的公称直径。（） 11．刚体受三个力作用处于平衡时，这三个力的作用线必交于一点。( ) 12．在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。( ) 13．曲柄摇杆机构以曲柄或摇杆为原动件时，均有两个死点位置。( ) 14．加大凸轮基圆半径可以减少凸轮机构的压力角。( ) 15．渐开线标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是15。( ) 16．周转轮系的自由度一定为1。( ) 17．将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面。( ) 18．代号为6205的滚动轴承，其内径为25mm。( ) 19．在V带传动中，限制带轮最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。( ) 20．利用轴肩或轴环是最常用和最方便可靠的轴上固定方法。( ) 二、填空题 1．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等，相等。 2．螺杆相对于螺母转过一周时，它们沿轴线方向相对移动的距离称为 。 3．在V带传动设计中，为了限制带的弯曲应力，应对带轮的 加以限制。 4．硬齿面齿轮常用渗碳淬火来得到，热处理后需要加工。5．要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动，可用机构。6．轴上零件的轴向固定方法有、、、等。7．常用的滑动轴承材料分为、、三类。8．齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为和两类。9．凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类，可分为直动从动件凸轮机构和凸轮机构。 10．带传动的主要失效形式是、及带与带轮的磨损。11．蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小和旋向。闭式蜗杆传动必须进行以控制油温。12．软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，其中大齿轮一般经处理，而小齿轮采用处理。 机械设计基础模拟题1 一、单向选择题 1. 机构具有确定运动的条件是原动构件数（ B ）机构的自由度数。 A.多于 B. 等于 C. 少于 2.曲柄摇杆机构的急回特性可以用（ A ）表示，其值越大，急回性能越（ C ）。 A. 行程速比系数K B. 摇杆的摆角φ C. 显著 D.不显著 3.在h*a和α相同时,斜齿轮不根切的最少齿数（ B ）直齿轮不根切的最少齿数。 A、等于 B、小于 C、大于 4.混合轮系中，太阳轮（中心轮）指的是（ C ）。 A. 轴线不固定的齿轮 B. 轴线固定的齿轮 C. 轴线固定且与行星轮啮合的齿轮。 5.机械结构中，常用（ B ）螺纹作为联接螺纹。 A. 梯形 B. 三角形 C. 矩形 6.在平键联接中，键的剖面尺寸b、h是按（ A ）选取的。 A. 轴的直径 B. 键的强度 C. 轮毂尺寸 7.一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力（ C ）。 A. σH1=σH2 B. σH1>σH2 C. σH1<σH2 二、填空题 1．两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。2、斜齿轮的端面参数为标准参数，而几何尺寸计算中，套用直齿轮公式时，应代入端面参数 3. 铰链四杆机构ABCD中，已知AB＝25mm、BC＝70mm、CD＝65mm、AD＝95mm，当AD为机架时，是曲柄摇杆机构，当AB为机架时，是双曲柄机构。 4.周转轮系按太阳轮是否运动分为行星轮系和差动轮系两类 5.直齿锥齿轮的强度计算是按齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮进行的。 6.经过动平衡的回转构件能达到静平衡。 三、作图题 1.在图示尖底从动件盘状凸轮机构中， 凸轮作逆时针转动，绘出图中凸轮机构的压力角。 2、图示减速带传动，要求在图上标出： 1）n1的转向 2）画出带在传动过程中应力分布图，并指出最大应力发生在何处，写出 min 的表达式 发生在带的紧边开始绕上小带轮处 四、自由度计算题 计算图示机构自由度，如有局部自由度、虚约束、复合铰链应指出，并判定机构运动是否确定。（绘有箭头的构件为原动件）。 12 综合题 1.一操纵机构如图示，原动件1绕O 匀速转动，通过2驱使3运动。已知R 112= cm ， R 220= cm ， R l l l l O O O O O O O O 31223313074=====cm,cm,cm ，试： （1）按比例画出机构运动简图； （2）构件1作匀速整周转动时，构件3是作整周转动还是摆动？用数学式证明。 2.试 列 举 出 五 种 能 将 连 续 回 转 运 动 转 换 为 直 线 运 动 的 机 构 ， 要 求 画 出 机 构 示 意 图 , 写 上 机 构 名 称 。 3.在图示轮系中，已知z z z z 13462288===,, ，试求： （1）传动比i 16； （2）该机构的自由度F ，并指明虚约束、复合铰链和局部自由度。 4.转动轴线互相平行的两构件中，主动件作匀速转运，从动件作往复摆动，若要求主动 件每转动一周，从动 件往复摆动一次，试： （1）确定采用什么机构（至少确定两种机构）； （2）画出其简图； （3）简单说明设计该机构尺寸时应注意哪些问题。 5.在图示机构中，已知?ω116050010=== , mm,rad /s h ,构件3的重量Q 310=N ，生产阻力P r N =100 ，其余构件的重量和惯性力不计，试： （1）写出速度和加速度向量方程式，作速度和加速度多边形图，确定在图示位置 时构件 3的速度和加速度的大小及方向； （2）计算构件3的惯性力P I3，并在构件3上标明方向； （3）计算作用在构件3上的力P r 、Q 3，P I3等效到构件1上的等效力矩M ，并标明其方向。 r 6.图示正切机构中，已知x l AD ====50100104511 mm, mm, rad/s, ω? ， 构件3的质量m 3 10= kg ，其它构件质量忽略不计。作用在D 点的驱动力F d N =10 （重力加 速度g =10 m /s 2），试： （1）用相对运动图解法求C 点的速度r v C 和加速度r a C ； （2）计算构件3的惯性力P I3，并求作用在C 点的阻力F r 。 7.已知平底从动件凸轮机构，其中S 1为凸轮的质心，R =100 mm ，O O R 1=， O S R 112=，构件1的质量m 110= kg ，构件2的质量m 21= kg 。构件1的角速度 ω110=πrad /s ，且为常数，转向如图示。加在构件2上的载荷F 2100= N ，试在图示位 置?130= 时， 求： （1）高副低代后的机构简图； （2）从动件2的速度和加速度（用相对运动图解法）； （3）求作用在凸轮1上的平衡力矩。（忽略重力作用，但需考虑构件的惯性力。） 天津大学《机械设计基础1》课程教学大纲 课程编号：2010008课程名称：机械设计基础1 学时：80 学分： 5 学时分配：授课：80上机：实验：6实践：实践（周）： 授课学院：机械工程学院 适用专业：近机类 先修课程：工程图学，材料力学，理论力学 一、课程的性质与目的 机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重设计技能和创新能力的基本训练。 本课程的主要目的和任务是培养学生：1）掌握常用机构的工作原理、运动特性和动力特性，具有分析和设计常用机构的基本能力，并初步具有机械运动方案设计的能力；2）掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并具有设计简单机械及通用机械传动装置的基本能力；3）具有应用计算机进行辅助设计的能力；4）具有应用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力；5）能通过实验巩固和加深对理论的理解, 获得实验技能的基本训练。 二、教学基本要求 1、要求掌握的基本知识 机械设计的一般知识。熟悉机构和机械零件的主要类型、性能、特点和应用，熟悉机械零件的常用材料、标准和结构，熟悉摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。 2、要求掌握的基本理论和方法 熟悉机构的组成、主要类型、工作原理和运动特性，具有分析和设计常用机构的能力，能进行简单机构的分析与综合。掌握机械动力学的基本原理，了解机械的调速、刚性回转件的平衡。熟悉机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。熟练掌握机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨性、寿命、热平衡及经济性等。能进行简化计算，掌握当量法，试算法等。了解改善载 机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院 第2章 平面机构的自由度和速度分析 2-1画运动简图。 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理 ， 2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l=9; P h=2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L处存在局部自由度，D处存在虚约束 b) n=5; P l=6; P h=2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l=5; P h=1，F=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3，F=3?6-2 ?7-3=1 B、C、D处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。 A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4 -2 ?5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。 《机械设计基础》期末考试试题一 一、填空题(每空1分，共30分) 1、构件是机器的______单元体；零件是机器的______单元体，分为______零件和_______零件；部件是机器的_______单元体。 2、运动副是使两构件________，同时又具有_________的一种联接。平面运动副可分为________和_______。 3、机构处于压力角α=_________时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构______死点位置，而当摇杆为原动件时，机构______死点位置。 4、绘制凸轮轮廓曲线，需已知__________、___________和凸轮的转向。 5、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥__________。 6、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为______和______分别相等。 7．斜齿圆柱齿轮的重合度______直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动______，承载能力______，可用于____________的场合。 8.机械静联接又可以分为______联接和______联接，其中键联接、螺纹联接、销联接属于_________。 9.螺纹联接防松的目的是防止___________________________，按工作原理的不同有三种防松方式：_________、_________、_________。 10.按轴的承载情况不同，可以分为转轴、________、_________。 二、判断题(每题1分，共10分) 1、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（ ） 2、铰链四杆机构中，传动角γ越大，机构传力性能越高。（ ） 3、凸轮机构中，从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。（ ） 4、V 带型号中，截面尺寸最小的是Z 型。（ ） 5、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。（ ） 6、在直齿圆柱齿轮传动中，忽略齿面的摩擦力，则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。（ ） 7、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。（ ） 8、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。 （ ） 9、在螺纹联接的结构设计中，通常要采用凸台或鱼眼坑作为螺栓头和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。（ ） 10、在相同工作条件的同类型滚动轴承，通常尺寸越大，其寿命越长。（ ） 三、选择题(每空2分，共20分) 1、若机构由n 个活动构件组成，则机构自由度为 （ ） A 、>3n B 、=3n C 、<3n 2、为使机构顺利通过死点，常采用在高速轴上装什么轮增大惯性？ （ ） A 、齿轮 B 、飞轮 C 、凸轮 3、当曲柄为原动件时，下述哪种机构具有急回特性？ （ ） A 、平行双曲柄机构 B 、对心曲柄滑块机构 C 、摆动导杆机构 4、凸轮机构中，从动件在推程按等速运动规律上升时，在何处发生刚性冲击？( ) A 、推程开始点 B 、推程结束点 C 、推程开始点和结束点 5、带传动的中心距过大将会引起什么不良后果？ （ ） A 、带产生抖动 B 、带易磨损 C 、带易疲劳断裂 6、渐开线在基圆上的压力角α为多大？（ ） A 、0° B 、20° C 、90° 7、蜗杆传动传动比的正确计算公式为（ ） A 、 1212z z i = B 、 1212d d i = C 、2112d d i = 8、经校核，平键联接强度不够时，可采用下列措施中的几种?①适当地增加轮毂及键的长度；②改变键的材料；③增大轴的直径，重新选键；④配置双键或选用花键。（ ） A 、①、②、③、④均可采用 B 、采用②、③、④之一 C 、采用①、③、④之一 D 、采用①、②、④之一 9、齿轮减速器的箱体与箱盖用螺纹联接，箱体被联接处的厚度不太大，且需经常拆装，一般宜选用什么联接? （ ） A 、螺栓联接 B 、螺钉联接 C 、双头螺柱联接 10、刚性联轴器和弹性联轴器的主要区别是什么? （ ） A 、性联轴器内有弹性元件，而刚性联轴器内则没有 B 、性联轴器能补偿两轴较大的偏移，而刚性联轴器不能补偿 C 、性联轴器过载时打滑，而刚性联轴器不能 四、简答题(每题3分，共12分) A卷 一、简答与名词解释(每题5分，共70分) 1. 简述机构与机器的异同与其相互关系 答. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。 2. 简述“机械运动”的基本含义 答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。 3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？ 答. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。 4. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。 5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？ 答. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构 件破坏。 6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？ 答. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角minγ发生在什么位置？ 答. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角；传动角γ：压力角的余角。α＋γ≡900。压力角（传动角）越小（越大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置 8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？ 答. 对于盘形凸轮，当外凸部分的理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径 r T 相等时：ρ=r T ，凸轮实际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径ρ’=0）。 在机构运动过程中，该处轮廓易磨损变形，导致从动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象的发生。 9. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特点？ 答. ①传动比恒定；②实际中心距略有改变时，传动比仍保持不变（中机械设计基础试题一参考答案
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