王黎钦《机械设计》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第1~4章)【圣才出品】
王黎钦《机械设计》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-机械及机械零件的设计基础【圣才出品】
第2章机械及机械零件的设计基础2.1复习笔记一、设计机械时应满足的基本要求和一般步骤1．设计机械时应满足的基本要求（1）使用功能要求（最基本要求）所设计的机械应具有预定的使用功能：①保证执行机构实现所需的运动；②保证组成机械的零部件工作可靠；③有适当的使用寿命；④使用、维修方便。
（2）工艺性要求①简单、实用，保证各方面的工艺性；②合理选用材料，尽可能选用标准件。
（3）经济性要求①提高设计、制造经济性；②提高使用经济性。
（4）其他要求劳动保护要求、便于装拆和运输要求、长期保持工作精度要求等。
2．设计机械的一般步骤（1）计划阶段①主要任务是在调查研究的基础上，根据生产或生活需要，制定设计对象的功能要求、主要技术指标和限制条件，完成设计任务书；②计划阶段是设计、调试和验收机械的主要依据。
（2）方案设计阶段根据要求，按技术先进、使用可靠、经济合理的原则，提出多种方案，并从技术方面和经济方面综合评价，选出最佳方案。
（3）技术设计阶段①通过运动学、动力学分析计算和零部件的工作能力设计，确定主要零部件基本尺寸；②根据已确定的结构方案和主要零部件基本尺寸，设计机械装配工作图和零件工作图。
（4）技术文件编制阶段编制设计计算说明书、使用说明书、标准件明细表等技术文件，作为此后各阶段依据。
（5）技术审定和产品鉴定阶段审定认可后样机试制，样机运行后进行鉴定，考核样机的性能满足设计任务书的各项规定后进行小批量生产，再进一步考察并改进，定型后按市场需求量决定生产批量。
二、机械零件的载荷和应力1．载荷（1）静载荷与变载荷①静载荷静载荷是指不随时间变化或变化缓慢的载荷。
②变载荷变载荷是指随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷。
（2）名义载荷与计算载荷①名义载荷名义载荷是指机器在平稳工作条件下根据原动机或工作机的额定功率计算出的作用于机械零件上的载荷。
②计算载荷计算载荷是指载荷系数K与名义载荷F的乘积，即。
2．应力（1）静应力与变应力①静应力静应力是指大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力（图2-1（a））。
王黎钦《机械设计》第5版课后习题(摩擦、磨损和润滑)【圣才出品】
王黎钦《机械设计》第5版课后习题第4章摩擦、磨损和润滑4.1摩擦有哪几种类型，各有什么特点？答：按摩擦界面的润滑状态，可将摩擦力分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。
由于后三种摩擦状态时加注了润滑剂之后形成的，所以，又分别称为边界润滑、流体润滑和混合润滑。
不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触，这样产生的摩擦称为干摩擦。
干摩擦的摩擦系数大、磨损严重，设计时应采取一定的措施尽量避免或减少摩擦。
边界摩擦时，边界膜有较好的润滑作用，但一般润滑油的边界膜强度不高，在较大压力作用下边界膜容易破坏，而且温度增高时边界膜的强度显著降低。
流体摩擦不会发生金属表面摩损，摩擦系数小，是理想摩擦状态。
4.2实现液体摩擦有几种方法，各有何特点？答：实现液体摩擦有下列三种方法，现分述如下：（1）流体动压润滑流体动压润滑的实现可用图4-1所示的模型来说明。
图中有互相倾斜的两块平板A和B，其间充满粘性流体。
B板固定不动，当A板沿x方向运动时，就会将具有一定粘度的流体代入楔形间隙，形成具有一定动压力的油膜，只要外部作用于A板上的载荷不超过油膜动压力P的合力，A板就会与B板保持一定的距离不接触，形成流体摩擦。
（2）弹性流体动压润滑将这种考虑了接触区弹性变形和压力接触区润滑粘度的影响的动压润滑称为弹性动压润滑（EHL），简称为弹流润滑。
油膜厚度的大小与接触表面尺寸、形状，接触体的材料，接触体运动速度，润滑油的粘度，粘压指数以及载荷大小等诸多因素有关。
（3）流体静压润滑流体静压润滑的模型如图4-2所示。
用油泵将润滑油经过节流器以所需要的压力注入被润滑表面的油室，再由油室的封油边流回油箱。
油室油压力足够大时，就可以和外载荷相平衡，使两表面保持一定距离，维持流体润滑状态。
流体静压力润滑是靠外界提供具有一定压力的润滑油实现的，承载能力不受两表面的相对速度和表面粗糙度等因素影响，运动精度高。
在机床，发电机等设备中应用流体静压润滑已获得满意效果。
第五版机械设计课后答案完整版
机械设计课后习题答案1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件 1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件 3的速度为：，方向垂直向上。
1-15解要求轮 1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。
则：，轮2与轮1的转向相反。
1-16解（ 1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。
（ 2）图b中的 CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。
故图 b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。
题 2-1答 : a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
题 2-2解 : 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。
（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。
综合这二者，要求即可。
（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。
（ 3 ）综合（ 1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题 2-3 见图 2.16 。
图 2.16题 2-4解 : （ 1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转 / 分钟题 2-5解 : （ 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
第五版机械设计课后答案解析[完整版]
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-62.577
-65.797
0
-83.333
-83.333
-83.333
-83.333
总转角
240°
255°
270°
285°
300°
315°
330°
345°
位移 (mm)
15
8.438
3.75
0.938
0
0
0
0
速度 (mm/s)
-100
-75
-50
-25
0
0
0
0
加速度（ mm/s 2 ）
计算可得：
或：
代入公式（ 2-3 ）′，可知
题 2-6解：因为本题属于设计题，只要步骤正确，答案不唯一。这里给出基本的作图步骤，不
给出具体数值答案。作图步骤如下（见图 2.18 ）：
（ 1 ）求 ， ；并确定比例尺 。
（ 2 ）作 ， 。（即摇杆的两极限位置）
（ 3 ）以 为底作直角三角形 ， ， 。
总转角
0°
15°
30°
45°
60°
75°
90°
105°
位移 (mm)
0
0.734
2.865
6.183
10.365
15
19.635
23.817
速度 (mm/s)
0
19.416
36.931
50.832
59.757
62.832
59.757
50.832
加速度（ mm/s 2 ）
65.797
62.577
53.231
机械设计课后习题答案
1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
哈工大王黎钦机械设计课件-第1次课_第一章 绪论、第二章 机械及机械零件的设计基础-刘星斯维提整理
教学过程的安排
1) 学习环节分配 大课46学时；习题课2学时；实验课12学时； 大作业5个(计算说明书和图) 2) 成绩分布 大作业25分；实验15分； 期末考试60分 3) 注意事项 及时交大作业（布置后1周内） 缺任何一个教学环节不能参加期末考试 按照学习指南,提前两周预约实验 4) 每周一次答疑，一单元时间，时间待定
2、零件的工况条件和环境条件
3、零件的尺寸和质量
4、零件的结构和可加工性
5、零件的工艺性
6、材料经济性
7、材料供应状况
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
2.4 机械零部件设计的基本步骤
根据总体设计的要求， 选择零件的类型 根据机器的工作情况， 确定作用在零件上的载 荷，进行受力分析 根据失效分析,确定零 件的设计计算准则，并 进行理论设计计算 根据零件的工作条件及受力 情况，选择材料及热处理方 式，并确定其许用应力 根据计算结果，同时考虑零 件的加工和装配工艺等要求， 对零件进行结构设计 按国家标准绘制零件工作图。 并标注必要的尺寸、公差、 表面粗糙度及技术条件等
操作和控制系统
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
传动变速装置1 原动机 传动变速装置2 传动变速装置3
执行机构1 执行机构2 执行机构3
传动变速装置1 原动机 公共传动变速装置 传动变速装置2
执行机构1
执行机构2
原动机1 协调 控制 系统 原动机2 原动机3
传动变速装置1 传动变速装置2 传动变速装置3
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
1.2 课程的性质、地位和任务 课程性质：
技术基础课
实践性课程
课程地位：
主干课程 承前启后，为专业设计打基础
王黎钦《机械设计》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-轴毂连接【圣才出品】
第6章轴毂连接6.1复习笔记一、键连接1．平键连接平键的横截面是矩形，两侧面为工作面。
优点：结构简单；装拆方便；对中性好；应用最广。
缺点：不能承受轴向力，不能对轴上零件起到轴向定位的作用。
常用的平键有普通平键和导向平键。
普通平键用于静连接，导向平键用于动连接。
（1）普通平键①普通平键的分类普通平键按端部形状可分为圆头平键（A型）、方头平键（B型）和单圆头平键（C型）。
a．A型和C型特点：用指状铣刀加工，键在轴槽中固定良好，但在轴上键槽端部的应力集中较大。
C 型键适用于轴端。
b．B型特点：用盘形铣刀加工，轴槽端部的应力集中较小。
图6-1平键连接的受力分析②普通平键的设计a．材料选择一般用σB≥600MPa的碳素钢，常用45钢。
b．尺寸选择高度h和宽度b按轴颈d从标准中查得，长度L按轮毂长度从标准中查得。
c．校核计算普通平键连接主要失效形式是键、轴槽和毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。
工作面的平均挤压应力σp的强度条件为式中，p ——工作面的挤压应力（MPa）；T——传递的转矩（N·mm）；d——轴的直径（mm）；l——键的工作长度（mm），A型l=L-b，B型l=L，C型l=L-b／2，L、b为键的公称长度和键宽（mm）；k——键与毂槽的接触高度（mm），通常取k=h／2；[]——许用挤压应力（MPa）。
p（2）导向平键导向平键用于动连接，主要失效形式是工作面的磨损。
须进行耐磨性计算，强度条件为式中，[]p——许用压强（MPa）。
2．半圆键连接（1）工作原理键的两侧面为工作面，键的上表面与轮毂的链槽底面间有间隙。
键在轴槽中能绕其几何中心摆动，以适应毂上键槽底面的斜度。
（2）特点优点：对中性好、工艺性好；缺点：轴槽较深，对轴的强度削弱较大。
（3）适用范围：主要用于轻载或位于轴端的连接，尤其适用于锥形轴端。
3．楔键连接（1）工作原理楔键的上下两面是工作面。
工作时即靠键的上表面及相配的轮毂键槽底面之间的压力产生的摩擦力传递转矩，还可传递单向轴向力。
王黎钦机械设计第5版考研真题和答案
王黎钦机械设计第5版考研真题和答案王黎钦《机械设计》（第5版）配套题库【名校考研真题＋课后习题＋章节题库＋模拟试题】内容简介本资料是详解研究生入学考试指定考研参考书目为王黎钦《机械设计》的配套题库，具体来说分为以下四部分：第一部分为名校考研真题及详解。
本部分从指定王黎钦主编的《机械设计》（第5版）为考研参考书目的名校历年考研真题中挑选具有代表性的部分，并对其进行了详细的解答。
所选考研真题既注重对基础知识的掌握，让学员具有扎实的专业基础；又对一些重难点部分（包括教材中未涉及到的知识点）进行详细阐释，以使学员不遗漏任何一个重要知识点。
第二部分为课后习题及详解。
本部分对王黎钦主编的《机械设计》（第5版）教材每一章的课后习题进行了详细的分析和解答，并对个别知识点进行了扩展。
课后习题答案经过多次修改，质量上乘，特别适合应试作答和临考冲刺。
第三部分为章节题库及详解。
本部分严格按照王黎钦主编的《机械设计》（第5版）教材内容进行编写，每一章都精心挑选经典常见考题，并予以详细解答。
熟练掌握本书考题的解答，有助于学员理解和掌握有关概念、原理，并提高解题能力。
第四部分为模拟试题及详解。
参照王黎钦主编的《机械设计》（第5版）教材，根据各高校历年考研真题的命题规律及热门考点精心编写了2套考前模拟试题，并提供详尽的解答。
通过模拟试题的练习，学员既可以用来检测学习该考试科目的效果，又可以用来评估对自己的应试能力。
•试看内容机械及机械零件的设计基础一、填空题1．在零件强度设计中，当载荷作用次数次时，可按______条件进行设计计算，而当载荷作用次数>次时，则应当按______条件进行设计计算。
[国防科技大学2002研]【答案】静强度；疲劳强度查看答案【解析】当载荷的作用次数次，零件发生破坏的主要原因为静强度不够。
因此，设计是需要按静强度条件进行设计计算；当载荷的作用次数次，零件发生破坏的原因为疲劳强度不够。
因此，设计时需要按疲劳强度条件进行设计计算。
王黎钦《机械设计》第5版名校考研真题(机械及机械零件的设计基础)【圣才出品】
王黎钦《机械设计》第5版名校考研真题第2章机械及机械零件的设计基础一、填空题1．在零件强度设计中，当载荷作用次数310≤次时，可按______条件进行设计计算，而当载荷作用次数>310次时，则应当按______条件进行设计计算。
[国防科技大学2002研]【答案】静强度；疲劳强度【解析】当载荷的作用次数310N ≤次，零件发生破坏的主要原因为静强度不够。
因此，设计是需要按静强度条件进行设计计算；当载荷的作用次数310N ≤次，零件发生破坏的原因为疲劳强度不够。
因此，设计时需要按疲劳强度条件进行设计计算。
2．变应力可由______产生，变应力特性可用______等五个参数中的任意两个来描述。
[北京航空航天大学2001研]【答案】静载荷；最大应力、最小应力、平均应力、应力幅、应力循环特性二、选择题1．由试验知，有效应力集中，绝对尺寸，表面质量和表面强化只对零件的______有影响。
[中南大学2005研]A．应力幅B．平均应力C．应力幅和平均应力【答案】A【解析】有效应力集中，绝对尺寸，表面质量和表面强化只对零件的应力幅有影响。
2．受稳定径向载荷的一转轴，轴截面产生的弯曲应力为______应力。
[武汉理工大学2004研]A．静B．对称循环变C．脉动循环变D．非对称循环变【答案】B【解析】轴截面的弯矩是不变的，但随着轴的转动，拉压应力区则变化。
所以对于一点来说，轴截面的弯曲应力是正负变化的，故为对称循环变应力。
3．影响零件疲劳强度的综合影响系数或与______等因素有关。
[华东理工大学2005研]A．零件的应力集中、加工方法、过载B．零件的应力循环特性、应力集中、加载状态C．零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中D．零件的材料、热处理方法、绝对尺寸【答案】C【解析】影响疲劳极限的因素：应力集中、绝对尺寸、表面状态。
4．两圆柱体沿母线相压，载荷为F时，最大接触应力为，若载荷增大到2F时，最大接触应力变为______。
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（5）对机械设计的新发展有所了解。
三、本课程的特点和学习方法 1．特点 与基础理论课程相比，本课程是一门综合性、实践性很强的设计性课程。 2．学习方法 （1）要理论联系实际； （2）要抓住设计这条主线，掌握机械零部件的设计规律； （3）要努力培养解决工程实际问题的能力； （4）要综合运用先修课程的知识，解决工程实际问题。
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③稳定循环变应力的变化规律 a．稳定循环变应力是指周期、应力幅和平均应力保持常数的变应力（图 2-2）。 b．按 r 的不同可分为对称循环变应力、脉动循环变应力和非对称循环变应力，见表 2-1。。
1.2 课后习题详解
1.3 名校考研真题详解 本章暂未编选名校考研真题，若有最新真题会及时更新。
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第 2 章 机械及机械零件的设计基础
2.1 复习笔记
一、设计机械时应满足的基本要求和一般步骤 1．设计机械时应满足的基本要求 （1）使用功能要求（最基本要求） 所设计的机械应具有预定的使用功能： ①保证执行机构实现所需的运动； ②保证组成机械的零部件工作可靠； ③有适当的使用寿命； ④使用、维修方便。 （2）工艺性要求 ①简单、实用，保证各方面的工艺性； ②合理选用材料，尽可能选用标准件。 （3）经济性要求 ①提高设计、制造经济性； ②提高使用经济性。 （4）其他要求 劳动保护要求、便于装拆和运输要求、长期保持工作精度要求等。 2．设计机械的一般步骤 （1）计划阶段 ①主要任务是在调查研究的基础上，根据生产或生活需要，制定设计对象的功能要求、
零件在静应力作用下可能产生断裂或塑性变形。
②变应力
变应力是指大小和方向随时间变化的应力（图 2-1（b）），可由变载荷或静载荷产生。
零件在变应力作用下可能产生疲劳破坏。
图 2-1 应力谱 最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa 和循环特征 r 五个作为表征变应 力的基本参数，其中
图 2-2 稳定循环变应力谱 当零件受切应力τ作用时，以上定义仍然适用，只需将σ改为τ即可。 （2）工作应力与计算应力 ①工作应力 工作应力是指根据计算载荷，按照材料力学的基本公式求出的、作用于机械零件剖面上 的应力。 ②计算应力 计算应力是指当零件危险剖面上呈复杂应力状态时，按照某一强度理论求出的、与单向 拉伸时有同等破坏作用的应力，以符号σca 表示。 （3）极限应力 极限应力是指按照强度准则设计机械零件时，根据材料性质及应力种类而采用材料的某
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主要技术指标和限制条件，完成设计任务书； ②计划阶段是设计、调试和验收机械的主要依据。 （2）方案设计阶段 根据要求，按技术先进、使用可靠、经济合理的原则，提出多种方案，并从技术方面和
经济方面综合评价，选出最佳方案。 （3）技术设计阶段 ①通过运动学、动力学分析计算和零部件的工作能力设计，确定主要零部件基本尺寸； ②根据已确定的结构方案和主要零部件基本尺寸，设计机械装配工作图和零件工作图。 （4）技术文件编制阶段 编制设计计算说明书、使用说明书、标准件明细表等技术文件，作为此后各阶段依据。 （5）技术审定和产品鉴定阶段 审定认可后样机试制，样机运行后进行鉴定，考核样机的性能满足设计任务书的各项规
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机械部件是机械制造过程中为完成同一目的而由若干协同工作的零件组合在一起的组 合体。
③通用零部件 通用零部件是在各类机械中经常被用到的零部件。 ④专用零部件 专用零部件是只有在特定类型的机械中才能用到的零部件。 2．本课程研究的对象 本课程主要从研究一般机械传动装置的设计出发，研究机械中具有一般工作条件和常用 参数范围内的通用机械零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计计算方法。
定后进行小批量生产，再进一步考察并改进，定型后按市场需求量决定生产批量。
二、机械零件的载荷和应力 1．载荷 （1）静载荷与变载荷 ①静载荷 静载荷是指不随时间变化或变化缓慢的载荷。 ②变载荷 变载荷是指随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷。 （2）名义载荷与计算载荷
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王黎钦《机械设计》（第 5 版）笔记和课后习题（含考研真题）详解
第1章 绪 论
1.1 复习笔记
一、机械的组成及本课程研究的对象 1．机械的组成 （1）机械设备的组成 一般由原动机、传动装置、工作机（或执行机构）和控制系统四大基本部分组成，有的 复杂机器还有辅助系统。 ①原动机 原动机是机械设备完成其工作任务的动力来源。 ②传动装置 传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的装置。 ③工作机 工作机是直接完成生产任务的执行装置。 ④控制系统 控制系统是根据机械系统的不同工况对原动机、传动装置和工作机实施控制的装置。 （2）机械设备的制造和装配 ①机械零件 机械零件是机械制造过程中不可分拆的最小单元。 ②机械部件
①名义载荷
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名义载荷是指机器在平稳工作条件下根据原动机或工作机的额定功率计算出的作用于
机械零件上的载荷。
②计算载荷
计算载荷是指载荷系数 K 与名义载荷 F 的乘积，即
。
2．应力
（1）静应力与变应力
①静应力
静应力是指大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力（图 2-1（a））。