机械设计哈工大
哈工大机械设计期末试题试题附标准答案
哈工大 2006 年 秋 季学期机械设计 试 题题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数班号 姓名一 选择填空题 （每空一分共20分）1在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是 普通螺纹 ，其牙型角60α=o 。
2普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面，平键的剖面尺寸b h ⨯按轴径 从标准中查取。
平键连接主要失效形式是 压溃 。
3带传动中，若1υ为主动轮圆周速度，2υ为从动轮圆周速度，υ为带速，则这些速度之间存在的关系是 12υυυ>> 。
4 V 带传动中，V 带截面楔角40ϕ=o ，则V 带轮的轮槽角φ0应 < 40o 。
5在设计V 带传动时，V 带的型号可根据 计算功率 和 小带轮转速 查选型图确定。
6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用的热处理方法是小齿轮 调质 ，大齿轮 正火 。
7根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为 心 轴。
中间轴应称为 转 轴。
8代号为6206的滚动轴承，其类型是 深沟球轴承，内径d= 30 mm 。
9温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则 粘度降低（或减少） ， 若压力升高，则 粘度增加（或变大）。
10 在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是 D 。
A 凸缘联轴器 B 齿式联轴器 C 万向联轴器 D 弹性柱销轴器11在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是 减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。
12普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面。
二 简答题(共5题，每题6分)1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则答：失效形式包括： 轮齿折断（1分）、齿面疲劳点蚀（1分）、齿面磨损（1分）、齿面胶合（1分）、轮齿塑性变形（1分）。
开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响将模数适当加大。
（1分）2 以框图形式说明转轴的设计过程。
(机械制造行业)哈工大机械设计大作业——螺旋起重器
（机械制造行业）哈工大机械设计大作业——螺旋起重器哈工大机械设计大作业——螺旋起重器一、概述本次大作业的主题是设计一款螺旋起重器，旨在为机械制造行业提供一种高效、稳定、实用的起重设备。
螺旋起重器是一种通过旋转螺旋轴来提升或降低重物的机械设备，具有结构简单、操作方便、承载能力强等优点。
二、设计要求1.提升能力：最大提升重量为2吨，且在提升过程中不得出现明显的晃动或倾斜现象。
2.旋转速度：旋转速度应可调节，以便根据实际需要调整提升速度。
3.稳定性：设备应具备较高的稳定性，以保证在提升重物时不会发生明显的晃动或倾斜。
4.结构紧凑：设备结构应尽量紧凑，以减少占地面积和重量。
5.操作简便：设备应易于操作，控制精度高，以便实现高效准确的提升。
三、设计方案1.总体结构：螺旋起重器主要由旋转轴、螺旋杆、支撑架、电机和控制系统组成。
旋转轴通过轴承与支撑架连接，支撑架起到稳定和支撑整个设备的作用。
螺旋杆与旋转轴连接，通过旋转轴的旋转实现重物的升降。
电机和控制系统负责驱动旋转轴和调节旋转速度。
2.旋转轴设计：旋转轴是螺旋起重器的核心部件，它需要承受重物的重量和旋转时的扭矩。
因此，我们选择高强度钢材作为旋转轴的材料，并对其进行优化设计以提高其强度和刚度。
此外，我们在旋转轴上设置了一些加强肋和凸起，以提高其抗扭强度。
3.螺旋杆设计：螺旋杆是直接与重物接触的部件，其设计对设备的稳定性和提升能力有重要影响。
我们选择优质钢材作为螺旋杆的材料，并对其进行抛光和强化处理以提高其耐磨性和抗拉强度。
螺旋杆的长度和直径根据实际需要进行了优化设计，使其既能保证设备的稳定性，又能满足最大提升重量的要求。
4.支撑架设计：支撑架是整个设备的支撑结构，其稳定性直接关系到设备的性能。
我们采用高强度钢材制作支撑架，并对其进行优化设计以提高其抗弯强度和抗扭强度。
此外，我们还设置了多个支撑腿以增加设备的稳定性。
5.电机和控制系统设计：电机和控制系统是整个设备的驱动和控制中心。
哈工大机械工程学科
机械工程是现代工业发展的基础和支撑，为科学技术、工业技术、国防建设、人民生活和社会发展提供装备和产品，并形成具有时代特征的机械设计理论、机械制造理论、系统集成方法以及相关的技术和装备，它既有其自身的理论体系和规律，又是多学科科学与技术交叉、综合、集成的产物。机械工程学科飞速发展，它集科学、技术及管理等领域的成就于一体，推动着国民经济和国防工业建设的发展和进步，是国民经济的基础。机械工程与自动化技术，已成为当代国际科技竞争的重点，其水平高低，在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平。
哈工大机械工程学科涵盖机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、宇航空间机构及控制5个二级学科。其中，机械制造及其自动化和机械电子工程是国家重点学科，机械设计及理论是国防重点学科。机械工程学科于1987年设立博士后流动站，1998年被批准为首批机械工程一级学科博士学位授权单位，2007年，该52人，包括中国工程院院士2人、长江学者3人、国家杰出青年基金获得者2人、国务院学科评议组成员2人、教授88人，其中博士生导师63人。教师队伍中，获国家或省部级“有突出贡献专家”称号9人次，教育部科技创新团队1个，教育部课程教学创新团队1个。
经过不懈努力，学科形成了基础研究、应用预先研究和工程化应用及产业开发有机结合的科研体系，具备了自主开发与生产大型成套设备和为国民经济主战场提供装备制造核心技术的能力，为我国探月工程、载人航天工程、激光核聚变工程等做出了重要贡献。近3年来，学科加大了国际合作的力度，在与美国、英国、日本、澳大利亚、韩国等进行广泛的国际交流与合作的基础上，有针对性地在国防工业技术领域围绕尖端技术，与德国宇航空间机构开展合作研究，成效显著；充分发挥与俄罗斯、乌克兰等前苏联国家合作的优势，组建了中俄国际合作研究所。
哈工大机械设计学科评分
哈尔滨工业大学机械设计学科在教育部第四轮学科评估中，被评为A+类学科。
该学科是哈尔滨工业大学历史最为悠久的专业之一，也是哈尔滨工业大学（深圳）最早招收研究生和本科生的专业之一。
该专业以机械工程学科为依托，面向国际学术前沿，聚焦国家重大需求和国之重器，契合智能制造发展潮流，着力打造智能机电系统设计与开发、科学与研究、生产与管理紧密结合的综合知识链条。
此外，哈尔滨工业大学的机械设计学科拥有一支高层次人才领衔的优秀师资队伍，并依托机械工程“双一流”A+级学科，面向智能制造发展需求，培养政治立场坚定、专业本领过硬、具有国际化视野、引领机械工程领域发展的创新型领军人才。
哈工大_机械设计大作业_螺旋千斤顶
一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量F Q =40KN ，最大起重高度H=200mm 。
二、 螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。
由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。
查参考文献[2]得σs=355MPa,查机械设计表 5.9得5~3][sσσ=,取[σ]=110MPa; σb =600MPa 。
由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3，查表5.9得螺母材料的许用切应力MPa 40~30][=τ,取][τ=35MPa ；许用弯曲应力[σb ]=40~60MPa, 取[σb ]=50MPa 。
托盘和底座均采用铸铁材料。
三、 螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算由耐磨性条件公式：][2p Hh d p F A F Ps ≤⋅⋅⋅⋅==π 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：2d ≥式中 2d ——螺纹中径，mm;F ——螺旋的轴向载荷，N ； H ——螺母旋合高度，mm;ψ ——引入系数，ψ=H/2d ;[p]——材料的许用压强，MPa;查机械设计表 5.8，得[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa ，对于整体式螺母，5.2~2.1=ψ，取ψ=2.0，那么有mm MPaKNd 3.2520*0.2408.02=≥。
查参考文献[4]表H.5,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d 2=29mm,小径d 1=25mm,内螺纹大径D 4=33mm 。
那么螺母高度mm d H 5829*0.22==⋅=ψ，螺纹圈数7.9658===p H z ，α=2β=30°。
3.2 螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F 和扭转力矩T 1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T 1。
根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为][)16(3)4(311221σππσ≤+=d T d F 对于梯形螺纹该式可化为1d式中 1d ——螺杆螺纹的小径(mm)； []σ——螺杆材料的许用应力(MPa);F —— 螺杆所受的轴向载荷(N)；T 1——螺杆所受转矩(N ·mm),2)'tan(21d F T ρψ+=。
哈工大机械设计课程设计四篇
哈工大机械设计课程设计四篇（2个积分）哈工大的学弟学妹们：你们好，作为哈工大的一员，知道哈工大的功课很累。
所以我特地把我们寝室四人的机械设计课程设计上传到网上，方便你们参考。
但是不要抄袭，这是锻炼能力的很好机会。
而且，作为工大人，知道你们为了下载文档很纠结。
所以这次四篇文档只要2个积分。
第一篇目录一、传动装置的总体设计 (3)1.设计数据及要求： (3)2.传动装置简图： (4)（二）选择电动机 (4)1.选择电动机的类型 (4)2.选择电动机的容量 (4)3.确定电动机转速 (5)（三）计算传动装置的总传动比 (5)1.总传动比i (5)2.分配传动比 (6)（四）计算传动装置各轴的运动和动力参数 (6)1.各轴的转速 (6)2.各轴的输入功率 (6)3.各轴的输出转矩 (6)二、传动零件的设计计算 (7)（一）高速齿轮传动 (7)1.选择材料、热处理方式及精度等级 (7)2.初步计算传动主要尺寸 (7)3.计算传动尺寸 (9)（二）低速速齿轮传动（二级传动） (11)1.选择材料、热处理方式及精度等级 (11)2.初步计算传动主要尺寸 (11)3.计算传动尺寸 (13)（三）验证两个大齿轮润滑的合理性 (16)（四）根据所选齿数修订减速器运动学和动力学参数。
(16)1.各轴的转速 (16)2.各轴的输入功率 (16)3.各轴的输出转矩 (17)三.轴的设计计算 (17)(一)高速轴(轴Ⅰ)的设计计算 (17)1.轴的基本参数--Ⅰ轴： (17)2.选择轴的材料 (18)3.初算轴径 (18)4.轴承部件的结构设计 (18)5.轴上键校核设计 (20)6.轴的强度校核 (20)7.校核轴承寿命 (23)(二)中间轴(轴Ⅱ)的设计计算 (24)1.轴的基本参数--Ⅱ轴： (24)2.选择轴的材料 (24)3.初算轴径 (24)4.轴承部件的结构设计 (25)5.轴上键校核 (26)7.校核轴承寿命 (30)(三)输出轴(轴Ⅲ)的设计计算 (31)1.轴的基本参数--Ⅲ轴： (31)2.选择轴的材料 (31)3.初算轴径 (31)4.轴承部件的结构设计 (32)6.轴的强度校核 (33)7.校核轴承寿命 (36)(四)整体结构的的最初设计 (37)1.轴承的选择 (37)2.轴承润滑方式及密封方式 (38)3.确定轴承端盖的结构形式 (38)4.确定减速器机体的结构方案并确定有关尺寸 (38)四.设计参考文献: (39)一、传动装置的总体设计(一)设计题目课程设计题目：带式运输机传送装置1.设计数据及要求：设计的原始数据要求：F=1900N ； d=250mm ； v=0.9m/s机器年产量：大批量； 机器工作环境：有尘；机器载荷特性：平稳；机器最短工作年限：5年2班。
哈工大机械设计大作业4齿轮传动
哈工大机械设计大作业4齿轮传动5.1.4(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：机械设计大作业设计题目：齿轮传动设计班级： 1设计者：学号： 112指导教师：张锋设计时间：哈尔滨工业大学设计任务书题目：设计带式传输机中的齿轮传动设计原始数据：带式传输机的传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其它数据见表。
带式传输机中齿轮传动的已知数据方案电动机工作功率P d /kW电动机满载转速n m/(r/min)工作机的转速nw/(r/min)第一级传动比i1轴承座中心高H/mm最短工作年限工作环境年2班室内清洁目录1. 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级........... 错误!未定义书签。
2.初步计算传动主要尺寸.......................... 错误!未定义书签。
（1）小齿轮传递的扭矩......................... 错误!未定义书签。
（2）确定载荷系数K ........................... 错误!未定义书签。
（3）确定齿宽系数dφ........................... 错误!未定义书签。
（4）初步确定齿轮齿数......................... 错误!未定义书签。
（5）确定齿形系数Y、应力修正系数S Y........... 错误!未定义书签。
F（6）确定重合度系数Y......................... 错误!未定义书签。
ε（7）确定许用弯曲应力......................... 错误!未定义书签。
（8）初算模数................................. 错误!未定义书签。
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍一、课程简介哈工大机械设计制造及其自动化专业是哈尔滨工业大学（以下简称哈工大）工程学院的一个重要专业方向。
该专业旨在培养具备机械设计与制造及其自动化领域的理论基础和实践能力的高级工程技术人才。
本专业课程涵盖了机械设计、机械制造、自动化控制、传感器技术、计算机辅助设计等方面的知识和技能。
二、课程设置1. 机械设计基础课程该课程主要介绍机械设计的基本概念、原理和方法。
学生将学习到机械元件的设计和选择、机械传动系统的设计、机械结构的设计等内容。
通过理论学习和实践操作，学生将掌握机械设计的基本技能。
2. 机械制造工艺学该课程主要介绍机械制造的基本原理和工艺方法。
学生将学习到机械制造的各种工艺过程，如铸造、锻造、机械加工、焊接等。
通过实验和实践操作，学生将了解各种机械制造工艺的特点和应用。
3. 自动化控制原理该课程主要介绍自动化控制的基本原理和方法。
学生将学习到控制系统的基本概念、控制器的设计和调试、传感器的应用等内容。
通过实验和实践操作，学生将掌握自动化控制的基本技能。
4. 传感器技术与应用该课程主要介绍传感器的基本原理、分类和应用。
学生将学习到各种传感器的工作原理、特点和应用场景。
通过实验和实践操作，学生将了解传感器在机械设计制造及其自动化领域的重要性和应用方法。
5. 计算机辅助设计与制造该课程主要介绍计算机辅助设计和制造的基本原理和方法。
学生将学习到计算机辅助设计软件的使用、三维建模、装配设计、工程图纸的绘制等内容。
通过实践操作，学生将掌握计算机辅助设计和制造的基本技能。
三、实践教学为了提高学生的实践能力和创新能力，哈工大机械设计制造及其自动化专业注重实践教学的开展。
学生将参与各种实践项目，如机械设计与制造项目、自动化控制系统设计与实现项目等。
通过实践项目的开展，学生将锻炼自己的实践操作能力和团队合作能力。
四、就业方向哈工大机械设计制造及其自动化专业毕业生具备较强的机械设计和制造能力，可以在机械制造企业、自动化设备制造企业、科研院所等单位从事机械设计、机械制造、自动化控制等方面的工作。
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一个循环
O
t
O
t
规律性不稳定变 应力
随机变应 26 力
稳定循环变应力的基本参数和种类 a) 基本参数 最大应力 max m a
最小应力 min m a
平均应力 m
a
max min
max min
2
应力幅 2 min 应力循环特征 r
r 1
m 0, a max min
r0
min 0, a m max / 2
max min
2 , m
非对称循环变应 力
静应力
1 r 1(r 0) a
max min
2
r 1
a 0, m min max
提高设计、制造经济性的措施 运用现代设计方法，使设计参数最优化
推广标准化、通用化、系列化
采用新工艺、新材料、新结构 改善零部件的结构工艺性
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提高使用经济性的措施
选用效率高的传动系统和支承装置 提高机械生产的机械化和自动化水平，以提高 生产率和产品的质量。 采用适当的防护 采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。
原动机
传动装置
工作机
控制系统
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
以汽车为例： 原动机---- 发动机（汽油机或柴油机） 传动部分---- 离合器、变速箱、传动轴和差速器 执行部分----- 车轮、悬挂系统及底盘 控制系统---- 转向盘和转向系统、排档杆 刹车及其踏板、离合器踏板及油门 辅助装置---- 油量表、前后灯、车门锁等
max
1 r 1
-1< γ<+1——非对称循环变应力 γ =+1 —— 静应力
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b) 稳定循环变应力种类：
γ = –1 ——对称循环变应力
γ = 0 —— 脉动循环变应力
交变应力的描述 m─平均应力； a─应力幅值
材料疲劳的两种类别
max─最大应力； min─最小应力
r ─应力比（循环特性） min m max 2 min max min r a max 2
机械的组成
数控加工中的机器人
机械的组成
机器人焊接
机械的组成
机器人去毛刺
2、从制造安装方面看：
任何机械设备都是由许多机械零部件组成的。
机械零件：
是机械制造过程中不可分拆的最小单元
{
专用零件：气轮机的叶片；内燃机曲轴 通用零件：齿轮；螺栓
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。
-1 <r<= 1 非对称循环变应力
描述规律性的交变应力可有5个参数，但其对称循环变应力
r=0 脉动循环变应力
r=1 静应力
§2-1 概
述
表2-1 几种典型变应力的循环特征和应力特点
循环应力类型 对称循环变应力 脉动循环变应力 循环特征 应力特点
材料疲劳的两种类别
30
3. 极限应力 根据材料性质及应力种类而采用材料的某个应力极限值 静应力作用下: 脆性材料极限应力： 强度极限 B
20
4.其他要求 劳动保护要求 环境要求
21
2.1.2 设计机械的一般步骤
1.计划阶段 2.方案设计阶段 原动机 执行部分 例：设计制造螺纹的机器
传动部分：方案更复杂多样
22
3.技术设计阶段
机器的运动学设计 机器的动力学设计 零件的工作能力设计 部件装配草图及总装配图 主要零件的校核
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4.技术文件编制阶段 5、技术审定和产品鉴定阶段
机器是代替人们体力和部分脑力劳动的工具，机器 既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工 生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率
和改善劳动条件。 特种环境工作的机器人
自动化生产线 人们代步用的汽车
1.1.1 机械的组成： 1、从功能看
三个基本部分、三个辅助部分 其它辅助系统：例如润滑、显示、照明等
24
2.2 机械零件的载荷和应力
2.2.1、载荷 静载荷：大小、方向均不随时间变化 变载荷：大小、方向随时间变化 名义载荷F：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（未考虑不 均匀性及其他影响因素）。 计算载荷：
Fca KF
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2.2.2 应力
1、静应力和变应力 静应力：大小、方向不随时间变化或变化缓慢 变应力： 稳定循环变应力 不稳定变应力：
当零件受变切应力作用时，只需将公式中的 改成
注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可 能由变载荷产生，也可能由静载荷产生 2. 工作应力和计算应力 工作应力——由计算载荷产生的应力 ( ) 计算应力——当零件危险剖面上呈复杂应力状 态时，按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 ca ( ca )
（3）学习机械设计课的主要任务： 培养学生：
1）初步树立正确的设计思想。
2）掌握设计或选用通用机械零部件的基本知识、 理论和方法。 3）具有计算、绘图、查阅与运用技术资料的能力。 4）掌握本课程实验知识，获得实验技能。 5）了解机械设计的新发展，培养创新设计能力。
1.3 本课程的特点和学习方法
本课程：综合性、实践性很强的设计性课程。
（1）理论联系实际。 （2）抓住设计主线，掌握机械零部件设计规律。 （3）努力培养解决工程实际问题的能力。 （4）综合运用先修课程，解决工程实际问题。
第2章 机械及机械零件的设计准则
2.1 设计机械时应满足的基本要求和一般步骤 2.1.1 基本要求 1.使用功能要求 2.工艺性要求 3.经济性要求
例如：轴承，联轴器，发动机。
1.1.2 机械设计课的研究对象：
简单机械的设计
典型零部件的设计 机械设计课的重点内容：
机械中一般工作条件下、常用参数范围内的通 用零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论、 设计计算方法。
1.2 本课程的性质、地位和任务
（1）课程性质：设计性课程
技术基础课 （2）课程地位：工程图学、力学、金属工艺学、 机械工程材料学、热处理、互换性与测量、机械原 理是其先修课程。 是机械类、近机类专业主干课程，具有承前启 后的作用。