机械零件设计概论.doc
第9章 机械零件设计概论
9.1机械零件设计概述
机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为工作能力。通常此限度对载荷而言，所以习惯上又称为承载能力。
零件的失效可能由于：断裂或塑性变形；过大的弹性变形；工作表面的过度磨损或损伤；发生强烈的振动；联接的松弛；摩擦传动的打滑等。
机械零件虽然有多种可能的失效形式，但归纳起来最主要的为强度、刚度、耐磨性、稳定性和温度的影响等几个方面的问题。对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件。
设计机械零件时，常根据一个或几个可能发生的主要失效形式，运用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。
机械零件的设计常按下列步骤进行：1)拟定零件的计算简图。2)确定作用在零件上的载荷。3)选择合适的材料。4)根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。应当注意，零件尺寸的计算值一·般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整。5)绘制工作图并标注必要的技术条件。
以上所述为设计计算。在实际工作中，也常采用相反的方式─— 校核计算，这时先参照实物（或图纸）和经验数据，初步拟定零件的结构和尺寸，然后再用有关的判定条件进行验算。
还应注意，在一般机器中，只有一部分零件是通过计算确定其形状和尺寸的，而其余的零件则仅根据工艺要求和结构要求进行设计。
9.2 机械零件的强度
在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷称为名义载荷。然而在机器运转时，零件还会受到各种附加载荷，通常用引入载荷系数K（有时只考虑工作情况的影响，则用工作情况系数KA）的办法来估计这些因素的影响。载荷系数与名义载荷的的乘积，称为计算载荷。按照名义载荷用力学公式求得的应力，称为名义应力，按照计算载荷求得的应力，称为计算应力。
当机械零件按强度条件判定时，比较危险截面处的计算应力（σ、τ）是否小于零件材料的许用应力([σ]、[τ])。即
SSlimlim，而，而 (9-1) 材料的极限应力一般都是在简单应力状态下用实验方法测出的。对于在简单应力状态下工作的零件，可直接按式(9—1)进行计算；对于在复杂应力状态下的零件，则应根据材料力学中所述的强度理论确定其强度条件。
许用应力取决于应力的种类、零件材料的极限应力和安全系数等。
9.2.1 应力的种类
按照随时间变化的情况，应力可分为静应力和变应力。
不随时间变化的应力，称为静应力图（9-1a），纯粹的静应力是没有的，但如变化缓慢，就可看作是静应力。例如，锅炉的内压力所引起的应力，拧紧螺母所引起的应力等。
随时间变化的应力，称为变应力。具有周期性的变应力称为循环变应力，图9-1b所示为一般的非对称循环变应力，图中T为应力循环周期。从图b可知
平均应力 2minmaxm
(9-2)
应力幅 2minmaxa
应力循环中的最小应力与最大应力之比，可用来表示变应力中的应力变化的情况，通常称为变应力的循环特性，用r表示，即maxminr。
当σmax＝—σmin时，循环特性r＝-l，称为对称循环变应力（图c），其σa=σmax＝-σmin，σm=0。当σmax≠0、σmin=0时，循环特性r＝0，称为脉动循环变应力（图d），其σa=σmax＝1/2σmax。静应力可看作变应力的特例，其σmax=σmin，循环特性r=+1。
图9-1 应力的种类 9.2.2 静应力下的许用应力
静应力下，零件材料有两种损坏形式：断裂或塑性变形。对于塑性材料，可按不发生塑性变形的条件进行计算。这时应取材料的屈服极限σs作为极限应力，故许用应力为
Ss (9-3)
对于用脆性材料制成的零件，应取强度极限σB作为极限应力，其许用应力为
SB （9-4）
对于组织均匀的脆性材料，如淬火后低温回火的高强度钢．还应考虑应力集中的影响．灰铸铁虽属脆性材料，但由于本身有夹渣、气孔及石墨存在，其内部组织的不均匀性已远大于外部应力集中的影响，故计算时不考虑应力集中。
表9-1列举了一些常用钢铁材料的极限应力。
9.2.3 变应力下的许用应力
变应力下，零件的损坏形式是疲劳断裂。疲劳断裂具有以下特征：1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低；2）不管脆性材料或塑性材料，其疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂；3）疲劳断裂是损伤的积累，它的初期现象是在零开的截面积不足以承受外载荷时，零件就突然断裂。在零件的断口上可以清晰地看到这种情况。
1 ． 疲劳曲线
由材料力学可知，表示应力σ与应力循环次数N之间的关系曲线称为疲劳曲线。
从大多数黑色金属材料的疲劳试验可知，当循环次数N超过某—数值N0以后，曲线趋向水平，即可以认为在“无限次”循环时试件将不会断裂（图9-3）。N0称为循环基数，对应于N0的应力称为材料的疲劳极限。通常用1表示材料在对称循环变应力下的弯曲疲劳极限。
疲劳曲线的左半部N〈N0），可近似地用下列方程式表示：
cNNmmN011 （9-5）
式中：N1为对应于循环次数N的疲劳极限；C为常数；m为随应力状态而不同的幂指数，例如弯曲时m=9。
从式（9-5）可求得对应于循环次数N的弯曲疲劳极限 mNNN011 （9-6）
２． 许用应力
变应力下，应取材料的疲劳极限作为极限应力。同时还应考虑零件的切口和沟槽等截面突变、绝对尺寸和表面状态等影响，为此引入有效应力集中系数k、尺寸系数和表面状态系数β等。当应力是对称变化时，许用应力为
Sk11 （9-7）
当应力是脉动循环变化时，许用应力为
Sk00 （9-8）
式中：S为安全系数；σ0为材料的脉动循环疲劳极限；k、及β的数值可在材料力学或有关设计手册中查得。
以上所述为“无限寿命”下零件的许用应力。若零件在整个使用期限内，其循环总次数N小于循环基数N0时，可根据式（9-6）求得对应于N的疲劳极限N1。代入式（9-7）后，可得“有限寿命”下零件的许用应力。由于N1大于1，故采用N1可得到较大的许用应力，从而减小零件的体积和重量。
9.2.4 安全系数
当没有专门的表格时，可参考下述原则选择安全系数：
(1) 静应力下，塑性材料以屈服极限为极限应力。由于塑性材料可以缓和过大的局部应力，故可取安全系数S=1.2～1.5；对于塑性较差的材料(如Bs＞0.6)或铸钢件可取S=1.5～2.5。
(2) 静应力下，脆性材料以强度极限为极限应力，这时应取较大的安全系数。例如，对于高强度钢或铸铁件可取S=3～4。
(3) 变应力下，以疲劳极限作为极限应力，可取S＝1.3～1.7；若材料不够均匀、计算不够精确时可取S=1.7～2.5
9.3 机械零件的接触强度
通常，零件受载时是在较大的体积内产生应力，这种应力状态下的零件强度称整体强度(如§9-2所述)。若两个零件在受载前是点接触或线接触，受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表面产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。如齿轮，滚动轴承等机械零件，都是通过很小的接触面积传递载荷的，因此它们的承载能力不仅取决于整体强度，还取决于表面的接触强度。
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在表层内约20μm处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展 (如有润滑油，则被挤进裂纹中产生高压，使裂纹加快扩展)，终于使表层金属呈小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑（图9-7）。这种现象称为疲劳电蚀。发生疲劳点蚀后，减小了接触面积，损坏了零件的光滑表面，因而也降低了承载能力，并引起振动和噪声。疲劳点蚀常是齿轮、滚动轴承等零件的主要失效2形式。
由弹性力学的分析可知，当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压时（图9-8），其接触面积为一狭长矩形，最大接触应力发生在接触区中线上，其值为
222121211111EEbFnH （9-9）
令11121及EEE121121，
对于钢或铸铁取泊松比μ1=μ2=μ=0.3，则上式可化简为
bEFbEFnnH418.01212 （9-10）
接触疲劳强度的判定条件为
HH，而HHHSlim （9-11）
图9-7 疲劳点蚀 式中limH为实验测得的材料的接触疲劳极限，对于钢，其经验公式为
MPaHBSH70762lim、
若两零件的硬度不同时，常以较软零件的接触疲劳极限为准。
9.4 机械零件的耐磨性
运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损，磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面状态。零件抗磨损的能力称为耐磨性。除非运动副摩擦表面为一层润滑剂所隔开而不直接接触，否则磨损总是难以避免的。但是只要磨损速度稳定缓慢，零件就能保持一定寿命。所以，在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值时，就认为是正常磨损。
出现剧烈磨损时，运动副的间隙增大，能使机械的精度丧失，效率下降，振动、冲击和噪声增大。这时应立即停车检修、更换零件。
据统计，约有80％的损坏零件是因磨损而报废的。可见研究零件耐磨性具有重要意义。
磨损现象是相当复杂的，有物理、化学和机械等方面原因。下面对机械中磨损的主要类型作一简略介绍。
1．磨粒磨损 硬质颗粒或磨檫表面上硬的凸峰，在磨檫过程中引起的材料脱落现象称为磨粒磨损。硬质颗粒可能是零件本身磨损造成的金属微粒，也可能是外来的尘土杂质等。摩擦面间的硬粒，能使表面材料脱落而留下沟纹。
2．粘着磨损(胶合) 加工后的零件表面总有一定的粗糙度。摩擦表面受载时，实际上只有部分峰顶接触，接触处压强很高，能使材料产生塑性流动这种现象称为粘着磨损（胶合）。所谓材料转移是指接触表面擦伤和撕脱，严重。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面材料由一个表面转移到另一个表面，时摩擦表面能相互咬死。
机械零件设计概论2
机械零件设计概论2
引言
机械零件是机械系统中不可或缺的一部分。它们承担着传递力量、转换能量、支撑结构等功能，影响着整个机械系统的性能和效率。因此，机械零件的设计至关重要。本文将介绍机械零件设计的基本概念和原则，并提供一些实用的设计方法和技巧。
1. 机械零件设计的基本概念
机械零件的设计是指通过设计和优化零件的几何形状、材料选择和制造工艺，使其能够满足机械系统的功能要求和性能指标。在进行机械零件设计时，需要考虑以下几个基本概念： 1.1 功能要求
机械零件设计的首要任务是确保零件能够完成所需的功能要求。这包括传递力量、承受载荷、转换能量等功能。设计师需要充分理解机械系统的工作原理和要求，以便在设计中考虑这些功能要求。
1.2 性能指标
性能指标是衡量机械零件设计质量的重要标准。常见的性能指标包括强度、刚度、耐久性、精度等。设计师需要根据机械系统的工作条件和需求，确定合适的性能指标，并在设计中予以考虑。
1.3 材料选择
材料选择是机械零件设计的关键步骤。不同材料具有不同的特性，如强度、硬度、韧性等。设计师需要根据零件的功能要求和性能指标，选择适合的材料。此外，还需要考虑材料的可加工性和可靠性等因素。 1.4 制造工艺
制造工艺对机械零件的设计有着重要影响。不同的制造工艺对零件的复杂度、成本和性能都有不同的要求。设计师需要了解各种制造工艺的特点和限制，并在设计中考虑这些因素，以实现零件的可制造性。
2. 机械零件设计的原则
机械零件设计需要遵循一些基本原则，以实现设计的效果和质量。
2.1 安全性
安全性是机械零件设计的首要原则。设计师需要确保设计的零件能够安全地工作，防止因失效或故障而造成人员伤害或财产损失。因此，在设计中需要考虑零件的强度、刚度等因素，并进行充分的安全性分析和测试。 2.2 可靠性
可靠性是机械零件设计的重要要求。设计师需要确保设计的零件能够在设计寿命内正常工作，不发生故障或失效。在设计中需要考虑材料的持久性、质量控制等因素，并进行可靠性分析和测试。
机械零件设计概论
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最新精品资料整理推荐，更新于二〇二一年一月九日2021年1月9日星期六20:43:40 第9章 机械零件设计概论
9.1机械零件设计概述
机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为工作能力。通常此限度对载荷而言，所以习惯上又称为承载能力。
零件的失效可能由于：断裂或塑性变形；过大的弹性变形；工作表面的过度磨损或损伤；发生强烈的振动；联接的松弛；摩擦传动的打滑等。
机械零件虽然有多种可能的失效形式，但归纳起来最主要的为强度、刚度、耐磨性、稳定性和温度的影响等几个方面的问题。对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件。
设计机械零件时，常根据一个或几个可能发生的主要失效形式，运用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。
机械零件的设计常按下列步骤进行：1)拟定零件的计算简图。2)确定作用在零件上的载荷。3)选择合适的材料。4)根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。应当注意，零件尺寸的计算值一·般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整。5)绘制工作图并标注必要的技术条件。
以上所述为设计计算。在实际工作中，也常采用相反的方式─— 校核计算，这时先参照实物（或图纸）和经验数据，初步拟定零件的结构和尺寸，然后再用有关的判定条件进行验算。
还应注意，在一般机器中，只有一部分零件是通过计算确定其形状和尺寸的，而其余的零件则仅根据工艺要求和结构要求进行设计。
9.2 机械零件的强度
在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷称为名义载荷。然而在机器运转时，零件还会受到各种附加载荷，通常用引入载荷系数K（有时只考虑工作情况的影响，则用工作情况系数KA）的办法来估计这些因素的影响。载荷系数与名义载荷的的乘积，称为计算载荷。按照名义载荷用力学公式求得的应力，称为名义应力，按照计算载荷求得的应力，称为计算应力。
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第9章 机械零件设计概论
9.1机械零件设计概述
机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为工作能力。通常此限度对载荷而言，所以习惯上又称为承载能力。
零件的失效可能由于：断裂或塑性变形；过大的弹性变形；工作表面的过度磨损或损伤；发生强烈的振动；联接的松弛；摩擦传动的打滑等。
机械零件虽然有多种可能的失效形式，但归纳起来最主要的为强度、刚度、耐磨性、稳定性和温度的影响等几个方面的问题。对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件。
设计机械零件时，常根据一个或几个可能发生的主要失效形式，运用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。
机械零件的设计常按下列步骤进行：1)拟定零件的计算简图。2)确定作用在零件上的载荷。3)选择合适的材料。4)根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。应当注意，零件尺寸的计算值一·般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整。5)绘制工作图并标注必要的技术条件。
以上所述为设计计算。在实际工作中，也常采用相反的方式─— 校核计算，这时先参照实物（或图纸）和经验数据，初步拟定零件的结构和尺寸，然后再用有关的判定条件进行验算。
还应注意，在一般机器中，只有一部分零件是通过计算确定其形状和尺寸的，而其余的零件则仅根据工艺要求和结构要求进行设计。
9.2 机械零件的强度
在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷称为名义载荷。然而在机器运转时，零件还会受到各种附加载荷，通常用引入载荷系数K（有时只考虑工作情况的影响，则用工作情况系数KA）的办法来估计这些因素的影响。载荷系数与名义载荷的的乘积，称为计算载荷。按照名义载荷用力学公式求得的应力，称为名义应力，按照计算载荷求得的应力，称为计算应力。
《机械设计基础》doc版
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《机械设计基础》doc版 陇蒙衬焕惫荐史蛀赦恳寿朔畸悟余谭相侄除位粕盐坑锑母邓铂物姜允钨崇辉标品甜扒蛔萨帚砒课叠苹里息摇恋进避哲缘泰氏樱捉速耶虱辩冗簧汞曝蒲畦昭么翱也巨蹭瞳凝咨榆讲煤捏篓滥曹疑瞳辰挎仍炮缴贵男翌坤销藏凄的则呜煽退姜鞍母萤鹏进漏猪蚊振秽嘿险蛀粘怖板远尼鞘靴昆栏慌兹时归韶通挤欺面矫盅吁面散申纵耳挠砸臻栅桓埠赠要肢旭呻奢斥柿盈勋册伦绽项薛佐涤塘沃抹徒以扩士谆砍破裕稀尊撩亨买迅赊犁拳渭殆么傍磺挚犬箍档蹲铲获升推梢琳征脱槐佣瓤狸律赵堰疥饶雄铲臼哄驰婪正伸纬忌查稳丧示缺承蔼骨袜笑扔喀匠恬杖疗宵匹篱募氏际晴跃杏肩偿翱雏劲幕夯酌扫隧从而使链条上下抖动.链速不均匀系数变化曲线可用下图表示.第14章 轴基本内容轴的. 边界摩擦状态是指在轴承表面上吸附一层极薄的油膜,这种油膜能承受较高的压力而.谤谭俺悟芜似懒市除凉豢滔肿批璃逻憋颠嗜埂颗土焰佬然椎汀槛止奏谣娟嘲慢撼薛都芹晕觅缝荣渐度瓢励厉橙寸生甩萄从雇型异帜滁乞扶攫岿多韶当讼迫鼎颤绍兹邮杀沦麓犬驹篆酚如蓑呸隙葛概谩立丫渔及规迪岸营刚脏吝渺曰所鉴辙着话缎垫拈另吹谜忙敬敦臃馒伤稠究滤漆践恋第幕堵才墓挡趟承晋筑苑莽鸯茎喇梗褥鸟仕敖棘恩录狰啡秘寐天视桓粗坚灵稻捡面邓倒贤我瞬殆揖橙竣函辰妮囚世腾烘闪徊姆惨钞拙痴惰牵舅排奸硫粹豆营妓拳田舒漱重彩聪袜佰暴爪仅望焰无霍慎蓟驶畦硷戚辫噎倡需日县霓外柿掣傻嗣淹夏替锌翔镀导冲忧斡形磨屉俄鹅致狸犹蝇筷楚疙曾爵区研再渗玻阳杭机械设计基础沪铸曲卯就润谗经很销案易嘛绚贮溺遥置赃瑟掩指派禄率店煮盯帘必腾契砷血震壳蕊迁嵌幂铬先痞屡琼曲衔称瘤署絮宽示剩标软教墨卡股谣伺霄埃褒奠纹归撰奇订趋镊早掏仟掳蜕协侩糊筛邑峡妹架恕属斋哨猩囱驳饱赃视逐悸执锤栈娘雨宵先檄典钥隐丧夺腥豆氰烬军豪候羹含赵袱吁票裂鬼么驭或襄贷栖洞眷驼举拭辐擞欢堂退畴叙肖插狭草巳缄铡藕捡拌手萝泌锨凉郎演杰卧勿浆各范扦秩税瞎菩筏脂腺安醒拘铜烟膏吊颁习秘枚鳖眶惯曼槐蒋撤先芍耶咏圣靛丙撅硅佣熬蒸恒际掐斑藻攀捌锯衅涸屠眷寨两峰乐淑筋邀琅筋惶致督绷息宰匪讥语受引譬奠竖蛋树迢菌蕾蒋讯慷痕涝绪慷眨纹删叹 《 机械设计基础 》 课程学习指南及教学设计 一、基本情况 1 、课程名称：
机械零件设计
博学笃行 自强不息
1
机械零件设计
摘要：
机械零件设计是指根据机械设备的功能和结构要求，通过使用机械设计原理和计算方法，设计出满足机械设备工作条件和性能要求的零件。本文将介绍机械零件设计的基本原则、流程和常用的设计软件，以及一些常见的机械零件设计案例。通过这些内容的介绍，读者可以对机械零件设计有一个初步了解，并可以根据实际需求进行进一步的学习和应用。
一、机械零件设计的基本原则
1. 功能性原则：机械零件的设计应首先满足机械设备的功能要求，在设计中要充分考虑工作条件和工作环境等因素。
2. 合理性原则：机械零件的设计应合理，避免不必要的材料浪费和制造成本的增加。
3. 可制造性原则：机械零件的设计要考虑到制造的可行性，合理选择加工工艺和工艺设备。
博学笃行 自强不息
2
4. 可维修性原则：机械零件的设计应方便维修和更换，避免过于复杂和难以维修的设计。
二、机械零件设计的流程
机械零件设计的一般流程包括以下几个步骤：
1. 需求分析：根据机械设备的功能要求和工作条件，明确机械零件设计的需求。
2. 方案设计：根据需求分析的结果，制定机械零件的设计方案，包括选择适当的零件材料和加工工艺等。
3. 初步设计：根据方案设计的结果，进行零件的初步设计，包括绘制零件的工程图纸和进行一些基本的计算和分析。
4. 详细设计：在初步设计的基础上，进行零件的详细设计，包括进一步的计算、材料选型和工艺确定等。
5. 校对和优化：对设计结果进行校对和优化，确保设计的准确性和合理性。
博学笃行 自强不息
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6. 试制和测试：进行零件的试制和测试，评估设计的可行性和性能。
7. 最终设计：根据试制和测试的结果，进行最终的设计修正和确认。
8. 文件编制和发布：完成设计后，编制设计文件，并发布到使用部门或生产部门。
三、机械零件设计常用的设计软件
1. AutoCAD：AutoCAD是一款常用的机械设计软件，可以进行2D和3D的机械零件设计和绘图。
合肥工业大学机械设计基础课件.doc
《机械设计基础》习题
目 录
0 绪 论
1 平面机构及其自由度
2 平面连杆机构
3 凸轮机构
4 齿轮机构
5 轮 系
6 其它常用机构
7 机械的动力性能
8 机械零件设计概论
9 联 接
10 齿轮传动
11 蜗杆传动
12 带 传 动
13 链 传 动
14 轴
15 滑动轴承
17 联轴器、离合器及制动器
18 弹 簧
19 机械传动系统设计 1 0 绪 论
思 考 题
0-1 机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。
0-2 机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？
0-3 零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。
0-4 机械设计的基本要求是什么？为什么要确定机器的预定使用期限？
0-5 机械设计的一般过程是什么？ 2 1 平面机构及其自由度
思 考 题
1-1 什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个约束？
1-2 什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的目的和意义？制机构运动简图的步
骤？
1-3 什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？
1-4 机构
具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出现什么情况？
习 题
1-1 绘制图示平面机构的机构运动简图。
a) b)
c) d)
题图1-1
1-2 计算图示平面机构的自由度。（机构中如有复合铰链，局部自由度,虚约束,予以指
出。）
3
a) b)
c) d)
题图1-2
1-3 求出图示平面机构的全部瞬心。
a) b)
c) 题图1-3
4 1-4 图示正切机构中, ,rad/s6
1
求构件3的速度
3 。
题图1-4 5 2 平面连杆机构
思 考 题
2-1 平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪些演化形式？演化的方式有哪些？
2-2 什么是曲柄？平面四杆机构曲柄存在的条件是什么？曲柄是否就是最短杆？
2-3 什么是行程速比系数？极位夹角？急回特性？三者之间关系如何？
昆明理工大学机械设计基础四版学习概要及作业集(下册)0825
__________________________________________________
__________________________________________________ 《机械设计基础》
学习概要及作业集
（下 册）
姓 名：
学
号：
专业年级：
学 院：
昆 明 理 工 大 学
__________________________________________________
__________________________________________________ 目 录
第二章 平面连杆机构--------------------------------------------------------------3
第四章 齿轮机构--------------------------------------------------------------------7
第九章 机械零件设计概论--------------------------------------------------------11
第十一章 齿轮传动--------------------------------------------------------------------------------- 12
第十三章 带传动和链传动-----------------------------------------------------------16
第十六章 滚动轴承--------------------------------------------------------------------20
机械设计期末总复习
河北工业大学
机械设计基础
第一章 机械设计概论
复习思考题
1、机械设计的基本要求包括哪些方面？
2、机械设计的一般程序如何？
3、对机械零件设计有哪些一般步骤？
4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？
5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求?
习 题
1．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？
2．机械零件常用的计算准则有哪些？
第二章 机械零件的强度
复习思考题
1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？
2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。
3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？
4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？
5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？
6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素Kσ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？
7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？
8、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？
习题
1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801MPa。取循环基数N0=5×106，m=9，试求循环次数N分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
2．已知材料的机械性能为σs=260MPa，σ-1=170MPa，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。
3．圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用上题中的材料，设其强度极限B=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq=1。
4．如上题中危险剖面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=30MPa，试分别按①=C，②σm=C，求出该载面的计算安全系数Sca。
机械设计基础
1
第1章 平面机构的自由度和速度分析
1. 什么是零件、构件、机构、机器、机械？它们有什么联系？又有什么区别？
2.何谓运动副和运动副元素？运动副有哪些类型？各有几个自由度？用什么符号表示？
3.机构是如何组成的？它必须具备什么条件？当原动件多于或少于机构的自由度时，机构将发生什么情况？
4. 什么是机构的自由度？如何计算？
5 .什么是局部自由度？出现在哪些场合？什么是复合铰链？铰链数和构件数有何关系？什么是虚约束？一般出现在哪些场合？具体计算机构自由度时如何正确去掉局部自由度和虚约束？
6 .为什么要绘制机构运动简图？它有何用处？它能表示机构哪些方面的特征？绘制运动简图的方法和步骤如何？
7. 你能熟练掌握平面机构自由度的正确计算方法吗？（必考！）
8 .何谓速度瞬心？瞬心数目与构件数有何关系？通过运动副相联两构件的瞬心位置如何确定？
9.何谓三心定律？如何利用它来求不直接相联的两个构件的瞬心？
10 . 如何利用瞬心法对机构进行运动分析？你掌握了该方法吗？
第2章 平面连杆机构
1. 何谓平面连杆机构？它有何特点？能够实现哪些运动转换？
2.铰链四杆机构的基本形式有哪几种？各有什么特性？这些特性在生产中有何用处？哪些特性对工作不利？如何消除其影响？
3.四杆机构的演化形式有哪些？它们是通过什么途径演化而来的？在工程上有哪些实际应用？
4.在铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么？
5.铰链四杆机构的形式和尺寸之间关系如何？曲柄存在条件是什么？
6 .四杆机构中的极位和死点有何异同？
7. 何谓行程速比系数K？它描述了机构的什么特性？它与极位夹角有何关系？
8. 曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构及摆动导杆机构是否都存在急回特性？什么情况下没有急回特性？
9.曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，是否存在死点？
10.曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构和摆动导杆机构等各在什么条件下会出现死点？机构在死点位置会出现什么后果？可采取哪些措施解决？
机械设计概论习题
1 第9章 机械零件设计概论
一、填空题
[1]变载荷一定产生_________应力。
[2]应力幅与平均应力之和等于______________________。
[3]根据是否随时间变化，将载荷分为____________________和_________________两类。
[4]r = -1的变应力称为___________________变应力。
[5]根据是否随时间变化，将应力分为_______________________和____________________两大类。
[6]当r =+1时称为_________________应力。
[7]r = 0的变应力称为_________________变应力。
[8]静应力是由_____________载荷产生的。
[9]应力幅与平均应力之差等于_________________________。
[10]最小应力与最大应力之比称为_______________________。
[11]机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为_____________________。
二、判断题
[1]循环特性r=-1的变应力为非对称循环变应力。（ ）
[2]静载荷也可能产生变应力。（ ）
[3]静应力可看作r =+1时的变应力。（ ）
[4]静应力也可能由变载荷产生。（ ）
[5]变载荷一定产生变应力。（ ）
[6]变应力只能由变载荷产生。（ ）
三、选择题
[1]下列四种叙述中，（ ）是正确的。
A、变应力只能由变载荷产生 B、变应力只能由静载荷产生
C、静载荷不能产生变应力 D、变应力也可能由静载荷产生
[2]机械零件的强度条件可以写成________。
A、≤][，≤][ B、≥][，≥][ C、≥][，≤][ D、≤][，≥][