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大型壳体门的防雨新结构

结构力学桥梁结构分析

桥梁结构分析桥梁结构分析摘要：设计桥梁可有多种结构形式选择：石料和混凝土梁式桥只能跨越小河；若以受压的拱圈代替受弯的梁，拱桥就能跨越大河和峡谷；若采用钢桁架可建造重载铁路大桥；若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥，不仅轻巧美观，而且是飞越大江和海峡特大跨度桥梁的优选形式。关键词：梁式桥，拱式桥，悬索桥，桁架桥，斜拉桥著名桥梁专家潘际炎说：“海洋，是孕育地球生命的产床；河流，是孕育人类文明的摇篮；而桥，则是联系人类文明的纽带。”这纽带越来越宏伟，越来越精致，越来越艺术！建国以

来中国的桥梁工程事业飞速发展。随着时代前进的步伐,人们对桥梁工程提出了更高的要求，对“适用、安全、经济、美观”的桥梁设计原则赋以更新的内容。桥梁工程无论是现在还是以后都不会停步的，它的发展前景会更广阔。通过半个学期的结构力学的学习，我对桥梁结构及他们的受力特点有了一定的认识。理论联系实际，我通过对各种结构的对比分析，进一步加深了印象，对以后的学习奠定了基础。 1.梁式桥工程实例——洛阳桥，又称万安桥，在福建泉州市区东北郊洛阳江入海处，该桥是举世闻名的梁式海港巨型石桥,为国家重点文物保护单位，为国家重点文物保护单位。梁式桥的主梁为主要承重构件，受力特点为主梁受弯。梁式桥的上部结构在铅垂荷载作用下，支点只产生竖向反力，支座反力较大，桥的跨中处截面弯矩很大。所以由于这种特性，梁式桥的跨度有限。简支梁桥合理最大跨径约20 米，悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约60-70 米。采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但是由于制造梁式桥的材料多为石料与混凝土，随跨度的增加其自重的增加也比较显著。因此梁式桥广泛用于中、小跨径桥梁中。结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。随着跨度的增大，桥的内力也会急剧增大，混凝土的抗弯能力很低，较难满足强度要求。弯矩产生的正应力沿横截面高度呈三角分布，中性轴附近应力很小，没有充分利用材料的强度。 2.拱式桥工程实例——赵州桥，坐落在河北省赵县洨河上。建于隋代，由著名匠师李春设计和建造，距今已有约1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。1961年被国务院列为第一批全国重点文物保护单位。因赵州桥是重点文物，通车易造成损坏，所以不允许车辆通行。拱式桥拱肋为主要承重构件，受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。从几何构造上讲，拱式结构可以分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。分析三角拱的受力特点，在竖向荷载下，三角拱存在水平推力，因此，三角拱横截面的弯矩小于简支梁的弯矩。弯矩的降低，拱能更充分的发挥材料的作用，当跨度较大、荷载较重时，采用拱比采用梁更为经济合理。

机械结构设计的方法和基本要求

机械结构设计的方法和基本要求摘要：随着现代机械制造业的快速发展，对机械产品质量也提出更高的要求。从现行大多机械设备设计情况看，更注重以自动化、轻量化、精密型以及高效型等为设计方向。但也有部分设备运行中在噪声、振动问题上较为严重，不仅影响设备综合性能的发挥，也容易对操作人员带来一定的伤害。通过实践研究发现，将动态设计方法引入其中，对提升机械结构设计水平可起到明显作用。关键词：机械结构设计；方法；要求引言机械结构设计是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。 1机械零件结构工艺性分析的重要性日常生产中，在对机器零件进行设计时，要求其结构不仅具体满足使用条件，而且要求结构的工艺性能良好，即具有很强的可行性和经济性。只有满足机械结构设计的工艺性，才能保障生产地顺利进行，还具有零件装载完整、成本消耗少等优点，能在市场竞争中处于优势地位。因此机器零件的结构工艺性设计是进行机械设计的关键，其涉及面广、综合性强，值得深入研究。此外，重视对机械零件的结构工艺性进行分析，可以促进机械加工工艺过程合理化，减少工作量，提高工作效率。具体来讲，应该做好以下几方面工作：1）认真分析机械零件的结构对机械零件（尤其是复杂零件）的结构进行分析时，首先要通过对图纸的详细分析，弄清各零件在产品中的装配关系和作用，再对该零件指数（包括形状、尺寸等）和性质（如粗糙度等）进行详细分析；2）认真分析零件加工工艺性在对机械零件的结构进行了详细、认真分析的基础上，搞清楚各形状和尺寸的设计基准，分析个表面工艺性，检查各加工面设计基准与定位基准是否重合，避免基准链换算而增加计算工作量。 2.机械结构设计常见问题分析 2.1机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化较长零部件或者机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化，在设计时应考虑温度变化产生的自由伸缩空间，如可以采用能够自由移动的支座、自由胀缩的管道结构等。 2.2滑动轴承采用接触式密封结构由于滑动轴承比滚动轴承的间隙大，而且滑动轴承发生一些磨损后，轴心产生相应的移动，因此滑动轴承宜采用接触式密封结构。 2.3同一轴上布置两个键时，根据不同的键类型，选择不同的结构方式半圆键是靠侧面传力的，由于键槽较深，若在同一个横剖面内采用对称布置两个半圆键，将严重削弱轴的强度，最好将两个半圆键设计在同一轴向母线上，平键两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙，工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定，靠上下面压紧产生承受载荷，连接处的偏压也承受载荷。 2.4对于带传动、链传动错误的结构设计带传动结构设计时，由于紧边下垂较小，而松边下垂较大，应使紧边在下，

结构力学几何构造分析

1.图示体系是几何不变体系。 ( ) 2.有多余约束的体系一定是几何不变体系。 ( ) 3.图示体系是： A ．几何瞬变有多余约束； B ．几何不变； C ．几何常变； D ．几何瞬变无多余约束。 ( ) 4.在不考虑材料的条件下，体系的位置和形状不能改变的体系称为几何体系。 ( ) 5几何组成分析中，在平面内固定一个点，需要。 6图示体系是体系，因为。 7联结两个刚片的任意两根链杆的延线交点称为，它的位置是定的。 8试对图示体系进行几何组成分析。 A C D B 9对图示体系进行几何组成分析。 A C D B E 10对图示体系进行几何组成分析。 A C D B 11对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E F 12对图示体系进行几何组成分析。 A C D E F 13对图示体系进行几何组成分析。 B C D E F A G 14对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E 15对图示体系进行几何组成分析。

A B C D E 16对图示体系进行几何组成分析。 A B C D G E F 17对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E F G H K 18对图示体系进行几何构造分析。 19对图示体系进行几何构造分析。 20对图示体系进行几何构造分析。 21对图示体系作几何构造分析。 22对图示体系进行几何组成分析。( 图中未编号的结点为交叉点。) A C B D E F 23对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E F 24三个刚片用三个铰两两相联时的瞬变原因是_________________________。 25图示体系按三刚片法则分析，三铰共线，故为几何瞬变体系。 ( ) 26图示体系为几何不变有多余约束。 ( ) 27图示体系为几何瞬变。 ( ) 28图示对称体系为几何瞬变。 ( )

《机械设计基础》答案.. ()()

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为：或： 1－6 自由度为或： 1－10 自由度为：或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心

1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 0 45 sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时方向如图中所示当0180=θ时方向如图中所示

第二章平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。解：以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm l 1003=，摆角030=ψ，摇杆的行程速比变化系数2.1=K 。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇

结构力学第二章结构的几何组成分析

第二章结构的几何组成分析李亚智航空学院·航空结构工程系

2.1 概述结构要能承受各种可能的载荷，其几何组成要稳固。即受力结构各元件之间不发生相对刚体移动，以维持原来的几何形状。在任意载荷作用下，若不考虑元件变形，结构保持其原有几何形状不变的特性称为几何不变性。在载荷作用下的系统可分为三类。 2.1.1 几何可变系统特点：不能承载，只能称作“机构”。 2 1 3 4 P 2’3’

2.1.2 几何不变系统特点：能承载，元件变形引起几何形状的微小变化，可以称为结构。 2.1.3 瞬时几何可变系统特点：先发生明显的几何变形，而后几何不变。 P 213 4 2’ 3’ 2’3’ P 2 1 34 5 ∞ →=2321N N 1 2 3 P 内力巨大，不能作为结构。 N 21 N 23 P 2

由以上分析可见，只有几何不变的系统才能承力和传力，作为“结构”。系统几何组成分析的目的：（1）判断系统是否几何不变，以决定是否能作为结构使用；（2）掌握几何不变结构的组成规律，便于设计出合理的结构；（3）区分静定结构和静不定结构，以确定不同的计算方法。

2.2 几何不变性的判断 2.2.1 运动学方法将结构中的某些元件看成自由体，拥有一定数量的自由度；将结构中的另一些元件看成约束。如果没有足够多的约束去消除自由度，系统就无法保持原有形状。所谓运动学方法，就是指这种引用“约束”和“自由度”的概念来判断系统几何不变性的方法。

1、自由度与约束（1）自由度的定义决定一物体在某一坐标系中的位置所需要的独立变量的数目称为自由度，用n 表示。平面一个点有2个独立坐标，故n =2空间一个点有3个独立坐标，故n =3 x y y ?x ?A A ' x y A y A x A z A z A ' O

机械结构设计课程教学大纲

《机械结构设计》课程教学大纲执笔人：陈建毅编撰日期：2009年8月30日一、课程概述《机械结构设计》是工业设计专业的职业核心课程（属于B类），它包括理论力学、材料力学和机械设计基础三部分内容。计划时数为68学时，本课程4学分。通过本课程的学习，使学生掌握工程力学和机械设计有关的基本概念、基本理论和基本方法。会对物体进行正确的受力分析，会分析计算一些简单力学问题。培养学生对工程设计中的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识和比较熟练的计算能力、分析能力和初步的实验分析能力。使学生学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决机械工程中的一些简单实际问题。掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、性能特点，及其使用、维护的基础知识。掌握常用机构的基本理论和设计方法，常用零部件失效形式、设计准则和设计方法。在本课程的学习，注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。教学对象：工业设计专业大二上学期的高职学生。二、教学内容描述教学内容分成两个模块：工程力学基础和机械设计基础。工程力学主要内容分为静力分析和强度分析；机械设计基础分为机械零件基础、常用机构、机械传动基础。第一篇工程力学基础第一章工程力学的基本概念教学内容：第一节工程力学与工业设计第二节工程力学的研究对象与基本内容第三节工程力学的基本概念第四节静力学公理第五节约束与约束反力第六节分离体与受力图教学要求：了解力与力系的基本概念，掌握静力学的基本公理和各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体，画受力图。第二章构件与产品的静力分析教学内容：第一节平面力系的简化与合成第二节平面力系平衡问题的求解第三节空间力系简介超静定的概念

《机械设计基础》试题及答案讲解学习

《机械设计基础》试题及答案

机械设计基础一．填空题： 1 .凸轮主要由（凸轮），（从动件）和 ( 机架 )三个基本构件组成。 2 .凸轮机构从动件的形式有由（尖顶）从动件，( 滚子）从动件和（平底）从动件。 3 .按凸轮的形状可分为（盘型）凸轮、（移动）凸轮、（圆柱）凸轮、（曲面） 4. 常用的间歇运动机构有（棘轮）机构，（槽轮）机构，（凸轮间歇）机构和 ( 不完全齿 ) 机构等几种。 5 螺纹的旋向有（左旋）和（右旋）; 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形 ). ( 锯齿形 ) 6.标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的（法面模数）和（法面压力角）都相等，齿轮的（螺旋）相等（旋向）_相反 7 已知一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=150, b=500, c=300, d=400，当取c 杆为机架时，它为（曲柄摇杆）机构；当取d杆为机架时，则为（双摇杆）机构。 8 平面连杆机构当行程速比K（＞1 ）时，机构就具有急回特性。 9 曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：当为（曲柄）主动件（曲柄与机架）共线时。 13 螺纹联接的基本类型有（螺栓联接）、（双头螺柱联接）、（螺钉联接）、（紧定螺钉联接）四种。 14 轮系按其轴相对机架是固定还是运动的可分为（定轴）轮系和（周转）轮系。 15 滚动轴承代号为62305/P5；各部分的含义是：“6”表示（沟球轴承）；“23”表示（宽度系数）；“05”表示（内径代号）；P5表示（精度公差等级）。 16.螺纹的公称直径是指它的（大径），螺纹“M12X1.5左”的含义是（左旋细牙螺纹公称直径12 ）。

机械设计的结构要素

机械设计的结构要素一、机械结构件的结构要素与设计方法 1、1 结构件的几何要素机械结构的功能主要就是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。零件的功能表面就是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计就是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 1、2 结构件之间的联接在机器或机械中,任何零件都不就是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能与其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。零件的相关分为直接相关与间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的,成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关与运动相关两类。位置相关就是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。运动相关就是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线,这就是靠床身导轨与主轴轴线相平行来保证的,所以,主轴与导轨之间位置相关;而刀架与主轴之间为运动相关。多数零件都有两个或更多的直接相关零件,故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件,如进行尺寸链与精度计算等。一般来说,若某零件直接相关零件愈多,其结构就愈复杂;零件的间接相关零件愈多,其精度要求愈高。 1、3 结构设计据结构件的材料机械设计中可以选择的材料众多,不同的材料具有不同的性质,不同的材料对应不同的加工工艺, 结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料,又要根据材料的种类确定适当的加工工艺,并根据加工工艺的要求确定适当的结构,只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。

机械设计基础试卷及答案

机械设计基础题库及答案一、判断题 1、悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。(×) 2、作用于刚体上莫点的力，作用点沿其作用线移动后，其对刚体的作用效果改变了。（√） 3、力偶无合力。（√） 4、铰链四杆机构都有摇杆这个构件。(×) 5、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。(×) 6、衡量铸铁材料强度的指标是强度极限。（√） 7、由渐开线的形成过程可知，基圆内无渐开线。（√） 8、若齿轮连续传动，其重合度要大于或等于1。（√） 9、蜗杆传动一般用于大速比的场合。（√） 10、压入法一般只适用于配合尺寸和过盈量都较小的联接。（√） 11、三角形螺纹具有较好的自锁性能，螺纹之间的摩擦力及支承面之间的摩擦力都能阻止螺母的松脱。所以就是在振动及交变载荷作用下，也不需要防松。(×) 12、机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。（√） 13、作用于刚体上某点的力，作用点沿其作业线移动后，不改变原力对刚体的作业效果。（√） 14、组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。（√） 15、在平面四杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就必有曲柄。(×) 16、曲柄滑块机构滑块为主动件时，有死点位置。（√） 17、塑性材料的失效主要为断裂失效。(×) 18、分度圆是计量齿轮各部分尺寸的基准。（√） 19、斜齿轮不产生根切的最少齿轮大于直齿轮。（√） 20、差动轮系的自由度为2。(×) 21、带传动中打滑现象是不可避免的。（√） 22、一个平键联接能传递的最大扭矩为T，则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。(×) 二、单项选择题 1、两个构件之间以线或点接触形成的运动副，称为(B) A、低副 B、高副 C、转动副 D、移动副 2、下图所示的平面四杆机构中，各杆长度分别为 a=25mm,b=90mm,c=75mm,d=100mm.若杆BC是机构的主动件，CD 为机架机构是（C）

于玲玲结构力学第二章__静定结构的受力分析(精)

第二节静定平面桁架一、桁架的内力计算中采用的假定 (1桁架的结点都是光滑的铰结点; (2各杆的轴线都是直线并通过铰的中心; (3荷载和支座反力都作用在结点上。二、桁架的分类 (1简单桁架:由基础或一基本三角形开始,依次增加二元体形成。 (2联合桁架:由几个简单桁架按几何不变体系的组成规则形成。 (3复杂桁架:不属于前两类的桁架。三、桁架的内力计算方法 1、结点法取结点为隔离体,建立平衡方程求解的方法,每个结点最多只能含有两个未知力。该法最适用于计算简单桁架。根据结点法,可以得出一些结点平衡的特殊情况,能使计算简化: (1两杆交于一点,若结点无荷载,则两杆的内力都为零(图2-2-1a 。 (2三杆交于一点,其中两杆共线,若结点无荷载,则第三杆是零杆,而共线的两杆内力大小相等,且性质相同(同为拉力或压力(图2-2-1b。 (3四杆交于一点,其中两两共线,若结点无荷载,则在同一直线上的两杆内力大小相等,且性质相同(图2-2-1c 。推论,若将其中一杆换成力F P ,则与F P 在同一直线上的杆的内力大小为F P ,性质与F P 相同(图2-2-1d 。 F N3

F N3=0 F N1=F N2=0 F N3=F N4(a (b(cF N4 (dF N3=F P F P N1F F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N3 F N3 F N1=F N2,F N1=F N2, F N1=F N2, 图2-2-1

(4对称结构在正对称荷载作用下,对称轴处的“K ”型结点若无外荷载作用,则斜杆为零杆。例如图2-2-2所示对称轴处与A 点相连的斜杆1、2都是零杆。 1A 2 F P F P A F P F P B F P F P B A (b(a X =0 图2-2-2 图2-2-3

机械设计基础习题含答案

《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论 1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？ 1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？ 1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？ 1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？ 1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。第2章现代设计方法简介 2-1 简述三维CAD系统的特点。 2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？ 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么？ 2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。第3章平面机构的组成和运动简图 3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。 3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么? 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自由度时需注意那些事项？ 3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自由度。 3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自由度。 3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自由度。 3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是，

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函

数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

机械结构设计的原则和特点

5.1.1机械结构设计的任务机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 5.1.2机械结构设计特点机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求机械结构件的结构要素和设计方法 5.2.1结构件的几何要素机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，

一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 5.2.2结构件之间的联接在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、

机械设计基础习题集及参考答案

机械设计基础习题集及参考答案一、判断题（正确T，错误F） 1. 构件是机械中独立制造的单元。（） 2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。（） 3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。（） 4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（）二、单项选择题 1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。 A 机构 B 零件 C 部件 D 构件 2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成，本课程主要研究（）。 A 原动机 B 传动部分 C 工作机 D 控制部分三、填空题 1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。 2. 机械是______和______的总称。参考答案一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. T 3. T 4. F 二、单项选择题 1. B 2. B 三、填空题 1. 制造 2. 机构机器第一章平面机构的自由度一、判断题（正确T，错误F） 1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。（） 2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。（） 3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。（） 4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。（） 5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。（） 6. 对独立运动所加的限制称为约束。（） 7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（） 8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。（）二、单项选择题 1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。 A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线 2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。 A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。 A 1 B 从动件 C 主动件 D 0 4. 所谓机架是指（）的构件。 A 相对地面固定 B 运动规律确定

机械设计思路

机械设计思路 1.一定要清楚产品的功能和满足功能的总体参数，这个是你必须要知道的东西，初始要求你都不知道何谈设计。 2.知道四大传动方式（机械传动，液力传动，液压传动，电传动）的形式和优缺点。通过对比选择合理的传动方式和传递路线。传动过程是从原动机到执行机构，传动过程可以理解为将原动机的功率重新分配，最终实现执行机构的转动（要求的扭矩和转速）或直线运动。 3.通过执行机构的要求和已知的传动过程（要知道各种传递路线的效率）反推原动机功率，功率要有储备，然后合理分配传动比，最终输出要先算力矩或力，这个是前提，如果力矩或力达不到要求，执行机构就运动不了，速度就是个伪命题。 4.通过计算确定各个外购件的参数，要选择厂家进行参数和价格对比，最终确定合理的外购件配置和外形尺寸。 5.通过已确定的外购件尺寸和整机结构形式考虑各元部件的布置方式，充分考虑各个部件的安装要求，维修要求和特殊要求。 6.初步计算主体结构的受力情况，选择合理的截面尺寸。 7.进行具体结构设计。这个过程要掌握以下技能和一些设计原则，我大概谈下技能： 1. 学会查手册和资料。好多人不喜欢查手册，或者就不知道哪些东西可以查手册，有时间看看手册的目录，知道哪些东西是不用问的，可以在手册上查到的。好多前人的经验都在上面。有些手册上没有的网上先去找找，查查相关论文，自己先了解个大概，别动不动就随便问别人。= 2. 试着了解常用的外购件的品牌，有助于你选择合适的供应商，尽可能多的了解外购件和标准件的种类，拓宽知识面。 3. 掌握标准的制图技能，保证图面美观，标注合理，需要扎实掌握制图标准和标注原则以及工艺知识。 4. 掌握各种科学计算的方法和公式，从总体上要对产品的传递路线有把握。 5. 了解常用材料的性能和选用原则。 6. 学会借鉴现有产品的结构和设计思想，你要学会少走弯路。 7. 不能只局限于结构设计，液压和电气知识都要了解。 8. 常见的受力分析计算要知道方法和公式。 9. 一些常用的数据要熟记于心。 10. 一定要有成本意识，没这个意识做机械设计你不合格。 11. 制作文件以及相关方案介绍要让别人看懂。 12. 关于计算学会做些计算表格（Excel格式），节约时间。原则： 1. 自己的计算和画图仔细检查下，首先自己看着顺眼和检查没什么问题，别把问题都一堆交给别人。 2. 做结构设计一定要考最经济的方案，成本先要在设计阶段控制。 3. 注重外观设计 4. 你设计的东西一定要有依据可循，或者通过理论计算，或者通过类比确定，如果没有依据，说明你凭感觉在设计，这样没有可靠性。 5. 多动脑子，机械设计需要较强的逻辑思维，脑子不转，思路也就停滞不前。

关于机械结构设计常见问题的分析与探讨

关于机械结构设计常见问题的分析与探讨摘要：机械产品应用于各行各业，机械结构设计的方法和要求也是千差万别，本文主要介绍了进行机械结构设计的设计准则，并且对在设计过程中一些常见问题进行了分析。关键词：机械结构；设计；常见问题 1、前言机械结构设计就是在整体设计的基础上，根据原理方案，确定并绘制具体结构图形，表现所要求的功能。是集思考、绘图、计算、实验于一体的设计过程，是机械设计过程中重要的工作阶段。在进行机械结构设计时，必须要了解从机器整体来看对结构的具体要求。 2、机械结构设计准则 2.1 实现预期功能的设计准则设计产品的主要目的就是要实现预定功能，因此在进行机械结构设计时，首先要考虑的问题就是要实现预定功能。要满足功能要求，需注意以下问题：（1）明确功能要求机械结构的参数尺寸和结构形状主要是根据其在机器中的功能以及和其它零部件之间的连接关系确定的。零部件主要的功能是传递运动和动力，还可以承受载荷，以及保证或保持相关部件的相对位置或运动轨迹等。机械结构设计时应该满足其从整体考虑的功能要求。（2）功能合理配置在进行机械产品设计时要根据不同的情况，将任务进行合理的分配，就是将一个功能分解成多个功能，每个功能要有一定的结构承担，以便整体功能的实现。同一功能由多结构承担可以减轻零件承受的负担，延长零件的使用寿命。例如，如果只靠螺栓的预紧力来承受横向载荷，就会造成螺栓的尺寸过大，增加抗剪元件，如果用销、键以及套同等均可以分担横向载荷来解决这一问题。（3）功能集中由一个零件或部件来承担多个功能，可以简化产品的结构，降低成本。而功能集中会使零件的形状更加复杂，但是设计时要根据具体情况来定，如果超过一定限度，会影响加工工艺，并且会增加加工成本。

机械设计基础课后答案(陶平)

第2章习题 2-5 计算题2-5图所示各机构的自由度。并指出图中的复合铰、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或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,

第3章习题 3-3 题3-3图所示铰链四杆机构中，已知 BC=100mm ， CD=70mm ， 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AB 的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求AB 最小值；（3）若此机构为双摇杆机构，求AB 的取值范围。解：（1）根据题意：AB 为最短杆，且满足杆长之和条件，即： AB+ BC ≤CD+ AD ，得：AB ≤30mm ，AB 杆最大值为30 mm 。（2）若此机构为双曲柄机构，那么AD 一定为最短杆，即： AD+ BC ≤CD+ AB ，得：AB ≥90mm ，AB 杆最小值为90 mm 。（3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件，分三种情况讨论: 其一：AB 是最短杆，则有：AB+ BC ＞CD+ AD ，得：60＞AB ＞30；其二：AB 不是最短杆也不是最长杆，则AD 为最短杆，有：AD+ BC ＞AB+ CD ，得：90＞AB ＞60；其三：AB 是最长杆，则有:AD+ AB ＞BC+ CD ，得：AB ＞110，又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证：AB ＜BC+ CD+ AD=230，即230＞AB ＞110。综上所述，AB 的取值范围为：AB ∈(30,90)∪(110,230)。 A B C D 题