机械设计基础B各章思考题
第0章 绪论
思考题
1、 试说明机械、机器与机构的特征、区别和联系。
机器：①人为的实物组合体（不是天然形成的）；②各实体之间必须具有确定的相对运动；
③能实现能量的转换，而且必须有机械能参与。
机构： （有机器的①②两特征）
机器和机构的区别：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能传递和变化运动，以实现预
期的机械运动。
机器和机构的联系：机构是机器的运动部分，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机
器只有一个机构。
机械： （机械就是机器，但两者在用法上不同）
机器常用来指一个具体的概念；机械常用在更广泛、更抽象的意义上。
第1章 平面机构的自由度
思考题：
1、什么是机构的自由度？什么是运动副？它起的作用是什么？
机构的自由度=机构的独立运动数目
运动副——两个构件通过直接接触所形成的可产生相对运动的联接。
传递构件之间的运动和动力。
2、 平面副是如何分类的？各类运动副的作用有什么不同？
3、 什么是构件、运动链和机构？
构件——运动的单元；
运动链——两个以上的构件通过运动副相连的构件组。
机构的组成：构件间用运动副相连；构件中有机架、原动件、从动件。
4、 什么是机构运动简图？它与机构的示意图有什么不同？
机构运动简图——用规定的符号表示运动副，用简单的线条表示构件，不考虑构件的真实
外形，选取合适的比例尺和投影面，来表示机构中各构件相对运动关系的几何图形。
机构运动简图必须按比例绘制，机构示意图则不需要按比例绘制。
5、平面机构自由度计算时应注意哪几方面的问题？各是如何定义的？
1）复合铰链——三个或三个以上的构件重叠在一起形成的转动副。
复合铰链的转动副数=组成复合铰链的构件数-1
2）局部自由度——与整个机构的运动无关的自由度。
3）虚约束——对机构的运动不起实际约束效果的约束。
6、如何根据自由度计算的结果（F≤0或F ＞0）判断给定机构能否运动和有无确定的相对运
动？ 平面运动副
转动副
移动副
滚滑副 低副 高副
若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动；
若Ｆ>０且与原动件数相等，则机构各构件间的相对运动是确定的。
第2章 平面连杆机构
思考题：
1、 铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？对给定铰链四杆机构如何判断它属于哪一种
机构？
平面四杆机构有整转副的条件：
1） 杆长条件——最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和；
2）组成该整转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆。
平面四杆机构有曲柄存在的条件：
1） 当杆长条件满足时，即最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和；
（1）取最短构件的邻边为机架，有一个曲柄存在：——曲柄摇杆机构
（2）取最短构件为机架，有两个曲柄存在：——双曲柄机构
（3）取最短构件的对边为机架，没有曲柄存在：——双摇杆机构
2、什么是四杆机构的急回运动特性？用什么量来描述急回特性的程度？是如何定义的？
四杆机构的急回运动特性就是摇杆或滑块慢慢出去快速回来。
θ >0有急回运动
K >1 有急回运动
2、 什么是四杆机构的极位夹角θ？它和行程速比系数K 有何关系？
极位夹角θ——摇杆处于两极限位置时，曲柄两位置所夹之锐角。或主动曲柄与连杆两次共
线位置所夹之锐角。
3、 什么是四杆机构的压力角α和传动角γ？两者有何关系？
压力角α ——不计各构件的重力和惯性力，以及运动副中的摩擦力，作用在从动件
上的力P 的作用线与其作用点的速度方向线间所夹之锐角。
传动角γ ——压力角的余角。
4、 四杆机构的最大压力角αmax 和最小传动角γmin 发生在什么位置？在机构简图上如何标
出？ γmin 出现位置：曲柄与机架两次共线位置之一
5、 什么是机构的死点位置？什么情况下会出现死点？
死点位置——机构运动时出现的传动角γ =0°， α =90°的位置。
对于曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构，当曲柄或摇杆为主动件时，会出现死点位置。死点位
置出现在从动曲柄和连杆两次共线的位置。
6、 下列各图所示机构都是什么机构？
1
1801K K θ-=+o
曲柄滑块机构 定块机构
摇块或转块机构 摆动导杆机构
第3章 凸轮机构
思考题：
1、 凸轮机构常用的从动件运动规律有哪几种？各有什么特点？各适用于什么场合？
1）等速运动规律 刚性冲击（硬冲） 低速轻载
2）简谐运动规律 柔性冲击 中低速重载
3）正弦加速度运动规律 无冲击 中高速轻载
2、用反转法设计盘形凸轮廓线时，给整个机构以（－ω１）的转动后，凸轮与从动件的运动
情况如何？
给整个机构一（-ω）的角速度，使凸轮静止不动，此时推杆一方面随导路以角速度（-ω）
绕O 轴回转，另一方面又以预期的运动规律沿导路往复移动（或摆动）。
3、 凸轮机构的压力角是如何定义的？从压力角考虑，平底从动件凸轮机构有什么优点？
压力角α ——不计各构件的重力和惯性力，以及运动副中的摩擦力，作用在从动件上的力P
的作用线与力作用点的速度方向线间所夹之锐角。
从压力角考虑，平底从动件凸轮机构在运动过程中压力角的大小始终保持不变。
4、 确定凸轮基圆半径r 0时主要考虑哪几方面的问题？
[]αα≤max ；机构结构紧凑
5、 凸轮机构设计中若不满足[]αα≤max 时，应采取哪些措施予以改进？
增大基圆半径；合理的偏置
6、 若给出凸轮机构的机构运动简图，你能正确标出推程运动角、回程运动角、远休止角、
近休止角、行程、基圆及给定位置的压力角吗？
（见作业）
第4章 齿轮机构（包含第12章的部分内容）
A
思考题：
1、 什么是齿廓啮合的基本定律？由基本定律引出的齿廓实现定角速比传动的条件是什
么？
齿廓啮合基本定律——互相啮合的一对齿轮，在任一位置时的瞬时传动比，等于该瞬时其
连心线被其啮合齿廓的接触点的公法线所分得的两线段的反比。
要使两齿轮的i12 =定值，则两齿廓无论在何处接触，过接触点所作的公法线必与O 1O 2交
于一定点！
2、 渐开线是如何形成的？具有哪些特性？
渐开线——直线沿圆周作纯滚动时，直线上任一点的轨迹。
1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；
2）渐开线上任一点法线必与基圆相切；基圆上的切线必为渐开线上某点的法线；
3）渐开线上各点的压力角均不相等；
4）渐开线的形状取决于基圆的大小；
5）基圆以内无渐开线；
3、 什么是齿轮的分度圆和节圆？什么是齿轮的压力角和啮合角？它们之间有什么区别与
联系？
节线——节点C 相对于齿轮1和齿轮2的相对运动轨迹。定传动比传动：节线为节圆；
分度圆——齿轮上具有标准模数m 和标准压力角α的圆。
压力角α——渐开线上某点的法线与该点的速度方向线之间所夹锐角。
啮合角α＇——两基圆的内公切线与两节圆的内公切线之间所夹锐角。
标准齿轮标准安装时，节圆与分度圆重合；压力角等于啮合角。
标准齿轮非标准安装时，节圆与分度圆不重合；压力角不等于啮合角。
任意齿轮都必有分度圆，而且只有一个分度圆。
只有一对齿轮啮合时才有节圆，对单个齿轮不存在节圆。
分度圆和压力角α大小确定
节圆和啮合角α '大小不确定，随中心距的变化而变化
4、 什么是齿轮机构的啮合线？
啮合线——两齿廓接触点的轨迹。
5、 渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数有哪些？哪些参数进行了标准化？其中α、h a *、c*的标
准值是多少？
； 已标准化；α=20°、正常齿制h a *=1、c*=0.25；短齿制h a *=0.8、c*=0.3；
6、 渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是什么？其重合度是如何定义的？
m 1 = m 2 =m ；
α1 = α2 = α
重合度——
7、 什么是渐开线齿轮传动的可分性？
中心距变化不影响传动比 8、什么是标准齿轮？
渐开线标准齿轮——具有标准齿顶高和齿根高，分度圆处的齿厚等于齿间宽的齿轮。
121221O C i O C ωω==**,,,,a z m h c α**,,,,a z m h
c αAE EK ε=
9、何谓根切？根切的原因是什么？正常齿制标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最小齿数为多
少？为避免根切最有效的方法是什么？
根切现象——用范成法加工齿轮时，有时会出现刀具的顶部切入轮齿的根部，将已加工好
的齿根渐开线部分切掉。
产生根切的原因：刀具顶线超过啮合极限点N 1
正常齿制标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最小齿数为17
为避免根切最有效的方法是变位修正
10、与直齿轮机构相比，斜齿圆柱齿轮机构的基本参数、正确啮合条件、连续传动条件和重
合度各有什么特点？
； 端、法面参数不同；标准参数在法面上。在端面上计算斜齿
轮的几何
正确啮合条件：m n1 = m n2 =m ; αn1 = αn2 = α
外啮合：β1 = － β2 （即两齿轮旋向相反）
内啮合：β1 = β2
11、什么是蜗杆机构的中间平面？普通蜗杆机构在中间平面上有什么特点？
主平面（中间平面）——蜗轮蜗杆啮合时，与蜗轮的轴线相垂直，且包含蜗杆轴线的中央
剖面。
在主平面内，普通圆柱蜗杆与蜗轮的啮合相当于直齿齿条与渐开线齿轮的啮合。
12、蜗杆机构的正确啮合条件是什么？与斜齿轮相比有什么不同？
m a1 = m t2=m αa1 = α t2= α γ 1= β2（即旋向相同）
13、为什么要规定蜗杆直径系数q （或蜗杆直径d 1）的标准值？
蜗杆分度圆标准化，以限制刀具数量。
14、根据下面各图中给出的已知条件，判断蜗杆或蜗轮的转向（在图中以箭头表示）。 **
,,,,,a z m h c αβ
15、圆锥齿轮的基本参数有哪些？其标准参数在哪里？正确啮合的条件是什么？
；大端
m e1 = m e2=m α1 = α 2= α
第5章 轮系
思考题：
1、 计算定轴轮系的传动比时，如何表示各齿轮的转向关系？这方面平面轮系和空间轮系有
什么不同？
首未两轮的转向关系
1）空间定轴轮系: 只能在图上画箭头；
2）平面定轴轮系: （1）在图上画箭头；（2）（－1）m ，m ——外啮合齿轮对数。
2、周转轮系由哪几类构件组成？哪些为基本构件？
周转轮系由行星轮、行星架、中心轮和机架组成。行星轮、行星架为基本构件。
3、什么是周转轮系的转化轮系（机构）？转化轮系属何种轮系？其各构件的转速与原周转
轮系中对应构件的转速关系如何？
转化机构——利用反转的方法，把原来的动轴轮系变为一个假想的定轴轮系。
转化轮系为一个假想的定轴轮系。
**,,,,,a z m h c αδ
4、转化轮系的传动比公式主动轮齿数积从动轮齿数积±==H K H G
H GK n n i 中，齿数比前的符号如何确定？应注意哪些问题？
齿数比前“±”，一经正确判定，不能改变
若转化轮系为：
1）空间定轴轮系: 只能在图上画箭头；
2）平面定轴轮系: （1）在图上画箭头；（2）（－1）m 。
转化轮系中首末两轮：同向——“＋”；反向——“－”
5、 什么是行星轮系？什么是差动轮系？
行星轮系——F =1，有一个中心轮固定不动。
差动轮系——F =2，两个中心轮都是转动的。
第10章 联接
思考题：
1、 常用的螺纹按牙形分为哪几种？其中哪一种没有标准化？为什么三角形螺纹主要用于
联接？
三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹；其中矩形螺纹没有标准化，因为三
角形螺纹自锁性好，所以主要用于联接。
2、 普通粗牙螺纹和细牙螺纹在强度和耐磨性方面有何不同？
粗牙螺纹——螺距大，强度低，耐磨性好。
细牙螺纹——螺距小，强度高，耐磨性差。
3、 螺纹联接的主要类型有哪些？各有什么特点？适用于什么场合？
1）螺栓联接
2）螺钉联接 （特点及适用场合见教材）
3）双头螺栓联接
4、普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接在联接结构和传递横向载荷的工作原理上有何特点？
普通螺栓联接螺栓杆和孔壁之间有间隙；靠拧紧螺母时的预紧力F 0在接合面间产
生的擦力来传递横向外载荷F
铰制孔用螺栓联接联接螺栓杆和孔壁之间紧密配合，没有间隙；由螺栓杆直接承受挤
压和剪切来传递外载荷F进行工作。
5、平键联接在结构、工作原理和使用上有何特点？
（1）键的两侧面为工作面，工作时靠键与键槽侧面的挤压和键的剪切传递转矩；
（2）键的上表面和轮毂的键槽底面间留有间隙。
平键联接结构简单、装拆方便、对中性好；加工容易，工作可靠，多用于高精度联接。
但只能周向固定，不能承受轴向力，不能对轴上零件进行轴向固定。
6、键的尺寸是根据什么选择的？
平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。
1）b×h根据轴径d由标准中查得；
2）键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。
第11~12章齿轮传动及蜗杆传动
思考题：
1、什么是传动比？什么是齿数比？两者有何区别？
传动比——主从动轮的角速度之比或转速之比，用i表示。
齿数比——主从动轮齿数的反比，用u表示。
两者的定义不同，但大小都等于齿数的反比。
2、齿轮传动的主要失效形式有哪些？各发生在什么条件之下？
轮齿折断
齿面磨损——主要发生在开式齿轮传动中
齿面点蚀——主要发生在润滑良好的闭式齿轮传动中
齿面胶合——主要发生在高速重载齿轮传动中
塑性变形——主要发生在齿面较软，低速重载或频繁起动的齿轮传动中
3、齿面点蚀首先发生在什么部位？
齿面点蚀首先发生在节点靠近齿根的部位。
4、对齿轮材料的基本要求是什么？
齿面硬、芯部韧。
5、何谓软齿面齿轮？何谓硬齿面齿轮？在设计一对软齿面齿轮时，为什么应使小齿轮的硬
度比大齿轮高（即HBS1–HBS2=30—50）？
软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）
硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）
钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在20～50HBS或更多。
原因：1）小齿轮的应力循环次数较多,小硬大软，可使两齿轮寿命接近相等；
2）较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。
6、对齿轮进行受力分析时，为什么应首先分清主、从动轮？在画齿轮受力图时，为什么应
特别注意力的作用点的位置？
圆周力的方向与主从动轮有关，左右手定则只适用于主动轮。
在画齿轮受力图时，里必须画在啮合部位及齿宽中点附近。
7、齿根弯曲疲劳强度计算针对那种失效形式？其力学模型是什么？计算点选在何处？危
险截面如何确定？提高齿根弯曲疲劳强度的主要措施是什么？
齿根弯曲疲劳强度计算针对轮齿折断，其力学模型是悬臂梁，计算点选在全部载荷作用于齿顶，且由一对齿来承受，危险截面用30°切线法确定。
提高齿根弯曲疲劳强度的主要措施是增大模数。
8、齿面接触疲劳强度计算针对那种失效形式？其力学模型是什么？计算点选在何处？提
高齿面接触疲劳强度的主要措施是什么？
齿面接触疲劳强度计算针对点蚀，其力学模型是两平行光滑圆柱体接触，计算点选在节点，提高齿面接触疲劳强度的主要措施是增大中心距（或增大小齿轮的分度圆直径）。
9、齿轮传动的强度计算公式中的参数Y Fa的名称及物理意义是什么？数值的大小与什么参
数有关？
Y Fa——齿形系数；数值的大小仅与齿形有关而与模数m无关
10、设计圆柱齿轮传动时，为什么取b1=b2+（5—10）mm？设计圆锥齿轮时是否也如此？
设计圆柱齿轮传动时，取b1=b2+（5—10）mm，是为了保证接触线的长度。设计圆锥齿轮时不需要如此？
11、一对齿轮传动，齿面接触应力σH1、σH2哪个大？应对哪一个齿轮进行计算？
两对齿轮的σH1 σH2 ，但[σH] 1≠[σH] 2，计算时应对[σH] 1和[σH] 2中小者进行计算。
12、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆传动中轮齿上所受的圆周力、径向力和轴向力的方向
都是如何确定的？
直齿圆柱齿轮：圆周力Ft : 主动轮上的圆周力与力作用点的圆周速度方向相反；从动轮上的圆周力与力作用点的圆周速度方向相同。径向力Fr : 主、从动轮上的径向力，分别指向各自的轮心。
斜齿圆柱齿轮：圆周力Ft、径向力Fr与直齿圆柱齿轮相同；轴向力Fa用左右手定则。
左右手定则：——只适用于主动轮
左旋用左手，右旋用右手。四指指向轮的转向，拇指的指向即为主动轮的轴向力方向。
从动轮的轴向力方向与其大小相等、方向相反。
第13章带传动
思考题：
1、带传动的工作原理、主要特点是什么？同步齿形带与之相比有何不同？
带传动是依靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。
同步齿形带与之相比工作原理不同，同步齿形带带的内周具有凸齿，与具有相应凹槽的带轮组成啮合传动。
2、什么是带传动的打滑和弹性滑动？两者的主要区别是什么？对传动有什么影响？
带传动中因过载所导致的带和轮之间的全面滑动，成为打滑；带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。
3、带工作时带上的应力由那几部分组成？最大应力为多少？发生在何处？其中以何种应力所占比例最大？这种应力的变化对传动带寿命有什么影响？试画出带传动的应力分布图。（见作业）
4、带传动的失效形式和设计计算准则是什么？
带传动的主要失效形式是：打滑和传动带的疲劳破坏。
带传动的设计准则：在保证不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
第16章滚动轴承
思考题：
1、写出3类、6类、7类、N类滚动轴承的名称。并说明它们各能承受何种载荷？
2、说出下列型号滚动轴承名称、内径、公差等级、直径系列。
7206C/P5/C4、30416AC
试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转
速最高？哪个承受径向载荷能力最高？哪个不能承受径向载荷？
N307/P4、6207/P2、30207、5307/P6
（见作业）
3、为什么3类和7类轴承常成对使用？什么叫轴承的正装和反装？
向心推力轴承只受径向载荷F r时，会产生内部轴向力F s 由于F S有使内、外圈分离的趋势，所以向心推力轴承必须成对使用、对称安装。
正装（大端面对面）
反装（大端背靠背）
4、什么是滚动轴承的基本额定寿命？按公式L=（C/P）ε算出的L是什么单位？同一
轴承，仅将其当量动载荷增加一倍，其基本额定寿命将如何变化？
基本额定寿命——一批同样的轴承在相同条件下，其中有10％的轴承发生点蚀破坏前的转数或工作小时数，用L10表示。
按公式L=（C/P）ε算出的L的单位是106转
同一轴承，仅将其当量动载荷增加一倍，其基本额定寿命将为原来的（1/2）ε倍
第14章轴
思考题:
1、何谓心轴、转轴、传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴各是什么轴？
传动轴——只传递扭矩，不传递弯矩；
心轴——只传递弯矩，不传递扭矩；
转轴——即传递扭矩，又传递弯矩；
自行车的前轴、后轴是心轴，中轴是转轴。
2、轴的材料主要是碳钢和合金钢，它们各适用于什么场合？为什么用合金钢代替碳钢或改
变热处理方式不能提高轴的刚度？
碳素钢——一般场合，常用45钢；
合金钢——重要场合。
强度、耐磨性取决于钢类型及热处理方式，刚度与钢类型及热处理方式无关；
3、进行弯扭合成强度计算轴时，公式M ca=[M2+（αT）2]1/2中，为什么要引入系数α？α=0．3，α=0．6，α=1分别适用于什么场合？
α——将扭矩折算为等效弯矩的折算系数
对于对称循环变化的扭矩，取α=1
对于脉动循环变化的扭矩，取α=0.6
对于不变化的扭矩，取α=0.3
4、设计轴时应满足的基本要求有哪些？
1）轴和轴上零件准确定位，且装拆、调整方便；
2）轴应具有良好的制造工艺性；
3）有利于提高轴的强度。
昆明理工大学2012年《机械设计基础》期末考试卷
2012.06.15
整理：Yuqi
(红色部分为考试内容，黑色为不确定)
填空题：
弹性滑动是由紧边和松边的拉力差引起的。
两构件通过_点_或_线_接触组成的运动副称为高副。机构要能够动，其自由度必须__大于零__。
一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是重合度大于1 。
平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫__双曲柄机构。
平面连杆机构急回特性系数Ｋ大于_１时，机构有急回特性。
在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的模数相等、压力角相等。
对一般工作条件下的闭式齿轮传动，如果是硬齿面齿轮，应按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，按齿面接触疲劳强度进行校核。
在设计一对闭式传动钢制软齿面齿轮的计算中,先按齿面接触疲劳强度计算齿轮的主要尺寸,再按齿根弯曲疲劳强度进行校核.
当带传动时，打滑首先发生在带轮的小带轮上。若正常工作时，在从动轮上带的速度大于带轮的速度。
工作时既受弯矩又传递转矩的轴称为_转_轴。传动轴只传递转矩而不承受弯矩，心轴只承受弯矩而不传递转矩，转轴既传递转矩又承受弯矩。
简答题：
1、说明轴承代号含义7311AC
7——角接触球轴承
03——中窄系列
11——轴承内径55mm
A——接触角α=25°
3圆锥滚子轴承
5推力球轴承
6深沟球轴承
7角接触球轴承
+宽度系列代号（可省略）+直径系列代号+内径写列代号（5的倍数）+内部结构代号（参考）
2、机构具有整转副的条件：（1）满足杆长条件（2）整转副由最短杆及其邻边构成的
计算题、作图题：
1、计算机构自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
2、有一铰链四杆机构，尺寸如图示，AB为主动件且顺时针转动，CD为从动件；（1）写出该机构具体名称及判断依据；（2）标注出该机构在图所示位置的传动角。
解：（1）名称：曲柄摇杆机构
依据：最长杆长度75 ＋最短杆长度20 ＜其余两杆长度之和，且以最短杆为连架杆。
（2）图中∠BCD反向。
3、作图：在图示带传动中，已知主动轮转向，试在图中标出从动轮转动方向，紧边和松边，以及最大应力发生的位置。
4、在图示轮系中，各齿轮均为标准齿轮，Z1= 20，
Z2 =50，Z'2=25,Z3 =60,求i1H
（参考）
5、两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数Z1 = 22，Z2 = 98，小齿轮齿顶圆直径da1=240㎜，大齿轮全齿高h = 22.5㎜ , 试判断这两个齿轮能否正确啮合传
动？
解：正常齿制齿轮：ha* = 1 c*= = 0.25
小齿轮：da1 = (z1+ha*)m = (22+2*1)m = 240 mm
得m = 240/(22+2*1) = 10
大齿轮：h = ha + hf = ha*m + (ha* + hf)m
= (1+1+0.25)m = 22.5 mm
得m = 22.5/(1+1+0.25) = 10
大小齿轮模数相等，又因为是标准齿轮，压力角相等
∴符合齿轮正确啮合条件
∴这对齿轮能啮合传动。
6、图示传动系统中，运动经圆锥齿轮传动到蜗轮，已知轴Ⅰ的转向，要求轴Ⅱ上的齿轮2和齿轮3、轴Ⅲ上的齿轮4和蜗杆5的轴向力方向相反，试确定：齿轮3的旋向为（左旋），齿轮4的旋向为（右旋），蜗杆5的旋向为（右旋），蜗杆6的旋向为（右旋）。
蜗杆6的转向为（逆时针）
用标准符号在下表中标出每个齿轮所受的分力方向。
图示某齿轮减速器的主动轴，其转速n = 3000 r / min , 由一对角接触球轴承支承，已知轴承承受的径向载荷分别为Ｆr1 = 1000N , Ｆr2 = 2100N ,外加轴向载荷Fx = 900N , 求轴承1和2所受轴向力Fa1和Fa2。并在图上标出轴承内
部轴向力Fs 的方向。（轴承内部轴向力Fs= 0.68Ｆr ）
解：在图中轴左端标注：Fs1 → ；右端标注：Fs2 ←
Fs1 =0.68Ｆr1 = 0.68×1000＝680 N
Fs2 =0.68Ｆr2 =0.68×2100＝1428 N
Fx + Fs1= 900 + 680 = 1580 N ＞ Fs2
可知轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”，故
Fa1= Fs1=680 N
Fa2 = Fs1+Fx =680+ 900 = 1580 N
7、一工程机械的传动装置中，根据工作条件拟在某传动轴上安装一对型号为7307AC 的角接触球轴承，如题36图所示。已知两轴承的径向载荷F rl =1000N ，F r2=2060N ，外加轴向载荷F A =880N ，内部轴向力为F S =0.68F r ，判别系数e=0.68，
当F a ／F r ≤e 时，X=1，Y=0；当F a /F r >e 时，X=0.41，Y=0.87。试画出内部轴向力
F S1、F S2的方向，并计算轴承的当量动载荷P 1、P 2。
（该题答案参考，数据不同）
《机械设计基础》习题及答案
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。
机械设计基础第一章
《机械设计基础》电子教案 第一章机械设计基础概论 课题机械设计基础概论 授课日期授课类型理论课课时 教学目标了解机械及其组成 机械设计的基本要求和一般程序 金属材料的性能 机械零件的常用材料 机械零件的力学基础 摩擦、磨损及润滑 本课程的研究内容、性质及任务 教学内容机械及其组成 机械设计的基本要求和一般程序 金属材料的性能 机械零件的常用材料 机械零件的力学基础 摩擦、磨损及润滑 本课程的研究内容、性质及任务 教学方法教师讲解与学生领悟、练习相结合。 教学资源多媒体教室，多媒体课件 教学步骤及主要内容备注教学环节教学内容
讲授新知 第一节机械及其组成 1 机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能力、物流和 (1)动力部分。 (2) (3) (4)控制部分。 2 机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用运动副连接起来的构件系统。 1 从运动学的角度看，机器是由若干个运动的单元所组成，这些运动单元称为构件。构件可以是单一的整体(如活塞)，也可以 2 零件是组成构件的基本单元。零件可以分为两类，一类是通用零件，在各种机器中普遍使用，如螺母、齿轮、键等；另外一类是专用零件，在少数机器中使用，如内燃机的曲轴，汽轮机中 第二节机械设计的基本要求和一般程序 机械零件的常见失效形式有断裂或过大的塑性变形，过大的弹性变形，工作表面失效（如磨损、疲劳点蚀、表面压馈、胶合等），发生强烈的振动以及破坏正常工作条件引起的失效（如连 1. 2. 3. 4. 5. 6.其他方面的要求 （1）根据零件在机械中的地位和作用，选择零件的类型和结（2）分析零件的载荷性质，拟定零件的计算简图，计算作用（3）根据零件的工作条件及对零件的特殊要求，选择适当的（4）分析零件可能出现的失效形式，决定计算准则和许用应
机械设计基础习题答案第7章
7-1何谓蜗杆传动的主平面？在主平面内，蜗杆传动的参数有何意义？ 答：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面称为主平面。 在主平面内，蜗杆蜗轮的啮合关系相当于齿条与齿轮的传动。在蜗杆传动的设计计算中，均取主平面的参数和几何尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。主平面内蜗杆的参数为轴面参数，蜗轮的参数为端面参数。 7-2 何谓蜗杆传动的滑动速度？它对效率有何影响？ 答：蜗杆传动时，蜗杆齿面啮合点相对蜗轮齿面的啮合点间的相对速度称为蜗杆传动的滑动速度。滑动速度越大，传动的效率越低。 7-3 蜗杆热平衡计算的前提条件是什么？但热平衡不满足要求时，可采取什么措施？ 答：热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。 7-4答案略。 7-5图示为一提升机构传动简图，已知电动机轴的转向（图中n1）及重物的运行方向（图中v）。试确定：（1）蜗杆的旋向；（2）各啮合点上的受力方向。 习题7-5图 答：（1）蜗杆为右旋。（2）各传动件的转动方向如图所示。锥齿轮啮合处，圆周力的方向垂直向外；蜗轮处，根据所需蜗轮到转动方向，圆周力的方向与转向相同，如图；蜗轮所受圆周力的方向为蜗杆轴向力的反向，利用“左右手定则”，判断出蜗杆旋向为右旋。
7-6 图示为蜗杆－斜齿轮传动，为使轴Ⅱ上的轴向力抵消一部分，斜齿轮3的旋向应如何？画出蜗轮及斜齿轮3上轴向力的方向。 答：斜齿轮3的旋向应为左旋。 蜗轮轴向力水平向左，齿轮3的轴向力水平向右 习题7-6答案
《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 1－6 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 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 2-7 设计一曲柄滑块机构，如题2-7图所示。已知滑块的行程mm s 50=，偏距 mm e 16=，行程速度变化系数2.1=K ，求曲柄和连杆的长度。 解：由K=1.2可得极位夹角 第三章 凸轮机构 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知AB 段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角Φ。 3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以C 点为圆心的圆盘，试求轮廓上D 点与尖顶接触是的压力角，并作图表示。
机械设计基础课后习题答案
精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （a ）双曲柄机构； （b ）曲柄摇杆机构； （c ）双摇杆机构； （d ）双摇杆机构。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题
精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ
精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题
精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ
机械设计基础复习思考题
第0章 1．机器的组成 2．机械设计的要求 3．机械设计的过程 第1章 1-1解释下列概念 1）机构、机器、机械。 2）零件、构件、原动件、从动件、机架。 3）运动副、高副、低副、转动副、移动副。 4）运动链、平面机构、空间机构。 5）复合铰链、局部自由度、虚约束。 6）瞬心、绝对瞬心、相对瞬心、三心定理； 1-2 推演平面机构自由度计算公式。 1-3 计算平面机构自由度时应注意哪些事项？ 1-4 机构具有确定运动的条件。 1-5 如何绘制机构运动简图？ 1-6 如何用瞬心法分析机构运动？ 第2章连杆机构 2-1 解释下列概念 1）整转副、摆转副、曲柄、摇杆； 2）机构倒置； 3）极位、极位夹角、行程速比系数、急回运动，压力角、传动角、死点。 2-2 铰链四杆机构的基本形式有哪几种？各有什么特点？ 2-3 平面四杆机构的演化方式有哪几种？举例说明。 2-4 什么是杆长条件？平面四杆机构满足杆长条件时，那些转动副是整转副？存在曲柄的条件是什么？ 2-5 哪些平面四杆机构存在急回特性？这些机构在什么条件下没有急回特性？ 2-6 画出曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极限位置示意图（曲柄为原动件），标出极位夹角。 2-7 曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构处于什么位置时传动角最小（曲柄为原动件）？ 2-8 总结作图法设计平面四杆机构的方法，有哪几类问题，已知条件是什么，需要求出哪些参数，作图要点有那些（可画示意图说明）？ 第3章凸轮机构 3-1 解释下列概念 1）基圆、行程、推程（运动角）、回程（运动角）、近休止程（角）、远休止程（角）；2）理论廓线、偏距（圆）； 3）刚性冲击、柔性冲击； 4）压力角。 3-2 凸轮机构的类型有那些（按不同分类方法分别说明）？ 3-3 凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？冲击特性如何？ 3-4 简要说明反转法设计凸轮轮廓曲线的方法。 3-5 若凸轮机构推程最大压力角太大，应如何改进？ 3-6 什么是轮廓变尖、失真？如何避免？ 第4章齿轮机构
机械设计基础第七章习题答案 主编：陈霖 甘露萍
第七章 1．轮系的分类依据是什么？ 轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动 2．怎样计算定轴轮系的传动比？如何确定从动轮的转向？ 定轴轮系的传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。对于首末两轮的轴线相平行的轮系，其转向关系用正、负号表示。还可用画箭头的方法来确定齿轮的转向 3．定轴轮系和周转轮系的区别有哪些? 定轴轮系是指在轮系运转过程中，各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的。周转轮系是指在轮系运转过程中，其中至少有1个齿轮轴线的位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转 4．怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？ 在计算复合轮系时，首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，所以要找到轮系中的行星轮，然后找出行星架（行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任）。每一行星架，连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系，当周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分了 5．轮系的设计应从哪些方面考虑? 考虑机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等。根据工作要求和使用场合合理地设计对应的轮系。 6．如图7-32所示为一蜗杆传动的定轴轮系，已知蜗杆转速n1 = 750 r/min，z1 = 3，z2 = 60，z3 = 18，z 4 = 27，z5 = 20，z6 = 50。试用画箭头的方法确定z6的转向，并计算其转速。 答：齿轮方向向左，n6=75r/min 7．如图7-33示为一大传动比的减速器，z1 = 100，z2 = 101，z2 = 100，z3 = 99。求：输入件H对输出件1的传动比i H1。
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。
机械设计基础第二章
第2章平面连杆机构 2.1平面连杆机构的特点和应用 连杆机构是由若干刚性构件用低副连接组成的机构，又称为低副机构。在连杆机构中，若各运动构件均在相互平行的平面内运动，称为平面连杆机构；若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。 平面连杆机构被广泛应用在各类机械中，之所以广泛应用，是因为它有较显著的优点：（1）平面连杆机构中的运动副都是低副，其构件间为面接触，传动时压强较小，便于润滑，因而磨损较轻，可承受较大载荷。 （2）平面连杆机构中的运动副中的构件几何形状简单（圆柱面或平面），易于加工。且构件间的接触是靠本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠。 （3）平面连杆机构中的连杆曲线丰富，改变各构件的相对长度，便可使从动件满足不同运动规律的要求。另外可实现远距离传动。 平面连杆机构也存在一定的局限性，其主要缺点如下： （1）根据从动件所需要的运动规律或轨迹设计连杆机构比较复杂，精度不高。 （2）运动时产生的惯性力难以平衡，不适用于高速的场合。 （3）机构中具有较多的构件和运动副，则运动副的间隙和各构件的尺寸误差使机构存在累积误差，影响机构的运动精度，机械效率降低。所以不能用于高速精密的场合。 平面连杆机构具有上述特点，所以广泛应用于机床、动力机械、工程机械等各种机械和仪表中。如鹤式起重机传动机构（图2-1），摇头风扇传动机构（图2-2）以及缝纫机、颚式破碎机、拖拉机等机器设备中的传动、操纵机构等都采用连杆机构。 图2-1鹤式起重机图2-2 摇头风扇传动机构 2.2平面连杆机构的类型及其演化
2.2.1 平面四杆机构的基本形式 全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆 机构，如图2-3所示。机构的固定件4称为机架；与 机架相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接 联接的杆2称为连杆。能作整周转动的连架杆，称为 曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。按 照连架杆的运动形式，将铰链四杆机构分为三种基本 型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 1．曲柄摇杆机构 两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，如图2-4中的搅拌机构；反之，当摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动，如图2-5所示的缝纫机踏板。 图2-4 搅拌机 图2-5 缝纫机脚踏板机构 2．双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的四杆机构为双曲柄机构。通常一个曲柄作等速转动，另一个曲柄作等速或变速转动，图2-6惯性筛驱动机构和图2-7机动车辆机构均为双曲柄机构。惯性筛驱动机构中，主动曲柄AB 等速回转一周时，曲柄CD 变速回转一周，使筛子EF 具有较大变 图2-6 惯性筛驱动机构 图2-7 机动车辆机构 图2-3 铰链四杆机构
机械设计基础第二章
第2章平面机构运动简图及自由度计算 机械是替代人类完成各项体力劳动甚至脑力劳动的执行者。在各种新型机械的设计初期，首先需要采用机械系统运动简图来对比各种运动方案及工作原理，一边从中选出最佳的设计方案。然后再按照运动要求确定及其各组成构件的主要尺寸，按照强度条件和工作情况确定机构个部分的详细结构尺寸。机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图，对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。 机械系统要完成比较复杂的运动，一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来，因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。机械系统的运动简图是用规定的符号，绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。 一般某机构可分为平面机构和空间机构。平面机构是指各运动构件均在同意平面或相互平行平面内运动的机构。空间机构是指虽有的机构不完全是相互平行的平面内运动的机构。本章将着重介绍机构的结构分析。 第一节机构的组成 构件 任何机器都是由若干个零件组装而成的。构件是指组成机械的各个相对运动的单元。构件 和零件的概念是有区别的。构件是机械中的运动单元体，零件则是机械中不可拆分的制造单元 体。构件可以是一个零件，也可以是由两个或两个以上的零件组成。如图2-1所示的内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、轴套、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的，这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体在发动机内部作往复运动 相互之间并不产生相对运动，因此连杆可以看做一个构件。 因此，从运动角度来看，任何机器都是许多独立运动单元组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。从加工制造角度来看，任何机器都是由许多独立制造单元体组合而成的，这些独立制造单元体称为零件。通常，为了完成同一使命而在结构上组合在一起并协同工作的零件称为部件，如联轴器、减速器等。 通常，单个构件在和其他构件相互连接之前，在空间范围内可以产生6个相互独立的运动，即沿X, Y. Z轴方向的3个移动以及绕X, Y. Z轴的3个转动，如图2-2(a)所示。可以认为，一个构件在三维空间内有6个自由度。很显然，对于二维空间内的构件，在与其他构件连接之前有3个目由度。如图2-2（b）所示，构件1具有3个相互独立的运动，即沿X 轴、Y轴方向的两个移动以及绕垂直于运动平面XOY轴线的一个转动，其他的运动形式都由这三种运动的叠加而成。 2.运动副 事实上，在任何机器或机构内，构件和构件之间是以一定的方式相互连接的，机构中各个构件之间必须有确定的相对运动。因此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接接触的、可以产生相对运动的活动连接称为运动副。两构件上直接参与接触构成运动副的部分称为运动副元素。例如，内燃机中活塞与汽缸之间的连接，它们既相互接触，同时又允许活塞在气缸内部往复移动，这种活动连接就是运动副。可见构成运动副需要具备两个要素:两构件间的直接接触和相对运动。 如前所述，一个构件在平面内有3个自由度。显然，当构件与另一个构件形成运动副后，另一个构件会对该构件的运动形式附加一定的约束，也就是原有构也就是原有构件将失去一
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 ， 045sin 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。
机械设计基础第二章
第二章平面机构的运动简图及自由度 [学习目的]：通过本章学习，掌握运动副的概念、分类，运动副和构件的表示符号以及机构具有确定运动的条件。掌握自由度的计算 机构是认为的实物组合，并且各实物之间具有确定的相对运动。 组成机构的所有构件均在同一平面或平行平面内运动，该机构就称为平面机构。否则就称为空间机构。 2.1平面机构的组成 教师提问： 列举一下在我们日常生活中所观察到的两个构件的链接 答：学生列举例子。（螺栓连接、铆接、焊接、门与门框的链接等等） 我们从所举的例子中分析一下，有些连接是两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。 我们定义由两构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。 运动副的接触方式包括了点、线、面的接触。我们根据接触的方式不同，可以把运动副分成两大类，即低副和高副。 低副： 两构件通过面接触所构成的运动副称为低副。其构件之间的相对运动是转动或是移动。因此我们又可以把低副分为转动副和移动副。 转动副移动副 高副： 两构件之间以点或线相接触所组成的运动副称为高副。
在一个平面内，构件能出现独立运动的数目我们称为构件的自由度，而在物体运动是必然会产生一些限制条件来影响物体的运动，我们把这些限制条件称为约束。 问题：那么我们想一想，一个平面内自由运动的构件有几个自由度呢？ 一个在平面内自由运动的构件具有3个自由度。 引入1个约束条件，构件将减少1个自由度。 所以我们对上述运动副分析能得到： ?组成转动副的构件只能绕同一轴线作相对转动，引入了2个约束，保留了1个自由度； ?组成移动副的构件只能沿某一轴线相对移动，也引入2个约束，保留了1个自由度； ?组成高副的构件的相对运动是转动兼移动，引入1个约束，保留了2个自由度； 组成机构的构件按运动性质可分为三类： 1.机构中接受外部给定运动规律的构件称为原动件。即机构中作用有驱动力或力矩的构件，或运动规律已知的构件。 2.机构中除了原动件以外，随着原动件的运动而运动的其余可动构件称为从动件。 3.在机构中固定不动的构件称为机架。用于支撑可动构件。 注意： 原动件，从动件以及机架都是单独的构件。由以上的构件组合在一起就构成了机构。 2.2 平面机构的运动简图 构件用线段或小方块表示，有时机架画成支架的形式。 转动副
机械设计基础
机械设计基础Revised on November 25, 2020
第一章 1-1 运动副 一、低副：两构件为面接触的运动副 二、高副：两构件为点或线接触的运动副 1-2机械系统的运动简图设计 P14表1-1 1-3机械系统具有确定运动的条件 三、平面自由度的计算 1.找到机构的总构件数N，则活动构件数n=N-1 2.找到构件的低副个数P1 3.找到机构构件的高副个数Ph 4.带入公式F=3n-2p1-ph 注意事项： 1.复合铰链：则其低副个数为m-1个既3-1=2个 2.局部自由度：两者相同，可不考虑其低副个数 3.虚约束：存在与否都不影响其运动的轨迹 4.判断最后运动是否确定应看F是否等于原动件的个数，若等于则确定，若大于则不确 定 课后题：P22 1-7 1-9 图1-24 1-25 1-27 1-28 第二章 2-1 铰链四杆机构 曲柄基准：最短杆与最长杆长度只和小于等于其他两杆长度之和 不同机构的分析： 1.曲柄摇杆：最短杆与机架相邻 2.双曲柄摇杆：最短杆为机架 3.双摇杆：最短杆远离机架 极为夹角：在两极限位置时，曲柄所夹的锐角θ称为极为夹角 判断方法： 1.曲柄与连杆两次共线的位置 2.利用定义找到两次极限位置 公式： θ=180（k-1）/（k+1） 作图，运动物理关系计算出θ值，从而求得其他值 课后题：P43 2-6 2-10 2-13 第三章 3-2从动件的常用运动规律 一、基本术语 基圆：以凸轮轮廓的最小向径r0为半径的园称为基圆 推程：从动件被凸轮推动，以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B’所走过的距离AB’称为推程 远休止角：当凸轮继续回转δs角，从动件在最远位置停止不动，δs称为远休止角 回程：凸轮继续回转δh时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置所走过的距离。δ b称为回程运动角
机械设计基础习题解答
《机械设计基础》 习 题 解 答 机械工程学院
目录 第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65
机械设计基础习题
《机械设计基础》习题 机械设计部分 目录 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 16 滚动轴承 17 联轴器、离合器及制动器 18 弹簧 19机械传动系统设计 8机械零件设计概论 思考题 8-1 机械零件设计的基本要求是什么？ 8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。 8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？ 8-4 复习材料及热处理问题。复习公差与配合问题。 8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？ 8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？ 8-8 主要的摩擦状态有哪四种？ 8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？ 8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？
9 联 接 思 考 题 9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？ 9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为 什么多线螺纹主要用于传动？ 9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？ 9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。 9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？ 9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？ 9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？ 9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。 9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所 受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。 9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。 9-11 平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？ 9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，相 隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？ 9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。 9-14 简述销联接、焊接、粘接、过盈联接、弹性环联接和成形联接的主要特点和应用场合。 习 题 9-1 试证明具有自锁性螺旋传动的效率恒小于50%。 9-2 试计算M24、M24×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性好。 9-3 图示为一升降机构，承受载荷F =150 kN ，采用梯形螺纹，d = 60 mm ，d 2 = 56 mm ，P = 8 mm ，线数n = 3。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。试计算： (1)工作台稳定上升时的效率（螺纹副当量摩擦系数为0.10）。 (2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。 (3)若工作台以720 mm/min 的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。 (4)欲使工作台在载荷F 作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩是多少？ 题9-3图 题9-4图 题9-5图 9-4 图示起重吊 钩最大起重 量F = 50 kN ，吊钩材 料为35钢。牵曳力F R F F 导向滚轮 齿轮 制动轮 推力球轴承
机械设计基础练习题+答案解析
机械设计基础试题库 第一章绪论机械设计概述 一、判断(每题一分) 1、一部机器可以只含有一个机构,也可以由数个机构组成。……( √ ) 2、机器的传动部分就是完成机器预定的动作,通常处于整个传动的终端。(×) 4、机构就是具有确定相对运动的构件组合。………………………………(√) 5、构件可以由一个零件组成,也可以由几个零件组成。………………(√) 6、整体式连杆就是最小的制造单元,所以它就是零件而不就是构件。……(× ) 7、连杆就是一个构件,也就是一个零件。………………………(√) 8、减速器中的轴、齿轮、箱体都就是通用零件。………………………………(×) 二、选择(每题一分) 1、组成机器的运动单元体就是什么？( B ) A.机构 B.构件 C.部件 D.零件 2、机器与机构的本质区别就是什么？( A ) A.就是否能完成有用的机械功或转换机械能 B.就是否由许多构件组合而成 C.各构件间能否产生相对运动 D.两者没有区别 3、下列哪一点就是构件概念的正确表述？( D ) A.构件就是机器零件组合而成的。 B.构件就是机器的装配单元 C.构件就是机器的制造单元 D.构件就是机器的运动单元 4、下列实物中,哪一种属于专用零件？( B ) A.钉 B.起重吊钩 C.螺母 D.键 5、以下不属于机器的工作部分的就是( D ) A.数控机床的刀架 B.工业机器人的手臂 C.汽车的轮子 D.空气压缩机 三、填空(每空一分) 1、根据功能,一台完整的机器就是由(动力系统 )、(执行系统 )、(传动系统)、(操作控制系统)四部分组成的。车床上的主轴属于( 执行)部分。
2、机械中不可拆卸的基本单元称为(零件 ),它就是( 制造 )的单元体。 3、机械中制造的单元称为( 零件 ),运动的单元称为(构件 ),装配的单元称为(机构)。 4、从( 运动 )观点瞧,机器与机构并无区别,工程上统称为( 机械)。 5、机器或机构各部分之间应具有_相对__运动。机器工作时,都能完成有用的__机械功___或实现转换__能量___。 第二章平面机构的结构分析 一、填空题(每空一分) 2、两构件之间以线接触所组成的平面运动副,称为高副,它产生 1 个约束,而保留 2 个自由度。 3、机构具有确定的相对运动条件就是原动件数等于机构的自由度。 4、在平面机构中若引入一个高副将引入___1__个约束,而引入一个低副将引入_2___个约束,构件数、约束数与机构自由度的关系就是F=3n-2Pl-Ph 。 5、当两构件构成运动副后,仍需保证能产生一定的相对运动,故在平面机构中,每个运动副引入的约束至多为2,至少为 1 。 6、在平面机构中,具有两个约束的运动副就是低副,具有一个约束的运动副就是高副。 7、计算平面机构自由度的公式为F= F=3n-2Pl-Ph ,应用此公式时应注意判断:A、复合铰链,B、局部自由度,C、虚约束。 二、选择题(每空一分) 1、有两个平面机构的自由度都等于1,现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构,则其自由度等于 B 。 A、 0 B、 1 C、 2 2、在机构中原动件数目 B 机构自由度时,该机构具有确定的运动。 A、小于 B、等于 C、大于。 3、计算机构自由度时,若计入虚约束,则机构自由度就会 B 。 A、增多 B、减少 C、不变。 4、构件运动确定的条件就是 C 。 A、自由度大于1 B、自由度大于零 C、自由度等于原动件数。
《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： F 3n (2P L P H P') F' 3 7 (2 9 1 0) 1 21 19 1 1 或： F 3n 2P L P H 3 6 2 8 1 1 1-6 自由度为 F 3n (2P L P H P') F' 3 9 (2 12 1 0) 1 1 或： F 3n 2P L F H 3 8 2 11 1 24 22 1 1 1 —10
自由度为： F 3n (2P L P H P') F' 3 10 (2 1 4 1 2 2) 1 30 28 1 1 或： F 3n 2P L P H 3 9 2 12 1 2 27 24 2 1 1 —11 F 3n 2P L P H 3 4 2 4 2 2 1 —13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件 1 R4R3 3 卩34只3 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1 10rad/s，求构件3的速度v3。 100 v3v P13 1P14P310 200 2000mm/s 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 1 R4p 2 2 B4R2
IP 24R 2I 2r 2 IR 4P 12I r 1 1 10rad /s ，求机构全部瞬心、滑块速度 g 和连杆角速度 1 P 4P 3I 10 AC tan BCA 916.565mm/s R 4R2 1 _ 100_10_ 2.9rad P 24R2 2 AC 100 1 — 17:题1-17图所示平底摆动从动件凸轮 1为半径r 20的圆盘, 圆盘中心 C 与凸轮回 转中心的距离l AC 15mm , l AB 90mm , 1 10rad /s ，求 00和 1800时，从 动件角速度 2的数值和方向。 1 — 16 :题1-16图所示曲柄滑块机构，已知: 1AB 100mm /s , I BC 250mm/s , 在三角形ABC 中, BC sin 45° AB ------------- ,sin sin BCA BCA —, 5 cos BCA AC sin ABC BC sin 45° ，AC 310.7mm V 3 V p13 1 R4p 2 2 P 24 P 2〔
机械设计基础答案
第一章 前面有一点不一样，总体还行~~~ 1-1.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：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。 为零件选材时应考虑的主要要求： 1.使用方面的要求： 1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态， 2）零件的工作条件， 3）对零件尺寸及重量的限制， 4）零件的重要程度， 5）其他特殊要求。 2.工艺方面的要求。 3.经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。 45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。 40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。 65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。 ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450. HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。 LC4表示铝硅系超硬铝。 1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？ 解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。 第二章 2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？ 解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。 第二强度理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，适用于石料、混凝土、铸铁等脆性材料的失效场合。 第三强度条件：认为最大切应力是引起屈服的主要因素，适用于低碳钢等塑性材料的失效场合。 2-15.画出图示梁的弯矩图。