机械设计基础试题及答案复习课程

机械设计基础试题及

答案

A卷

一、简答与名词解释(每题5分，共70分)

1. 简述机构与机器的异同及其相互关系

答. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。

2. 简述“机械运动”的基本含义

答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。

3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？

答. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。

4. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？

答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。

5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？

答. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。

6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？

答. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角minγ发生在什么位置？

答. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之

锐角；传动角γ：压力角的余角。α＋γ≡900

。压力角（传动角）越小（越

大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置

8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？

答. 对于盘形凸轮，当外凸部分的理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径r T

相等时：ρ=r T

，凸轮实际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径ρ’=0）。在机构运动过程中，该处轮廓易磨损变形，导致从动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象的发生。

9. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特点？

答. ①传动比恒定；②实际中心距略有改变时，传动比仍保持不变（中心距可分性）；③啮合过程中，相啮合齿廓间正压力方向始终不变（有利于传动平稳性）。

10. 试说明齿轮的分度圆与节圆、压力角与啮合角之间的区别，什么情况下会相等（重合）？

答. 分度圆：模数和压力角均取标准值得圆定义为齿轮分度圆；每个齿轮均有一个分度圆；节圆：一对齿轮啮合时、两个相切并相对作纯滚动的圆定义为节圆。只有当一对齿轮啮合时节圆才存在。

压力角：指分度圆上的标准压力角（常取200

）；啮合角：一对齿轮啮合时，节圆上的压力角为啮合角。

标准齿轮、标准安装（无侧隙）时，分度圆与节圆重合；压力角与啮合角相等。

11. 常用螺纹按牙型分为那几种？主要用途怎样？

答. 常用螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。其中三角形螺纹自锁性好，适用于联接；其余适用于传动。

12. 开式齿轮传动强度计算的准则是什么？

答. 开式齿轮强度由于磨损严重、一般不会发生点蚀。故通常按齿根弯曲疲劳强度设计，并将模数增大10～30％，以弥补磨损的影响。

13. 简述带传动中紧边拉力、松边拉力和有效拉力、张紧力之间的关系。 答：

14. 简述典型的滚动轴承由那些基本元件组成，其中必不可少的元件是什么？ 答. 滚动轴承一般由滚动体、内圈、外圈和保持架组成，其中滚动体必不可少。

二、计算与作图（每题6分，共30分）

15. 计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合铰链和局部自由度，需指出。

（1） （2）

（1）无复合铰链、局部自由度和虚约束

n=7, P L =10, P H

=0 F=3n-2P L -P H

=3×7-2×10-0=1 （2）局部自由度：1

n=8, P L =11, P H

=1 F=3n-2P L -P H

=3×8-2×11-1×1=1

16. 如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄AB 为原动件，长度为l AB =25 mm ，偏距e =10 mm ，已知最大压力角αmax =30°，试求：

解：曲柄与滑块道路垂直时压力角达到最大。根据已知条件先求出连杆长度l BC ，则问题易解。

17. 补全图中不完整的从动件位移、速度和加速度线图，并判断哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。

解：

18. 已知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的模数m=5 mm、压力角

α=20°、中心距a=350 mm、传动比i12 =5/9，试求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。

解：

19. 试分析图（a），（b），（c），（d）中的结构错误，分别说明理由并画出正确的结构图。

中南大学机械设计机械设计基础课程设计_doc

机械设计 课程设计说明书（机械设计基础） 设计题目电动绞车传动装置的设计 学院专业班级：学号： 设计人： 指导老师： 完成日期： 中南大学

目录 一、设计任务书 (1) 二、机械传动装置的总体设计 (4) 1电机的选择 (4) 2传动装置的总传动比和分配各级传动比 (5) 3传动装置的运动学和动力学计算 (6) 三、传动装置主要零件的设计、润滑选择 (7) 1闭式齿轮传动 (7) 2开式齿轮传动 (9) 3开式齿轮传动 (11) 4轴的设计 (12) 5轴承的选择 (16) 6键的选择 (18) 7联轴器的选择 (19) 8附件选择 (19) 9润滑与密封 (21) 10箱体各部分的尺寸 (21) 四、设计总结 (23) 五、参考文献 (24)

设计计算及说明结果及依据 一、设计任务书 1 题目 电动绞车传动装置的设计 2 传动简图 3 原始数据： 表一原始数据 项目数据 运输带曳引力 F（KN）30 运输带速度 v(m/s) 0.25 滚筒直径 D（mm）350 4设计目的 （1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机 械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进 行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了 相关机械设计方面的知识； （2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计， 使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工 程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创 新能力； （3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相 关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助

设计方面的能力。 5设计内容 （1） 传动装置的总体设计； （2） 传动装置主要零件的设计、润滑选择； （3） 减速器装配图的设计； （4） 零件工作图的设计； （5）设计计算说明书的编写。 二 机械传动装置的总体设计 1 电机的选择 1.1 电机类型的选择 选择Y 系列三相异步电动机。 1.2 额定功率的确定 电动机所需功率为 η w d P P = KW P w ：工作机构所需功率； η：从电动机到工作机的传动总效率； KW 5.71000 Fv P w == F ：工作机牵引力，30kN ； V ：工作机的线速度，0.25m/s ； η=η联×η3轴承×η闭式齿轮×η2开式齿轮 ×η滚筒 =0.992×0.993×0.97×0.952×0.98 =0.826 从课程设计书p7表2-4查得联轴器、轴承、齿轮、链和滚筒的效率值。则 KW 082.9826 .05 .7P d == 额定功率值d ed P P ≥。 w P =KW 5.7 课程设计 表2-4 KW 082.9P d =

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》复习重点、要点总结

《机械设计基础》 第1章机械设计概论 复习重点 1. 机械零件常见的失效形式 2. 机械设计中，主要的设计准则 习题 1-1 机械零件常见的失效形式有哪些？ 1-2 在机械设计中，主要的设计准则有哪些？ 1-3 在机械设计中，选用材料的依据是什么？ 第2章润滑与密封概述 复习重点 1. 摩擦的四种状态 2. 常用润滑剂的性能 习题 2-1 摩擦可分哪几类？各有何特点？ 2-2 润滑剂的作用是什麽？常用润滑剂有几类？ 第3章平面机构的结构分析 复习重点 1、机构及运动副的概念 2、自由度计算 平面机构：各运动构件均在同一平面内或相互平行平面内运动的机构，称为平面机构。 3.1 运动副及其分类 运动副：构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动） 按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同，通常把平面运动副分为低副和高副两类。 3.2 平面机构自由度的计算 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度，若机构中有n个活动构件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个自由度。当用P L个低副和P H个高副连接组成机构后，每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，共引入2P L+P H个约束，因此整个机构相对机架的自由度数，即机构的自由度为 F=3n-2P L-P H (1-1)下面举例说明此式的应用。 例1-1 试计算下图所示颚式破碎机机构的自由度。 解由其机构运动简图不难看出，该 机构有3个活动构件，n=3；包含4个转 动副，P L=4；没有高副，P H=0。因此， 由式(1-1)得该机构自由度为 F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=1

机械设计基础课程设计ZDL3B

1、设计任务书 1.1 设计题目 1.2 工作条件 1.3 技术条件 2、传动装置总体设计 2.1 电动机选择 2.2 分配传动比 2.3 传动装置的运动和动力参数计算 3、传动零件设计计算以及校核 3.1 减速器以外的传动零件设计计算 3.2 减速器内部传动零件设计计算 4、轴的计算 4.1 初步确定轴的直径 4.2 轴的强度校核 5、滚动轴承的选择及其寿命验算 5.1 初选滚动轴承的型号 5.2 滚动轴承寿命的胶合计算 6、键连接选择和验算 7、连轴器的选择和验算 8、减速器的润滑以及密封形式选择 9、参考文献

1.1设计题目 设计胶带传输机的传动装置 1.2工作条件 1.3技术数据 2.传动装置总体设计 2.1电动机的选择 2.1.1选择电动机系列 根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380伏，丫系列电动机 2.1.2选择电动机的功率 (1) 卷筒所需有效功率 0 .7901FV P w 1000 1600 1.6 1000 2 .56 kw P w 2.56kw (2) 传动总效率 根据表4.2-9确定各部分的效率： 弹性联轴器效率 一对滚动轴承效率 闭式齿轮的传动效率开式滚子链传动效率一对滑动轴承的效传动滚筒的效率n 1=0.99 n 2=0.98 n 3=0.97 (8 级) n 4=0.92 n 5=0.97 n 6=0.96 0.99 0.99 20.97 0.90 0.97 0.96 0.7901

(3) 所需的电动机的功率 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式 结构，电压380V, 丫系列。 查表2.9-1可选的丫系列三相异步电动机 Y160M1-8型，额定 F 0 4kw ，或选 Y132M2-6型，额定 P 0 4kw 。 满足P 。 P r 2.1.3确定电动机转速 传动滚筒转速 现以同步转速为 丫132S-4型(1500r/min ) 及丫132M2-6 型(1000r/min )两种方案比较，查得电动机数据 万案 号 电动机型 号 额定功 率(kW) 同步转 速 (r/mi n) 满载转 速 (r/mi n) 电动机 质量/kg 总传动 比 1 Y160M1-8 4 750 720 73 7.54 2 Y132M2-6 4 1 .05 比较两种方案，方案2选用的电动机使总传动比较大。为使传 动装置结构紧凑，选用方案1。电动机型号为丫160M1-&由表 2.9-2查得其主要性能数据列于下表 电动机额定功率P o /kW 4 电动机满载转速n 0/(r/min) 720 电动机轴伸直径D/mm 42 电动机轴伸长度E/mm 110 电动机中心高H/mm 160 堵转转矩/额定转矩 2.0 P r P w 2.56 0.7901 3.24Kw Pr=3.24kw 60v D 60 1.6 95.5r / min

机械设计基础重点总结修订稿

机械设计基础重点总结 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

《机械设计基础》课程重点总结 绪论 机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。 原动机：将其他形式能量转换为机械能的机器。 工作机：利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器。 机器主要由动力部分、传动部分、执行部分、控制部分四个基本部分组成，它的主体部分是由机构组成。 机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。 机构与机器的区别：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还含电器、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。 零件是制造的单元，构件是运动的单元，一部机器可包含一个或若干个机构，同一个机构可以组成不同的机器。 机械零件可以分为通用零件和专用零件。 机械设计基础主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。 第一章平面机构的自由度和速度分析 1.平面机构：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构；构件相对参考系的独立运动 称为自由度；所以一个作平面运动的自由机构具有三个自由度。 2.运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。两构件通过面接触组成的运 动副称为低副；平面机构中的低副有移动副和转动副；两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副； 3.绘制平面机构运动简图；P8 4.机构自由度计算公式：F=3n-2P l -P H 机构的自由度也是机构相对机架具有的独立运动 的数目。原动件数小于机构自由度，机构不具有确定的相对运动；原动件数大于机构自由度，机构中最弱的构件必将损坏；机构自由度等于零的构件组合，它的各构件之间不可能产生相对运动；机构具有确定的运动的条件是：机构自由度F > 0,且F等于原动件数 5.计算平面机构自由度的注意事项：（1）复合铰链：两个以上构件同时在一处用转动 副相连接（图1-13）（2）局部自由度：一种与输出构件运动无关的的自由度，如凸轮滚子（3）虚约束：重复而对机构不起限制作用的约束 P13（4）两个构件构成多个平面高副，各接触点的公共法线彼此重合时只算一个高副，各接触点的公共法线彼此不重合时相当于两个高副或一个低副，而不是虚约束。 6.自由度的计算步骤：1）指出复合铰链、虚约束和局部自由度；2）指出活动构件、低 副、高副；3）计算自由度；4）指出构件有没有确定的运动。 7.发生相对运动的任意两构件间都有一个瞬心。瞬心数计算公式：N=K(K-1)/2 三心定 理：作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。 第二章平面连杆机构 1.平面连杆机构是由若干构件用低副(转动副、移动副)连接组成的平面机构，又称平面 低副机构；最简单的平面连杆机构由四个构件组成，称为平面四杆机构。按所含移动副数目的不同，可分为：全转动副的铰链四杆机构、含一个移动副的四杆机构和含两个移动副的机构。 2.铰链四杆机构：全部用转动副相连的平面四杆机构；机构的固定构件称为机架，与机 架用转动副相连接的构件称为连架杆，不与机架直接相连的构件称为连杆；整转副：

机械设计基础课程设计说明书

《机械设计基础》 课程设计 船舶与海洋工程2013级1班第3组 组长:xxx 组员:xxx xxx xxx 二〇一五年六月二十七日

《机械设计基础》课程设计 说明书 设计题目: 单级蜗轮蜗杆减速器 学院:航运与船舶工程学院 专业班级: 船舶与海洋工程专业一班 学生姓名: xxx 指导老师: xxx 设计时间: 2015-6-27 重庆交通大学航运与船舶工程学院2013级船舶与海洋工程 《机械设计基础》课程设计任务书 1、设计任务 设计某船舶锚传动系统中的蜗杆减速器及相关传动。 2、传动系统参考方案(见下图) 锚链输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级蜗杆减速器3,再通过联轴器4,将动力传至输送锚机滚筒5,带动锚链6工作。

锚链输送机传动系统简图 1——电动机;2——联轴器;3——单级蜗杆减速器; 4——联轴器;5——锚机滚筒;６——锚链 3、原始数据 设锚链最大有效拉力为F(N)=3000 N,锚链工作速度为v=0、6 m/s,锚链滚筒直径为d=280 mm。 4、工作条件 锚传动减速器在常温下连续工作、单向运动;空载起动,工作时有中等冲击;锚链工 作速度v的允许误差为5%;单班制(每班工作8h),要求减速器设计寿命8年,大修期为3年,小批量生产;三相交流电源的电压为380/220V。 5、每个学生拟完成以下内容 (1)减速器装配图1张(A1号或A0号图纸)。 （2）零件工作图2~3张(如齿轮、轴或蜗杆等)。 (3)设计计算说明书1份(约6000~8000字)。

目录 1、运动学与动力学的计算 0 2、传动件的设计计算 (4) 3、蜗杆副上作用力的计算 (7) 4、减速器箱体的主要结构尺寸 (8) 5、蜗杆轴的设计计算 (9) 6 、键连接的设计 (13) 7、轴及键连接校核计算 (13) 8、滚动轴承的寿命校核 (17) 9、低速轴的设计与计算 (17) 10、键连接的设计 (20) 11、润滑油的选择 (21) 12、附件设计 (21) 13、减速器附件的选择 (22) 参考文献: (23)

机械设计基础习题与答案

第一章 平面机构的自由度和速度分析 题1-1 在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。 题1—2 图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A 转动时，构件2绕活动中心C 摆动，同时带动刀架3上下移动。B 点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。 题1—3 计算题1－3图a ）与 图b ）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。 A B C 1 2 3 4 a) 曲柄摇块机构 A B C 1 2 3 4 b) 摆动导杆机构 题解1－1 图

题1－3图a）题1－3图b） 题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。 题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。 题1—5图题解1—5图

题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。 第二章 连杆机构 题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l 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l AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。 题2-2 如图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作 行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由； （2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。 题2-3 图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。 A C D 题2-1图

机械设计基础课程答案天津大学(少学时)李秀珍

第一章 1-2、n=5,P L=7;F=1 1-3、a) n=7,P L=10 F=1 ,复合铰链C; b )n=7,P L=9, P H=1; F=2，局部自由度G，复合铰链C，虚约束EF f) n=7P L=10; F=1; h) n=9,P L=12, P H=2; F=1或者n=8,P L=11, P H=1; F=1, 第二章 2-2、单个螺栓允许的为3.372KN,因为为2个螺栓，所以允许的最大静载荷为6.745KN 2-3、螺钉联结允许的最大牵曳力为841.04N 2-6、参考38页例题 2-10、选用挤压应力为110MPa,键的类型为平键A型；能传递的最大扭矩为2.71KNm 第三章 3-2、齿轮齿数：54，模数：2.5，分度圆直径：135mm，顶圆直径：140mm，根圆直径：128.75mm 3-3、1）切向力垂直纸面向外，径向力向上；2）切向力垂直纸面向内，径向力向上；3）切向力垂直纸面向内，径向力向下，轴向力向左；4）切向力垂直纸面向外，径向力向下，轴向力向左；5）切向力垂直纸面向外，径向力向上，轴向力向左。

3-5、按接触疲劳强度计算的最大扭矩为（取K=1.2）：18.57Nm，最大功率19.45KW：以齿根弯曲疲劳强度校核：安全系数取1.4，1Fσ=59.79<314.29Mpa, 2Fσ=52.75<234.28Mpa,故减速器能传递的功率为19.45KW。 3-7、斜齿轮的螺旋角：‘’ ’24 13 ，分度圆直径： 10 53.88mm,135.99mm，顶圆直径：58.88mm,140.99mm，根圆直径：47.63mm,129.74mm，端面模数：2.566mm，当量齿数：22.75,57.41。 3-8、（1）齿轮2 右旋，齿轮3右旋，齿轮4左旋；（2）齿轮2各分力分别为：径向力：1594N,轴向力：599N,法向力413N。齿轮3各分力: 径向力：2.73K N,轴向力：1.02KN,法向力614.2N 3-12、（1）齿轮3：左旋,螺旋角为“ ‘21 13 ；齿轮4：右旋，螺 23 旋角为“ ‘21 13 。 23 第四章 4-3、（1）齿轮3右旋；齿轮4左旋；（2）蜗轮切向力=7876.3N，径向力=2866.7N，轴向力=2187.9N。斜齿轮切向力=16.3KN，径向力=6.18KN，轴向力4744.5KN。 4-4、齿轮1左旋，齿轮2右旋，蜗轮顺时针方向；（2）切向力垂直纸面向外，轴向力向右，径向力向上；（3）螺旋角‘’ ’19 12 ， 50 导程角‘’ ’35 11 ，转矩为439NM 18 第五章

机械设计基础课程设计说明书

<<机械设计基础课程设计>> 说明书 机械制造及自动化专业 Jixie zhizao ji zidonghua zhuanye 机械设计基础课程设计任务书2 Jixie sheji jichu kecheng sheji renwu shu 2 姓名:x x x 学号: 班级:09级机电1班 指导教师:x x x 完成日期:2010/12/12

机械制造及自动化专业 机械设计基础课程设计任务书2 学生姓名：班级：学号： 一、设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器 给定数据及要求 已知条件：运输带工作拉力F=4kN；运输带工作速度v=1.2m/s（允许运输带速度误差为±5%）；滚筒直径D=400mm；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度350C；小批量生产。 二、应完成的工作 1.减速器装配图1张； 2.零件工作图1张（从动轴）； 3.设计说明书1份。 系主任：科室负责人：指导教师：

前言 这次设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整设计及方法，构成减速器的通用零部件。 这次设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等，全方位的运用所学过的知识。如：机械制图，金属材料工艺学公差等已学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决。减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮-蜗杆减速器，轴装式减速器、组装式减速器、联体式减速器。 在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求。确定合理的设计方案。

机械设计基础知识点总结

n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论：机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构：是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件：机构中的（最小）运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件：制造的单元。分为：1、通用零件，2、专用零件。 一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。 二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点：(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax ≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax ＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运 动的从动件摇杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin 表示。2推程：从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ；3远休止：从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ；4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ；5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ；6行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h 表示。7从动件位移线图：从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点：设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程： 推 程 等减速段运动方程： 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变（适用于中速场合） 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四：根切根念：用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图这种现象称为根切。 根切形成的原因：标准齿轮：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为： 不根切的最少齿数为： 标准齿轮：指m 、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法：加工原理：成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工：(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点：加工精度低；加工不连续，生产率低；加工成本高。优点：可以用普通铣床加工。 范成法：加工原理：根据共轭曲线原理，利 用一对齿轮互相啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工：(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀（梳齿刀）:是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同，仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时，刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九：失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。类型：（1）断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用)，使物体分成几个部分的现象，通常定义为固体完全断裂，简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a =

机械设计基础课程设计

南京工业大学 机械设计基础课程设计计算说明书 设计题目 系（院） 班级 设计者 指导教师 年月日

目录 1：课程设计任务书。。。。。。。。。。。。。。。。。1 2：课程设计方案选择。。。。。。。。。。。。。。。。2 3：电动机的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 4：计算总传动比和分配各级传动比。。。。。。。。。。4 5:计算传动装置的运动和动力参数。。。。。。。。。。。5 6：减速器传动零件的设计与计算 （1）V带的设计与计算。。。。。。。。。。。。。。8 （2）齿轮的设计与计算。。。。。。。。。。。。。。13 （3）轴的设计与计算。。。。。。。。。。。。。。。17 7：键的选择与校核。。。。。。。。。。。。。。。。。26 8：联轴器的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 9：润滑和密封。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 10：铸铁减速器箱体主要结构设计。。。。。。。。。。。30 11：感想与参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。32

一、设计任务书 ①设计条件 设计带式输送机的传动系统，采用带传动和一级圆柱出论减速器 ②原始数据 输送带有效拉力F＝5000N 输送带工作速度V＝1.7m/s 输送带滚筒直径d＝450mm ③工作条件 两班制工作，空载起动载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380/220V。 ④使用期限及检修间隔 工作期限：8年，大修期限：4年。 二．传功方案的选择 带式输送机传动系统方案如图所示：（画方案图）

带式输送机由电动机驱动。电动机1将动力传到带传动2，再由带传动传入一级减速器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。

机械设计基础习题答案

平面机构及其自由度 1、如图a所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺 绘制其机构运动简图（图b）。 l 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

GAGGAGAGGAFFFFAFAF 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。

GAGGAGAGGAFFFFAFAF 图 c 1） 图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。

GAGGAGAGGAFFFFAFAF 解：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F

机械设计基础课程形成性考核作业及答案

机械设计基础课程形成性考核作业（一） 第1章静力分析基础 1．取分离体画受力图时，__CEF__力的指向可以假定，__ABDG__力的指向不能假定。 A．光滑面约束力B．柔体约束力C．铰链约束力D．活动铰链反力E．固定端约束力F．固定端约束力偶矩G．正压力 2．列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在__B__的方向上，使投影方程简便；矩心应选在_FG_点上，使力矩方程简便。 A．与已知力垂直B．与未知力垂直C．与未知力平行D．任意 E．已知力作用点F．未知力作用点G．两未知力交点H．任意点 3．画出图示各结构中AB构件的受力图。 4．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,α＝30?.求两吊杆的受力的大小。

∑=0 Fx 又因为AB=BC α α 答：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动 2．什么是运动副？什么是高副？什么是低副？ 答：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。 3．计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

（1）n ＝7，P L ＝10，P H ＝0 （2）n ＝5，P L ＝7，P H ＝0 H L P P n F --=23 H L P P n F --=23 =10273?-? =7253?-? 1= 1= C 处为复合铰链 （3）n ＝7，P L ＝10，P H ＝0 （4）n ＝7，P L ＝9，P H ＝1 H L P P n F --=23 H L P P n F --=23 =10273?-? =19273-?-? 1= 2= E 、E ’有一处为虚约束 F 为局部自由度

机械设计基础知识点总结

机械设计基础知识点总结 1、通用零件， 2、专用零件。一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F =3n-2PL-PH机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。由m个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点： (1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。 (2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。CDAB铰链四杆机构：具有转换运动功

能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆 与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副 是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相 邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以 最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的 平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运动的从动件摇 杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这 种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C点的力P与C点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们在原动件上施加多大的力都不能使机构运动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC与摇 杆CD所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸 轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin表示。2

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)。 3-4 题3-4图所示四杆机构简图中，各杆长度为a =30 mm ，b =60 mm ，c =75 mm ，d =80 mm ，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速比系数。（用图解法求解） D 题3-3图