机械设计基础重点总结
《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：组成转动副的两构件能作整周的相对转动，反之称为摆动副；与机架组成整转副的连架杆称为曲柄，与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆；铰链四杆机构可分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
3.含一个移动副的四杆机构：曲柄滑块机构，转动导杆机构、摆动导杆机构，定块机构、摇块机构。
含有两个移动副的四杆机构：1）两个移动副不相邻正切机构；2）两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联正弦机构3）两个移动副相邻，且均不与机架相关联4）两个移动副都与机
架相关联
4.铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆和最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和；整转副是最
短边及其邻边组成的。
5.铰链四杆机构是否存在曲柄依据：1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构；
2）取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇杆机构；3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。如果铰链四杆机构中的最短边和最长边长度之和大于其余两杆长度之和，则该机构中不存在整转副，无论取哪个构件作为机架都只能得到双摇杆机构。
6.极位角θ越大，机构的急回特性(生产设备在慢速运动的行程中工作，在快速运动的行程中返回)越
明显。急回运动特性可用行程速度变比系数K来表示：K=w2/w1=Ψ/t2/Ψ/t1=t1/t2=Ψ1/Ψ2=(180°+θ)/(180-θ)；作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角叫做压力角α，压力角是作为判断机构传力性能的重要标志；压力角的余角叫做传动角；压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好；压力角越大，传动角越小，机构的传力性能越差，传动效率越低。作图题：极位角和最小传动角的位置。机构中的这种传动角为零的位置称为死点位置。
第三章凸轮机构P40
分类、刚性冲击、柔性冲击
1.凸轮机构的优点是：只需设计适当的齿轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑，设计方便。缺点是：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易磨损，所以通常用于传力不大的控制机构。
2.凸轮机构的从动件做等速运动时，造成强烈刚性冲击；做简谐运动时造成柔性冲击；做正弦加速度运动时没有冲击。
3.基圆半径越小，压力角越大，传动角越小，有害分力越大，传动效率越低，当压力角达到一定的程度，有用分力连摩擦力也克服不了。
4.平底从动件凸轮压力角为定值。
第四章齿轮机构
主要优点：1）使用的圆周速度和功率范围广；2）效率较高；3）传动比稳定；4）寿命长；5）工作可靠性高；6）可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。缺点：1）要求较高的制造和安装精度，成本较高；2）不适宜远距离两轴之间的传动。
1.齿廓实现定角速比传动的条件：过接触点所作的齿廓公法线必须与连心线交于一定点。
2.渐开线：当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹；渐开线上任意一点的法线均与基圆相切；基圆之内无渐开线；渐开线齿廓上某点的法线，与齿廓上该点速度方向线之间的夹角为压力角αk。
3.一对齿轮的传动比等于两轮的转动速度之比，等于两轮角速度之比，等于两轮基圆半径的反比，等于两轮节圆半径的反比。
4.渐开线齿轮传动的可分性：一对渐开线齿轮制成之后，其基圆半径是不能改变的，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变。
5.齿轮各部分名称：齿根圆d f、基圆d b、分度圆d、齿顶圆d a、齿厚s、齿槽宽e、齿距p、齿宽b、齿顶高h a、齿根高h f、全齿高h、齿隙c。
6.齿轮所有的几何尺寸都用模数的倍数来表示，所以齿数相同的齿轮，模数越大，齿轮的尺寸越大，其承载能力也就越高。d=mz;p=mπ;分度圆是具有标准模数和标准压力角（20°）的圆。模数越大，p 越大，齿轮越大，齿轮抗弯能力越强，所以，模数是齿轮抗弯能力的重要标志。
h=h a+h f h a=m×h a*h f=(h a*+c*)mh a* =1.0c*=0.25（正常齿）；d a=d+2h a d f=d-2h f h=ha+hf
p=s+e c=c*m
d b=d×cos20°
标准齿s=e=p/2
标准齿轮：分度圆上齿厚和齿槽宽相等，且齿顶高和齿根高均为标准值的齿轮称为标准齿轮。
标准齿轮缺点：1）齿数必须大于或等于最小齿数，否则回产生根切；2）不适用于实际中心距a’不等于标准中心距a的场合；3）一对相互啮合的标准齿轮。小齿轮齿根厚度小于大齿轮齿根厚度，抗弯能力有明显差别。弥补：变位齿轮P65
7.渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角分别相等。
8.分度圆和压力角是单个齿轮所具有的，而节圆和啮合角是两个齿轮相互啮合时才出现的。标准齿轮
传动只有在分度圆和节圆重合时，压力角和啮合角才相等，否则，啮合角大于压力角。
9.实际啮合线段与两啮合点间距离之比称为重合度，因此，齿轮连续传动的条件是重合度大于等于
1.重合度表示同时参加啮合的齿的对数，重合度越大，轮齿平均受力越小，传动越平稳。
10.渐开线齿轮的切齿原理：成形法；范成法：1）齿轮插刀；2）齿条刀；3）齿轮滚刀
11.根切P64；对α=20和h a*=1的正常齿制标准渐开线齿轮，当用齿条加工时Z min=17；
12.一对斜齿轮正确啮合条件：模数相等，压力角相等，螺旋角大小相等方向相反（外啮合）。
13.斜齿轮的法向模数和端面模数之间的关系：p n=p t×cosβ；m n=m t×cosβ 重合度：
?=?t+FH/P t=btanβ/p t+?t;国际规定，斜齿轮的法向参数取为标注值，而端面参数为非标准值。14.斜齿轮与直齿轮相比的优点：1）齿廓接触线是斜线，一对齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的，
故运转平稳，噪声小。2）重合度大，并随齿宽和螺旋角β的增大而增大，故承载能力高，运转平稳，适于高速传动。3）斜齿轮不根切最少齿数小于直齿轮。
第五章轮系
1.轮系可以分为定轴轮系和周转轮系。转动时每个齿轮的几何轴线都是固定的，这种轮系称为定轴轮
系。至少有一个轮系的几何轴线绕另一个轮系的几何轴线转动的轮系，称为周转轮系。
2.涡轮蜗杆的左右手定则：左旋用左手，右旋用右手，四指弯曲的方向是蜗杆的旋转方向，拇指的反
向是涡轮的转动方向。
3.定轴轮系传动比的数值等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的乘积与所有主动轮齿数乘积之比。
4.惰轮（过桥齿轮）：不影响传动比数值大小，只起改变转向作用的齿轮。
5.一个周转轮系包括：行星轮、支持它的行星架和与行星轮相啮合的中心轮。周转轮系传动比的计算
——相对速度法。P76
6.复合轮系及其传动比。
第六章间歇运动结构
间歇运动机构：主动件连续运动时，从动件作周期性运动、时停运动的机构。分为棘轮机构、槽轮机构、不完全齿机构、凸轮间歇运动机构。
1.止回棘爪，防止棘轮向相反方向运动。
2.槽轮机构的运动特性系数是指在一个运动循环内，槽轮的运动时间t m对拨盘的运动时间t之比
τ=1/2-1/z。z为槽数
第九章机器零件设计概论
1.塑性材料以屈服极限为极限应力，脆性材料以强度极限为极限应力；
2.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；
连接松弛；摩擦传动打滑等。
3.疲劳断裂特征：1）疲劳断裂的最大应力比静应力下材料的强度极限低；2）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。初期现象是；零件表面或表层形成裂纹4.运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损；零件抗磨损的能力称为耐磨性；机械中磨损的
主要类型：磨粒磨损、胶合、点蚀、腐蚀磨损。胶合：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。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面材料有一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨损。点蚀：在滚动或兼有滑动和滚动的高副中。受载时材料表面有很大的接触应力，当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在表面形成小坑。
第十章连接
1.螺纹的主要几何参数：大径d（公称直径）、小径d1、中径d2、螺距P、导程S、螺纹升角、牙型角
α、牙侧角β。
2.矩形螺纹自锁条件斜面倾角小于摩擦角；非矩形螺纹自锁条件螺纹升角小于等于当量摩擦角
3.牙侧角越大，自锁性越好，效率越低。
4.把牙型角等于60度的三角形米制螺纹称为普通螺纹，以大径为公称直径。同一公称直径可以有多
种螺距的螺纹，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹。公称直径相同时，细牙螺纹的自锁性能好，但不耐磨、易滑扣。
5.M24:粗牙普通螺纹，公称直径24，螺距3;M24×1.5:细牙普通螺纹，公称直径24，螺距1.5。
6.螺纹连接基本类型：1螺栓连接；2螺钉连接；3双头螺柱连接；紧定螺钉链接。螺纹连接的防松：
摩擦防松、机械防松、铆冲粘合防松。对顶螺母属于摩擦放松。
7.螺栓的主要失效形式：1）螺栓杆拉断；2）螺纹的压溃和剪断；3）经常装拆时会因磨损而发生滑
扣现象。
8.提高螺栓连接强度的措施：1、降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；2、改善螺纹牙间的载荷分布；3、
减小应力集中。
9.螺栓螺纹部分的强度条件。螺栓的总拉伸荷载为：工作荷载和残余预紧力。
10.键主要用来实现轴和轴上零件间的周向固定以传递转矩；键分为平键、半圆键、楔键、和切向键。
11.1、平键连接两侧面为工作面，定心性较好、拆装方便；主要失效形式是工作面的压溃和磨损。常
用的有普通平键和导向平键；2、半圆键连接两侧面为工作面，具有定心较好的优点，装配方便；
3、楔键连接和切向键连接上下面为工作面，工作时，主要靠摩擦力传递转矩，并能承受单方向的
轴向力。
第十一章齿轮传动
1.按照工作条件，齿轮传动可分为闭式传动和开式传动。
2.轮齿的失效形式主要有：齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。在一般闭式
齿轮传动中，齿轮的主要失效形式是齿面接触疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断。齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，故常取节点处的接触应力为计算依据。对于开式齿轮，主要的失效形式有：齿面点蚀和齿轮的弯曲疲劳强度破坏。
3.热处理：钢在固体状态下被加热到一定温度，保温，不同的冷却方法，改变钢的组织结构，得到所
需性能。退火：放在空气中缓慢降温。正火：空气中对流冷却。淬火:放在水中或油中冷却。
4.直齿圆柱齿轮传动的作用力及其各力的方向。P169
5.设计圆柱齿轮时设计准则：1）对闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式为齿面点蚀，按齿面接触强
度进行设计，按齿根的弯曲强度进行校核；2）对闭式硬齿面齿轮传动，主要失效形式为轮齿弯曲疲劳强度破坏，按齿根的弯曲强度进行设计，按齿面的接触强度进行校核；3）对开式齿轮传动，主要失效形式为齿面磨损和轮齿弯曲疲劳强度破坏，按轮齿的弯曲疲劳强度进行设计，将计算的模数适当修正。
6.斜齿圆柱齿轮传动，各分力的方向如下：圆周力的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与
运动方向相同；径向力的方向对两轮都是指向各自的轴心；轴向力的方向可由齿轮的工作面受压来决定。P177
7.螺旋角增大，重合度增大，使传动平稳，但轴向力也增大。Β=8～20
第十二章蜗杆传动
1.蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动和动力；主要优点是能得到很大的传动比、结构紧凑、传动平稳和噪声较小却。缺点是传动效率较低，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高。正确啮合条件是蜗杆轴向模数和轴向压力角分别等于蜗轮端面模数和端面压力角。
2.主要失效形式有胶合、点蚀、磨损等；选材：蜗杆一般采用碳素钢或合金钢，要求齿面光洁并具有较高硬度，常采用青铜作蜗轮齿圈。受力情况P195
第十三章带传动
1.带传动的优点是：1）适用于中心距较大的传动；2）带具有很好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；
3）过载时，带与带轮间出现打滑，打滑虽使运动失效，但可防止损坏其它零件；4）结构简单，成本低廉。带传动的缺点是：1）传动的外廓尺寸较大；2）需要张紧装置；3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4）带的寿命较短；5）传动效率较低。
2.若带所需传递的圆周力超过带与轮面键的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这
种现象称为打滑。由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指由过载引起的全面滑动，应当避免。弹性滑动是由紧、松边拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免的。
3.在即将打滑时，紧边拉力和松边拉力之间的关系。
4.运转过程中，带经受变应力，最大应力发生在紧边与小轮的接触处。最大应力=紧边与松边拉力产
生的拉应力+离心力产生的拉应力+弯曲应力。
5.带在带轮上打滑和带发生疲劳损坏是带的主要失效形式。带传动的设计准则是保证带不打滑及具有
一定的疲劳寿命。
6.中心距不能过小的原因：中心距过小，带变短，带上应力变化次数增多，疲劳破坏加强。V带两侧
面的夹角小于40度，原因：V带在带轮上弯曲时，由于界面变形使其家教变小。小轮直径不能过小的原因:只经过小，则带的弯曲应力变大，而导致带的寿命减短。
7.链轮每转过一个齿，链速就从大到小，再从小到大变化一次，同时伴随着链条忽上忽下颤抖且由于
接触部分是多边形的部分，由于多边形的存在而引起的链传动的运动不均匀性称为链传动的多边形效应。
8.链传动主要失效形式：1）链板疲劳破坏；2）滚子套筒的冲击疲劳破坏；3）销轴与套筒的胶合；4）
链条铰链磨损；5）过载拉断。润滑方式：定期人工给油、油杯滴油、油浴润滑、油泵供油。
第十四章轴
1.轴是机器中重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。根据承受载荷不同，分为转轴、
传动轴和心轴；按轴线的形状分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。设计要求：1）便于加工，轴上零件易于装拆；2）轴和轴上零件要有准确的工作位置；3）各零件要牢固而可靠地相对固定；4）改善受力状况，减小应力集中和提高疲劳强度。
2.根据转矩性质而定的折合系数：对不变的转矩，其等于0.3；当转矩脉动变化时，其等于0.6；对
于频繁正反转的轴，其为1.
3.轴的结构设计改错题。
第十六章滚动轴承
1.滚动轴承一般由内圈外圈滚动体和保持架组成。
2.常用滚动轴承的类型和性能特点:1）3：圆锥滚子轴承能同时承受较大的径向荷载和轴向荷载，一
般成对使用。2）5：推力球轴承，只承受轴向荷载。3）6：深沟球轴承4）7：角接触球轴承。3.滚动轴承代号的排列顺序：类型代号+宽度系列代号（可省略）+直径系类代号+内径尺寸系列代号+
内部结构代号+公差等级代号，其中，内径尺寸系列代号乘以5得到内径尺寸。
4.滚动轴承失效形式：1）疲劳破坏（疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式）2）永久变形
5.轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对于另一个
套圈的总转数，或在某一转速下的工作小时数；基本额定寿命L：一组同一型号的轴承在同一条件下运转，其可靠度为90﹪时，能达到或超过的寿命为基本额定寿命。可靠度R：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率；基本额定动载荷C：当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷。
6.轴承寿命计算P278
7.轴承的预紧：对某些可可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴向压紧力，使内外圈产生相对位移
而消除游隙，并在套圈和滚动体接触出产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。
计算题：自由度计算、螺纹链接强度计算、齿轮几何尺寸计算、轮系传动比计算、轴承寿命计算
问答题：
1．什么是虚约束?什么是复合铰?什么是局部自由度?
2．构件系统成为机构的充分必要条件。3．机构具有确定运动的条件。4．铰链四杆机构有曲柄存在的条件。5．什么是连杆机构的极位夹角?
6．连杆机构输出件具有急回特性的条件。7．怎样确定四连杆机构的死点位置。
8．简述摩擦型带传动的特点。
9．普通V带传动和平带传动相比，有什么优缺点? 10．带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别? 11．带传动中，弹性滑动是怎样产生的?造成什么后果?
12．说明带传动中紧边拉力F1、松边拉力F2和有效拉力F、张紧力F0之间的关系。
13．带传动工作时，带上所受应力有哪几种?如何分布?最大应力在何处?
14．在多根V带传动中，当一根带失效时，为什么全部带都要更换?
15．普通V带的楔角与带轮的轮槽角是否相等?为什么?
16．画出带工作时的应力分布图，指出最大应力为多大?发生在何处?
17．带传动中为什么要求小带轮直径d1＞d min？带传动中心距a、带长L、小带轮包角α1和张紧力F0对传动有什么影响?
18．带传动中，主动轮的圆周速度V1，带速V、从动轮的圆周速度V2相等吗?为什么？
19．凸轮机构中从动件的运动规律取决于什么？20．齿轮传动的特点。
21．齿轮传动的基本要求。
22．渐开线齿廓啮合的特点。
23．一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件和连续传动条件是什么?
24．简答对齿轮材料的基本要求。
25．什么是传动比?什么是齿数比?有何区别? 26．对于齿面硬度≤350HBS的一对齿轮传动，选取齿面硬度时，那个齿轮的齿面硬度高些?为什么?
27．一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿面接触应力是否相等?大、小齿轮的接触强度是否相等?在什么条件下两齿轮的接触强度相等?
28．对于闭式软齿面、闭式硬齿面和开式齿轮传动，齿数选得太多或太少，将分别出现什么问题?设计时应分别按什么原则选取？
29．在圆柱齿轮传动设计中，为什么通常取小齿轮的齿宽大于大齿轮齿宽?
30．斜齿与直齿圆柱齿轮传动相比有何特点?螺旋角太大或太小会怎样，为什么一般在8°～20°范围内取值?应按什么原则选取?
31．闭式软齿面齿轮传动中，当d1一定时，如何选择Z1?并详述理由。
32．为什么点蚀主要发生在节线附近齿根面上? 33．斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件。34．蜗杆传动中蜗轮旋转方向的判定。
35．齿轮系的主要功用是什么?
36．什么是定轴轮系?什么是行星轮系？
37．行星齿轮系的组成。
38．连接螺纹既满足ψ 松装置。 39．螺纹连接有哪几种基本类型?按防松原理螺纹防松的方法可分为哪几类? 40．普通平键的工作面是哪个面?平键连接有哪些失效形式？ 41在同一工作条件下，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，为什么只提高了轴的强度而不能提高轴的刚度? 42．什么是轴承的寿命?什么是轴承的额定寿命? 43．63l4轴承代号的含义（轴承类型、精度等级、内径尺寸、直径系列）？ 44．简述滚动轴承的失效形式与计算准则。．45．对简支梁与悬臂梁，用圆锥滚子轴承支承，试分析正装与反装对轴系刚度有何影响?。 《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： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10 自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 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。 1334313141P P P P ?=?ωω 1 1314133431==P P ω 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 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 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 1224212141P P P P ?=?ωω 机械设计基础总结 第一章平面机构的自由度和速度分析 1.1构件 ---- 独立的运动单元零件 ----- 独立的制造单元 运动副一一两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的连接。 机构——由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。 机器一一由零件组成的执行机械运动的装置。 机器和机构统称为机械。构件是由一个或多个零件组成的。 机构与机器的区别： 机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气，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。 1.2运动副一一接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。 运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 运动副的分类： 1）按引入的约束数分有： I 级副（F=5）、II 级副（F=4）、III 级副（F=3）、IV 级副（F=2）、V 级副 （F=1）。 2）按相对运动范围分有：平面运动副——平面运动空间运动副一一空间运动 平面机构——全部由平面运动副组成的机构。 空间机构一一至少含有一个空间运动副的机构 3）按运动副元素分有： 咼副（；禺）点、线接触，应力咼；低副（）面接触，应力低 1.3机构：具有确定运动的运动链称为机构 机构的组成：机构=机架+原动件+从动件 保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数称为机构的自由度。 24y 原动件v自由度数目：不具有确定的相对运动。原动件〉自由度数目：机构中最弱的构件将损坏。 1.5局部自由度：构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。 复合铰链——两个以上的构件在同一处以转动副相联。m个构件，有m—1转动副虚约束对机构的运动实际不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 出现场合：1两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2?两构件构成多个移动副，且导路平行。3.两构件构成多个转动副，且同轴。4 运动时，两构件上的两点距离始终不变。5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 机械设计基础重点文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688] 自由度F=3n-2PL-PH（n：活动机构，pl:低副（通过面接触）ph:高副（通过点或线接触））F必须大于0曲柄摇杆机构有急回特性（反行程摆动速度必然大于正行程）和死点位置（从动件出现卡死和运动不确定现象，死点应加以克服，利用构件的惯性来保证机构顺利通过死点） 凸轮与从动件之间依靠弹簧力、重力、沟槽接触来维持。凸轮从动件的三种常用运动规律为：等速运动、等加速等减速运动和摆线运动。 常见间隙机构：槽轮机构（运动系数T必须>0，径向槽的系数z大于等于3，T 总小于1/2,如使T大于1/2，须在构件1安装多个圆角），棘轮，不完全齿轮，凸轮间隙运动间隙（凸优点：运转可靠，工作平稳，可用作高速间隙运动）。 在机器中安装飞轮的目的：调节机器速度的周期性波动（非周期性波动通过调速器调节）一般把飞轮安装在机器的高速轴上。 调节机器速度波动目的：机器速度的波动带来一系列不良影响，如在运动副中产生动压力，引起机械振动，降低机器效率和产品质量等。因此，必须设法调节其速度，使速度波动限制在该类机器容许的范围内. 静平衡条件： P53 动平衡：P54 螺纹连接的主要类型：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈。常用的连接螺纹为单线三角形右旋螺纹。细牙螺纹特点：螺距较小，细牙普通螺纹的螺栓的抗压强度较高。一般适用薄壁零件及受冲压零件的联接。但细牙不耐磨，易滑扣不宜经常拆卸，故广泛适用粗牙。 螺纹连接防松原理：1、利用摩擦力（在螺纹间保持一定的摩擦力，且摩擦力尽 可能不随载荷大小而变化）2、机械方法（1.用机械装置把螺母和螺栓连在一起2. 机械设计基础期末试卷A（含参考答案） 一、填空题( 每空1分, 共分) 2. 一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是( )和( )。 齿面疲劳点蚀, 轮齿弯曲疲劳折断 3. 开式齿轮的设计准则是( )。 应满足，σF≤σFP 一定时，由齿轮强度所4. 当一对齿轮的材料、热处理、传动比及齿宽系数 d 决定的承载能力，仅与齿轮的( )或( )有关。 分度圆直径d1或中心距 5. 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取( )模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取( )模数为标准值。 法面；大端 6. 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的( )能力。 吸附 7. 形成流体动压润滑的必要条件是( )、( )、( )。 ①两工作表面间必须构成楔形间隙；②两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体；③两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。 8. 滑动轴承的润滑作用是减少( )，提高( )，轴瓦的油槽应该开在( )载荷的部位。 摩擦：传动效率；不承受 9. 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力F t1的方向总是与( )，而径向力 F rl的方向总是( )。 与其旋转方向相反，指向圆心 10. 由于蜗杆传动的两齿面间产生较大的( )速度，因此在选择蜗杆和蜗轮材料时，应使相匹配的材料具有良好的( )和( )性能。通常蜗杆材料选用( )或( )，蜗轮材料选用( )或( )，因而失效通常多发生在( )上。 相对滑动；减摩、耐磨；碳素钢或合金钢，青铜或铸铁；蜗轮 11. 当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到( )，而带传动的最大有效拉力决定于( )、( )、( )和( )四个因素。 最大值；包角；摩擦系数；张紧力及带速 12. 带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而( )，随包角的增大而( )，随摩擦系数的增大而( )，随带速的增加而( )。 增大；增大；增大；减小 13. 在设计V带传动时，为了提高V带的寿命，宜选取( )的小带轮直径。 较大 此文档下载后即可编辑 一、 填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ，c=100mm ，d=90mm 。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为（双摇杆机构）。 6. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 7. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 8. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 9. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 10. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指（工作）与（回程）时间之比为（1.25），平均速比为（1：1.25）。 11. 凸轮机构的基圆是指（凸轮上最小半径）作的圆。 12. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 13. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 14. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 15. 普通Ｖ带的断面型号分为（Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E ）七种，其中断面尺寸最小的是（Y ）型。 16. 为保证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足（接触公法连心线交于一定点）。 机械设计基础实验体会与收获 机械设计基础实验体会与收获 广西科技大学鹿山学院 实验报告 课程名称： 指导教师：班级：姓名：学号：成绩评定：指导教师签字： 年月日 实验一机构运动简图的测绘与分析 一、实验目的： 1、根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图； 2、学会分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法； 3、加深对机构结构分析的了解。 二、实验设备和工具； 1、缝纫机头； 2．学生自带三角板、铅笔、橡皮； 三、实验原理： 由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略符号（见教科书有关“常用构件和运动副简图符号”的规定）来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特 征。 四、实验步骤及方法： l、测绘时使被测绘的机械缓慢地运动，从原动件开始，仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目；2、根据相联接的两构件的接触特征及相对运动的性质，确定各个运动副的种类； 3、选定投影面，即多数构件运动的平面，在草稿纸上徒手按规定的符号及构 件的连接次序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图。用数字1、2、 3、……。分别标注各构件，用英文字母A、B、C、，……分别标注各运动副； 4、仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副导路的方向等，选定原动件的位置，并按一定的比例画出正式的机构运动简图。 五、实验要求： l、对要测绘的缝纫机头中四个机构即a．压布、b走针、c．摆梭、d．送布，只绘出机构示意图即可，所谓机构运动示意图是指只凭目测，使图与实物成比例，不按比例尺绘制的简图； 2、计算每个机构的机构自由度，并将结果与实际机构的自由度相对照，观察计 算结果与实际是否相符； 《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》答案 一、填空（每空1分，共20分） 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。 3、 V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a 为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为__拉断。 二、单项选择题（每个选项0.5分，共20分） （）1、一对齿轮啮合时 , 两齿轮的 C 始终相切。 (A)分度圆 (B) 基圆 (C) 节圆 (D) 齿根圆 （）2、一般来说， A 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承 (B) 球轴承 (C) 向心轴承 (D) 推力轴承 （）3、四杆机构处于死点时，其传动角γ为A 。 （A）0°（B）90°（C）γ>90°（D）0°<γ<90° （）4、一个齿轮上的圆有 B 。 （A）齿顶圆和齿根圆（B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 （C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆（D）分度圆，基圆和齿根圆 （）5、如图所示低碳钢的σ－ε曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化阶段(材料恢复抵抗能力)为图上 C 段。 （A）oab （B）bc （C）cd （D）de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是 d 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采 用。 (A) 带传动 (B)一对齿轮传动 (C) 轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动，则轮系称为 A 。 (A) 行星齿轮系 (B) 定轴齿轮系 (C)定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a 被称为公称直径。 (A) 大径 (B)小径 (C) 中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称 为 D 。 (A) 齿轮线 (B) 齿廓线 (C)渐开线（D）共轭齿廓 （ B ）11、在摩擦带传动中是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避免的。 (A) 带的打滑 (B) 带的弹性滑动 (C) 带的老化（D）带的磨损 （ D）12、金属抵抗变形的能力，称为(D) 。 (A) 硬度 (B)塑性 (C)强度（D）刚度 （ B）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B。 （A）转动副(B) 高副 (C) 移动副（D）可能是高副也可能是低副 （）14、最常用的传动螺纹类型是 c 。 （A）普通螺纹(B) 矩形螺纹(C) 梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是 c 。 （A）作用力(B) 力矩 (C) 力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的 c 不同。 答题： 1、此机构运动简图中无复合铰链、1局部自由度、1个虚约束。此机构中有6个自由杆件，8个低副，1个高副。自由度F=3n-2PL-Ph=3*6-2*8-1=1 2、此机构中编号1～9，活动构件数n=9，滚子与杆3联接有局部自由度，滚子不计入活动构件数，.B、C、 D、G、H、I、6个回转副(低副)，复合铰链J，2个回转副(低副)，A、K，各有1个回转副+1个移动副，此两处共4个低副，低副总数PL =6+2+4 =12，.两齿轮齿合处E，有1个高副，滚子与凸轮联接处F，有1个高副，高副总数PH =1+1=2. 自由度F =3n -2PL -PH =3*9-2*12-2=1 3、此机构有6个自由杆件，在C点有1个复合铰链，有1个虚约束、9个低副，没有高副。自由度 F=3n-2PL=3*5-2*7=1 答题： 1、不具有急回特性，其极位夹角为零，即曲柄和连杆重合的两个位置的夹角为0 2、(1)有急回特性，因为AB可以等速圆周运动，C块做正、反行程的往复运动，且极位夹角不为0°。 （2）当C块向右运动时，AB杆应做等速顺时针圆周运动，C块加速运动；压力角趋向0°，有效分力处于加大过程，驱动力与曲柄转向相反。所以，曲柄的转向错误。 3、（1）AB杆是最短杆，即Lab+Lbc(50mm)≤Lad(30mm)+Lcd（35mm），Lab最大值为15mm. （2）AD杆是最短杆，以AB杆做最长杆，即Lab+Lad(30mm)≤Lbc(50mm)+Lcd（35mm），Lab最大值为55mm. (3)满足杆长和条件下的双摇杆机构，机架应为最短杆的对边杆，显然与题设要求不符，故只能考虑不满足杆长和条件下的双摇杆机构，此时应满足条件： Lab＜30mm且Lab+45＞30+35即20mm＜Lab＜30mm 机械设计基础期末复习 第1章绪论 1、机械是和的总称。 2、零件是机器中不可拆卸的单元；构件是机器的单元。 第4章联接 1、普通平键的工作面是，静联接主要失效形式是。 2、普通楔键的工作面是左右两侧面。 ( ) 3、弹簧垫圈防松属机械防松。 4、松键联接的工作面是( )。 A 上下两面 B 左右两侧面 C 有时为上下面，有时为左右面 5、普通平键静联接的主要失效形式是( )。 A 挤压破坏 B 磨损 C剪断 6、设计键联接的主要内容是：①按轮毂宽度确定键的长度，②按使用要求确定键的类型， ③按轴径选择键的截面尺寸，④对联接进行强度校核。在其体设计时，一般按下列( )顺序进行。 A ①-②-③-④ B ②-③-①-④ C ③-④-②-① 7、螺旋副中，一零件相对于另一个零件转过一周，则它们沿轴线方向相对移动的距离是（）。 A 一个螺距 B 线数×导程 C 线数×螺距 8、两被接件之一太厚，需常拆装时，宜采用（）联接。 A 螺栓 B 螺钉 C 双头螺柱 D 紧定螺钉 9、梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹常用于（）。 A 联接 B 传动 C 联接和传动 10、被联接件之一太厚且不常拆装的场合，宜选用（）。 A螺栓 B 螺钉 C 双头螺柱 D 紧定螺钉 11、属摩擦力防松的是（）。 A 对顶螺母、弹性垫圈 B 止动垫圈、串联钢丝 C 用粘合剂、冲点 12、凸缘联轴器、套筒联轴器属（）联轴器。 A 刚性 B 弹性 C 安全 13、下面几种联轴器，不能补偿两轴角度位移的是( )联轴器。 A套筒 B弹性柱销 C 齿轮 14、为减少摩擦，带操纵环的半离合器应装在( )。 A主动轴上 B从动轴上 15、螺距P，线数n，导程Pz的关系是( )。 A P=nPz B Pz=nP C n=PPz 16、下列几种螺纹，自锁性最好的是( )螺纹。 A三角形 B梯形 c锯齿形 D矩形 17、万向联轴器属于( )式联轴器。 A刚性固定 B刚性可移 C弹性可移式 第5章挠性传动 1、V带型号中，截面尺寸最小的是型。 2、在相同的压紧力下，V带传动与平带传动相比，承载能力较高的是传动。 3、链传动中，节距越大，运动的平稳性越。 4、V带传动中，弹性滑动是不可避免的。 ( ) 5、链传动与带传动相比，过载保护性能好的是链传动。 ( ) 6、为了便于内外链板的联接，链节数一般应取偶数。 7、设计带传动时，限制带轮的最小直径，是为了限制( )。 《机械设计基础》知识要点 绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械 第1章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算 第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。 了解：常用材料的牌号和名称。 第10章: 1）螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、P a、d1、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章: 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。 机械设计基础期末复习题 一、判断题 1、任何一个机构中，必须有一个、也只能有一个构件为机架。（+ ） 2、如果铰链四杆机构中具有两个整转副，则此机构不会成为双摇杆机构。（__ ） 3、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。（__） 4、力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。（ + ） 5、加大凸轮基圆半径可以减小凸轮机构的压力角，但对避免运动失真并无效果。（—） 6、衡量铸铁材料强度的指标是强度极限。（ + ） 7、齿轮传动的重合度越大，表示同时参与啮合的轮齿对数越多。（+ ） 8、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，若安装不准确而产生了中心距误差，则其传动比的大小也会发生变化。（—） 9、带传动中，带的打滑现象是不可避免的。（—） 10、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。（+ ） 11、紧定螺钉对轴上零件既能起到轴向定位的作用又能起到周向定位的作用。（+ ） 12、向心球轴承和推力球轴承都适合在高速装置中使用。（—） 13、机构都是可动的。（＋） 14、通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。（＋） 15、在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就有曲柄。（－） 16、凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。（－） 17、外啮合槽轮机构，槽轮是从动件，而内啮合槽轮机构，槽轮是主动件。（－） 18、在任意圆周上，相邻两轮齿同侧渐开线间的距离，称为该圆上的齿距。（＋） 19、同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具进行加工。（＋） 20、只有轴头上才有键槽。（＋） 21、平键的工作面是两个侧面。（+） 22、带传动中弹性滑动现象是不可避免的。（+） 二、选择题 1．力F使物体绕点O转动的效果，取决于（ C ）。 A．力F的大小和力F使物体绕O点转动的方向 B．力臂d的长短和力F使物体绕O点转动的方向 C．力与力臂乘积F·d的大小和力F使物体绕O点转动的方向 D．力与力臂乘积Fd的大小，与转动方向无关。 2．为保证平面四杆机构良好的传力性能，（ B ）不应小于最小许用值。 A．压力角B．传动角C．极位夹角 D．啮合角 3．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取（ B ）为机架，一定会得到曲柄摇杆机构。 A．最长杆 B．与最短杆相邻的构件 C．最短杆 D．与最短杆相对的构件 4．凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮的（D）所决定的。A．压力角B．滚子C．形状D．轮廓曲线5．一对齿轮啮合时，两齿轮的（ A ）始终相切。 A．节圆 B．分度圆 C．基圆 6．带传动的弹性滑动现象是由于（ A ）而引起的。 A．带的弹性变形B．带与带轮的摩擦系数过小C．初拉力达不到规定值D．小带轮的包角过小7．两轴在空间交错900的传动，如已知传递载荷及传动比都较大，则宜选用（ C ）。 A.直齿轮传动 B.直齿圆锥齿轮传动 C. 蜗轮蜗杆传动 8．当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用( C )。 A．带传动B．一对齿轮传动 C．轮系传动D．槽轮传动 9．采用螺纹联接时，若一个被联接件厚度较大，在需要经常装拆的情况下宜采用( D )。 A．螺栓联接B．紧定螺钉联接 C．螺钉联接D．双头螺柱联接 10．键联接的主要用途是使轮与轮毂之间( C )。 A．轴向固定并传递轴向力 B．轴向可作相对滑动并具由导向性 C．周向固定并传递扭矩 D．安装拆卸方便 11．在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是（ B ）。A．滚动体碎裂 B．滚动体与滚道的工作表面产生疲劳点蚀C．保持架破坏 D．滚道磨损 12．按照载荷分类，汽车下部由变速器通过万向联轴器带动后轮差速器的轴是( A )。 A．传动轴B．转轴C．固定心轴D转动心轴 四、简答题 1．铰链四杆机构有哪几种类型？如何判别？它们各有什么运动特点？ 答：铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等三种类型。 其运动特点是： 曲柄摇杆机构连架杆之一整周回转，另一连架杆摆动；双曲柄机构两连架杆都作整周回转； 双摇杆机构两连架杆均作摆动。 判别方法： 若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；取最短杆为机架时，得双曲柄机构；取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。 若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。2．带传动的弹性滑动和打滑有何区别？它们对传动有何影响？ 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 = 淄博市技师学院2016 —2017学年第二学期期末考试机械工程系2016级技师班《机械设计基础》试卷（闭卷） 考试时间：60分钟 一、填空题（每空1分，共20分） 1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是弯曲疲劳和齿面磨损。 2、开式齿轮的设计准则是按齿根弯曲疲劳强度计算。 3、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是齿面胶合。 4、直尺锥齿轮强度计算时，应以大端当量为计算依据。 5、斜齿轮的当量齿轮是指假想圆柱的直齿轮。 6、啮合弧与齿距之比称为重合度，用。 7、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的模数和压力角分别相等。 - 8、渐开线齿轮按原理可分为成形法和范成法两类。 9、齿轮的常见失效形式有齿面点蚀、轮齿折断、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。 10、渐开线蜗杆适用于高转速、大功率和要求精密的多头螺杆传动。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、用标准齿条刀具加工正变位渐开线直齿圆柱外齿轮时，刀具的中心与齿轮的分度圆。 A.相切 B.相割 C.分离 2、一对渐开线圆柱齿轮的齿数少于17时，可采用的办法来避免根切。 A.正变位 B.负变位 C.减少切削深度 3、增加斜齿轮传动的螺旋角，将引起。 A.重合度减小，轴向力增加 B.重合度减小，轴向力减小 C. 重合度增加，轴向力增大 《 4、一对渐开线齿轮啮合传动时，两齿廓间。 A.保持纯滚动 B.各处均有相对滑动 C.除节点外各处均有相对滑动 5、齿轮采用渗碳淬火处理方法，则齿轮材料只可能是。 钢 6、一对标准直齿圆柱齿轮，若Z1 =18，Z2 =72，则这对齿轮的弯曲应力。 A.σF1 >σF2 B.σF1 =σF2 C.σF1 <σF2 7、齿面硬度为56 62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程。 A.齿坯加工—淬火—磨齿—滚齿 B.齿坯加工—淬火—滚齿—磨齿 C. 齿坯加工—淬火—滚齿—磨齿 8、对于齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，当大小齿轮均采用45钢，一般采取的热处理方式为。 % A.小齿轮淬火大齿轮调质 B.小齿轮淬火大齿轮正火 C.小齿轮正火，大齿轮调质 9、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于。 A.分度圆 B.基圆 C.节圆 10、滚动轴承的主要失效形式是。 A.疲劳点蚀 B.磨损和塑性变形 C.疲劳点蚀和塑性变形 三、判断题（每题2分，共20分） 1、（N ）基圆内存在渐开线。 2、（）与标准齿轮相比，负变位齿轮的齿根厚度及齿顶高减小，抗弯曲能力下降。 3、（N ）渐开线蜗杆齿轮传动适用于高转速、大功率和要求精密的单头蜗杆传动。 4、（Y ）闭式蜗杆齿轮传动中，蜗轮齿多发生齿面胶合或点蚀而失效。 & 5、（N ）渐开线的形状取决于分度圆的大小。 《机械设计基础》试题七答案 一、填空(每空1分，共20分) 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮__________ 3、V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30, b=50, c=80，d=90,当以a为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为—拉断。 二单项选择题(每个选项0.5分，共20分) ( )1、一对齿轮啮合时，两齿轮的 c _________ 始终相切。 (A) 分度圆(B) 基圆(C) 节圆(D) 齿根圆 ()2、一般来说，__a ______________ 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承(B) 球轴承(C) 向心轴承(D) 推力轴承 ( )3、四杆机构处于死点时，其传动角丫为A _____________ 。 (A) 0°(B) 90 °(C)Y >90°( D) 0° （）5、如图所示低碳钢的曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化 阶段（材料恢复抵抗能力）为图上__C __________ 段。 (A) oab (B) bc (C) cd (D) de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是_d ____ 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用 （A）带传动（B）—对齿轮传动（C）轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动, 轮系称为 a ________________ 。 （A）行星齿轮系（B）定轴齿轮系（C）定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a ______________ 被称为公称直径。 （A）大径（B）小径（C）中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称为__D_____________ 。 （A）齿轮线（B）齿廓线（C）渐开线（D）共轭齿廓 （B ）11、在摩擦带传动中 ________ 是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避 免的。 （A）带的打滑（B）带的弹性滑动（C）带的老化（D）带的磨损 （D ）12、金属抵抗变形的能力，称为____ 。 （A）硬度（B）塑性（C）强度（D）刚度 （B ）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B 。 （A）转动副（B）高副（C）移动副（D）可能是高副也可能是低副 （B ）14、最常用的传动螺纹类型是_c _____ 。 （A）普通螺纹（B）矩形螺纹（C）梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是_c ______ 。 （A）作用力（B）力矩（C）力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同, 长度不同，则两杆的_c—不同。 （A）轴向正应力b （B）轴向线应变& （C）轴向伸长厶I （D）横向线应变 《机械设计基础》试题库 一、填空题： 1、两个构件接触而组成的可动的联接，称为＿＿＿＿＿＿；两构件上能够直接接触而构成的表面称为＿＿＿＿＿＿＿＿。 2、由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿的基本杆组称为Ⅱ级组，而由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿所组成，而且都有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的构件的基本杆组，称为Ⅲ级组。 3、转动副中的总反力的方位，可根据如下三点来确定＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 4、飞轮实际上是一个＿＿＿＿＿＿＿＿＿。它可以用＿＿＿＿＿＿＿＿＿的形式，把能量＿＿＿＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 5、对于齿面硬度大于HRC45(或相当于424HBS)的齿轮,可采用以下热处理方式＿＿＿＿＿＿＿＿＿。其加工方式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 6、两个构件接触而组成的可动的联接，称为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；两构件上能够直接接触而构成的表面称为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 7、运动副根据其所引入的约束的数目进行分类，如：引入两个约束的运动副，称为＿＿＿＿级副。根据构件运动副的接触情况进行分类，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为高副，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿则称为低副。 8、转动副中的总反力的方位，可根据如下三点来确定＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 9、在机械稳定运转阶段，有以下三种稳定运转情况＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。而在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿情况下，不需要进行速度调节。 10、为了不使斜齿轮传动产生过大的轴向推力，设计时，一般取螺旋角β=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。对于人字齿轮，螺旋角β可 机械设计基础试题库 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、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。（×） 4、机构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、整体式连杆是最小的制造单元，所以它是零件而不是构件。……（×） 7、连杆是一个构件，也是一个零件。………………………（√） 8、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。………………………………（×） 二、选择(每题一分)。 1、组成机器的运动单元体是什么？（ B ）。 A．机构 B．构件 C．部件 D．零件 2、机器与机构的本质区别是什么？（ A ）。 A．是否能完成有用的机械功或转换机械能 B．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、下列哪一点是构件概念的正确表述？（ D ）。 A．构件是机器零件组合而成的。 B．构件是机器的装配单元C．构件是机器的制造单元D．构件是机器的运动单元 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）观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为（机械）。(完整版)《机械设计基础》答案
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