一、填空题
1. 选择普通平键时，键的截面尺寸（
b h ）是根据 轴径 查标准确定，普通平键的工作面
是键的两侧面
。
2. 在设计V 带传动时，V 带的型号是根据 计算功率 和 小带轮转速 选取的。
3. 在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数
m ,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动的
工作平稳性的影响分别为
下降、不变、提高 。
4. 一般的轴都需要具有足够的
强度 ，合理的 结构形式和尺寸
和良好的 工艺性能,
这就是轴设计的基本要求。
5. 当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到最大值，而带传动的最大有效拉力取决于」
角、
摩擦系数 、 预紧力 三个因素。
6?当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键按相隔 _ 180 ?布置。
7.向心推力轴承产生内部轴向力是由于
接触角- 0
小节距多排链
。
Y Fa 值，直齿圆柱齿轮按
齿数Z 选取，而斜齿圆柱齿
10. 普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面 。
11. 根据轴的承载情况分类，自行车的中轴应称为 转 轴。
12. 带传动的初拉力增加，传动能力 提高 。
13. 为了便于轴上零件的装拆，转轴的结构形式应设计成
阶梯状
14. 既承受弯矩又承受转矩的轴称为 转轴 。
15. 一个滚动轴承能够工作到基本额定寿命的可靠度是
90% 。
16. 蜗杆头数越高，传动效率越 高。
17. 带传动的设计准则为： 在不打滑的条件下具有一定的疲劳寿命
。
18链传动的节距越
大，链速波动越明显。
19. 在常见的几种牙型中，连接螺纹采用 三角形螺纹
，其牙型角60_ 度。
20. 代号为6206的滚动轴承，其类型是
深沟球轴承，内径30 mm 。
21. 在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是
限制蜗杆刀具的数量 。
22. 对于一对闭式软齿面齿轮传动，小齿轮的材料硬度应该 大于 大齿轮的硬度。 23. 转轴的结构设计成阶梯状是为了便于 便于零件的装拆 。
24. 螺纹联接中，加弹簧垫圈是为了 防松。 25. 既承受弯矩又承受转矩的轴称为 转轴 。
26. 蜗杆头数增加时，传动效率如何变化 传动效率提高
。
27. 带传动的失效形式为带的
疲劳破坏和打滑 。
28. 在设计图纸上注明某链条的标记为“
16A-1 X 50”。其中“ 16A ”代表 链号 ，“50”代
表 链节数 。
29. 在普通圆柱蜗杆传动中，在
中间平面 上的参数为
基准参数
。在该平面内其啮合
状态相当于 齿条与齿轮 的啮合传动。
30. 在带、链和齿轮合成的多级传动中，带传动宜布置在
高速 级。
31由于断齿破坏比点蚀破坏更具有严重的后果，所以通常设计齿轮时，抗弯强度的安全系 数S 应大于接触强度的安全
系数 S HO
机械设计复习
8. 对于高速重载的链传动，应选择 9. 齿轮传动强度计算中，齿形系数 轮按
当量齿数 Z V 选取。
32. 设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角B—般在8。一20°范围内选取。
33. 在设计V带传动时，V带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的。
34. 螺纹联接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。
34. 普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间沿周向固定并传递转矩。
35. 链传动的平均传动比不变, 瞬时传动比是变化的。
36. 在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数m,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动
的工作平稳性的影响分别为下降、不变、提高。
二、简答题
1. 链传动中为什么会产生运动不均匀现象？如何减小链传动的运动不均匀性？
答：这是由于链传动的多边效应引起的，减小链的节距P降低转速3 1,增加小链轮齿数
乙都能减小链传动的不均匀性。
2. 在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？
答：在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，轴系零件和支撑箱体存在加工和装配偏差，使得两齿
轮轴向错位而减少了轮齿的接触宽度。为了保证轮齿的接触宽度，故将小齿轮设计的比大齿
轮宽一些。
3. 简述带传动的失效形式和设计准则。
答：1）带传动的失效形式为带与轮槽之间的打滑和带体的疲劳破坏。
2 ）设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳破坏强度和寿命。
4. 说明7312AC轴承代号中各数字和符号所代表的含义是什么？
答：AC—接触角a =25 '; 12—代表轴承内径为60mm 3—代表直径系列为中系列；7 —代表轴承是角接触球轴承。
5. 设计一对软齿面圆柱齿轮传动时，大小齿轮的齿面硬度确定原则是什么？为什么？
答：设计一对软齿面的圆柱齿轮传动时，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮高30~ 50HBS。
这是因为在啮合过程中，小齿轮的轮齿啮合次数多，而且小齿轮的齿根较薄，为使大小齿轮寿命接近，就应使小齿轮齿面硬度高一些。另外，较硬的小齿轮齿面可对较软的大齿轮齿面
起冷作硬化效应，提高大齿轮的疲劳极限。
6. 链传动的多边形效应对链传动有什么影响？主要受哪些参数的影响？
答：链传动的多边形效应使链传动的瞬时传动比周期性的变化，从而产生冲击、振动、噪
音、产生动载荷。链传动的多边形效应主要受节距P和齿数Z1的影响。
7. 为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力主要取决于蜗轮轮齿的强度？用碳钢或合金钢制造蜗轮有何不利？
答：因为在蜗杆与蜗轮的配对材料中，蜗轮材料的强度比较低，所以蜗杆传动的承载能力
主要取决于蜗轮轮齿的强度。在蜗杆传动中，啮合齿面是具有很大的相对滑动速度，为了减
少磨损，提高抗胶合的能力，要求配对轮齿材料具有良好的减磨性，磨合性和耐磨性。碳钢或合金钢制造的蜗轮虽然强度高，但与碳钢蜗杆配对时减磨性和磨合性差。因此两者配对啮
合传动时并不耐磨，同时抗胶合能力差。
8. 花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？
答：优点：①受力较为均匀；②应力集中较小，轴与毂的强度削弱较小；③可承受较大的载荷；④可用磨削方法提高加工精度及联接质量。缺点：①齿根仍有应力集中；②有时需要
专门设备加工；③成本较高。
9. 普通V带的楔角为40o,为何带轮轮槽角为32o, 34o, 36o, 38o。
答：因胶带绕在带轮会产生弯曲变形， 胶带顶层受拉横向尺寸变小， 而胶带底层受压其横 向尺寸变大，因此带的楔角变小。 为了保证带两侧面与轮槽有良好的接触， 带轮的轮槽角依
轮径的大小不同均适当减小。
10. 蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？
答：因为蜗杆传动效率低，发热量大，若不能及时散热，将因油温不断升高而使润滑油 的粘度下降，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。
11. 写出下列滚动轴承型号所表示的轴承类型，直径系列，内径尺寸，精度等级。
7211C/P5 ; 6308
答：7211C/P5 —表示内径为 55mm 角接触球轴承，尺寸系列为 02,接触角a =15°, 5
级公差,0组游隙。
6308 —表示内径为 40mm 深沟球轴承，尺寸系列为
03,正常结构，0级公差，0
组游隙。
12. 简述带传动中，最大有效圆周力
F max 与哪些因素有关?
(1) F max 与预紧力F 。大小有关，与F 。成正比，F 。越大，带传动的有效圆周力越大。
(2)
F max 与包角〉有关，包角越大，带传递的有效圆周力越大。 (3)
F max 与摩擦系数f 有关，f 越大，带传递的有效圆周力越大。
13. 简述带传动打滑与弹性滑动，说明其不同处及各造成什么问题。
答：弹性滑动是由于在带传动运动过程中， 由于紧边和松边拉力的不同，
造成带在由紧 边向松边的弹性伸长量逐渐减小，
而引起的带速落后于主动的圆周速度，
在从动轮处带速超
前于从动轮。弹性滑动由拉力产生不可避免。 打滑是由过载产生，使带和轮之间产生明显的
相对滑动，加速带的磨损，可以避免。
14. 在带传动中，带速为什么不宜过高或过低？
答：带速过高，离心力加大，带与带轮间的正压力减少， 从而降低带的工作能力。 带速过低, 在传递功率一定时，所需有效拉力增大，带的根数增多。一般要求
V = 5 ~ 25 m s 为宜。
15. 简述带的应力主要由几部分组成，其最大应力发生在何部位，为多少？
带的应力主要由拉应力、弯曲应力和离心拉应力三部分组成。
Cmax
= O +-'C + :二1
门一紧边拉应力；
；：C —离心拉应力；
伽一小带轮处带上的弯曲应力。 带的最大应力发生在带绕入小带轮处。
16. 简述在计算直齿圆柱齿轮弯曲疲劳强度计算中
，要注意哪些事项？
答:1.在选择小齿轮的齿数时，一般要求不根切，即：
乙一17 ；
答：在摩擦型带传动中，带传动的最大有效圆周力,
-1
Fmax 二2BL 从而可知:
2. 采用强度校核公式时，要对大小齿轮分别进行强度校核；
3. 采用强度设计公式时，要比较大小齿轮的YFalYsa1；泉沁的大小，将两者中的较大
[口 F ]1 [? ]2
者代入公式中。
4. 如果齿轮传动是受对称循环的交变应力作用，则其实验齿轮的弯曲疲劳极限匚FE应在
查取的脉动循环弯曲疲劳极限；「FE的基础上再乘上0.7。
17. 简述在计算直齿圆柱齿轮接触疲劳强度计算中，要注意哪些事项？
答:1.在选择小齿轮的齿数时，一般要求不根切，即：乙_17 ；
2. 采用强度校核公式时，要对大小齿轮的[二H h；[二H]2进行比较；将两者中的较小者代入
公式中。
3. 采用强度设计公式时，要对大小齿轮的[二H h；[二H]2进行比较；将两者中的较小者代入
公式中。
18. 简述斜齿圆柱齿轮传动强度计算的原理？
答：斜齿轮的轮齿在受法向载荷作用后，在法面齿根处产生弯曲应力，在法面齿面产生接触应力。而斜齿轮的当量齿轮的齿廓形状与斜齿轮的发面齿形最为接近，所以斜齿轮的强
度计算以直齿轮的强度计算为基础，引入当量齿轮的概念，考虑斜齿与直齿的不同，修正直
齿轮的强度计算公式，即可形成适用于斜齿轮的强度公式。
19. 分别说明轴承代号6208，7312AC/P4的含义。
答：6208:深沟球轴承、正常宽度、直径系列为轻系列、轴承内径为d=40mm 7312AC/P4：角接触球轴承、宽度系列为0 （窄）系列、直径系列为中系列、轴承内
径为60mm公称接触角为ct=25。、公差等级为4级。
20. 简述公称接触角的定义及含义？
轴承的外圈滚道与滾动体接触点的法线与垂直于轴承轴线的平面所夹的锐角，称为公称
接触角。
其意义：是表示轴承承受轴向载荷能力大小的一个重要的标志。接触角越大，承载轴向载荷
的能力越大。轴承的受力分析和轴承类型及尺寸的选择都与公称接触角大小有关。
21. 简述当量动载荷的含义？
当量动载荷是一个假想的载荷，轴承在当量动载荷的作用下与轴承在实际载荷的作用下
对轴承寿命的影响等效。对向心轴承为径向载荷，对推力轴承为轴向载荷，
22. 一根转轴中部安装了齿轮，两端用滚动轴承支承，轴端安装带轮。请说明为了便于装配、实现零件的固定应该设计哪些结构来实现？
答：将轴做成阶梯状，中部粗，装齿轮，便于装拆；对于轴承、齿轮、带轮都需要设计单独的轴段，以便于安装和保证安装可靠性；齿轮、带轮所在的轴段应该设计轴肩或轴环来实现
零件的定位；轴两端应设计倒角以便于装配；轴承安装轴段需要磨削，可能要设计砂轮越
程槽；
23. 简述蜗杆传动的正确啮合条件。
答：中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值；蜗杆轴面压力角与
蜗轮端面压力角相等，且为标准值；蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上 的导程角等与蜗轮分度圆柱上的螺旋角。
二、计算题
1. 一对相啮合的标准直齿圆柱齿轮传动，有关参数和许用值如表所示。试分析比较哪个 齿轮的弯曲强度低？
齿数Z
模数
m
齿宽b
Y Fa Y sa
t F ]
S ] 小齿轮 20 2 45 2.8 2.2 490 570 大齿轮
50
2
40
2.4
2.3
400
470
所以大齿轮的弯曲强度低。
(2)由于二 H i 二；「H 2，［二 H i ］ ?［二出］
2.V 带传动的n j =1450人命，带与带轮的当量摩擦系数
f ' = 0.51，包角％ =180 ［预
紧力F ° =360N 。试问:
(1) 该传动所能传递的最大有效拉力为多少？ (2) 若
d
d1
=100mm ，其传递的最大转矩为多少？
(3) 若传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为若干?
e f a _1 2.7180.51>3.14 _1 解：(1
) F ee =2F°
--- = 2 360 ---- 051 314 - =478N
e fa
+1
2.7180.5x 14 +1
哪个齿轮的接触强度低?
KF t Y Fa Y sa
bm
解:(i )
490 2.8 2.2
=79.55
YFTC
KF t
bm
F 2
二 72.46
因为:
所以大齿轮的接触强度低。
(2)
T
max
F
ee
d d 2
=478 100 = 23900 N mm
2 (3)
「6 m
60 1000
3.14 100 1450
60 1000 二 7.588
F
ee
478 7.588
1000
1000
= 3.63KW
卩出=P 入 =3.63 0.95= 3.45KW
4?单根V 带传动的预紧力 F 。=354N ，主动带轮的基准直径 d d ^160mm ，主动带轮的转 速m =1500人命，小带轮
包角a =150 ：
, V 带与带轮间当量摩擦系数
f ‘=0.485。
求：（1）V 带紧边、松边的拉力 F i 、F 2
；
⑵V 带能传递的最大圆周力 F ee 和最大功率P ec 。
解：(1)F^F 2
e
f
':
F 1
F 2
二 F 2
e f
： 1 =2F 0
180 F t =2F 0
-F 2
= 553N
(2) F ee
=片-F 2
=553 -155 =398N
5.
已知一对正常齿的渐开线标准直齿圆柱齿轮， 外啮合传动，
乙=21, Z 2=105,量得d 1=52.5mm,
b 1=50, b 2=45,小齿轮转速 n 1=1400r/min ，传递的功率为 8kW Y Fa1
=2.76，Y Sa1
= 1.56， Y Fa2
=2.18，Y Sa2
=1.80，
估计载荷系数 K=1.3， F
J = 300Mpa,
F2
丄
240 Mpa,试
计算该对齿轮的齿根弯曲应力，并判断该对齿轮传动的强度是否足够。
解：求d1，由于该齿轮为渐开线的标准齿轮，正常齿制，所以
h ； -1,
d 1
二 mz-i
F 2
2F 。 e f '： 1
2 354 e 1^ =155N
二 150
-2.62
e fa +1
=2 354
2.7181.27 -1
2.7181'27
1
= 398N P
max
F
ee v 1000
398 二 160 1500 1000 60 1000
= 5KW
(v
二d ①m
60 1000
二 160 1500
60 1000
= 12.566 叹)
(二 F
2KT“Fa Y sa
d m 3zf Mpa )
《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》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。
第十四章 机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2
不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图 （b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。 图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?
《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
第6章圆柱齿轮传动 6.1 齿轮传动的特点、应用和分类 6.1.1齿轮传动的特点 齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m 以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。 齿轮传动与带传动相比主要有以下优点： （1）传递动力大、效率高； （2）寿命长，工作平稳，可靠性高； （3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。 齿轮传动与带传动相比主要缺点有： （1）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； （2）不宜作远距离传动。 6.1.2齿轮传动的类型 6.2 渐开线的形成原理及其基本性质 6.2.1 渐开线的形成 直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时，直线上任一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆。 --- 渐开线上rb --- 基圆半径；BK --- 渐开线发生线； k K点的展角 6.2.2 渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等 于基圆上被滚过的相应弧长。 由于发生线BK在基圆上作纯滚动，故 （2）渐开线上任意一点法线必然与基 圆相切。换言之，基圆的切线必为渐开 线上某点的法线。 因为当发生线在基圆上作纯滚动时，它 与基圆的切点B是发生线上各点在这 一瞬时的速度瞬心，渐开线上K点的轨 迹可视为以B点为圆心，BK为半径所 作的极小圆弧，故B点为渐开线上K 点的曲率中心，BK为其曲率半径和K点的法线，而发生线始终相切于基圆，所以渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。 （4）渐开线的形状只取决于基圆大小。 基圆愈小，渐开线愈弯曲；基圆愈大，渐开线愈平直。当基圆半径为无穷大，其渐开线将成为一条直线。 （5）基圆内无渐开线。 6.2.3 渐开线方程 建立渐开线方程式前，我们先了解一下渐开线压力角的概 念：
1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。 图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图 图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图题2-3 见图 2.16 。 题2-7 解: 作图步骤如下（见图 2.19 ）：
（1 ）求，；并确定比例尺。（2 ）作，顶角，。 （3 ）作的外接圆，则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。（4 ）作一水平线，于相距，交圆周于点。 （5 ）由图量得，。解得： 曲柄长度： 连杆长度： 题2-7图2.19 3-1解
图3.10 题3-1解图 如图3.10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为 凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角如图所示。 3-2解 图3.12 题3-2解图 如图3.12所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线，此线为 凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角如图所示。 4-1解分度圆直径
齿顶高 齿根高 顶隙 中心距 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 齿厚、齿槽宽4-11解因 螺旋角 端面模数
端面压力角 当量齿数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 4-12解（1）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应 说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不 连续、传动精度低，产生振动和噪声。 （2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因
螺旋角 分度圆直径 节圆与分度圆重合， 4-15答：一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即、。 一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向 相反（外啮合），即、、。 一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即、。 5-1解：蜗轮2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即和。 图5.5图5.6 5-2解：这是一个定轴轮系，依题意有：
6-1 齿轮啮合传动应满足哪些条件？ 答：齿轮啮合传动应满足：1.两齿轮模数和压力角分别相等；2.12 1≥= p B B b ε，即实际啮 合线B 1 B 2大于基圆齿距p b 。3. 满足无侧隙啮合，即一轮节圆上的齿槽宽与另一轮节圆上的齿厚之差为零。 6-2 齿轮的失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效？ 答：1.轮齿折断。设计齿轮传动时，采用适当的工艺措施，如降低齿根表面的粗糙度，适当增大齿根圆角、对齿根表面进行强化处理（如喷丸、辗压等）以及采用良好的热处理工艺等，都能提高轮齿的抗折断能力。 2.齿面点蚀。可采用提高齿面硬度，降低表面粗糙度，增大润滑油粘度等措施来提高齿面抗点蚀能力。 3.齿面磨损。减小齿面粗糙度、保持良好的润滑、采用闭式传动等措施可减轻或避免磨粒磨损。 4.齿面胶合。可适当提高齿面硬度及降低表面粗糙度，选用抗胶合性能好的材料，使用时采用粘度较大或抗胶合性较好的润滑油等。 5.塑性变形。为减小塑性变形，应提高轮齿硬度。 6-3 现有4个标准齿轮：m 1=4mm ，z 1=25；m 2=4mm ，z 2=50；m 3= 3mm ，z 3=60；m 4=2.5mm ，z 4=40。试问：（1）哪两个齿轮的渐开线形状相同？（2）哪两个齿轮能正确啮合？（3）哪两个齿轮能用同一把滚刀加工？这两个齿轮能否改成同一把铣刀加工？ 答：1.根据渐开线性质4，渐开线的形状取决于基圆半径，基圆半径 ααc o s 2 c o s r mz r b ==。当两齿轮基圆半径相等时，其齿廓形状相同。 98.46cos 2 cos 1 1 11 r == =ααz m r b 97.93cos 2 cos 21 2 22r ===ααz m r b 38.56cos 2 cos 3 3 31b3 r == =ααz m r 98.46cos 2 cos 4 4 44r == =ααz m r b 因此，齿轮1和4渐开线形状相同。 2.两个齿轮能正确啮合条件是两齿轮模数和压力角分别相等。因此，齿轮1和2能够正确啮合。 3.齿轮利用滚刀加工时，只要齿数和压力角相等，齿轮都可用同一把刀具加工。因此，齿轮1和2可用同一把刀具加工。 不能。铣刀加工齿轮为仿形法。需渐开线形状相同。 6-4 什么是软齿面和硬齿面齿轮传动？设计准则是什么？ 答：软齿面齿轮齿面硬度≤350HBS ，应齿面齿轮齿面硬度＞350HBS 。其设计准则分别为：
《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 / n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、d i、d2、P、S、2、a、B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 ai、m t2、丫、B、q、P a、d i、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、a1、 a 2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、（T 1、（T 2、b C、（T b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，
2013年上半年机械设计基础考试提纲 一、选择题（10分） 二、填空题（10分） 三、简答题（16分） （1）带传动； （2）齿轮传动、蜗杆传动； （3）键连接； （4）回转件的平衡； （5）滑动轴承。 四、分析与设计题（28分） （1）偏置直动推杆盘形凸轮轮廓曲线设计； （2）按给定行程速比系数设计曲柄摇杆结构或曲柄滑块结构；（3）斜齿齿轮传动，锥齿轮传动，蜗杆传动受力分析； （4）轴系改错题。 五、计算（36分） （1）自由度计算； （2）周转轮系传动比； （3）轴承当量载荷计算； （4）反受预紧力的螺栓强度计算； （5）外啮合标准直齿圆柱齿轮传动基本参数计算。
作业一（机械设计总论） 一、选择与填空题 1. 下列机械零件中：汽车发动机的阀门弹簧；起重机的抓斗；汽轮机的轮叶；车床变速箱中的齿轮；纺织机的织梭；f ：飞机的螺旋桨；g ：柴油机的曲轴；h ：自行车的链条。有 是专用零件而不是通用零件。 A. 三种 B. 四种 C. 五种 D. 六种 2. 进行钢制零件静强度计算时，应选取 作为其极限应力。 A. s σ B. 0σ C. b σ D. 1σ- 3. 当零件可能出现断裂时，应按 准则计算。 A. 强度 B. 刚度 C. 寿命 D. 振动稳定性 4. A. C. 零件的工作应力比许用应力 D. 零件的工作应力比极限应力 5. 对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选 毛坯。 A ．铸造 B. 冲压 C. 自由锻造 D. 模锻 6. A. n 5 B. n 10 C. n 15 7. 表征可修复零件可靠度的一个较为合适的技术指标是零件的 。 A. MTBF B. MTTF C. 失效率 D. 可靠度 8. 经过 、 和 ，并给以 的零件和部件称为标准件。 9. 设计机器的方法大体上有 、 和 等三种。 10. 机械零件的“三化”是指零件的 、 和 。 11. 刚度是零件抵抗 变形的能力。 12. 机器主要由 动力装置 、 执行装置 、 传动装置 和 操作装置 等四大功能组成部分组成。 二、判断题 13. 当零件的出现塑性变形时，应按刚度准则计算。 【 】 14. 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳。 【 】 15. 调质钢的回火温度越高，其硬度和强度将越低，塑性越好。 【 】 16. 机器的设计阶段是决定机器质量好坏的关键。 【 】 17. 疲劳破坏是引起大部分机械零件失效的主要原因。 【 】 18. 随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。 【 】 19. 在给定生产条件下，便于制造的零件就是工艺性好的零件。 【 】 20. 机械设计是应用新的原理、新的概念创造新的机器或已有的机器重新设计或改造。 【 】 21. 零件的强度是指零件抵抗破坏的能力。 【 】 22. 零件的工作能力是指零件抵抗失效的能力。 【 】 三、分析与思考题 23. 机器的基本组成要素是什么？ 24. 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举例出其中三个列子。 25. 什么是机械零件的失效？ 26. 影响机械零件疲劳强度的主要因素是什么？ 27. 机械零件设计应满足的基本要求有哪些？ 28. 以一个设计者的观点来看，进行机械设计时应主要考虑哪些因素？ 29. 试简述开发型设计的一般过程。
填空:20’ 选择:10~20’ 简答:30’ 计算题:20~30’ 改错:10’ 《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 6 章间歇运动机构 （一）教学要求 1．掌握各种常用机构的工作原理 2．了解各种机构的组成及应用 （二）教学的重点与难点 1．工作原理 2．常用机构的应用 （三）教学内容 6.1槽轮机构 一、组成、工作原理 1．组成：具有径向槽的槽轮，具有圆销的构件，机架 2．工作原理： 构件 1→连续转动；构件2（槽轮）→时而转动，时而静止 当构件 1 的圆销 A 尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁住弧被构件 1 的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。 当构件 1 的圆销 A 开始进入槽轮径向槽的位置，锁住弧被松开，圆销驱使槽轮传动。 当圆销开始脱出径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被构件 1 的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。 往复循环。 4 个槽的槽轮机构：构件 1 转一周，槽轮转1 周。4
6 个槽的槽轮机构：构件 1 转一周，槽轮转1 周。6 二、槽轮机构的基本尺寸和运动系数 1．基本尺寸 b l (r r s )r s——圆销的半径 r l sin2b——槽轮回转中心到径向槽底的距离 a l cos2a——槽轮回转中心到径向槽口的距离 r——圆销中心到构件 1 中心的距离 l ——两轮回转中心之间的距离 2．运动系数（τ ）：槽轮每次运动的时间 m t 之比。 t 对主动构件回转一周的时间 t m21（构件 1 等速回转） t2 2 1——槽轮运动时构件 1 转过的角度 （通常，为了使槽轮 2 在开始和终止运动时的瞬时角速度为零。以避免圆销与槽发生撞击，圆销进入、退出径向槽的瞬间使O1A ⊥O2A ） ∴ 2 1222 Z ∴ 21Z211 22Z2Z 讨论： 1、τ>0，∴ Z ≥3 τ=0，槽轮始终不动。 2、111 2Z ：槽轮的运动时间总小于静止时间。 2 3、要使1 ，须在构件 1 上安装多个圆销。2 设 K为均匀分布的圆销数， K (Z2) 2Z 三、槽轮机构的特点和应用 优点：结构简单，工作可靠，能准确控制转动的角度。常用于要求恒定旋转角的分度机构中。 缺点：①对一个已定的槽轮机构来说，其转角不能调节。 ②在转动始、末，加速度变化较大，有冲击。 应用：应用在转速不高，要求间歇转动的装置中。 电影放映机中，用以间歇地移动影片。 自动机中的自动传送链装置。（布图）
第11章齿轮传动 11.1复习笔记 一、轮齿的失效形式和设计计算准则 1．轮齿的失效形式 轮齿的主要失效形式有5种：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。 （1）轮齿折断 ①产生原因 轮齿折断一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中。 ②主要类型 a．过载折断 轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断，称为过载折断。 b．疲劳折断 在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹，裂纹的逐渐扩展最终将引起轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。 ③单（双）侧工作 a．若轮齿单侧工作，就任一侧而言，其应力都是按脉动循环变化。 b．若轮齿双侧工作，则弯曲应力可按对称循环变化作近似计算。 （2）齿面点蚀 ①产生原因
a．疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处； b．在该处同时啮合的齿数较少，接触应力较大； c．在该区域齿面相对运动速度低，难于形成油膜润滑，故所受的摩擦力较大； d．在摩擦力和接触应力作用下，容易产生点蚀现象。 ②抗点蚀能力 齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。 （3）齿面胶合 ①定义 在高速、重载传动中，齿面间压力大，相对滑动速度高，因摩擦发热而使啮合区温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘连，而随后的齿面相对运动，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹，这种现象称为齿面胶合。 ②增强抗胶合能力的措施 a．提高齿面硬度； b．减小表面粗糙度； b．对于低速传动，采用粘度较大的润滑油； c．对于高速传动，采用含抗胶合添加剂的润滑油。 （4）齿面磨损 齿面磨损通常有磨粒磨损和跑合磨损两种。 ①磨粒磨损 a．产生原因 由于灰尘、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒磨损，在开式传动中是难以避免的。 b．防止或减轻磨损的方法
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。 解：受力分析如下图 列力平衡方程： 又因为 AB=BC 第2章 常用机构概述 1．机构具有确定运动的条件是什么? 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 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 E 、E ’有一处为虚约束 F 为局部自由度 C 处为复合铰链 第3章 平面连杆机构 1．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取_C_为机架，将得到双曲柄机构。 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 2．根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。 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 3．在图示铰链四杆机构中，已知，l BC =150mm ，l CD =120mm ，l AD =100mm ，AD 为机架；若想得到双曲柄机构，求l AB 的最小值。 解：要得到双曲柄机构，因此AD 杆必须为最短杆； 若AB 为最长杆，则AB ≥BC ＝150mm 若BC 为最长杆，由杆长条件得： 因此AB l 的最小值为130mm 4．画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。 ．如下图： 第4章 凸轮机构 1．凸轮主要由__凸轮___，___推杆__和___机架___三个基本构件组成。 2．凸轮机构从动件的形式有__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__盘形_凸轮、_圆柱_凸轮和__曲面__凸轮。 4．已知图示凸轮机构的偏心圆盘的半径R ＝25mm ，凸轮轴心到圆盘中心的距离L=15mm ，滚子半径r T =5mm 。试求： （1）凸轮的基圆半径R O ＝？解：（1）mm r L R R T 15515250=+-=+-= （2） （4）mm r L R L r R S T T 98.10)()(22=----+=
第5章轮系 5.1 复习笔记 【通关提要】 本章主要介绍了定轴轮系和周转轮系的基本特点以及轮系传动比的计算。简单介绍了几种特殊的行星传动机构。学习时需要重点掌握定轴轮系和周转轮系的判断及对应传动比的计算、复合轮系及其传动比的求解思路等内容。本章主要计算题的形式考查，复习时需把握其具体内容，重点记忆。 【重点难点归纳】 一、轮系的类型（见表5-1-1） 表5-1-1 轮系的类型 二、定轴轮系及其传动比（见表5-1-2） 表5-1-2 定轴轮系及其传动比
三、周转轮系及其传动比（见表5-1-3） 表5-1-3 周转轮系及其传动比
四、复合轮系及其传动比 1．传动比求解思路 （1）区分基本周转轮系和定轴轮系； （2）根据各基本轮系之间的关系，联立方程式求解。 2．找基本周转轮系的一般方法 （1）先找出行星轮，即找出那些几何轴线绕另一个齿轮的几何轴线转动的齿轮； （2）再找行星架，支持行星轮运动的构件就是行星架； （3）最后找中心轮，几何轴线与行星架的回转轴线相重合，且直接与行星轮相啮合的定轴齿轮就是中心轮。 （4）区分出各个基本周转轮系以后，剩下的就是定轴轮系。
五、轮系的应用 轮系广泛应用于各种机械中，主要功用如下： （1）相距较远的两轴之间的传动； （2）实现变速和变向传动； （3）获得大传动比； （4）合成运动和分解运动。 六、几种特殊的行星传动简介（见表5-1-4） 表5-1-4 几种特殊的行星传动简介
5.2 课后习题详解 5-1 在图5-2-1所示双级蜗轮传动中，已知右旋蜗杆1的转向如图所示，试判断蜗轮2和蜗轮3的转向，用箭头表示。 图5-2-1 答：蜗杆1右旋，对1使用右手法则知，1相对2有垂直纸面向里的运动趋势；蜗轮2′
《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。
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。
第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆 杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？ 习题3-5图 习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为： 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度 计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。 解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为： 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为： 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。 习题3-6(a)图 习题3-6(d)图 解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F
习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链 原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ，AB =AD ， AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF
第六章 1．齿轮传动的类型有哪些？ 直齿圆柱齿轮传动(其中包括外啮合、内啮合及齿轮与齿条的啮合传动)；斜齿圆柱齿轮传动及人字齿圆柱齿轮传动；齿轮轴线相交的直齿圆锥齿轮和曲齿圆锥齿轮传动；齿轮轴交错的齿轮传动：螺旋齿轮传动和蜗轮蜗杆传动。 2．什么是渐开线？它有哪些特性？ 轴上缠线,拉紧一个线头,让该线绕圆轴运动且始终与圆轴相切,那么线上一个定点在该平面上的轨迹就是渐开线。 直线在圆上纯滚动时,直线上一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。 （1）发生线上线段长度等于基圆上被滚过的弧长；（2）渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切。（3）渐开线愈接近基圆部分的曲率半径愈小，在基圆上其曲率半径为零。（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。 3．什么是分度圆、齿距、模数、和压力角？何谓“标准齿轮”？ 对标准齿轮来说，齿厚与齿槽宽相等的圆称为分度圆。相邻两轮齿在分度圆上同侧齿廓对应点间的弧长称为齿距。齿轮传动中，齿距p 除以圆周率π所得到的商称为模数。渐开线在分度圆上的压力角称为标准压力角（简称压力角）。标准齿轮：分度圆上齿厚等于齿槽宽，而且模数、压力角以及齿顶高与模数之比、齿根高 与模数之比均为标准值。 4．某标准直齿轮的齿数z = 30，模数m = 3，试求该齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿顶高、齿根高、齿高、齿距、齿厚。 直接运用公式求解 5．已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a = 250 mm ，齿数z 1 = 20，z 2 = 80，齿轮1为主动轮，试计算传动比i 12，分别求出两齿轮的模数和分度圆直径。 答：412=i ，m=5mm ，d1=100mm ，d2=400mm 6．一对标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p = 9.42 mm ，中心距a = 75 mm ，传动比i 12 = 1.5:1，试计算两齿轮的模数及齿数。 答：m=3mm ，z1=20，z2=30