目录
机械设计基础知识概述 (1)
第一章金属材料的有关问题 (1)
（一）金属材料的机械性能 (1)
1、金属材料的变形和应力 (1)
2、强度 (1)
3、塑性 (3)
4、硬度 (3)
5、冲击韧性 (4)
6、疲劳强度 (4)
（二）金属材料的其他性能 (4)
1、金属材料的物理性能 (4)
2、金属材料的化学性能 (4)
3、金属材料的工艺性能 (4)
（三）铁碳合金的基本组织及性能 (5)
（四）钢的分类和编号 (6)
1、钢的分类 (6)
2、钢的编号 (7)
(五) 钢的热处理 (7)
1、退火 (8)
2、正火 (8)
3、淬火 (8)
4、回火 (8)
5、表面热处理 (9)
6、化学热处理 (9)
第二章机械零件的联接与紧固 (10)
（一）焊接 (10)
1、焊接特点 (10)
2、焊接方法 (10)
3、焊接分类 (11)
4、焊接应用 (12)
5、焊接结构的缺点 (12)
6、电弧焊和电渣焊简介 (12)
7、焊条及其编号 (12)
8、焊接变形和应力 (13)
9、焊接结构的工艺性 (16)
（二）螺纹联接 (18)
1、螺纹及螺纹联接的主要参数 (18)
2、螺纹联接的主要型式，标准联接零件 (19)
3、螺纹紧固件的强度级别 (21)
4、螺纹联接的预紧与防松 (21)
5、螺栓组结构设计应考虑的因素 (22)
6、螺栓组受力情况 (23)
7、提高螺栓联接强度的措施 (23)
第三章金属制造工艺简介 (26)
（一）铸造 (26)
1、砂型铸造 (26)
2、特种铸造 (27)
（二）锻压 (27)
1、自由锻 (28)
2、模锻 (28)
3、板料冲压 (28)
4、其他压力加工方法 (28)
（三）切削加工 (29)
1、车削加工 (29)
2、钻镗加工 (29)
3、刨削、插削和拉削 (29)
4、铣削加工合 (30)
5、磨料切削加工 (30)
6、光整加工简介 (30)
7、齿轮齿形的加工 (31)
第四章公差与配合、形状和位置公差 (34)
（一）公差与配合、形状和位置公差 (34)
1、互换性 (34)
2、公差与配合的定义及有关术语 (34)
3、标准公差与基本偏差 (36)
4、配合类别和基准制 (40)
5、常用和优先选用的公差带与配合 (45)
（二）公差与配合的标准和查表 (46)
1、在装配图上的注法 (46)
2、在零件图上的注法 (47)
3、查表举列 (48)
（三）形状和位置公差 (49)
1、概念 (49)
2、形位公差的代号 (50)
3、形位公差的标注方法 (51)
机械设计基础知识概述
第一章金属材料的有关问题
（一）金属材料的机械性能
金属零件受一定外力作用时，对金属材料有一定的破坏作用。因此要求金属材料具有抵抗外力的作用而不被破坏的性能，这种性能称为机械性能。金属材料的机械性能主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。它们的具体数值是在专门的试验机上测定出来的。
1、金属材料的变形和应力
金属材料受外力作用时引起的形状改变称为变形。变形分为弹性变形（当外力取消后，变形消失并恢复到原来形状）和塑性变形（当外力除去后，不能恢复到原来形状，保留一部分残余形变）。
当金属材料受外力作用时，其内部还将产生一个与外力相对抗的内力，它的大小与外力相等，方向相反。单位截面上的内力称为应力。在拉伸和压缩时应力用符号σ表示。σ=P/F
式中：σ—应力，MPa;
P —拉伸外力，N；
F —试样的横截面积，mm2。
2、强度
强度是金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。强度可通过拉力试验来测定。将图（a）所示标准样安装在拉力试验机上，对其施加一个平稳而无冲击逐渐递增的轴向拉力，随着拉力的增加试样产生形变如图（B）直到断裂如图（C）。
以试样的受拉力P为纵坐标，伸长值⊿L为横坐标，给制出拉伸曲线。
OE段：负荷与伸长成线性关系，是材料的弹性变形阶段。
金属材料由弹性变形过渡到塑性变形时的应力称为弹性极限，用σe表示。
σe=P e/F o
—弹性极限，MPa；
式中：σ
e
P
—材料开始塑性变形时的负荷，N；
e
—试样原横截面积，㎜ 2 。
F
o
当负荷超过E点，试样开始产生塑性变形，这一段曲线几乎呈水平，表明试样在拉伸过程中，负荷不增加甚至有降低，试样继续塑性形变，材料丧失了抵抗变形的能力。
表示。
这种现象称为屈服。产生现象时的应力称为屈服点，用σ
s
σs=P s/F o
—屈服点，Mpa ；
式中：σ
s
—材料产生明显形变时的负荷，N；
P
s
F
—试样原横截面积，㎜ 2 。
o
负荷超过S点后，形变量随负荷增加而急剧增加，当过B点，形变部位出现缩颈现象，试样已不能抵抗外力作用，在K点发生断裂。试样拉断前能承受的最大负荷 P
所对
b
表示。
应的应力称为抗拉强度，用σ
b
σb= P b/F o
—抗拉强度，Mpa ；
式中：σ
b
P
—试样拉断前的最大拉力，N；
b
F
—原横截面积，㎜ 2 。
o
屈服强度（σs ），抗拉强度（σb ）和屈强比（屈服强度与抗拉强度的比σs /σb ）是评定金属材料质量的重要机械性能指标，是设计和选材的主要依据之一。
3、塑性
塑性是金属材料受外力作用时断裂前产生塑性变形的能力。通常用两种方法来表示。
（1） 伸长率：试样拉断后标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比，用δ表示。 δ=（L 1－L 0）/L 0×100%
式中：δ — 试样的伸长率，%；
L 1 — 试样拉断后标距长度，㎜；
L 0 — 试样原标距长度，㎜.
(2) 断面收缩率：试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原截面积的百分比，用φ表示。
式中 φ — 试样的断面收缩率，%；
F 0 — 试样原横截面积，㎜ 2 。
F 1 — 试样拉断后缩颈处的最小横截面积，㎜ 2 。
δ、φ的数值越大，说明金属材料的塑性越好，反之亦然。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。
4、硬度
硬度是金属材料抵抗外物压入其表面的能力，一般说，硬度高的材料耐磨性较好，强度也比较高。硬度是评价金属材料质量的机械性能指标，也是机械零件设计要求的技术条件之一。
生产中有不同的测定方法，常用的有布氏硬度和洛氏硬度。
(1) 布氏硬度：用一定直径的钢球或硬质合金球，以相应的试验力压入试样表面，经规定保荷时间后卸除试验力，测量试样表面压痕直径。以压痕球状表面积所承受的平均负荷作为布氏硬度值，用符号HBS （HBW ）表示。
HBS （HBW ）=）
π22(2d D D D P -- 式中：HBS （HBW ）— 布氏硬度值，kgf －㎜ 2 ;
P — 加在淬火钢球上的负荷，kgf ；
D — 淬火钢球直径，㎜。
压头为钢球时用HBS ，适用于布氏硬度值在450以下的材
料，如铸铁和有色金属。压头为硬质合金球时用HBW ，适用于布氏硬度值在650以下的材料。
（2）洛氏硬度：用压头压入的压痕深度表示材料的硬度值。压痕越深表示材料越软，硬度值越低。两种硬度可以利用特制的表格进行换算。
硬度表示金属材料在局部范围内对塑性变形的抗力，所以硬度与强度间有一定的换算关系。
5、冲击韧性
冲击韧性是金属材料抗击冲击负荷的能力。现在普通采用一次摆锤冲击试验来测定材料的冲击韧性。
实验表明，材料受小能量多次重复冲击的能力，主要取决于材料强度。强度越高，寿命越长，设计中可不必过分追求高冲击值。
6、疲劳强度
实际中许多工件所承受负荷的方向和大小是周期变化的。这种周期变化的负荷称为交变负荷。金属工件在交变负荷作用下，经长时间工作而发生断裂的现象称为金属疲劳。在交变负荷作用下金属工件所受应力大小和断裂前应力交变循环的次数有关。应力越大，则断裂前能随承受的循环次数越低。当钢铁材料的循环次数达到107，有色金属的循环次数达到108 时，若试样仍不发生疲劳破坏，其最大应力称为该材料的疲劳极限。当应力交变循环对称时，疲劳极限用σ-1表示。
生产中多数金属工件是在交变负荷下工作的，疲劳破坏是破裂的主要形式。因此疲劳强度设计是材料的重要强度计算之一。另外，改善零件结构形状避免应力集中；降低表面粗糙度；采取表面强化处理等都能有效提高金属工件的抗疲劳能力。
（二）金属材料的其他性能
1、金属材料的物理性能
包括比重、溶点、导电性、导热性和膨胀性等。工件用途不同，对金属材料的物理性能要求不一样
2、金属材料的化学性能
主要指金属材料在定温或高温条件下抵抗活泼介质对其浸蚀的能力。
3、金属材料的工艺性能
是金属材料物理和化学性能的综合，是否易于加工成型的能力。按工艺方法不同，工艺性能主要有铸造性能、锻造性能、焊接性和切削加工性能。在设计零件及选择加工方法时要考虑材料的工艺性能。
（三）铁碳合金的基本组织及性能
普通碳钢和铸铁均属钢碳合金范畴，合金钢和合金铸铁是有意加入合金元素的铁碳合金。铁和碳是钢铁材料的两个最基本的组元。
目前应用的铁碳合金，其含碳量均在6.69%以下，当含碳量大于6.69%的铁碳合金脆性极大，没有实用意义。含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为生铁。
一切固态物质，根据其内部原子的聚集状态可分为晶体与非晶体两大类。晶体内部的原子在空间作规则的排列，如食盐、金刚石、石墨和所有的金属都是晶体。非晶体内部的原子则杂乱无章地无规则的规程，如玻璃、沥青、石腊和松香等都是非晶体。
大多数金属在固态下的晶格保持不变，但是有些金属，如铁、锌、锑、锰、钼等在固态下，随着温度的变化，其晶体结构还会发生转变，这种晶体形式的转变称为同素异构转变。同素异构转变过程也是重结晶过程。如纯铁的溶点为1534℃和912℃时先后发生两次晶格形式的转变；①在1538～1394℃时为体心立方晶格，称为σ——铁，②1394～912℃为面心立方晶格，称γ——铁，③在912℃以下为体心立方晶格，称为α——铁。铁的同素异构转变是钢铁能够进行热处理的重要依据。
各种金属材料具有不同的性能，这是由于其内部组织结构决定的。在液态时，铁和碳可以溶解为一个均匀的液相。在固态时，它可以形成固溶体、化合物或混合物。
固溶体是合金中一种组元（溶剂）溶解其他组元（溶质），或组元之间互相溶解而形成的一种均匀固相，形成单一的均匀物质，其中所溶解的组元在显微镜下也区别不出来。
金属化合物，是两组元相互作用而形成的一种新的具有金属特性的物质。其晶体结构与性能和两组元都不同，如铁碳合金中铁和碳组成的碳化物称为渗碳体，化学式为
Fe3C。
混合物是纯金属，固溶体或化合物按一定重量比例组成的均匀物质。混合物中多部分仍按自己原来的晶格形式结合而成晶体，显微镜下可区别出多组元的晶体。绝大多数工业用合金都是混合物，其性能取决于这些混合物多部分的性能及它们的形态、大小和分布。
铁碳合金的基本组织：
（1）铁素体：碳溶于α-Fe中的固溶体称为铁素体，符号为Fe。铁素体含碳量非常低，在727℃时为0.0008%，其机械性能与纯铁相似，强度和硬度不高，塑性和韧性好。
（2）奥氏体：碳溶于γ-Fe中的固溶体称为奥氏体，符号为A。稳定的奥氏体存在温度为727℃，此时碳的溶解度为0.77%，奥氏体的强度，硬度和塑性都很好，是大多数钢进行高温锻造或轧制时所要求的组织。
C用符号（3）渗碳体：含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物，分子式Fe
3
Cm表示。硬度高，塑性差，硬而脆，钢中渗碳体数量增多，强度和硬度提高而塑性下降。
（4）珠光体：是铁素体与渗碳体的混合物，用P表示。显微镜下渗碳体和铁素体片层相间，交替排列。在平衡条件下珠光体的含碳量为0.77%，它的强度高,塑性、韧性和硬度介于渗碳体与铁素体之间.
（5）莱氏体：高温状态下奥氏体和渗碳体的混合物，用Le表示.其机械性能与渗碳体相似，硬度很高，塑性很差。
上述五种组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体是铁碳合金的基本相。
碳素钢中还含有少量的硅、锰、硫、磷，它们对钢的组织和性能也有很大影响。硅和锰是有益元素，可溶于α-Fe内，使钢的强度和硬度提高。硫和磷是有害元素。硫以FeS的形式存在，削弱了晶粒间连接，在轧制或锻造时会造成钢材
P，使钢在高温下开裂，此现象称为热脆性。磷可与α-Fe相溶，形成脆性很大的Fe
3
塑性和韧性急剧下降，此现象称为冷脆性。
（四）钢的分类和编号
1、钢的分类
（1）按化学成分分类有：
①碳素钢：根据含碳量多少又分为：
低碳钢：含C量﹤0.25%,强度低,但塑性、焊接性好。
中碳钢: 0.25～0.60%之间,强度高塑性、焊接性差。
高碳钢:含C量﹥0.6%，塑性及焊接性都差，热处理后有较高强度和硬度。
②合金钢：加入一种或数种合金元素的钢称合金钢，比碳素钢有较高强度和韧性，或有特殊性能。
（2）按质量分类：
碳素钢质量的高低是根据钢中杂质——磷、硫的含量来区分的
普通钢：钢中磷、硫的含量较高；
优质钢：钢中磷、硫的含量较低；
高级优质钢：钢中磷、硫的含量很低。
（3）按用途分类：
①结构钢——制造多种机械零件和工程结构。
②工具钢——制造多种刃具、量具和模具。
③特殊性能钢——特殊的物理化学性能、如不锈钢，耐热、耐磨钢等。
2、钢的编号
（1） 碳素结构钢
钢的牌号有表示屈服点的字母、屈服点的数值、质量等级符号、脱氧方法等四个部分按顺序组成。
Q ——钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母；
A 、
B 、
C 、
D ——质量等级；
F ——沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母；
b ——半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母；
Z ——镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母；
TZ ——特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母；
（2） 合金结构钢：
钢的牌号有表示屈服点的字母、屈服点的数值、质量等级符号三个部分按顺序组成。 Q ——钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母；
A 、
B 、
C 、
D ——质量等级；
(五) 钢的热处理
钢的热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热，保温和冷却，以改变其整体或表面组织，获得所需性能的工艺方法。重要的零件要进行热处理，以提高金属材料的强度和硬度，改善材料的逆性和韧性等，充分发挥材料的潜力。
钢 碳素钢 合金钢 碳素结构钢 碳素工具钢 普通碳素结构钢 优质“普通碳素结构钢” 碳素工具钢 高级优质碳素工具钢 甲类钢 乙类钢 合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢 低合金结构钢 机械制造结构钢 低合金工具钢 高“低合金工具钢” 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
渗碳钢 调质钢 弹簧钢
大多数的热处理都要将钢加热到相变温度以上，使其组织由铁素体和渗碳体的混合物转变为均匀的奥氏体。只有奥氏体状态才能通过不同的冷却方式转变成不同的组织，从而使钢获得所需要的性能。
钢的热处理工艺主要有退火、正火、淬火、回火和表面热处理等。
1、退火
将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当温度保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却），以达到接近平衡状态组织。根据退火目的将退火分为以下两种：
（1）完全退火：使用最广泛，主要用于亚共析钢（C﹤0.77%）锻件，轧件和铸件退火，其目的是通过重结晶使晶粒细化，均匀组织，消除残余应力。
（2）球化退火：使钢中碳化物呈球化，用于过共析钢（含碳0.77%﹤C﹤2.11%）和工具钢，使渗碳体球化，降低硬度提高韧性，改善工件切削加工性能，减少工件淬火时产生变形和开裂。
2、正火
将工件加热后，保温适当时间后在自由流通的空气中冷却得到球光体组织。对低碳钢或低碳合金钢，正火目的是提高硬度改善切削加工性能。对过共析钢或合金工具钢，正火目的是减少渗碳体数量，便于球化退火。对不太重要的工件，目的是细化晶粒，使组织均匀化，提高机械性能，可作为工件的最终热处理。
3、淬火
将合金加热到相变温度以上，保温，快速冷却，获得不稳定组织。淬火后的工件再配合适当的回火，使金属材料达到使用要求。如刃具和模具要求高的硬度和耐磨性，多种轴类和齿轮要求较好的韧性都是通过淬火和回火来达到的。
钢件淬火通常用水、油和盐、碱的水溶液作为淬火介质，使用什么介质取决于钢的化学成分及对工件的技术要求，形状简单，截面较大的碳素钢件多在水中淬火，合金钢和复杂的碳素钢件多在油中淬火。
4、回火
为消除残余应力及获得所要求的组织和性能，将淬火后的工件加热到一定温度保温，然后冷却到室温。淬火后的工件应及时回火，这是由于淬火马氏体是不稳定的组织，回火促使其组织结构稳定，保持工件使用过程中不再发生形状和尺寸的改变，其次回火可降低淬火工件的脆性，减少和消除内应力，最后回火可获得要求的强度，硬度和韧性，以满足工件使用要求。
根据加热温度范围，回火可分为低温、中温和高温回火，其中低温回火应用于高碳工具模具、量具、渗碳后表面淬火的工件；中温回火用于多种弹簧、弹性夹头及锻模；
高温回火用于重要工件如轴、齿轮、连杆和螺栓等。
5、表面热处理
仅对工件表面加热、冷却而不改变成分的热处理称为表面热处理。最常用的是表面淬火，使工件表层变硬，而心部仍保持原来的组织。表面淬火使工件表面具有较好的硬度和耐磨性。
表面淬火有火焰加热表面淬火和高频感应加热表面淬火等。
火焰加热是用氧气—乙炔（或氧气—煤气）混合气体燃烧的火焰，喷射加热工件表面，然后再喷水冷却，这种方法设备简单，淬硬速度快，成本低，但火焰加热表面容易过热，淬火效果不稳定。
）高变电磁场在工件表面产生感应电流进行利用中、高频（频率一般为500～30万H
Z
加热的热处理工艺称为感应加热表面淬火。感应电流在工件截面上的分布是不均匀的，心部电流几乎等于零，表面电流密度极大，这个现象称为集肤效应。频率越高，电流密度极大的表层越薄。工件表层可迅速被加热，几秒钟即可使温度升高800～1000℃，而心部仍接近室温。一但表层温度上升到淬火加热温度时，立即喷水冷却（合金钢浸油淬火），表面形成马氏体，工件表面变硬。
这种方法较为先进，生产率高，加热温度和淬硬层容易控制，淬火质量好，但是设备昂贵，主要适用于大批生产。
6、化学热处理
将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变表面的化学成份，组织和性能，提高工件表面的耐磨性、耐腐蚀性及抗氧化性等。
常见的化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
渗碳多用气体渗碳，在专用井式电阻炉中进行。渗碳后，工件表层0.5～2.0㎜范围内含碳量可提高0.85～1.0%，渗碳后，工件还要进行淬火和低温回火。适用低碳钢和低碳合金钢，提高工件表面硬度，耐磨性和使用寿命。
渗氮也称氮化。氮化可使工件表面得到一定的氮化层，有更高的硬度和耐磨性，高的耐疲劳强度。渗氮没有相变，不需淬火，变形也很小。但生产周期长，工艺复杂，成本高。
碳氮共渗也叫氰化。碳氮共渗时通入碳氮气体和一定数量的干燥无水的氨气，使其发生分解，形成活性碳原子和氮原子，同时被工件表面吸附并扩散形成氰化层。氰化过程加热温度较低（820～840℃），氰化后可直接淬火或冷却后再加热淬火。碳氮共渗工件变形小，渗层有较高的耐磨性，疲劳强度和抗压强度。但其工艺复杂，用于形状复杂、要求变形小的小型耐磨零件，如仪表和缝纫机零件等。
第二章机械零件的联接与紧固
机械零件的连接与紧固方法很多，主要有焊接、螺纹连接、铆钉连接、销钉连接、键连接等等，这里主要介绍焊接与螺纹连接
（一）焊接
1、焊接特点
通过焊接，被连接的焊件不仅在宏观上建立了永久性的联系，而且在微观上建立了金属内部组织之间的内在联系，其连接表面接近到原子间的结合力的程度，因此，焊接时往往采用加热或加压或两者并用的措施，以实现连接表面间的原子结合。
2、焊接方法
（1）熔焊：焊件连接处局部加热到熔化状态，再冷却凝固成一体，不加压完成焊接。按加热热源形式分为气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。（2）压焊：焊接过程中对焊件施加压力（加热或不加热），如电阻焊、摩擦焊等。（3）钎焊：采用低熔点的填充金属（称为钎料），熔化后与固态母材相互扩散形成金属结合。
机械设计基础知识概述
第 11 页 熔 焊 压 焊 钎 焊 气 焊 电弧焊 电渣焊 弧 焊 等 离 子 电子束焊 激光焊 电阻焊 摩擦焊 爆炸焊 扩散焊 超声波焊 冷压焊 软钎焊 硬钎焊 手弧焊 埋弧焊 保护焊 气 体 点 焊 缝 焊 对 焊 锡 焊 铜 焊 银 焊 自 动 半自动 氩弧焊 CO 2 焊
3、焊接分类
4、焊接应用
（1）制造各种金属构件：房屋房架、桥梁、船体、车辆、飞机、火箭、压力、容器、管道、起重机、锅炉……。
（2）生产机器零件（或毛坏）、大型机件可达几十吨、百吨。
（3）修补铸、锻件的缺陷和局部受损零件。
5、焊接结构的缺点
（1）焊接接头的组织和性能有较大的不均匀性；
（2）焊接结构有较大的焊接应力和变形，不仅影响形状和尺寸，且降低结构和承载能力；
（3）焊接接头容易产生缺陷，且应力集中现象严重，在一定条件下，焊接结构比铆接结构更易出现脆断事故。
6、电弧焊和电渣焊简介
焊件局部被加热到熔化状态，形成金属熔池，填充金属以熔滴形式向熔池过渡。手弧焊最常用。焊条药皮在熔化过程中，产生一定量的保护气体和液态熔渣，起隔绝空气的作用。液态熔渣在熔池中浮起，起保护液态金属的作用。
和一般冶炼过程相比较，焊接电弧和熔池温度比一般冶炼温度高，金属元素强烈蒸发和烧损，又由于熔池体积小，从熔化到凝固的时间又短，温度变化快，冶金反应的速度和方向变化迅速，如气体和熔渣不及时浮出就会在焊缝中产生气孔和夹渣的缺陷。
如果低碳钢，采用光焊丝，由于熔化金属缺乏保护，空气中的氮、氧大量侵入，焊缝质量显著变坏。此外空气中的水份、焊件、焊丝表面的油、锈、水，使焊缝含氢量增加，引起氢脆性，导致冷裂纹和形成气孔。
为了保证焊缝质量，必须采取措施，去除有害物质，增加合金元素。
7、焊条及其编号
焊条由焊芯和药皮组成。
焊芯在焊接中作为电极，传导电流，产生电弧。焊芯的质量至为重要，一般采用经过特殊冶炼的焊接专用钢丝（称焊丝），其化学成份不同，用途也不同。焊
丝牌号前面第一个字符“H ”，表示焊条用钢，如H08，H08A ，H08MnA ，H08Mn2SiA ，H10Mn2等，国标有规定。
药皮是涂在焊丝外面的涂料层。焊条药皮按其作用分为稳弧剂，造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂和粘结剂等。药皮的原材料由矿物、铁合金、有机物和化工产品等四类。多种原材料粉末按一定比例配成涂料，压涂在焊芯上。 焊皮按熔渣化学性质分为两大类：以酸性氧化物（如：SiO 2、TiO 2等）为主的焊
条称为酸性焊条；以碱性氧化物（如CaO 等）和荧石（CaF 2）为主的焊条称为碱性焊条。
焊条牌号分为十大类：结构钢焊条、钼和铬钼耐热焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条。
焊条牌号及意义举例：
□ ×× ×
酸性焊条和碱性焊条的性能差别很大，使用时不可随意代替。
酸性焊条操作工艺性好（如稳弧性好，容易脱渣，飞溅少、成形美观），对油、锈和水的敏感性不大，抗气孔能力强，焊接电源可采用交流或直流。因此酸性焊条广泛用于一般结构的焊接。结构钢焊条中，除低氢钾型和低氢钠型药皮外均为酸性焊条。
碱性焊条脱氧能力强，药皮中有能起去氢作用的荧石，所碱性焊条焊缝金属含氢量低，抗裂性好，常用于焊接重要的焊接结构，其缺点是对油、锈和水的敏感性大，使用不当易产生气孔，药皮中CaF 2产生的氟阻碍气体电离，电弧稳定
性差，一般要求采用直流电，焊接时有毒烟尘多，应注意通风和防护。
8、焊接变形和应力 表示药皮类型和焊接电源种类 表示各大类中的若干小类 表示焊条各大类 详见有关表格内容
焊接变形和应力的形成原因，是由于焊接接头区域受不均匀加热和冷却的作用，
其膨胀和收缩受四周冷金属的拘束不能自由进行，会产生焊接变形和残余应力。焊接变形和应力总是同时存在，相互联系的，一般情况下，若母材塑性较好和结构刚性较小，则变形较大而应力较小，反之应力大而变形小。常见焊接变形有：缩短变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形变形。
（1）预防焊接变形的工艺措施
①反变形法
②刚性固定法
用压板固定可减少变形，但会产生较大应力。
③采用合理的焊接顺序
对1米以上焊缝可采用逐步退焊法、跳焊法、分中逐步退焊法；对中长焊缝（0.5~1米长）可采用分中对称焊法。
（2）焊接变形的矫正
①机械矫正法：适于塑性好的材料，如低碳钢和普通低合金钢。
②火焰矫正法：局部加热工件，利用加热时发生的压缩塑性变形和冷却时的收缩变形、矫正原来的变形，仅适用于低碳钢和没有淬硬倾向的普通低合金钢。
（3）焊接应力：
由图看出，焊缝及其附近的压缩塑性变形区内的σ纵为拉应力，其数值可达到（焊缝尺寸过小时除外）。
材料的屈服强度σ
5
（4）减少焊接应力的工艺措施
①选择合理的焊接顺序：拼板时先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝。
②焊前预热：减少焊件各部分温差，降低焊后冷却速度，减少残余应力。
③锤击焊缝，焊完一道焊缝后，用一定形状的锤均匀迅速锤击焊缝金属，使之得到延伸，可降低残余应力，又可减少焊接变形。
④加热适当部位，使之伸长。焊后冷却时，加热区和焊缝一起收缩，以减少残余应力。
（5）消除焊接残余应力的方法：
重要焊接结构焊后均应进行消除应力处理。常用消除应力退火（也称高温回火）来消除残余应力。一般在炉中加热到600~650℃，保温一定时间后随炉冷却（或空冷），可消除80%以上残余应力。
9、焊接结构的工艺性
焊接结构工艺性包括材料选择、焊缝布置和焊接接头设计。
①焊接结构材料的选择
材料不同，焊接的难易程度差别很大，应选择焊接性能良好的金属材料制造焊接结构。低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢（如16Mn等）具良好的焊接性，易于保证焊接质量。
不同种类的两种金属焊接难度很大，一般应尽量避免使用。
②焊缝布置原则
?焊缝位置应便于焊接操作，焊条要能伸到焊接部位。
?焊缝应避开应力较大部位，尤其应力集中部位（应力集中的转角位置）焊缝要避开受力点，如焊缝不宜在转角位置。
?焊缝应避免过分集中和交叉。
?焊缝设置应尽可能对称，以减少弯曲变形。
?尽量减少焊缝长度和数量。
?焊缝一般应避开加工部位（或加工表面）。
③接头设计
?接头形式选择
多种形式接头，要从变形及应力状态方面进行比较和选择。常见桁架结构多采用搭接接头。薄板气焊多采用卷边接头。
?坡口型式选择
手弧焊常用坡口有I形、V形、X形及U型四种坡口，可用气割、切削加工（刨、车削等）等方法加坡口，不同型式适用于不同厚度金属板焊接。通常，要求焊透的受力焊缝尽量采用双面焊，利于保证质量，不能双面焊的工件可采用单面焊双面成形技术，设计相应的坡口形式。
?接头断面设计原则
焊接接头两侧板厚或断面应相同或接近，使接头两侧加热均匀。
对接不同厚度钢板的重要受力接头时，若两板厚度差不超过下表规定，坡口形式和尺寸按厚板选取，若板的厚度差超过表中规定，在厚板上做单面或双面削薄弱，其削薄长度L≥3-4（δ-δ1）。
不同厚度钢板对接的允许厚度差（mm）
较薄的厚度≥2~5 ＞5~9 ＞9~12 ＞12
允许厚度差（δ-δ1） 1 2 3 4 （二）螺纹联接
螺纹联接因其构造简单，拆装方便，都已
标准化，批量生产，成本低廉，联接可靠，
有足够的强度、刚度和自锁性，广泛用于
各种金属结构和机构中。
1、螺纹及螺纹联接的主要参数
螺纹的外表面是圆柱螺旋线。圆柱螺旋线
是沿着圆柱表面运动的点的轨迹，该点的
轴向位移a与相应的角位移a成正比，在圆柱表面上，沿着螺旋线所形成的连续凸起和沟槽称为螺纹。
螺纹由外螺纹和内螺纹组成，按照母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。根据牙型可分为三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角形螺纹用于联接，后三种螺纹用于传动。
螺纹的主要参数有：
①线数：如果有两个以上的动点，同时在同一个圆柱面上作同样的螺旋运动，且轴向为等距分布时，则形成多线螺旋线。螺旋线的条数称为螺纹的线数，用n表示。
②旋向：点沿圆柱表面运动的角位移方向和轴向位移方向不同，螺旋线有右旋和左旋之分，螺钉顺时针旋入的称
为右旋螺纹，逆时针旋入的称左旋
螺纹，常用大多数螺纹都是右旋
的。
③牙型角α，牙型半角α/2：在
《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
2018年硕士学位研究生招生考试业务课考试大纲 考试科目：机械设计基础 一、机械原理部分 1．平面机构的结构分析 构件、运动副及机构的概念；机构具有确定运动的条件和机构自由度的计算；平面机构的高副低代方法和Ⅱ级、Ⅲ级杆组的结构特点，平面机构的组成原理和结构分析方法。 2．平面机构的速度分析 速度瞬心的概念；机构速度瞬心的数目和瞬心位置的确定方法；速度瞬心法在机构速度分析中的应用。 3．平面连杆机构及其设计 平面四杆机构的基本型式及其演化；平面四杆机构的主要工作特性（平面四杆机构有曲柄的条件，急回运动、行程速度变化系数及极位夹角，压力角和传动角，死点位置）；平面四杆机构设计图解法。 4．凸轮机构及其设计 凸轮机构的类型和特点；凸轮机构从动件的常用运动规律及其特性；凸轮机构偏心、凸轮基圆、推程运动角、远休止角、回程运动角、近休止角、理论轮廓与实际轮廓、从动件行程及机构压力角等概念，并能在图中标出；了解直动从动件盘形凸轮机构正配置、负配置对压力角的影响；理解基圆半径与压力角的定性影响关系；掌握按给定运动规律设计各类盘形凸轮轮廓曲线，重点是图解法；凸轮机构基本尺寸确定的原则（压力角、基圆半径和滚子半径）。 5．齿轮机构及其设计 齿轮机构的类型；齿廓啮合基本定律；渐开线的性质及渐开线齿廓的特点；渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算；渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动应满足的条件（正确啮合的条件、无侧隙啮合条件及标准安装、连续传动的条件）；渐开线齿轮的切齿原理、根切现象及最少齿数；平行轴斜齿圆柱齿轮机构（啮合特点、斜齿轮的基本参数、几何尺寸计算和当量齿数、斜齿轮传动的正确啮合条件和传动特点）。 6．轮系及其设计 定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算方法。 7．其他常用机构 棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构的组成、工作原理及运动特点。 8．刚性回转件的平衡 刚性回转件的静平衡与动平衡的原理和计算方法。 9．机械速度波动的调节 机械速度波动的基本知识及其调节方法。 8．回转件的平衡
机械设计（上）综合练习 江苏广播电视大学林小宁 注：综合练习中所标分数为对应题型分值的参考范围 一．填空题（共30分） 1．机械零件丧失预定的功能而不能正常工作的现象，称为（）。 2．载荷按其大小和方向是否随时间变化分为（）和（）两类。 3．根据原动机或负载的额定功率计算出的作用在零件上的载荷叫（）。 4．载荷系数K与名义载荷的乘积叫（）。 5．按照应力的大小和方向是否随时间变化分为（）和（）。 6．合理选择安全系数的原则是：在保证（）的原则下，尽可能（）安全系数。 7．疲劳设计有（）和（）两种不同的设计方法。 8．在疲劳曲线中，纵坐标 rN表示零件材料的（）。 9．许多机器都是由（）、（）和（）三部分组成的。 10．按工作原理，机械传动可分为（）和（）两大类。 11．带传动的主要失效形式是（）、（）和（）。 12．带传动的设计准则是：在保证带传动在工作时（）的条件下，具有一定的（）和（）。13．V带轮的材料主要采用（），转速高时可采用（）。 14．与带传动相比，链传动无（）和（）现象，工作可靠，具有准确的（），传动效率较高。 15．在带传动中，弹性滑动和滑动率的大小与（）和（）的拉力差有关，随着传递（）的增加，弹性滑动和滑动率也将增大。 16．单根V带所能传递功率主要取决于（）和（）。 17．链条的长度以（）来表示，一般应尽量避免（）节。 18．滚子链传动最主要的参数是（）。 19．按螺旋机构的工作情况，螺旋主要用于以下三种情况：（）、（）和（）螺旋。20．按照母体形状，螺纹分为（）螺纹和（）螺纹。 21．按螺旋和螺母的运动情况，螺旋传动有四种结构，但它们的（）关系是相同的。22．按螺纹副的摩擦性质，可分为（）螺旋、（）螺旋和（）螺旋。 23．在齿轮传动中，齿轮齿面常见的失效形式有（）、（）、（）和（）。 24．开式齿轮传动的主要失效形式是（）和（）。 25．闭式齿轮传动的主要失效形式是（）和（）。 26．齿轮能承受动载荷的大小取决于齿轮的（）及（）。 27．设计齿轮传动时，为限制整个传动的尺寸过大，一般应限制大小齿轮的齿数比≤（）。，28．对闭式蜗杆传动，为避免油温升高而导致胶合，设计时要进行（）计算。 二．填空题（共20分） 1．机械零件的计算载荷由（）确定。 A．原动机的额定功率和效率B．工作机的负载和机械效率 C．零件名义载荷和工作应力D．零件名义载荷和附加载荷 2．机械零件静应力计算的强度准则是（）。 A．使计算应力≤极限应力B．使计算应力≤许用应力 C．使计算安全系数≤许用安全系数D．使计算安全系数≤1 3．在带传动中（i>1），传动带内部应力的最大值发生在带（）。
机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段： 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种？ 答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？ 答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。 根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么？ 答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
摩擦、磨损及润滑概述 2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？ 答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。 干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。 2.2磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？ 答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。 2.3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型？ 答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。 2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？ 答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。 2.5如何选择适当的润滑剂？ 答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。 当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂；低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。 2.6润滑油的润滑方法有哪些？ 答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。 2.7接触式密封中常用的密封件有哪些？ 答：接触式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以 2.8非接触式密封是如何实现密封的？ 答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。
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）。
机械设计基础考试大纲 一、课程性质与设置目的要求 《机械设计基础》是高等机械制造及其自动化及机械电子工程专业必修主干技术基础课，也可作为其它各相关专业的选修课程。 它是培养和检验学生掌握通用零件的工作原理、特点、维护和设计计算的基本知识，并初步具有设计机械传动装置和简单机械的能力；具有应用标准、规范、手册和图册等有关技术资料的能力，而设置的一门技术基础课。 本课程的要求是：应考者比较系统的掌握通用零部件的工作原理、结构特点、维护和设计计算方法，初步具有设计机械传动装置和简单机械的能力，运用机械零部件标准、规范、手册和图册和查阅有关技术资料的能力。 二、课程内容与考核要求 0 绪论 课程内容 0-1本课程的研究对象、内容 0-2本课程在教学中的地位 0-3机械设计的基本要求和一般过程 考核知识点及考核要求 1、机器的组成 机器与机构的含义和区别；构件与零件的含义和区别。 2、机器和机械零件设计的基本要求 第1章平面机构的自由度和速度分析 课程内容 1-1运动副及其分类 1-2平面机构运动简图 1-3平面机构自由度 1-4速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 考核知识点和考核要求 1、运动副的含义；平面运动副的分类 2、平面机构运动简图中运动副和构件的表示符号和表示方法 3、平面机构自由度的意义；机构具有确定相对运动的条件；复合铰链、局部自由度、虚约 束的形式 4、正确判断和处理复合铰链、局部自由度、虚约束，进行平面机构自由度的计算，并能判 断机构是否具有确定相对运动 5、速度瞬心的含义和求法；能用速度瞬心法求简单平面机构的速度 第2章平面连杆机构 课程内容 2-1平面四杆机构的基本类型及其应用 2-2平面四杆机构的基本特性 2-3平面四杆机构的设计 考核知识点和考核要求 1、识别铰链四杆机构的基本类型及其演化机构 2、曲柄存在条件、急回特性、压力角、传动角和死点位置
机械基础习题5 一、填空题 1.机械零件丧失预定的功能而不能正常工作的现象,称为(。 2.载荷按其大小和方向是否随时间变化分为(和(两类。 3.根据原动机或负载的额定功率计算出的作用在零件上的载荷叫(。 4.载荷系数K与名义载荷的乘积叫(。 5.按照应力的大小和方向是否随时间变化分为(和(。 6.合理选择安全系数的原则是:在保证(的原则下,尽可能(安全系数。 7.疲劳设计有(和(两种不同的设计方法。 8.在疲劳曲线中,纵坐标 rN表示零件材料的(。 9.许多机器都是由(、(和(三部分组成的。 10.按工作原理,机械传动可分为(和(两大类。 11.带传动的主要失效形式是(、(和(。 12.带传动的设计准则是:在保证带传动在工作时(的条件下,具有一定的(和(。 13.V带轮的材料主要采用(,转速高时可采用(。 14.与带传动相比,链传动无(和(现象,工作可靠,具有准确的(,传动效率较高。 15.在带传动中,弹性滑动和滑动率的大小与(和(的拉力差有关,随着传递(的增加,弹性滑动和滑动率也将增大。 16.单根V带所能传递功率主要取决于(和(。
17.链条的长度以(来表示,一般应尽量避免(节。 18.滚子链传动最主要的参数是(。 19.按螺旋机构的工作情况,螺旋主要用于以下三种情况:(、(和(螺旋。 20.按照母体形状,螺纹分为(螺纹和(螺纹。 21.按螺旋和螺母的运动情况,螺旋传动有四种结构,但它们的(关系是相同的。 22.按螺纹副的摩擦性质,可分为(螺旋、(螺旋和(螺旋。 23.在齿轮传动中,齿轮齿面常见的失效形式有(、(、(和(。 24.开式齿轮传动的主要失效形式是(和(。 25.闭式齿轮传动的主要失效形式是(和(。 26.齿轮能承受动载荷的大小取决于齿轮的(及(。 27.设计齿轮传动时,为限制整个传动的尺寸过大,一般应限制大小齿轮的齿数比≤(。, 28.对闭式蜗杆传动,为避免油温升高而导致胶合,设计时要进行(计算。 二、填空题 1.机械零件的计算载荷由(确定。 A.原动机的额定功率和效率 B.工作机的负载和机械效率 C.零件名义载荷和工作应力 D.零件名义载荷和附加载荷
第二章平面机构的结构分析 §2.1 基本概念 构件：运动单元体 零件：制造单元体构件可由一个或几个零件组成。 ?构件：由一个或几个零件组成的没有相对运动的刚性系统。机器或机构中最小的运动单元。 ?零件：机器或机构中最小的制造单元。 ?例如：曲轴——单一零件。 ?连杆——多个零件的刚性组合体。 ?注意：构件与零件联系与区别？ 一、机构的组成 机架：机构中相对不动的构件 原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。→输入构件 从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。→输出构件 在任何一个机构中，只能有一个构件作为机架。在活动构件中至少有一个构件为原动件，其余的活动构件都是从动件。 二、自由度、约束 自由度：构件具有独立运动参数的数目（相对于参考系） 在平面内作自由运动的构件具有3个自由度；在三维空间作自由运动的构件具有6个自由度。约束：运动副对构件间相对运动的限制作用 ?对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。 三、运动副 使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接成为运动副。运动副的作用是约束构件的自由度。 四、运动副类型及其代表符号 1. 低副——两构件以面接触而形成的运动副。 A.转动副：两构件只能在一个平面内作相对转动，又称作铰链。 自由度数1，只能转动； 约束数2，失去了沿X、Y方向的移动。 B.移动副：两构件只能沿某一轴线作相对移动。 自由度数1，只能X方向移动； 约束数2，失去Y方向移动和转动。
2. 高副—— 两构件以点或线接触而构成的运动副。 自由度数 2， 保持切线方向的移动和转动 约束数 1， 失去法线方向的移动。 五、运动链 运动链:若干个构件通过运动副联接而成的相互间可作相对运动的系统。 闭式运动链简称闭链：运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开链：未构成首尾封闭的系统 §2.2 机构运动简图 定义：用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件之间运动关系的简图。 构件均用形象、简洁的直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。 §2.3 平面机构的自由度计算 机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关） 一、机构自由度计算公式 H L 23P P n F --= 式中，n 为活动构件个数; L P 为低副个数；H P 为高副个数。 (a)双曲线画规机构 F=3n- 2PL-PH=3×5-2×7-0=1 (b) 牛头刨床机构 F=3n- 2PL-PH=3×6-2×8-1=1 二、机构具有确定运动的条件 机构要能运动，它的自由度必须大于零。 F ≤0，构件间无相对运动，不成为机构。
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》教学大纲 课程编号： 课程名称：机械设计基础A 英文名称：The Fundamental of Machine Design 学分：7 学时：112 （其中实验学时20） 适用对象：四年制机械电子专业 一、目的与任务 1、课程性质：必修 2、课程类别：专业基础课 3、目的与任务： 本课程是机械电子工程专业的一门综合性和实践性都很强的专业基础课，是研究机械共性问题的专业主干课程。本课程结合应用力学、机械理论和生产知识，解决常用机构及通用零部件的分析和设计问题，为学生进行机电产品的设计开发、技术创新、维修维护以及后续专业课学习奠定基础。本课程在教学内容方面注重基本知识、基本理论和基本方法；在培养学生能力方面着重设计构思和设计技能的基本训练。使学生经过必要的基本技能的训练，具备分析和解决生产实际中问题的综合能力。本课程突出应用能力和综合素质的培养，侧重理论和技能两者并重、相互结合。所以本课程在专业培养计划中占据重要的地位与作用，是一门专业核心课程。 学习本课程的目的是使学生掌握机械常用机构的结构、特性，初步具备分析、选用常用机械机构的能力；掌握机械中通用零件的工作原理、特点、应用及设计计算的工程方法；初步具有运用标准、规范、手册等技术资料的能力；获得实验技能的初步训练。 本课程的主要任务是使学生掌握常用机械传动和通用机械零部件的工作原理、基本结构及选用的基本方法，初步具有分析和设计常用机械零件和简单传动装置的能力；并进而具备向新技术渗透和联接的接口能力。 二、教学内容及学时分配（理论学时92+实验学时20） 第1讲绪论（3学时+0） 熟悉机器与机构，零件与构件的基本概念，了解本课程内容、性质和任务，介绍本课程的学习方法。了解机械设计的内容、步骤及基本要求，熟悉零件的机械物理特性。
《机械设计基础》（与课程设计）课程教学大纲 一、课程性质、目的和任务 本课程是一门机械类通用工程设计性的技术基础课。内容主要有： (1)机械设计的基本要求和原则。 (2)机械零件的设计计算准则。 (3)磨擦、磨损和润滑的机理。 (4)机械零件的常用材料和结构工艺性。 (5)联接的原理和计算方法。 (6)机械传动的应用。 (7)支承零部件的设计和维护。 (8)简单机械的综合实践。 二、教学基本要求 本课程的任务，是使学生获得正确使用和维护机械的基本知识、理论和基本技能，初步具备运用手册设计简单机械的能力，为以后学习有关专业机械设备课程以及参与技术改造打下必要的基础。 三、教学内容及要求 《绪论》 教学目的与要求 1．明确本课程研究的对象、内容和任务。 2．了解机器和机构的组成相关概念。 教学内容 一．机器和机构 二．本课程研究的对象、内容和任务 教学建议 1．授课过程中，引导学生多观察、多思考、随时注意生活中的实际例子。 2．讲授中注意机器各构件、零件的有机联系。 第一章机械设计概述 教学目的与要求 1．了解机械设计的基本原则。 2．能进行平面机构的结构分析。 3．掌握机械零件的强度、零件的失效形式和设计计算。 4．掌握零件材料的选择及结构工艺性，了解磨擦、磨损和润滑的基本概念。 教学内容 第一节机械设计的基本原则 第二节平面机构的设计分析 第三节机械零件的失效形式和设计计算准则 第四节机械零件的强度 第五节磨擦、磨损和润滑 第六节材料选择及结构工艺性 教学建议 1．讲解平面机构的结构分析时，应列举生产实际例子讲解，再以教学模型分析。
2．应强调零件的磨擦、磨损和润滑对机械零件设计的重要影响。 3．详细介绍零件材料的选择及结构工艺性的分析。 第二章键联接、花键联接、销联接 教学目的与要求 1．了解键联接的类型、应用特点和平键联接的设计计算。 2．熟悉花键和销联接基本概念、应用特点。 教学内容 第一节键联接 第二节花键联接 第三节销联接 教学建议 1．应详细介绍键联接、花键联接、销联接的应用形式。 2．重点介绍平键连接的设计计算。 第三章螺纹联接及螺旋传动 教学目的与要求 1．了解常用螺纹的类型和应用。 2．掌握螺纹连接的结构特点及强度计算方法。 3．掌握螺旋传动的类型、特点和应用形式，能进行相关计算。 教学内容 第一节常用螺纹的类型和应用 第二节螺纹联接的结构 第三节螺栓联接的强度计算 第四节螺旋传动 教学建议 1．螺纹联接，日常生活应用实际例子太多，故应引导学生多进行观察，以增强感性认识。2．讲解重点螺纹联接的结构分析和强度计算。 第四章联轴器和离合器 教学目的与要求 1．了解联轴器、离合器的分类、应用。 2．掌握联轴器、离合器的结构、选用。 教学内容 第一节联轴器 第二节离合器 教学建议 1．有条件的情况，应尽量配合实物、教具进行讲解。 2．重点应进行联轴器、离合器的结构讲解分析。 第五章弹性联接 教学目的与要求 1．了解弹簧的类型、材料及制造。 2．掌握圆柱弹簧的几何尺寸和计算。
机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
大连海事大学硕士研究生入学考试大纲 考试科目：机械设计基础 试卷满分及考试时间：试卷满分为150分，考试时间为180分钟。 试卷内容结构：机械原理50%，机械设计50%。 第一部分机械原理 一、平面机构的自由度和速度分析 考试内容 运动副及其分类、平面机构运动简图、平面机构自由度、速度瞬心及其在 机构速度分析上的应用。 考试要求 1.掌握运动副的含义，平面运动副的分类； 2.了解平面机构运动简图中运动副和构件的表示符号和表示方法； 3.掌握平面机构自由度的意义，机构具有确定相对运动的条件，复合铰链、局 部自由度、虚约束的形式； 4.正确判断和处理复合铰链、局部自由度、虚约束，进行平面机构自由度的计 算，并能判断机构是否具有确定相对运动； 5.了解速度瞬心的含义和求法；能用速度瞬心法求平面机构的速度。 二、平面机构的力分析、机械效率及自锁 考试内容 平面机构中构件的惯性力、运动副中的摩擦力、机械的效率及自锁。 考试要求 1.了解平面连杆机构动态静力分析数学模型的建立思路； 2.掌握运动副中摩擦力的确定、计入运动副摩擦时的机构静力分析方法； 3.掌握机械效率及计算方法，深入理解机械自锁概念，能通过力分析或效率分 析进行机械自锁性判别和自锁条件的建立。 三、机械的平衡 考试内容 刚性转子平衡的方法和平衡的计算；刚性转子平衡的实验；平面机构的平 衡。 考试要求 1.了解刚性转子平衡的一般原理和方法； 2.了解平面机构平衡的原理和方法。 四、机械运转速度波动的调节 考试内容
机械运转速度波动调节的目的和方法、飞轮设计的近似方法、飞轮主要尺 寸的确定。 考试要求 1.了解周期性速度波动和非周期性速度波动的概念，平均角速度和不均匀系数 的概念；周期性速度波动和非周期性速度波动的调节概念； 2.了解周期性速度波动和非周期性速度波动的原因和调节意义；平均角速度和 不均匀系数的计算方法； 3.理解机械中安装飞轮的作用，飞轮的设计、主要尺寸确定。 五、平面连杆机构设计 考试内容 平面四杆机构的基本类型及其应用、平面四杆机构的基本特性、平面四杆机构的设计。 考试要求 1.识别铰链四杆机构的基本类型及其演化机构； 2.掌握曲柄存在条件、急回特性、压力角、传动角和死点位置； 3.正确判断平面四杆机构有无曲柄及其类型；利用作图法确定平面四杆机构的 极限位置、最小传动角以及死点位置；能计算平面四杆机构的极位夹角、行程速比系数和最小传动角； 4.能用作图法按给定的行程速比系数或连杆位置进行平面四杆机构设计。 六、凸轮机构及其设计 考试内容 凸轮机构的类型和应用、从动件的常用运动规律、凸轮机构的压力角、图 解法设计凸轮轮廓。 考试要求 1.掌握凸轮机构的组成和基本类型； 2.掌握凸轮与从动件的相互运动关系，凸轮的基圆、推程运动角、远休止角、 回程运动角、近休止角和从动件的推程、回程及动程的含义； 3.了解等速运动、等加速等减速运动和简谐运动的位移线图绘制； 4.理解凸轮轮廓曲线的设计原理；直动从动件盘形凸轮机构的凸轮理论轮廓曲 线和实际轮廓曲线的设计； 5.了解凸轮机构压力角和基圆半径的关系，滚子半径的选择。 七、齿轮机构 考试内容 齿轮机构的特点和类型、齿廓实现定角速比传动条件、渐开线齿廓、齿轮 各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸、渐开线标准齿轮的啮合、渐开 线齿轮的切齿原理、根切、最少齿数及变位齿轮、直齿锥齿轮机构、蜗杆 传动。
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》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 贵州大学硕士研究生入学考试大纲 考试科目代码/名称：847/机械设计基础 一、考试基本要求 1.掌握常用机构的工作原理，运动特性及机构设计方面的知识； 2.掌握通用零件的工作原理，特点，失效形式，选用和维护方面的知识； 3.能应用理论知识,进行一般参数的通用零件和简单机械传动装置的设计和计算，具备基本机械设计分析问题解决问题的能力。 二、适用范围 适用于机械工程专业。 三、考试形式 闭卷，180分钟 自带有函数的计算器、直尺、圆规 四、考试内容和考试要求 （一）命题难度 基础类型占30%，分析类型占50%，综合类型占20%。 （二）考试题型 填空题、选择题、简答题、分析题、计算题、改错题等。 （三）命题范围与考试要求 1.绪论 掌握机械设计的基本要求及一般过程 2.平面机构的自由度和速度分析 掌握零件、构件、运动副、约束、机构等基本概念； 掌握机构具有确定运动的条件； 熟练掌握平面机构自由度的计算方法，能准确地识别和处理复合较链、局部自由度和常见虚约束； 掌握速度瞬心及其在机构速度分析上的应用。 3.平面连杆机构 了解平面连杆机构的特点和应用； 掌握铰链四杆机构的基本类型与传动特性； 熟练掌握铰链四杆机构的基本特性（存在曲柄的条件、急回特性、压力角和传动角以及死点位置）。 4.凸轮机构 了解凸轮机构的类型、特点和应用； 了解凸轮机构的压力角和基圆半径的关系； 掌握从动件常用运动规律及凸轮轮廓的设计原理和方法； 5.齿轮机构与齿轮传动 了解齿轮机构的类型和特点； 掌握齿廓啮合基本定律； 理解渐开线的形成，掌握渐开线性质，并能绘制渐开线上各点的压力角；掌握渐开线齿廓啮合满足齿廓啮合基本定律，掌握啮合线是直线、啮合过程中压力方向不变、中心距具有可分性等特点； 熟练掌握渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮的基本参数与几何尺寸计算； 掌握渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件、连续传动条件；了解重合度和标准安装等概念； 了解齿轮加工的根切现象、最小齿数和变位齿轮的基本概念； 掌握齿轮轮齿的五种常见失效形式（轮齿折断、齿面点蚀、过度磨损、胶合、塑性变形），特别是轮齿折断和齿面点蚀； 熟练掌握闭式齿轮传动的设计准则； 理解计算载荷和名义载荷的关系，熟练掌握直齿圆柱齿轮传动的受力分析，包括作用力大小的计算和方向的判定； 了解标准直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度和齿根弯曲强度计算公式的理论依据，理解公式中各参数的含义和对强度的影响； 熟练掌握接触强度公式的应用：理解相啮合大小齿轮的接触应力相等、大小齿轮的许用接触应力不等、强度计算时应取大小齿轮许用接触应力值中之较小者； 熟练掌握齿根弯曲强度公式的应用：理解齿形系数YFa的含义和相啮合的大小齿轮齿形系数不等、大小齿轮的齿根弯曲应力不等、大小齿轮的许用弯曲应力不等、强度计算时应取大小齿轮齿形系数与许用弯曲应力之比值中的较大者。 了解渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓形成原理，掌握法向模数mn与端面模数mt 、的关系及正确啮合条件，能计算渐开线标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸，如d、d a 、α、β等； d f 熟练掌握斜齿圆柱齿轮传动的受力分析，能判定各分力的方向。 6.蜗杆传动 理解阿基米德蜗杆传动的主要参数及其含义； 掌握蜗杆传动的正确啮合条件； 理解有关参数对啮合效率、蜗杆刚度的影响； 理解相对滑动速度与蜗轮材料选择的关系； 了解热平衡计算的目的，了解散热及冷却措施，了解传动的效率与润滑的关系； 掌握蜗杆传动的受力分析，能判定各分力方向以及蜗杆和蜗轮的旋转方向。 7.轮系 了解齿轮系的分类及功用； 熟练掌握定轴轮系、周转轮系及简单复合轮系的传动比计算方法。 8.连接 了解螺纹的分类和应用，螺纹的主要参数； 掌握螺旋副受力分析和自锁条件； 了解螺纹连接的基本类型、应用场合及螺纹紧固件；贵州大学2019年研究生考试大纲847 机械设计基础
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