郑州大学机械设计基础总复习

《机械设计基础》综合复习资料一、简答题1.简述机器与机构的定义，在生产中举出一机器应用的事例，并说明其有哪些机构组成。

机器定义：由零件组成的执行机械运动的装置。

用来完成所赋予的功能，如变换或传递能量、变换和传递运动和力及传递物料与信息。

机构的定义：由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。

举例：开卷机由圆柱齿轮机构、底座滑动机构、电机传动机构、带钢压紧机构等组成。

2.请说明铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件。

铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，就一定是双摇杆机构3.说明为什么带传动需要的张紧力大而链传动需要的张紧力小，哪种传动一般紧边在上，哪种传动一般紧边在下，为什么？因为带传动张紧力的大小决定工作能力的大小，而链传动张紧力不决定工作能力，只是控制松边垂度和防止脱链、跳齿。

链传动一般紧边在上，带传动一般紧边在下。

链传动一般紧边在上因为以免在上的松边下垂度过大阻碍链轮的正常运转；4.请给出齿轮传动失效的主要形式，并说明闭式软齿面齿轮传动应该按照何种强度准则进行设计，何种强度准则校核，为什么？答：齿轮传动失效的主要形式：1、轮齿折断；2、齿面点蚀；3、齿面磨损；4、齿面胶合；5、塑性变形。

闭式软齿面齿轮传动应该按照齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核。

因为闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是接触疲劳磨损即点蚀失效为主。

5.说明回转类零件动平衡与静平衡的区别。

答：1）静平衡在转子一个校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内，为静平衡又称单面平衡。

2）动平衡在转子两个校正面上同时进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内，为动平衡又称双面平衡。

6.请给出下列滚动轴承的类型、内径和精度等级。

62087013C30210/P251205/P6答：6208为深沟球轴承，内径为40mm，精度等级为0级；7013C为角接触球轴承，内径为65mm，精度等级为0级；30210/P2为圆锥滚子轴承，内径为50mm，精度等级为2级；51205/P6为推力球轴承，内径为25mm，精度等级为6级；7.给出2种螺栓联接防松的方法，并说明其依据的原理。

一、填空1、构件是机器的运动单元体；零件是机器的制造单元体；部件是机器的装配单元体。

2、平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。

3、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。

平面运动副可分为低副和高副。

4、平面运动副的最大约束数为2 。

5、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目等于主动件数目。

6、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。

7、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。

8、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。

曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。

9、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线位置。

10、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为：急回特性。

11、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。

12、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。

13、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。

14、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。

15、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。

16、链传动和带传动都属于挠性件传动。

17、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。

18、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数和压力角分别相等。

19、_齿面磨损__和_因磨损导致的轮齿折断__是开式齿轮传动的主要失效形式。

20、渐开线齿形常用的加工方法有仿形法和范成法两类。

21、在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是σH1= σH2。

22、斜齿圆柱齿轮的重合度大于直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动平稳，承载能力高，可用于高速重载的场合。

《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。

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。

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=13. 2.1 计算平面机构自由度的注意事项}应用式(1-1)计算平面机构自由度时，还必须注意以下一些特殊情况。

1. 复合铰链2. 局部自由度3. 虚约束<例3-2 试计算图3-9所示大筛机构的自由度。

解机构中的滚子有一个局部自由度。

顶杆与机架在E和E′组成两个导路平行的移动副，其中之一为虚约束。

机械设计基础1复习要点（机械原理部分）第1章 绪论掌握：机器的特征：人为的实物组合、各实物间具有确定的相对运动、有机械能参与或作机械功了解：机器、机构、机械、常用机构、通用零件、专用零件和部件的概念第2章 机构组成和机构分析基础知识2.1 掌握：构件的定义（运动单元体）、构件与零件（加工、制造单元体）的区别平面运动副的定义、分类（低副：转动副、移动副；高副：平面滚滑副）各运动副的运动特征、几何特征、表示符号及位置2.2 掌握：机构运动简图的画法（注意标出比例尺、主动件、机架和必要的尺寸）2.3 掌握平面机构自由度计算：自由度计算公式：H L P P n F --=23；在应用计算公式时的注意事项（复合铰链、局部自由度、虚约束）；机构具有确定运动的条件（机构主动件数等于机构的自由度）；2.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 ：掌握：速度瞬心定义；绝对瞬心、相对瞬心；瞬心的数目；速度瞬心的求法：观察法： 三心定理法：用速度瞬心求解构件的速度；第4章 平面连杆机构4.1 掌握：铰链四杆机构的分类：铰链四杆机构的变异方法：改变构件长度、改变机架（倒置）4.2 掌握：铰链四杆机构的运动特性：曲柄存在条件：曲柄摇杆机构的极限位置：曲柄摇杆机构的极位夹角θ：曲柄摇杆机构的急回特性及行程速比系数 K ；铰链四杆机构的传力特性：压力角α：传动角γ：许用传动角[γ]；曲柄摇杆机构最小传动角位置：死点（止点）位置：死点（止点）位置的应用和渡过4.3 掌握：平面连杆机构的运动设计：实现给定连杆二个或三个位置的设计；实现给定行程速比系数的四杆机构设计：曲柄摇杆、曲柄滑块第5章 凸轮机构5.1 掌握：凸轮机构的分类5.2 掌握：基圆（理论廓线上最小向径所作的圆）、理论廓线、实际廓线、行程；从动件运动规律（升程、回程、远休止、近休止）刚性冲击（硬冲）、柔性冲击（软冲）；三种运动规律特点和等速、等加速等减速、余弦加速度位移曲线的画法；5.3 掌握：反转法绘制凸轮廓线的方法、对心或偏置尖端移动从动件、对心或偏置滚子移动从动件；5.4 掌握：滚子半径的选择、运动失真的解决方法，压力角α、许用压力角、基圆半径的确定；第6章 齿轮传动6.2 掌握齿廓啮合基本定律 定传动比条件、节点、节圆、共轭齿廓6.3 掌握：渐开线的形成、特点及方程；一对渐开线齿廓啮合特性：定传动比特性、可分性；一对渐开线齿廓啮合时啮合角、啮合线保持不变；6.4 掌握：渐开线齿轮个部分名称：基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数；计算分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆；齿顶高、齿根高、齿全高，齿距（周节）、齿厚、齿槽宽；外啮合标准中心距；标准安装：分度圆与节圆重合（d d ='、αα='）； 一对渐开线齿轮啮合条件：正确啮合条件、连续传动条件、重合度的几何含义；一对渐开线齿轮啮合过程：起始啮合点（入啮点）、终止啮合点（脱啮点）；实际啮合线、理论啮合线、极限啮合点；6.5 了解：范成法加工齿轮的特点、根切现象及产生的原因、不根切的最少齿数第8章 轮系和减速器8.1 掌握：定轴轮系、周转轮系、混合轮系概念8.2 掌握：定轴轮系传动比计算，包括转向判定；周转轮系传动比计算；混合轮系传动比计算：第11章 其他传动机构11.1 掌握：棘轮机构的组成、工作原理、类型（齿式、摩擦式）运动特性：有噪音有磨损、运动准确性差、自动啮紧条件；11.2 掌握：槽轮机构组成、类型（外槽轮机构、内槽轮机构）、定位装置（锁止弧）、运动特性：连续转动转换为单向间歇转动了解：最少槽数、运动特性系数、主动拨销进出槽轮的瞬时其速度应与槽的中心线重合且有软冲、动力特性概念：第20章 机械系统动力学设计20.1 掌握：作用在机械上的力：驱动力、工作阻力等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型等效原则：等效力矩e M 、等效力e F ：功或功率相等等效转动惯量e J 、等效质量e m ：动能相等 等效方程：∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e M v F M 1cos ωωωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i si si i e J v m J 122ωωω ∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e v M v v F F 1cos ωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ni i si si i e v J v v m m 122ω20.2 掌握：机器运动的三个阶段、周期性速度波动的原因、调节周期性速度波动的目的（限制速度波动幅值）和方法（转动惯量）平均角速度、不均匀系数；掌握等效力矩为位置函数时，飞轮转动惯量计算：[][]J n W J W J m F -∆=-∆≥δπδω22max 2max900 掌握：能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置20.3 掌握：静平衡的力学条件：0=∑i F ；动平衡的力学条件：0=∑i F 、0=∑i M 与平衡方法。

6.绪论零件是制造的单元，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。

第一章平面机构的自由度和速度分析1. 所以构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构；2. 两构件岚接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。

两构件通过血接触组成的运 动副称为低副，平血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；4. 机构自由度F=3n ・2R ・Ph,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 件数大于机构白由度，机构屮最弱的构件必将损坏；机构H 由度等于零的构件组合，它 的各构件Z 间不可能产生相对运动：5. 计算平血机构自由度的注意事项：（1）复合较链（图1・13） （2）局部白由度：凸轮小滚 了焊为一体（3）虚约束（4）两个构件构成多个平瓯高副，备接触点的公共法线彼此重 合时貝算一个高副，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. 白由度的计算步骤要全：1）指出复合较链、虚约束和局部白由度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。

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）连接纟R 成的平面机构，又称平面低 副机构；饺链四杆机构：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；较链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄 机构、双摇杆机构。

2. 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，及其相互Z 间的倒置。

3. 饺链四杆机构有報转副的条件是最短杆和最长杆长度Z 和小于等于其余两杆长度之和； 整转副是报短边及其邻边组成的；较链四杆机构是否存在曲柄依据：1）取最短杆为机 架时，机架上有两个蕖转副，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。

机械设计基础复习资料一、基础知识0、零件（独立的机械制造单元）组成（无相对运动） 构件（一个或多个零件、构（构件组合体）；两构件直接接触的可动连接称为运动副飞动副要素（点、线、面） 副、高副（滚动副）；点接触或线接触的运动副称为高副（两个自由度、一个约束） 约束，如转动副和移动副） 是刚体；独立的运动单元）组成（动连接） 机 ;平面运动副、空间运动副；转动副、移动 、面接触的运动副称为低副（一个自由度、两个 0.1曲柄存在的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和。

连架杆和机架中必有一杆是最短杆。

0.2在四杆机构中，不满足曲柄存在条件的为双摇杆机构，满足后，若以最短杆为机架，则为双曲柄机构；若以最短杆相对的杆 为机架则为双摇杆机构；若以最短杆的两邻杆之一为机架，则为曲柄摇杆机构 0.3凸轮从动件作等速运动规律时速度会突变，在速度突变处有刚性冲击，只能适用于低速凸轮机构；从动件作等加等减速 运动规律时，有柔性冲击，适用于中、低速凸轮机构；从动件作简谐运动时，在始末位置加速度也会变化，也有柔性冲击，之适用 于中速凸轮，只有当从动件做无停程的升降升连续往复运动时，才可以得到连续的加速度曲线（正弦加速度运动规律） ，无冲击，可 适用于高速传动。

0.4凸轮基圆半径和凸轮机构压力角有关，当基圆半径减小时，压力角增大；反之，当基圆半径增大时，压力角减小。

设计时应 适当增大基圆半径，以减小压力角，改善凸轮受力情况。

0.5.机械零件良好的结构工艺性表现为 便于生产的性能 便于装配的性能 制造成本低 1.按照工作条件，齿轮传动可分为 开式传动 和_闭式传动 两种。

1.1 .在一般工作条件下，齿面硬度 HB < 350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为 【齿面疲劳点蚀】 1.2对于闭式软齿面来说， 要参数和尺寸，然后再按 齿面弯曲疲劳强度 齿面点蚀，轮齿折断和胶合是主要失效形式， 应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主 1.3闭式齿轮传动中的轴承常用的润滑方式为1.4.直齿圆锥齿轮的标准模数规定在 _大_ 2 .开式齿轮传动主要的失效形式是『磨损』 进行校核。

机械设计基础总复习机械设计部分•一、选择题：本题共20小题，每小题1分，共20分。

•二、填空题：本题共8个小题，15个空，每空1分，共15分。

•三、判断题：本题共10个小题，每小题1分，共10分。

•四、简答题：本题共3个小题，共16分。

•五、画图题：本题共3个小题，共23分。

•六、计算题：本题共3个小题，共16分。

3第10章联接第11章齿轮传动第12章蜗杆传动第13章带传动第14章链传动第15章轴第16章滚动轴承第17章滑动轴承第18章联轴器、离合器和制动器第10章联接1、联接分可拆联接与不可拆联接。

不损坏联接中的任一零件就可以将被联接件拆开的联接称为可拆联接，如螺纹联接、键联接和销联接等。

不可拆联接是指必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆钉联接和粘接等。

2、螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者作为紧固联接件用，后者则作为传动件用。

3、矩形螺纹传动效率高，但精加工较困难，牙根强度弱，螺旋副磨损后的间隙难以修复和补偿，使传动精度降低。

4、传动效率略低于矩形螺纹，但牙根强度高，工艺性和对中性好，可补偿磨损后的间隙，是最常用的传动螺纹。

5、锯齿形螺纹牙根强度高，单侧传动效率高和反向自锁性能好,用于单向受力的传动中。

6、螺纹升角ψ——在螺纹中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角7、牙型角α---螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边夹角。

8、双头螺柱联接常用于被联接件之一较厚或必须采用盲孔，且需经常拆卸的场合。

9、铰制孔用螺栓联接，螺栓光杆部分与被联接件的螺纹孔之间紧密配合。

10、常用于被联接件之一较厚或必须采用盲孔，且受力不大，不需经常拆卸的场合。

11、装配时预先拧紧，使螺纹联接受到轴向预紧力的作用，即预紧。

目的是保证螺纹联接的可靠性和紧密性，并起到防松作用。

预紧力产生的应力不得的80%。

超过材料屈服极限σs12、联接螺纹一般采用单头三角形螺纹，在静载荷和温度不变的条件下，一般不会自动松动。

《机械设计基础》综合复习资料一、简答题1.给出铰链四杆机构成为曲柄摇杆机构的条件。

2.有一回转构件已经动平衡了，是否还要进行静平衡实验，为什么？3.给出下列滚动轴承的内径、类型及精度等级。

62208 7312AC/P6 51103/P64.尖顶从动件与滚子从动件盘形凸轮轮廓之间有何关系。

5.给出曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构的条件。

6.在机器中安装飞轮如何调速？为什么通常将飞轮安装在机器的高速轴上？7.给出滚动轴承基本代号的含义。

8.请给出三种能将主动件的连续转动变成从动件间歇运动的机构。

9.当不考虑重力和惯性力时，曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构以哪个构件为主动件时机构会出现死点，为什么？10．闭式软齿面的齿轮传动齿轮主要失效形式是什么，其设计准则又是什么? 11．试说明链传动的瞬时传动比为什么不恒定？12.设计蜗轮蜗杆减速器时，为什么要进行散热计算？13. 试说明曲柄摇杆机构与双曲柄机构、曲柄滑块机构之间的演化关系。

14．已知一个受预紧力F0和工作载荷FE的紧螺栓联接，单个螺栓与被联接件的受力变形图如题一—3图所示，根据图形标示，计算出螺栓的预紧力F、总拉力Fa、工作载荷FE 和残余预紧力FR?题一— 3图15．给出链传动的失效形式，并解释题一— 4图曲线中，三条曲线的意义？题一—4图在什么位置？由哪些应力组16．带传动工作时，带应力变化情况如何？m ax成？二、分析题1.如题二—1图所示为蜗轮传动与圆锥齿轮传动组合。

已知输出轴上的锥齿轮4的转向n，为了使中间轴上的轴向力相互抵消一部分，试确定：4（1）蜗杆传动的螺旋线方向；（2）蜗轮的转动方向；（3）轮1和轮4所受的各分力的方向。

题二—1图2.如题二—2图所示，分析偏置的曲柄滑块机构在图示位置的压力角和传动角。

题二—2图3.如题二—2图所示的凸轮机构，请分析该凸轮机构的理论轮廓、实际轮廓、升程运动角、回程运动角、基圆和图示位置的压力角。

题二—2图三、计算题1.如题三—1图的平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。