机械设计第六章(西北工业大学出版社)(第八版)资料

免费版 平面机构的结构分析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l μ绘制其机构运动简图（图b ）。

2）分析其是否能实现设计意图。

图 a ） 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。

图 b ）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）。

图 c1） 图 c2）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

图a ）解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F图 b ）解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F3、计算图示平面机构的自由度。

将其中的高副化为低副。

机构中的原动件用圆弧箭头表示。

3－1解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。

3－2解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F4、试计算图示精压机的自由度解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p13305232=⨯-+⨯='-'+'='n p p p h l 26310232=⨯-⨯='-'+'='n p p p h l0='F 0='FF p p p n F h l '-'-+-=)2(3 F p p p n F h l '-'-+-=)2(310)10152(103=--+⨯-⨯= 10)20172(113=--+⨯-⨯=（其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

《机械设计基础》课程教学大纲一、课程与任课教师基本信息课程名称：机械设计基础课程类别：必修课√选修课□其中理论学时/实验（实训、讨论等）学时：总学时/学分：64/458/6授课时间：一（1，2）、三（1，2）/1-16周授课地点：7B414任课教师姓名：田君职称：副教授课程所属院（系）：机械工程学院联系电话：Email答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次发放作业时，采用集中讲解方式。

二、课程简介《机械设计基础》机械设计基础是一门培养学生具有一般机械设计基本知识的技术基础课。

本课程主要介绍一般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，同时扼要介绍与本课程有关的国家标准和规范。

在教学过程中综合运用先修课程中有关的知识与技能，结合各实践环节进行工程技术人员所需的基本训练，为学生日后的工作打下良好的基础。

三、课程目标本课程教学的总体目标是：通过本课程的学习，使学生能认识机械、了解机械；掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统运动方案（创新）设计的初步能力；获得机械产品设计与制造技术的基础知识；使学生达到运用所学知识去解决现代机械工程中的实际问题的能力。

结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。

这些目标包括：1．知识与技能目标：通过本课程的学习，使学生掌握一般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，具有使用和维护机械设备的能力；熟悉与本课程有关的国家标准和规范，并结合课程设计实践，使学生具有运用标准和规范、设计手册以及查阅有关资料进行设计简单机械传动装置的能力。

2．过程与方法目标：在学习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等内容的过程中，使学生的思维和分析方法得到一定的训练，培养学生综合分析和处理问题的能力。

西北工业大学【国家精品教程】机械原理（课件完整版）目录• 第一章 绪论 • 第二章 机构的结构分析 • 第三章 平面机构的运动分析 • 第四章 平面机构的力分析 • 第五章 机械的效率及自锁 • 第六章 机械的平衡目录• 第七章 机械的运转及其速度 波动的调节• 第八章 平面连杆机构及其设计 • 第九章 凸轮机构及其设计 • 第十章 齿轮机构及其设计目录• 第十一章 齿轮系及其设计 • 第十二章 其他常用机构 • 第十三章 工业机器人机构及其设计第一章 绪 论§1-1 本课程研究的对象及内容 §1-2 学习本课程的目的 §1-3 如何进行本课程的学习返回§1-1 本课程研究的对象及内容1．研究对象机械 是机构和机器的总称。

机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。

机器是指一种执行机械运动装置，操 作 机可用来变换和传递能量、物料和信息。

实例：示 教内燃机板工件自动装卸装置六自由度工业机器人2．研究内容 有关机械的基本理论控制系统§1-2 学习本课程的目的课程性质、任务及作用 机械未来发展§1-3 如何进行本课程的学习掌握本课程的特点 注重理论联系实际 逐步建立工程观点 认真对待每个教学环节机器和机构的概念（1）机构机构 是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。

如常 见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、螺 旋机构等等。

这些机构一般被认为是由刚性件组成的。

而现代机构中除了 刚性件以外，还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光…等元 件。

故这类机构称为广义机构；而由刚性件组成的机构就称为狭 义机构。

（2）机器机器 是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、 物料和信息。

例如： 电动机、内燃机用来变换能量；机器和机构的概念(2/3)机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机用来变换信息。

由于各种机器的主要组成部分都是各种机构。

第6章课后习题参考答案6—1什么是静平衡什么是动平衡各至少需要几个平衡平面静平衡、动平衡的力学条件各是什么6—2动平衡的构件一定是静平衡的，反之亦然，对吗为什么在图示（a）（b）两根曲轴中，设各曲拐的偏心质径积均相等，且各曲拐均在同一轴平面上。

试说明两者各处于何种平衡状态答：动平衡的构件一定是静平衡的，反之不一定。

因各偏心质量产生的合惯性力为零时，合惯性力偶不一定为零。

（a）图处于动平衡状态，（b）图处于静平衡状态。

6一3既然动平衡的构件一定是静平衡的，为什么一些制造精度不高的构件在作动平衡之前需先作静平衡6—4为什么作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡，而必须在基座上平衡机构在基座上平衡的实质是什么答由于机构中作往复运动的构件不论其质量如何分布，质心和加速度瞬心总是随着机械的运动周期各沿一条封闭曲线循环变化的，因此不可能在一个构件的内部通过调整其质量分布而达到平衡，但就整个机构而言．各构件产生的惯性力可合成为通过机构质心的的总惯性力和总惯性力偶矩，这个总惯性力和总惯性力偶矩全部由机座承受，所以必须在机座上平衡。

机构在基座上平衡的实质是平衡机构质心的总惯性力，同时平衡作用在基座上的总惯性力偶矩、驱动力矩和阻力矩。

6—5图示为一钢制圆盘，盘厚b=50 mm。

位置I处有一直径φ=50 inm的通孔，位置Ⅱ处有一质量m2= kg的重块。

为了使圆盘平衡，拟在圆盘上r=200 mm处制一通孔，试求此孔的直径与位置。

(钢的密度ρ= g／em3。

)解根据静平衡条件有:m1r I+m2rⅡ+m b r b=0m2rⅡ=×20=10m1r1=ρ×(π/4) ×φ2×b×r1= ×10-3×(π/4)×52×5 ×l0=取μW=4／cm，作质径积矢量多边形如图所示，所添质量为:m b=μw w b／r=4×／20= kg，θb=72o，可在相反方向挖一通孔其直径为：6—6图示为一风扇叶轮。

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限第三章机械零件的强度习题答案(7^ =180MPa ，取循环基数N 0 =5 106, m=9，试求循环次数 N3-2已知材料的力学性能为 7 =260MPa ,也=170MPa ,①厂0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿 命曲线。

［解］A '(0,170)C(260,0)■■①(T2 7. 2X70 .⑦1283.33M P a1 ①。

1 0.2得 D '(283.332,283.332)，即 D '(141.67,141.67)根据点A '(0,170) , C(260,0) , D '(141.67,141.67)按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4圆轴轴肩处的尺寸为： D=72mm , d=62mm , r=3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限 cB=420MPa , 精车，弯曲，场=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

分别为7 000、 25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

9 9(TJN2 ［解］心1 5 103 =373.6MPa 7 10 5 106 i 4=324.3MPa.2.5 104 719」普°=180><95 1061.691 D 54r 3 ［解］因 二 =1.2 ,=0.067，查附表3-2，插值得：•" 1.88，查附图3-1得q^ 0.78，将d 45d45所查值代入公式，即k 十 1 q 八。

-1 =1 0.781.88-1 =1.69查附图3-2，得0.75 ;按精车加工工艺，查附图3-4，得％ = 0.91，已知B =1，贝U 1 —竺丄J 匚2.35肪 0.75 0.91 1170(T2.35 30 0.2 20= 2.28(2) On =C工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数u _ O1 • K a —①a 怖 _ 1702.35 -0.2。