杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第15章~附录)【圣才出品】

第2章平面连杆机构2.1复习笔记【通关提要】本章主要介绍了平面四杆机构的基本类型、基本特性和设计方法。

学习时需要掌握铰链四杆机构有整转副的条件、急回特性的应用和计算、压力角与传动角以及死点位置的分析等内容。

本章主要以选择题、填空题和计算题的形式考查，复习时需把握其具体内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、平面四杆机构的基本类型及其应用（见表2-1-1）表2-1-1平面四杆机构的基本类型及其应用二、平面四杆机构的基本特性（见表2-1-2）表2-1-2平面四杆机构的基本特性图2-1-1图2-1-2连杆机构的压力角和传动角2.2课后习题详解2-1试根据图2-2-1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。

图2-2-1答：（a）40＋110＝150＜70＋90＝160满足杆长条件，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。

（b）45＋120＝165＜100＋70＝170满足杆长条件，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。

（c）60＋100＝160＞70＋62＝132不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。

（d）50＋100＝150＜100＋90＝190满足杆长条件，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。

2-2试运用铰链四杆机构有整转副的结论，推导图2-2-2所示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件（提示：转动导杆机构可视为双曲柄机构）。

图2-2-2答：根据铰链四杆机构有整转副的结论，则A、B均为整转副。

（1）当A为整转副时，要求AF能通过两次与机架共线的位置。

如图2-2-3中位置ABC′F′和ABC′′F′′。

在Rt△BF′C′中，因为直角边小于斜边，所以l AB ＋e＜l BC。

同理，在Rt△BF′′C′′中，有l AB－e＜l BC（极限情况取等号）。

综上，得l AB＋e＜l BC。

（2）当B为整转副时，要求BC能通过两次与机架共线的位置。

如图2-2-3中位置ABC1F1和ABC2F2。

机械设计基础(杨可桢版)1-18章答案(全)机械设计基础习题答案第八章回转件的平衡8-1解：依题意该转子的离心力大小为该转子本身的重量为则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。

8-2答：方法如下：（ 1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；（ 2）将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。

静止后，在转子上画过轴心的铅垂线1；（ 3）将转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。

静止后画过轴心的铅垂线2；（ 4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。

8-3答：（ 1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用力，使得机座产生振动。

而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断变化的离心力所产生的。

（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。

对于周期性速度波动，只要使输入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机座振动。

对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。

（3）从实践上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。

因为实际中不可能使输入功和输出功时时相等，同时如果用飞轮也只能减小速度波动，而不能彻底消除速度波动。

因此这种振动只能减小而不能彻底消除。

对于回转体不平衡产生的振动在实践上是可以消除的。

对于轴向尺寸很小的转子，用静平衡原理，在静平衡机上实验，增加或减去平衡质量，最后保证所有偏心质量的离心力矢量和为零即可。

对于轴向尺寸较大的转子，用动平衡原理，在动平衡机上，用双面平衡法，保证两个平衡基面上所有偏心质量的离心力食量和为零即可。

8-4图 8 . 7解：已知的不平衡质径积为。

设方向的质径积为，方向的质径积为，它们的方向沿着各自的向径指向圆外。

杨可桢《机械设计基础》修订版考研笔记和考研真题第1章平面机构的自由度和速度分析1.1 复习笔记【通关提要】本章是本书的基础章节之一，主要介绍了平面机构自由度的计算和平面机构的速度分析。

学习时需要掌握平面机构运动简图的绘制、自由度的计算和速度瞬心的应用等内容。

本章主要以选择题、填空题和计算题的形式考查，复习时需把握其具体内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、运动副及其分类（见表1-1-1）表1-1-1 运动副及其分类二、平面机构运动简图机构运动简图指用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置，来表明机构间相对运动关系的简化图形。

1机构中运动副表示方法机构运动简图中的运动副的表示方法如图1-1-1所示。

图1-1-1 平面运动副的表示方法2构件的表示方法构件的表示方法如图1-1-2所示。

图1-1-2 构件的表示方法3机构中构件的分类（见表1-1-2）表1-1-2 机构中构件的分类三、平面机构的自由度活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数称为机构自由度，以F表示。

1平面机构自由度计算公式F＝3n－2P L－P H式中，n为机构中活动构件的数目；P L为低副的个数；P H为高副的个数。

机构具有确定运动的条件是：机构的自由度F＞0且F等于原动件数目。

2计算平面机构自由度的注意事项（见表1-1-3）表1-1-3 计算平面机构自由度的注意事项四、速度瞬心及其在机构速度分析上的应用（见表1-1-4）表1-1-4 速度瞬心及其应用本书是杨可桢《机械设计基础》（第6版）教材的学习辅导书，主要包括以下内容：1．整理名校笔记，浓缩内容精华。

在参考了国内外名校名师讲授该教材的课堂笔记基础上，复习笔记部分对该章的重难点进行了整理，因此，本书的内容几乎浓缩了该教材的知识精华。

2．解析课后习题，提供详尽答案。

本书参考了该教材的国内外配套资料和其他教材的相关知识对该教材的课（章）后习题进行了详细的分析和解答，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。

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1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件 1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件 3的速度为：，方向垂直向上。

1-15解要求轮 1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。

则：，轮2与轮1的转向相反。

1-16解（ 1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。

（ 2）图b中的 CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。

故图 b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。

题 2-1答 : a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。

b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。

c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。

d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。

题 2-2解 : 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。

（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。

见图 2-15 中位置和。

在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。

综合这二者，要求即可。

（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。

见图 2-15 中位置和。

在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。

（ 3 ）综合（ 1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题 2-3 见图 2.16 。

图 2.16题 2-4解 : （ 1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转 / 分钟题 2-5解 : （ 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。

第3章凸轮机构3.1 复习笔记【通关提要】本章主要介绍了凸轮机构的常用运动规律、凸轮压力角以及图解法设计凸轮轮廓。

学习时需要掌握不同运动规律的特点、凸轮压力角与凸轮作用力和凸轮尺寸的关系以及图解法设计凸轮轮廓等内容。

本章主要以选择题、填空题、简答题和计算题的形式考查，复习时需把握其具体内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、凸轮机构的应用和类型（见表3-1-1）表3-1-1 凸轮机构的应用和类型二、从动件的运动规律1．基本概念（见表3-1-2）表3-1-2 从动件运动规律的基本概念图3-1-1 凸轮轮廓与从动件位移线图2．推杆的运动规律（见表3-1-3）表3-1-3 推杆的运动规律三、凸轮机构的压力角压力角指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。

对于高副机构，压力角即接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角，如图3-1-2所示。

1．压力角与作用力的关系F′′＝F′tanα式中，F′′为有害分力；F′为有用分力。

图3-1-2 凸轮机构的压力角对于直动从动件凸轮机构，建议取许用压力角[α]＝30°；对于摆动从动件凸轮机构，建议取许用压力角[α]＝45°。

2．压力角与凸轮机构尺寸的关系如图3-1-2所示，直动从动件盘形凸轮机构的压力角计算公式为tane α=式中，s为对应凸轮转角φ的从动件的位移；r0为基圆半径；e为从动件导路偏离凸轮回转中心的距离，称为偏距。

注：①导路与瞬心P在凸轮轴心O点同侧，取“－”号，此时可使推程压力角α减小；②导路与瞬心P在凸轮轴心O点异侧，取“＋”号，此时可使推程压力角α增大。

四、图解法和解析法设计凸轮轮廓（见表3-1-4）表3-1-4 图解法和解析法设计凸轮轮廓。

机械设计基础(杨可桢第六版)考试提纲及题库.20XX年上半年机械设计基础考试提纲一、选择题二、填空题三、简答题带传动；齿轮传动、蜗杆传动；键连接；回转件的平衡；滑动轴承。

四、分析与设计题偏置直动推杆盘形凸轮轮廓曲线设计；按给定行程速比系数设计曲柄摇杆结构或曲柄滑块结构；斜齿齿轮传动，锥齿轮传动，蜗杆传动受力分析；轴系改错题。

五、计算自度计算；周转轮系传动比；轴承当量载荷计算；反受预紧力的螺栓强度计算；外啮合标准直齿圆柱齿轮传动基本参数计算。

1作业一一、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 B. 0 C. b D. 13. 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. 零件的工作安全系数为。

A. 零件的极限应力比许用应力 B. 零件的极限应力比工作应力 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. 自锻造 D. 模锻6. 工程上采用几何级数作为优先数字基础，级数项的公比一般取为。

A. n5 B. n10 C. n15 D. n207. 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。

第6章间歇运动机构6.1 复习笔记【通关提要】本章主要介绍了棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构这四种间歇运动机构的基本原理和特点。

学习时需要牢记特点和相关计算公式。

本章多以判断题和简答题的形式出现，但是在考研中本章出现的几率较小，复习时需酌情删减内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构三种间歇运动机构原理比较（见表6-1-1）表6-1-1 三种间歇运动机构原理比较二、棘轮机构（见表6-1-2）表6-1-2 棘轮机构图6-1-1 棘爪受力分析三、槽轮机构（见表6-1-3）表6-1-3 槽轮机构四、不完全齿轮机构（见表6-1-4）表6-1-4 不完全齿轮机构五、凸轮间歇运动机构1．形式凸轮间歇运动机构通常有两种形式：圆柱形凸轮间歇运动机构和蜗杆形凸轮间歇运动机构。

2．优点运转可靠、传动平稳、定位精度高，适用于高速传动，转盘可以实现任何运动规律，转盘转动与停歇时间的比值可以通过改变凸轮推程运动角来得到。

6.2 课后习题详解6-1 已知一棘轮机构，棘轮模数m＝5mm，齿数z＝12，试确定机构的几何尺寸并画出棘轮的齿形。

解：顶圆直径D＝m z＝5×12mm＝60mm齿高h＝0.75m＝0.75×5mm＝3.75mm齿顶厚a＝m＝5mm齿槽夹角θ＝60°棘爪长度L＝2πm＝2π×5mm＝31.4mm棘轮的齿形如图6-2-1所示。

图6-2-16-2 已知槽轮的槽数z＝6，拨盘的圆销数K＝1，转速n1＝60r/min，求槽轮的运动时间t m和静止时间t s。

解：槽轮机构的运动特性系数：τ＝t m/t＝2φ1/（2π）＝（z－2）/（2z）＝1/3。

拨盘转速n1＝60r/min，故拨盘转1转所用的时间为1s。

槽轮的运动时间：t m＝τt＝1/3s。

槽轮的静止时间：t s＝t－t m＝2/3s。

第14章轴14.1 复习笔记【通关提要】本章主要介绍了轴的分类、结构设计以及强度刚度校核计算。

其中，轴的结构设计部分，几乎每年必出一道轴的结构改错题，学习时需重点掌握。

另外，轴的弯扭合成计算，由于计算量大，不宜以计算题的形式出现，多以考查折合系数的含义为主，多以填空题和简答题的形式出现。

关于提高轴的强度和刚度多以简答题为主。

复习时，以理解记忆为主。

【重点难点归纳】一、轴的功用和类型轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。

1．按承受载荷的不同分类（1）转轴既传递转矩又承受弯矩的轴。

（2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。

（3）心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴。

2．按轴线的形状不同分类按轴线的形状可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。

二、轴的材料轴的材料常采用碳钢和合金钢。

1．碳钢45号钢应用最为广泛，为了改善其力学性能，应进行正火或调制处理。

不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。

2．合金钢合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格高。

三、轴的结构设计（见表14-1-1）表14-1-1 轴的结构设计四、轴的强度计算（见表14-1-2）表14-1-2 轴的强度计算五、轴的刚度的计算1．弯曲变形计算（1）按挠度曲线的近似微分方程式积分求解；（2）变形能法。

2．扭转变形的计算（1）等直径轴的扭角φ＝T l /（GI P ）＝32T l /（Gπd 4）式中，T 为转矩；l 为轴受转矩作用的长度；G 为材料的切变模量；d 为轴径；I p 为轴截面的极惯性矩。

（2）阶梯轴的扭角11n i i i pi T l G I j ==å式中，T i 、l i 、I pi分别代表阶梯轴第i 段上所传递的转矩及该段的长度和极惯性矩。

六、轴的临界转速的概念若轴所受的外力频率与轴的自振频率一致，运转便不稳定而发生显著的振动，这种现象称为轴的共振。

产生共振时轴的转速称为临界转速。