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练习题答案第一章 平面连杆机构1-1 什么叫曲柄？在铰链四杆机构中，曲柄的存在条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？答：⑴ 能绕固定铰链中心作整周转动的连架杆称为曲柄。
⑵ 曲柄存在的条件：①、最短杆和最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和；②、最短杆或其临杆做机架。
⑶ 曲柄不一定是最短杆。
（当满足条件1时并最短杆作机架时，曲柄为最短杆的两个临杆） 1-2 铰链四杆机构用不同的杆长组合并通过构件位置的倒置会得到哪些类型的机构？试填在下表中。
1-3 什么叫摆角？什么叫极位夹角？什么叫行程速比系数？前两者之间有怎样的关系？后两者之间又有怎样的关系？答：⑴ 在曲柄摇杆机构中，取曲柄为主动件，在曲柄转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时的摇杆分别摆至左、右两极限位置。
摇杆两极限位置间的夹角称作摇杆的摆角。
⑵ 对应于摇杆处于两极限位置时，曲柄两位置直线间所夹的锐角，称为极位夹角。
⑶ ()()θ－180θ＋180/ωθ＋180C C /ωθ－180C C /t C C /t C C V V 0002101212121212====线速度从动件工作行程的平均线速度从动件返回行程的平均行程速比系数⑷ 极位夹角和摆角的大小取决于机构中的杆长关系。
摆角越大，极位夹角越大。
⑸ 极位夹角极位夹角行程速比系数－180＋18000== 1-4 曲柄滑块机构是怎样演化为偏心轮机构的？这种演化机构有何优点？答：当曲柄的实际尺寸很小但传递动力较大时，通常将曲柄做一圆盘，圆盘的几何中心为B （亦即圆盘与连杆2的铰接中心），B 与圆盘自身的回转中心A 的距离就是曲柄AB 的长度，这时的机构称为偏心轮机构。
这种演化机构的优点：既减少了加工程序，又提高了曲柄的强度和刚度。
1-5 何谓机构的急回特性？机构具有急回特性的特征是什么？并分析K值大小对机构工作的影响。
答：当曲柄等速转动时，摇杆往返摆动的速度其值不相同，返回时速度较大。
从动件这种返回行程的速度大于工作行程速度的性质，称为机构的急回特性。
第十二章 齿轮传动1、图示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如下图。
试问：〔1〕画出轴II 和轴III 的转向。
〔2〕低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？ 〔3〕低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使轴Ⅱ上轴向力相互抵消？ 〔4〕画出各个齿轮所受轴向力。
2、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P 1=13kW ，n 1=200r/min ，齿轮的法面模数m n =4mm ，齿数z 1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。
试求各对齿轮传动轴向力的大小？3、图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。
已知：齿轮1的螺旋线方向和轴III 的转向，齿轮2的参数m n =3mm ，z 2=57，β2 =14°；齿轮3的参数m n =5mm ，z 3=21。
试求：〔1〕为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，选择各齿轮的螺旋线方向，并在图上标出； 〔2〕在图b 上标出齿轮2、3所受各分力的方向；〔3〕如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值〔忽略摩擦损失〕？10、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力，忽略摩擦损失。
己知：小齿轮齿数221=z ，大齿轮齿数902=z ，法向模数mm m 2n =，中心距mm a 120=，传递功率KW P 2=，小齿轮转速min /3201r n =，小齿轮螺旋线方向右旋。
求： 〔1) 大齿轮螺旋角β大小和方向； 〔2) 小齿轮转矩1T ；1234〔3) 小齿轮和大齿轮受力的大小和方向，并在图上画出。
11、有一齿轮传动如下图，已知：281=z ，702=z ,1263=z ,模数mm m 4n =，压力角 20=α，中心距mm a 2001=，mm a 4002=，输入轴功率kW P 101=，转速min /10001r n =，不计摩擦。
〔1) 计算各轴所受的转矩；〔2)分析中间齿轮的受力，在图中画出，并计算所受各力的大小。
机械设计基础第一章机构自由度计算机构自由度是机械设计中的重要概念，用于描述机构的自由运动能力。
在机械设计中，机构是由多个刚性杆件和连接件组成，起到连杆传动或者变换运动的作用。
机构的自由度计算是机械设计的基础，它能够帮助工程师确定机构的设计方案，确保机构能够完成预期的运动任务。
机构的自由度是机构中自由运动的最大数量。
也就是说，机构在特定约束下能够独立运动的最大自由度数目。
在机构设计中，自由度计算通常用于确定机构的可运动数量，以及判断机构设计是否满足要求，为机械设计提供指导。
机构的自由度计算基于以下几个原则：1.机构中刚性杆件的数量与连接件的数量是一致的。
每个连接点都需要一个连接件连接至少两个刚性杆件。
2.每个刚性杆件的两个连接点分别属于两个连接件，除非这个杆件是机构的基座。
3.每个连接点至少有一个约束，包括固定约束（连接点位置固定）、转动约束（杆件绕连接点旋转）和滑动约束（杆件在连接点滑动）。
在实际的机构设计计算中，可以通过以下步骤进行机构自由度的计算：1.确定机构中的刚性杆件数量和连接点数量。
2.根据连接点的约束情况，计算机构中的自由度。
-如果连接点有固定约束，则自由度减1-如果连接点有转动约束，则自由度减1-如果连接点有滑动约束，则自由度减2-如果连接点既有转动约束又有滑动约束，则根据实际情况确定减1或者减23.将所有刚性杆件加起来得到总刚性杆件数量，减去连接件数量，即可得到机构的自由度。
需要注意的是，在机构自由度的计算中，每个连接点只能属于一个连接件，而且一个连接件只能连接两个刚性杆件。
如果机构中存在复杂的连接关系，可以将其分解为多个简单的子机构，再分别计算子机构的自由度。
机构自由度的计算在机械设计中具有重要的意义，它能够帮助机械工程师理解机构的运动特性，优化机构设计方案。
通过合理的自由度计算，可以保证机构能够顺利完成预期的运动任务，提高机械系统的性能。
因此，机构自由度的计算是机械设计中不可忽视的一环。
机械原理课程设计指导书机械原理课程设计说明书姓名班级学号时间年月指导教师第一章概论一．机械原理课程设计的目的机械原理课程设计是继机械原理课程的课堂理论教学之后，面向学生设置的一项实践性教学环节。
机械原理课程设计以机械制图、数学、物理、理论力学、金属工艺学、计算机语言等先修课和金工实习为基础，在机械原理课程所探讨的常用机构的分析、综合基本理论方法指导下，采取教师引导与学生个人独立思考相结合的方式，通过对整部机器的运动和动力学设计的训练，以期达到下述几项主要目的：1）初步培养学生综合应用各学科理论，进行机器工作原理设计，机构选型和机器总体设计的能力。
2）提高学生在机构的分析与综合方面的熟练程度。
3）培养学生运用计算机辅助机械设计的能力。
4）让学生接触机械设计方面的感性知识，使他们对机械设计的一般过程和步骤有初步的了解。
5）提高学生计算、绘图、使用技术资料和计算机的熟练程度；锻炼他们独立工作，了解实际问题的能力。
二.机械原理课程设计的内容和方法1.机械原理课程设计的内容为培养具有独立设计能力的人才创造条件，机械原理课程设计的内容应包括：机械传动方案的选择与设计；机械的运动分析与设计；机械的动力分析与设计三个方面，所以机械原理课程设计的选题应当注意到：一定程度的综合性和完整性——应包括三种基本机构（如连杆机械、凸轮机构、齿轮机构）的分析与综合；一定程度的自动化——应具有多个执行机构的运动配合关系，包括运动循环图的分析与设计；一定程度的深度和广度——应较全面而综合地应用机械原理的基本理论、基本知识和基本技能，以使学生在机械设计技术工作的适应能力和开发创造能力方面受到初步实践性的训练。
2．机械原理课程设计的方法课程设计的方法原则上可分为两大类：（1）图解法运用基本理论中的基本关系式，用图解的方法将其结果确定出来，并清晰地以线图的形式表现在图纸上，有直观、简单、可检查解析计算正确与否等特点，对于简单机构的分析与综合问题，其优点更为明显。
机械设计课程设计ZDD-1一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理和概念，理解机械结构的设计流程；2. 使学生了解并掌握ZDD-1型机械设计的相关知识和技能；3. 引导学生掌握机械设计中的关键参数计算和选择方法。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械结构设计的能力；2. 培养学生运用工程图纸表达机械设计意图的能力；3. 培养学生运用机械设计原理解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发学生的创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神；3. 引导学生关注机械设计在国民经济发展中的应用，提高学生的社会责任感。
课程性质：本课程为专业实践课，旨在通过实际操作，让学生掌握机械设计的基本知识和技能。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，但对机械设计实践操作相对陌生。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作能力的培养。
通过本课程的学习，使学生能够具备独立完成ZDD-1型机械设计的能力，并在此基础上，培养学生的创新意识和团队协作精神。
教学过程中，注重分解课程目标为具体可衡量的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械设计的基本概念、设计流程、设计方法等，对应教材第一章内容。
- 机械结构设计的基本要求；- 机械设计的一般流程；- 机械设计中的创新意识培养。
2. ZDD-1型机械设计：详细讲解ZDD-1型机械设计的具体内容和要求，对应教材第二章内容。
- ZDD-1型机械结构的特点；- ZDD-1型机械设计的参数计算和选择；- ZDD-1型机械设计的工程图纸表达。
3. 机械设计实践操作：包括CAD软件应用、工程图纸绘制、机械结构组装与调试等，对应教材第三章内容。
- CAD软件的基本操作与机械结构设计；- 工程图纸的规范与绘制；- 机械结构组装与调试技巧。
4. 机械设计案例分析：分析典型机械设计案例，提高学生解决实际问题的能力，对应教材第四章内容。
序言为初次进行实物制作的设计者而写的日文版《实际的设计》一书，做为教学用书出版至今已有9年了，此书的续篇《续。
实际的设计》也已出版5年。
《实际的设计》上要阐述设计的思考方法和具体作法的问题，而《续。
实际的设计》则记述设计的必要知识和具体的设计信息问题。
本书为了使设计的思考过程更为明了，将上述两书的内容归纳整理，合二为一，取名为《机械设计实践》，由中国机械工业出版社出版。
当为实际制作某种东西而进行设计时，首先要搞清楚设计的意义，怎样实行设计，设计时需要具备什么样的基础知识，以及设计时设计者经过怎样的思考决定过程等，这些问题将在本书中找到答案。
本书著者们的研究室隶属东京大学工学部机械系三学科。
大约从30年前开始，本研究室就在进行设计指导工作。
本书是由曾在本研究室学习过的学生们，以当时的设计指导资料为基础，合作编写而成的。
著者的研究室对于每年新人室的学生都要进行设计指导。
学生为了进行毕业研究，必须设计各种各样的实验装置，但由于大学过去所设置的设计教育内容不充分，达不到能制作成实物的设计程度，所以，著者的研究室很自然地卅始了设计指导工作。
从设计指导工作开始至今已经过了30年。
接受过研究室设计指导的学生们已陆续进入企业，其中的大多数人以各种身份参与与设计有关的工作：在大学的研究室所搞的设计与社会生产所需要的设计在性质上虽具有不同点，但就设计的本质而言，没有任何不同。
基于这种观点，为了使广大的读者能了解什么是设计，著者以研究室现仍使用的设计指导教程为原本，归纳整理出了日文版的《实际的设计》和《续。
实际的设计》两本书。
本书是在这二册日文版书的基础上改编而成的，由于是以机械为主要设计对象，冈此本书取名为《机械设计实践》。
不过，书中所阐述的设计基本观点，绝非仅于机械，也完全适合|土木，建筑和电气等其他技术领域。
本书是针对第--次为制作实物而着手设计的人解决实际上怎样才能制作出新东西的问题而写的，书中记述了各种设计过程的思考方法和具体作法以及有关必要的知识和具体的数据因此，本书与其他单纯的设计论、规格介绍、机构说明、设计计算、设计顺序说明等作为中心内容的设计著书截然不同写这本书的意图在于使读者读了这本书之后，只要在实际中开动自己的头脑和手脚、就能搞出应用于实际的设计。
