机械设计基础(北京科技大学)
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2023秋期国开电大专科《机械设计基础》在线形考(形考任务1至4)试题及答案
2023秋期国开电大专科《机裁裁计基砒》在线形考（形考值务1至4）裁题及答案钝明,•费弗叠理于2023/UJr速用于（B升电文2023&JW点位形考,・2023款Jtt唐领栽止时同，2024年1Λ79o形考值务1祺题及答案1.机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。
（）A.正确B.不正确［答案］A2.机构都是可动的。
（）A.正确B.不正确［答案］A3.机构中的主动件和从动件，都是构件。
（）A.正确B.不正确［答案］A4.机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。
（）A.正确B.不正确［答案］B5.作用于刚体上某点的力，作用点沿其作用线移动后，其对刚体的作用效果改变了。
（）A.正确B.不正确库案］B6.在两个力作用下的构件称为二力构件。
（）A.正确B.不正确［答案］B7.悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。
（）A.正确8.不正确［答案］B8.合力一定大于分力。
（）A.正确B.不正确［答案］B9.若力的作用线通过矩心，则力矩为零。
（）A.正确B.不正确［答案］A10.力偶无合力。
（）A.正确B.不正确［答案］A11.刚体上作用力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。
（）A.正确B.不正确［答案］A12.组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。
（）A.正确B.不正确［答案］A13.在平面机构中，齿轮副是低副。
（）A.正确B.不正确［答案］B14.在平面四杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就必有曲柄。
（）A.正确B.不正确［答案］B15.曲柄滑块机构曲柄为主动件时，有死点位置。
（）A.正确B.不正确［答案］B16.对于曲柄滑块机构来说，取不同的构件做机架，可以得到定块机构、摇块机构和导杆机构等。
（）A.正确B.不正确［答案］A17.曲柄的极位夹角越小，机构的急回特性也越显著。
（）A.正确B.不正确［答案］B18.压力角就是作用于构件上的力和速度的夹角。
北京科技大学：机械设计(教学日历)
4
第12章传动装置结构设计
12.3滑动轴承结构设计
12.4润滑装置设计
12.5密封装置设计
布置大作业Ⅱ
第14周
课堂讲授
4
第12章传动装置结构设计
12.6联轴器与离合器
第3章挠性传动设计
3.1带传动设计
第
15
周
课堂讲授
实验
3
1
第3章挠性传动设计
3.1带传动设计
3.2链传动设计
实验四带传动特性实验
习题3－2
5.4蜗杆传动的受力分析和效率计算
5.5蜗杆传动的强度计算
5.6蜗杆传动的热平衡计算
习题5－1
5－2
5－3
5－6
第9周
课堂讲授
4
第6章轴的工作能力设计
6.1轴的强度计算
6.2轴的刚度计算
6.3轴的振动简述
习题6－1
6－2
课堂讲授
4
第7章滚动承
7.1滚动轴承的结构、类型和代号
7.2滚动轴承的受力和应力分析及其失效形式
9.5提高连接性能的措施
习题9－1
9－2
9－4
9－5
9－6
第
5
周
课堂讲授
4
第9章螺纹连接设计
9.6螺旋传动
第4章齿轮传动设计
4.1齿轮传动的失效形式和设计准则
4.2常用材料及许用应力
4.3齿轮的计算载荷
布置大作业Ⅰ
第
6周
课堂讲授
4
第4章齿轮传动设计
4.4直齿圆柱齿轮受力分析和强度计算
4.5斜齿圆柱齿轮受力分析和强度计算
《机械设计》教学日历
总学时：63讲授：57实验：6
第12章传动装置结构设计
12.3滑动轴承结构设计
12.4润滑装置设计
12.5密封装置设计
布置大作业Ⅱ
第14周
课堂讲授
4
第12章传动装置结构设计
12.6联轴器与离合器
第3章挠性传动设计
3.1带传动设计
第
15
周
课堂讲授
实验
3
1
第3章挠性传动设计
3.1带传动设计
3.2链传动设计
实验四带传动特性实验
习题3－2
5.4蜗杆传动的受力分析和效率计算
5.5蜗杆传动的强度计算
5.6蜗杆传动的热平衡计算
习题5－1
5－2
5－3
5－6
第9周
课堂讲授
4
第6章轴的工作能力设计
6.1轴的强度计算
6.2轴的刚度计算
6.3轴的振动简述
习题6－1
6－2
课堂讲授
4
第7章滚动承
7.1滚动轴承的结构、类型和代号
7.2滚动轴承的受力和应力分析及其失效形式
9.5提高连接性能的措施
习题9－1
9－2
9－4
9－5
9－6
第
5
周
课堂讲授
4
第9章螺纹连接设计
9.6螺旋传动
第4章齿轮传动设计
4.1齿轮传动的失效形式和设计准则
4.2常用材料及许用应力
4.3齿轮的计算载荷
布置大作业Ⅰ
第
6周
课堂讲授
4
第4章齿轮传动设计
4.4直齿圆柱齿轮受力分析和强度计算
4.5斜齿圆柱齿轮受力分析和强度计算
《机械设计》教学日历
总学时：63讲授：57实验：6
北京科技大学研究生复试-机械设计部分（07-09）及考试要点
北京科技大学研究生复试-机械设计部分（07-09）及考试要点07整理版机械设计1.对于开式齿轮虽然主要失效形式是——————————但是目前尚未有可靠的计算方法，目前仅以————————作为设计准则。
2.润滑油年度随温度升高而——————————随压力的减小而3.3、4、5、6分别代表什么型号的轴承，直径=——————————4.调心滚子轴承——————————5.基本额定动载荷是——————————时其可靠度为——————————6.各类轴承承受什么力——————————7.已知N1——————————8.提高螺栓的相对刚度可以提高——————————降低——————————9.螺栓材料可按第——————————强度理论求预紧。
10．键的选择是由——————————11.带传动时的应力包括——————————、——————————、——————————、带的打滑最先发生在——————————12.齿轮的失效形式有哪几种——————————。
13.齿面接触疲劳强度是针对哪种失效来计算的。
14.软齿面齿轮、硬齿面齿轮各容易产生哪种破坏，应该按第几强度进行设计。
15．直齿圆锥齿轮强度计算是以——————————为计算依据。
16.提高蜗杆传动效率的措施——————————：——————————17.轴瓦上浇注轴承衬的材料分别是：————————————————————二．简答题1.蜗杆为什么要进行热平衡计算？2.齿宽系数与哪些因素有关，考虑时选择哪些因素？3.带传动中最大有效拉力F max与哪些因素有关，关系是怎么样的？4.紧螺栓连接强度计算公式中系数1.3的意义？三．计算1.如图两平板通过四个螺钉固定，在板的一侧受一力为F，左侧螺钉对称分布且从左开始安顺时针依次标定为1、2、3、4.力F距2号螺钉的距离为L,各螺钉距中心的距离为R,试分析计算1、3号螺钉哪个受的力最大。
2.一水平梁两端分别受F大小的力，在两端受T大小的转矩，试求：（1）在F作用下该梁是什么循环。
北科机械课程设计
北科机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机械设计的基本原理，包括力学、材料力学、机械制图等基础知识点。
2. 学习并运用机械设计的相关软件，如CAD、SolidWorks等，进行简单的机械结构设计与绘图。
3. 了解机械加工工艺的基本流程，包括铸造、焊接、车削、铣削等，并能应用于实际设计。
技能目标：1. 培养学生运用理论知识解决实际机械设计问题的能力，提高创新意识和动手能力。
2. 培养学生熟练使用机械设计相关软件，具备一定的计算机辅助设计能力。
3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，培养良好的工程素养。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发学生的创新热情，增强学习动力。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作，树立实践是检验真理的唯一标准的观念。
3. 增强学生的环保意识，关注可持续发展，培养社会责任感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过理论与实践相结合的教学方式，使学生掌握机械设计的基本知识和技能，培养具备创新精神和实践能力的机械设计人才。
课程目标具体、可衡量，便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括力学基础、材料力学性质、机械制图标准等，参照教材第1章至第3章内容，使学生建立扎实的理论基础。
- 力学基础：力的合成与分解、受力分析、简单机械原理等。
- 材料力学性质：材料的弹性、塑性、疲劳等特性。
- 机械制图：制图规范、视图表达、尺寸标注等。
2. 机械设计软件应用：学习并运用CAD、SolidWorks等软件进行三维建模和工程图绘制，参考教材第4章内容。
- 软件操作基础：界面熟悉、基本命令操作。
- 三维建模：基本几何体创建、组合体建模。
- 工程图绘制：从三维模型生成工程图、工程图编辑与标注。
3. 机械加工工艺：了解铸造、焊接、车削、铣削等加工工艺，结合教材第5章内容，使学生了解实际生产过程。
- 铸造工艺：砂型制作、铸造缺陷分析。
北京科技大学机械设计基础课件14
9.1 螺纹联接
螺纹的加工方法
螺纹的主要参数与牙型
9.1 螺纹联接
螺纹的主要参数：
牙型高度 螺距
螺纹的主要参数与牙型
β
大径 牙侧角 牙型角 中径 小径
内螺纹 外螺纹
圆柱螺纹 圆锥螺纹
9.1 螺纹联接
自锁的原理：
β
自 锁
自锁存在的条件：
β ≤ϕ
F m ax = f × R n
β ϕ
ϕ
ϕ = tan − 1 f ϕ —— 摩擦角
特点及应用
9.1 螺纹联接
螺纹的牙型：
管螺纹
螺纹的主要参数与牙型
特点及应用
锥螺纹
9.1 螺纹联接
螺 纹 联 接 的 类 型 与 结 构
螺纹联接的主要类型
特 点 及 应 用
9.1 螺纹联接
螺 纹 联 接 的 类 型 与 结 构
双头螺柱联接
螺纹联接的主要类型
螺钉联接
特 点 及 应 用
9.1 螺纹联接
摩擦面数目
保证结合面不发生滑移时，单个
F/2 F F/2
螺栓受到的最小预紧力
Fp ≥
Kf F mf
9.2 螺纹联接设计
单个螺栓联接的强度计算：
普通紧螺栓受横向载荷的强度计算：
受力分析：拧紧螺母时，螺栓受预紧力 产生的拉伸应力和螺纹副间的扭转力矩 共同作用
强度计算
则受横向载荷普通紧螺栓的强度条件 为：
自攻螺钉
螺纹联接的常用标准件
吊环螺钉 吊环螺帽
方径螺钉
9.1 螺纹联接
元宝螺丝螺母
螺纹联接的常用标准件
螺母
9.1 螺纹联接
平垫圈
螺纹联接的常用标准件
北京科技大学机械设计基础课件17
11.3 滚动轴承
Fr Fa 当量动载荷
当量动载荷
径向载荷
P = XFr + YFa
载荷的径向系数 载荷的轴向系数 （表11-7） 计算 轴向载荷
iFa C0r
确定 e 确定 X、Y 计算 Fa Fr
额定静载荷
11.3 滚动轴承
角接触球轴承当量动载荷的计算
当量动载荷
Fr
a
支反力作用点——O点 派生轴向力 ——由径向载荷产生的内部轴向力
内径尺寸 10 12 15 17 20~500 22、28、32 及500以上
代号 00 01 02 03 d/5 /内径
11.3 滚动轴承
前置代号
表示轴承 的分部件
代号
基本代号
四 三
后置代号
二 一
五
类型代号
尺寸系列代号
内径代号
11.3 滚动轴承
前置代号 基本代号
代号
后置代号
内部结构 代号
密封防 尘与座 圈形式
11.3 滚动轴承
例 判断轴承的类型、内径尺寸、公差等级和游隙组别
代号
轴承代号
6008
内径代号 d＝8×5＝40mm 尺寸系列代号 （宽度系列0，直径系列0） 类型代号－深沟球轴承 无后置代号－公差等级P0，径向游隙为0组
11.3 滚动轴承
失效形式
滚动体和内外圈滚道表面的疲劳点蚀和疲劳剥落
寿命计算
解
7214C——角接触球轴承 轴径直径d＝70mm 基本额定动载荷C ＝62900N 球轴承ε＝3； fT＝1， fP＝1.2
Lh =
106 fTC 60n fP P
ε
(h)
106 fTC 106 62900 Lh = = =10313 ( h) 60n fP P 60× 500 1.2 × 7750
“机械设计基础” 课程设计
z1=19 Z2=34 m=2mm
注意： 1、公式和图表要有出处 ； 2、计算内容应包括公式、代入数据、得数三步；
15 3、正文中还应包括必要的文字叙述和简图。
2020/6/30
2 传动装置总体设计
2.1 电动机选择 2.2 传动比分配 2.3传动装置运动和动力参数计算
16
2020/6/30
2.2 电动机选择
“机械设计基础” 课程设计
1
2020/6/30
1 课程设计要求
1.1 设计目的 1.2 设计对象 1.3 设计题目 1.4 设计简图 1.5 设计时间节点 1.6 设计递交的材料 1.7 设计原始数据 1.8 设计作息时间 1.9 设计说明书目录要求 1.10 设计说明书格式要求
2
2020/6/30
[2]李育锡.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社，2018
[3] ……机械设计手册……
1.10 设计说明书格式要求
正文格式：
计算及说明
结果
…… 3.2 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 3.2.1 选择精度等级、材料及齿数
…… 3.2.2 按齿面接触强度设计
d1≥……
小齿轮：45 260HBS 大齿轮：45 200HBS
4.4.3.3 确定滚动轴承当量动载荷 4.4.3.4 校核滚动轴承寿命 4.5 键联接计算
4.5.1 高速轴键联接计算
4.5.1.1 尺寸选择 4.5.1.2 强度校核（略）
4.5.2 中间轴键联接计算
4.5.2.1 尺寸选择 4.5.2.2 强度校核（略）
4.5.3 低速轴轴键联接计算
4.5.3.1 尺寸选择 4.5.3.2 强度校核 5、减速器箱体设计 5.1 箱体材料选择 5.2 箱座高度计算 6、减速器箱体附件选择说明 7、润滑及密封 8 设计小结 9 参考文献[1]朱玉. 机械设计基础 . 北京:北京大学版社，2001
注意： 1、公式和图表要有出处 ； 2、计算内容应包括公式、代入数据、得数三步；
15 3、正文中还应包括必要的文字叙述和简图。
2020/6/30
2 传动装置总体设计
2.1 电动机选择 2.2 传动比分配 2.3传动装置运动和动力参数计算
16
2020/6/30
2.2 电动机选择
“机械设计基础” 课程设计
1
2020/6/30
1 课程设计要求
1.1 设计目的 1.2 设计对象 1.3 设计题目 1.4 设计简图 1.5 设计时间节点 1.6 设计递交的材料 1.7 设计原始数据 1.8 设计作息时间 1.9 设计说明书目录要求 1.10 设计说明书格式要求
2
2020/6/30
[2]李育锡.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社，2018
[3] ……机械设计手册……
1.10 设计说明书格式要求
正文格式：
计算及说明
结果
…… 3.2 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 3.2.1 选择精度等级、材料及齿数
…… 3.2.2 按齿面接触强度设计
d1≥……
小齿轮：45 260HBS 大齿轮：45 200HBS
4.4.3.3 确定滚动轴承当量动载荷 4.4.3.4 校核滚动轴承寿命 4.5 键联接计算
4.5.1 高速轴键联接计算
4.5.1.1 尺寸选择 4.5.1.2 强度校核（略）
4.5.2 中间轴键联接计算
4.5.2.1 尺寸选择 4.5.2.2 强度校核（略）
4.5.3 低速轴轴键联接计算
4.5.3.1 尺寸选择 4.5.3.2 强度校核 5、减速器箱体设计 5.1 箱体材料选择 5.2 箱座高度计算 6、减速器箱体附件选择说明 7、润滑及密封 8 设计小结 9 参考文献[1]朱玉. 机械设计基础 . 北京:北京大学版社，2001
机械设计基础_北京科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
机械设计基础_北京科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.确定V带传动的设计计算步骤：（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）。
1. 计算作用在轴上的作用力。
2. 确定计算功率。
3. 计算带的根数。
4. 验算包角。
5. 验算带速。
6. 选择带的型号。
7. 确定中心距和带长。
8. 选择小带轮与大带轮的基准直径。
答案:2、6、8、5、7、4、3、12.V带带轮的轮槽角( )40°。
答案:小于3.采用张紧轮调节带传动中带的张紧力时,张紧轮应安装在( )。
答案:松边内侧,靠近大带轮处4.( )是开式齿轮传动最容易出现的失效形式之一。
答案:轮齿磨损5.蜗杆传动中蜗杆的标准面是( )。
答案:主平面6.齿轮传动中,轮齿齿面的疲劳点蚀破坏,通常首先发生在( )。
答案:靠近节线的齿根处7.滚动轴承的类型代号用( )表示,答案:数字或字母8.下面的轴承中,只能承受轴向载荷的是( ) 。
答案:52089.定轴轮系的传动比,等于组成该轮系的所有齿数连乘积与所有齿数连乘积之比。
正确的选项是( )。
答案:从动轮/主动轮10.在轴的初步计算中,轴径是按( )来确定的。
答案:扭转强度11.自行车的前轴是( )。
答案:固定心轴12.( )不能用于零件在轴上作周向固定。
答案:套筒13.有一电动绞车，采用如图所示的传动方案，斜齿轮1和2为闭式传动，蜗杆3和蜗轮4为开式传动。
采用3个联轴器将几根轴连接起来，把运动和动力传递给卷筒，实现提升重物W的目的。
请回答下列问题：I轴是（）。
答案:传动轴14.有一电动绞车，采用如图所示的传动方案，斜齿轮1和2为闭式传动，蜗杆3和蜗轮4为开式传动。
采用3个联轴器将几根轴连接起来，把运动和动力传递给卷筒，实现提升重物W的目的。
请回答下列问题：III轴A-A截面上（），III轴B-B截面上（）。
正确的选项是（）。
a)只作用扭转剪应力 b) 既作用扭转剪应力，又作用弯曲应力c)只作用弯曲应力 d)作用力不确定答案:c/b15.如图所示的轮系，已知z1=20，z2=40，z3=30，z4=90，z5=2，z6=60，z7=20，齿条的模数是2mm，若主动轮1的转速为n1=1200rpm，求齿条移动速度的大小(单位为mm/min)。
北科大机械课程设计
北科大机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机械设计的基本原理，包括力学、材料力学、机械原理等相关知识；2. 了解机械设备的结构组成、工作原理及性能特点；3. 掌握机械设计的基本步骤和方法，能够运用所学知识解决实际问题。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械图纸绘制的能力；2. 培养学生运用仿真软件对机械系统进行分析和优化的能力；3. 提高学生团队协作、沟通表达及解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高责任感和使命感；3. 增强学生环保意识，注重绿色设计，培养可持续发展观念。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际应用的结合。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，具有较强的动手能力和探究精神。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用项目驱动、小组合作的教学模式，培养学生的团队协作能力；3. 创设情境，激发学生兴趣，引导学生主动学习，提高自主学习能力。
二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括力学基础、材料力学性能、机械原理等，对应教材第一章内容；- 力学基础：力的合成、力的分解、受力分析；- 材料力学性能：材料的弹性、塑性、硬度等；- 机械原理：机构、机械传动、联接件等。
2. 机械设备的结构组成与性能特点：以常见机械设备为例，分析其结构组成、工作原理及性能特点，对应教材第二章内容；- 结构组成：零件、装配体、机构；- 工作原理：传动、运动转换、动力传递；- 性能特点：精度、速度、承载能力等。
3. 机械设计步骤与方法：介绍机械设计的基本步骤、方法及注意事项，对应教材第三章内容；- 设计步骤：需求分析、方案设计、详细设计、设计验证；- 设计方法：CAD软件应用、仿真分析、优化设计；- 注意事项：标准化、系列化、可靠性。
4. 机械设计实践：结合实际项目，进行机械设计实践，培养学生动手能力，对应教材第四章内容；- 项目实践：团队协作、图纸绘制、仿真分析；- 设计优化：结构优化、性能改进、成本控制；- 成果展示：报告撰写、答辩、评价。
北京科技大学机械设计基础课件
应用
4.1 凸轮机构的类型和应用
应用
4.1 凸轮机构的类型和应用
应用
4.2 从动件的运动规律 运动过程和基本参数
基圆 —— 凸轮最小向径 rb为半径所作的圆 升距 —— 从动件上升的最大高度h
4.2 从动件的运动规律
按照从动件在一个循环中是否需要停歇及停在何处等， 可将凸轮机构从动件的位移曲线分成如下四种类型：
第四章 凸轮机构
4.1 凸轮机构的类型和应用 4.2 从动件的运动规律 4.3 凸轮轮廓的设计 4.4 凸轮机构设计中应注意的问题
4.1 凸轮机构的类型和应用
组成
凸轮是具有特定曲线轮廓或沟槽的构
3
件，通常在机构中作主动件；与凸轮接
2
触并被直接推动的构件称为从动件。
凸轮转动时，通过其曲线轮廓或沟槽推
类型
尖底：
结构简单 易磨损
滚子：
磨损较小 应用广泛 对凸轮廓线有限制
4.1 凸轮机构的类型和应用
类型
按照从动件运动方式分
尖底
滚子
摆动从动件
平底 直动从动件
4.1 凸轮机构的类型和应用
按照凸轮与从动件维持高副接触的方式分
形封闭
力封闭
类型
等径凸轮
槽凸轮
等宽凸轮
共轭凸轮
4.1 凸轮机构的类型和应用
s
s
OΦ
2π
ΦS
Φ ′ Φ ′S
ϕ
（1）升-停-降-停（RDRD型）
s
OΦ
2π
Φ′ Φ′S
ϕ
（2）升-降-停（RRD型）
s
2π
OΦ
ΦS
Φ′
ϕ
（3）升-停-降（RDR型）
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凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
绪论
如图1-1所示的内燃机， 是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、
• 4．高副 • 两构件组成高副时的相对运动与这两个构件
在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在 表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线 轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸 轮高副的表示方法。
机械设计基础
（a）外啮合齿轮；
（b）内啮合齿轮；
（c）齿轮齿条；
（d）锥齿轮；
（e）蜗杆蜗轮
图1-9 齿轮高副的表示方法
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
运动副 转动副
机械设计基础
图1-2 转动副
图1-3 移动副
平面机构中低副引入两个约束，仅保留一个自 由度。
机械设计基础
目录
绪论 第1章 平面机构的运动简图和自由度 第2章 平面连杆机构 第3章 凸轮机构 第4章 齿轮机构 第5章 齿轮系 第6章 间歇运动机构 第7章 刚性回转的平衡 第8章 键联接和销联接
目录
第 9 章 螺纹联接和螺旋传动 第10章 带传动 第11章 链传动 第12章 齿轮传动 第13章 轴 第14章 轴承 第15章 联轴器和离合器 第16章 机械传动系统设计
处形成两个转动副。 • 推理：N个构件时，有N – 1个转动副。
机械设计基础
机械设计基础
图1-15 复合铰链
• 【例1-4】计算如图1-16所示的复合杆机构 的自由度。
• 解：活动构件数n=5 • 低副数 PL 7 • 高副数 PH 0
F 3n 2PL PH 35 27 0
1
图1-16 复合杆机构
绪论
1．熟悉常用机构的组成、工作原理及其特点，掌握通用机构的分析和设计 的基本方法。
2．熟悉通用机械零件的工作原理、结构及其特点，掌握通用机械零件的选 用和设计的基本方法。
3．具有对机构分析设计和零件设计计算的能力，并具有运用机械设计手册、 图册及标准等有关技术资料的能力。
4．具有综合运用所学知识和实践的技能，设计简单机械和简单传动装置的 能力。
机械设计基础
机械设计基础
图1-10 凸轮副的表示方法
1.2.2 平面机构运动简图的绘制
• 绘制机构运动简图的步骤：
• （1）分析机构的组成，观察相对运动关系， 了解其工作原理。
• （2）确定所有的构件（数目与形状）、运 动副（数目和类型）。
• （3）选择合理的位置，能充分反映机构的
特性。
•
（4）确定比例尺
机械设计基础
（a）颚式破碎机的主体结构
（b）机构运动简图
图1-11 颚式破碎机的主体结构及其机构运动简图 1—机架；2—偏心轴；3—动颚板；4—肋板；5—轮
机械设计基础
1.3 运动确定性的概念
• 1.3.1 平面机构的自由度 • 机构的自由度：指机构中各构件相对于机架
所能有的独立运动的数目。 • 一个作平面运动的构件，可有三个自由度，
• 平面四杆机构：最简单的平面四杆机构是由四 个构件组成的，简称平面四杆机构。
• 铰链四杆机构：构件间用四个转动副相连的平 面四杆机构。
机械设计基础
2.1 概 述 • 平面连杆机构的优点是： • （1）运动副都是低副，寿命长，传递动力
大。 • （2）何形状简单，易于加工，成本低。 • （3）在主动件等速连续运动的条件下，当
• 解：活动构件数n=2 • 低副数 PL 2 • 高副数 PH 1
F 3n 2PL PH 32 221 1
图1-14 凸轮机构
机械设计基础
1.3.2 计算机构的自由度时应注意的问题
1).复合铰链 由三个或三个以上构件组成的轴线重合
的转动副称为复合铰链。 • 如图1-15所示，三个构件在同一轴线
实际尺寸 m l 图上尺寸mm
• （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
简图。
机械设计基础
• 【例1-1】如图1-11（a）所示为颚式破碎机 的主体机构，试绘制其机构运动简图。
• 此机构为原动件偏心轴，从动件肋板、构件、 机架共同构成的曲柄摇杆机构。
• 按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定A、 B、C、D四个转动副的位置，即可绘制出机 构运动简图，最后标出原动件的转动方向， 如图1-11（b）所示。
机械设计基础
图1-5（a）开式运动链
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成: • 机 架：固定不动的构件 • 原动件：输入运动的构件 • 从动件：其余的活动构件
机械设计基础
§1-2 平面机构的运动简图
图1-4 （a）凸轮高副
图1-4 （b）齿轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由 度。
机械设计基础
1.1.3 运动链与机构
• 运动链：两个以上的构件以运动副连接而构 成的系统。
• 如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连， 则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
图1-5（a）闭式运动链
而每个低副会引入两个约束，每个高副会引 入一个约束。所以自由度的计算可用可动构 件的自由度总数减去约束的总数，即：
F=3n-2Pl-Ph
n –活动构件数；Pl –低副数；Ph –高副数
机械设计基础
如图1-12（a）：
n = 3 Pl= 4 F = 3×3–2×4 = 1
如图1-12（b）：
n = 4 Pl = 5 F = 3×4–2×5 = 2
机械设计基础
图1-20 行星轮系
• （4）被连接件上点的轨迹与机构上连接点 的轨迹重合，如图1-21所示。
图1-21 平行四边形机构
机械设计基础
1.4.3 机构具有确定运动的条件
1）机构自由度数 F≥1。 2） 原动件数目等于机构自由度数F。
机械设计基础
第2章 平面连杆机构
• 平面连杆机构：由若干个构件以低副（转动副 和移动副）连接而成，且所有构件在相互平行 平面内运动的机构，也称平面低副机构。
在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图。
1. 机构运动简图的定义 为了便于分析，人们不考虑机器的复杂外形和结构，仅用规 定的线条和符号按一定的比例表示构件的尺寸和各运动副的位置， 这种将机构中各构件间相互运动关系表示出来并反映机构特征的 简图称为机构运动简图。
机械设计基础
1.2.1 运动副及构件的表示方法 • 1．构件 • 构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
（a）
机械设计基础
图1-12 机构的自由度
（b）
• 【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机 构的自由度。
• 活动构件数n=3
• 低副数 • 高副数
PL 4
PH 0
F 3n 2PL PH 33 240
1
图1-13 曲柄滑块机构
机械设计基础
• 【例1-3】如图1-14所示，计算图示凸轮机 构的自由度。
小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
如图1-1所示内燃机的曲轴为一个零件；连 杆则为多个零件的组合。因此，构件是相互固 接在一起的零件组合体。
图1-1 单杠内燃机
内燃机动画
绪论
0.2 本课程的性质和研究对象
0.2.1 本课程的性质
本课程是一门研究常用机构、通用零件与部件以及一般 机器的基本设计理论和方法的课程，是机械工程类各专业 中的主干课程，它介于基础课程与专业课程之间，具有承 上启下的作用，是一门重要的技术基础课程。本课程要综 合应用机械制图、金属工艺学、工程力学、互换性与技术 测量等先修课程的基础理论和基本知识，且偏重于工程的 应用。因此，要重视生产实践环节，学习时应注重培养工 程意识、理论联系实际。本课程将为学生今后学习有关专 业课程和掌握新的机械科学技术奠定必要的基础。
绪论
0.2.2 本课程的研究对象 本课程的研究对象为机械中的常用机构及一般工作条件
下和常用参数范围内的通用零部件，研究其工作原理、结 构特点、运动和动力性能、基本设计理论、计算方法以及 一些零部件的选用和维护。
0.3 本课程的基本要求和学习方法 0.3.1 本课程的基本要求
本课程的任务是使学生掌握常用机构和通用零件的基本 理论和基本知识，初步具有分析、设计能力，并获得必要 的基本技能训练，同时培养学生正确的设计思想和严谨的 工作作风。通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要 求：
机械设计基础
常见虚约束
（1）两构件构成多个导路平行的移动副， 如图1-18所示。
机械设计基础
图1-18 两构件构成多个导路平行的移动副
（2）两构件组成多个轴线互相重合的转动 副，如图1-19所示。
图1-19 两构件组成多个轴线互相重合的转动副
机械设计基础
• （3）机构中存在对传递运动不起独立作用 的对称部分，如图1-20所示。
第1章 平面机构的运动简图和自由度
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
绪论
如图1-1所示的内燃机， 是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、
• 4．高副 • 两构件组成高副时的相对运动与这两个构件
在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在 表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线 轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸 轮高副的表示方法。
机械设计基础
（a）外啮合齿轮；
（b）内啮合齿轮；
（c）齿轮齿条；
（d）锥齿轮；
（e）蜗杆蜗轮
图1-9 齿轮高副的表示方法
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
运动副 转动副
机械设计基础
图1-2 转动副
图1-3 移动副
平面机构中低副引入两个约束，仅保留一个自 由度。
机械设计基础
目录
绪论 第1章 平面机构的运动简图和自由度 第2章 平面连杆机构 第3章 凸轮机构 第4章 齿轮机构 第5章 齿轮系 第6章 间歇运动机构 第7章 刚性回转的平衡 第8章 键联接和销联接
目录
第 9 章 螺纹联接和螺旋传动 第10章 带传动 第11章 链传动 第12章 齿轮传动 第13章 轴 第14章 轴承 第15章 联轴器和离合器 第16章 机械传动系统设计
处形成两个转动副。 • 推理：N个构件时，有N – 1个转动副。
机械设计基础
机械设计基础
图1-15 复合铰链
• 【例1-4】计算如图1-16所示的复合杆机构 的自由度。
• 解：活动构件数n=5 • 低副数 PL 7 • 高副数 PH 0
F 3n 2PL PH 35 27 0
1
图1-16 复合杆机构
绪论
1．熟悉常用机构的组成、工作原理及其特点，掌握通用机构的分析和设计 的基本方法。
2．熟悉通用机械零件的工作原理、结构及其特点，掌握通用机械零件的选 用和设计的基本方法。
3．具有对机构分析设计和零件设计计算的能力，并具有运用机械设计手册、 图册及标准等有关技术资料的能力。
4．具有综合运用所学知识和实践的技能，设计简单机械和简单传动装置的 能力。
机械设计基础
机械设计基础
图1-10 凸轮副的表示方法
1.2.2 平面机构运动简图的绘制
• 绘制机构运动简图的步骤：
• （1）分析机构的组成，观察相对运动关系， 了解其工作原理。
• （2）确定所有的构件（数目与形状）、运 动副（数目和类型）。
• （3）选择合理的位置，能充分反映机构的
特性。
•
（4）确定比例尺
机械设计基础
（a）颚式破碎机的主体结构
（b）机构运动简图
图1-11 颚式破碎机的主体结构及其机构运动简图 1—机架；2—偏心轴；3—动颚板；4—肋板；5—轮
机械设计基础
1.3 运动确定性的概念
• 1.3.1 平面机构的自由度 • 机构的自由度：指机构中各构件相对于机架
所能有的独立运动的数目。 • 一个作平面运动的构件，可有三个自由度，
• 平面四杆机构：最简单的平面四杆机构是由四 个构件组成的，简称平面四杆机构。
• 铰链四杆机构：构件间用四个转动副相连的平 面四杆机构。
机械设计基础
2.1 概 述 • 平面连杆机构的优点是： • （1）运动副都是低副，寿命长，传递动力
大。 • （2）何形状简单，易于加工，成本低。 • （3）在主动件等速连续运动的条件下，当
• 解：活动构件数n=2 • 低副数 PL 2 • 高副数 PH 1
F 3n 2PL PH 32 221 1
图1-14 凸轮机构
机械设计基础
1.3.2 计算机构的自由度时应注意的问题
1).复合铰链 由三个或三个以上构件组成的轴线重合
的转动副称为复合铰链。 • 如图1-15所示，三个构件在同一轴线
实际尺寸 m l 图上尺寸mm
• （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
简图。
机械设计基础
• 【例1-1】如图1-11（a）所示为颚式破碎机 的主体机构，试绘制其机构运动简图。
• 此机构为原动件偏心轴，从动件肋板、构件、 机架共同构成的曲柄摇杆机构。
• 按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定A、 B、C、D四个转动副的位置，即可绘制出机 构运动简图，最后标出原动件的转动方向， 如图1-11（b）所示。
机械设计基础
图1-5（a）开式运动链
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成: • 机 架：固定不动的构件 • 原动件：输入运动的构件 • 从动件：其余的活动构件
机械设计基础
§1-2 平面机构的运动简图
图1-4 （a）凸轮高副
图1-4 （b）齿轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由 度。
机械设计基础
1.1.3 运动链与机构
• 运动链：两个以上的构件以运动副连接而构 成的系统。
• 如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连， 则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
图1-5（a）闭式运动链
而每个低副会引入两个约束，每个高副会引 入一个约束。所以自由度的计算可用可动构 件的自由度总数减去约束的总数，即：
F=3n-2Pl-Ph
n –活动构件数；Pl –低副数；Ph –高副数
机械设计基础
如图1-12（a）：
n = 3 Pl= 4 F = 3×3–2×4 = 1
如图1-12（b）：
n = 4 Pl = 5 F = 3×4–2×5 = 2
机械设计基础
图1-20 行星轮系
• （4）被连接件上点的轨迹与机构上连接点 的轨迹重合，如图1-21所示。
图1-21 平行四边形机构
机械设计基础
1.4.3 机构具有确定运动的条件
1）机构自由度数 F≥1。 2） 原动件数目等于机构自由度数F。
机械设计基础
第2章 平面连杆机构
• 平面连杆机构：由若干个构件以低副（转动副 和移动副）连接而成，且所有构件在相互平行 平面内运动的机构，也称平面低副机构。
在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图。
1. 机构运动简图的定义 为了便于分析，人们不考虑机器的复杂外形和结构，仅用规 定的线条和符号按一定的比例表示构件的尺寸和各运动副的位置， 这种将机构中各构件间相互运动关系表示出来并反映机构特征的 简图称为机构运动简图。
机械设计基础
1.2.1 运动副及构件的表示方法 • 1．构件 • 构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
（a）
机械设计基础
图1-12 机构的自由度
（b）
• 【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机 构的自由度。
• 活动构件数n=3
• 低副数 • 高副数
PL 4
PH 0
F 3n 2PL PH 33 240
1
图1-13 曲柄滑块机构
机械设计基础
• 【例1-3】如图1-14所示，计算图示凸轮机 构的自由度。
小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
如图1-1所示内燃机的曲轴为一个零件；连 杆则为多个零件的组合。因此，构件是相互固 接在一起的零件组合体。
图1-1 单杠内燃机
内燃机动画
绪论
0.2 本课程的性质和研究对象
0.2.1 本课程的性质
本课程是一门研究常用机构、通用零件与部件以及一般 机器的基本设计理论和方法的课程，是机械工程类各专业 中的主干课程，它介于基础课程与专业课程之间，具有承 上启下的作用，是一门重要的技术基础课程。本课程要综 合应用机械制图、金属工艺学、工程力学、互换性与技术 测量等先修课程的基础理论和基本知识，且偏重于工程的 应用。因此，要重视生产实践环节，学习时应注重培养工 程意识、理论联系实际。本课程将为学生今后学习有关专 业课程和掌握新的机械科学技术奠定必要的基础。
绪论
0.2.2 本课程的研究对象 本课程的研究对象为机械中的常用机构及一般工作条件
下和常用参数范围内的通用零部件，研究其工作原理、结 构特点、运动和动力性能、基本设计理论、计算方法以及 一些零部件的选用和维护。
0.3 本课程的基本要求和学习方法 0.3.1 本课程的基本要求
本课程的任务是使学生掌握常用机构和通用零件的基本 理论和基本知识，初步具有分析、设计能力，并获得必要 的基本技能训练，同时培养学生正确的设计思想和严谨的 工作作风。通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要 求：
机械设计基础
常见虚约束
（1）两构件构成多个导路平行的移动副， 如图1-18所示。
机械设计基础
图1-18 两构件构成多个导路平行的移动副
（2）两构件组成多个轴线互相重合的转动 副，如图1-19所示。
图1-19 两构件组成多个轴线互相重合的转动副
机械设计基础
• （3）机构中存在对传递运动不起独立作用 的对称部分，如图1-20所示。
第1章 平面机构的运动简图和自由度