机械设计复习

第一章 平面机构的自由度和速度分析

1-1至1-4绘制出下图机构的机构运动简图

答案：

1-5至1-12指出下图机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度。

1-5解 滚子是局部自由度，去掉

n=6 p8l p1h F=3×6-2×8-1=1

1-6解 滚子是局部自由度，去掉

n8 11lP 1hP F=3×8-2×11-1=1

1-7解 n8 11lP 0hP F=3×8-2×11=2

1-8解n6 8lP 1hP F=3×6-2×8-1=1

1-9解 滚子是局部自由度，去掉

n4 4lP 2hP F=3×4-2×4-2=2

1-10解 滚子时局部自由度，去掉右端三杆组成的转动副，复合铰链下端两构件组成的移动副，去掉一个.

n9 12lP 2hP F=3×9-2×12-2=1 1-11解最下面齿轮、系杆和机架组成复合铰链

n4 4lP 2hP F=3×4-2×4-2=2

1-12解 n3 3lP 0hP F=3×3-2×3=3

第2章 平面连杆机构

2-1 试根据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。

（a）40+110<90+70 以最短的做机架，时双曲柄机构，A B整转副

（b）45+120<100+70 以最短杆相邻杆作机架，是曲柄摇杆机构，A B整转副

（c）60+100>70+62 不存在整转副 是双摇杆机构

（d）50+100<90+70 以最短杆相对杆作机架，双摇杆机构 C D摆转副

2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。

10.如题10图所示四杆机构中，若原动件为曲柄，试标出在图示位置时的传动角γ及机构处于最小传动角min时的机构位置图。

机械零件的强度

复习思考题

1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？

静应力只受静载荷作用而变应力则可能受到静载荷作用也可能受到动载荷作用

静应力：1）脆性材料取抗拉强度极限2）塑性材料取屈服极限

变应力：均取疲劳极限

2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。

静应力，非对称循环应力，对称循环应力，脉动循环应力

3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？

是；不一定

4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？

整体断裂，表面破坏，变形量过大，破坏正常工作中引起的失效

应力集中，尺寸大小，表面状态

5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？

以σ-1、在y轴上确定点A，以σs在x轴上确定点C，定坐标点B（σ0／2,σ0／2）,连接AB两点作直线，过C点作与OC成45°角的直线交线AB于点E就可以得到简化的极限应力图

6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素Kσ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？

1应力集中，尺寸大小，表面状态

（K)=σ-1／σ-1e

σ-1材料对称循环弯曲疲劳极限

σ-1e零件对称循环弯曲疲劳极限

7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？

有

8、按Hertz（接触应力）公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？

作用于接触面上的总压力，初始接触线长度，初始接触线处的曲率半径，材料泊松比，材料的弹性模量

9．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？

零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效；在一定的使用寿命时间内零件的各性能可以满足机械工作的各项要求的能力。

10．机械零件常用的计算准则有哪些？

自由度计算小结

自由度计算公式:F＝3n－2Pl－Ph

机构自由度＝3×活动构件数－(2×低副数+1×高副数)

计算步骤:

（1）确定活动构件数目

（2）确定运动副种类和数目

（3）确定特殊结构: 局部自由度、虚约束、复合铰链

（4）计算、验证自由度

例 计算图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。

键联接和花键联接

键联接的主要类型有: 平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接等。

1.平键联接

键工作原理:两侧面是工作面, 靠两侧面挤压传递转矩。

成对使用:承载能力不够时采用, 按 180°布置两个键。一对平键按1.5 个键计算。

2.半圆键联接

工作原理: 两侧面是工作面, 侧面挤压传递转矩。

4、3.楔键联接

5、工作原理: 上下表面为工作面, 靠摩擦力传递转矩。

6、切向键联接

 工作原理:键的窄面是工作面, 靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩。

 一个切向键只能传递单向力矩, 双向力矩时, 需要采用两个切向键, 两键的夹角为 。

 花键联接是有外花键和内花键组成。

花键联接可用于静联接或动联接。按齿形不同可以分为矩形花键和渐开线花键两类, 两种花键均已标准化。矩形花键定心方式为小径定心, 特点是定心精度高, 定心稳定性好。渐开线花键定心方式为齿形定心, 具有自动定心作用, 有利于各齿间的均匀承载。

螺纹联接

1.螺栓联接按其受力状况不同, 分为普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接。

2.普通螺栓, 其主要失效形式为螺栓杆和螺纹部分发生断裂（受拉）；

铰制孔用螺栓联接, 其主要失效形式为螺栓杆和孔壁见压溃或螺栓杆被剪断（受剪）。

3.防松的根本问题是防止螺旋副的相对转动。

（1）摩擦防松 对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母

（2）机械防松 槽型螺母和开口销、圆螺母和带翘垫圈、止动垫圈、串联钢丝

4.螺纹联接的预紧目的: 在于增强联接的可靠性和紧密性, 以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。

机械设计习题及答案

第一章 绪论

一． 分析与思考题

1-1 机器的基本组成要素是什么?

1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。

1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。

第二章

2-1 (3) 2-2 (4) 2-3 (2) 2-4

(2) 2-5 (2)

第二章 机械设计总论

一． 选择题

2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。

(1) 专用零件的部件 (2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 (3)

在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 (4) 标准化的零件和部件

2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。其中有_____是专用零件。

(1) 3种 (2) 4种 (3) 5种 (4) 6种

2-3 变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。

(1) 一个 (2) 两个 (3) 三个

(4) 四个

2-4 零件的工作安全系数为____。

(1) 零件的极限应力比许用应力 (2) 零件的极限应力比零件的工作应力

(3) 零件的工作应力比许用应力 (4) 零件的工作应力比零件的极限应力

2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。

(1) 屈服点 (2) 疲劳极限 (3) 强度极限

(4) 弹性极限

机械零件的强度