理工-机械设计复习概要概论
武汉理工大学机械设计复习概要
绪 论
抽象的讲机械由原动机、传动装置、工作机三大部分组成。具体的讲机械一般是由一些典型的机构和零件组成。本课程就是以这些典型的机构和零件为研究对象。
理解几个名词：
1． 机器、机构、机械
机器：具有3个特征（1）人为的实物组合；（2）各部分具有确定的相对运动；（3）可完成有用机械功或转换机械能。
机构：具有机器的前两个特征。
机械：是机器和机构的总称。
2．零件、构件 零件：是制造单元。
构件：是运动单元。一个构件可以由很多零件组成。
第4及11章 齿轮机构与齿轮传动
齿轮机构部分
1、了解渐开线的性质。
中心距可分性：当两轮安装的实际中心距与设计中心距稍有偏差，因基圆半径已被确定，故传动化保持不变。1
221b b r r i ==ωω 2、掌握标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸计算，会做如P71页习题4-1等。
3、标准直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：两轮的模数和压力角必须相等（2121,αα==m m ）。
传动比可表示为
1
21212'1221'z z d d d d d d i b b =====
ωω 两轮连续传动条件是：重合度1≥ε；重合度ε越大，传动越平稳。 1、 齿轮加工方法特点：
仿形法：生产率低、加工精度低，但设备简单、刀具价廉，多用于单件修配和小批量生产。
范成法：生产率相对较高，适合批量生产，但设备较贵。
2、 标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最小齿数17min =Z 。
标准齿轮与变位齿轮比较：
由于加工刀具相同，所以模数、齿数、分度圆和基圆一样，但齿厚、齿根圆、齿顶圆与标准齿轮不同。
3、 斜齿圆柱齿轮啮合特点：逐步进入或退出啮合，重合度大、传动平稳、承载能力大、允许转速高，不发生根切的最小齿数可小于17，但会产生轴向力。
斜齿轮的正确啮合条件：除两轮的模数和压力角相等外，两轮分度圆上的螺旋角β必须大小相等，方向相反（一为左旋、一为右旋）。
斜齿圆柱齿轮的法面参数为标准值，其几何尺寸计算，只掌握分度圆直径、中心距、当量齿数计算公式。 圆锥齿轮大端参数为标准值。
考试例题：
1．一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮传动的( A )均为标准值。
A ．法面模数、分度圆上的法面压力角
B ．端面模数、分度圆上的端面压力角
C ．端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角
D ．法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角
2．标准直齿圆柱齿轮的模数为4mm ，齿数为28，则分度圆齿距等于___12.56__mm 。
3. 渐开线上任一点的法线与基圆 相切 ，渐开线上各点的曲率半径是 不同 的。
4．用范成法加工标准渐开线齿轮，发生根切的原因是 C 。
A. 模数过小
B. 模数过大
C. 齿数过少
D. 齿数过多
5． 一对标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 ③ 。
① m 1=m 2, 1α=2α ② m 1=m 2, 1α=2α, β1=β2 ③ m 1=m 2, 1α=2α, β1=-β2
6．一对渐开线圆柱齿轮传动，其 节 圆总是相切并作纯滚动。
7. 搞技术革新需要一对传动比i=3的齿轮，现从旧品库里找到两个直齿圆柱齿轮，其压力角都是α=20°，而齿数为Z 1=18，Z 2=54，齿顶圆直径为d a1=40mm ，d a2=126mm ，问这两个齿轮能否配对使用?为什么? 提示：算两轮模数是否相同。
齿轮传动部分
1、 齿轮的失效形式及发生的场合：
轮齿折断 闭式硬齿（HBS>350）、开式
齿面点蚀 闭式软齿（HBS ≤350）
主要失效 齿面磨损 开式
齿面胶合 高速重载
齿面塑变 软齿
其中齿面点蚀首先发生在节线附近靠近齿根处。
了解齿轮传动的计算准则。
2、 了解齿面接触强度计算公式。重点掌握应注意的问题：（1）接触强度与d 或a 关系最大，d ↑或a ↑，工作应力H δ↓,接触强度↑；（2）工作应力H δ两轮相同，但许用应力HP δ两轮不同，故HP δ应代入小值。（3）齿宽系数1/d b d =ψ中，b 取两轮小值，d 1取小轮直径
3、了解轮齿弯曲疲劳强度计算公式。重点掌握应注意的问题：（1）弯曲强度与m 关系最大。m ↑ 抗弯↑；（2）两轮工作应力F δ不同，许用应力FP δ也不同，故要分别校核两轮，校核时都用T 1和z 1，只是齿形系数Y Fa 不同。（3）齿形系数Y Fa 仅与齿数Z 有关，z ↑Y Fa ↓。注意斜齿轮与当量齿数Zv 有关。
4、斜齿轮受力分析：圆周力Ft ——主反从同；径向力Fr ——指向轮心；轴向力Fa ——主动轮按左、右手定则（注意只有主动轮才可以伸手）。
锥齿轮受力分析：圆周力Ft ——主反从同；径向力Fr ——指向轮心；轴向力Fa ——永指大端。
考试例题：
1．开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，目前只进行齿根弯曲疲劳强度计算，用适当加大模数的方法考虑磨损的影响。
2. 按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动时，若两齿轮材料的许用接触应力[σ]H1≠[σ]H2，在计算公式中应代入 B 进行计算。
A. 大者
B. 小者
C. 两者分别代入
3. 标准斜齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算式，齿形系数Y F 是按当量齿数 B 来确定的。
A. Z V =2
B. β3V cos Z Z =
C. δ
cos Z Z V = 4. 为了提高齿轮传动的齿面接触强度应 ③ 。
① 中心距不变条件下增大模数 ② 中心距不变条件下增加齿数
③ 增大中心距 ④ 减少齿宽
5．一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d 1=50mm 、齿宽b 1=55mm ，大齿轮分度圆直径d 2=90mm 、齿宽b 2=50mm ，则齿宽系数d ψ C 。
A. 1.1
B. 5/9
C. 1
D. 1.3
6. 试分析圆锥一圆柱齿轮减速箱中的中间轴上各齿轮啮合点处（A 、B ）受力方向和转向?
7．设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图，试问：(1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使
中间轴上两齿轮的轴向力方向相同?(2)画出中间轴上两齿轮的圆周力F t2、F t3和轴向力F a2、F a3方向。
第12章 蜗杆传动
1、蜗杆传动的特点
传动比大（8-80）、结构紧凑、工作平稳、噪声低，在一定条件下可以实现自锁。但其效率低、磨损发热大，故不适用于大功率和长期连续工作。
蜗轮一般用青铜材料，减摩耐磨，但价格高；蜗杆用碳钢或合金钢，强度高。一般失效总是发生在强度较低的蜗轮上。
2、蜗杆传动正确啮合条件：
（1）蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1与蜗轮的端面模数m t2和压力角αt2分别相等。即m a1=m t2=m αa1=αt2=20°
（2）当交错角Σ=90°时，蜗杆分度圆柱导程角r 1与蜗轮分度圆柱螺旋角β2等值同向。即
r 1=β2
3、 主要参数与几何尺寸计算
蜗杆直径,1mq d =蜗轮直径d 2=mZ 2， 中心距a=0.5(d 1+d 2)=0.5m(q+Z 2)。
传动比121221d d z z n n i ≠==
因q Z tgr 1=，蜗杆头数越多或直径系数越小，r 越大，效率越高。
因d 1=mq, 故当m 一定， q ↑d 1↑，所以q 取大值可提高蜗杆刚度。
d 1为什么要取标准值？
这是因为切制蜗轮所用滚刀的几何参数必须与该蜗轮相啮合的蜗杆相同，故为了减少刀具型号，便于刀具的标准化就制定了蜗杆d 1标准系列。
4、受力分析：圆周力Ft ——“主反从同”；径向力Fr ——“指向轮心”；轴向力Fa ——“主动轮按左、右手定则”。
5、蜗杆传动由于滑动速度大，效率低，其功率损耗将发热，如果热量不能及时散逸，将会使油温升高而降低油的粘度，从而引起磨损、胶合，造成恶性循环，故对闭式蜗杆传动要进行热平稳计算。若计算或实测油温t>90℃时，应采取冷却散热措施。（1）增加散热面积（A 值），如合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片。（2）提高散热系数（kt 值），如在蜗杆轴端装风扇，这时kt 可达20以上，或在箱体装设蛇形冷却水管。
考试例题：
1．在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，减少蜗杆分度圆直径，将使( B )。
A ．传动效率降低， 蜗杆刚度提高
B ．传动效率提高，蜗杆刚度降低
C ．传动效率和蜗杆刚度都提高
D ．传动效率和蜗杆刚度都降低
2. 在蜗杆传动中，常采用 C 作蜗轮的齿圈，与淬硬磨制的 A 蜗杆相配。
A. 钢
B. 铸铁
C. 青铜
D. 黄铜
3. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越 低 ，自锁性能越 好 ，一般蜗杆头数常取Z1= 1-4 。
4．在普通圆柱蜗杆传动中，已知蜗杆头数Z 1=2，蜗轮齿数Z 2=80，模数m=10mm ，直径系数q=9，则蜗杆的分度圆直径d 1= 90 mm ，标准中心距a= 445 mm 。
5．蜗杆的标准模数是轴向 模数，蜗轮的标准模数是端面 模数。
6、试确定下面轮系中，蜗轮的转向。分析蜗杆传动中在接触点A 点所受的各力。
7、如图为齿轮一蜗杆传动装置，试判定：
（1）重物是上升还是下降？（2）欲使Ⅱ轴上的轴向力最小，在图上画出两斜齿轮螺旋线的方向。（3）画
40°。其传动的主要特点
。（2）过载保护。（3）适于中心距大场合。（4）结构简单，成本低。
缺点：（1）传动比不恒定。（2）效率低、寿命短。（3）外廓尺寸大。（4）须要张紧，压轴力较大。（5）不宜用于高温、易燃场合。
带传动的传动能力随初拉力F 0、小带轮包角α1、摩擦系数f 增大而提高。
2、带传动工作时，带内应力有。（1）拉应力。紧边δ1大于松边δ2。（2）离心拉应力。在所有横剖面上都是相等的。（3）弯曲应力。接触弧上才有，且21b b δδ>。
最大应力发生在紧边与小带轮接触处。11max b c δδδδ++=
4、 由于带是弹性体，紧边与松边存在拉力差，所以带将在带轮上产生微量的滑动现象称为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的，它造成功率损失，增加带的磨损，还会使传动比不准确，所以也是有害的。 当外载荷增大到某一数值，摩擦力总和达到极限，带将沿整个接触弧滑动，这种现象称为打滑。打滑就不能正常工作，它是可以和应当避免的。
5、带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏。其设计准则是：在不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。
6、设计带传动时注意：
（1）根据计算功率P c 和小带轮转速n 1初选带型。
(2) 小带轮直径d d1↓ 紧凑 但弯曲应力δb ↑ 故规定了最小基准直径，并要取标准值。
（3）要验算带速V 。要求 V 在5~25m/s 之间。因为V ↑↑ 离心力↑ 正压力↓ 传动能力↓ 易打滑；且抖动严重。 V ↓↓ 有效拉力F ↑ 带根数要求多。
（4）带传动要考虑张紧装置，用张紧轮时应装在松边外侧靠小轮处（保证小带轮包角α1增加，增大传动能力），或松边内侧靠大轮处（尽量不影响小带轮包角α1）。
7、链传动特点
与带传动相比：（1）没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比。（2）无须张紧，压轴力小。（3）可
以在较恶劣条件下工作。（4）噪声大，传动不平稳（常用在低速级）。 8、节距P ↑ 链条尺寸↑ 承载↑。链的长度以链节数L P 表示。L P 取偶数（避免采用过度链节），链轮齿数取奇数（使磨损均匀）。代号16A —1×80 GB1243·1—83表示：链号—排数×链节数 标准编号。链节距P 可由链号求出，P=链号×mm 4.2516
4.2516164.25=?= 9、由于链条绕上链轮时形成折线，产生多边形效应，瞬时链速和传动比V S 、i S 都是随β成周期性变化的。β变化范围越大，传动越不平稳。故Z 1↓ 或P ↑ 则β↑ 不平稳↑ ，1ω↑ 不平稳↑。
10、链传动设计参数的选择：（1）选择链轮齿数。Z 1↓ 不平稳↑ 故Z 1不易过少 ； 但Z 1不易过多，因Z 1↑ 则Z 2↑磨损积累量增大，易发生跳齿或脱链 故规定Z 2<120。
（2）确定节距。P ↑ 承载↑ 运动不均和冲击↑故设计时，在满足传动功率的情况下，应尽量选用较小节距。当高速、大功率的情况下，应选用小节距多排链。
考试例题：
1. 带传动由于 过载 引起的全面滑动称为打滑 ，而由于带的弹性变形和拉力差而引起的滑动称为弹性滑动 。
2. 滚子链传动中，平均传动比 B ，而瞬时传动比 A 。
A. 不准确
B. 准确
3. 带传动在工作时产生弹性滑动，是由于（ C ）。
A. 包角1α太小
B. 初拉力F 0太小
C. 紧边与松边拉力不等
D. 传动过载
4．带传动设计准则是：在不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。
5．链轮的节距 越小 ，链轮的齿数 越多 ，链传动的运动不均匀性就越小。
6． V 带在运转过程中受变应力作用，最大应力发生在 紧边与小带轮接触处 ，其值为11max b c δδδδ++=（用书中规定符号表示）。
7．有一由V 带传动，链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并说明其原因。
8、为什么带速V 要求在5~25m/s 之间？
9．影响链传动不平稳性的主要参数是什么？
第5章 轮系
考试例题：
1、 在图示轮系中，已知z 1=z ′2=20、z 2=z 3=30、n 1=-2n 3=100r/min,求系杆转速n H 的大小和 方向。
2、如图示，已知Z 1=30，Z 2=20，Z 3=120，Z 4=2，Z 5=50，Z 6=20（m=3mm ），n l =1450rpm ，求齿条7线速度V 的大小和方向。
3、 图示轮系中，已知Z 1=17，Z 2=51，Z 2′=30，Z 3= 45，Z 4=120，n 1= 960r/min ，方向如图箭头所示，求转臂H 的转速n H 大小和方向（用箭头在图上表示）
第14章 轴
1、轴的分类
根据轴的承载情况，轴可分为心轴、传动轴、转轴。
心轴：只承受弯矩不传递转矩的轴。如自行车的前轴、铁路车辆的轴。
传动轴：主要传递转矩，不承受或承受很小弯矩的轴。如汽车传动轴。
转轴：既承受弯矩又传递转矩的轴。如齿轮减速器中的轴。
2、轴的设计特点（设计过程）：轴径的初步估算（mm n
P C d 3?≥）——结构设计——强度验算，其中以结构设计为重点。 用合金钢代替碳素钢可以提高轴的强度，但不能提高轴的刚度。
3、结构设计的目的是确定轴的合理外形和全部结构尺寸。主要考虑便于加工、装拆以及定位等方面要求。
（1）加工、装拆要求
轴一般做成阶梯形，便于加工及轴上零件定位和装拆。需磨削的轴段，应留有砂轮越程槽，以便磨削轴肩端部。需切削螺纹轴段，应留有退刀槽，以保证螺纹牙到达端部。为走刀方便，轴上各键槽应开在轴的同母线上。为便于加工和检测，轴的直径应取整数值；与滚动轴承相配合轴颈及有螺纹的轴段直径应符合轴承、螺母标准件值，配对使用轴承型号尽量一样。
（2）轴上零件的轴向定位
轴上零件一般均应作双向固定，定位元素有轴肩、套筒、轴端挡圈、圆螺母等。重点注意：1）轴肩时，要保证零件与定位面靠紧，轴上过渡圆角半径或倒角须留意。2）为保证固定可靠，与轴上零件相配合的轴段长度比较毂宽度略短1~3mm 。
4、轴的强度验算
校核轴的强度基本公式为：b e T M d ][)(1.011223-≤+=
δαδ α——校正系数 e M ——当量弯矩 b ][1-δ——对称循环下许用弯曲应力
对不变转矩 α=0.3，对于脉动或规律不清转矩 α=0.6，对于对称循环的转矩 α=1。
考试例题：
1．为了提高轴的刚度，一般采用的措施是 B 。
A. 用合金钢代替碳素钢
B. 增大轴的直径
C. 采用降低应力集中的结构措施
2．工作中只受弯矩不传递扭矩的轴叫 心 轴；只传递扭矩不受弯矩的轴叫 传动 轴；同时承受弯矩和扭矩的轴叫 转 轴。
3．自行车的中轴是 ① ，而前轮轴是 ③ 。
① 转轴 ② 传动轴 ③ 心轴
4．指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。
1 2 3 2 4 5 6 7
解答：
图中的主要错误：
1）轴肩过高挡住了内圈，轴承不便于折卸；
2）齿轮无法安装；
3）键的顶面应与轮毂槽底面有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视；（可不写）
4）轴承安装距离太长，此处应该有过渡阶梯；
5）轮毂无轴向固定；
6）键过长，且两键应在同一母线上，以便于加工；
7）轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。
第10章 连接
1、螺纹的分类
（1）三角形螺纹（也叫普通螺纹），用于连接。
粗牙：用于一般连接。
细牙：相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角 也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件的微调装置。
（2）梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹用于传动。其中锯齿形螺纹只能用于单向传动。
螺纹还分左、右旋，单、多线，公制英制。我国除管螺纹外，都采用公（米）制，国际标准也采用公制。大径d 为公称直径。
2、 三角形螺纹连接的自锁条件为：升角小于等于当量摩擦角。即v ρλ<
螺纹传动的效率为：)(v tg tg ρλλη+=。效率在40度左右最高，但由于大升角制造困难，故λ不大于25度，因此在25度内，λ增加，效率将提高。
3、螺纹连接的基本类型
（1）、螺栓连接
特点：被连接件上只钻有通孔，不需加工螺纹，通常用于被连接件不太厚和两边有足够装配空间场合。又分
（a ）普通螺栓连接：螺栓与被连接件的孔间留有间隙，故孔加工精度低。
（b ）铰制孔螺栓连接：螺栓与被连接件的孔间无间隙，孔加工精度高，用于承受横向载荷或要求精确固定被连接件相对位置场合。
(2)、双头螺栓连接
特点：用于被连接件之一较厚不便穿孔的场合，允许多次装拆，而不损坏被连接件。较薄的被连接件钻通孔，较厚的被连接件钻孔攻丝。
(3)、螺钉连接
用于被连接件之一较厚且不宜多次装拆的场合。
(4)、紧定螺钉连接
用以固定两零件的相对位置，可传递不大的力和转矩。
4、 螺纹标准件标注：
如M12×100 GB5782-86
名称：六角头螺栓 公称直径：12mm 公称长度：100
螺距：（粗牙）1.75mm 螺纹为右旋。
再如螺栓 M12×1.5×100 左 GB5785-86
则指细牙，螺距1.5mm ，左旋，其它一样。
5、 螺纹连接的防松分：摩擦防松（如弹簧垫圈、对顶螺母）、机械防松（如圆螺母用带翅垫片）、破坏螺纹副的关系（如冲点法）三种类型。
摩擦防松：不十分可靠，多用于冲击、振动不剧烈的场合。
机械防松：利用各种止动零件。可靠、应用广。
破坏螺纹副关系：用于不再被拆卸的场合。
6、 单个螺栓连接的强度计算
普通螺栓连接
（1）、松螺栓连接
装配时不拧紧螺母，即只有工作载，情况较少见，如吊钩，其强度条件为：
MP d F a ][2141
δπδ≤=
d 1——螺纹的小径
Fa ——轴向拉力
（2）紧螺栓连接
螺栓处于拉伸和扭转复合应力状态，故在强度计算时，要将所受拉应力增大30%来补偿剪应力的影响。强度条件为：][3.12141
δπδ≤=d F a
这里关键是根据不同情况算总载荷Fa 。
情况一：受预紧力和轴向载荷（如压力容器的螺栓连接，常考之一）
'''F F F K K K F F c
b b a +=++= F '-----预紧力；Kb-----螺栓刚度；Kc-----被连接件刚度；F-----工作载荷；F ''-----残余预紧力
例：已知一压力容器，容器盖与缸体用6个普通螺栓连接，缸内压强p=2N/mm 2，缸径D=150mm ，根据连接的紧密性要求，每个螺栓残余预紧力F ″=1.6F ，F 为单个螺栓的工作拉力，螺栓的许用应力
][σ=150N/mm 2，试计算螺栓的小径d 1。 解：先算工作载荷N F 5.588764150
22=??=π
残余预紧力F ″=1.6F=9420N
总载荷5.15307''=+=F F F a N 由于][3.12141
δπδ≤=d F a 所以mm d 131≥
例：用于紧连接的一个M16普通螺栓，小径d 1=14.376mm, 预紧力F ˊ=20000N,轴向工作载荷F =10000N,螺栓刚度C b =1 ×106N/mm,被连接件刚度C c =4×106N/mm,螺栓材料的许用应力[σ]=150N/mm 2;
（1）计算螺栓所受的总拉力Fa
（2）校核螺栓工作时的强度。 解：N F K K K F F c b b a 22000100004
1120000'=?++=++
= ][/29.176376.1414.3220003.143.1222141δπδ mm N d F a =???≡= 所以不安全。
情况二：普通螺栓连接受横向载荷（常考之一）
由于螺栓与孔之间留有间隙，故是由预紧力F ′产生的摩擦力来平衡外载荷。为使被连接件之间不发生相对滑动，所需的F ′为：
fm CR
F CR m f F ≥≥??''即
C ——可靠性系数，常取3.1~2.1=C
m ——接合面数
f ——摩擦系数
总载荷Fa='F
机械设计基础知识点
第二章平面机构的结构分析 §2.1 基本概念 构件：运动单元体 零件：制造单元体构件可由一个或几个零件组成。 ?构件：由一个或几个零件组成的没有相对运动的刚性系统。机器或机构中最小的运动单元。 ?零件：机器或机构中最小的制造单元。 ?例如：曲轴——单一零件。 ?连杆——多个零件的刚性组合体。 ?注意：构件与零件联系与区别？ 一、机构的组成 机架：机构中相对不动的构件 原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。→输入构件 从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。→输出构件 在任何一个机构中，只能有一个构件作为机架。在活动构件中至少有一个构件为原动件，其余的活动构件都是从动件。 二、自由度、约束 自由度：构件具有独立运动参数的数目（相对于参考系） 在平面内作自由运动的构件具有3个自由度；在三维空间作自由运动的构件具有6个自由度。约束：运动副对构件间相对运动的限制作用 ?对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。 三、运动副 使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接成为运动副。运动副的作用是约束构件的自由度。 四、运动副类型及其代表符号 1. 低副——两构件以面接触而形成的运动副。 A.转动副：两构件只能在一个平面内作相对转动，又称作铰链。 自由度数1，只能转动； 约束数2，失去了沿X、Y方向的移动。 B.移动副：两构件只能沿某一轴线作相对移动。 自由度数1，只能X方向移动； 约束数2，失去Y方向移动和转动。
2. 高副—— 两构件以点或线接触而构成的运动副。 自由度数 2， 保持切线方向的移动和转动 约束数 1， 失去法线方向的移动。 五、运动链 运动链:若干个构件通过运动副联接而成的相互间可作相对运动的系统。 闭式运动链简称闭链：运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开链：未构成首尾封闭的系统 §2.2 机构运动简图 定义：用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件之间运动关系的简图。 构件均用形象、简洁的直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。 §2.3 平面机构的自由度计算 机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关） 一、机构自由度计算公式 H L 23P P n F --= 式中，n 为活动构件个数; L P 为低副个数；H P 为高副个数。 (a)双曲线画规机构 F=3n- 2PL-PH=3×5-2×7-0=1 (b) 牛头刨床机构 F=3n- 2PL-PH=3×6-2×8-1=1 二、机构具有确定运动的条件 机构要能运动，它的自由度必须大于零。 F ≤0，构件间无相对运动，不成为机构。
《机械设计基础》考试大纲
专生本《机械设计基础》课程考核大纲 课程性质：专业技术基础课 一、课程简介 机械设计基础课程是高等学校机械类及近机类专业的一门重要的专业基础课，综合运用高等数学、工程制图、工程力学、机械制造基础、公差及技术测量等课程的基本理论和生产知识，解决常用机构及通用零部件的分析和设计问题。同时也为后继课程打下必要的基础。 二、课程考试内容及所占比重：（基本概念25%、基本原理20%、分析20%、计算20%、综合应用15%） 三、考核方式：闭卷。 四、成绩评定方式：平闭卷考试成绩(占总评成绩的100%) 五、试题类型：选择题、填空题、判断题、分析简答题、计算题、作图题、结构改错等 六、试卷结构：选择、判断题（10题、20分），填空（10题、25-30分），分析简答(5题、25分)，计算（2-3题、20分）、作图题、结构改错（1题、5-10分） 七、理论教学内容 第一章绪论 一、学习目的与要求 通过本章的学习，使学生了解和掌握机构和机器的概念，了解机器的组成。了解本课程的性质、研究对象和学习本课程的基本要求和学习方法。 二、课程内容 第一节机器及其组成； 第二节本课程的性质和研究对象； 第三节学习本课程的基本要求和方法。 三、考核知识点 1、机器与机构的含义和区别。 2、构件与零件的含义和区别 3、机器按功能分，由哪几部分组成。 第二章机械设计概论 一、学习目的与要求 通过本章的学习，使学生了解和掌握机械设计的基本要求和一般过程，掌握机械零件的失效形式及设计计算准则
二、课程内容 第一节械设计的基本要求和一般过程 第二节机械设计的内容与步骤 第三节机械零件的失效形式及设计计算准则 第四节机械零件设计的标准化、系列化及通用化 三、考核知识点 1、机械设计的基本要求 2、机械零件的失效形式 3、机械零件的设计计算准则 第三章平面机构的结构分析 一、学习目的与要求 通过本章的学习，使学生了解和掌握运动副极其分类；理解常用平面机构运动简图的绘制方法；掌握平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件。 二、课程内容 第一节机构的组成 第二节平面机构的运动简图 第三节平面机构的自由度 三、考核知识点 1、平面机构、运动副、自由度等基本概念 2、常用机构运动简图的绘制 2、机构自由度的计算 3、机构具有确定运动的条件 第四章平面连杆机构 一、学习目的与要求 通过本章的学习，使学生了解和掌握平面连杆机构的特点和应用，以及铰链四杆机构的类型和曲柄存在的条件。理解压力角、传动角、死点、急回特性等概念。掌握平面四杆机构设计的方法。 二、课程内容 第一节铰链四杆机构的基本类型 第二节铰链四杆机构的演化 第三节平面四杆机构的基本特性 第四节平面四杆机构的设计 三、考核知识点 1、铰链四杆机构的三种基本类型极其演化。 2、铰链四杆机构的基本特性 （1）曲柄存在的条件（2）急回特性（3）压力角、传动角和死点位置 3、用作图法设计平面四杆机构。 第五章凸轮机构
最新整理机械结构设计基础知识复习过程
机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
《机械设计基础》各章习题
第一章机械设计基础概论 [复习题] 一、单项选择题 1．机器中各制造单元称为（） A．零件 B．构件 C．机构 D．部件 2．机器中各运动单元称为（） A．零件 B．部件 C．机构 D．构件 3．在卷扬机传动示意图中， 序号5、6所示部分属于（） A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 4．如图为卷扬机传动示意图，图中序号3 所示部分属于( ) A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 5．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（）
6．如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（） A.机构 B.零件 C.部件 D.构件 7．在如图所示的齿轮—凸轮轴系中， 轴4称为( ) A.零件 B.机构 C.构件 D.部件 [参考答案] 一、单项选择题 1A，2D,3D,4B,5B,6B,7A 第二章平面机构运动简图及自由度 [复习题] 一、单项选择题 1．在平面机构中，每增加一个高副将引入（） A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束2．在平面机构中，每增加一个低副将引入（） A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束3．平面运动副所提供的约束为（） A.1 B.2 C.1或2 D.3 4．平面运动副的最大约束数为（） A．1 B．2 C．3 D．5 5．若两构件组成低副，则其接触形式为（）
A．面接触 B．点或线接触 C．点或面接触 D．线或面接触6．若两构件组成高副，则其接触形式为（） A.线或面接触 B.面接触 C.点或面接触 D.点或线接触7．若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副 8．由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( ) A.1 B.m-1 C.m D.m+l 9．机构具有确定相对运动的条件是( ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 10．图示为一机构模型，其对应的机构运动简图为（） A．图a B．图b C．图c D．图d 二、填空题 1、两构件直接接触并能产生相对运动的联接称为 _____________。 2、平面机构中，两构件通过面接触构成的运动副称为_____________。 3、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为___________。 4、当机构的原动件数目___________其自由度时，该机构具有确定的运动。 5、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作状况和______________。 三、计算题 1、计算如图所示机构的自由度。 2、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、 局部自由度和虚约束，请明确指出。 3、计算题如图所示机构的自由度，若含有复合铰链、
机械设计基础知识点总结
n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论：机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构：是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件：机构中的（最小）运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件：制造的单元。分为：1、通用零件，2、专用零件。 一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。 二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点：(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax ≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax ＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运 动的从动件摇杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin 表示。2推程：从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ；3远休止：从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ；4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ；5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ；6行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h 表示。7从动件位移线图：从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点：设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程： 推 程 等减速段运动方程： 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变（适用于中速场合） 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四：根切根念：用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图这种现象称为根切。 根切形成的原因：标准齿轮：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为： 不根切的最少齿数为： 标准齿轮：指m 、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法：加工原理：成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工：(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点：加工精度低；加工不连续，生产率低；加工成本高。优点：可以用普通铣床加工。 范成法：加工原理：根据共轭曲线原理，利 用一对齿轮互相啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工：(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀（梳齿刀）:是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同，仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时，刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九：失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。类型：（1）断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用)，使物体分成几个部分的现象，通常定义为固体完全断裂，简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a =
(机械制造行业)机械设计概述
第二章机械设计概述 机械是人类进行生产和生活的主要体力劳动工具。随着生产技术的不断发展和人民生活水平的日益提高，机械产品品种和门类日益增多，例如，各种各样的金属切削机床、仪器仪表、工程机械、重型机械、轻工机械、纺织机械、食品包装机械、石油化工机械、产品加工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备、发电设备以及办公设备、家用电器、儿童玩具等等。在现代社会，人们运用各种类型的机械，以改善劳动条件，提高劳动生产率和产品质量。同时，随着经济的发展，人们也运用越来越多的机械，以提高自身的生活质量。可以说，国民经济各部门及人类自身生活中使用机械的程度，是整个社会发展水平的重要标志之一。 机械工程是在西方工业革命后形成系统的技术科学，从明代我国逐步引进了此技术，但是至今我们在机械设计方面不属于世界先进行列。主要问题是：1、缺乏技术价值观念。2、缺乏大量技术实践。3、教学与工厂实际脱离，把机械技术变成了读书，缺乏对机械技术的全面实践，培养的人不能动手，不会设计真实东西。 工业设计师应当是通才。从专业要求看，必须了解机械工艺、材料、成本等方面的内容，理解工程师的思维方式，才能够较顺利设计产品。 此课程主要培养学生在机械技术和设计方面的职业思维方式和行为方式，对机械产品有实际经验，通过拆装实验，讨论，解决实际产品设计，从中了解设计过程。 照传统说法，一切机器都可分为三部分，动力源、传动和执行机构。一切机器的作用不外两点，一是利用能量来代替微弱的人力、畜力，另一则用机器的运动来代替人手的动作。虽然两者都是为了减轻劳动，可是它们发展的历史却很不一样。能源开发是近代的成就，应该说由水车开始，而且从历史眼光看其发展并不能说很快，一般是量变。用机器运动来代替手工动作则历史长得多，而且进步也比较大。只要比较一下上古制作陶器的陶车和近代在人的大脑中进行外科手术的机器人便清楚了。这可能是因为能源开发虽然艰巨，其目标却是单一的。用机器运动代替人工劳动，目的是多种多样的，随着人类生活的发展而不断变化。因此形成很多复杂的行业。 到底机器的哪部分是用来产生代替人手的动作呢?事实上这和传统的原则性的说法略有不同。倘若机器要执行的动作非常简单，则动力源一传动一执行这划分还是对的。但近代机器常常极其复杂，对它要求的动作也非常精细而且复杂。这种精细复杂的运动，通常要从传动中获得。这就使机器的传动部分和执行部分的界限模糊了，同时也使传动成为更复杂的技术。表面上好像很简单的问题，做起来可能会很困难。在这里提及一个历史上的例子：当瓦特设计他的蒸汽机时，他需要一个直线运动来带动阀门。从表面看这是—个很简单的问题，在今天用一个导轨便成了。但在那时的加工设备和润滑技术，还不能制出导轨，而须用连杆。但瓦特想不出这样一种连杆，便要求格拉斯哥大学的数学家们帮忙，但数学家们也想不出。后来事情传开了，竟发现全世界的数学家都解决不了这问题。瓦特只得用了一个近似的直线机构。这问题直到瓦特死后几十年，才由一位法国数学家解决了。这一事实说明了在机器上对传动机构要求之高和问题解决之难。只要机器还在使用，传动机构也必然要继续发展。 各种各样的机械是国民经济许多部门及其他领域的重要装备。随着科学技术和工业生产的发展，对机械产品不时提出新要求，除了优质、高效、低能耗、低廉价格之外，突出的课题是性能优越的、适应高精尖发展的机械功能。一般地说，机械设备均为实现某种工艺动作过程，或者实现生产过程与操作自动化。在新形势下，必须致力搞好创新设计，不断推出新产品来抢占市场，满足客观需求。机械的创新设计的着重点是机构设计，也就是机械运动方案设计。机构系统设计的核心，是选择灵巧的工艺动作过程、满意地达到特定的机械功能要求。机构系统的开发、设计，机构的选用和它们的巧妙组合，就是为了实现特定的机械功能。机构系统设计的好坏，直接影响机械产品的性能、效率、成本，因此愈来愈为人们重视。 不言而喻，产品设计是决定产品性能、质量、水平和经济效益的重要环节。随着市场经济的不断发展，商品竞争必然愈来愈剧烈。一个产品是否具有市场竞争能力，在很大程度上取决于产品的设计。产品设计如有闪失，则常常是属于根本性的问题，对产品生产、市场竞争的贻误，可能会造
机械方面需要哪些知识
机械工程师考试大纲 Ⅰ.基本要求 1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳 米材料的种类及应用。 3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉 实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计 和车间平面布置原则和知识。 5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础 知识。了解管理创新的理念及应用。 6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关 质量检测技术。 7．熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。 8．了解机械制造自动化的有关知识。 Ⅱ.考试内容 一、工程制图与公差配合 1．工程制图的一般规定 （1）图框 （2）图线 （3）比例 （4）标题栏 （5）视图表示方法 （6）图面的布置 （7）剖面符号与画法 2．零、部件（系统）图样的规定画法 （1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法） （2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号） 3．原理图 （1）机械系统原理图的画法 （2）液压系统原理图的画法 （3）气动系统原理图的画法 4．示意图 5．尺寸、公差、配合与形位公差标注 （1）尺寸标注
机械设计基础知识点总结
机械设计基础知识点总结 1、通用零件， 2、专用零件。一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F =3n-2PL-PH机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。由m个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点： (1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。 (2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。CDAB铰链四杆机构：具有转换运动功
能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆 与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副 是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相 邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以 最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的 平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运动的从动件摇 杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这 种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C点的力P与C点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们在原动件上施加多大的力都不能使机构运动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC与摇 杆CD所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸 轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin表示。2
机械类专业基础知识试题
机械类专业基础知识试题 一、选择题（本大题 45 个小题，每小题 2 分，共90 分在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请将符合题目要求的选项字母代号选出，并填涂在答题卡上） 1.如图所示，已知主、俯视图，正确的左视图是（） 2.如图所示，根据主、俯视图，判断 A、B 两点的相对位置，正确的是（） A.点A 在点B 的右、前、上方 B.点A 在点B 的右、后、上方 C.点A 在点B 的右、前、下方 D.点A 在点B 的右、后、下方 3.关于斜视图和局部视图的说法不正确的是（） A.两者都是对物体的某一局部进行投影 B.两者都是向基本投影面投影 C. 两者的标注内容相同 D.两者都可以不按投影关系配置 4.选择图1-3 所示的正确的全剖视图（） 5.如图1-4 所示，已知主、俯视图，则与其对应的右视图是（）
6.在标注形位公差时，如果被测范围仅为被测要素的一部分时，应用（）表示出该范围,并标出尺寸。 A.粗点划线 B.粗实线 C.双点划线 D.细实线 7.一般配合尺寸的公差等级范围大致是（） A.IT1～IT7 B.IT2～IT5 C.IT5～IT3 D.IT8～IT14 8.使用百分表测量轴类零件的圆柱度误差时，需注意（） A.百分表指针一定要转动灵敏、稳定，允许有间隙误差 A.工作台、V 型铁、百分表及轴不需要清洁 C.不能使用车床代替工作台检测 D.检测动作要轻、稳、准，记录要真实 9.齿轮轮毂长度为35mm，安装齿轮的轴头部分B型普通平键键槽长度应加工为（） 。 A．35mm B．30mm C．15mm D．40mm 。 10.下列属于联接螺纹的是（） A．普通螺纹 B．矩形螺纹C．梯形螺纹 D．锯齿形螺纹 。A．齿轮传动B．带传动C．蜗11.起重运输机械的传动系统要求具有自锁性能，应选择的传动类型是（） 杆传动D．链传动 12.铸造铝合金箱体与箱盖用螺纹连接，箱体被连接处厚度较大，要求连接后，结构紧凑，且需经常拆卸箱盖，此时宜采用（） 。 A．螺栓连接B．双头螺柱连接 C．螺钉连接D．铆接 13.某机器中的两轴轴线存在同轴度误差，为保证两轴联接后运转平稳，宜采用的联轴器是（） 。 A．套筒联轴器B．凸缘联轴器 C．滑块联轴器D．剪切销式安全联轴器 14．下列组成机构中，属于高副的是 A．内燃机中曲轴和连杆B．机床中丝杠与螺母 C．车床尾座与导轨D．斜齿圆柱齿轮传动 15.对心式曲柄滑块机构中，曲柄长度为10mm，则曲柄转动一周，滑块共移动的距离是（） A．10mm B．20mm C．30mm D．40mm 16.图1-5所示曲柄摇杆机构中，C1D与C2D是摇杆CD的极限位置，C1、C2连线通过曲柄转动中心A，该机构 的行程速度变系数K是（） 。 A．K=1 B．K＜1 C．K ＞1 D．K=0
机械设计基础(下)习题
机械设计基础（下） 第一章 机械设计概论 复习思考题 1、机械设计的基本要求包括哪些方面？ 2、机械设计的一般程序如何？ 3、对机械零件设计有哪些一般步骤？ 4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？ 5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求： 习 题 1．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？ 2．机械零件常用的计算准则有哪些？ 第二章 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？ 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。 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？ 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？ 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？ 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K σ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？ 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？ 8、按Hertz 公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？ 习题 1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801=-σMPa 。取循环基数N 0=5×106，m =9，试求循环次数N 分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 2．已知材料的机械性能为σs =260MPa ，σ-1=170MPa ，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。 3．圆轴轴肩处的尺寸为：D =54mm ，d =45mm ，r =3mm 。如用上题中的材料，设其强度极限B =420MPa ，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq =1。 4．如上题中危险剖面上的平均应力σm =20MPa ，应力幅σa =30MPa ，试分别按①γ=C ，②σ m =C ，求出该载面的计算安全系数S ca 。 第三章 摩擦、磨损与润滑
机械设计的基础知识点详解
机械设计基础知识点详解 绪论 1、机器的特征： （1）它是人为的实物组合； （2）各实物间具有确定的相对运动； （3）能代替或减轻人类的劳动去完成有效的机械功或转换机械能。 第一章平面机构的自由度和速度分析 要求：握机构的自由度计算公式，理解的基础上掌握机构确定性运动的条件，熟练掌握机构速度瞬心数的求法。 1、基本概念 运动副：凡两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。 复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联构成的回转副。 局部自由度：机构中常出现的一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度或多余自由度。 虚约束：对机构运动不起限制作用的重复约束称为虚约束或称消极约束。 瞬心：任一刚体相对另一刚体作平面运动时，其相对运动可看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为瞬时回转中心或速度瞬心，简称瞬心。如果两个刚体都是运动的，则其瞬心称为相对速度瞬心；如果两个刚体之一是静止的，则其瞬心
称为绝对速度瞬心。 2、平面机构自由度计算 作平面运动的自由构件具有三个自由度，每个低副引入两个约束，即使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。 计算平面机构自由度的公式： F=3n-2P L-P H 机构要具有确定的运动，则机构自由度数必须与机构的原动件数目相等。即，机构具有确定运动的条件是F>0,且F等于原动件个数。 3、复合铰链、局部自由度和虚约束 (a)K个构件汇交而成的复合铰链应具有(K-1)个回转副。 (b)局部自由度虽然不影响整个机构的运动，但滚子可使高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少磨损，所以实际机械中常有局部自由度出现。 (c)虚约束对机构运动虽不起作用，但是可以增加构件的刚性和使构件受力均衡，所以实际机械中虚约束随处可见。 4、速度瞬心 如果一个机构由K个构件组成，则瞬心数目为 N=K(K-1)/2 瞬心位置的确定： (a)已知两重合点相对速度方向，则该两相对速度向量垂线的交点便是两 构件的瞬心。 (b)两构件组成回转副时，回转副的中心便是它们的瞬心。 (c)两构件组成移动副时，由于所有重合点的相对速度方向都平行于移动
第1章 机械设计概论要点
第一章机械设计概论 一﹑选择题 1.机械零件由于某些原因不能____称为失效。 A.工作 B.连续工作 C.正常工作 D.负载工作 选C 2.下列设备中____不属于机器。 A.汽车 B.机械手表 C.内燃机 D.车床 选B 3.机械设计课程研究的对象是____。 A.专用零件 B.标准零件 C.常规工作条件下的通用零件 D.特殊工作条件下的零件选C 4.从经济性和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用____。 A.铸铁件 B.铸钢件 C.焊接件 D.塑料件 选C 5.机械设计课程研究的内容只限于____。 A.专用零件和部件 B.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 C.在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 D.标准化的零件和部件 选C 6.下列8种机械零件：螺旋千斤顶中的螺杆，机床的地脚螺栓，车床的顶尖，减速器中的齿轮，拖拉机发动机的气缸盖螺栓，船舶推进器上的多环推力轴承，破碎机上的V带轮，多气缸内燃机曲柄轴上的盘形飞轮。其中有____是通用零件。 A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 选D 7.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。 A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 选D 二、填空题 1.机械零件设计计算的最基本计算准则是____。 答案：强度准则 2.机械零件的主要失效形式有____、 ____、____及____。 答案：整体断裂，表面破坏，变形量过大，破坏正常工作条件引起的失效 3.机械设计学习的主要目的是掌握____机械零部件和简单机械的设计能力。
《机械设计基础》试题与答案及解析(可编辑修改word版)
机械设计基础 一．填空题： 1.凸轮主要由（凸轮），（从动件）和 ( 机架 )三个基本构件组成。 2.凸轮机构从动件的形式有由（尖顶）从动件，( 滚子）从动件和（平底）从动件。 3.按凸轮的形状可分为（盘型）凸轮、（移动）凸轮、（圆柱）凸轮、（曲面） 4. 常用的间歇运动机构有（棘轮）机构，（槽轮）机构，（凸轮间歇）机构和 ( 不完全齿 ) 机构等几种。 5 螺纹的旋向有（左旋）和（右旋）; 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形). ( 锯齿形 ) 6. 标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的（法面模数）和（法面压力角）都相等，齿轮的（螺旋）相等（旋向）_相反 7已知一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为 a=150, b=500, c=300, d=400，当取 c 杆为机架时，它为（曲柄摇杆）机构；当取 d 杆为机架时，则为（双摇杆）机构。 8平面连杆机构当行程速比 K（＞1 ）时，机构就具有急回特性。 9曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：当为（曲柄）主动件（曲柄与机架）共线时。 13螺纹联接的基本类型有（螺栓联接）、（双头螺柱联接）、（螺钉联接）、（紧定螺钉联接）四种。 14轮系按其轴相对机架是固定还是运动的可分为（定轴）轮系和（周转）轮系。15滚动轴承代号为 62305/P5；各部分的含义是：“6”表示（沟球轴承）；“23”表示（宽度系数）；“05”表示（内径代号）；P5 表示（精度公差等级）。 16.螺纹的公称直径是指它的（大径），螺纹“M12X1.5左”的含义是（左旋细牙螺纹公称直径12 ）。 17.螺纹的公称直径是指它的 ( 大径 )。M16*2 的含义是 ( 细牙螺纹外径16 螺距2 )。 18.滚动轴承代号“6215”的含义是_ （"6"_表示是普通深沟球轴承，2_是宽度系列 5 是内径代号). 20.一调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为 3 毫米，为使螺母相对螺杆沿轴线移动 2 毫米，则螺杆应转1/3圈。 21.凸轮机构中的压力角是指轮上接触点的切线与从动件的运动速度方向间的夹角。
机械设计必备基础知识
1.轴套类零件 这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。 在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。由此注出图中所示的Ф14 、Ф11（见A-A断面）等。这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。 如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩，被选为长度方向的主要尺寸基准，由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基， 从而标注出轴的总长96。 2.盘盖类零件 这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的外形和
均布结构表达出来。如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。 在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。 3.叉架类零件 这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，右视图是没有必要的，而对于T字形肋，采用剖面比较合适。
机械设计需要哪些知识
机械设计需要哪些知识 一，机械设计所要了解的周边知识以及所要具备的观察视角。 1，熟练翻阅机械设计手册。对于标准件以及常用件的一些技术特征要了熟于心。比如要清 楚各类轴承，带传动，链传动，齿轮传动，丝杠传动，蜗轮蜗杆等的使用场合，使用方式，以及相关的技术 特征。对于具体应用时的选型计算则可对照设计手册的图表和公式进行具体确定。 2 ，知道N 家常用件供应商并熟练翻阅其产品样本。现在机械设计趋向于模块化，对于机械设备制造工 厂的整体技术要求更侧重于对于一些配件和部件的组装应用。比如台湾 HIWIN，日本THK，德国FAG, FESTO。。。。。对于此，要做到当你在设计某个零件或部件 或要完成某个动作或功能的时候必须得知道目前是否有专业的厂商在生产或提供能实现某个部位的功能要求 的成熟的零配件。 3 ，熟悉原材料情况。比如你要知道目前市场上有卖的冷轧或热轧铁板以及各类型材的规格尺寸，有经验 的工程师往往都会知道你安排给采购的单子往往到最后是会变得面目全非的。。因为在钢材市场，普遍存在 变薄，变窄，变短这些情况，采购买回来的东西往往是和你坐办公室根据设计手册里选出来的相关数据存在 比较大的折扣。 4，深度了解各类常用机床的结构原理和性能特点。所谓万变不离其宗，机床亦是如此。设 计一台机器的过程可类比是小孩堆积木一般，一个部件一个组件进行堆积，然后把这些具备不同功能的部 件或组建遵循某种规律联系起来。在这个过程中就需要你熟练掌握一些常用机构或装置的功能和特性。而我们所常见的车,铣,钻,刨,磨,镗。。。等机床上应用的结构或原理都是经过了数十上百年的考验, 对于其稳 定性和可应用性我们无需过多地怀疑。比如车床的刀架结构,卡盘结构,尾座的锁紧机构,主轴轴承布置,磨床主轴密封结构,刨床的连杆机构等等。。。 其实说这么多,想表述的就两字,对于这些稳定的常用的结构我们要学会在设计新机床时“借鉴”或者说是 “参照”。从另一方面来说了解各类常用机床的结构原理和性能特点是出一张零件图纸的前提基础。举个 例子来说就是当你完成一张图纸时最起码你自己要知道这张图纸上的这个零件的大体加工过程。这个所谓的大体了解楼主个人认为是好比要加工一条常见的轴类零件, 当你了解车床, 铣床, 磨床的一些特性后就不会 在图纸上出现没有了螺纹退刀槽，砂轮越程槽等情况，同时也不会对轴类零件的长度方向尺寸随意标注个公差要求。 IT6 ，IT7 的5，具备一定的机床装配能力。很多人会问，这完全是装配工的活了，我做为一个设计人员 过多地了解这方面知识干什么？当然，会这么问的往往都是些刚入行的新手。当你永远不去了解这方面的 知识时就永远理解不了针对一条长轴进行过渡或过盈装配时因为你那图纸上的左轴承位和右轴承位相距太大 而轴承却只能从左到右或从右到左装配时，那两轴承位之间那么长一段装配距离所带来的痛苦。当然，你也肯定不会想起当这条轴最后要进行轴端螺纹锁紧时，因为你图纸上缺少了限制这条轴锁紧时转动用的夹持平面而导致无法顺利锁紧。当然，你就更想不到或是理解不了哪个位置哪些孔或哪些销位是需要装配时定配的。