机械设计 -第二章

第二章

电动机的选择

1.选择电动机的类型

由题目要求，可选一般用途的Y 系列全封闭自扇冷，鼠笼型三相异步

电动机。

2.计算电动机的输出功率。

①计算工作机的所需功率Pw 。

由式：Pw=FV/1000ηw Kw ①

F —工作机的阻力也就是运输带的工作拉力，有题目要求F=2800N

V —工作机的线速度也就是运输带的工作速度，由题目要求 V=1.4m/s 。

ηw —工作机的效率，查设计手册表1-7卷筒的工作效率ηw=0.96。

把以上数据代入①式得： Pw=96.010004

.12800??=4.0833 Kw

②计算电动机的输出功率Pd

由式：Pd=Pw/η ②

η—电动机至工作机之间的传动装置的总效率η，电动机和工作机之

间的装置有一个双级圆柱齿轮减速器和两个联轴器组成。查设计手册

表1-7，得：双级圆柱齿轮减速器的工作效率η1=0.95~0.96，可取

η1=0.955。联轴器的效率η2=η3=0.99~0.995，取η2=0.993，

所以：

η=η1*η2*η3=0.955×0.993×0.993=0.9417

把数据代入②式得：

P d=9417

.00833.4=4.3361 Kw 根据Pd 选择电动机的额定功率P m ，使得：

P m=（1~1.3）P d=4.3361~5.637 Kw 并查设计手册表12--1得： P m=5.5 Kw

3.选择电动机的转速n d`.

① 计算工作机的转速n w 。

由式：

n w=D V ???π60

1000 ③

D —卷动的直径，由已知有求D=350 mm

代入③式得：

n w=35014.360

4.11000???=76.394 r/min

② 计算电动机的转速范围n `d 。

n `d=i` n w=i 1`×i 2`×………n w ④

i 1` , i 2`…….----各级传动的合理传动比范围。

由表1-8得，二级圆柱齿轮传动的i 1`=3~5 i 2`=3~5 。

所以：

n d`min= i 1`min ×i 2`min ×=n w=3×3×76.394=687.55 r/min

n d`max=i 1`max ×i 2`max ×=n w=5×5×76.394=1909.85 r/min

所以电动机的转速可选范围n d`=687.55~1909.85 r/min

4.选择电动机

综上，由电动机的转速范围，电动机的输出功率，可查表12-1得

选择电动机的型号为同步转速1500 r/min ，4极里的 Y132s-4 其具

体参数见下表：

表1--1 电动机 型号 额定功率

/kw 满载转速 （r/min ） 最大转矩/额定转(r/min) 堵转转矩/额定转(r/min)

外形尺寸

长×宽×高/mm 质量/kg

Y132s-

4 5.

5 1440 2.3

2.2 475×350×315 68 查机械设计手册表12-3，得出电动机的具体尺寸还有安装尺寸见如下

表：

表1-2

机座

号 凸缘号 安装尺寸 外形尺寸不大于 A

B C D E F G H K M N P S T AB AC AD AE HD L 132s FF265 216 140 89 38 80 10 33 132 12 265 230 300 15 4 280 290 210 155 350 525

机械设计及答案

机械设计习题及答案 第一篇总论 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 二．分析与思考题 2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-2 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-3 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度? 2-4 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些? 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么? 2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450， 2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别? 第三章机械零件的强度 一．选择题 3-1 零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。 (1) 增高(2) 不变(3) 降低 3-2 零件的形状，尺寸，结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。 (1) 较高(2) 较低(3) 相同 3-3 零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。 (1) 增高(2) 降低(3) 不变(4) 增高或降低视处理方法而定 二．分析与思考题

机械设计基础习题答案第7章

7-1何谓蜗杆传动的主平面？在主平面内，蜗杆传动的参数有何意义？ 答：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面称为主平面。 在主平面内，蜗杆蜗轮的啮合关系相当于齿条与齿轮的传动。在蜗杆传动的设计计算中，均取主平面的参数和几何尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。主平面内蜗杆的参数为轴面参数，蜗轮的参数为端面参数。 7-2 何谓蜗杆传动的滑动速度？它对效率有何影响？ 答：蜗杆传动时，蜗杆齿面啮合点相对蜗轮齿面的啮合点间的相对速度称为蜗杆传动的滑动速度。滑动速度越大，传动的效率越低。 7-3 蜗杆热平衡计算的前提条件是什么？但热平衡不满足要求时，可采取什么措施？ 答：热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。 7-4答案略。 7-5图示为一提升机构传动简图，已知电动机轴的转向（图中n1）及重物的运行方向（图中v）。试确定：（1）蜗杆的旋向；（2）各啮合点上的受力方向。 习题7-5图 答：（1）蜗杆为右旋。（2）各传动件的转动方向如图所示。锥齿轮啮合处，圆周力的方向垂直向外；蜗轮处，根据所需蜗轮到转动方向，圆周力的方向与转向相同，如图；蜗轮所受圆周力的方向为蜗杆轴向力的反向，利用“左右手定则”，判断出蜗杆旋向为右旋。

7-6 图示为蜗杆－斜齿轮传动，为使轴Ⅱ上的轴向力抵消一部分，斜齿轮3的旋向应如何？画出蜗轮及斜齿轮3上轴向力的方向。 答：斜齿轮3的旋向应为左旋。 蜗轮轴向力水平向左，齿轮3的轴向力水平向右 习题7-6答案

机械设计第二章教案

第二章 课堂类别：理论 教学目标： 1、了解机器的组成；明确零件的概括分类及零件与机器的关系。 2、明确本课程的内容、性质和任务；注意本课程与先修课程及后续课程的关系和相应的学习方法。 3、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。 4、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法。 教学重难点： 重点：机器的主体及其基本组成要素和机械零件的分类，机械零件(局部)和机器(总体)的关系； 难点：机械零件的失效形式及设计步骤 教学方法与手段： 1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发 2.教学手段：课件演示、视频课件 主要教学内容及过程 第一章绪论 (一)内容 1、机器在经济建设中的作用 2、机器的基本组成要素 3、本课程的内容、性质、任务 机械设计是以一般通用零部件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本设计理论与方法，用以培养学生具有设计一般机械的能力的技术基础课程。本课程的目的与任务在于培养学生：

1、掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计理论与设计计算方法。 2、初步树立正确的设计思想，了解设计的一般规律，具有设计机械传动部件及简单机械的能力，以及培养学生独立解决问题和分析问题的能力。 3、具有运用标准、规范、手册、图表和查阅有关资料的能力。 4、学会典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。 第二章机械设计总论 (一)内容 1、机器的组成：原动机、传动部分、执行部分、控制系统及辅助系统等。 2、设计机器的一般程序：计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段 3、对机器的主要要求：使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命和可靠性要求、其他要求。 4、机械零件的主要失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。 5、设计机械零件时应满足的基本要求： 1）避免在预定寿命期内失效的要求； 2）结构工艺性要求 3）经济性要求 4）质量小的要求 5）可靠性要求 6、机械零件的计算准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则 设计方法：理论设计、经验设计、模型试验设计 7、机械零件设计的一般步骤 8、机械零件材料的选用原则 9、机械零件设计中的标准化 (二)基本要求

机械设计基础第十四章 机械系统动力学

第十四章 机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2

不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图 （b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。 图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?

机械设计基础第七章习题答案 主编：陈霖 甘露萍

第七章 1．轮系的分类依据是什么？ 轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动 2．怎样计算定轴轮系的传动比？如何确定从动轮的转向？ 定轴轮系的传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。对于首末两轮的轴线相平行的轮系，其转向关系用正、负号表示。还可用画箭头的方法来确定齿轮的转向 3．定轴轮系和周转轮系的区别有哪些? 定轴轮系是指在轮系运转过程中，各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的。周转轮系是指在轮系运转过程中，其中至少有1个齿轮轴线的位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转 4．怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？ 在计算复合轮系时，首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，所以要找到轮系中的行星轮，然后找出行星架（行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任）。每一行星架，连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系，当周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分了 5．轮系的设计应从哪些方面考虑? 考虑机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等。根据工作要求和使用场合合理地设计对应的轮系。 6．如图7-32所示为一蜗杆传动的定轴轮系，已知蜗杆转速n1 = 750 r/min，z1 = 3，z2 = 60，z3 = 18，z 4 = 27，z5 = 20，z6 = 50。试用画箭头的方法确定z6的转向，并计算其转速。 答：齿轮方向向左，n6=75r/min 7．如图7-33示为一大传动比的减速器，z1 = 100，z2 = 101，z2 = 100，z3 = 99。求：输入件H对输出件1的传动比i H1。

《机械系统设计》电子教案

第一章绪论 重点：机械，机械系统的相关概念及学科中的位置。 难点：学习机械系统设计课程的重要性。 讲授提示与方法：回顾机械工程的发展历程，注重机械系统的整体性，提高学生对机械系统设计的认知程度。 1.1机械系统设计在机械工程科学中的地位及作用 一、机械工程科学 1.机械工程科学的定义： 机械工程科学是研究机械产品（或系统）的性能、设计和制造的基础理论与技术的科学。 2.机械工程科学的组成： P1图1.1 （1）机械学：机械设计过程（核心部分）； （2）机械制造：机械制造过程（基础部分）。 3.机械学所包含的内容： P3图1.5 二、机械、机械系统、系统 1.机械：关于机械的定义，目前尚无严格的定论，一般可归纳为： （1）须由两个以上的零、部件组成； （2）这些零、部件的运动部件，应按设计要求作确定的运动； （3）将外来的能源转变为有用的机械功。 【举例】机械产品：汽车、拖拉机、机床、钟表…… 2.系统：是指具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整 体。即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是 系统。 3.机械系统：由若干个零、部件及装置组成的，彼此间有机联系，并能完成特 定功能的系统，称之为机械系统。 4.系统应具有下述特性： （1）目的性：完成特定的功能 （2）相关性与整体性： 1）相关性：各构成要素之间是相互联系的 2）整体性：评价一个系统的好与坏要看该系统的整体功能 （3）环境的适应性：系统对外部环境变化和干扰有良好适应性 三、机械系统的组成： P4图1.6 1.动力系统：为系统提供能源（动力源） 2.执行系统：是系统的执行输出部分 3.传动系统：把运动和动力由动源传递给执行系统的中间环节 4.操纵、控制系统：使前三者协调动作和运行 5.支承系统：支承和联系各机件 6.润滑、冷却与密封系统：

机械设计基础第二章

第2章平面连杆机构 2.1平面连杆机构的特点和应用 连杆机构是由若干刚性构件用低副连接组成的机构，又称为低副机构。在连杆机构中，若各运动构件均在相互平行的平面内运动，称为平面连杆机构；若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。 平面连杆机构被广泛应用在各类机械中，之所以广泛应用，是因为它有较显著的优点：（1）平面连杆机构中的运动副都是低副，其构件间为面接触，传动时压强较小，便于润滑，因而磨损较轻，可承受较大载荷。 （2）平面连杆机构中的运动副中的构件几何形状简单（圆柱面或平面），易于加工。且构件间的接触是靠本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠。 （3）平面连杆机构中的连杆曲线丰富，改变各构件的相对长度，便可使从动件满足不同运动规律的要求。另外可实现远距离传动。 平面连杆机构也存在一定的局限性，其主要缺点如下： （1）根据从动件所需要的运动规律或轨迹设计连杆机构比较复杂，精度不高。 （2）运动时产生的惯性力难以平衡，不适用于高速的场合。 （3）机构中具有较多的构件和运动副，则运动副的间隙和各构件的尺寸误差使机构存在累积误差，影响机构的运动精度，机械效率降低。所以不能用于高速精密的场合。 平面连杆机构具有上述特点，所以广泛应用于机床、动力机械、工程机械等各种机械和仪表中。如鹤式起重机传动机构（图2-1），摇头风扇传动机构（图2-2）以及缝纫机、颚式破碎机、拖拉机等机器设备中的传动、操纵机构等都采用连杆机构。 图2-1鹤式起重机图2-2 摇头风扇传动机构 2.2平面连杆机构的类型及其演化

2.2.1 平面四杆机构的基本形式 全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆 机构，如图2-3所示。机构的固定件4称为机架；与 机架相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接 联接的杆2称为连杆。能作整周转动的连架杆，称为 曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。按 照连架杆的运动形式，将铰链四杆机构分为三种基本 型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 1．曲柄摇杆机构 两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，如图2-4中的搅拌机构；反之，当摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动，如图2-5所示的缝纫机踏板。 图2-4 搅拌机 图2-5 缝纫机脚踏板机构 2．双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的四杆机构为双曲柄机构。通常一个曲柄作等速转动，另一个曲柄作等速或变速转动，图2-6惯性筛驱动机构和图2-7机动车辆机构均为双曲柄机构。惯性筛驱动机构中，主动曲柄AB 等速回转一周时，曲柄CD 变速回转一周，使筛子EF 具有较大变 图2-6 惯性筛驱动机构 图2-7 机动车辆机构 图2-3 铰链四杆机构

机械设计制造基础第二章 练习题与答案

第二章练习题 1. 填空题 1-1 直角自由切削，是指没有参加切削，并且刃倾角的切削方式。 1-2 在一般速度范围内，第Ⅰ变形区的宽度仅为0.02～0.2mm。切削速度 因此可以近似视为一个平面，称为剪切面。 ，宽度愈小， 1-3 靠前刀面处的变形区域称为变形区，这个变形区主要集中在和前刀面接触的切屑底面一薄层金属内。 1-4 在已加工表面处形成的显著变形层（晶格发生了纤维化），是已加工表面受到切削刃和后刀面的挤压和摩擦所造成的，这一变形层称为变形区。 1-5 从形态上看，切屑可以分为带状切屑、、和崩碎切屑四种类型。 1-6 在形成挤裂切屑的条件下，若减小刀具前角，减低切削速度，加大切削厚度，就可能得到。 1-7 在形成挤裂切屑的条件下，若加大刀具前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到。 1-8 经过塑性变形后形成的切屑，其厚度h ch通常都要工件上切削层的厚度h D，而切屑长度L ch通常切削层长度L c。 1-9 切削过程中金属的变形主要是剪切滑移，所以用系数精确些。 1-10 相对滑移是根据纯剪切变形推出的，所以它主要反映形系数则反映切屑变形的综合结果，特别是包含有的大小来衡量变形程度要比变形 变形区的变形情况，而变 变形区变形的影响。 1-11 切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同，因为切屑与前刀面之间的压力很大（可达 1.96～2.94GPa 以上），再加上几百度的高温，致使切屑底面与前刀面发生现象。 1-12 在粘结情况下，切屑与前刀面之间的摩擦是切屑粘结部分和上层金属之间的摩擦，即切屑的。 1-13 根据摩擦情况不同，切屑与前刀面接触部分可分为两个摩擦区，即和滑动区。1-14 切屑与前刀面粘结区的摩擦是变形区变形的重要成因。 1-15 硬脆材料与金属材料的切除过程有所不同，其切除过程以为主。 1-16 磨削时砂轮表面的微小磨粒切削刃的几何形状是不确定的，通常有较大的负（－60°～－85°）和刃口楔角（80°～145°），以及较大的半径。 1-17 砂轮磨粒切削刃的排列（刃距、高低）是分布的，且随着砂轮的磨损不断变化。1-18 切削时作用在刀具上的力，由两个方面组成：1）三个变形区内产生的变形抗力和塑性变形抗力；2）切屑、工件与刀具间的。 1-19 由于切削变形复杂，用材料力学、弹性、塑性变形理论推导的计算切削力的理论公式与实际差距较大，故在实际生产中常用经验公式计算切削力的大小。 1-20 切削热的直接来源是切削层的变形以及切屑与刀具、工件与刀具之间的 三个变形区是产生切削热的三个热源区。 ，因而 1-21 在切削塑性材料时，切削区温度最高点是在前刀面上处。 1-22 切削脆性材料时，由于形成崩碎切屑，故最高温度区，位于靠近刀尖的 域内。 的小区 1-23 目前比较成熟的测量切削温度的方法有自然热电偶法、热电偶法和红外测温法。1-24 利用自然热电偶法可测得的温度是切削区的，红外测温法可测刀具及切屑侧

机械设计基础-第12章_轴作业解答

12-7 解：由 得： 12-8 解：由 得： 12-9 解：对不变转矩α=0.3，45钢调质的[σ-1b ]=60MPa ，则： 该轴能满足强度要求。 12-10 解： 对不变转矩α=0.3，则： 由 得： ][1.0)(13 22b e d T M -≤+=σασmm x mm M Fa Ma x 4268.42510 584.1300900030010584.16 6==?-???=-=取x a Fax M +=max Nmm T d M b 622362 23110584.1)23003.0()6010801.0()()][1.0(?=?-???=-≤-ασ][2.01055.936ττ≤?=n d P mm d mm n P d 3828.364010002.040 1055.9][2.01055.93636==????=?≥取τ][2.01055.936ττ≤?= n d P kw nd P 61.711055.9553514502.01055.9][2.06363=????=?≤τ][5.0551.0)10153.0()107(1.0)(132 323322b e MPa d T M -≤=???+?=+=σασ

解： 错误说明：(略) 改正图(略) 12-12 解： 取d =28mm 12-13 解： 1. 计算中间轴上的齿轮受力 中间轴所受转矩为： 1 2 3 4 5 6 1 2

2. 轴的空间受力情况如图a)所示。 3. 垂直面受力简图如图b)所示。 垂直面的弯矩图如图c)所示。 4. 水平面受力简图如图d)所示。 水平面的弯矩图如图e)所示。 B 点左边的弯矩为： B 点右边的弯矩为： C 点右边的弯矩为： C 点左边的弯矩为：

机械设计学复习资料

第一章绪论 1.机械设计学学科的三个组成部分（或机械产品设计的基本环节）：功能原理设计、实用化设计、商品化设计。 2.机械设计具有哪些主要特点？（多解性、系统性、创新性） 3.近代“设计学”的重大发展（功能思想的提出和发展；人机学思想的形成和发展；工业设计学科体系的发展和成熟） 4.从设计构思的角度将机械设计步骤归纳为哪三大步？（创意、构思、实现） 5.“设计”是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。机械产品设计的一般过程：认识需求→目标界定→问题求解→分析选优→评价决策→表达→实现。 6.机械设计学的研究对象 机械设计学研究机械设计的规律、过程、原理、方法、设计原则以及其他机械设计的共性技术。7.功能是产品的核心和本质。 第二章机器的组成及典型机器的功能分析 1.机器的定义：有两个或两个以上相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动力和运动转变，以执行人们预期的工作，在人或其他智能体的操作或控制下，实现为之设计的某种或几种功能。 2.从不同角度看机器的组成：从机构学的角度看：各种基本机构，自由度=原动机数；从结构学的角度看：各种基本零件；从专业的角度看：各种主要部件 3.从功能的观点看机器的组成：机器由多个主要分功能系统构成，它们的协调工作实现了实现了机器的总功能。又可进一步分为：工作机（工作头、执行机构）传动机原动机控制器。 4.从功能的观点看机器的分类可分为：工艺类机器：对物料进行工艺性加工的机器，主要特征是具有专用的工作头并进行独特的工艺加工动作；非工艺类-不对任何物料进行工艺性加工，只实现某些特殊的动作性的机器。 5.家用缝纫机是一种典型的工艺类机器。工艺方式：一是采用针尖引线的方法代替针尾引线；二是采用双线互锁交织的方法代替反复穿刺。 功能分析：（1）总功能：将线按一定规律缝于缝料上，它可使一根线或多根线通过自连、互连、交织，在缝料上形成一定形式的线迹。（2）主要功能：引面线造环功能，勾面线扩环供给和收回面线的功能，输送缝料的功能。（3）调节面线和底线阻尼的功能，调节压脚和压紧力的功能，调节送布针距的功能，绕底线功能。（4）控制功能：机械控制功能，人机控制功能，电子控制功能。 6.现代银行点钞机是一种典型的机电一体化系统，属于工艺类机器。功能要求：要有堆放准备清点纸币的空间，并能将纸币连续输入，直到最后一张；要有能把纸币逐张分开，避免两张当做一张计数的机构；要有准确计数的装置，清理完毕的纸币要整理成一叠。 功能分析：（1）总功能：将一沓同样的纸币输入机器之后，经过机器处理，最后输出一沓整齐的纸币，同时计数器准确显示纸币的张数。（2）主要功能：进钞输入功能，分钞功能，计数功能，整理功能（3）辅助功能：动力及传动功能，接钞输入口斜板调节功能，阻尼轮压紧功能（4）控制功能：机械控制功能，光电控制功能，人机控制功能。 第三章机械产品的功能原理设计 1.功能原理设计：机械产品设计的最初环节，是先要针对该产品的主要功能提出一些原理性构思，这种针对主要功能的原理性设计，称…。实质: 是对方案的构思和拟定过程。 2.构思钞票逐张分离的工作原理：推括、摩擦、离心力、重力、粘力、气吹、气吸、静电。 3..功能原理设计重点：提出创新构思，尽量使思维尽量“发散”，力求多解，便于选优。 4.为什么要突出功能原理设计：功能原理设计对产品的成败起决定性作用。 5.任何一种机器的更新换代都存在三个途径：一是改革工作原理；二是通过改进工艺、结构和材料提高技术性能；三是加强辅助功能使其更适应使用者的心理。 6.功能原理设计的工作特点：用一种新的物理效应来代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本的变化的设计。;功能原理设计往往要引入某种技术，但首先要求设计人员具有新想法，新构思;功能原理设计使机器品质发生质的变化。 7.功能原理设计的工作内容:针对某一确定的功能目标，寻求一些物理效应，并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理。

机械设计基础第二章

第2章平面机构运动简图及自由度计算 机械是替代人类完成各项体力劳动甚至脑力劳动的执行者。在各种新型机械的设计初期，首先需要采用机械系统运动简图来对比各种运动方案及工作原理，一边从中选出最佳的设计方案。然后再按照运动要求确定及其各组成构件的主要尺寸，按照强度条件和工作情况确定机构个部分的详细结构尺寸。机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图，对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。 机械系统要完成比较复杂的运动，一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来，因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。机械系统的运动简图是用规定的符号，绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。 一般某机构可分为平面机构和空间机构。平面机构是指各运动构件均在同意平面或相互平行平面内运动的机构。空间机构是指虽有的机构不完全是相互平行的平面内运动的机构。本章将着重介绍机构的结构分析。 第一节机构的组成 构件 任何机器都是由若干个零件组装而成的。构件是指组成机械的各个相对运动的单元。构件 和零件的概念是有区别的。构件是机械中的运动单元体，零件则是机械中不可拆分的制造单元 体。构件可以是一个零件，也可以是由两个或两个以上的零件组成。如图2-1所示的内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、轴套、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的，这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体在发动机内部作往复运动 相互之间并不产生相对运动，因此连杆可以看做一个构件。 因此，从运动角度来看，任何机器都是许多独立运动单元组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。从加工制造角度来看，任何机器都是由许多独立制造单元体组合而成的，这些独立制造单元体称为零件。通常，为了完成同一使命而在结构上组合在一起并协同工作的零件称为部件，如联轴器、减速器等。 通常，单个构件在和其他构件相互连接之前，在空间范围内可以产生6个相互独立的运动，即沿X, Y. Z轴方向的3个移动以及绕X, Y. Z轴的3个转动，如图2-2(a)所示。可以认为，一个构件在三维空间内有6个自由度。很显然，对于二维空间内的构件，在与其他构件连接之前有3个目由度。如图2-2（b）所示，构件1具有3个相互独立的运动，即沿X 轴、Y轴方向的两个移动以及绕垂直于运动平面XOY轴线的一个转动，其他的运动形式都由这三种运动的叠加而成。 2.运动副 事实上，在任何机器或机构内，构件和构件之间是以一定的方式相互连接的，机构中各个构件之间必须有确定的相对运动。因此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接接触的、可以产生相对运动的活动连接称为运动副。两构件上直接参与接触构成运动副的部分称为运动副元素。例如，内燃机中活塞与汽缸之间的连接，它们既相互接触，同时又允许活塞在气缸内部往复移动，这种活动连接就是运动副。可见构成运动副需要具备两个要素:两构件间的直接接触和相对运动。 如前所述，一个构件在平面内有3个自由度。显然，当构件与另一个构件形成运动副后，另一个构件会对该构件的运动形式附加一定的约束，也就是原有构也就是原有构件将失去一

机械设计基础答案解析

《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L

或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10 自由度为：

1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω 1 4 1314133431==P P P P ωω

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω 1 2 12141224212r r P P P P ==ωω 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ，

机械设计基础第二章

第二章平面机构的运动简图及自由度 [学习目的]：通过本章学习，掌握运动副的概念、分类，运动副和构件的表示符号以及机构具有确定运动的条件。掌握自由度的计算 机构是认为的实物组合，并且各实物之间具有确定的相对运动。 组成机构的所有构件均在同一平面或平行平面内运动，该机构就称为平面机构。否则就称为空间机构。 2.1平面机构的组成 教师提问： 列举一下在我们日常生活中所观察到的两个构件的链接 答：学生列举例子。（螺栓连接、铆接、焊接、门与门框的链接等等） 我们从所举的例子中分析一下，有些连接是两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。 我们定义由两构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。 运动副的接触方式包括了点、线、面的接触。我们根据接触的方式不同，可以把运动副分成两大类，即低副和高副。 低副： 两构件通过面接触所构成的运动副称为低副。其构件之间的相对运动是转动或是移动。因此我们又可以把低副分为转动副和移动副。 转动副移动副 高副： 两构件之间以点或线相接触所组成的运动副称为高副。

在一个平面内，构件能出现独立运动的数目我们称为构件的自由度，而在物体运动是必然会产生一些限制条件来影响物体的运动，我们把这些限制条件称为约束。 问题：那么我们想一想，一个平面内自由运动的构件有几个自由度呢？ 一个在平面内自由运动的构件具有3个自由度。 引入1个约束条件，构件将减少1个自由度。 所以我们对上述运动副分析能得到： ?组成转动副的构件只能绕同一轴线作相对转动，引入了2个约束，保留了1个自由度； ?组成移动副的构件只能沿某一轴线相对移动，也引入2个约束，保留了1个自由度； ?组成高副的构件的相对运动是转动兼移动，引入1个约束，保留了2个自由度； 组成机构的构件按运动性质可分为三类： 1.机构中接受外部给定运动规律的构件称为原动件。即机构中作用有驱动力或力矩的构件，或运动规律已知的构件。 2.机构中除了原动件以外，随着原动件的运动而运动的其余可动构件称为从动件。 3.在机构中固定不动的构件称为机架。用于支撑可动构件。 注意： 原动件，从动件以及机架都是单独的构件。由以上的构件组合在一起就构成了机构。 2.2 平面机构的运动简图 构件用线段或小方块表示，有时机架画成支架的形式。 转动副

机械设计基础习题解答

《机械设计基础》 习 题 解 答 机械工程学院

目录 第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65

机械设计 -第二章

第二章 电动机的选择 1.选择电动机的类型 由题目要求，可选一般用途的Y 系列全封闭自扇冷，鼠笼型三相异步电动机。 2.计算电动机的输出功率。 ①计算工作机的所需功率Pw 。 由式：Pw=FV/1000ηw Kw ① F —工作机的阻力也就是运输带的工作拉力，有题目要求F=2800N V —工作机的线速度也就是运输带的工作速度，由题目要求 V=s 。 ηw —工作机的效率，查设计手册表1-7卷筒的工作效率ηw=。 把以上数据代入①式得： Pw= 96 .010004 .12800??= Kw ②计算电动机的输出功率Pd 由式：Pd=Pw/η ② η—电动机至工作机之间的传动装置的总效率η，电动机和工作机之间的装置有一个双级圆柱齿轮减速器和两个联轴器组成。查设计手册表1-7，得：双级圆柱齿轮减速器的工作效率η1=~，可取 η1=。 联轴器的效率η2=η3=~，取η2=，

所以： η=η1*η2*η3=××= 把数据代入②式得： P d= 9417 .00833 .4= Kw 根据Pd 选择电动机的额定功率P m ，使得： P m=（1~）P d=~ Kw 并查设计手册表12--1得： P m= Kw 3.选择电动机的转速n d`. ① 计算工作机的转速n w 。 由式： n w=D V ???π60 1000 ③ D —卷动的直径，由已知有求D=350 mm 代入③式得： n w=350 14.360 4.11000???= r/min ② 计算电动机的转速范围n `d 。 n `d=i` n w=i 1`×i 2`×………n w ④ i 1` , i 2`…….----各级传动的合理传动比范围。 由表1-8得，二级圆柱齿轮传动的i 1`=3~5 i 2`=3~5 。 所以： n d`min= i 1`min ×i 2`min ×=n w=3×3×= r/min n d`max=i 1`max ×i 2`max ×=n w=5×5×= r/min

第二章机械设计总论-课堂练习题-答案

第一篇机械设计总论 、填空题 1、若一零件的应力循环特征r=+0.5, a =70N/mm 2 ，则此时, max 二 280 N/mm 2 , min 二 140 N/mm 2 。 2、在任一给定循环特性的条件下，表示应力循环次数 N 与疲劳极限 rN 的关系曲线称为 疲劳曲线 ，其高周疲劳阶段的方程为 3、在单向转动的轴上作用方向不变的径向载荷时，轴的弯曲应力为 4、影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能、应力循环特征 表面状态 5、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是 屈服极限 脆性材料的极限应力是 强度极限 6、在零件强度设计中，当载荷作用次数W 103 时，可按 静强度载荷 条件进行设计计算，而当载荷作用次数＞100时，则应当按变载荷疲劳 强度条件进行设计计算。 7、额定载荷是指根据原动机的额定功率而不考虑其他因素计算求得 的载荷 计算载荷是指考虑了零部件工作中受到各种附加动载荷，将名义载 荷修正后用于零件设计计算的载荷 &机械设计中所谓的失效是指 机械零件由干某些原因不能正常工 m = 210N/mm 2 m rN N r m N 0 C 。 对称 循环变应力。 r 和应力循环次数N 之外，主要有应力集中、 绝对尺寸

作，常见的失效形式有断裂表面破坏、正常工作条件丧和过大的残余变形 9、一个零件的磨损大致可以分为跑合、稳定和急剧阶段。 10、判断机械零件的强度条件式为[],[]和_ S [S],S [S]。 二、选择题 1、一等截面直杆，其直径d=15mm,受静拉力F=40KN，材料为35 钢，B=540 N/mm2，s=320 N/mm2，则该杆的工作安全系数S为 A、2.38 B、1.69 C、1.49 D、1.41 2、对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是 A、最大应力 B、平均应力 C、应力幅 3、零件的形状、尺寸、结构、精度和材料相同时，磨削加工的零件 与精车加工的零件相比，其疲劳强度__A A、较高 B、较低 C、相同 4、机械设计课程研究的对象是—C 的设计。 A、专用零件 B、已标准化零件 C、普通工作条件（常温、中压和中等速度）下工作的通用零部件 D、特殊工作条件下的零部件 5、开发性设计工作的核心是_B ______ 和 A、理论设计 B、功能设计 C、结构设计 D、工艺设计 E、造型设计 6、产品的经济评价通常只计算—B O

机械设计制造基础第二章练习题与答案

第二章练习题1. 填空题

1-1 直角自由切削，是指没有 参加切削，并且刃倾角的切削方式。 1-2 在一般速度范围内，第Ⅰ变形区的宽度仅为～。切削速度 因此可以近似视为一个平面，称为剪切面。 ，宽度愈小， 1-3 靠前刀面处的变形区域称为变形区，这个变形区主要集中在和前刀面接触的切屑底面一薄层金属内。 1-4 在已加工表面处形成的显着变形层（晶格发生了纤维化），是已加工表面受到切削刃和后刀面的挤压和摩擦所造成的，这一变形层称为变形区。 1-5 从形态上看，切屑可以分为带状切屑、、和崩碎切屑四种类型。 1-6 在形成挤裂切屑的条件下，若减小刀具前角，减低切削速度，加大切削厚度，就可能得到。 1-7 在形成挤裂切屑的条件下，若加大刀具前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到。 1-8 经过塑性变形后形成的切屑，其厚度h ch通常都要工件上切削层的厚度h D，而切屑长度L ch通常切削层长度L c。 1-9 切削过程中金属的变形主要是剪切滑移，所以用系数精确些。 1-10 相对滑移是根据纯剪切变形推出的，所以它主要反映形系数则反映切屑变形的综合结果，特别是包含有的大小来衡量变形程度要比变形变形区的变形情况，而变 变形区变形的影响。 1-11 切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同，因为切屑与前刀面之间的压力很大（可达～以上），再加上几百度的高温，致使切屑底面与前刀面发生现象。 1-12 在粘结情况下，切屑与前刀面之间的摩擦是切屑粘结部分和上层金属之间的摩擦，即切屑的。 1-13 根据摩擦情况不同，切屑与前刀面接触部分可分为两个摩擦区，即和滑动区。1-14 切屑与前刀面粘结区的摩擦是变形区变形的重要成因。 1-15 硬脆材料与金属材料的切除过程有所不同，其切除过程以为主。 1-16 磨削时砂轮表面的微小磨粒切削刃的几何形状是不确定的，通常有较大的负（－60°～－85°）和刃口楔角（80°～145°），以及较大的半径。 1-17 砂轮磨粒切削刃的排列（刃距、高低）是分布的，且随着砂轮的磨损不断变化。1-18 切削时作用在刀具上的力，由两个方面组成：1）三个变形区内产生的变形抗力和塑性变形抗力；2）切屑、工件与刀具间的。 1-19 由于切削变形复杂，用材料力学、弹性、塑性变形理论推导的计算切削力的理论公式与实际差距较大，故在实际生产中常用经验公式计算切削力的大小。 1-20 切削热的直接来源是切削层的变形以及切屑与刀具、工件与刀具之间的 三个变形区是产生切削热的三个热源区。 ，因而 1-21 在切削塑性材料时，切削区温度最高点是在前刀面上处。 1-22 切削脆性材料时，由于形成崩碎切屑，故最高温度区，位于靠近刀尖的 域内。 的小区 1-23 目前比较成熟的测量切削温度的方法有自然热电偶法、热电偶法和红外测温法。1-24 利用自然热电偶法可测得的温度是切削区的，红外测温法可测刀具及切屑侧

机械设计总论(doc 15页)

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第二章机械设计总论 §2 – 1 机器的组成 机器的组成如下： 控制系统 原动件传动装置执行机构 辅助系统 §2 – 2 设计机器的一般程序 一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。 作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高

?使用功能要求 ?经济性要求 ?劳动保护要求 ?可靠性要求 ?其它专用要求 §2 – 4 机械零件的主要失效形式失效：――机械零件由于某种原因不能正常工作时 失效并不单纯指破坏。破坏只是失效的形式之一。 同一种机械零件的可能失效形式往往有数种机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等

（一）整体断裂 整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。 （二）过大的残余变形 当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将 产生残余变形。 （三）零件的表面破坏 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。 （四）破坏正常工作条件引起的失效 有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工作，如： ?液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常工作。

?带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常工作。 高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。 零件在工作时会发生那一种失效，这与零件的工作环境、载荷性质等很多因素有关。 有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。 §2 – 5 设计机械零件时应满足的基本要求机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求?避免在预定寿命期内失效的要求 应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。 ?结构工艺性要求