1机械设计基础
机械设计基础简答题
机械设计基础简答题一、什么是机械设计基础？机械设计基础是机械工程学科中的一门基础课程，主要涉及机械系统的设计、分析和优化。
它涵盖了从基本原理到复杂系统设计的各个方面，包括力学、材料科学、热力学、机构学、动力学、传动和控制系统等。
二、简述机械设计的过程。
机械设计的过程是一个系统性的过程，通常可以分为以下几个步骤：1、确定设计目标：明确设计的目的和需求，考虑设计的功能、性能、可靠性、成本等要素。
2、概念设计：根据设计目标，进行初步的概念设计，包括机构形式、运动方案、结构布局等。
3、详细设计：对概念设计进行详细的分析和优化，包括机构尺寸、材料选择、热力学分析、动力学仿真等。
4、校核和验证：对设计进行各种校核和验证，包括强度校核、刚度校核、稳定性校核等，以确保设计的可靠性和安全性。
5、试制和试验：制造和试验设计的机械系统，以验证其性能和达到预期的设计目标。
6、改进和优化：根据试制和试验的结果，对设计进行改进和优化，以提高性能和可靠性。
三、什么是机构？列举几种常见的机构。
机构是机械系统中实现运动和力的传递或转换的组成部分。
常见的机构包括：1、连杆机构：通过连杆的组合实现运动和力的传递，如曲柄摇杆机构、双曲柄机构等。
2、凸轮机构：通过凸轮的转动实现指定运动，如盘形凸轮机构、圆柱凸轮机构等。
3、齿轮机构：通过齿轮的啮合实现运动和力的传递，如圆柱齿轮机构、圆锥齿轮机构等。
4、螺旋机构：通过螺旋的转动实现直线运动或角度运动，如螺纹丝杠机构、螺旋压力机等。
5、摩擦传动机构：通过摩擦力实现运动和力的传递，如带传动机构、摩擦轮传动机构等。
6、液压传动机构：通过液压油的传递实现运动和力的控制，如液压泵机构、液压缸机构等。
机械设计基础简答题库一、什么是机械设计基础？机械设计基础是机械工程学科中的一门基础课程，主要涉及机械系统的基本组成、力学性质、设计方法和优化等方面的知识。
它是机械工程专业学生必修的一门课程，也是工程师在设计机械设备时必须掌握的基本理论和技术。
机械设计基础第1章
K个构件具有K-1个转动副.
• 2.局部自由度
与输出构件运动无关的自由度称 为局部自由度。
• 3.虚约束
• 对机构运动不起限制作用的重复约 束称为虚约束。
•
虚约束虽然对运动不起作用，
但有增加构件刚性、使构件受力均
衡等作用。
•
例题４ 例题５
局部自由度
2
2
2
2
1
1 1
Hale Waihona Puke 11(a) 1
2
2
1
2
2
运动副表示
2
1 (b) 1
2 1
2
a)
b) 构件表示
c)
2 构件分类: 1） 固定构件（机架）：用来支承运动构件的构件。 相对地面不动。 2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。如： 原动机，又称输入构件。 3）从动件：机构中随着原动件的运动而运动的其余活 动构件。其中输出预期运动规律的从动件称输出构件。
第1章 平面机构的自由度和速度分析
本章要解决问题 构件组合具有确定相对运动的条件是什么？ 怎样绘制机构运动简图。 何谓速度瞬心？速度瞬心有哪些用途？
基本要求 自由度、运动副、瞬心、复铰、局部自由度、虚约束； 能正确计算平面机构的自由度； 能绘制简单机械的机构运动简图；能正确判定瞬心。
重点 机构自由度的计算，机构运动简图绘制。 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机
• 瞬心数目 一个机构若有Ｎ个构件，则瞬心总数为
•
k=Ｎ(Ｎ-１)/２
瞬心位置 两构件相互接触 分为４种情况
• 三心定理 作平面运动的三构件的三瞬心必位于同一
机械设计基础1到7章
机械设计基础复习第一章：1.机构具有确定运动的条件；2.自由度的计算：h l P P n F --=23，其中n 为活动构件数（注：要弄懂书本上复合铰链、局部自由度和虚约束的情况，这个一般是计算题，相对简单，做题时先把公式列出来）第二章：1.曲柄存在的条件；2.曲柄摇杆机构重要特性（急回特性、传动角、死点）；3.双曲柄机构（有急回，无死点）；4.双摇杆机构（有死点，无急回特性）；5.四连杆机构作图（可能大题）注：此章可看PPT ，掌握判断机构存在的条件。
第三章：1.凸轮机构各运动规律（1.等速运动规律：刚性冲击，适合低速轻载和从动件质量较小的机构；2.等加速等减速运动规律：柔性冲击，适合于中、低速、轻载场合；3.余弦加速度运动规律：柔性冲击，适合于中速场合；4.正弦加速运动：适合高速轻载。
）；2.凸轮机构作图（对心和偏心轮机构，可看那个辅导书上面，此题难度不是很大，一般是特殊凸轮（圆））；3.凸轮机构的压力角和自锁（基圆半径越大，压力角越小；滚子半径小于理论轮廓曲线的最小曲率半径）。
第五章（重点）：1.前面三节主要是理论知识，看看，能理解最好；2.基圆半径确定，其瞬时传动比仍保持原值不变；3.基圆是个假想圆；4.模数m 是轮齿抗弯曲能力的重要标志；5.具有标准模数、标准压力角的圆称为分度圆；6.掌握直齿轮计算公式；7.直齿轮正确啮合条件；8.重合度1≥αε（计算公式可以记记）；9.避免根切17min =Z ；10.齿轮失效形式及计算准则（记住）P81；11.直齿轮受力分析（一般不会考计算，力的方向判断：圆周力主反从同；径向力分别指向各自的轮心）；12.复合齿形系数FS Y 决定于齿数、变位系数，与模数无关；13.齿宽系数1/d b d =ψ，b 取大齿轮（这个我有点不确定，你可以看看那个辅导书后面，那上面有）；14.齿轮精度等级（12个精度等级，1级最高，12级最低）；15.斜齿轮法面参数为标准值；16.掌握斜齿轮计算公式；17.当量齿数β3cos /z z v =；18.斜齿轮受力分析（圆周力：主反从同；径向力：指向各自的轮心；轴向力：主动轮左右手定则； 其他计算公式没有要求掌握，考的可能性很小）；19.齿轮传动的润滑（润滑的原因、润滑方式）。
机械设计基础1-绪论
凸轮7
3、工作过程：
活塞下行，进气阀打开， 燃气被吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
4、运动分析： 原动件：活塞—由燃气推动（驱动力所作用的构件） 主运动：将活塞的往复直线运动→曲轴的回转运动 辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了， 每台机器都安装了独 立的电动机。
为汽车、飞机的 出现提供了可能性。
1886年，本茨发明的汽油发动 机为动力的三轮车被授予专利。
与此同时，戴姆勒也发明 出了他的第一辆四轮汽车。
莱 特 兄 弟
1903
近代 — 材料的变革
19世纪中叶，发明了炼钢法，从那时一直到现在，
运动学
静力学
动力学
强度理论
牛顿经典力学
材料学
到20世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。
机 构 结 构 学 机 构 运 动 学 机 器 静 力 学 机 器 动 力 学 机 械 零 件 设 计
运动学
静力学
动力学
强度理论
但是，这些方法都基于图解和手工计算。 牛顿经典力学
材料学
现 代： 20世纪中叶 －
单一零件曲轴
多个零件
刚性组合 连杆
4.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。
专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲 轴、叶片
通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、 轴、螺栓等
5.部件：若干个零件的装配体
具体内容
常用机构设计
连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机构、不完全
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
机械设计基础1复习要点(全部)
机械设计基础1复习要点（机械原理部分）第1章 绪论掌握：机器的特征：人为的实物组合、各实物间具有确定的相对运动、有机械能参与或作机械功了解：机器、机构、机械、常用机构、通用零件、专用零件和部件的概念第2章 机构组成和机构分析基础知识2.1 掌握：构件的定义（运动单元体）、构件与零件（加工、制造单元体）的区别平面运动副的定义、分类（低副：转动副、移动副；高副：平面滚滑副）各运动副的运动特征、几何特征、表示符号及位置2.2 掌握：机构运动简图的画法（注意标出比例尺、主动件、机架和必要的尺寸）2.3 掌握平面机构自由度计算：自由度计算公式：H L P P n F --=23；在应用计算公式时的注意事项（复合铰链、局部自由度、虚约束）；机构具有确定运动的条件（机构主动件数等于机构的自由度）；2.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 ：掌握：速度瞬心定义；绝对瞬心、相对瞬心；瞬心的数目；速度瞬心的求法：观察法： 三心定理法：用速度瞬心求解构件的速度；第4章 平面连杆机构4.1 掌握：铰链四杆机构的分类：铰链四杆机构的变异方法：改变构件长度、改变机架（倒置）4.2 掌握：铰链四杆机构的运动特性：曲柄存在条件：曲柄摇杆机构的极限位置：曲柄摇杆机构的极位夹角θ：曲柄摇杆机构的急回特性及行程速比系数 K ；铰链四杆机构的传力特性：压力角α：传动角γ：许用传动角[γ]；曲柄摇杆机构最小传动角位置：死点（止点）位置：死点（止点）位置的应用和渡过4.3 掌握：平面连杆机构的运动设计：实现给定连杆二个或三个位置的设计；实现给定行程速比系数的四杆机构设计：曲柄摇杆、曲柄滑块第5章 凸轮机构5.1 掌握：凸轮机构的分类5.2 掌握：基圆（理论廓线上最小向径所作的圆）、理论廓线、实际廓线、行程；从动件运动规律（升程、回程、远休止、近休止）刚性冲击（硬冲）、柔性冲击（软冲）；三种运动规律特点和等速、等加速等减速、余弦加速度位移曲线的画法；5.3 掌握：反转法绘制凸轮廓线的方法、对心或偏置尖端移动从动件、对心或偏置滚子移动从动件；5.4 掌握：滚子半径的选择、运动失真的解决方法，压力角α、许用压力角、基圆半径的确定；第6章 齿轮传动6.2 掌握齿廓啮合基本定律 定传动比条件、节点、节圆、共轭齿廓6.3 掌握：渐开线的形成、特点及方程；一对渐开线齿廓啮合特性：定传动比特性、可分性；一对渐开线齿廓啮合时啮合角、啮合线保持不变；6.4 掌握：渐开线齿轮个部分名称：基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数；计算分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆；齿顶高、齿根高、齿全高，齿距（周节）、齿厚、齿槽宽；外啮合标准中心距；标准安装：分度圆与节圆重合（d d ='、αα='）； 一对渐开线齿轮啮合条件：正确啮合条件、连续传动条件、重合度的几何含义；一对渐开线齿轮啮合过程：起始啮合点（入啮点）、终止啮合点（脱啮点）；实际啮合线、理论啮合线、极限啮合点；6.5 了解：范成法加工齿轮的特点、根切现象及产生的原因、不根切的最少齿数第8章 轮系和减速器8.1 掌握：定轴轮系、周转轮系、混合轮系概念8.2 掌握：定轴轮系传动比计算，包括转向判定；周转轮系传动比计算；混合轮系传动比计算：第11章 其他传动机构11.1 掌握：棘轮机构的组成、工作原理、类型（齿式、摩擦式）运动特性：有噪音有磨损、运动准确性差、自动啮紧条件；11.2 掌握：槽轮机构组成、类型（外槽轮机构、内槽轮机构）、定位装置（锁止弧）、运动特性：连续转动转换为单向间歇转动了解：最少槽数、运动特性系数、主动拨销进出槽轮的瞬时其速度应与槽的中心线重合且有软冲、动力特性概念：第20章 机械系统动力学设计20.1 掌握：作用在机械上的力：驱动力、工作阻力等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型等效原则：等效力矩e M 、等效力e F ：功或功率相等等效转动惯量e J 、等效质量e m ：动能相等 等效方程：∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e M v F M 1cos ωωωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i si si i e J v m J 122ωωω ∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e v M v v F F 1cos ωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ni i si si i e v J v v m m 122ω20.2 掌握：机器运动的三个阶段、周期性速度波动的原因、调节周期性速度波动的目的（限制速度波动幅值）和方法（转动惯量）平均角速度、不均匀系数；掌握等效力矩为位置函数时，飞轮转动惯量计算：[][]J n W J W J m F -∆=-∆≥δπδω22max 2max900 掌握：能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置20.3 掌握：静平衡的力学条件：0=∑i F ；动平衡的力学条件：0=∑i F 、0=∑i M 与平衡方法。
机械设计基础1
《机械设计基础1》期末复习填空题1.机械是机器和机构的统称。
2.从制造的角度看，机器是由若干个零件装配而成；从运动的角度看，机器是由若干个运动的单元所组成，这种运动单元称为构件。
3.平面任意力系向一点简化可得到一个与简化中心无关的力偶和一个与简化中心有关的力。
4.在平面力系中各力的作用线全部汇交于一点，那么称此力系为平面汇交力系。
5.在平面力系中各力的作用线既不汇交于一点，相互间也不全部平行，那么称此力系为空间力系。
6.零件产生剪切变形时，一般都伴随着挤压变形，即联接件的接触面发生压陷现象。
7.梁的三种基本形式为简支梁、外伸梁、悬臂梁。
8.利用材料的强度条件，可以解决三大类工程实际问题：校核强度、求最小截面尺寸（截面尺寸设计）、确定许用载荷。
9.平面高副是两构件以点或线接触构成的运动副，它给构件的相对运动引入一个约束条件；平面低副是两构件以面接触构成的运动副，它给构件的相对运动引入两个约束条件。
10.若平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构，根据其两两连架杆运动形式的不同有三种基本形式，分别是曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
11.轴向拉伸和压缩时，内力垂直于横截面并通过其形心，所以内力称为轴力。
12. 单位长度上的绝对变形称之为 相对变形或线应变 。
13. 塑性金属材料的极限应力是σs ，称为 许用应力 。
14. 剪力是剪切面上 分布内力 的合力。
15. 扭转变形的受力特点是：垂直于轴线的平面受到 大小相等 、 方向相反 的两个力偶作用。
16. 杆件各横截面绕轴线发生相对转动，这种变形称之为 扭转变形 。
17. 由轴传递的功率和转速，通过公式计算作用于轴上的外力偶矩。
18. 作用在轴上的外力是力偶，横截面上内力偶与之平衡，内力偶之矩称为 扭矩 。
19. 杆件的基本变形有：拉压变形，剪切变形、和 扭转变形 。
单选题1. 圆轴扭转剪应力 C 。
A. 与扭矩和极惯性矩都成正比；B. 与扭矩成反比，与极惯性矩成正比C. 与扭矩成正比，与极惯性矩成反比；D. 与扭矩和极惯性矩都成反比2. 插销穿过水平放置的平板上的圆孔（如右图），在其下端受有拉力P 。
机械设计基础第一章
机械设计基础 —— 平面连杆机构
2-1 平面机构的运动简图和自由度
一、构件 二、运动副 三、机构 四、平面机构的运动简图 五、平面机构的自由度
精品课件
机械设计基础 —— 平面连杆机构
一、构件
构件：独立影响机构功能并能独立运 动的单元体 （实物、刚体、运动的整体）
机架、原动构件、从动构件 零件：单独加工的制造单元体
(运动副)
精品课件
与动力 源组合
机器
机械设计基础 —— 平面连杆机构
二、运动副
❖ 运动副: 两构件直接接触而形成的可动联接 ❖ 运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分 ❖ 接触形式: 点、线、面
精品课件
y
o
x
机械设计基础 —— 平面连杆机构
运动副分类
❖ 按接触形式分类 ❖ 按相对运动分类
闭链
开链
精品课件
原动件 1
2 从动件 3
机构
机架 4
机械设计基础 —— 平面连杆机构
四、平面机构的运动简图
1 概述 2 构件的表示方法 3 运动副的表示方法 4 运动简图的绘制方法 5 例题
精品课件
机械设计基础 —— 平面连杆机构
1 概述
❖ 机构各部分的运动，取决于： 原动件的运动规律、各运动副的类型、机构的运动尺寸( 确定各运动副相对位置的尺寸)
❖ 机构运动简图: （表示机构运动特征的一种工程用图）
用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置 与原机械具有完全相同的运动特性 ❖ 比较： 机构示意图：没严格按照比例绘制的机构运动简图 ❖ 用途：分析现有机械，构思设计新机械
精品课件
机械设计基础 —— 平面连杆机构
机械设计基础
机械设计基础概述机械设计是指通过对机械系统的结构、运动和力学性能的分析、计算和优化，设计出满足特定功能和性能要求的机械产品的过程。
机械设计基础是机械设计的基本理论和方法的总称，它包括机械设计的基本原理、基本计算方法以及常用的机械设计软件的使用等内容。
机械设计的基本原理1.基本材料力学: 机械设计中需要考虑材料的力学性能，如强度、刚度、韧度等。
了解基本材料力学理论对合理选材和结构设计有重要意义。
2.运动学：运动学研究物体在空间中的运动规律，机械设计中需要分析物体的运动轨迹和速度等参数，以确定机构的工作性能。
3.动力学：动力学研究物体的运动状态和受力情况，机械设计中需要对机械系统受到的各种力进行分析和计算，以确保机械系统的安全和稳定性。
4.刚体力学：刚体力学是研究刚体受力和运动的力学学科，机械设计中需要对机械构件进行刚体分析，以计算各个构件的应力和变形，从而确定结构的稳定性。
5.机构学：机构学是研究机械构件之间相对运动和传动的学科，机械设计中需要对机构的结构和运动进行分析，以满足特定的功能和工艺要求。
机械设计的基本计算方法1.强度计算：在机械设计中，强度是一个重要的考虑因素。
常用的强度计算方法有应力计算、应变计算和变形计算等。
通过这些计算方法可以评估机械结构的强度，从而避免结构因载荷过大而破坏的问题。
2.变形计算：机械结构在受到载荷作用时，会发生一定的变形。
变形计算是对机械结构的变形进行分析和计算，以保证结构的稳定性和工作性能。
3.高强度螺栓组合计算：在机械设计中经常会使用螺栓连接各个构件，螺栓组合的计算是为了确定螺栓的尺寸和数量，以满足机械结构的强度要求。
4.刚度计算：机械结构的刚度对于机构运动的精度和稳定性有很大的影响。
刚度计算是对机械结构的刚度进行分析和计算，以确保机构的工作性能。
5.选择轴承和传动元件：在机械设计中，选择合适的轴承和传动元件对于机械结构的运动效果和寿命有重要的影响。
选择轴承和传动元件的计算方法包括轴承尺寸计算、带传动计算等。
机械设计基础知识大全
机械设计基础知识大全1. 材料力学材料力学是机械设计的基础知识，主要包括材料的弹性、塑性、断裂、疲劳等力学性质。
了解材料的力学性质，有助于选取适宜的材料和确定材料的可靠强度。
2. 静力学静力学是机械设计的重要基础，它包括平面力学、三维力学、力的合成分解、重心和力矩等重要内容。
静力学的应用广泛，可用于设计机械结构和判断结构的稳定性。
3. 动力学动力学是机械设计中不可忽视的重要知识，它包括牛顿定律、功和能量、动量守恒等内容。
了解机械系统的动力学特性，可以帮助设计机械运动控制系统。
4. 机械制图机械制图是机械设计的重要环节，它用于描述机械装配的结构、功能和零件之间的关系。
掌握机械制图的基本要素，有助于绘制出高质量的图纸。
5. 液压传动液压传动是机械设计中广泛应用的技术，它利用液体传递压力和能量，在机械运动控制、能量转换和电控系统中发挥着重要作用。
了解液压控制系统的原理和组成，有助于设计出高效可靠的液压系统。
6. 传动系统传动系统是机械运动和动力传递的重要环节，它包括齿轮传动、皮带传动、链传动等多种形式。
了解每种传动系统的优缺点和适用场合，可以选择适宜的传动方式，优化机械结构。
7. 机械加工机械加工是机械设计中不可或缺的环节，它包括加工工艺、刀具选择和加工精度等内容。
了解机械加工的基本原理和方法，可以提高机械零件的制造精度和质量。
8. 机械设计软件机械设计软件是机械设计中必不可少的工具，它包括CAD、CAM、CAE 等多种类型。
了解常用的机械设计软件的功能和应用，可以提高机械设计的效率和质量。
9. 机械标准机械标准是机械设计的重要参考依据，它规定了机械零件的尺寸、形状、公差和材料等方面的标准化要求。
了解机械标准的内容和应用，可以避免设计中出现不合规范的问题，提高机械产品的质量。
10. 机械维修机械维修是机械设计的延伸，它包括机械设备的故障检测、维修和保养等方面。
了解机械维修的基本原理和方法，可以保持机械设备的正常运转，延长机械产品的使用寿命。
1 机械设计基础概论
工作能力计算准则：根据零件失效的原因，可建立相应的零件工作 能力的判定条件。
计算准则包括：①强度判定条件：应力许用应力； ②刚度判定条件：变形量许用变形量； ③耐磨性判定条件：压强许用压强； ……。 判定条件可概括为：计算量许用量。
1、机械零件的强度准则（基本条件） 强度：零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的 能力。 判定准则：零部件在载荷作用下的工作应力不超过许用应力。
2、 磨损的分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把 磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
(1）粘着磨损 也称胶合，摩擦表面的微观凸峰粘在一起后，在相对运动 中，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。
(2）磨粒磨损 也称磨料磨损，是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运 动中，对摩擦表面的擦伤所引起的磨损。
•经济性要求 1、应尽可能采用先进的设计方法，计算机辅助设计，加快 设计进度，降低设计成本； 2、尽量采用标准件、通用件，产品系列化； 3、采用新技术、新材料和新结构，选用高效传动系统以降 低能耗； 4、考虑机器的机械化、自动化水平，提高机器的生产率。
•满足社会要求 操作方便、省力，劳动强度低，维修简便；能够安全运行； 造型美观；低噪音、无毒、低辐射等。
另外，要考虑材料的费用（材料费占成本的30﹪以上）。
材料的费用 （材料费占成本 的30﹪以上）
原材料的价格 包 括
零件制造费用
机械零件材料具体的选用措施： (1)尽量采用高强度铸铁来代替钢材，用工程塑料或粉末冶金 材料代替有色金属材料； (2)采用热处理或表面强化处理等工艺，充分发挥利用材料的 潜在力学性能； (3)合理采用表面镀层等方法，减少磨损速度，延长零件的使 用寿命； (4)采用组合式零件结构，使得工作部分用贵重材料，非工作 部分用廉价材料（如部分铸铁刀具只在刀尖处用金刚石、大型蜗轮 用青铜齿圈和铸铁轮心的组合式结构）； (5)优化工艺方案，提高材料的利用率； （6）用本地富有元素合金钢代替稀有元素合金钢，金属采购、 运输费用。
机械设计基础
机械设计基础（一）机械机构机器1、机器是执行机械运动的装置。
2、机构是能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件实物的组合体，如：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
3、机械=机器+机构。
（二）零件和构件1.零件是最小的制造单元2、提到加工制造的时候，用零件这个词。
加工零件3、构件是运动单元。
很多构件组成机构4、零件是最小的制造单元（加工零件），构件是运动单元（运动构件）（三）通用零件和专用零件1、有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件。
有些零件只有在特定的机器总才用到，称之为专用零件2、通用零件不一定是标准化的，比如轴是通用零件。
但是没有国家标准规定轴的直径和长度。
标准化和通用是两个系列的概念。
通用的只要强度满足要求就可以了。
通用零件比如齿轮和轴他的尺寸是根据要求设计计算得到的，而标准件是根据要求查表选择合适的型号1.带传动是依靠（带与带轮接触面之间的摩擦力）来传递运动和功率的。
2.与平带传动相比较，V带传动的优点是 D 。
A. 传动效率高B. 带的寿命长C. 带的价格便宜D. 承载能力大3. 带轮是采用轮辐式、腹板式或实心式，主要取决于 D 。
A. 带的横截面尺寸B. 传递的功率C. 带轮的线速度D. 带轮的直径4. 选取V带型号，主要取决于 A 。
A. 带传递的功率和小带轮转速B. 带的线速度C. 带的紧边拉力D. 带的松边拉力5. 带传动的中心距过大时，会导致 D 。
A. 带的寿命缩短B. 带的弹性滑动加剧C. 带的工作噪声增大D. 带在工作时出现颤动1. 设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使__B_。
A.大、小齿轮的硬度相等B.小齿轮硬度高于大齿轮硬度C.大齿轮硬度高于小齿轮硬度D.小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面2.对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为____C____。
A．轮齿疲劳折断B．齿面磨损C．齿面疲劳点蚀 D．齿面胶合3.对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般_____D___。
《机械设计基础》全套PPT课件(完整版)
机械设计基础全套PPT课件（完整版）简介《机械设计基础》是一门介绍机械设计基本理论和方法的课程。
本套PPT课件是全套课程的完整版，旨在帮助学生全面了解机械设计的基础知识和技术，培养学生的机械设计能力。
课件目录1.机械设计基础概述–机械设计概述–机械设计的重要性–机械设计的基本流程2.材料与力学基础–材料工程概述–材料的力学性能–弹性力学基础–塑性力学基础3.物体的几何参数–几何图形的表示方法–构建三维几何模型–几何参数的计算与分析4.连接零件的设计–轴的设计–轴承的选择与设计–轴承的寿命计算5.传动装置的设计–齿轮传动–带传动–传动装置的计算与优化6.结构件的设计–结构件的设计原则–加工工艺与工装设计–结构件的计算与优化7.机械设计的检查与验证–设计的检查原则–设计验证的方法–机械设计的可靠性分析8.机械设计的案例分析–常见机械设计案例分析–机械设计的创新与应用学习建议1.注重课堂笔记的整理，重点记录课程重要概念和公式。
2.完成课后习题和实践任务，巩固所学知识。
3.多查阅相关参考书籍和资料，拓宽机械设计的知识面。
4.参加实验室和工程实习，锻炼机械设计实际操作能力。
5.加强与同学的讨论和交流，共同学习、提高。
结语《机械设计基础》全套PPT课件是学习这门课程的重要辅助资料，帮助学生快速全面掌握机械设计的基础理论和方法。
通过学习本课程，学生能够了解机械设计的基本原理，掌握机械设计的基本流程和方法，并在实际应用中能够独立进行机械设计与分析。
希望本套课件对学生的机械设计学习有所帮助，祝愿大家学习顺利！。
机械设计基础课程教学大纲
机械设计基础课程教学大纲一、课程概述机械设计基础课程是为机械工程专业的学生设计的一门基础课程。
本课程旨在培养学生掌握机械设计的基本理论与方法，能够应用机械设计软件进行设计与分析，并获取一定的工程实践能力。
二、课程目标1. 理解机械设计的基本概念和原则；2. 掌握机械零件的基本设计方法和计算原理；3. 熟悉机械设计软件的使用，能够进行零件三维建模和装配设计；4. 能够分析和评估机械设计的性能和可靠性；5. 培养学生的创新能力和解决问题的能力。
三、教学内容1. 机械设计基础知识（1）机械设计的概念与分类（2）机械设计的基本原则与方法（3）机械零件的功能、特性和要求2. 机械零件的设计（1）标准零件的选择与使用（3）轴类零件的设计与计算（4）轴承的选择与安装（5）齿轮传动的设计与计算3. 机械设计软件的应用（1）CAD软件的基本操作（2）三维建模与装配设计（3）有限元分析与性能评估4. 机械设计案例分析（1）实际机械设计案例的讲解和分析（2）学生个人或小组设计项目实践四、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，包括理论讲授、实例演示、案例分析、软件操作实践等。
通过理论与实践相结合的教学方式，培养学生的问题解决能力和创新能力。
五、教材与参考书目1. 主教材：《机械设计基础》2. 参考书目：（2）《机械设计与制图》（3）《机械CAD设计与计算》（4）《机械设计案例分析》六、考核与评价1. 平时成绩：包括课堂参与、作业完成情况等。
2. 期中考试：测试学生对机械设计基础知识的掌握情况。
3. 期末考试：测试学生对整个课程内容的综合应用能力。
4. 设计实践项目：学生个人或小组完成一个机械设计项目，包括设计方案、设计报告和实物展示。
七、课程实施计划根据学期的周数和课时安排，制定具体的教学进度安排和实施计划，确保课程内容的全面覆盖，并留出一定时间进行案例分析和设计实践。
八、其他注意事项为了提高课堂效果，学生需要具备一定的计算机基础和CAD软件操作能力。
第一章 机械设计基础概论
宋荣 songyuerong@
《机械设计基础》课程是全国高等教育自学考试机 械工程专业专科必考的课程，是一门重要的技术基础 课程。
1-1 本课程研究的对象
一、本课程研究的对象是机械。
二、谈谈对机械的认识？
英国工业革命时期哈格 机械零件的工作能力计算准则和 一般设计思路
一、机械零件的失效形式
失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能
失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、 噪声失效、精度失效、可靠性失效
二、机械零件的计算准则
工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度 计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件 工作能力计算依据的基本原则
1、强度准则 零件在载荷作用下抵抗破坏的能力 lim [ ]
S
[ ]
2、刚度准则
lim
St
lim
( lim
B ( B ) 脆性材料 ) S ( S ) 塑性材料 ( ) 疲劳极限 Y Y
零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力
第三次工业革命
机械是人类进行生产以减轻体力劳动、提高生产 率的主要工具，使用机械进行生产的水平是衡量一个 国家工业化水平的重要标志。
三、何为机械？
机械是机器和机构的统称。
四、何为机器？
• 单缸内燃机
• 卷扬机
机器：用于实现能量转化或完成有用的机械功，用 于减轻或代替人类的劳动。
五、机器，需要满足的条件是什么？
机构是由若干构件通过可动联接而组成的具有确定运动 的组合体。 构件：是机构中的基本运动单元。
零件的分类
通用零件
专用零件
只有在某一种类型的机 器中使用的零件
机械设计基础资料(含答案)
《机械设计基础》一、填空题1、机器的三个共同特征为：都是人为的实物组合；各部分形成运动单元，各单元之间具有确定的相对运动；能实现能量转换或完成有用的机械功。
P12、按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把磨损分为：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。
P113、两构件之间以点或线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生一个约束。
4、轴承的密封方式主要有接触式密封和非接触式密封。
P3095、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取节点处的接触应力为计算依据，其载荷由一对齿轮承担。
6、闭式齿轮传动的润滑方式有油浴润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的轴承转速确定采用哪种方式。
7、螺纹的防松方法很多，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、永久防松和化学防松。
8、链传动是一种常见的机械传动形式，其兼有带传动和齿轮传动的一些特点。
9、普通V带按截面尺寸有小至大的顺序分为Y、Z、A、B、C、D、E7种型号。
10、能将连续回转运动转化为从动件的间歇回转运动的机构是槽轮机构，将连续回转运动转化为从动件的间歇移动运动的机构是不完全齿轮与齿条机构。
11、只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。
（传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴称为传动轴）12、对于闭式软面齿轮传动，齿面疲劳点蚀是主要的失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算。
13、机器是由有机构组成，常用的机构有齿轮机构 , 凸轮机构 , 。
14、运动副之间的摩擦导致了零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。
在摩擦副之间加入润滑剂的措施称为润滑。
常用的润滑剂有润滑油、润滑脂、固体润滑剂、气体润滑剂。
P10-1215、使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接，称为运动副。
平面运动副的低副引入了 2 个约束，以限制构件的运动。
【低副（面接触）2个约束，1个自由度；高副（点接触或线接触）1个约束，2个自由度】16、请为下图凸轮机构命名偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构。
机械设计基础考试题库及答案
机械设计基础考试题库及答案一、选择题1. 下列哪项不是机械设计的基本要素？A. 功能性B. 可靠性C. 美观性D. 经济性答案：C2. 机械设计的主要目标是？A. 提高生产效率B. 降低成本C. 提高产品质量D. 所有选项都是答案：D3. 以下哪个选项与机械设计中的材料选择无关？A. 强度B. 寿命C. 可靠性D. 形状答案：D4. 以下哪种连接方式适合要求灵活性较高的零部件？A. 焊接B. 螺栓连接C. 水泵连接D. 强力胶粘答案：B5. 什么是机械设计中的公差？A. 公差是指机械零件之间的尺寸差异B. 公差是指机械零件的加工精度C. 公差是指机械零件的形状误差D. 公差是指机械零件的材料选择答案：A二、填空题1. 机械设计中常用的零件连接方式有_______、_______和_______。
答案：焊接、螺栓连接、键连接。
2. 机械设计中常用的材料选取指标包括强度、_______、耐磨性和_______。
答案：刚度、耐蚀性。
3. 公差可以通过_______加工和_______加工来控制。
答案：数控加工、磨削加工。
4. 机械设计中常用的连接件有螺栓、_______和焊接件。
答案：销轴。
5. 设计工程师在机械设计中需要考虑的因素有功能性、可靠性、_______性和经济性。
答案：美观。
三、简答题1. 请简要描述机械设计的基本要素。
答案：机械设计的基本要素包括功能性、可靠性和经济性。
功能性指机械产品需要满足一定的功能要求，如承载能力、传动效率等。
可靠性指机械产品需要在正常使用条件下保持稳定可靠的工作性能。
经济性指机械产品需要在设计、制造和使用过程中具有较低的成本。
2. 请简要介绍机械设计中常用的材料选取指标。
答案：机械设计中常用的材料选取指标包括强度、刚度、耐磨性和耐蚀性。
强度指材料的抗拉强度、屈服强度等，影响机械零件的承载能力。
刚度指材料的刚性和变形能力，影响机械零件的稳定性和设计寿命。
耐磨性指材料的耐磨损程度，影响机械零件的使用寿命。
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具有两个运动副元素的构 件的表示方法 具有三个运动副元素的构 件的表示方法
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5
平面机构运动简图
二、平面机构运动简图的绘制 步骤 ：1. 分析机构运动，找出固定件、原动件与从动件。 2. 从原动件开始，按运动传递的顺序分析各构 件的相对运动情况——运动副、构件数目。 3. 选适当视图和适当的机构瞬时位置，取适当 比例尺，用规定符号绘出。
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例1
解：c处——复合铰链
F 3 7 2 10 1
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19
例2
解：C处—局部自由度，E处—复合铰链
F 3 8 2 11 1 1
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第一章 机械系统的 运动简图设计
运动副 机械系统的运动简图 机械系统具有确定运动的条件
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第一章 机械系统的运动简图设计
平面机构：机构中各构件都在 同一平面或相互平 行的平面中运动。 空间机构：机构中各构件的运 动平面不平行或不 重合。
§1-2 平面机构运动简图
机构运动简图——按一定的长度比例尺，用构件和运动副 的表达符号来表示机构的组成关系 一、运动副及构件的表示符号 GB4460-84
杆 杆固联 机架
两构件构成转动副
两构件构成移动副
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4
平面机构运动简图
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本章小结
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重点学习内容
1.平面机构运动简图的绘制。 2.平面机构自由度的计算。 3.平面机构具有确定运动的条件。
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本章英语主题词
连接 connection 刚体 rigid body 运动副 kinematic pair 面接触 area contact (surface contact) 线接触 line contact 点接触 point contact 高副 higher pair 低副 lower pair 转动副 revolute pair 铰链 hinge (pin joint) 移动副 sliding pair 螺旋副 helical pair 自由度数 degrees of freedom 复合铰链 multiple pin joints 局部自由度 partial freedom 虚约束 formal constraint 机构运动简图 kinematic scheme
Planar Mechanism)
1. 机构的自由度定义——机构有确定运动必须给定 的独立运动的数目。 对任一平面运动的构件，有三个独立的运动，两个移动， 一个转动，即三个自由度。 对一平面机构，各构件通过运动副相连，由于运动副
的直接接触独立运动受到限制，自由度也随之减少。
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机构中每一个原动件具有一个独立运动源，即独立运动。机 构自由度是机构的独立运动数目， 则机构具有确定运动的条件为：
F 1
；
原动件数 = 机构自由度数
如原动件数 ＜ 机构自由度数, 运动不确定
原动件数 ＞ 机构自由度数， 构件将会被破坏
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武汉理工大学 物流工程学院 罗齐汉 qhluo@
2
§1-1运动副
运动副——机构中构件的动联接
｛
彼此联接 彼此有确定的相对运动
一、低副 ——两构件面接触
1. 转动副 如轴与轴承
2. 移动副 如活塞与汽缸
二、高副——两构件点或线接触 如齿轮间、凸轮间的接触
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F
E
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5）机构运动传递中对运动不起独立作用 的对称部分
图1
图
例: 计算下图 所示大筛 机构的自由度
图3
图4
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三、机构具有确定运动的条件
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平面机构运动简图 例:绘制下图所示牛头刨床机构的运动简图
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§1-3 平面机构自由度的计算及有 确定运动的条件
一、平面机构的自由度( Degree of Freedom of a
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2. 局部自由度——机构中对其它构件的运动没有影响 的自由度 主要出现在凸轮滚子处，处理办法: 将滚子看作不动
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例：
F
F=3n - 2 PL – PH
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二、计算机构自由度注意事项 1. 复合铰链——两个以上构件同时在一轴线上用转动副联接。 不能看作一个转动副，如为K个构件，则有 K-1个转动副 例 :计算下图所示锯床进给机构的 自由度数 解：在本机构中A、B、C、D 四处都由三个构件组成复合铰链， n＝7，PL＝10，PH=0，可得: F=3×7-2×10-0=1
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3. 虚约束——机构中与其它约束重复而不起限制 运动的约束 出现在下列情况： 1）轨迹重合
2）两构件同时在几处
构成多个移动副 3）两构件同时在几处 构成同轴线转动副
1 A 4 5 C 3 D
4）两点间的距离始 终不变
平面高副，可沿切向移、绕切点转， 限法向移，失一个自由度 转动副，可绕铰链中心转， 限X、Y方向移，失两个自由度 移动副，可沿X方向移， 限制Y方向移及相对转动，失去两个自由度
如果平面机构由N个构件组成，有一个为机架，活动件数 n=N-1， 则：n个活动构件的总自由度为3n； PH 个 高副引入PH个 约束； PL个低副引入2PL个 约束； 2. 平面机构自由度计算公式
例3
解：A、B、C、D处—复合铰链
F 3 8 2 9 3 3
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例4
解：齿轮I、J之一为虚约束 A处—复合铰链
武汉理工大学 物流工程学院 罗齐汉 qhluo@22来自习题4答案：F=1
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习题1
答案：F=2
武汉理工大学 物流工程学院 罗齐汉 qhluo@ 23
习题2
答案：F=1
武汉理工大学 物流工程学院 罗齐汉 qhluo@ 24
习题3
答案：F=1
武汉理工大学 物流工程学院 罗齐汉 qhluo@ 25