机械设计基础A学习指南工业1212

机械设计基础A学习指南⼯业1212
《机械设计基础A》课程学习指南
2013—2014学年第⼆学期⼯业⼯程专业12级本科学⽣使⽤
任课教师：李乃根
说明：为配合学⽣《机械设计基础A》课程的学习，使学⽣积极主动、有的放⽮
地进⾏学习，在学习指南中对本课程基本情况、性质、任务、教材和多媒体课件
的处理、学习参考书、考核要求及各章基本要求、重点、难点等均做了较详细地
说明。

同时，对每⼀章节还配备了若⼲有代表性的⾃测练习题，便于学⽣⾃⼰检
查对其基本内容的掌握程度，及时发现学习中存在的问题。

⼀、课程基本情况、性质、研究对象和任务
总学时：64学时，课堂教学60学时，实验4学时。

先修课：⾼等数学、理论⼒学、材料⼒学、互换性与技术测量、机械制图等。

《机械设计基础A》是机类、近机类专业必修的⼀门重要的专业技术基础课，作为⼀门主⼲基础课程，它在整个教学流程中起着承上启下、举⾜轻重的作⽤。

本课程主要研究组成机械的⼀些常⽤机构、机械传动装置、通⽤零、部件等的⼯作原理，结构特点及基本的设计理论和⽅法。

主要任务：
1)通过本课程的学习，使学⽣能够认识机械、了解机械，并掌握分析机械、设计机械的基本⽅法。

2)通过本课程的学习，使学⽣掌握机构分析与设计的基本理论和基本⽅法、并初步具有分析和设计零、部件的能⼒；强调能⽐较、能选择、能设计的基本能⼒的培养；为学习后续的专业课程和新的技术学科建⽴基础。

⼆、教材处理及多媒体课件说明
教材处理：
选⽤机械⼯业出版社出版的普通⾼等教育“⼗⼀五”国家级规划教材、新世纪⾼校机械⼯程规划教材、朱东华等主编的《机械设计基础》。

本教材系统、完整、新颖和适⽤。

但由于教材内容多，⽽计划学时有限，所以教学任务⾮常繁重。

对此，应该在满⾜教学基本要求的基础上，做到抓住重点、难点，放⼿简单、次要的内容（在⽼师指导下让学⽣⾃学），淡化理论演绎、简化公式推导，使学⽣掌握其共性规律和基本⽅法。

真正做到将问题由“繁”变“简”，将课本由“厚”变“薄”。

多媒体课件：
根据本课程的特点，机械设计基础适合⽤多媒体教学。

该课件综合了图、⽂、声、像、⼆维图形、三维动画等多种媒体⼿段，经科学、合理的重组、整合、加⼯，构筑了⼀种虚拟实际场景的教学氛围。

对学⽣开阔视野、扩展思路、增强⼯程实践意识以及提⾼分析问题、解决问题的能⼒和创造能⼒都具有⾮常重要的作⽤。

但是，应该提醒的是，学⽣在利⽤多媒体课件进⾏学习时，不能将注意⼒只集中在丰富多彩的课件画⾯上，⽽忽视对课程内容的关注和理解；课堂学习中，由于信息量较⼤，课堂进度较快，应注意对重要内容作记录，并在课下及时复习和总结。

三、学习参考⽤书
可选⽤⾼等学校机械设计系列教材：
《机械设计基础》（杨可桢程光蕴主编）；
《机械原理》（孙桓主编），
《机械设计》（濮良贵主编），
《机械设计基础学习指导书》（程光蕴主编）
四、关于考试的说明
《机械设计基础》课程的考核成绩由以下⼏部分构成：
●课外作业(未完成作业者不得参加期末考试) 20 %
●实验(未完成规定实验者不得参加期末考试) 10 %
●期末考试70 %
五、各章基本要求、重点难点及⾃测练习题
绪论
（⼀）基本要求
1．掌握有关机械、机器、机构、构件及零件等名词概念；
2．了解机械设计基础研究的对象和内容及本课程的性质、任务及相应的学习特点。

（⼆）重点与难点
本章重点是掌握机器和机构的含义和特征、构件及零件等名词概念
（三）⾃测练习题
1．填空题
1）零件是机器中的单元体；构件是机构中的单元体。

2）内燃机中的连杆属于。

A．零件 B.机构 C.构件
3）机器与机构的主要区别是：。

A.机器较机构运动复杂
B.机器能完成有⽤的机械功或转换能量
C.机器能变换运动形式。

4）⼀种相同的机构机器。

A．只能组成相同的 B.可以组成不同的 C.只能组成⼀种2．简答题
1）《机械设计基础》课程研究的对象与内容是什么?
2）什么是机械、机器、机构、构件、零件?各举⼀例说明。

平⾯机构
（⼀）基本要求
1.掌握平⾯机构运动简图的绘制⽅法。

搞清运动副、约束、⾃由度等基本概念，看懂并能绘制机构的运动简图；
2．掌握平⾯机构⾃由度计算。

能对复合铰链、局部⾃由度及虚约束进⾏正确识别及处理，对机构的运动是否确定会做出相应的判断；
3.了解平⾯四杆机构的基本形式及演化⽅法。

熟悉铰链四杆机构的三种基本形式及其演化中的曲柄滑块机构、摆动导杆机构的结构特点及运动特点；
4.掌握平⾯四杆机构特性分析⽅法。

对曲柄存在条件、急回特性、⾏程速⽐系数、传动⾓或压⼒⾓、死点有明确的概念；
5.掌握设计平⾯四杆机构的基本⽅法。

能够按照给定⾏程速⽐系数、两连架杆位置运⽤图解法完成四杆机构各构件基本尺⼨的确定。

（⼆）重点与难点
本章的重点是机构运动简图的绘制；平⾯机构⾃由度计算；铰链四杆机构基本形式的判断；四杆机构中急回特性分析及平⾯四杆机构的设计。

其中机构运动简图的绘制即是重点⼜是难点；⽽机构⾃由度计算中虚约束的处理是难点但不是重点；平⾯四杆机构最⼩传动⾓
的分析是难点。

（三）⾃测练习题
1．填空题
1）两构件通过点或线接触⽽构成的运动副为；它引⼊个约束。

两构件通过⾯接触⽽构成的运动副为，它引⼊个约束。

2）机构中只有⼀个。

A .原动件 B.从动件 C .机架
1）当曲柄摇杆机构处于死点位置时，原动件应是，此时，机构的压⼒⾓为。

2）在曲柄摇杆机构中，若把摇杆变换为机架，则机构演变成机构。

3）⼀对⼼曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成机构。

4）在四杆机构中，能实现急回运动的机构有、、。

5）摆动导杆机构，当以曲柄为原动件时，传动⾓总是。

A ．等于0o
B ．等于9 0o
C ．⼤于0o⽽⼩于9 0o
6）曲柄滑块机构中，若增⼤曲柄长度，则滑块⾏程将。

A ．增⼤
B ．不变
C ．减⼩
7）铰链四杆机构ABCD 各杆长度分别为 l A B = 40mm l Bc = 90mm ，l cD = 55mm ，l AD = 100mm ，
取AB 杆为机架，则该机构为。

A ．双摇杆机构
B ．双曲柄机构
C ．曲柄摇杆机构
2．计算分析题
下⾯所⽰两图分别为⼀机构的初拟设计⽅案。

试：计算图⽰各机构的⾃由度，如有复合铰链，局部⾃由度和虚约束需说明。

分析其设计是否合理，如此初拟⽅案不合理，请⽤简图表⽰其修改⽅案，并对其合理性进⾏验证。

凸轮机构
（⼀）基本要求
1．了解凸轮机构的分类及应⽤；
2．掌握推杆⼏种常⽤运动规律的特点和适⽤场合；
3．掌握⽤反转原理设计凸轮廓曲线的⽅法。

（⼆）重点与难点
本章的重点是推杆⼏种常⽤运动规律的特点及适⽤场合；盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；凸轮机构压⼒⾓及运动失真的主要影响因素。

本章的难点是在凸轮轮廓设计及分析中“反转法”原理的理解和运⽤。

（三）⾃测练习题
1．填空题
1）在凸轮机构推杆常⽤的运动规律中，运动规律会使机构产⽣刚性
冲击，⽽运动规律会使机构产⽣柔性冲击。

2）右图所⽰⼏种凸轮机构中，的润滑条件和传⼒性能最好。

A 、a 图
B 、b 图
C 、c 图
3）尖顶从动件凸轮机构中，基圆的⼤⼩会影响。

A ．从动件位移
B ．从动件加速度
C ．机
构的压⼒⾓
4）与其它机构相⽐，凸轮机构的最⼤优点是。

A ．便于润滑
B ．制造⽅便
C ．可实现各种预
期的运动规律
5）为避免从动件运动失真，滚⼦从动件凸轮的理论轮
廓不能。

A ．内凹
B ．有尖点
C ．变平
6）若凸轮机构出现运动失真，可采取的措施。

(b)
A ．增⼤滚⼦半径
B ．增⼤基圆半径
C 、减⼩基圆半径
7）设计滚⼦直动从动杆盘形凸轮机构时，若压⼒⾓超过许⽤值，则应。

A 、增⼤滚⼦半径
B 、增⼤基圆半径
C 、减
⼩基圆半径
2．作图分析题
1）右图所⽰⼀对⼼直动滚⼦从动杆盘形凸轮机构，已知凸轮转向为逆时针⽅向，凸
轮⼯作轮廓由两段圆弧和两段直线光滑连接⽽成，要求：
①画出凸轮的理论轮廓；
②画出凸轮的基圆；
③标出从动杆的⾏程h ；
④标出凸轮的推程⾓δ0、远休⽌⾓δ01、回程⾓δ0′、近休⽌⾓δ02；
⑤标出凸轮由图⽰位置按逆时针⽅向转过45°时机构的压⼒⾓α。

2）图⽰为⼀偏⼼圆盘构成的凸轮机构，已知O 为偏⼼圆的中⼼，偏⼼距e = 15
mm,圆盘直径d = 60 mm 。

要求：
①⽤作图法标出从动件2的⾏程h 和推程运动⾓δ0。

②⽤作图法标出凸轮转过90? 时从动件2的位移S 90、压⼒⾓α90。

③若改为偏置式凸轮机构，从减⼩推程压⼒⾓的⾓度考虑，从动件应偏向哪⼀侧？
间歇运动机构
（⼀）基本要求
了解棘轮机构、槽轮机构的⼯作原理、运动特点、应⽤场合及设计要点；
（⼆）重点与难点
本章重点是掌握棘轮机构、槽轮机构的组成、运动特点及应⽤。

（三）⾃测练习题
1．填空题
1）单销外槽轮机构中，槽轮的运动时间总是静⽌时间。

A ．⼤于；
B ．等于；
C ．⼩于。

2）若要实现周期性间歇转动，且希望转⾓⼤⼩可调，可选取机构。

A 、槽轮；
B 、不完全齿轮；
C 、棘轮。

3）在单向间歇运动机构中，棘轮机构常⽤于场合。

A ．低速轻载；
B ．⾼速重载；
C ．低速重载。

4）当输⼊运动为连续匀速转动时，要求输出运动为单向间歇转动，可选⽤机构、机构和机构。

5）棘轮机构中⽌动⽖的作⽤是。

2．简答题
实现间歇转动的机构有哪⼏种？哪⼀种间歇回转⾓可调？那⼀种较适⽤于⾼速情况？为什么？
带传动
（⼀）基本要求
1．了解带传动的类型、特点和应⽤；
O
2．熟悉V 带的构造和标准；
3．掌握V 带传动的受⼒分析、应⼒分析。

熟悉带传动的主要失效形式，会区分打滑和弹性滑动这⼆个概念；4．掌握V 带传动的参数选择和设计计算。

（⼆）重点与难点
本章的重点是V 带传动的参数选择和设计计算；难点是弹性滑动的分析。

（三）⾃测练习题
1．填空题
1)带传动⼯作时产⽣弹性滑动是因为。

A ．带的预紧⼒不够 B.带的紧边和松边拉⼒不等 C.带和带轮间摩擦⼒不够
2）带轮的轮槽尺⼨由确定。

A 带的型号
B 带轮直径
C 带的长度
3）带传动主要依靠来传递运动和动⼒的。

A 带与带轮接触⾯间的正压⼒
B 带与带轮接触⾯间的摩擦⼒
C 带的紧边拉⼒
4）设计V 带传动时，如⼩带轮包⾓α1过⼩（α1<120?），最有效的解决⽅法是。

A 、增⼤中⼼距
B 、减⼩中⼼距
C 、减⼩带轮直径
5）带传动不能保证精确传动⽐的原因是。

A. 带的磨损
B. 带的打滑
C. 带的弹性滑动
6）带的楔⾓θ与带轮轮槽⾓?之间的关系为。

A. θ= ?
B. θ＜ ?
C. θ＞ ?
2．讨论题
图⽰三个带传动⽅案，其中⼼距、
带轮直径满⾜下列关系式：
a a =a
b , D 1a <d 1b="" ,="" d="" 2a="D" 2b="" ;<="" p="" bdsfid="288">。