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0ºB ．等于9 0ºC ． 大于0º而小于9 0º6）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 = 15mm,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；O2．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ϕ之间的关系为 。

A. θ= ϕB. θ＜ ϕC. θ＞ ϕ2． 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 =ab , D 1a <D 1b , D 2a =D 2b ;a b <a c, , D 1b =D 1c , D 2b =D 2c ,试分析哪个方案传动能力最强？齿轮传动 （一）基本要求1 了解齿轮机构的类型和应用；2． 理解齿廓啮合基本定律。