机械设计基础第四章(西北工业大学)
机械设计基础习题(西北工业大学版)5文档
第九章9-1.带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？对传动有何影响？影响打滑的因素有哪些？如何避免打滑？解：由于紧边和松边的力不一样导致带在两边的弹性变形不同而引起的带在带轮上的滑动，称为带的弹性滑动，是不可避免的。
打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。
由于弹性滑动的存在，使得从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使得传动效率降低。
影响打滑的因素有：预紧力大小、小轮包角、当量摩擦因素。
避免打滑：及时调整预紧力，尽量使用摩擦因素大的、伸缩率小的皮带，对皮带打蜡。
9-3.试分析参数1112D i α、、的大小对带传动的工作能力有何影响？解：1D 越小，带的弯曲应力就越大。
1α 的大小影响带与带轮的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取1α≥0120） 12i 越大，单根V 带的基本额定功率的增量就越大。
9-4.带和带轮的摩擦因数、包角与有效拉力有何关系？ 解：ec 01F =2F F 1f e f e e αα-≥+，最大有效拉力ec F 与张紧力0F 、包角α和摩擦系数f 有关，增大0F 、α和f 均能增大最大有效拉力ec F 。
9-9.设计一由电动机驱动的普通V 带减速传动，已知电动机功率P=7KW ，转速1=1440/min n r ，传动比123i =，传动比允许偏差为±5%，双班工作，载荷平稳。
解：1.计算功率ca P查表得，A K =1.2，则A =K P=1.278.4ca P kW ⨯=2.选择带的截型根据18.41440/min 9-9A ca P kW n r ==和查图选定型带。
3.确定带轮的基准直径12D D 和参考图9-9和表9-3取小带轮的基准直径1D =100mm ，大带轮的基准直径2121(1)3100(10.01)297D i D mm ε=-=⨯⨯-=。
查表取标准值2315D mm =。
12 3.15i =满足条件。
4．验算带的速度v111001440/7.54/601000601000D n v m s m s ππ⨯⨯===⨯⨯带速介于5~25m/s 之间，合适。
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西北工业大学【国家精品教程】机械原理（课件完整版）目录• 第一章 绪论 • 第二章 机构的结构分析 • 第三章 平面机构的运动分析 • 第四章 平面机构的力分析 • 第五章 机械的效率及自锁 • 第六章 机械的平衡目录• 第七章 机械的运转及其速度 波动的调节• 第八章 平面连杆机构及其设计 • 第九章 凸轮机构及其设计 • 第十章 齿轮机构及其设计目录• 第十一章 齿轮系及其设计 • 第十二章 其他常用机构 • 第十三章 工业机器人机构及其设计第一章 绪 论§1-1 本课程研究的对象及内容 §1-2 学习本课程的目的 §1-3 如何进行本课程的学习返回§1-1 本课程研究的对象及内容1．研究对象机械 是机构和机器的总称。
机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。
机器是指一种执行机械运动装置，操 作 机可用来变换和传递能量、物料和信息。
实例：示 教内燃机板工件自动装卸装置六自由度工业机器人2．研究内容 有关机械的基本理论控制系统§1-2 学习本课程的目的课程性质、任务及作用 机械未来发展§1-3 如何进行本课程的学习掌握本课程的特点 注重理论联系实际 逐步建立工程观点 认真对待每个教学环节机器和机构的概念（1）机构机构 是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。
如常 见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、螺 旋机构等等。
这些机构一般被认为是由刚性件组成的。
而现代机构中除了 刚性件以外，还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光…等元 件。
故这类机构称为广义机构；而由刚性件组成的机构就称为狭 义机构。
（2）机器机器 是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、 物料和信息。
例如： 电动机、内燃机用来变换能量；机器和机构的概念(2/3)机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机用来变换信息。
由于各种机器的主要组成部分都是各种机构。
西北工业大学机械设计课程设计4—B
阳泉学院机械设计基础课程设计说明书设计题目：带式输送机传动装置班级：机电一体化二班姓名：邵华学号：130522060指导教师：张立仁2014年12月30日成绩签字日期目录一、设计题目二、参数计算三、齿轮传动设计四、链传动设计五、轴的设计及校核六、轴承校核七、键的选用以及校核八、减速箱的设计九、减速器的润滑及密封选择十、减速器的附件选择及说明十一、设计总结十二、参考文献计算及说明第一章 设计任务书§1设计任务1、设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱齿轮减速器的齿轮传动。
2、原始数据输送带的有效拉力 F=2200N 输送带的工作速度 v=1.3s m 输送带的滚桶直径 d=390mm 3、工作条件两班制工作，空载启动。
载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380/220V 。
第二章 传动系统方案的总体设计一、带式输送机传动系统方案如下图所示043皮带轮12电动机联轴器§1电动机的选择1．电动机容量选择根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率kw pv P w 86.210003.122001000=⨯==设： 轴η——一对流滚动轴承效率。
轴η=0.9901η——为齿式联轴器的效率。
01η=0.99 齿η——为8级齿轮传动的效率。
齿η=0.97结果kw P w 86.2=筒η——输送机滚筒效率。
筒η=0.96估算传动系统的总效率：86.096.097.099.099.024224201=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=筒齿轴ηηηηη工作机所需的电动机攻率为：kw p p wr 32.386.086.2===ηY 系列三相异步电动机技术数据中应满足：。
r m p p ≥,因此综合应选电动机额定功率kw p m 4= 2、电动机的转速选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速min 6.6314.33903.16060r D v n w ≈⨯⨯==π 方案比较 方案号 型号 额定功率 同步转速 满载转速 总传动比 Ⅰ Y 160M —4 11.0KW 1500 1460 24.31 ⅡY 160L —611.0KW100097016.01通过两种方案比较可以看出：方案Ⅱ选用电动机的总传动比为15.99，适合于二级减速传动，故选方案Ⅱ较为合理。
西北工业大学机械原理课后答案第4章
第四章 平面机构的力分析题4-7机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力（力矩）与输入力（力矩）之比值，即Δ=d r d r F F M M //=。
试求图示各机构在图示位置时的机械效益。
图a 所示为一铆钉机，图b 为一小型压力机，图c 为一剪刀。
计算所需各尺寸从图中量取。
（a ） (b) (c)解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力 见下图（a ）由构件3的力平衡条件有：02343=++R R rF F F由构件1的力平衡条件有：04121=++d R R按上面两式作力的多边形见图（b ）得θcot ==∆d r F F（b ）作压力机的机构运动简图及受力图见（c ）由滑块5的力平衡条件有：04565=++R R F F G由构件2的力平衡条件有：0123242=++R R R 其中 5442R R =按上面两式作力的多边形见图（d ），得tF G =∆(c) 对A 点取矩时有 b F a F d r ⋅=⋅ab =∆其中a 、b 为F r 、F d 两力距离A 点的力臂。
tF G =∆(d)(a)(b)drR41F R43F dG题4-8在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（为常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆质量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离l BS2=l BC/3。
试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。
解：1) 选定比例尺, mmml005.0=μ绘制机构运动简图。
(图(a) )2）运动分析：以比例尺vμ作速度多边形，如图(b)以比例尺aμ作加速度多边形如图4-1 (c)244.23smcpaaC=''=μ2222100smspaaS=''=μ22215150sBCcnlalaBCtBC=''==μμα3) 确定惯性力活塞3：)(37673333NagGamFCSI=-=-=方向与cp''相反。
机械设计基础(西北工业大学)
第一章绪论§1-0 引言§1-1 机械工业在现代化建设中的作用§1-2 机器的基本组成要素§1-3 本课程的内容、性质与任务§1-4 认识机器引言引言人类社会的进步源于不断地创新，设计活动则是创新的策划、起点和关键环节。
机器是人们改造世界和现代化生活的重要工具，机器的发明、使用和发展是现代社会发展的一个重要创新过程。
在这一创新过程中，人们总结出了进行机械设计的理论与方法，从而为更高层次的创新与设计奠定了基础。
现代教育的目标是素质教育，而素质教育的核心应该是创新素质教育。
作为集中了人们关于机械及装备创新智慧的机械设计的理论与方法，应该是同学们学习创新的理想内容。
关于机械设计的理论与方法是博大精深的，而作为大学本科阶段的一门课程，机械设计课程的主要任务是讲述通用机械零部件的设计以及机械系统设计的基础知识。
机械工业在现代化建设中的作用第一节机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。
机器是代替人们体力和部分脑力劳动的工具，机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。
只有使用机器，才能便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其是便于实现高度的机械化、电气化和自动化。
机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。
大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促进国民经济发展的力度加速我国的现代化建设。
机器的基本组成要素第二节一个机械系统一般包含机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统。
一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。
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中才用到，称之为专用零件。
通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。
《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、课程与任课教师基本信息课程名称：机械设计基础课程类别：必修课√选修课□其中理论学时/实验（实训、讨论等）学时：总学时/学分：64/458/6授课时间：一（1，2）、三（1，2）/1-16周授课地点：7B414任课教师姓名：田君职称：副教授课程所属院（系）：机械工程学院联系电话：Email答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次发放作业时，采用集中讲解方式。
二、课程简介《机械设计基础》机械设计基础是一门培养学生具有一般机械设计基本知识的技术基础课。
本课程主要介绍一般机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，同时扼要介绍与本课程有关的国家标准和规范。
在教学过程中综合运用先修课程中有关的知识与技能，结合各实践环节进行工程技术人员所需的基本训练，为学生日后的工作打下良好的基础。
三、课程目标本课程教学的总体目标是：通过本课程的学习，使学生能认识机械、了解机械；掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统运动方案（创新）设计的初步能力；获得机械产品设计与制造技术的基础知识；使学生达到运用所学知识去解决现代机械工程中的实际问题的能力。
结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。
这些目标包括：1．知识与技能目标：通过本课程的学习，使学生掌握一般机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，具有使用和维护机械设备的能力；熟悉与本课程有关的国家标准和规范，并结合课程设计实践，使学生具有运用标准和规范、设计手册以及查阅有关资料进行设计简单机械传动装置的能力。
2．过程与方法目标：在学习常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法等内容的过程中，使学生的思维和分析方法得到一定的训练，培养学生综合分析和处理问题的能力。
机械设计基础-2008 西工大 孙恒 陈作模 版本 完美PPT
同一种零件可能有几种不同的失效形式，对应于各种失效形式 就有不同的工作能力，设计时，应对满足零件上述准则的各种工作 能力进行比较，取其较小者作为设计依据。
二、学习指导
6．机械零件材料的选用原则 机械零件常用的材料有钢、铸铁、有色金属和非金属 等，其牌号、性能及热处理知识可查阅机械设计手册。 在机械设计中选择材料是重要问题。设计者在选择材 料时，应充分了解材料的性能和适用条件，并考虑零件的 使用要求、工艺要求和经济性要求等。 7.机械零件的制造工艺性及标准化 (1) 机械零件的工艺性 零件的工艺性是指在既定的生产条件和规模下，能用 较少的劳动和成本把零件制造和装配出来。为此，设计者 必须了解零件的制造工艺，能从材料选择、毛坯制造、机 械加工、装配以及维修等环节考虑有关的工艺问题。
我国现行标准分为国家标准（GB）、部颁标准（JB、 YB等）和企业标准。出口产品采用国际标准（ISO）。
三、典型实例分析
1. 零件受静载荷产生变应力 零件所受的载荷是静载荷还是变载荷比较容 易判别，但在分析零件应力类型时，有时易发生 错误，特别是在静载荷作用下（此时可能产生静 应力也可能产生变应力）。在静载荷下作回转或 T 周期运动的零件就会产生变应力，这种情况经常 遇到。几种常用零件受静载荷时产生变应力的举
一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
回目录
一、基本内容及学习要求
二、学习指导
(3) 其他计算准则 振动稳定性准则：了解机器产生振动的主要原因和避免共振的 方法。 寿命准则：影响零件寿命的主要因素是磨损、腐蚀和疲劳。 热平衡准则：在工作中发生摩擦的零件会产生热量，故应对发 热较大的零件进行热平衡计算。 可靠性准则：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定 功能的概率称为可靠度，机器的可靠度取决于零部件的可靠度及它 们的组合关系。了解设计时提高系统可靠度的措施。
西北工业大学机械设计基础复习
2. 本章的重点 本章的重点：
凸轮机构及其设计
推杆常用的运动规律 盘形凸轮轮廓曲线的设计 凸轮机构的压力角与机构的受力情况和机构尺寸的关系
1. 本章的知识脉络
齿轮机构及其设计
分类-- 定比传动、变比传动 基础知识-- 齿廓啮合基本定律 齿轮 渐开线齿轮
渐开线齿廓及其啮合特性 基本参数及其几何尺寸计算 标准齿轮 直齿轮 圆柱 齿轮 正确啮合条件、重合度
其 他 常 用 机 构
传动轴间相互 万向铰链机构 位置需变动
回转移动相互转换
螺旋机构
其它常用机构 2. 本章的重点与难点 本章的重点是了解常用的一些其他基本机构和某些 组合机构的工作原理、运动特点及其应用。
例. 如图所示凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在B点的偏心圆， 从动件的偏距为e，请在图上标出： 1）凸轮的理论廓线； 2）凸轮的基圆； 3）凸轮与推杆在C点接触时的压力角与推杆位移 4）凸轮与推杆在C点接触到D点接触 所转过的角度
机械中任一运动副自锁 机械效率小于等于零
机械中的摩擦及机械效率 一、本章的重点与难点 1. 本章的重点 1）常见运动副中摩擦力及总反力的确定
2）机械效率的计算
3）机械的自锁现象和自锁条件的确定 2. 本章的难点
转动副中总反力作用线的确定
机械中的平衡 一、 本章的知识脉络 静平衡 刚性转子的平衡 动平衡 完全平衡 机构的平衡 不完全平衡 b/d>0.2
解析法
两构件上重合 点间速度关系
平面机构的速度分析 二、本章的重点与难点
本章的学习重点是利用瞬心法和相对运动图解法对机构 进行运动分析 。 本章的难点是对机构的速度分析
机械中的摩擦及机械效率 一、本章知识脉络 移动副 运动副中的 摩擦力分析 转动副 平面接触 槽面接触 半圆柱面 接触 轴径摩擦
西工大机械设计课程设计4-B设计说明书
目录一、设计题目 1二、参数计算三、齿轮传动设计四、链传动设计五、轴的设计及校核六、轴承校核七、键的选用以及校核八、减速箱的设计九、减速器的润滑及密封选择十、减速器的附件选择及说明十一、设计总结十三、参考文献一、设计题目（4-B）1.题目说明设计一带式输送机传动用的二级圆柱齿轮展开式减速器。
传动简图如下图所示：2.已知条件题号输送带牵引力F/KN输送带的速度V/（m/s）输送带滚筒的直径D/mm4—B 2.2 1.3 390连续单向运转，工作时有轻微震动；使用期10年（每年300个工作日）；小批量生产，输送机工作轴转速允许误差为±5%；带式输送机的传动效率为0.963.轴的设计（一）高速轴的结构设计：1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度：（从右至左）a)由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为20mm。
b)考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2mm，所以该段直径选为24mm。
c)该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有3mm的圆角，则轴承选用30206型，即该段直径定为30mm。
d)该段轴，考虑到轴肩要有2.5mm的圆角，经标准化，定为35mm。
e)该段轴为齿轮轴，所以该段直径选为齿轮的分度圆直径40mm。
f)该段轴要安装轴承，直径定为30mm。
2)各段长度的确定：各段长度的确定从右到左分述如下：g)该段轴连接联轴器，半联轴器与轴配合的毂孔长度为53mm，该段长度定为50mm。
h)该段取44mm。
i)该段安装轴承，参照工作要求长度至少17.25mm，考虑间隙取该段为30mm。
j)该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离、轴承与箱体内壁距离（采用脂润滑），还有二级齿轮的宽度，定该段长度为129.7mm。
k)该段与i段相同取30mm。
（二）中间轴的结构设计：1)根据轴向定位的要求确定轴的各段长度：（从右到左）a)I段轴承安装轴承和甩油环、套筒，轴承30205宽度T=16.25，该段长度选为38.2mm。
西北工业大学机械设计基础复习纲要
机械设计基础复习纲要 （1）必备的基础知识(1) 机械零件的常用材料1）钢是一种含碳量低于2％的铁碳合金。
2）铸铁含碳量高于2％的铁碳合金为铸铁。
3）有色金属有色金属 ，是相对于黑色金属而言 4）非金属钢的分类1）结构钢2）工具钢3）特殊钢结构钢碳素钢普通碳素结构钢(如：Q235) 优质碳素结构钢(如：45钢)合金钢铸铁 铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以铸造形状复杂的大小铸件。
常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等。
灰铁应用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材料的抗拉强度的平均值。
如： HT200有色金属 铜合金有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。
铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。
在铝中加人合金元素硅、铜、镁、锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。
工程塑料 工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。
（2）机械零件的基本变形及应力拉压A F =σ 剪切A F=τ扭转T T W T =τ弯曲W M =σ(3)常用机构的特点及应用 首先应明确机构的用途：运动形式的转换1、旋转运动 → 直线运动曲柄滑块机构 凸轮机构 齿轮齿条机构螺旋机构2、直线运动 → 旋转运动齿条-齿轮机构 螺旋机构 曲柄滑块机构3、旋转运动 → 旋转运动 速度的变换 减速传动 增速传动 变速传动 间歇传动(4) 通用机械零件的特点及应用联接件 : 螺纹联接 轴毂联接 铆、焊、胶 传动件 : 齿轮传动 带传动 链传动轴系部件 : 轴 滚动与滑动轴承 联轴器、离合器 其它 : 弹簧(2)必要的基本理论（1）机构的组成及机构具有确定运动的条件机构的自由度F=原动件的数目（2）螺旋副的摩擦、效率和自锁条件H L 23P P n F --=1111283=-⨯-⨯=F ()v W d T ϕλ+=tan 22驱动力矩 ()v ϕλλη+=tan tan 上行程 λϕληtan )tan(v -=下行程 βθcos sin ff f v ==v v f arctan =ϕv ϕλ≤（3）铰链四杆的特性及其演化铰链四杆机构中有曲柄的条件：1)最短杆长度十最长杆长度<其他两杆长度之和(杆长条件)。
机械设计基础答案(西工大版)
第一章前面有一点不一样，总体还行~~~1-1.机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？解：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。
为零件选材时应考虑的主要要求：1.使用方面的要求：1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态，2）零件的工作条件，3）对零件尺寸及重量的限制，4）零件的重要程度，5）其他特殊要求。
2.工艺方面的要求。
3.经济方面的要求。
1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。
45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。
40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。
65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。
ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450.HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa.ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。
LC4表示铝硅系超硬铝。
1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。
第二章2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。
机械设计复习提纲配西北工业大学版濮良贵
1
e
f
2
1
1
由上面公式可知： ① 预紧力F0↑，则Felim↑；
② 包角α1↑，则Felim ↑； ③ 摩擦因数 f↑，则Felim↑；
④ 摩擦线密度 q↑，则Felim↓； ⑤ 速度v↑，则Felim↓。
4. 带传动的张紧方法和张紧装置。
5. 链传动的工作原理、类型、特点和应用范围。
②设计准则：保证受拉螺栓的静力或疲劳拉伸强度； 保证受剪螺栓联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。
螺栓强度计算时，螺栓螺纹部分危险截面的面积要
用螺纹小径d1。
③ 受拉螺栓连接的强度计算理论与公式，尤其要记 住：受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接的受力变形图、螺栓总拉力的确定及紧螺栓连接强度计算 公式中系数1.3的意义。
15、大链轮的齿数不能取得过大的原因是 D 。 A、齿数越大，链条的磨损就越大 B、齿数越大，链传动的动载荷与冲击就越大 C、齿数越大，链传动的噪声就越大 D、齿数越大，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”
第6章
1. 齿轮传动的的主要特点，应用场合；按工作条件和齿 面硬度的分类方法。
2. 齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用热处理 方法及材料选用原则。
▲ 受力分析时所作假设： a)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； b)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合； c)受载后连接接合面仍保持为平面。
▲螺栓组连接四种典型受力状态（轴向力、横向力、 旋转力矩、倾覆力矩）下的受力分析。
▲螺栓组连接复杂受力状态下的受力分析。
技巧：利用静力分析法将复杂的受力简化成简单的 受力状态，即轴向载荷、横向载荷、旋转力矩、倾 覆力矩。分别计算螺栓组连接在这些简单受力状态 下每个螺栓的工作载荷，然后按同类工作载荷矢量 叠加，便可得到每个螺栓总得工作载荷，最后求出 受力最大的螺栓总拉力。
西北工业大学,机械设计基础,李育锡Ch02a
§2—2 机构运动简图
对现有机械进行分析或设计新机械时，作为一个基础工作， 首先必须绘出能表明机械运动特征及运动传递情况的机构运动 简图。 一个机构的运动情况不仅与原动件的运动规律有关，并与机 构中各运动副的类型、机构的运动尺寸（各运动副之间的相对 位置尺寸）等有关，而与构件的轮廓形状、断面尺寸、组成构 件的零件数目及其固连方式、运动副的具体构造等因素无关。 根据机构的运动尺寸，采用运动副符号以及一些简单的线条， 并按一定的比例尺，即可绘制出机构运动简图。 运动副的代表符号（表2-1）
F 3n 2PL PH 3 2 2 2 1 1
图2-15 凸轮机构
§2-3 平面机构的自由度
3．虚约束
在机构中，有些运动副引入的约束对机构的运动实际上不起约束 作用，这类约束称为虚约束。 平面机构中的虚约束常发生在下列场合： 1）在机构运动过程中，如两构件上某两点之间的距离始终保持 不变，在这种情况下，若用一个构件将该两点用转动副连接起来，则 该构件及形成的两转动副所引入的约束为虚约束。
F 3n 2PL PH 3 5 2 7 0 1
§2-3 平面机构的自由度
2．局部自由度
在有些机构中，某些构件所产生的局部运动，并不影响其他构 件间的相对运动，这种不影响其他构件间的相对运动的自由度称为 局部自由度。
例2-5 试计算图2-15所 示凸轮机构的自由度。
§2-3 平面机构的自由度
例题2
（e）压力机机构
表2-1 常用平面运动副的符号
表2-2 常用机构运动简图的符号
表2-3 一般构件的表示方法
固 定 构 件
两 副 构 件
同 一 构 件
三 副 构 件
习题
机械设计基础习题(西北工业大学版)4
第八章8-9.在图示轮系中，已知各轮齿数，试计算传动比14i （大小及转向关系）。
解：234114412345303412151517z z z n i n z z z ''⨯⨯====⨯⨯ 8-10.图示为一手动提升机构。
已知各轮齿数及蜗轮2'的头数2z '=2（右旋），与蜗轮固连的鼓轮Q 的直径0.2Q d mm =，手柄A 的半径0.1A r m =。
当需要提升的物品W 的重力20w F kN =时，试计算作用在手柄A 上的力F （不考虑机构中德摩擦损失）。
解：2313121331401201202022200.1120.11206QA w Qw A z z i z z d F r F d F F kN kN r ωωωω'⨯===⨯⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⨯===⋅⨯8-11.在图示轮系中，已知各轮齿数，齿轮1的转速1200/min n r =。
试求行星架Ｈ的转速H n 。
解：231111333121745 1.501730H HH H H H H z z n n n n n i n n n n z z '--⨯======--⨯ 200 1.5400/min H HH n n n r -=-=- 8-12.图示为行星搅拌机构简图，已知各轮齿数，当行星架H 以31/H rad s ω=的角速度回转时，求搅拌叶片F 的角速度F ω的大小及转向。
解：111212222210201402H HH H H H H H H n n n z i n n n z ωωωωωωω---=====-=-=---- 22031131293/rad sωω-=--=8-13.图示为一矿井用电钻的行星轮系，已知131545z z ==、，电动机转速13000/min n r =。
试求钻头H 的转速H n 。
解：2331111333121453015H H H H H H H z z z n n n n n i n n n n z z z --=======-- 3000301500/min H HH n n n r -=-=-8-14.在图示轮系中，已知各轮齿数及齿轮1的转速150/min n r =，行星架H 的转速100/min H n r =，转向如图所示。
《机械设计》讲义西北工业大学、高等教育出版社
《机械设计》西北工业大 学、高等教育出版社
简答题类
1、简述带传动工作时为什么会出现弹性滑动现象？这种滑动是 否可以避免，它对带传动有何影响？ 2、试分析初拉力F0的大小对带传动利弊两方面的影响。
初拉力F0越大，则带传动的承载能力就越大，但同时带中所受 的拉应力也越大，从而降低带的寿命；初拉力越小，虽可减小 带中的拉应力，提高带的寿命，但带传动的承载能力会降低。
以管的内径为公称直径。
6、圆锥螺纹
二、螺纹的主要参数
⑴、外径（大径）d ——在标准中称公称直径。 ⑵、内径（小径）d1 ——在强度计算中，作为危险截面的计 算直径）。
⑶、中径d纹连接的基本类型及标准连接件 一、螺纹连接的基本类型 1、螺栓连接 2、 双头螺柱连接 3、螺钉连接
§3-4 机械零件的接触强度 两圆柱体接触——线接触
H
F(1 1)
B 1 2
(1
12
1
2 2
)
E1
E2
5、机械传动中，两零件接触位置连续改变，在做接触疲劳计算
时，极限应力应是一（ B ）。
A、对称循环的极限接触应力 B、脉动循环的极限接触应力
C、不变的极限接触应力
D、对称循环的疲劳极限应力
第 四 章 摩擦、磨损及润滑概述
摩擦状态：按摩擦界面间的润滑剂情况分类
① 干摩擦状态： ② 边界摩擦
③ 混合摩擦
油膜 ④ 流体摩擦
§4-2 磨损 零件的磨损过程大致可分为三个阶段。
磨合磨 损阶段
I
稳定磨损阶段
II
剧烈磨损阶段
III
磨损量 q q
t
O
磨损基本类型
时间t
粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、
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第四章摩擦、磨损与润滑概述
§4-0 概述
§4-1 摩擦
§4-2 磨损
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
§4-4 流体润滑原理简介
❑摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；
❑
磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；❑润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。
关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology )。
摩擦学
摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。
随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。
世界上使用的能源大约有1/3~1/2 消耗于摩擦。
如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。
另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。
概述
摩
擦摩擦1二、摩擦的分类
内摩擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。
外摩擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。
静摩擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。
动摩擦：在相对运动进行中的摩擦。
滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。
滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。
❑
“机械说”产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用；❑
“分子说”产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用；一、摩擦的机理
❑“机械－分子说”两种作用均有。
1785年，法国的库仑用机械啮合概念解释干摩擦，提出摩擦理论。
后来又有人提出分子吸引理论和静电力学理论。
1935年，英国的鲍登等人开始用材料粘附概念研究干摩擦，1950年，鲍登提出了粘附理论。
摩擦2三、４种滑动摩擦状态（详细介绍）１.
干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。
２. 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。
（详细介绍）
摩擦3
３．流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。
流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。
４．混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。
混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。
边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦。
随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观研究领域，形成了微－纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念，比如提出了超润滑的概念等。
从理论上讲，超润滑是实现摩擦系数为零的摩擦状态，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在0.001量级（或更低）的摩擦状态即可认为属于超润滑。
关于这方面的研究也是目前微－纳米摩擦学研究的一个重要方面，同学们应对此给予关注。
磨损是运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。
磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
磨损1
在设计或使用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。
为此就必须对形成磨损的机理有所了解。
一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即：
⇨磨合阶段新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。
⇨稳定磨损阶段属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。
⇨剧烈磨损阶段属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。
摩擦2对磨损的研究开展较晚，20世纪50年代提出粘着理论后，60年代在相继研制出各种表面分析仪器的基础上，磨损研究才得以迅速开展。
（详细介绍）磨损
磨损2
☞磨粒磨损也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨损。
☞冲蚀磨损流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作用下而在摩擦表面引起的磨损。
☞微动磨损是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形成的复合磨损。
微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。
☞粘附磨损也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。
☞疲劳磨损也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。
磨
损关于磨损机理与分类的见解颇不一致，大体上可概括为：☞腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。
润滑剂、添加剂和润滑方法一、润滑剂
❑润滑油❑润滑脂❑固体润滑剂粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。
润滑脂的主要质量指标是：锥入度，反映其稠度大小。
粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；
润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号为L-AN10的油在40℃时的运动粘度大约为10 cSt 。
滴点，决定工作温度。
应用矿物油作润滑剂的记载最早见于西晋张华所著《博物志》，书中提到酒泉延寿和高奴有石油，并且用于“膏车及水碓甚佳”。
（具体说明）润滑剂、添加剂和润滑方法
工程中常用运动粘度，单位是：St(斯)或cSt(厘斯)，量纲为(m 2/s)；
：动植物油、矿物油、合成油。
：润滑油+稠化剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。
添加剂
提高油性、极压性延长使用寿命
改善物理性能添加剂的作用油性添加剂
极压添加剂
分散净化剂
消泡添加剂
抗氧化添加剂
降凝剂
增粘剂添加剂的种类润滑剂、添加剂和润滑方法
为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。
二、添加剂
润滑方法
润滑油润滑在工程中的应用最普遍，常用的供油方式有：滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等用于低速用于高速油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。
润滑脂还可以用于简单的密封。
润滑剂、添加剂和润滑方法
三、润滑方法
常用的润滑装臵浸油与飞溅润滑
喷油润滑
流体动力润滑形成的必要条件：❑
楔形空间；❑
相对运动（保证流体由大口进入）；❑连续不断地供油。
流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产
生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。
英国的雷诺于1886年继前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑理论。
20
世纪
50年代普遍应用电子计算机之后，线接触弹性流体动压润滑的理论开始有所突破。
一、流体动力润滑
流体润滑1
动画
流体润滑２
二、弹性流体动力润滑弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。
这时的计算必须把在油膜压力下，摩擦表面的变形的弹性方程、表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程与流体动力润滑的主要方程结合起来，以求解油膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题。
（详细说明）流体静力润滑是指借助外部供入的压力油形成的流体膜来承受外载荷的润滑方式。
三、流体静力润滑
（详细说明）
采用流体静力润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形成流体膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度极低的润滑剂，且既可使摩擦副有较
高的承载能力，又可使摩擦力矩降低。