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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机械设计基础A学习指南(工业121-2).精品文档.机械设计基础A课程学习指南20132014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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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0 B等于9 0 C 大于0而小于9 06）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 lA B= 40mm
9、lBc = 90mm，lcD= 55mm，lAD = 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。(b)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
10、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
11、取 的措施。 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： 画出凸轮的理论轮廓； 画出凸轮的基圆； 标出从动杆的行程h； 标出凸轮的推程角0、远休止角01、回程角0、近休止角02；O 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。 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
12、= 60 mm 。要求： 用作图法标出从动件2的行程h 和推程运动角d0。 用作图法标出凸轮转过90 时从动件2的位移S90、压力角a90。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
13、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；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
14、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a1过小（a1120），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q与带轮轮槽角j之间的关系为 。abc A. q= j B. q j
15、C. q j 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： aa=ab, D1aD1b, D2a=D2b ;abac, , D1b=D1c, D2b=D2c,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。掌握关于节点、节圆的概念；3 了解渐开线的形成及性质，掌握渐开线齿廓的啮合特性；明确啮合线、啮合角等概念；4 掌握渐开线齿轮传动的正确啮合条件、正确安装条件及连续传动条件；5 熟悉渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及几何尺寸计算，熟练掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算方法；6 了解渐开线齿廓的切齿原理、根切现象
16、、变位修正原理及变位齿轮的概念；7 掌握齿轮的失效形式，直齿、斜齿轮的受力分析及强度计算。（二）重点与难点本章的内容较多。重点内容主要是：渐开线齿廓的啮合特性；外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动的啮合原理和几何尺寸计算；齿轮的受力分析及强度计算公式的理解与应用。 本章的难点是：重合度的意义；斜齿轮的当量齿轮。齿轮。（三）自测练习题1填空题1）渐开线在基圆上的压力角为 。 A、0 B、20 C、90 2） 渐开线齿轮传动, 由于安装误差中心距变大, 这时传动比 。A、 不变 B 、增大 C、 减小3） 的圆称为分度圆。A .齿厚等于齿槽宽处 B.齿顶高等于齿根高处 C. 具有标准模数和标准压力角4）渐
17、开线齿轮传动的可分性是指 不受中心距变化的影响。A .节圆半径 B.传动比 C. 啮合角5）斜齿圆柱齿轮的当量齿数是用来 的。A .计算传动比 B.计算重合度 C. 选择盘形铣刀6）范成法加工齿数少于17的渐开线 时，一定会产生根切。A .标准直齿圆柱齿轮 B.标准斜齿圆柱齿轮 C.变位直齿圆柱齿轮7）正变位齿轮与标准齿轮相比其分度圆 ，齿顶高 ，齿根高 。A .变大 B.变小 C. 不变8）一般参数的开式齿轮传动的主要失效是 。A 齿面点蚀 B 齿面磨损 C 齿面胶合9）一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知z1=20 z2=50，它们的齿形系数是 。A B C 10）设计渐开线圆柱齿轮传动时，小齿
18、轮1和大齿轮2的齿宽应 。A. b1=b2 B. b1b211）一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知z1z2 ,则两轮接触应力的关系为 。A.sH1 = sH2 B.sH1 sH2 C.sH1 sH2 12）软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式为 。A.齿面点蚀 B.轮齿折断 C.齿面磨损。13）对于齿面硬度350HBS的齿轮传动，当大、小齿轮均采用45号钢时，一般采取的热处理方式为 。 A小齿轮淬火，大齿轮调质 B.小齿轮淬火，大齿正火 C. 小齿轮调质，大齿轮正火 D. 小齿轮正火，大齿轮调质2计算题 一对正常齿制的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构，已知：标准中心距a=100、压力角=20、主动轮齿
19、数Z120、从动轮齿数Z230，求：1）分别求出两轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df及 基圆直径db。2） 试画图表示理论啮合线段N1N2、实际啮合线段B1B2，并判断传动是否连续。3）若实际安装中心距aa，则此时分度圆与节圆，分度圆压力角与啮合角的关系又将如何变化？4）两个齿轮的接触应力、齿根弯曲应力是否分别相等？如不相等，哪一个齿轮的应力大？ 蜗杆传动（一） 基本要求1 了解蜗杆传动的特点、类型；2 掌握蜗杆传动主要参数、失效形式及材料选择；3 掌握蜗杆传动的受力分析。（二）重点与难点本章的重点是蜗杆传动的基本参数及受力分析（三）自测练习题1填空题 1）蜗杆传动的失效形式与齿
20、轮传动相类似，其中_最易发生。A.轮齿折断B.塑性变形 C.胶合与磨损2）蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中_最易发生。A.轮齿折断 B.塑性变形 C.胶合与磨损3）为使蜗杆传动具有良好的减摩性，常采用 制造蜗杆，采用 制造蜗轮。 A钢 B青铜 C塑料 D.有色金属4）对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限速内可采用。A较大的蜗杆直径系数 B较大的蜗杆分度圆导程角 C较小的模数 D较少的蜗杆头数5）蜗杆传动中，是以蜗杆的 参数、蜗轮的 参数为标准值。 A、端面 B、轴面 C、法面6）在下列蜗杆传动参数中，_为导出值，不是基本的标准化的参数。A、蜗杆头数Z1 B、蜗杆轴向模数m
21、 C、蜗杆直径系数q2分析题图示蜗杆-斜齿轮传动，已知蜗杆为左旋，转向如图示，蜗杆输入转速n1。要求：1）画出蜗轮的转向；2）欲使II轴的蜗轮2和齿轮3的轴向力抵消一部分，决定斜齿轮3、4的螺旋线方向；3）分别画出蜗杆、蜗轮上圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa的方向。轮系（一）基本要求1了解轮系的分类和主要功用；2熟练掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系。（二）重点与难点本章重点是各种轮系传动比的计算。本章难点是周转轮系传动比计算及复合轮系中基本轮系的划分。（三）自测练习题1填空题1）在轮系传动比计算中，iABH 表示 A、B两轮的传动比。A在转化轮系中
22、； B在实际轮系中； C在周转轮系中。2）惰轮对轮系传动比 。A大小方向均无影响 B仅影响大小，不影响方向； C仅影响方向，不影响大小。3）下图所示轮系，三个传动比计算式中， 式是正确的。2计算题在右图所示轮系中，已知各轮的齿数z1=z3=80,z3=z5=20,齿数l的转速n1=70r/min,方向如图所示。试求齿轮5的转速的大小及方向。滚动轴承（一）基本要求1熟悉轴承的主要类型、特点和代号。熟练掌握“6”、“N”、“7”、“3”、“5”类轴承。2掌握滚动轴承的选择计算及滚动轴承的组合设计。（二）重点与难点本章重点是滚动轴承的寿命计算方法及轴承的选择计算。本章难点是角接触轴承轴向载荷计算。（
23、三）自测练习题1填空题1）代号为 的滚动轴承能很好的承受径向载荷及轴向载荷的综合作用。A.7310AC B.N210C.53102） 是只能承受径向载荷的轴承。A. 深沟球轴承 B.调心球轴承 C.调心滚子轴承 D.圆柱滚子轴承3）动轴承的额定寿命是指同一批轴承中 的轴承所能达到的寿命。A99% B. 90% C.95% D. 50%4） 具有良好的调心作用。A. 深沟球轴承 B.调心滚子轴承 C.推力球轴承 D.圆柱滚子轴承5）深沟球轴承内径100mm，宽度系列0，直径系列2，公差等级为0级，其代号为 。 A. 6220/P0 B. 60220/P0 C. 62206） 3000个型号相同的
24、滚动轴承，在相同条件下运转，当达到基本额定寿命时，应有 轴承失效。 A、300 个 B、30个 C、3000个7）在下列各类轴承中， 能承受径向载荷与轴向载荷的联合作用。A短圆柱滚子轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 推力球轴承 8）按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定使用期限内其破坏率最大为 。A. 1 B. 5 C. 109）滚动轴承的主要失效形式是 。A疲劳点蚀 B.磨损 C.胶合10)根据滚动轴承代号，完成下表要求内容： 代号类型名称内径径向承载最大轴向承载最大精度等级最高允许转速最高6210N410 /P430310 /P6X 2.计算题齿轮由一对7307角接触向心球轴承支承。已知Fr
25、1=1000N,Fr2=2060N,齿轮上轴向载荷Ka=880N,方向如图所示。且该轴承派生轴向力S0.7Fr，试问两轴承中哪一个为紧端，哪一个为松端，承受的轴向载荷Fa1和Fa2各为多少？ 螺纹联接（一）基本要求1.了解螺纹及螺纹联接件的类型、特性、标准；明确螺纹效率和自锁条件；2.熟练掌握螺纹联接的基本类型、结构特点及应用场合；熟悉螺纹联接的予紧和防松方法；3.掌握螺栓组联接设计时应注意的问题。（二）重点与难点本章重点是螺纹联接的基本类型、结构特点，螺栓组联接设计时应注意的问题。（三）自测练习题1填空题1）一箱体与箱盖用螺纹联接，箱体被联接处厚度较大，现要求联接结构紧凑，且需要经常装拆箱盖
26、进行修理，宜采用 联接。A. 双头螺柱联接 B. 普通螺栓联接 C. 螺钉联接2）当螺栓联接的被联接件是锻件或铸件时，应将安装螺栓处加工成小凸台或沉孔，其目的是_。A易拧紧； B避免偏心载荷； C增大接触面，提高承载能力。3）用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角型螺纹 。A.牙根强度高，自锁性能好 B.传动效率高 C.防振性能好 D.自锁性能差4） 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用 。 A.三角形细牙螺纹 B.梯形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.多线的三角形粗牙螺纹5）在螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件支承面不垂直时，螺拴将产生附加 应力。6）螺纹连接防松，按其防松原理可分为 防松、 防松和 防松
27、。2问答题1）联接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需要防松装置?各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。2）如何防止螺栓承受偏载？轴及轴毂联接（一）基本要求1掌握轴的类型。搞清转轴、心轴和传动轴的载荷特点；2了解轴的设计特点，学会轴的结构设计的方法；3熟练掌握轴的结构设计。熟悉轴上零件的轴向和周向定位方法及特点，明确轴的结构设计中应注意的问题及提高轴的承载能力的措施；4掌握轴的强度计算。5了解键联接的主要类型及应用特点；6掌握平键联接的强度计算方法。熟悉键的类型及尺寸的选择方法，并能正确选用。（二）重点与难点本章重点是轴的结构设计与强度计算；平键联接的选择及强度计算方法。本章难点是轴的结构设计
28、。（三）自测练习题1填空题 1)某45钢轴的刚度不足，可采取 措施来提高其刚度。A改用40Cr钢 B. 淬火处理 C. 增大轴径 2)增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以_。A.使零件的轴向定位比较可靠 B.降低应力集中，提高轴的疲劳强度 C. 使轴的加工方便3)若把轴的材料由碳钢改为合金钢，而轴的结构和尺寸仍保持不变，则轴的 将会提高。A 强度 B 刚度 C 强度和刚度4)对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 。A 刚度 B疲劳强度 C耐冲击性能5)自行车的前轮轴为 。A.转轴 B.传动轴 C.心轴126）图示零件1和2采用了 联接 。 A .平键 B.楔键 C. 切向键 7）哪种键联接可传
29、递轴向力 ？班级 姓名 学号 A. 普通平键 B. 半圆键 C. 楔键8）楔键联接能够实现轴上零件的 。A.轴向固定 B.周向固定 C.A与B均可9）标准平键的承载能力通常取决于 。A键的抗剪强度 ； B 键的弯曲强度 ； C 键联接工作表面挤压强度。10）已知普通平键的键宽为b，键长为L ，其强度校核公式为，对于A型平键式中为 。A、L B、Lb C、Lb211)选择平键的剖面尺寸（bh）是根据_从标准中选出的。A.传递转矩的大小 B.轴径大小 C.轮毂长度 2计算题 凸缘联轴器用一圆头普通平键与轴相联接。已知键的尺寸为bhL=10850（单位均为mm），轴的直径d=35mm，键联接的许用挤
30、压应力p=100MPa，试求该联接所允许传递的转矩。3.结构改错题指出下列齿轮轴系图中的错误结构，说明错误原因及改正方法（对尺寸比例无严格要求，只要求零件固定可靠、装拆方便、调整容易、润滑及加工工艺性合理）。联轴器（一）基本要求1.了解常用联轴器的主要类型和用途；2.掌握常用联轴器的结构、工作原理特点；3.掌握常用联轴器的选择及计算方法。(二)重点与难点本章重点是联轴器的选用.(三)自测练习题 1.填空题1)一般情况下，为了联接电动机轴和减速器轴，如果要求有弹性而且尺寸较小，下列联轴器中最适宜采用_。A凸缘联轴器； B轮胎联轴器； C弹性柱销联轴器。2)在载荷具有冲击、振动，且轴的转速较高刚度较小时，一般选用 。A. 弹性固定联轴器 B.刚性可移式联轴器 C.弹性联轴器 D.安全联轴器3)联轴器与离合器的主要作用是 。A. 缓冲、减振 B.传递运动和转矩 C.防止机器发生过载 D.补偿两轴的不同心火热膨胀4)金属弹性元件挠性联轴器中的弹性元件都具有 的功能。A对中 B.减磨 C.缓冲和减振 D.缓冲