昆明理工大學機械設計基礎四版學習概要及作業(yè)集上冊0825

1、機械設計基礎學習概要及作業(yè)集（上 冊）姓 名： 學 號： 專業(yè)年級： 學 院： 昆 明 理 工 大 學目 錄緒 論-3第一章 平面機構的自由度和速度分析-4第三章 凸輪機構-7第五章 輪 系-11第十章 聯(lián)接-14第十二章 蝸桿傳動-15第十四章 軸-18緒 論這一章對本課程以及學習本課程應注意的問題作一個大致的介紹。內(nèi)容1、 定義幾個基本的名詞術語2、 設計機器應滿足的基本要求3、 機械設計的幾種方法和機械設計的大致步驟4、 課程研究的內(nèi)容與教學目標5、 本課程的特點和學習方法重點機械設計的基本要求課程研究內(nèi)容與目標課程特點和學習方法難點機械設計應滿足的基本要求思考題1.對具有下述功用的機器

2、各舉出兩個實例：（1）原動機；（2）變換機械能為其他形式能量的機器；（3）變換物料的機器；（4）變換或傳遞信息的機器；（5）傳遞物料的機器；（6）傳遞機械能的機器。2.指出下列機器的動力部分、傳動部分、控制部分和執(zhí)行部分：（1）汽車；（2）自行車；（3）車床；（4）縫紉機；（5）電風扇；（6）錄音機。 3.指出縫紉機中若干專用零件和通用零件。第一章 平面機構的自由度和速度分析教學目標1、 弄清構件組合滿足什么條件才具有確定的相對運動？2、 能繪制機構運動簡圖。3、 理解何謂速度瞬心？明白速度瞬心有哪些用途？基本要求明確自由度、運動副、主動件、機架、瞬心、復合鉸鏈、局部自由度、虛約束等概念；能正

3、確計算平面機構的自由度；能繪制簡單機械的機構運動簡圖；能正確判定瞬心。重點機構自由度的計算；機構運動簡圖的繪制難點機構運動簡圖的繪制；瞬心的判定及在速度分析中的應用所有構件都在相互平行的平面內(nèi)運動的機構稱為平面機構。工程中常見的機構大多數(shù)屬于平面機構，因此，本章只討論平面機構。習 題題11至1-4 繪出圖示機構的機構運動簡圖 題11圖 題12圖 題13圖 題14圖題15至112 指出下列機構運動簡圖中的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，計算各機構的自由度。 思考題. 解釋：自由度、運動副、機架、瞬心、局部自由度、虛約束。. 機構中復合鉸鏈、局部自由度、虛約束通常出現(xiàn)在什么地方。. 構件組合具有確定

4、相對運動的條件是什么？. 如給出機構運動簡圖，您能根據(jù)瞬心定義和三心定理找出機構的全部瞬心嗎？. 給出機構運動簡圖，您確信自己能正確計算機構的自由度嗎？. 何謂“機構運動簡圖”？簡述機構運動簡圖的作圖步驟。. 對圖示的三角形桁架，計算機構自由度時，將它視為一個剛性構件或三個構件的組合，對計算結果有無影響？第三章 凸輪機構凸輪機構主要由凸輪、從動件和機架三個構件組成，是最簡單的單自由度的高副機構之一，是機械中的一種常用機構。 教學目標1 了解凸輪機構的類型，明確凸輪機構的優(yōu)缺點及適用的工業(yè)場合。2、 能正確繪制從動件常用運動規(guī)律的位移線圖。3、 掌握反轉(zhuǎn)法，能用圖解法繪制凸輪輪廓線，能編程設計凸

5、輪廓線。4、 明確影響凸輪機構工作性能和空間尺寸的有關因素。具體內(nèi)容1、凸輪機構的類型和應用2、從動件的常用運動規(guī)律3、凸輪廓線的圖解設計4、凸輪設計中應注意的兩個問題基本要求凸輪機構的特點和應用；從動件常用運動規(guī)律及特點；凸輪廓線的圖解設計；影響凸輪機構性能的因素。重點從動件的常用運動規(guī)律；凸輪廓線的圖解設計；影響凸輪機構性能的因素。難點反轉(zhuǎn)法、基圓半徑的確定。習 題31 偏置直動從動件盤形凸輪機構如圖所示。已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標出推程運動角。 32 偏置直動從動件盤形凸輪機構如圖示。凸輪為一以為中心的圓盤，問輪廓上點與尖頂接觸時其壓力角為若干(作圖表示)？33 一對心直動滾

6、子從動件盤形凸輪機構如圖示。已知凸輪順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，凸輪基圓半徑=40mm，從動件的升程h=30mm， 滾子半徑=10mm,=150°,=30°,=120°,=60°，從動件在推程作簡諧運動，在回程作等加速等減速運動。試用圖解法繪出該凸輪的輪廓。36 在圖示自動車床中控制刀架移動的滾子擺動從動件凸輪機構中，已知=60mm，=36mm，=35mm，=8mm。從動件運動規(guī)律如下：當凸輪以等角速度逆時針回轉(zhuǎn)150°，從動件以簡諧運動向上擺15°；當凸輪自150°轉(zhuǎn)到180°時，從動件停止不動；當凸輪自180°

7、;轉(zhuǎn)到300°時，從動件以簡諧運動擺回原處；當凸輪自300°轉(zhuǎn)到360°時，從動件又停止不動。試繪制凸輪的輪廓。思考題. 名詞解釋：推程；推程運動角；基圓；壓力角；剛性沖擊；柔性沖擊。. 若給出凸輪機構的機構運動簡圖，您能正確作出給定的推程角、給定位置的壓力角嗎？. 簡述對心直動滾子從動件盤形凸輪機構凸輪廓線的繪制步驟。. 試分析：凸輪機構的滾子半徑、基圓半徑對凸輪機構性能的影響。若您所設計的凸輪機構的最大壓力角超標，那么，可從哪些方面采取措施加以改進？第五章 輪 系教學目標由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。通過學習本章，您應該1、了解輪系有哪些用途。2、明確輪

8、系有哪幾種類型。3、會計算輪系傳動比，會正確判定輪系的轉(zhuǎn)向。4、 對幾種特殊行星輪系的工作原理和結構有所了解。教學內(nèi)容1、輪系的類型2、定軸輪系及其傳動比3、周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比4、復合輪系及其傳動比5、輪系的應用6、特殊行星傳動簡介基本要求輪系的分類；輸入、輸出軸轉(zhuǎn)向的判定；定軸輪系傳動比的計算；周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算。重點輪系傳動比的計算及轉(zhuǎn)向的判定。難點蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向的判定（左、右手定則）；反轉(zhuǎn)法（周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的轉(zhuǎn)化）。習 題5 圖示輪系中，=15，=25，=15，=30，=15，=30，=2(右旋)，=60，=20，(m=4mm)，若=500r/min，求齒條線速度v的大小和方向。答案

9、：v=10.5mm/s，方向向右。5 圖示手動葫蘆中，S為手動鏈輪，H為起重鏈輪，=12，=28，=14，=54，求傳動比。59 圖示差動輪系中，各輪齒數(shù)為：=30，=25，=20，=75，齒輪1的轉(zhuǎn)速為200r/min(箭頭向上)，齒輪3的轉(zhuǎn)速為50r/min(箭頭向下)，求行星架轉(zhuǎn)速的大小和方向。512 圖示輪系中，=40，=30，=100，求。514 圖示自行車里程表機構中，C為車輪軸。=17，=23，=19，=20，=24。設輪胎受壓變形后使28in(英寸)的車輪有效直徑約為0.7m。當車行一公里時，表上的指針P要剛好回轉(zhuǎn)一周，求齒輪2的齒數(shù)。思考題. 解釋：“定軸輪系”、“周轉(zhuǎn)輪系”

10、、“復合輪系”？. 簡述“左(右)手定則”的方法？. 簡述計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比的方法？. 和的含義有何不同？. 簡述計算混合輪系傳動比的方法？. 輪系有哪些用途？第十章 聯(lián)接機械制造中，聯(lián)接是指被聯(lián)接零件之間的固定接合。就機械零件而言，被聯(lián)接零件有軸與軸上零件(如齒輪、飛輪)、輪緣與輪心、箱體與箱蓋、焊接零件中的鋼板與型鋼等。專門用于聯(lián)接的零件稱為聯(lián)接件，也稱為緊固件，如螺栓、螺母、銷等。有些聯(lián)接則沒有專門的緊固件，如靠被聯(lián)接本身變形組成的過盈聯(lián)接、利用分子結合力組成的焊接和粘接等。聯(lián)接分為可拆和不可拆的。允許多次裝拆而無損于使用性能的聯(lián)接稱為可拆聯(lián)接，如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接；若不損壞組成零

11、件就不能拆開的聯(lián)接則稱為不可拆聯(lián)接，如焊接、粘接和鉚接。本章只討論可拆聯(lián)接。教學目標明確概念：效率、自鎖、粗牙螺紋、細牙螺紋、聯(lián)接螺紋、傳動螺紋。知道影響螺紋副效率(或自鎖)的因素；受拉、受剪螺栓聯(lián)接的結構特點；防松原理與裝置；提高聯(lián)接螺栓強度的措施；平鍵、楔鍵、花鍵聯(lián)接的工作原理、結構、特點；旋傳動的計算內(nèi)容。會判定螺旋線的旋向；分析螺栓組各螺栓的受力，進行強度計算；選擇鍵聯(lián)接的類型。基本要求螺紋參數(shù)與類型，螺紋副受力與效率分析，機械制造常用螺紋和螺紋聯(lián)接類型，擰緊與防松，螺栓聯(lián)接強度計算與增強措施，螺旋傳動，鍵、花鍵聯(lián)接的工作原理及特點。思考題. 簡述判定螺旋線旋向的方法。. 何謂“自鎖”

12、？簡述螺紋副的自鎖條件。. 為什么聯(lián)接常用三角形螺紋，而傳動常用梯形螺紋？. 為什么說細牙螺紋比粗牙螺紋的防松性能好？. 鉸制孔用螺栓與普通螺栓的工作原理和結構有何不同？. 在螺栓聯(lián)接中，為什么有時要采用細光桿螺栓或空心桿螺栓？. “制造和裝配精度足夠高，則螺紋旋合后各圈螺紋牙的受力就相等”。這種說法正確嗎？為什么？8. 簡述平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵的工作原理、特點及鍵的選擇步驟(如何確定鍵類型、截面尺寸、長度)。第十二章 蝸桿傳動蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞交錯軸間的回轉(zhuǎn)運動和動力，通常兩軸交錯角為90°，多數(shù)情況下蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。蝸桿傳動廣泛應用于各種機器和儀

13、器中。教學內(nèi)容蝸桿傳動的特點與類型蝸桿傳動的參數(shù)與尺寸 失效形式、材料和結構蝸桿傳動受力分析 蝸桿傳動的強度計算效率、潤滑和熱平衡計算教學目標知道蝸桿傳動的特點、類型與適用場合，蝸桿傳動的失效形式、影響傳動工作能力的主要因素； 能正確分析作用力(大小、方向)，選材和確定蝸輪結構，能正確設計蝸桿傳動、正確選用潤滑方式與潤滑劑?；疽?傳動的特點與類型，傳動的參數(shù)與尺寸，失效形式、材料和結構，受力分析，強度計算，效率、潤滑和熱平衡計算。重點 傳動的參數(shù)與尺寸，失效形式和材料選擇，受力分析，強度計算，熱平衡計算。作 業(yè)122 如圖所示，蝸桿主動，=20Nm，m=4mm，=2，=50mm，=50，嚙

14、合效率=0.75，試確定：(1)蝸輪的轉(zhuǎn)向；(2)蝸桿、蝸輪上作用力的大小和方向。123 如圖所示為蝸桿傳動和圓錐齒輪傳動的組合。已知輸出軸上的錐齒輪的轉(zhuǎn)向n。問：(1)欲使中間軸上的軸向力為最小，蝸桿螺旋線的旋向和蝸桿轉(zhuǎn)向應如何？(2)在(1)的前提下，標出各輪軸向力的方向。124 設計一由電動機驅(qū)動的單級圓柱蝸桿減速器。電動機功率等于7kW，轉(zhuǎn)速為1440r/min，蝸輪軸轉(zhuǎn)速為80r/min，載荷平穩(wěn)，單向轉(zhuǎn)動。蝸輪材料為錫磷青銅、砂型；蝸桿為40Cr、表面淬火。思考題. 齒輪傳動的傳動比公式和中心距公式對于蝸桿傳動也適用嗎？. 蝸桿傳動有哪些特點？對蝸桿蝸輪副的材料組合有哪些要求？.

15、試證明蝸輪主動時自鎖的蝸桿傳動，蝸桿主動時嚙合效率<50% 。. 對于動力傳動，一般盡可能不用單頭蝸桿，其理由何在？. 與齒輪傳動一樣，蝸桿傳動的模數(shù)也是標準的。那么，國家為什么要將蝸桿的分度圓直徑也標準化呢？. 什么情況下要對蝸桿傳動進行熱平衡計算？如果熱平衡計算不滿足要求，應從哪幾方面采取措施？. 過盈配合的蝸輪齒圈的騎縫螺釘為什么要偏向鑄鐵輪芯一側(cè)？第十四章 軸軸是機器中最重要的零件之一，所有作旋轉(zhuǎn)運動的機械零件(如齒輪、帶輪等)都要裝在軸上以實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運動，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。教學內(nèi)容軸的功用和類型軸的材料軸的結構設計 軸的強度計算軸的剛度計算軸的臨界轉(zhuǎn)速的概念教學目標

16、知道軸的功用和分類，影響軸強度、剛度的因素，結構設計原則；能正確選擇軸的材料及熱處理，具備結構設計能力；會對軸進行必要的工作能力計算；了解軸臨界轉(zhuǎn)速的概念?；疽筝S的功用和類型，軸材料與熱處理，軸的結構設計，軸的強度計算和剛度計算。重點軸的結構設計，軸的強度計算難點軸的結構設計作 業(yè)142已知一傳動軸傳遞的功率為37kW，轉(zhuǎn)速n=900r/min，如果軸上的扭轉(zhuǎn)剪應力不許超過40MPa，試求該軸的直徑。147 圖示二級圓柱齒輪減速器。已知高速級傳動比=2.5，低速級傳動比=4。若不計齒輪嚙合及軸承摩擦的功率損失，試計算三根軸傳遞轉(zhuǎn)矩之比，并按扭轉(zhuǎn)強度估算三根軸的直徑之比。148如圖所示二級斜齒圓柱齒輪減速器。已知中間軸傳遞功率P=40KW，轉(zhuǎn)速=200r/min，齒輪的分度圓直徑=688mm，螺旋角=12°50'，齒輪的分度圓直徑為=170mm，螺旋角=10°