《机械设计基础》答案

《机械设计基础》答案（精选8篇）

1.《机械设计基础》答案 篇一

《机械设计基础》参考答案-习题1 1-1 填空

1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷，包括重力、推力、拉力、转动力矩等。

2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。

3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。

4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。

5、两构件相互作用时，它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线，但分别作用于两个构件上。

6、参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。

1-2 选择

1、如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为(D)。A.必有R=F1+F2;B.不可能有R=F1+F2;C.必有R>F1,R>F2;D可能有R

2、刚体受三力作用而处于平衡状态,则此三力的作用线(D)。A.必汇交于一点;B.必互相平行;C.必都为零;D.必位于同一平面内。

3、力偶对物体产生的运动效应为(C).A．只能使物体转动；B.只能使物体移动;C.既能使物体转动,又能使物体移动;D.它与力对物体产生的运动效应有时相同,有时不同。

4、关于平面力系的主矢和主矩，以下表述中正确的是（A）

A．主矢的大小、方向与简化中心无关；B.主矩的大小、转向一定与简化中心的选择有关;C.当平面力系对某点的主矩为零时，该力系向任何一点简化结果为一合力;D.当平面力系对某点的主矩不为零时，该力系向任一点简化的结果均不可能为一合力。

5、下列表述中正确的是（D）

A．任何平面力系都具有三个独立的平衡方程式；B.任何平面力系只能列出三个平衡方程式;C.在平面力系的平衡方程式的基本形式中，两个投影轴必须相互垂直;D.平面力系如果平衡，该力系在任意选取的投影轴上投影的代数和必为零

6、下列表述中不正确的是(B)A.力矩与力偶矩的量纲相同;B.力不能平衡力偶;C.一个力不能平衡一个力偶;D.力偶对任一点之矩等于其力偶矩，力偶中两个力对任一轴的投影代数和等于零。

1-3 分析计算

1、如图所示，三铰拱桥又左右两拱铰接而成，在BC作用一主动力。忽略各拱的自重，分别画出拱AC、BC的受力图。

题1-3-1图

解：（1）选AC拱为研究对象，画分离体，AC杆为二力杆。受力如图

（2）选BC拱为研究对象，画出分析体，三力汇交原理。

2、支架如图所示，由杆AB与AC组成，A、B、C处均为铰链，在圆柱销A上悬挂重量为G的重物，试求杆AB与杆AC所受的力。

题1-3-2图

解:（1)取圆柱销为研究对象，画受力图;作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAC;因杆AB和AC均为二力杆，指向暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。

（2）列平衡方程

X0:FABFACcos600Y0:FACsin60G0

2FG1.15GAC3F0.58GAB求压块C加于工件的压力。

3、图示为一夹紧机构，杆AB和BC的长度相等，各杆自重忽略不计，A、B、C处为铰链连接。已知BD杆受压力F＝3kN，h＝200mm，l＝1500mm。

题1-3-3图 解:(1)取DB杆为研究对象，画受力图;列平衡方程；

X0:Y0:FABcosFBCcos0FABsinFBCsinF0

FABFBCF2sin

(2)取压块C杆为研究对象，画受力图;列平衡方程

X0:QFCcos0

QFCcosFcosF2sin2tan

Fl11.25(kN)2h4、图示悬臂梁AB作用有集度为q＝4kN/m的均布载荷及集中载荷F＝5kN。已知α=25°，l＝3m，求固定端A的约束反力。

题1-3-4图

解:(1)取梁AB为研究对象，画受力图;

(2)列平衡方程

X0:Y0:可得： XAFsin0YAFcosql0l02 mA(F)0:mAFlcosqlXAFsin......YAFcosql......lmAFlcosql......2

5、梯子AB靠在墙上，重200 N，如图所示。梯子长为l，并与水平面交角θ=60°。已知接触面间的摩擦系数均为0.25。今有一重650 N的人沿梯子上爬，问人所能达到的最高点C到A点的距离s应为多少？

题1-3-5图

解 当人沿梯子向上，达到最高点C时，梯子处于临界状态，梯子即将滑动，A点和B点同时达到最大静摩擦力，所以受力分析时以梯子AB为研究对象，加上A、B处的摩擦力，大小为Fmax，方向与A、B点运动趋势方向相反，再按平面任意力系的平衡方程求解。

（1）以梯子为研究对象画受力图，如图所示

（2）列平衡方程

∑Fx=0, FNB-FsA =0 ∑Fy=0, FNA +FsB-P-P1=0

∑MA(F)=0,-FNB lsinθ-FsB l cosθ+P·(l/2)cosθ+P1s cosθ=0③

其中：

FsA =fsFNA

FsB =fsFNB ⑤

把数据fs=0.25, P=200 N, P1=650 N代入，解得

s=0.456l

6、如图所示，支柱AB下端为球形铰链，BC、BD为两绳索，F＝7.2kN。不计支柱的自重，求柱及绳索受到的力。

题1-3-6图

解（1）取B铰为研究对象，画出其受力图。由图可知，立柱AB、绳索BC与BD对B铰的作用力及主动力F共同组成空间汇交力系而平衡。

（2）按图中的坐标系列平衡方程

FFFxy0，FABsincosFBD0 ① 0，FABsinsinFBC0 ② 0，FABcosF0 ③

80029002222z由图中给定的尺寸可知：

sin80090012008009001200800900cos0.6644，sin0.7474 22228009008009000.7083，cos12002220.7059

（3）求解未知量。

将上面各三角函数值代入平衡方程①、②、③并联立求解，得立柱AB、绳索BC与BD受力为：

FAB10.2kN，FBC5.4kN，FBD4.8kN

2.《机械设计基础》答案 篇二

1 课程设计目的

机械设计基础课程设计是一个重要教学环节, 也是学生一次综合能力的训练。其基本目的有三个方面: (1) 使学生进一步巩固、深化本课程所学到的理论知识, 并能灵活运用有关先修课程的理论, 结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力。 (2) 学习和掌握设计的一般步骤和方法。通过制定设计方案合理选择传动机构和零件类型, 正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料, 以及较全面的考虑制造工艺、使用和维护等要求, 进行结构设计, 达到了解和掌握机械零件、机械传动装置的设计过程和方法。 (3) 进行设计基本技能的训练。例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料手册、图册、标准和规范等。

2 课程设计内容

根据教学大纲及教学计划, 本学期在学习完机械设计基础内容之后, 要进行一次具有实践性的课程设计。机械设计基础课程设计选择圆柱齿轮减速器作为设计题目, 因为减速器的设计基本包括了机械设计基础理论课程的具有典型性、代表性的通用零件。设计内容包括7个部分:总体方案确定、传动方案确定、传动装置的总体设计、零件的设计计算和选择、箱体及其附件的设计、装配图和零件图的绘制和编写设计说明书。

3 实施方式

机械基础课程设计一般安排在学期未进行, 时间为1周, 时间短, 课程设计期间学生还要复习, 参加其他科目的考试, 不能全身心的投入到课程设计中来, 针对目前存在的问题, 我在教学和实践环节进行了一些初步尝试。为避免以往教师指导过细、设计作品千篇一律的弊端, 对课程设计的辅导重点在于方法, 教会学生从原理方案的设计和论证、各系统的实施到系统总成的整个过程能够自主进行, 加深对减速器系统的整体认识, 培养他们的创新设计能力, 充分发挥学生的创新潜能。

3.1 设计前准备工作

由于本门课程理论教学学时数较少, 而且内容抽象, 对于生产实践能力欠缺的学生来说, 激发他们的学习性趣很难, 而课程设计安排在考试前一周内完成。作为指导教师为了使学生能顺利地完成所布置的任务, 在设计过程中要加以指导。在设计开始时, 轴的结构设计和减速器的外形尺寸的确定对于学生来说是难点, 所以对减速器的设计专门进行了一次多媒体授课。首先让学生看减速器设计和制造录像片, 了解减速器产品及其设计过程。然后做减速器的装拆试验, 形象地认识减速器的结构。本课程设计之前, 指导教师根据课程设计指导书进行了具体安排, 并且制定了具体的设计安排计划和详细的设计任务书。对全体学生就设计的步骤、要求、说明书的书写格式等进行总体的指导, 在设计过程中, 指导教师坚持每天都到现场进行指导。

由于课程设计工作量大, 为了确保设计工作的顺利进行, 要求学生制定大致的设计时间分配表, 同时, 指导教师在设计开始时要对学生进行集中讲解和辅导, 帮助学生明白设计任务及要求.同时对学生掌握程度不够的设计工具的使用方法进行集中辅导.本课程设计集中1周进行, 但在实施的过程中发现时间不够, 实际执行时, 应在机械设计基础课程结束后就布置设计任务, 要求学生早做前期准备, 查找相关的资料和手册, 但是从最后的结果来看, 大部分学生都没有做好这部分工作, 都是临到课程设计的一周来做, 结果未能在规定的时间内完成任务。

3.2 结构设计

研究设计任务书, 分析设计题目, 了解原始数据和工作条件, 明确设计内容和要求。结构设计是确定零部件形状和尺寸的主要阶段。重点是设计齿轮的结构和轴的结构, 对于小齿轮的设计, 应采用较小模数和较多齿数, 这样, 即可以增加重合度, 又减少了小齿轮的齿顶圆直径, 从而使箱体外廓尺寸变小, 节省了材料, 减轻了重量。对于轴的结构设计, 为了便于轴上零件的装拆, 轴一般做成中间粗两端细的阶梯轴, 然后设计成合理的形状和尺寸。为了清楚的表达设计意图, 装配草图的绘制尤其重要。该阶段不仅要确定减速器的结构和尺寸, 更重要的是通过装配草图的设计过程体会边计算、边画图、边修改的设计方法。

装配草图设计阶段从时间分配和学生成绩考核方面都占较大比例, 为保证装配草图的设计质量, 学生自检后必须教师签字审核草图, 然后才能在图纸上画图。设计过程中教师严格检查、记录和掌握每个学生的设计进度和质量, 并适时地给予学生指导。学生在设计过程中必须做到: (1) 随时复习教科书、听课笔记及习题。 (2) 及时了解有关资料, 做好准备工作, 充分发挥自己的主观能动性和创造性。 (3) 认真计算和制图, 保证计算正确和图纸质量。

4 几点体会

教师每天到教室指导学生设计、计算、绘图以便及时发现问题和解决问题。要求每位学生在设计过程中充分发挥自己的独立工作能力及创造能力, 对每个问题都应进行分析、比较并提出自己的见解, 反对盲从、杜绝抄袭。在课程设计过程中, 发现学生主要存在以下问题: (1) 学习态度不够认真, 不能按进度计划表执行。少数同学刚开始时, 手忙脚乱, 第二天才进入状态。不能按时在规定的教室设计, 出现迟到, 矿课现象, 虽然一再强调平时出勤记入课程设计总成绩。 (2) 独立工作能力差, 设计时不能或不进行独立思考, 学生的依赖性太强, 碰到什么问题都来问老师。 (3) 图纸质量较差, 特别是标准画法、尺寸标注, 出现问题较多, 表达不清楚。 (4) 说明书内容不够完整、工整。设计说明书是对整个设计过程的总结和提升, 要求文字简明、通顺, 尽量使用专业术语。

5 结语

如何把专业课教学与工程实际联系起来, 一直是工程教育者努力的方向.目前高校的专业课教学存在与工程实际脱节的问题, 坚持理论教学与实践教学并重, 可大幅提高教学效率和教学质量。

参考文献

[1]杨可桢, 程光蕴.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社, 1999.

[2]吴宗泽, 罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社, 2011.

3.机械设计基础教学探析 篇三

关键词：职业教育；机械设计；教学实例

我校每年为徐工集团、卡特彼勒、三一重工等大型集团定向培养机电类高级技工，同时对学校教学提出了更高的要求。机械设计基础为专业核心课，可以使学生熟悉常用机构的工作原理、运动特点，掌握通用零件的基本原理、特点及运用方面的知识，并学会运用标准、规范、手册、图册等有关资料进行机械设计，从而更好地适应现代企业环境，更快地进入角色，帮助企业解决实际生产问题。

一、当前社会环境及背景

目前，我国高素质的、熟练的技术型人才严重缺乏。总体就业形势严峻，但对于多数技术工种来说，却存在着一人难求的局面。

职业教育经费投入不足。相比普教经费来源稳定，教学设备需求不高，职教的技能训练需要大量的工厂设备和实验仪器，且需要不断更新才能跟上技术的不断进步。

职业教育师资力量不足，特别是专业课教师的缺少，而且教师多缺少教育学和心理学修养，对于教学技能的把握比较欠缺，较易出现灌输式的教学方式。

二、本校学情

本校的生源主要分为三类，一类是初中生源，学制三年；一类是初中生源，学制五年；一类是高中生源，学制三年。开设本课程的为高中生源班。

高中生源相对于初中生源，有了一定的文化基础课知识，但是综合素质相对较差。因技能实践的学时一般多于理论课的学时，再加上最后一年多为入厂实习时间，所以给予本课程的学时较少，对于教材的内容也应有一定的取舍，并且应有足够的时间进行相关的课程设计。就读于本校的学生多为农村子女和城市贫困家庭子女，因此大多吃苦耐劳，通过适当的帮助和引导一定能使之努力地刻苦学习。

三、教学探析

（一）根据学校的实际情况，对教材内容进行适当的增减，突出知识的重点性和实用性

本课程之前，学生已学习过工程力学部分，因此教师在选取教材的时候就应充分考虑到实际情况，排除相关的静力学部分。由于学时较紧，教师还应在保证本课程的基本知识、基本理论和基本技能训练的前提下，尽量删略繁琐公式的推导和理论引证，简化设计计算公式。

结合订单企业产品特点，重点讲授平面连杆机构（各种起重机、挖掘机、工程车辆等的升降机构）、连接（液压系统的装配、转动系统的装配）、齿轮、轴及轴承章节的内容。

对于带传动、链传动以及周转轮系的计算等实际应用较少的部分教师应予以删减课时。

（二）根据学生的实际情况，对课堂的教学进设计，突出可操作的实践部分

所以，对于学生的情况前边已经有了相关的分析。多数学生的基础较差，尽量避免理论的枯燥灌输，多采用直观教学法，结合多媒体教学，能有效地激发学生的兴趣和提高学生的课堂注意力。比如通过一些视频短片介绍机构的运行原理或者是实际生产的加工，也可以借助于实物、模型、挂图或贴近生活的实例作为教学手段。又如在讲授“齿轮渐开线的形成”时，可以借助绳索、粉笔以及基圆的圆柱形替代品来演示绘制。这些都不需要太复杂的道具，但是又能起到很好的表达理论概念的作用，学生也不会感到晦涩难懂。

（三）根据企业的实际情况，满足企业的发展需求，着重培养学生的综合分析和解决问题的能力

随着产品的精密复杂化，人员的分工协作化，生产上实际问题可能牵扯到方方面面，这种环境下要想培养出能解决现场问题的高级技工，就需要学生具备对整个机械的总体把握和从系统的角度分析问题的能力。

在学习平面机构运动简图绘制的时候可以采取任务驱动教学法：首先对学生分组，然后各组进行柱塞泵实物的分解和测绘，根据讲解和练习过的平面机构运动简图绘制方法画出柱塞泵的机构运动简图。在这个过程中，学生要利用到液压相关的知识来读懂柱塞泵的结构原理图，要掌握运动的知识，要用到拆装的操作技能，要用到公差配合的理论知识和测量技术，还要考验大家的分工协作能力，同时激发学生的竞争意识和提高学生的学习兴趣，可谓是一举多得。

（四）充分合理运用现代技术手段，帮助提升教学质量，克服硬件缺憾

现代技术手段不仅包括多媒体教学（基本已普及），还有各种CAD/CAM软件，特别是机械设计基础这门课程可以非常好地利用到三维软件。如徐工集团使用的就是PRE设计软件，当然还有CAXA，AutoCAD，CATIA，UG，SolidWorks等二维、三维软件可供

使用。

例如：对于棘轮机构、槽轮机构及凸轮间歇机构等平面图形难以读懂和讲解，通过三维软件的建模和运动仿真，能非常逼真地演示其运行原理和过程，且可以任意角度放大或缩小地观察，

就像在展示极其精致的实物。

四、持续改进

教学是常抓常新的东西，在教学实践的过程中发现问题、解

决问题。充分利用好学校的教学资源，把握企业办学的特点，借助假期的工厂实践机会，调研一线的用工需求，紧跟新技术、新工艺的发展，不使教学内容老化，为教学实例提供新鲜血液。

参考文献：

［1］孙学斋.当前我国企业技工短缺的成因探析.中国石油大学胜利学院学报，2009（1）.

［2］王国新.技工院校《机械设计基础》课程整合探析.职业，2010（35）.

［3］时忠明.机械设计基础.北京大学出版社，2009.

［4］刘会英.机械原理.北京：机械工业出版社，2003.

4.机械设计基础试卷5答案 篇四

一、填空题

1．17；

2.基孔制、基轴制； 3.胶合、疲劳点蚀、磨损；

4.应力集中 5.传动机构、执行机构；

6.刚性联轴器、挠性联轴器； 7.棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构；

8.心轴、传动轴、转轴；

9.带绕入主动小带轮处；

10.等速运动规律；等加速等减速运动规律、简谐运动规律

二、简答题

1．答：二力平衡条件是作用在同一个刚体上的等值、反向、共线的一对力。

作用力反作用力是作用在相互作用的两个物体上的等值、反向、共线的一对力。

ommm,202122．两齿轮的模数与压力角分别相等，且均为标准值。1

3．答（1）螺栓连接，适用于被联接件不太厚和两边都有足够装配空间的场合。（2）双头螺柱连接，适用于被联接件之一太厚，不便制成通孔。或材料比较软且需经常拆装的场合。

（3）螺钉连接，适用于被连接零件之一太厚而又不需要经常拆装的场合。

（4）紧定螺钉连接。利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中以固定两零件的相互位置，并可传递不大的载荷。

4．答：弹性滑动是由于带本身是挠性件引起的，只要带工作就会存在弹性滑动，是不可避免的。打滑现象是由于过载引起的，在工作过程中是可以避免的。

三、解：

1.F=3n－2PL－PH=3×6－2×8－1＝1；有1处虚约束，1处局部自由度，1处复合铰链。2.F=3n－2PL－PH=3×4－2×5－1＝1；有1处局部自由度。

四、解：i(1)3Z2Z4Z5Z72724819

Z1Z3Z4Z6181818

n7与n1的转速相反；Z4为惰轮。

五、解：（a）最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆之和；以最短杆或其相邻杆为机架。

（b）左图：30＋70<50＋60，并以最短杆30为机架，所以该机构为双曲柄机构。右图：40＋70>55+50，该机构为双摇杆机构。六、七、解：（1）该轴承为正装

（2）S1=0.7Fr1=0.7×1500=1050N；S2=0.7Fr2=0.7×3090=2163N FA+S1=980+1050=2030N

八、解：FA=FB=F；

MmaxMAMBF

l 4l4lM

FWZ

4WZ

Fmax40.29KN

5.机械设计基础试卷及答案2 篇五

一、填空题（30分）

1、根据轮系中各轮轴线在空间的相对位置是否固定，轮系分（）和（）两类。

2、按轴的承载情况不同,可分为（），（），（）。

3、当两个构件通过运动副联接，任一个构件的运动受到限制，从而使自由度减少，这种限制就称为（）。

4、一对直齿圆柱齿轮要正确啮合，其（）和（）必须相等。

5、铰链四杆机构的基本类型有（）、（）、（）三种。

6、加惰轮的轮系只改变（），不改变（）。

7、直齿圆柱齿轮的基本参数有（）、（）、（）、齿顶高系数和顶隙系数。

8、凸轮机构按从动件形式的不同可分为（）从动杆、（）从动杆和（）从动杆。

9、键联接主要用于联接（）和（）用来确定转动零件的（）和（）。

10、螺纹联接的防松方法常用（）、（）、（）。

11、根据摩擦性质的不同,轴承可以分为（）（）两大类。

12、根据工作原理的不同,离合器主要分为()（）两大类

三、选择题：（15分）

1、机械中常利用（）的惯性力来越过机构的死点位置。A、主动构件 B、联接构件 C、从动构件

2、普通螺纹的牙型角是（）。

A、30° B、55° C、60°

3、（）个构件直接接触产生某种相对运动的联接称为运动副。A、1 B、2 C、3

4、标准齿轮的压力角为20°，在（）上。A、基圆 B、分度圆 C、节圆

5、复合铰链的转动副数为（）。

A、活动构件数－1 B、构件数－1 C、等于构件数

6、一对渐开线齿轮传动（）。

A、保持传动比恒定不变； B、传动比与中心距有关 C、在标准中心距的条件下，分度圆与节圆不重合。

7、螺纹的公称直径是指（）。

A、螺纹小径 B、螺纹中径 C、螺纹大径

8、双线螺纹的螺距P=导程L的（）倍。A、1/2 B、2 C、3/2

9、一个作平面运动的构件具有（）个自由度。A、1 B、2 C、3

10、在不能开通孔或拆卸困难的场合宜采用（）。A、圆柱销 B、圆锥销55° C、内螺纹圆柱销(圆锥销)

四、指出下面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算机构的自由度，并判断机构是否具有确定的相对运动。（15分）

/ 6

五、已知一定轴轮系如图所示，已知Z1=40，Z2=80，Z3=20，Z4=60，Z5=25，Z6=50，Z7=3，Z8=30，n1=1440r/min，求（1）轮系的传动比；（2）末轮的转速n8；（3）假定轮1的转向如图，在图中标出各轮的转向。(15分)

2007～2008下学期《机械设计基础》期考试题(B)参考答案

一、填空题

1、定轴轮系 周转轮系

2、心轴 转轴 传动轴

3、约束 数 压力角

5、曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构

6、方向 传动比

7、齿数 模数 压力角

8、尖顶 滚子平底

9、轴 轴上零件 周向固定 传递转矩

10、摩擦防松 机械防松 铆钉防松

11、滑动轴承 滚动轴承

12、啮合式 摩擦式

三、选择题

1、C

2、C

3、B

4、B

5、B

6、A

7、C

8、A

9、C

10、C

四、解：n=7 Pl=9 Ph=1 F＝3 n－2 Pl－Ph

＝3×7－2×9－1 ＝2 因为原动件说明数目与自由度数相同，所以有确定的运动。

五、解：i18=120 n8=36r/min

一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分

1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为 【 】

A．轮齿疲劳折断 B.齿面疲劳点蚀

/ 6 C．齿面胶合 D.齿面塑性变形

3．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是

A．6208 B.N208 C.3208 D.5208 4．下列四种螺纹中，自锁性能最好的是

A．粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹 C．梯形螺纹 D.锯齿形螺纹

7．普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为

A．90° B.120° C.135° D.180°

9．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是

A．拉力 B.扭矩 C．压力 D.拉力和扭矩

二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。

1．轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。2．代号62203的滚动轴承，为 轴承，其内径为 mm。

3．在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1 大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b 应取。

4．普通平键联接的工作面是键的 ；楔键联接的工作面是键的。

5．为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。

7．按照平面图形的形状，螺纹分为、和 等。8．按照工作条件，齿轮传动可分为 和 两种。

9．齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。

10．直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为。

三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。1．简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？

2．提高螺栓联接强度的措施有哪些？

6．滚动轴承的基本类型有哪些？

一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分

1．齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在 【 】

A．齿顶部分 B.靠近节线的齿顶部分 C．齿根部分 D.靠近节线的齿根部分

4．齿轮传动中，通常开式传动的主要失效形式为 【 】

/ 6 A．轮齿折断 B.齿面点蚀 C．齿面磨损 D.齿面胶合

7．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受轴向载荷的是 【 】

A．6208 B.N2208 C.3208 D.5208 9．代号为1318的滚动轴承，内径尺寸d为 【 】 A.90mm B.40mm C.19mm D.8mm 10．下列哪种螺纹主要用于联接？ 【 】

A.矩形螺纹 B.梯形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.三角形螺纹

二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横线上。1．软齿面齿轮是指轮齿的齿面硬度HBS ；在一般情况下，闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是。

2．按照螺旋线的旋向，螺纹分为 和。4．键是标准件，主要分为、、楔键和切向键等。5．开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，固通常只进行 计算。6．开始齿轮传动通常采用人工定期加油润滑的方式；闭式齿轮传动通常采用 或 的方式。

7．滚动轴承一般是由、、和保持架组成。

9．按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为 和。

三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。把答案填在题中横线上。1．简述轮齿的失效形式主要有哪五种？ 3．试说明滚动轴承代号6308的含义。4．简述联轴器的分类及各自的特点。5．常用的螺纹紧固件有哪些？

答案：

一、选择题：

1－5：DDDCC 6-10：BBAAD

二、填空题： 1．≤350，点蚀 2．国家标准，行业标准 3．左旋螺纹，右旋螺纹 4．平键，半圆键 5．弯曲强度

6．浸油润滑，喷油润滑 7．滚子链，齿形链 8．外圈，内圈，滚动体 9．向心轴承，推力轴承

/ 6

10．螺旋弹簧，环形弹簧

三、简答题：

1．轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形…………各1分

2．若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。…………2分

这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。…………2分 打滑应当避免，弹性滑动不可避免。…………1分 3．6─深沟球轴承…………1分 3─中系列…………1分 08─内径d=40mm…………1分 公差等级为0级…………1分 游隙组为0组…………1分

4．联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器。…………1分 刚性联轴器又分为固定式和可移式。…………1分 固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移。…………1分 可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。…………1分

弹性联轴器包含弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。…………1分

5．常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。

/ 6

标准答案

一、选择题：

1－5：BCBDC 6－10：DBDDD

二、填空题： 1． 弯矩，转矩 2． 深沟球轴承，17 3． 大于，大齿轮齿宽b2 4． 两侧面，上下面 5． 基孔，基轴

6． 静应力，变应力，循环变应力 7． 三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹 8． 开式传动，闭式传动 9． 齿面接触强度 10． 齿轮轴

三、简答题：

1． 螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。2． 降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；

改善螺纹牙间的载荷分布； 减小应力集中； 避免或减小附加应力。

3． 闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。

4． 适于中心矩较大的场合；……………1分

带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；……………1分

过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；…………2分 结构简单、成本低廉……………1分

5． 调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。……………0.5分

6.《机械设计基础》答案 篇六

当 时，螺纹副的效率

所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。10-2解 由教材表10-

1、表10-2查得

，粗牙，螺距，中径

螺纹升角，细牙，螺距，中径

螺纹升角

对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。

10-3解 查教材表10-1得

粗牙 螺距 中径 小径

螺纹升角

普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数

当量摩擦角

拧紧力矩

由公式

可得预紧力

拉应力

查教材表 9-1得 35钢的屈服极限

拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。

10-4解（1）升角

当量摩擦角

工作台稳定上升时的效率：

（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩

（3）螺杆的转速

螺杆的功率

（4）因 速下降，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷 作用下等需制动装置。其制动力矩为

10-5解 查教材表9-1得 Q235的屈服极限，查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数

由许用应力

查教材表 10-1得 的小径

由公式

得

预紧力

由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数 牵曳力

10-6解 此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。

查教材表 9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，取安全系数，拉杆材料的许用应力

所需拉杆最小直径

查教材表 10-1，选用螺纹（）。

10-7解 查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限，查教材表 10-

6、10-7得螺栓的许用应力

查教材表 10-1得，的小径

螺栓所能承受的最大预紧力

所需的螺栓预紧拉力

则施加于杠杆端部作用力 的最大值

10-8解 在横向工作载荷 作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到

挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。

假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预

紧力和螺纹摩擦力矩的影响。

挤压强度验算公式为：

其中 ； 为螺栓杆直径。

螺栓杆的剪切强度验算公式

其中 表示接合面数，本图中接合面数。

10-9解（1）确定螺栓的长度

由教材图 10-9 a）得：螺栓螺纹伸出长度

螺栓螺纹预留长度

查手册选取六角薄螺母 GB6172-86，厚度为

垫圈 GB93-87 16，厚度为

则所需螺栓长度

查手册中螺栓系列长度，可取螺栓长度

螺栓所需螺纹长度，取螺栓螺纹长度

（2）单个螺栓所受横向载荷

（3）螺栓材料的许用应力

由表 9-1查得 被联接件HT250的强度极限

查表 10-6取安全系数

被联接件许用挤压应力

查教材表 9-1得 螺栓35钢的屈服极限，查表 10-6得螺栓的许用剪切应力

螺栓的许用挤压应力

（4）校核强度

查手册，六角头铰制孔用螺栓 GB28-88，其光杆直径

螺栓的剪切强度

最小接触长度：

挤压强度

所用螺栓合适。

10-10解（1）每个螺栓所允许的预紧力

查教材表 9-1得 45钢的屈服极限，查教材表 10-

6、10-7得，当不能严格控制预紧力时，碳素钢取安全系数

由许用应力

查教材表 10-1得 的小径

由公式

得

预紧力

（2）每个螺栓所能承担的横向力

由题图可知，取可靠性系数

横向力

（4）螺栓所需承担的横向力

（5）螺栓的个数

取偶数。

在直径为 155的圆周上布局14个 的普通螺栓，结构位置不允许。

10-11解（1）初选螺柱个数

（2）每个螺柱的工作载荷

（3）螺柱联接有紧密性要求，取残余预紧力

（4）螺柱总拉力

（5）确定螺柱直径

选取螺柱材料为 45钢，查表9-1得 屈服极限，查教材表 10-6得，当不能严格控制预紧力时，暂时取安全系数

许用应力

螺栓小径

查教材表 10-1，取 是合

螺栓（），由教材表10-7可知取安全系数

适的。

（6）确定螺柱分布圆直径

由题 10-11图可得

取。

（7）验证螺柱间距

所选螺柱的个数和螺柱的直径均合适。

10-12解（1）在力时每个

作用下，托架不应滑移，设可靠性系数，接合面数，此螺栓所需的预紧力

（2）在翻转力矩 势，上

作用下，此时结合面不应出现缝隙。托架有绕螺栓组形心轴线O-O翻转的趋边两个螺栓被拉伸，每个螺栓的轴向拉力增大了 小了，下边两个螺栓被放松，每个螺栓的轴向力减，则有力的平衡关系，故可得

为使上边两个螺栓处结合面间不出现缝隙，也即残余预紧力刚为零，则所需预紧力

（3）每个螺栓所需总的预紧力

（4）确定螺栓直径

选取螺栓材料为 35钢，查教材表9-1屈服极限，查教材表 10-6得，当不能严格控制预紧力时，暂时取安全系数

许用应力

螺栓小径

查教材表 10-1，取 也是合适

螺栓（），由教材表10-7可知取安全系数 的。

10-13解(1)计算手柄长度

查手册 ,梯形螺纹GB5796-86，公称直径，初选螺距 ,则中径，小径

螺纹升角

当量摩擦角

所需的转矩

则 ,手柄的长度

(2)确定螺母的高度

初取螺纹圈数 ,则

螺母的高度

这时 处于1.2～2.5的许可范围内。

10-14解 选用梯形螺纹。

（1）根据耐磨性初选参数

初选

查表 10-8 螺旋副的许用压强，取

查手册，选取梯形螺纹 GB5796-86，选取公称直径，中径，小径，螺距。

（2）初选螺母

初步计算螺母的高度

则螺栓与螺母接触的螺纹圈数，取

螺母的高度

系数

（3）校核耐磨性

螺纹的工作高度

则螺纹接触处的压强

合适。

（4）校核螺杆的稳定性

起重器的螺母端为固定端，另一端为自由端，故取，螺杆危险截面的惯性半径，螺杆的最大工作长度，则 螺杆的长细比

临界载荷

取 安全系数，不会失稳

（5）校核螺纹牙强度

对于梯形螺纹

对于青铜螺母

10-15解（1）初选螺纹直径，合适。

查手册，选取梯形螺纹 GB5796-86，选取公称直径，中径，小径，螺距。

（2）验证其自锁性 螺纹升角

当量摩擦角，所以满足自锁条件。

（3）校核其耐磨性

设 螺栓与螺母参加接触的螺纹圈数，则 螺母的高度 内。，处于1.2～2.5的许可范围螺纹的工作高度

则螺纹接触处的压强

查教材表 10-8，钢对青铜许用压强，合适。

（4）校核螺杆强度

取，则所需扭矩

则危险截面处的强度

对于 45 钢正火，其许用应力，故合适。

（5）校核螺杆的稳定性

压力机的螺母端为固定端，另一端为铰支端，故取，螺杆危险截面的惯性半径，螺杆的最大工作长度，则螺杆的长细比，不会失稳。

（6）校核螺纹牙强度

对于梯形螺纹

对于青铜螺母，合适。

（7）确定手轮的直径

由 得

10-16解（1）选用A型平键，查教材表10-9，由轴的直径 可得平键的截面尺寸，；由联轴器及平键长度系列，取键的长度。其标记为：键

GB1096-79（2）验算平键的挤压强度

由材料表 10-10查得，铸铁联轴器的许用挤压应力

A型键的工作长度，使用平键挤压强度不够，铸铁轴壳键槽将被压溃。这时可使轴与联轴器孔之间采用过盈配

合，以便承担一部分转矩，但其缺点是装拆不便。也可改用花键联接。

10-17解（1）选择花键

根据联轴器孔径 花键，查手册可知花键小径 最接近，故选择矩形花键的规格为

GB1144-87 花键的齿数、小径，大径，键宽，键长取，倒角

.（2）验算挤压强度

取载荷不均匀系数

齿面工作高度 平均半径

查教材表 10-11，在中等工作条件Ⅱ、键的齿面未经热处理时，其许用挤压应力，故合适。

解 1）由公式可知：

轮齿的工作应力不变，则

则，若，该齿轮传动能传递的功率

11-2解 由公式

可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：

设提高后的转矩和许用应力分别为、当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。

11-3解 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。

（1）许用应力

查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬

度：140～170HBS，取155HBS。

查教材图 11-7，查教材图 11-10 ，查教材表 11-4取，故：

（2）验算接触强度，验算公式为：

其中：小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得

齿宽

中心距

齿数比

则：、，能满足接触强度。

（3）验算弯曲强度，验算公式：

其中：齿形系数：查教材图 11-9得、则 ：

满足弯曲强度。

11-4解 开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力

降低以弥补磨损对齿轮的影响。

（1）许用弯曲应力 查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮 45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 ，查教材表 11-4，并将许用应用降低30%

故

（2）其弯曲强度设计公式：

其中：小齿轮转矩

载荷系数 查教材表11-3得

取齿宽系数

齿数

，取

齿数比

齿形系数 查教材图 11-9得、因

故将

代入设计公式

因此

取模数

中心距

齿宽

11-5解 硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触

强度。

（1）许用弯曲应力

查教材表 11-1，大小齿轮材料40Cr 表面淬火硬度：52～56HRC，取54HRC。查教材图11-10得，查材料图11-7得。查教材表11-4，因齿轮传动是双向工作，弯曲应力为对称循环，应将极限值乘 70%。

故

（2）按弯曲强度设计，设计公式：

其中：小齿轮转矩

载荷系数 查教材表11-3得

取齿宽系数

齿数

，取

齿数比

齿形系数 应将齿形系数较大值代入公式，而齿形系数值与齿数成反比，将小齿轮的齿形系数代入设计公

式，查教材图 11-9得

因此

取模数

（3）验算接触强度，验算公式：

其中：中心距

齿宽

，取

满足接触强度。

11-6解 斜齿圆柱齿轮的齿数与其当量齿数 之间的关系：

（1）计算传动的角速比用齿数。

（2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数 选盘形铣刀刀号。

（3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。

（4）计算弯曲强度时用当量齿数 查取齿形系数。

11-7解 见题11-7解图。从题图中可看出，齿轮1为左旋，齿轮2为右旋。当齿轮1为主动时按左手定

则判断其轴向力 ；当齿轮2为主动时按右手定则判断其轴向力。

轮1为主动

轮2为主动时

图 11.2 题11-7解图

11-8解 见题11-8解图。齿轮2为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向 向力

；径总是指向其转动中心；圆向力 的方向与其运动方向相反。

图 11.3 题11-8解图

11-9解（1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的

旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。

（2）由题图可知：、、、、分度圆直径

轴向力

要使轴向力互相抵消，则：

即

11-10解 软齿面闭式齿轮传动应分别校核其接触强度和弯曲强度。（1）许用应力

查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度：240～280HBS取260HBS；大齿轮35SiMn调质硬度：200～

260HBS，取230HBS。

查教材图 11-7： ；

查教材图 11-10： ；

查教材表 11-4 取，故：

（2）验算接触强度，其校核公式：

其中：小齿轮转矩

载荷系数 查教材表11-3得 齿宽

中心距

齿数比

则：

满足接触强度。

（3）验算弯曲强度，校核公式：

小齿轮当量齿数

大齿轮当量齿数

齿形系数 查教材图 11-9得、满足弯曲强度。

11-11解 软齿面闭式齿轮传动应按接触强度设计，然后验算其弯曲强度：（1）许用应力

查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度：240～280HBS取260HBS；大齿轮45钢调质硬度：210～

230HBS，取220HBS。

查教材图 11-7： ；

查教材图 11-10： ；

查教材表 11-4 取，故：

（2）按接触强度设计，其设计公式：

其中：小齿轮转矩

载荷系数 查教材表11-3得 齿宽系数 取

中心距

齿数比

将许用应力较小者 代入设计公式

则：

取中心距

初选螺旋角

大齿轮齿数

，取

齿数比：

模数

，取

螺旋角

（3）验算其弯曲强度，校核公式：

小齿轮当量齿数

大齿轮当量齿数

齿形系数 查教材图 11-9得、满足弯曲强度。

11-12解 由题图可知：，高速级传动比

低速级传动比

输入轴的转矩

中间轴转矩

输出轴转矩

11-13解 硬齿面闭式齿轮传动应按弯曲强度设计，然后验算其接触强度。

（1）许用应力

查教材表 11-1齿轮40Cr表面淬火硬度：52～56HRC取54HRC。

查教材图 11-7：

查教材图 11-10：

查教材表 11-4 取，故：

（2）按弯曲强度设计，其设计公式：

其中：小齿轮转矩

载荷系数 查教材表11-3得

齿宽系数 取

大齿轮齿数

，取

齿数比：

分度圆锥角

小齿轮当量齿数

大齿轮当量齿数

齿形系数 查教材图 11-9得、则平均模数：

大端模数

取

（3）校核其接触强度，验算公式：

其中：分度圆直径

锥距

齿宽

取

则：

满足接触强度。

11-14解 开式齿轮传动只需验算其弯曲强度

（1）许用弯曲应力

查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG310-570正火硬度：160～

200HBS取190HBS。

查教材图 11-10： ；

查教材表 11-4 取，故：

（2）校核弯曲强度，验算公式：

其中：小齿轮转矩

载荷系数 查教材表11-3得

分度圆锥角

小齿轮当量齿数

大齿轮当量齿数

齿形系数 查教材图 11-9得、分度圆直径

锥距

齿宽系数

平均模数

则：

满足弯曲强度。

11-15解（1）圆锥齿轮2的相关参数

分度圆直径

分度圆锥角

平均直径

轴向力

（2）斜齿轮3相关参数

分度圆直径

轴向力

（3）相互关系

因 得：

（4）由题图可知，圆锥齿轮2的轴向力 向上，转

指向大端，方向向下；斜齿轮3的轴向力 方向指动方向与锥齿轮2同向，箭头指向右。齿轮3又是主动齿轮，根据左右手定则判断，其符合右手定则，故

斜齿轮3为右旋。

图11.6 题11-16 解图

11-16解 见题 11-16解图。径向力总是指向其转动中心；对于锥齿轮2圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮3与其圆周力方向相反。

解 ：从例 12-1已知的数据有：，，，中心距，因此可以求得有关的几何尺寸如下：

蜗轮的分度圆直径：

蜗轮和蜗杆的齿顶高：

蜗轮和蜗杆的齿根高：

蜗杆齿顶圆直径：

蜗轮喉圆直径：

蜗杆齿根圆直径：

蜗轮齿根圆直径：

蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距：

径向间隙：

12-2

图12.3

解 ：（1）从图示看，这是一个左旋蜗杆，因此用右手握杆，四指，大拇指，可以

得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋转。（见图12.3）

（2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为

蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即：

蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即：

蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即：

各力的方向如图 12-3所示。

12-3

图 12.4

解 ：（1）先用箭头法标志出各轮的转向，如图12.5所示。由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判

断出蜗轮轴向力水平向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针，如图12.5所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转

向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。

（2）各轮轴轴向力方向如图12.5所示。

12-4解 ：（1）根据材料确定许用应力。

由于蜗杆选用，表面淬火，可估计蜗杆表面硬度。根据表12-4，（2）选择蜗杆头数。

传动比，查表12-2，选取，则

（3）确定蜗轮轴的转矩

取，传动效率

（4）确定模数和蜗杆分度圆直径

按齿面接触强度计算

由表 12-1 查得，。

（5）确定中心距

（6）确定几何尺寸

蜗轮的分度圆直径：

蜗轮和蜗杆的齿顶高：

蜗轮和蜗杆的齿根高：

蜗杆齿顶圆直径：

蜗轮喉圆直径：

蜗杆齿根圆直径：

蜗轮齿根圆直径：

蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距：

径向间隙：

（7）计算滑动速度。

符合表 12-4给出的使用滑动速度

（说明：此题答案不唯一，只要是按基本设计步骤，满足设计条件的答案，均算正确。）

12-5解 ：一年按照 300天计算，设每千瓦小时电价为 因此

元。依题意损耗效率为，用于损耗的费用为：

12-6解（1）重物上升，卷筒转的圈数为： 转；

由于卷筒和蜗轮相联，也即蜗轮转的圈数为 圈；因此蜗杆转的转数为：

转。（2）该蜗杆传动的蜗杆的导程角为：

而当量摩擦角为

比较可见，因此该机构能自锁。

（3）手摇转臂做了输入功，等于输出功和摩擦损耗功二者之和。

输出功

焦耳；

依题意本题摩擦损耗就是蜗轮蜗杆啮合损耗，因此啮合时的传动效率

则输入功应为

焦耳。

由于蜗杆转了 转，因此应有：

即：

可得：

图 12.6 12-7解 蜗轮的分度圆直径：

蜗轮和蜗杆的齿顶高：

蜗轮和蜗杆的齿根高：

蜗杆齿顶圆直径：

蜗轮喉圆直径：

蜗杆齿根圆直径：

蜗轮齿根圆直径：

蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距：

径向间隙：

图 12.7 12-8解，取，则

则油温，小于，满足使用要求。

解（1）

（2）

=

=2879.13mm

（3）不考虑带的弹性滑动时，（4）滑动率 时，13-2解（1）

（2）

=

（3）

= =

13-3解 由图 可知

=

图 13.6 题 13-3 解图 13-4解（1）

=

（2）由教材表 13-2 得

=1400mm

（3）

13-5解

由教材表 13-6 得

由教材表 13-4 得： △ =0.17kW, 由教材表 13-3 得： =1.92 kW, 由教材表 13-2 得： ,由教材表 13-5 得：

取 z=3 13-6解 由教材表 13-6 得

由图 13-15 得选用 A 型带

由教材表 13-3 得

选

初选

取

=

=1979.03mm

由教材表 13-2 得 =2000mm

由教材表 13-3 得： =1.92 kW，由教材表 13-4 得： △ =0.17kW 由教材表 13-2 得：，由教材表 13-5 得：

取 z=4

13-7解 选用 A 型带时，由教材表 13-7 得，依据例 13-2 可知：，=2240mm，a =757mm，i =2.3。

由教材表 13-3 得 =2.28 kW，由教材表 13-4 得： △ =0.17kW，由教材表 13-2 得：

取 z =5 由此可见，选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带，单根带的承载能力减小，所需带的根数增多。

13-8 解略。

13-9解 由教材表 13-9 得 p =15.875mm，滚子外径

15.875(0.54+cot =113.90mm

15.875(0.54+cot =276.08mm

=493.43mm

13-10解（1）由图 13-33得

查教材表 13-11，得

取

由式（13-18）得

P ≤

（2）由图 13-33 得可能出现链板疲劳破坏

（3）

由图 13-34 查得可用滴油润滑。

13-11解

（1）链轮齿数

假定，由教材表 13-10，取，选

实际传动比

链轮节数

初选中心距

=

取

由教材表 13-13查得 取

估计此链传动工作位于图 13-33所示曲线的左侧，由教材表13-11得

采用单排链，≤

由教材图 13-33得当 =960r/min时，08A链条能传递的功率 满足要求，节距 p =12.7mm。

（4）实际中心距

（5）验算链速

7.“机械设计基础”教学方法研究 篇七

1. 理论知识要与实际应用相结合

“机械设计基础”课程综合应用“机械制图及CAD”“公差与配合”“金属材料”“工程力学”等课程理论知识解决常用机构及通用零部件的分析和设计工作, 使学生掌握常用机构及通用零部件的工作原理、类型、特点及应用, 了解常用机构的基本理论和设计方法, 让学生拥有机械设计能力, 能独立设计简单机械及传动装置, 让他们掌握系统的理论知识。由于该课程教学内容理论性强, 内容抽象、知识繁杂、逻辑性差, 内容枯燥、乏味, 学生在学习本课程时, 总是有些不力不从心, 因此, 教师在教学过程中要注意将理论知识与实际联系起来讲解。

2. 课堂教学导入应该形象、生动、直观

一堂课中有效的教学导入不但能使学生积极地接受教师所授新知识, 而且还可以控制学生的非智力因素, 让学生快速将把注意力集中到学习任务上, 起到事半功倍的效果。中职学生好奇心极强, 做事凭兴趣, 且自我约束能力差。因此, 在讲授每个新的机构或零件时, 教师应该要让学生对其有良好的感性认识, 让学生通过有声、有色、直观的教学模型学习信息。这样能将学生的多种感官调动起来, 参与教学活动中来, 利用知觉规律组织教学, 从而提高教学效率。

3. 多媒体教学与传统教学模式有机结合

随着科技的飞速发展, 教学手段越来越丰富, 也越来越先进。在本课程各个教学环节中有机地运用多媒体教学, 以克服传统教学模式的时间和空间限制, 具有非常显著的效果。具体地讲, 这门课程主要涉及常用机构与通用机械零部件, 教师除了可以利用大量的实物模型进行讲授外, 还应该结合学生学习情况制作多媒体课件, 以此增强学生的感性认识, 使教学活动变得生动、形象, 教学内容更加丰富。

4. 及时进行阶段总结、考核

这门课对中职学生来讲, 还有一个学习特点, 就是老师讲解时明白, 看书一看也懂些, 但就是不会应用相关知识解决实际问题。总而言之, 学生对该课的学习还只是停留在表面的形式上, 对课程的实质、其中的奥秘还没有真正领悟。当然, 这需要从量变到质变的漫长过程。因此, 教师要及时进行教学阶段总结, 并分析它们之间的关系和注意事项, 从而逐渐提高学生综合分析和解决问题的能力。

5. 搞好系统总结与复习

课程结束后, 老师要进行一次全面、系统的总结与复习, 使学生对课程有较全面、深入的理解。复习时教师只需概括性地总结, 没必要详细讲解, 可针对学生情况编写复习材料。在复习材料中, 教师应对各教学难点从不同深度进行全面、系统的总结和分析, 使学生从复习资料中能一目了然地检阅自己的学习, 老师再通过答疑、做示范答案等形式使问题得到及时有效的解决。这样, 可以保证每位学生在复习过程中内最大限度地弥补学习的薄弱之处, 收到最佳的学习效果。

“机械设计基础”课是中职学校机械类专业一门重要的技术基础课, 是连接专业基础课和机械专业课的桥梁, 在学生的知识结构中处于关键位置。这门课的学习为学生学习后续专业课及毕业后从事各种机械的维修和开发设计打下坚实的基础。因此, “机械设计基础”课程进行教学改革改进势在必行, 提高教学质量是从事机械专业教学的每一位教师永恒的追求, 也是一项长期而艰巨的任务。改良教学方法, 对于该课程的教师而言任重道远, 教师需要不断地探索和实践新的教学方法、不断地总结经验, 才能适应当前社会对高技能人才的需求。

参考文献

[1]陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社, 2007.

[2]朱如鹏, 郭学陶.机械设计课程设计[M].北京:航空工业出版社, 1995.

8.现代机械设计的理论基础分析 篇八

【关键词】机械设计；计算机辅助设计；仿真分析

1.现代机械设计理论概述

随着现代化化技术的发展，制造业面临着与日俱增的挑战，机械产品的设计也随着人们的需求而提出更高的要求。在这种情况下，传统的机械设计理论方法已不能满足工厂的需要，一种更智能、更便捷、更合理的方法被提出——现代机械设计理论。在短期的发展历程中，有人提出现代机械设计理论的几大方向，包括：（1）信息论方法；（2）系统论法；（3）控制论法；（4）优化论法；（5）对应论方法；（6）智能论方法；（7）寿命论方法；（8）离散论方法；（9）模糊论方法；（10）突变论方法；（11）艺术论方法等。这些方法的引入，是基于现代化技术的发展，如计算机科学、现代测量理论、现代数学理论等。

正是有了一系列现代化设计理论，机械设计在传统的基础理论上有了质的飞跃，与传统设计理论相比，现代机械设计理论更加突出合理性、有据性和形象性。例如用CAD技术对机械产品的设计，使我们在短时间内看到产品的外观，可以在设计过程中边建模边分析，这样对其形状有一个比较形象的把握，而传统上的机械设计方法只能凭设计人员的经验和想象力。在这方面，现代化机械设计方法要具有很多优势。

2.现代机械设计理论基础与分析

现代机械设计理论主要包括四种：现代设计方法学、计算机辅助设计、可信性设计、设计试验技术。这些方法都是在传统机械设计的基础上，根据现实需要发展延伸而来的，是基于现代设计技术和传统设计理论而衍生的新的设计理论。

2.1现代设计方法学

设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。在传统的机械设计方法中，经验设计占据主导部分，人们根据经验对机器的整体外观进行想象化设计，然后由团队式进行分析。而现代设计方法学是在总结以往的设计规律，在此基础上对要设计的产品进行相似性分析，对以往设计方法加以利用。

现代设计方法学包括并行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、模糊设计、价值工程、反求工程技术、质量功能配置、绿色设计、面向对象的设计、工业造型设计。并行设计是一种整体设计法，要求设计人员在初始阶段便对产品的整个生命周期进行考虑，包括产品的设计、改善使用、销售、维修等方面的内容。是设计者利用现代协作技术，多部门，多学科间的一种联系，充分考虑产品生命周期内的各种因素。模块化设计是指将整个机械分为几个功能模块分别设计，在设计中只需考虑各模块的功能和各模块外部之间如何关联。这样的设计，不仅减少了单个设计人员的信息关注量，而且在使用客户中也可以根据需要进行甄别选取，然后组合使用，这样既节省了单个劳动人员的工作量，又加快了设计速度，缩短产品设计流程，又避免了客户对产品上的功能性浪费。这些现代化方法，都使设计更加便捷化，程序化，合理化。

2.2计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计英文全称为computer aided design，包括优化设计、有限元法、智能计算机辅助设计、工程数据库、虚拟设计和模拟仿真。计算机辅助设计是基于机械设计软件如AutoCAD、Ansys、Solidworks等设计软件的现代设计理论方法。

在目前的设计理论中，超前化设计之前是每个企业和设计人员必须学会的方法，现代机械设计软件各种设计方法的利用，让设计人员可以把想法在电脑上提前展示出来。然后再利用有限元软件对产品的受力，温度等进行分析，进行强度校核，这就大大缩短了产品设计周期，而且虚拟的产品分析还可以降低设计成本。例如对一个机械手臂的设计中，设计人员首先将产品大致外观用三维软件solidworks进行三维建模仿真，待装配完成，对外观及机构结构上不合理的部分进行初步改进。待这些外观结构改善完毕，导入有限元分析软件ansys，施加虚拟外力，对机械手臂各部件进行可行性分析，强度、寿命是否能达到要求。这样，一个机械产品设计完毕，进行试生产后，机械部分的设计成功率几乎达到99%，这便是CAD技术的优点。

2.3可信性设计

可信性的引入，是在机械设计技术成熟之后才提出的。包括安全设计、可靠性设计、动态分析与设计疲劳可靠性设计、防断裂设计、减摩耐磨设计、防腐蚀设计、健壮设计、耐环境设计、维修性设计、测试性设计、人机工程设计。它融合了材料、断裂力学、疲劳理论、数理统计等内容的一个学科，比传统的机械设计复杂。

对于现代设计理论学说，可靠性设计的提出是在市场竞争下提出来的，它关系到一个产品的生命周期，以及在这个生命周期内的平均修复时间等问题。设计人员在设计产品时，兼顾考虑产品的使用性能，并在这基础上对产品进行改进，使产品结构更加合理。可靠性设计包括两种基本方法：定量化和定性化。定量化的方法要从故障（失效）的概率分布讲起，如何能定量地设计、试验、控制和管理产品的可靠性。定性方法则是经验为主，也就是要把过去积累处理失效的经验设计到产品中，使它具有免故障的能力。定性和定量方法是相辅相成的。可靠性设计目的是在设计阶段预测和预防所有可能发生的故障和隐患，消除于未然，把可靠性设计到产品中去。事前分析指出产品在运行中的故障诊断、检测，和寿命预测技术，以保持运行的可靠性。事后分析指产品发生故障或失效后的分析，找出产品故障模式的原因，研究预防故障的技术。尤其是事前分析，这便是可靠性研究重点的重点，美国工业中90%的可靠性成本用于设计上，而且在提高可靠性方面已积累了不少经验和技术。

2.4设计试验技术

机械设计试验技术，是基于虚拟仿真技术的基础上发展而来的又一新兴学科。在设计人员对产品外观等设计完毕后，在电脑上对产品的可靠性验证和运动仿真，发现需要改进的方面后对产品进行优化。它包括环保性能试验、仿真与虚拟试验、可靠性试验。

设计试验技术理论，要求事先制定好试验指标，即判断试验结果是否达到预期效果的技术性指标。这些指标要求定量定性，以求得到的结果更具有科学性和可比较性。在这些技术里，关键在于检测技术，如有限元软件的引入，虚拟仿真软件的运用等。设计人员在建模完成后可以对产品各部件的运动输入计算机，计算机根据大量的计算得到产品的运动特性，受力特点。设计人员便可以形象直观的知道产品各方面特性。这种虚拟试验的好处便是缩短设计周期，降低研发成本，减小设计人员工作量。他的理论基础是计算机运动关系分析和受力分析。

3.结论

面对市场上日益剧烈的竞争，机械设计者不仅面临技术上的竞争，还要进行时间上的赛跑，而现代机械设计技术正是在这方面要求的基础上发展而来的，它是在现代计算机技术，现代数据库技术和现代数学理论的基础上发展而来的，在机械设计上一种革新式的新理论。