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答題： 1、 此機構(gòu)運動簡圖中無復(fù)合鉸鏈、1局部自由度、1個虛約束。此機構(gòu)中有6個自由桿件，8個低副，1個高副。自由度F=3n-2PL-Ph=3*6-2*8-1=1 2、 此機構(gòu)中編號1～9，活動構(gòu)件數(shù)n=9，滾子與桿3聯(lián)接有局部自由度，滾子不計入活動構(gòu)件數(shù)，.B、C、D、G、H、I、6個回轉(zhuǎn)副(低副)，復(fù)合鉸鏈J，2個回轉(zhuǎn)副(低副)，A、K，各有1個回轉(zhuǎn)副+1個移動副，此兩處共4個低副，低副總數(shù)PL =6+2+4 =12，.兩齒輪齒合處E，有1個高副，滾子與凸輪聯(lián)接處F，有1個高副，高副總數(shù)PH =1+1=2. 自由度F =3n -2PL -PH =3*9-2*12-2=1 3、 此機構(gòu)有6個自由桿件，在C點有1個復(fù)合鉸鏈，有1個虛約束、9個低副，沒有高副。自由度F=3n-2PL=3*5-2*7=1 答題： 1、 不具有急回特性，其極位夾角為零，即曲柄和連桿重合的兩個位置的夾角為0 2、 (1)有急回特性，因為AB可以等速圓周運動，C塊做正、反行程的往復(fù)運動，且極位夾角不為0。 （2）當(dāng)C塊向右運動時，AB桿應(yīng)做等速順時針圓周運動，C塊加速運動；壓力角趨向0，有效分力處于加大過程，驅(qū)動力與曲柄轉(zhuǎn)向相反。所以，曲柄的轉(zhuǎn)向錯誤。 3、 （1）AB桿是最短桿，即Lab+Lbc(50mm)≤Lad(30mm)+Lcd（35mm），Lab最大值為15mm. （2）AD桿是最短桿，以AB桿做最長桿，即Lab+Lad(30mm)≤Lbc(50mm)+Lcd（35mm），Lab最大值為55mm. (3)滿足桿長和條件下的雙搖桿機構(gòu)，機架應(yīng)為最短桿的對邊桿，顯然與題設(shè)要求不符，故只能考慮不滿足桿長和條件下的雙搖桿機構(gòu)，此時應(yīng)滿足條件： Lab＜30mm且Lab+45＞30+35即20mm＜Lab＜30mm 作業(yè)三 答：1、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)以導(dǎo)桿為輸出件時存在急回特性，因為其極位夾角θ=ψ ，ψ為導(dǎo)桿的擺角。 2、對于曲柄搖桿機構(gòu)，當(dāng)曲柄與機架出現(xiàn)在同一條直線上時，會出現(xiàn)兩次最小傳動角。 3、（1）擺動機構(gòu)有曲柄的條件:Lab為最短桿，且Lab+e＜Lac →Lac＞40+10→Lac最小值為50mm. （2）當(dāng)e=0時，此機構(gòu)成為曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，必有Lac＜Lab=40mm,Lac最大值為40mm. (3)對于e=0時的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，傳動角=90、壓力角=0均為一個常數(shù)。對于e＞0時的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，其導(dǎo)桿上任何點的速度方向不垂直于導(dǎo)桿，且隨曲柄的轉(zhuǎn)動而變化，而滑塊作用于導(dǎo)桿的力總是垂直于導(dǎo)桿，故壓力角不為零，而0＜傳動角＜90且是變化的。從傳力效果看，e=0方案較好。 第四次作業(yè)： 1、 什么是齒輪的分度圓？它的直徑如何計算？ 2、標(biāo)準(zhǔn)齒輪有何特點？ 3、已知一對漸開線外嚙合直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪的模數(shù)m=5mm，壓力角a=20,中心矩a=350mm，角速比i12=9/5。試求兩齒輪的齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑。（教材P113題4-7） 答1、分度圓是齒輪上一個認為約定的用于計算的基準(zhǔn)圓，通常，分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。其直徑等于模數(shù)乘以齒數(shù)，即d=mz 2、 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的特點如下： 1） 、分度圓上的齒厚與齒間距相等，均等于周節(jié)的一半，即S=W=t/2。 2） 、兩個標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時，其中心距A0等于兩個齒輪分度圓半徑之和。 3）、齒輪嚙合傳動時節(jié)圓與分度圓重合，節(jié)圓半徑等于分度圓半徑。 4）、兩個標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合傳動時的嚙合角與分度圓的壓力角相等。 第五次作業(yè)： 1、直齒輪的正確嚙合條件是什么？斜齒輪的正確嚙合條件是什么？ 2、齒輪連續(xù)傳動的條件是什么？ 3、一對漸開線外嚙合圓柱齒輪,已知z1=21, z2=22, m=2mm，中心距為44mm，若不采用變位齒輪，而用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪湊中心距，求斜齒圓柱齒輪的螺旋角b應(yīng)為多少? 1、（1）兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等。 （2）兩外嚙合斜齒輪的螺旋角應(yīng)大小相等、方向相反，若其中一輪為右旋齒輪，則另一齒輪應(yīng)為左旋齒輪。 2、當(dāng)兩齒輪開始嚙合時，主動論的根部齒廓與從動輪的齒頂相接觸，齒輪傳動中，為了避免沖擊、振動有及減少噪聲，要求它們保持連續(xù)定角速比傳動。 M1cosa=M2cosa 3、解a=Mn/2cosβ(Z1+Z2)=44mm Β=12.24 斜齒圓柱齒輪的螺旋角應(yīng)為12.24 作業(yè)六 1、 變位齒輪是通過改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對齒輪毛坯的徑向位置或改變標(biāo)準(zhǔn)刀具的齒槽寬切制出的齒形為非標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形的齒輪。徑向變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，其模數(shù)、齒數(shù)、分度圓和基圓均無變化；但是正變位時分度圓齒厚增大，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)增大；負變位時分度圓齒厚減小，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)地減小。 2、直齒圓柱齒輪嚙合時，齒面的接觸線均平行于齒輪的軸線。因此輪齒是沿整個齒寬同時進入嚙合、同時脫離嚙合的，載荷沿齒寬突然加上及卸下因此直齒圓柱齒輪傳動的平穩(wěn)性差，容易產(chǎn)生噪音和沖擊，因此不適合用于高速和重載的傳動中。一對平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合時，齒輪的齒闊是逐漸進入嚙合、逐漸脫離嚙合的，斜齒輪齒闊接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，載荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齒圓柱齒輪傳動工作較平穩(wěn)。 斜齒輪的重疊系數(shù)比直齒輪的大。由于斜齒輪的螺旋角的存在，它不僅像直齒輪一樣有一個端面重疊系數(shù)，還多了一個軸面重疊系數(shù)。即斜齒輪比直齒輪在嚙合時，同時參與嚙合的齒數(shù)多，輪齒的承載力就被分擔(dān)了，所以，斜齒輪的承載能力比直齒輪要高。 七次作業(yè)： 1、槽輪機構(gòu)的槽數(shù)為什么應(yīng)大于等于3？ 2、單銷外槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)為什么總是小于0.5？ 3、六角自動車床的六角頭外槽輪機構(gòu)中，已知槽輪的槽數(shù)z=6，一個循環(huán)中槽輪的靜止時間t2′=5/6s，靜止時間是運動時間的2倍。試求： (1) 槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)； (2) 所需的圓銷數(shù)K。（教材P183題6-1） 1、當(dāng)主動撥盤回轉(zhuǎn)一周時，槽輪的運動時間td 與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間t之比，稱為槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)，并以 k 表示，即: k ＝ td / t＝1/2－1/z 由于k > 0，故槽數(shù)z ≥3。 2、因上式可知， k <0.5，故單銷槽輪機構(gòu)的槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。 3、解：因為靜止時間是運動時間的2倍 則τ=t2/t1=1/3; 又因為τ=K(Z-2)/2Z ; Z=6 故K=1 槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)為1/3 所需要的圓銷數(shù)為1個 第八次作業(yè)： 1、 靜應(yīng)力、對稱循環(huán)變應(yīng)力、非對稱循環(huán)變應(yīng)力和脈動循環(huán)變應(yīng)力的循環(huán)特征r各等于多少？ 靜應(yīng)力 r=+1; 對稱循環(huán)變應(yīng)力 r=-1 非對稱循環(huán)變應(yīng)力 r不定 脈動循環(huán)變應(yīng)力 r=0 2、 靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力和變應(yīng)力下的極限應(yīng)力是否相同？如何確定? 靜應(yīng)力——不隨時間改變或變化緩慢 變應(yīng)力——隨時間作周期性或非周期性變化 兩者不相同。極限靜應(yīng)力=最大靜載荷/承載截面積A。計算極限變應(yīng)力時，同樣使用這個公式，不過載荷變成變載荷，需要知道變載荷的值，而最大變載荷的值很難確定，采用這個公式計算：極限變應(yīng)力=極限靜應(yīng)力 K。K是一個大于1的系數(shù)。 3、什么是機械零件的工作能力?常用的計算準(zhǔn)則有哪幾種?（教材P190題7- 答：(1)零件不發(fā)生失效時的安全工作限度稱為工作能力； (2)強度準(zhǔn)則；剛度準(zhǔn)則；壽命準(zhǔn)則；振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則；可靠性準(zhǔn)則。 第九次作業(yè)： 1、 帶傳動的彈性滑動產(chǎn)生的原因是什么？ 2、帶傳動的承載能力與哪些因素有關(guān)？ 3、鏈傳動中鏈輪的齒數(shù)和鏈條的節(jié)數(shù)怎樣選??？ 1、由于緊邊拉力大于松邊拉力，所以緊邊變形大于松邊變形。這種由于帶的彈性變形量的變化而引起帶在帶輪表面上產(chǎn)生局部、微小相對滑動的現(xiàn)象，稱為彈性滑動。原因即兩輪兩邊的拉力差，產(chǎn)生帶的變形量的變化造成的。 2、帶長、帶輪直徑、帶速、帶輪包角、摩擦系數(shù)等參數(shù)以及帶的抗拉強度和疲勞強度都與帶傳動的承載能力有關(guān)。 3、在保證鏈條使用所需的中心距情況下,大、小鏈輪齒數(shù)與鏈條節(jié)數(shù)之間的關(guān)系是它們兩兩之間互為質(zhì)數(shù)，也就是說它們之間只有公約數(shù)1.關(guān)鍵是齒數(shù)與鏈節(jié)數(shù)一定要互質(zhì)。這樣每個鏈輪齒會和每節(jié)鏈條嚙合,磨損更加均勻 作業(yè)十一 1、按照軸工作時受載情況的不同，直軸可分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三類。 心軸——只承受彎矩不承受轉(zhuǎn)矩，如鐵道車輛的輪軸、自行車輪軸、滑輪軸等； 傳動軸——只承受轉(zhuǎn)矩不承受彎矩或彎矩很小，如汽車發(fā)動機與后橋之間的傳動軸； 轉(zhuǎn)軸——既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩，減速器中的軸。 2、 1）軸肩（或軸環(huán)） 這種方法結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，能承受較大的軸向載荷，廣泛應(yīng)用于輪類零件和滾動軸承的軸向定位。缺點是軸徑變化處會產(chǎn)生應(yīng)力集中。 設(shè)計時應(yīng)注意：為保證定位準(zhǔn)確，軸的過渡圓角半徑r應(yīng)小于相配零件轂孔倒角C或圓角R；定位軸肩或軸環(huán)的高度h 應(yīng)大于C或R，通常取h =（2~3）C或（2~3）R；滾動軸承的定位軸肩高度應(yīng)根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)查取相關(guān)的安裝尺寸。軸環(huán)寬度 b ≈1.4 h。 2）套筒 套筒常用于相鄰的兩個零件之間，起定位和固定作用。但由于套筒與軸的配合較松，故不宜用于轉(zhuǎn)速很高的軸。圖中套筒對齒輪起固定作用，而對軸承起定位作用。此時，為保證固定牢靠，與齒輪輪轂相配的軸段長度l應(yīng)略小于輪轂寬度B，即B－l＝2~3 mm。 3）緊定螺釘 其結(jié)構(gòu)簡單，但受力較小，不適于高速場合，兼作周向固定。 4）圓螺母和彈性擋圈 圓螺母常與止動墊圈（帶翅墊片）聯(lián)合使用，可承受較大的軸向力，固定可靠，但軸上需切制螺紋和退刀槽，削弱了軸的強度，因此常用于應(yīng)力不大的軸端。彈性擋圈結(jié)構(gòu)簡單，但軸上切槽會引起應(yīng)力集中，一般用于軸向力不大的零件的軸向固定。 5）軸端擋圈和圓錐面 用螺釘將擋圈固定在軸的端面，常與軸肩或錐面配合，固定軸端零件。這種方法固定可靠，能承受較大的軸向力。圓錐面使軸上零件裝拆方便，宜用于高速、沖擊載荷及對中性要求高的場合。 作業(yè)十 1、齒輪傳動失效的形式有： 1）齒輪折斷 2）齒面疲勞點蝕 3）齒面膠合 4）齒面磨損 5）齒面塑性變形 2/齒形系數(shù)取決于輪齒的齒輪的壓力角、齒數(shù)和變位系數(shù)。因為齒形系數(shù)與齒數(shù)成反比，所以大齒輪比小齒輪的齒形系數(shù)低。 作業(yè)十二 作業(yè)十三 課件內(nèi)容 第一章概述 機器一般可視為主要由驅(qū)動裝置、執(zhí)行裝置、傳動裝置、控制裝置、支承于連接及一些輔助裝置等部分構(gòu)成 驅(qū)動裝置：是驅(qū)動整個機器以完成預(yù)定功能的動力源。一般來說，它是把其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能。原動機的動力輸出絕大多數(shù)呈旋轉(zhuǎn)運動的狀態(tài)，輸出一定的轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動裝置常稱為原動機。 2、執(zhí)行裝置：是用來完成機器預(yù)定功能的組成部分。一部機器可以只有一個執(zhí)行部分，也可以把機器的功能分解成好幾個執(zhí)行部分。執(zhí)行裝置常稱為工作機。 3、傳動裝置：用來連接原動機部分和執(zhí)行部分，用來將原動機的運動形式、運動及動力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運動形式、運動及動力參數(shù)。例如：把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動；高轉(zhuǎn)速變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速；小轉(zhuǎn)矩變?yōu)榇筠D(zhuǎn)矩等。 4、產(chǎn)品規(guī)劃階段包括：進行市場調(diào)查、研究市場需求、提出開發(fā)計劃并確定設(shè)計任務(wù)書。 5、方案設(shè)計階段包括：確定機械的功能、尋求合適的解決方法、初步擬訂總體布局、提出原理方案。 6、技術(shù)設(shè)計階段包括：選擇材料、計算關(guān)鍵零部件的主要參數(shù)、進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，得出裝配圖、零件圖和其它一些技術(shù)文檔。 機構(gòu)——用來傳遞運動和力或改變運動形式的構(gòu)件系統(tǒng)。 構(gòu)件——機器中的獨立運動單元：固定構(gòu)件（機架）、活動構(gòu)件：主動件、從動件 其中，運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件稱為原動件，輸出運動或動力的從動件稱為輸出件。 運動副——機構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動聯(lián)接。低副、高副兩大類。 低副——面接觸的運動副，常用的有轉(zhuǎn)動副和移動副。 高副——點或線接觸的運動副，常用的有凸輪副和齒輪副。 根據(jù)構(gòu)件間相對運動形式是平面運動還是空間運動，運動副又可分為平面運動副和空間運動副。前述的轉(zhuǎn)動副、移動副、凸輪副和齒輪副均屬于平面運動副?？臻g運動副常用的有球面副和螺旋副。 設(shè)計機械零件的基本要求 1、滿足功能要求，能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)預(yù)定的功能； 2、工作可靠—在預(yù)定的工作期限內(nèi)不能失效； 3、成本低廉。 二、零件的失效形式 1、斷裂。如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂；2、表面點蝕。工作表面片狀剝落； 3、塑性變形。零件發(fā)生永久性變形； 4、過大彈性變形； 5、過度磨損； 6、過大振動。 三、零件的設(shè)計準(zhǔn)則 1、強度條件：工作應(yīng)力≤許用應(yīng)力σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ] 2、剛度條件：實際變形量≤許用變形量y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ] 四、機械零件的設(shè)計步驟 1、擬訂零件的設(shè)計簡圖； 2、確定載荷的大小及位置； 3、選擇材料； 4、根據(jù)失效形式選用判定條件，設(shè)計出零件的主要參數(shù)； 5、繪制零件工作圖。 載荷的分類 靜載荷——不隨時間改變或變化緩慢 變載荷——隨時間作周期性或非周期性變化 名義載荷——理想工作條件下的載荷 計算載荷——作用于零件的實際載荷 計算載荷=K名義載荷 K——載荷系數(shù) 2、應(yīng)力的分類 靜應(yīng)力——不隨時間改變或變化緩慢 變應(yīng)力——隨時間作周期性或非周期性變化 穩(wěn)定變應(yīng)力——周期性循環(huán)變應(yīng)力 非穩(wěn)定變應(yīng)力——非周期性循環(huán)變應(yīng)力 三種典型的穩(wěn)定變應(yīng)力是對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動循環(huán)變應(yīng)力和非對稱循環(huán)變應(yīng)力。 3、幾個應(yīng)力參數(shù) （1） 循環(huán)特征：表示應(yīng)力變化的情況 （2）平均應(yīng)力： （3）應(yīng)力幅： 1、機械設(shè)計的基本要求包括哪些方面？ 答：功能要求；安全可靠性要求；經(jīng)濟性；其他要求 2、機械設(shè)計的一般程序如何？ 答：設(shè)計任務(wù)→調(diào)查研究→開發(fā)計劃書→實驗研究→技術(shù)設(shè)計→樣機試制→樣機試驗→技術(shù)經(jīng)濟評價→生產(chǎn)設(shè)計→小批試制→正式投產(chǎn)→銷售服務(wù) 3、對機械零件設(shè)計有哪些一般步驟？ 答：1、選擇零件類型、結(jié)構(gòu)；2、計算零件上的載荷；3、選擇零件的材料；4、確定計算準(zhǔn)則；5、理論設(shè)計計算；6、結(jié)構(gòu)設(shè)計；7、校核計算；8、繪制零件工作圖；9、編寫計算說明書及有關(guān)技術(shù)文件，其中步驟4對零件尺寸的確定起決定性的作用。 4、對機械零件設(shè)計有哪些常用計算準(zhǔn)則？ 答：強度準(zhǔn)則；剛度準(zhǔn)則；壽命準(zhǔn)則；振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則；可靠性準(zhǔn)則。 5、什么是機械零件的失效？機械零件可能的失效形式主要有哪些？ 答：機械零件喪失工作能力或達不到設(shè)計要求性能時，稱為失效。常見失效形式有：因強度不足而斷裂；過大的彈性變形或塑性變形；摩擦表面的過度磨損、打滑或過熱；連接松動；壓力容器、管道等得泄露；運動精度達不到要求等。 6 、什么是零件的工作能力？什么是零件的承載能力？ 答：零件不發(fā)生失效時的安全工作限度稱為工作能力；對載荷而言的工作能力稱為承載能力。 7、什么是靜載荷、變載荷、名義載荷、計算載荷？什么是靜應(yīng)力和變應(yīng)力？ 答：不隨時間變化或變化緩慢的載荷稱為靜載荷；隨時間作周期性變化或非周期性變化的載荷稱為變載荷；在穩(wěn)定和理想的工作條件下，作用在零件上的載荷稱為名義載荷；再設(shè)計計算中，常把載荷分為名義載荷和計算載荷，計算載荷等于名義載荷乘以載荷系數(shù)Ｋ。