机械设计基础A学习指南工业1212

《机械设计基础A》课程学习指南

2013—2014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》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 %

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五、 各章基本要求、重点难点及自测练习题

（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 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。

绪论

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 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 、 、 。

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5）摆动导杆机构，当以曲柄为原动件时，传动角总是 。 A．等于0o B．等于9 0o C． 大于0o而小于9 0o

6）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 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，可采取 的措施。

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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：

① 画出凸轮的理论轮廓； ② 画出凸轮的基圆； ③ 标出从动杆的行程h；

④ 标出凸轮的推程角δ0、远休止角δ01、回程角δ0′、近休止角δ02； ⑤ 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α。 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 = 60 mm 。要求：

①用作图法标出从动件2的行程h 和推程运动角?0。 ②用作图法标出凸轮转过90? 时从动件2的位移S90、压力角?90。

③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

O

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；

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