机械设计基础A学习指南(工业1212).pdf
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1、 1 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 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
2、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
3、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
4、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)2
5、0%实验(未完成规定实验者不得参加期末考试)10%期末考试 70%2 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 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
6、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
7、、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
8、.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 、。3 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 0 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,
9、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。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
10、。(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。(b)4 A增大滚子半径 B增大基圆半径 C、减小基圆半径 7)
11、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;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=60 mm。要求:用作图法标出从动件 2 的行程 h 和推程运动角
12、 0。用作图法标出凸轮转过 90 时从动件 2 的位移 S90、压力角 90。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。
13、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;O 5 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 填空题 1)带传动工作时产生弹性滑动是因为 。A带的
14、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 1过小(1120),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 与带轮轮槽角 之间的关系为 。A.=B.C.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=
15、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、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
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