机械设计基础习题集(附解答)解析
目录
绪论 (1)
平面机构的自由度 (3)
平面连杆机构 (8)
凸轮机构 (14)
齿轮机构 (18)
轮系 (23)
机械零件设计概论 (28)
联接 (30)
齿轮传动 (41)
蜗杆传动 (51)
带、链传动 (60)
轴 (69)
滑动轴承 (75)
滚动轴承 (78)
联轴器和离合器 (91)
绪论
1. 简述机构与机器的异同及其相互关系。
2. 简述机械的基本含义。
3. 简述构件和零件的区别与联系。
4. 简述“机械运动”的基本含义。
5. 简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容。
6. 简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质。
【参考答案】
1. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。
2. 从结构和运动的角度看，机构和机器是相同的，一般统称为机械。
3. 构件是机械中的运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由一个或若干个零件刚性组合而成。
4. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。
5. 研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和通用零（部）件（螺栓、键、齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、离合器等）。研究内容：机构的组成及其工作原理、结构分析、运动分析等；零（部）件结构、设计计算、类型选择、使用维护等。
6. “机械设计基础”课程着重研究各类机械中的共性问题，为进一步深入研究各种专门机械奠定基础；同时，“机械设计基础”课程的学习又涉及到高等数学、机械制图、工程力学、工程材料以及机械制造基础等知识的综合运用。因此，“机械设计基础”是课程体系中的一门专业技术基础课程。
平面机构的自由度
1. 什么是机构中的原动件、从动件、输出构件和机架？
2. 机构中的运动副具有哪些必要条件？
3. 运动副是如何进行分类的？
4. 平面低副有哪两种类型？
5. 简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特征？
6. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？
7. 平面运动副中，低副和高副各引入几个约束？
8. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？
9. 运动链和机构关系如何？
10. 画出下列机构的示意图，并计算其自由度。
(a) (b)
11. 计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合铰链和局部自由度，需指出。
（1）齿轮—连杆机构（2）凸轮—连杆机构
（3）发动机机构（4）压缩机机构
（5）滚动杠杆机构（6）凸轮拨杆机构
（7）电锯机构（8）发动机配气机构
（9）冲压机构（10）挖掘机机构
【参考答案】
1. 原动件：运动参数由外界输入的活动构件；从动件：除原动件外的其余活动构件；输出构件：输出预期运动的从动件；机架：机构运动的参考物，视作相对固定的构件。
2. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。
3. ①按两构件运动平面的相互关系分：平面运动副、空间运动副；②按两构件接触方式分：低副（面接触）、高副（点、线接触）。
4. 转动副和移动副。
5. 机构运动简图主要用于进行机构的结构分析和运动分析。机构运动简图反映了原机构中的构件类型和数目、运动副类型、数目及其相互位置关系等特征。
6. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。
7. 每个低副引入2 个约束；每个高副引入1 个约束。
8. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。
9. 运动链：由一系列构件通过运动副联接组成的可动的构件系统；机构：各构件运动确定的运动链。
10. (a)机构示意图如图所示。
自由度计算
n=3, P L=4, P H=0
F=3n-2P L-P H
=3?3-2?4-0=1
∴该机构自由度为1。
(b) 机构示意图如图所示。自
由度计算
n=3, P L=4, P H=0
F=3n-2P L-P H
=3?3-2?4-0=1
∴该机构自由度为1。
3 A O
1
2
B O 1 A 4
2
3 B
4