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2)“人机工程’’学科的兴起:
“宜人”的宗旨已经成为现代机械设计的基本观念。
3)“工业设计”学科的成熟。
工业产品设计的原则是:
“技术第一,艺术第二”。
工业设计师应该首先是一个工业技术专家,而不首先是一个艺术家。
1-4、从设计构思的角度机械产品设计可归纳为三大步:
创意、构思和实现。
创意:
重点在于新颖性,且必须具有潜在需求。
构思:
重点在于创造.即要构思一种新的技术方向或功能原理来实现某创意。
实现:
重点在于验证构思的合理性,可以通过模型或原理样机来检查构思的合理性。
1-5、机械设计按其创新程度可分为以下三种类型:
1)适应性设计仅改变某些尺寸、外形或局部更改某些结构,使产品适应特定的使用条件或者用户特殊要求。
2)变型设计功能原理保持不变,变动产品部分结构尺寸参数,扩大规格,以满足更大范围功能参数需要的设计。
变型性设计是产品系列化的手段。
3)创新设计在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下,运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计。
3-1、什么是功能原理设计?
机械产品设计的最初环节,是先要针对该产品的主要功能提出一些原理性的构思。
这种针对主要功能的原理性设计,可以简称为“功能原理设计”。
3-2、构思一种将钞票逐张分离的工作原理。
说明其物理效应,并用sketch描述之。
p33
3-3、任何一种机器的更新换代都存在哪三个途径?
任何一种机器的更新换代都存在三个途径:
一是改革工作原理;
二是通过改进工艺、结构和材料提高技术性能;
三是加强辅助功能使其更适应使用者的心理。
3-4、功能原理设计的工作特点是什么?
功能原理设计有如下三个工作特点:
1)功能原理设计往往是用一种新的物理效应来代替旧的物理效应,使机器的工作原理发生根本的变化的设计。
2)功能原理设计中往往要引入某种新技术(新材料、新工艺、……),但首先要求设计人员有一种新想法(newidea)、新构思。
没有新想法,即使新技术放到面前也不会把它运用到设计中去。
3)功能原理设计使机器品质发生质的变化。
3-5、硬币分选计数机的总功能如下图所示,试分析要实现总功能,必须要有哪些分功能单元,试分别画出功能分解图和功能结构图,并简要说明计数功能如何实现的?
答:
p38~39
或试用“黑箱”描述家用鼓风式蒸汽电熨斗的功能,并画出功能结构图。
操作指令~220v未加热气、水空
s显示m热风蒸汽,噪声、发热
机床的刀具、挖掘机的挖斗等〕,用这个动作头去完成对工作对象的加工处理。
在这里,工件头和工作对象相互配合,实现一种功能,叫做“工艺功能”,这里“工艺”是指加工“工艺”。
工艺功能考虑的两个重要因素:
一是采用哪种工艺方法,二是工作头采用什么形状和动作,而归根结底是确定工作头的形状和动作。
工艺功能的特点是:
工作头的形状、运动方式和作用场是完成工艺功能的三个主要因素。
3-9、简单动作功能的求解思路
求解思路:
几何形体组合法,即:
针对功能目标,对几个构件的几何形体进行构思、组合。
3-10、复杂动作功能的求解思路
基本机构组合法。
3-11、完成工艺功能的三个主要因素:
1)工作头的形状;
2)运动方式;
3)作用场3-12、举例说明物一场分析法(s-field法)?
p:
45~47
4-1、常用的传动机构有哪些?
常用的传动机构有齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、楔块机构、棘轮机构、槽轮机构、摩擦轮机构、挠性件机构、弹性件机构、液气动机构、电气机构以及利用以上一些常用机构进行组合而产生的组合机构。
4-2、常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有哪些?
并简要说明。
常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有以下几种:
1)通过啮合方式进行传动(例如;
齿轮、蜗轮蜗杆、链传动、同步齿形带等)。
其中:
齿轮传动可以在平行轴或交错轴间实现准确的定传动比传动,适用功率和速度范围广,结构紧凑,传动效率高,工作可靠,寿命长,互换性好,因而得到广泛应用。
2)通过摩擦方式进行传动(例如:
摩擦轮传动、摩擦式无级变速器、带传动、滑轮传动等)。
这类机构结构简单,维修方便,成本低廉,由于带具有柔软性、吸收振动的特性,且有缓冲和安全保护的作用特性,使带传动适用于两轴中心距较大的传动。
3)利用楔块原理进行传动(例如:
螺旋传动、偏心轮传动等)。
螺旋传动主要由螺杆、螺母、机架组成。
螺旋传动的优点是增力效果大,可用较小的转矩得到较大的轴向力。
结构简单,传动精度高,平稳无噪声等。
4)利用流体作用原理进行传动(例如:
液压、气动传动等)。
液体可以看作是一种不可压缩物体。
因而液压传动能传动较大的力,经常用于传动比不需十分精确但载荷很大的情况下.但液压传动速度较慢,例如液压千斤顶、液压挖掘机的推杆等。
而气动传动机构一般用于传递较小的力,但作用速度快。
4-3、执行机构基本类型有哪些?
带动工作头进行工作并使之获得工作力或力矩的机构称为执行机构。
基本类型主要有:
夹持、搬运、输送、分度与转位、检测与分类、施力等
4-4、执行机构的主要作用?
执行机构的主要作用有:
1)满足特定运动规律:
主要指那些输出中有速度的规律变化要求。
2)满足特定的运动轨迹:
在生产实际中,需要机构完成某种特定的运动轨迹,如直线、圆弧等等。
当运动轨迹要求比较复杂时,一般通过连杆机构或通过组合机构来完成。
3)满足某种特殊的信息传递:
利用机构不仅能完成机械运动和动力的传递,还能完成诸如检测、计数、定时、显示或控制等功能。
4-5、通过一系列机构和电气电子装置实现。
机构一般能实现下列动作功能:
1)实现运动形式或运动规律变换的动作功能
原动机的转动通过机构进行构件运动形式变换,例如:
(1)匀速运动(平动、转动)与非匀速运动(平动转动或摆动)的变换
(2)连续转动与间歇式的转动或摆动的变换。
(3)实现预期的运动轨迹。
2)利用机构实现开关、联锁和检测等动作功能
(1)用来实现运动离合或开停。
(2)用来换向、超越和反向止动。
【篇二:
机械设计第三章习题答案】
>
3-2已知材料的力学性能?
?
=260mpa,?
=170mpa,?
=0.2,试绘制此材料的简化的等寿命曲线。
解:
a(0,170)c(260,0)∵?
=∴?
0=
2?
1?
?
02?
11+?
2
=,
=283.33mpa
),即?
′(141.67,141.67)
得?
′(
283.33
根据点?
’(0,170),c(260,0),?
′(141.67,141.67)按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4圆轴轴肩处的尺寸为:
d=72mm,d=62mm,r=3
mm。
如用题3-2中的材料,设其强度极限?
=420mpa,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
=(因=
5445
1?
1
+–1)
345?
=1.2==0.067,查附表3-2(p40),线
性插值得?
=1.88,查附图3-1(p41)得?
≈0.78,
=1.69
查附图3-2,得尺寸系数?
=0.75;
题中没有提及加工方式,按精车加工工艺,查附图3-4(p44),得表面质量系数?
=0.91;
因没提及强化方式,取强化系数?
=1,则?
=(
+
-1)=(
1.690.75
10.91
a(0,d(
02
)→a(0,72.34))→(141.67,60.29)
,
c(260,0)
根据a(0,72.34),c(260,0),d(141.67,60.29)按比例绘出该零件的极限应力线图如下图
3-5如题3-4中危险截面上的平均应力?
=20mpa,应
力幅?
=20mpa,试分别按○1r=c○2?
=c求出该截面上的计算安全系数?
。
由题3-4可知?
1=170mpa,?
=260mpa,?
=0.2,?
=2.35
(1)r=c
方法一:
直接将3-4所得数据代入公式3-17(p27)工作应力点在疲劳强度区,根据变应力循环特性公式,计算其安全系数?
=
170
+?
=2.28
方法二:
连接om并延长与ag相交,其交点坐标m’(45.64,68.46)
(2)?
=c
直接将相应数值代入3-21(p28)公式中
工作应力点在
疲劳强度区,根据变应力的应力公式,其计算
安全系数
1+?
(?
+?
)
’?
45.64+68.4620+20
=1.81
过m点做纵轴的平行线,与直线ag交于m’’(20,
70.64)
20+70.64
50
=1.81
【篇三:
机械设计基础复习题(附答案)】
习题
(一)1.传递,转换2.运动,制造3.确定,有用,构件4.动力传动执行
5.构件2、3、4、机架1组成的连杆机构构件5、6、机架1组成的齿轮机构构件7、8、机架1组成的凸轮机构
(二)1b2a3b4c5b
(一)填空题
1.从运动的角度看,机构的主要功用在于运动或运动的形式。
2.构件是机器的单元。
零件是机器的单元。
3.构件之间具有的相对运动,并能完成的机械功或实现能量转换的的组合,叫机器。
4.机器由部分、部分、部分和控制部分组成。
5.图1-1所示单缸内燃机,组成机器的基本机构有、、。
图1-1
(二)选择题
1.组成机械的各个相对运动的实物称为。
a.零件b.构件c.部件
2.机械中不可拆卸的制造单元体称为a.零件b.构件c.部件3.括号内所列实物[①汽车、②游标卡尺、③车床、④齿轮减速器、⑤电动机]中,是机器。
a.①②③b.①③⑤c.①③④⑤d.③④⑤4.括号内所列实物[①螺钉、②起重吊钩、③螺母、④键、⑤缝纫机脚踏板]中,属于通用零件。
a.①②③b.①③⑤c.①③④d.③④⑤5.括号内所列实物[①台虎钳、②百分表、③水泵、④台钻、⑤内燃机活塞与曲轴运动转换装臵]中,于机构。
a.①②③b.①②⑤c.①③④d.③④⑤
【例2-1】计算图2-1示平面机构的自由度,若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出。
图2-1
局部自由度——e处滚子:
复合铰链——b处:
虚约束——h、h′之一
图2-2a题图b改进方案图1c改进方案图2
若使机构有确定运动,必须f=w。
改进方法有两种:
一是增加一个原动件使w=2(见改进方案1图所示);
二是增加带一个平面低副的构件使f=1(见改进方案2图所示)
分析:
转动副d处为转动副和移动副的交汇点而无法运动
措施:
增一带一个低副的活动构件或d处低副改高副
措施1——d处增加一个带一个低副的低副构件,图示b
措施2——e处增加一个带一个低副的低副构件,图示c
措施3——g处增加一个带一个低副的低副构件,图示d
图2-3a)题图b)措施1图c)措施2图
d)措施3图e)措施4图f)措施5图
【例2-4】试绘制图2-4a)所示机构的机构示意图,并计算自由度。
如结构上有错误,请指出,并提出改进方法,画出正确的示意图。
图2-4a)题图b)机构示意图c)改进办法图1d)改进办法图2e)改进办法图3
习题
(一)1.三2.构件的可动联接,点线面,点、线,面3.f=w4.约束5.简单小大
(二)1d2a3a4c5a6b7b
1.一个作平面运动的构件有
2.运动副是指接触接触和其中,接触为运动高副,接触为运动低副
3.机构具有确定运动的充分和必要条件是。
4.运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为
5.低副的优点:
制造和维修,单位面积压力。
(二)选择题(单选)
1.保留了2个自由度,带进了1个约束。
a.转动副b.移动副c.转动副与移动副d.高副
2.两个以上的构件共用同一转动轴线所构成的转动副构成a.复合铰链b.局部自由度c.虚约束
3.由k个构件形成的复合铰链应具有的转动副数目为。
a.k-1b.kc.k+1d.k+2
a.20b.50c.200d.5005.机构运动简图与
a.构件和运动副的结构b.构件数目c.运动副的数目、类型d.运动副的相对位臵6.图2-5所示两构件构成的运动副为a.高副;
b.低副
7.如图2-6所示,图中a点处形成的转动副数为个。
a.1;
b.2;
c.3
图2-5图2-6
(三)判断题
()2.虚约束没有独立约束作用,在实际机器中可有可无。
()3.引入一个约束条件将减少一个自由度。
()4.平面低副机构中,每个转动副和移动副所引入的约束数目是相同的。
()5.机构中的虚约束,若制造安装精度不够,会变成实约束。
()6.运动副是联接,联接也是运动副。
()7.运动副的作用,是用来限制或约束构件的自由运动的。
()8.两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副,都是转动副。
()9.若机构的自由度数为2,那么该机构共需2个原动件。
()10.机构的自由度数应等于原动件数,否则机构不能成立。
(四)综合题
1.机构运动简图有什么作用?
如何绘制机构运动简图?
2
.在计算机构的自由度时,要注意哪些事项?
3.计算图2-7各图的自由度,若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出。
图2-7a图2-7b
图2-7c
图2-7d图2-7e
图2-7f
图2-7g图2-7h
(1)a取不同值可得到哪些机构?
(2)a分别取何值可得到这些机构?
图3-1
(1)因为30、40、55三个长度尺寸中,最短为30的作机架,若满足存在曲柄的杆长条件且a不是最短杆,则为双曲柄机构,所以a取不同值分别可得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构
(2)①若为曲柄摇杆机构a最短a+55≤30+40a≤15②若为双曲柄机构a非最长30+55≤a+40a≥45a最长30+a≤40+55a≤55
综上,若为双曲柄机构:
45≤a≤55
③若为双摇杆机构,a取值不满足存在曲柄的杆长条件a取值:
a最短a+55﹥30+40a﹥15
a非最长30+55﹥a+40a﹤45a最长30+a﹥40+55a﹥65
a最长极限条件a﹤30+40+55=125
综上,若为双摇杆机构a取值15﹤a﹤45和65﹤a﹤125
表3-1
★你来分析:
指出下图3-2a、b、c、d所示四杆机构图示位置的压力角和传动角,并判定有无死点位置。