机械设计基础》课程期末复习.docx
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机械设计基础》课程期末复习
《机械设计基础》课程期末复习
一，课程学习要求
机械设计基础课程所涉及的内容，主要是通用机械机构工作原理和机械零（部）件设计和选用方面
的基本知识、基本理论和基本方法，所以也都是一般机械工程技术人员必备的基础。
学生通
过各个教学环节和实践，应达到下列要求：
（1）掌握通用机械零（部）件的设计原理、方法和机械设计的一般规使学生掌握机构学和机
掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟订机械运动方
案、分析和设计机构的能力，它在培养高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技
术工作的适应能力和开发创新能力的作用，具有设计通用机械零件和简单的机械装置的能
力。
（2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；
（3）具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；
（4）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练；
（5）对机械设计的新发展有所了解。
二、课程教学内容
绪论
1．机器的作用，组成机器的基本要素（零件）
2．零件的概括分类
3．零件（局部）与机器（总体）的关系
4．机械设计的主要内容及处理有关矛盾的原则
5．本课程明确“机械设计”课程在四个现代化中的作用并了解本课程的内容、性质和任务。
平面机构的结构分析
了解机构的组成，运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的机构运动
简图；能计算平面机构的自由度。
重点：
运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由
度的计算。
难点：
机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。
平面机构的运动分析
明确机构运动分析的目的和方法；能用解析法和图解法对平面二级机构进行运动
分析；理解速度瞬心（绝对瞬心和相对瞬心）的概念，并能运用“三心定理”确定一般平面
机构各瞬心的位置；能用瞬心法对简单高、低副进行速度分析。
重点：
通过机构位置矢量多边形建立机构的位置矢量方程；应用相对运动图解法原理求二级
机构构件上任意点和构件的运动参数；速度瞬心的概念和“三心定理”的应用。
难点：
对有共同转动且有相对移动的两构件重合点间的运动参数的求解。
平面机构的力分析
了解机构中的各种力及力分析的方法；确定各运动副中的反力及需加于机械上的
平衡力或平衡力矩；掌握对一般平面机构进行动态静力分析的过程。
重点：
作用在机械上的力及机构力分析的目的和方法；构件惯性力的确定（侧重工程上常采
用的质量代换法）；用图解法作平面机构的动态静力分析。
难点：
机构的平衡力（或平衡力矩）及构件的质量代换两个概念。
机械中的摩擦及机械效率
建立正确、全面的机械效率的概念；掌握简单机械的机械效率和自锁条件的
求解方法；掌握移动副、转动副和螺旋副等运动副中摩擦力的分析计算。
重点：
机械的机械效率、自锁现象及自锁条件和考虑摩擦时各种运动副中的力分析。
难点：
摩擦圆的概念及转动副中总反力作用线的确定。
平面连杆机构及其设计
了解平面连杆机构的组成及特点，平面连杆机构的基本型式及其演化和应用，曲
柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等基本概念；了解解析
法设计四杆机构的概念和数学模型的建立，掌握用作图法设计平面四杆机构的方法。
重点：
平面铰链四杆机构的演化。
难点：
曲柄存在条件的全面分析、平面多杆机构的传动角和平面四杆机构最小传动角的确定
、平面铰链四杆机构运动连续性的判断。
凸轮机构及其设计
了解凸轮机构的分类及应用，推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则；
掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题（包括压力角对尺寸的影响、压力角对
凸轮受力情况、效率和自锁的影响及失真等问题）；凸轮轮廓曲线的设计（以解析法为主）。
重点：
推杆常用运动规律的特点及其选择原则；盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；凸轮基
圆半径与压力角及自锁的关系。
难点：
凸轮廓线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念。
齿轮机构及其设计
了解齿轮机构的类型和应用；平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓
的基本知识；深入了解渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件和
连续传动条件；熟悉渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算；了解渐
开线齿廓的展成切齿原理及根切现象；渐开线标准齿轮的最少齿数及渐开线齿轮的变位修正
和变位齿轮传动的概念；了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，并能计算标准斜齿
圆柱齿轮的几何尺寸；了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算；对蜗轮蜗杆
的传动特点有所了解。
重点：
渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。
难点：
共轭齿廓的确定；一对轮齿的啮合过程；变位齿轮传动；斜齿轮和锥齿轮的当
量齿轮和当量齿数。
齿轮系及其设计
了解轮系的分类和功用，能计算多种轮系的传动比；了解行星轮系传动效率的计
算、行星轮系的选型及行星轮系设计中的均载问题，理解行星轮系各轮齿数的四个条件。
重点：
周转轮系及复合轮系传动比的计算，轮系的功用及行星轮系设计中齿轮齿数的确定问
题。
难点：
如何将复合轮系正确划分为各基本轮系，行星轮系传动效率的计算，行星轮系设计中
的安装条件。
其它常用机构、组合机构及其设计
了解槽轮机构、棘轮机构、螺旋机构、万向铰链机构等其它常用机构的工作原理
、运动特点、应用及设计要点；较深入了解几种常用的组合机构的组合方式、工作特点、应
用及设计概要。
重点：
槽轮机构、棘轮机构、螺旋机构、万向铰链机构及组合机构的组成、运动特点和适用
场合。
机械的运转及其速度波动的调节
充分了解等效力（力矩）、等效质量（转动惯量）、等效构件和等效动力学模型
等基本概念和方法；了解机器运动方程式的两种表达形式（动能形式和力或力矩形式）的建
立和适用情况；掌握求解在已知力作用下机器的真实运动情况；了解机器两种速度波动调节
方法（主要是周期性速度波动的调节）；掌握飞轮转动惯量的计算方法。
重点：
等效力（力矩）、等效质量（转动惯量）、等效构件和等效动力学模型的概念；掌握
力为机构位置函数时其等效构件真实运动的求解方法；飞轮转动惯量的计算。
难点：
计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算方法。
机械的平衡
掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法；了解平面四杆机构的平衡原理。
重点：
刚性转子静、动平衡的原理和方法。
难点：
刚性转子动平衡概念的建立。
机构的选型、组合及机械传动系统方案的设计
掌握机构选型的基本知识；了解机构的组合方式及机构的变异方法；了解工作循
环图及拟定简单机械传动方案的过程。
重点：
机构的组合方式、机构的变异方法及机械传动方案的拟定过程。
机械及机械零件设计概要
了解机械设计的任务和要求，理解设计机器和机械零件时应满足的基本要求和一般程序；
掌握机械零件的主要失效形式、设计准则。
重点：
设计机器的一般程序、机械零件失效形式、计算准则、设计步骤。
要求：
使学生从总体上建立起机器设计、机械零件设计的总括性的概念，计算准则都是在分析失效形式的基础上建立起来的原则。
机械零件的强度
了解疲劳损伤累积假设的意义及其应用；掌握单向稳定变应力和双向变应力的强度计算方法。
摩擦、磨损及润滑概述
了解摩擦学、干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、液体摩擦的概念；机械零件磨损过程、磨损类
型；润滑剂及其主要指标；弹性流体动力润滑、流体静力润滑的概念。
掌握流体动力润滑的
基本概念及形成条件
重点：
摩擦和磨损的分类与机理，形成动压承载油膜的原理。
螺纹联接和螺旋传动
了解常用螺纹的特点和应用。
掌握螺栓组联接的结构设计和受力分析；紧螺栓联接的计算（
螺栓仅受预紧力时的计算，螺栓承受预紧力和工作载荷时的计算，螺栓承受工作剪力的计算
）；提高螺栓联接强度的措施；螺旋传动的设计计算。
重点：
在不同外载荷作用下，螺栓组中各螺栓的受力分析。
单个螺栓的强度计算。
难点：
承受倾覆力矩的螺栓组联接的设计。
键、花键联接
了解键联接的种类、构造特点和应用；花键联接的种类、对中方式、特点和应用。
掌握平
键联接的失效形式、设计步骤和尺寸选择方法。
了解键联接的公差、花键联接的公差。
重点：
键、花键的类型和特点、尺寸选择和强度校核方法。
自学：
焊接、铆接、粘接的类型、特点及设计。
过盈配合联接
过盈配合联接的工作原理及装配方法；过盈配合联接的设计计算。
带传动
了解带传动的类型、特点和应用；理解和掌握带传动的工作原理和理论基础（带传动的几
何关系，带传动的力分析、应力分析，带的弹性滑动和打滑，带传动的最大有效圆周力，带传
动的失效分析和设计准则，单根三角带所能传递的功率）；V带传动设计计算。
链传动（学生自学）
链传动的类型特点和应用；链传动的运动特性；链传动的主要参数及其选择：
传动比、链轮
齿数、链节距、中心距、链条节数等；套筒滚子链传动的设计计算。
齿轮传动
齿轮传动的特点、分类和应用；齿轮传动的失效形式和设计准则；常用的齿轮材料及其热
处理；直齿圆柱齿轮传动的强度计算：
①传动中的受力分析。
②计算载荷和载荷系数。
③齿面
接触疲劳强度计算及许用接触应力。
④齿根弯曲疲劳强度计算、齿形系数和许用弯曲应力；
斜齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算；直齿圆锥齿轮传动的受力分析及计算。
重点：
标准直齿圆柱齿轮传动的设计原理及强度计算方法。
要求：
掌握齿轮传动的失效形式和计算准则、基本设计原理、设计程序和方法，斜齿轮
和直齿圆锥齿轮传动的受力分析。
掌握渐开线圆柱齿轮精度标柱、齿轮及传动公差的选取及
标注。
蜗杆传动
了解普通蜗杆传动的主要参数；蜗杆传动的受力分析及强度计算；蜗杆传动的润滑、效率
和热平衡计算。
重点：
蜗杆传动受力分析和主要参数选择，掌握蜗杆传动的热平衡原理和计算方法。
滑动轴承
理解轴承的用途和分类；滑动轴承的特点和应用；轴瓦材料和轴瓦结构；非液体摩擦滑动
轴承失效形式、设计准则及设计计算；流体动力润滑的基本理论：
①形成液体动压润滑的必
要条件。
②动压轴承的基本方程式。
③动压润滑状态的建立过程；液体摩擦动压向心滑动轴
承的设计计算。
重点：
轴瓦的材料及其选用，不完全液体润滑滑动轴承的设计准则及设计方法，液体动力
润滑径向滑动轴承的设计。
难点：
液体动力润滑径向滑动轴承的设计。
滚动轴承
理解滚动轴承的类型、代号，主要轴承类型、特点和选择；掌握滚动轴承的额定寿命、额定
动负荷、当量动负荷及其寿命计算；滚动轴承的组合设计。
了解滚动轴承的精度等级、内径与外径的公差带及其特点。
掌握滚动轴承与轴和壳体孔
的配合及其选择。
重点：
轴承尺寸的选择。
难点：
向心推力轴承（30000，70000）的受力分析。
联轴器与离合器
了解联轴器与离合器的主要类型和用途；掌握联轴器和离合器的结构特点、工作原理和
选用步骤。
轴
理解轴的分类；轴的材料；轴的结构设计；轴强度计算：
①按扭距初步估算轴的直径。
②
按弯、扭合成强度计算轴的直径。
③按疲劳强度进行轴的精确校核。
重点：
阶梯轴的结构设计和强度校核。
要求：
了解转轴、心轴和传动轴的承载特点。
掌握轴的结构设计，熟悉轴上零件的轴向和周
向定位方法，明确轴的结构设计应注意的问题及提高轴承载能力的措施。
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