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机械设计学习指导答案

【篇一：

机械设计学习题及答案】

功能原理设计:

针对产品的主要功能所进行的原理性设计

2、简单动作功能：

仅完成简单的一次性动作的功能

3、复杂动作功能：

能实现连续的传动的动作功能

4、机械创新设计：

在功能结构图中，有的分功能比较复杂，不可能用一个已知的机构来完成。

这就需要根据分功能的特点，挑选几个机构组成一个机械运动系统，由这些机构共同完成这个分功能的机械动作。

5、机械协调性设计：

当功能结构图中的各机械分功能均已根据分功能的要求选择好相应的机构后，怎样使这些分散的机构组成一个协调运动的整体，只是这个系统比较大，其综合后完成的机械功能，就是整个机械产品的总功能中的全部机械功能。

6、核心技术：

产品实现总功能和主要技术要求的技术。

7、关键技术：

实现某种功能过程中需要解决的技术难题。

8、弹性强化：

使构件在受工作载荷之前预受一个与工作载荷相反的载荷，产生一个相应的预变形，以及一个与工作应力相反的预应力，工作时该预加载荷部分抵消工作载荷，预变形部分抵消工作变形，从而降低了构件的最大应力。

9、塑性强化：

使构件在工作状态下应力最大那部分材料预先经塑性变形而产生一个与工作应力符号相反的残留应力，用以部分抵消工件应力。

二、简答题：

1-1机械产品设计的三个基本环节是什么？

答：

机械产品设计的三个基本环节是：

“功能原理设计，实用化设计和商品化设计”1-2、机械设计具有哪些主要特点：

答：

机械设计具有如下主要特点:

（1）多解性

（2）系统性（3）创新性

1-3、近代“机械设计学”的核心内容

1）“功能”思想的提出：

l947年、美国工程师麦尔斯创立了“价值工程“。

他真正重要的贡献在于他提出的关于‘功能”的思想。

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？

答：

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。

答：

p33

3-3、任何一种机器的更新换代都存在哪三个途径？

答：

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？

答：

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

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）？

答：

p：

45~47

4-1、常用的传动机构有哪些？

答：

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。

答：

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？

答：

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？

答：

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）∵?

=∴?

02?

11+?

=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。

解：

=（因=

5445

+–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（

）→a（0，72.34））→（141.67，60.29）

，

02?

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?

。

解：

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）?

方法一：

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

=2.28

=1.81

方法二：

过m点做纵轴的平行线，与直线ag交于m’’（20,

70.64）

’?

20+70.64

=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

解：

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

（一）填空题

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？

．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

解：

（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。

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