机械原理自测题

第一篇：机械原理自测题

机械原理自测题库—单选题（共 63 题）

1、铰链四杆机构的压力角是指在不计算摩擦情况下连杆作用于 B上的力与该力作用点速度所夹的锐角。

A．主动件

B．从动件

C．机架

D．连架杆

2、平面四杆机构中，是否存在死点，取决于 B 是否与连杆共线。

A．主动件

B．从动件

C．机架

D．摇杆

3、一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K A。

A．大于1

B．小于1

C．等于1

D．等于2

4、在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角γ

min

B。

A．尽可能小一些

B．尽可能大一些

C．为0°

D．45°

5、与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是 B。

A．惯性力难以平衡

B．点、线接触，易磨损

C．设计较为复杂

D．不能实现间歇运动

6、与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是＿A＿。

A．可实现各种预期的运动规律

B．便于润滑

C．制造方便，易获得较高的精度

D．从动件的行程可较大

7、C 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。

A．摆动尖顶推杆

B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆

D．摆动滚子推杆

8、对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为 D。

A．偏置比对心大

B．对心比偏置大 C．一样大

D．不一定

9、下述几种运动规律中，＿B＿＿既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。

A．等速运动规律

B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律）

C．等加速等减速运动规律

D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律）

10、对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用＿A＿＿

措施来解决。

A．增大基圆半径

B．改用滚子推杆 C．改变凸轮转向

D．改为偏置直动尖顶推杆

11、渐开线上某点的压力角是指该点所受压力的方向与该点 A 方向线之间所夹的锐角。

A.绝对速度

B.相对速度

C.滑动速度

D.牵连速度

12、渐开线在基圆上的压力角为＿B＿＿。

A.20°

B.0°

C.15°

D.25°

13、渐开线标准齿轮是指m、α、ha*、c*均为标准值，且分度圆齿厚＿C＿＿齿槽宽的齿轮。

A.小于

B.大于

C.等于

D.小于且等于

14、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮要正确啮合，它们的＿D＿＿必须相等。

A．直径

B．宽度

C.齿数

D.模数

15、齿数大于42，压力角=20°的正常齿渐开线标准直齿外齿轮，其齿轮根圆＿B＿＿基圆。

A.小于

B.大于

C.等于

D.小于且等于

16、渐开线直齿圆柱齿轮转动的重合度是实际啮合线段与＿B＿＿的比值。

A.齿距

B.基圆齿距

C.齿厚

D.齿槽宽

17、渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿轮＿C＿＿上的压力角。

A．基圆

B.齿顶圆

C.分度圆

D齿根圆

18、用标准齿条型刀具加工ha*=

1、a=20°的渐开线标准直齿轮时，不发生根切的最少齿数为＿D＿＿。

A 14

B

C 16

D 17

19、正变位齿轮的分度圆齿厚＿A＿＿标准齿轮的分度圆齿厚。

A 大于

B 小于

C 等于

D小于且等于

20、负变位齿轮的分度圆齿槽宽＿B＿＿标准齿轮的分度圆齿槽宽。A 小于

B

大

于

C

等于

D小于且等于

21、若两轮的变位系数X1＞0，X2＝0，则该对齿轮传动中的轮2为＿C＿＿齿轮。

A 正变位

B 负变位

C 非标准

D 标准

22、斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在＿D＿＿上。

A 端面

B 轴面

C 主平面

D 法面

23、已知一渐开线标准斜齿圆柱齿轮与斜齿条传动，法面模数mn＝8mm，法面压力角an=20°，斜齿轮的齿数Z=20,分度圆上的螺旋角β=20°，则斜齿轮上的节圆直径等于＿A＿＿mm。

A 170.27

B 169.27

C 171.27

D 172.27

24、在蜗杆蜗轮传动中，用＿B＿＿来计算传动比i12是错误的.A i12=ω1/ω B i12=d2/dC i12=Z2/Z1

D i12=n1/n2 25、在两轴的交错角∑=90°的蜗杆蜗轮传动中，蜗杆与蜗轮的螺旋线旋向必须＿C＿＿。

A相反

B相异

C 相同

D相对

26、渐开线直齿锥齿轮的当量齿数ZV＿D＿＿其实际齿数Z。

A 小于

B 小于且等于

C 等于

D 大于

27、机器安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时＿D＿＿。

A.一样

B.大

C.小

D.A、C 的可能性都存在

28、机器运转出现周期性速度波动的原因是＿C＿＿。

A．机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡；

B.机器中各回转构件的质量分布不均匀；

C.在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期；

D.机器中各运动副的位置布置不合理。

29、将作用于机器中所有驱动力、阻力、惯性力、重力都转化到等效构件上，求得的等效力矩和机构动态静力分析中求得的在等效构件上的平衡力矩，两者的关系应是＿B＿＿。

A.数值相同，方向一致；

B.数值相同，方向相反；

C.数值不同，方向一致；

D.数值不同，方向相反.30、凸轮从动件按等速运动规律运动上升时，冲击出现在＿D＿＿。

A．升程开始点；

B．升程结束点；

C．升程中点；

D．升程开始点和升程结束点；

31、齿轮传动中＿B＿＿，重合度越大。

A．模数越大；

B．齿数越多；

C．中心距越小

32、有一四杆机构，其行程速比系数K=1，该机构＿A＿＿急回作用。

A．没有；

B．有；

C．不一定有

33、曲柄滑块机构通过＿B＿＿可演化成偏心轮机构。

A．改变构件相对尺寸；

B．改变运动副尺寸； C．改变构件形状

34、机构具有确定运动的条件是＿B＿＿。

A．机构的自由度大于零；

B．机构的自由度大于零且自由度数等于原动件数； C．机构的自由度大于零且自由度数大于原动件数； D．前面的答案都不对

35、采用飞轮进行机器运转速度波动的调节，它可调节＿B＿＿速度波动。

A．非周期性；

B．周期性； C．周期性与非周期性；

D．前面的答案都不对

36、图示为凸轮机构从动件升程加速度与时间变化线图，该运动规律是＿C＿＿运动规律。

A．等速；

B．等加速等减速；C．正弦加速度；

D．余弦加速度

37、若忽略摩擦，一对渐开线齿廓从进入啮合到脱离啮合，齿廓间作用力方向＿B＿＿，并且要沿着＿D＿＿方向。

A．不断改变；

B．维持不变；

C．中心线；

D．基圆内公切线；

E．节圆公切线

38、在曲柄摇杆机构中；若曲柄为主动件；且作等速转动时；其从动件摇杆作＿C＿＿。

A．往复等速运动；

B．往复变速运动； C．往复变速摆动；

D．往复等速摆动

39、图示为凸轮机构从动件位移与时间变化线图，该运动规律是＿A＿＿运动规律。

A．等速；

B．等加速等减速；

C．正弦加速度；

D．余弦加速度；

E．正弦加速度—正弦减速度

40、两个构件在多处接触构成移动副，各接触处两构件相对移动的方向＿A＿＿时，将引入虚约束。

A．相同、相平行；

B．不重叠； C．相反；

D．交叉

41、曲柄滑块机构有死点存在时，其主动件是＿B＿＿。

A．曲柄；

B．滑块；

C．连杆；

D．导杆

42、渐开线齿轮传动的重合度随着齿轮＿B＿＿增大而增大，而与齿轮＿C＿＿无关。

A．分度圆压力角；

B．齿数；

C．模数

43、直动从动件凸轮机构，推程许用压力角常取为＿B＿＿，回程许用压力角常取＿C＿＿。

A．0°；

B．30°；

C．70°~80°；

D．90°

44、图示为凸轮机构从动件升程加速度与时间变化线图，该运动规律是＿D＿＿运动规律。

A．等速；

B．等加速等减速；

C．正弦加速度； D．余弦加速度

45、两构件在几处相配合而构成转动副，在各配合处两构件相对转动的轴线＿B＿＿时，将引入虚约束。

A．交叉；

B．重合；

C．相平行；

D．不重合；

E．成直角；

F．成锐角

46、图示为凸轮机构从动件整个升程加速度与时间变化线图，该运动规律是＿B＿＿运动规律。

A．等速；

B．等加速等减速；C．正弦加速度；D．余弦加速度

47、曲柄摇杆机构，＿＿B＿＿为主动件是存在死点的条件。

A．曲柄；

B．摇杆

C.连杆

48、回转构件经过静平衡后可使机构的＿＿A＿＿代数和为零。

A．离心惯性力；

B．离心惯性力偶；

C．轴向力

49、四杆机构在死点时，传动角γ是：＿B＿＿。

A．γ＞0°；

B．等于0°；

C．0°＜γ＜90°；D．大于90°

50、凡是驱动机械产生运动的力统称为＿A＿力，其特征是该力与其作用点的速度方向＿F＿或成＿H＿，其所作的功为＿E＿。

A．驱动；

B．平衡；

C．阻抗；

D．消耗功； E．正功； F．相同；

G．相反；

H．锐角；

I．钝角；

J．负功

52、直齿圆锥齿轮的齿廓曲线理论上是＿A＿＿渐开线，由于制造上的原因，实际齿形用＿D＿＿渐开线代替，所以实际齿形是有理论误差的。

A．球面；

B．平面；

C．分度圆锥面； D．背锥面； E．轴面

53、从平衡条件可知，动平衡转子＿A＿＿静平衡的，静平衡转子＿B＿＿动平衡的。

A．一定是； B．不一定是；

C．一定不是

54、机器在安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时

C。

A．一样

B.大

C.小

55、已知一标准渐开线圆柱斜齿轮与斜齿条传动，法面模数mn=8mm,压力角α

n =20°，斜齿轮齿数Z1=20，分度圆上的螺旋角β=15°，此齿轮的节圆直径等于

D

mm。

A.169.27

B.170.27

C.171.27

D.165.64

56、平面机构的平衡问题，主要是讨论机构惯性力和惯性力矩对

C

的平衡。

A.曲柄

B.连杆

C.机座

57、模数为2 mm，压力角a=20°，齿数Z=20，齿顶圆直径da=43.2的渐开线直齿圆柱齿轮是

C 齿轮。

A 标准

B 正变位

C 负变位

58、斜齿轮的端面压力角at与法面压力角an相比较应是

C。

A at ＝ an

B

an ＞

at C

at ＞ an

59、渐开线直齿轮发生根切在 B

场合． A 模数较大

B 齿数较少

C 模数较少

60、若两刚体都是运动的，则其速度瞬心称为

C。

A、牵连瞬心 ；

B、绝对瞬心；

C、相对瞬心。61、一对渐开线齿轮啮合传动时，其节圆压力角

B

.A、大于啮合角； B、等于啮合角； C、小于啮合角。62、在图示4个分图中，图 A 不是杆组，而是二个杆组的组合。

63、在图示4个分图中，图 A 是Ⅲ级杆组，其余都是个Ⅱ级杆组的组合。

1、答：B 答：B6、答：A 答：A11、答：A

16、答：B B21、答：C C26、答：D D31、答：B B36、答：C A41、答：B

46、答：B

50、答：A、答：A、B54、答：C 答：C

59、答：B

2、答：B

7、答：C

12、答：B

17、答：C

22、答：D

27、答：D

32、答：A

37、答：B、D

42、答：B、C

47、答：B、H、E

55、答： D

60、答：C

3、答：A

4、答：B5、8、答：D

9、答：B

10、、答：C

14、答：D

15、答：B

18、答：D

19、答：A

20、答：

23、答：A

24、答：B

25、答：

28、答：C

29、答：B

30、答：

33、答：B

34、答：B

35、答：

38、答：C

39、答：A

40、答：

43、答：B、C

44、答：D

45、答：B

48、答：A

49、答：B、答：A、D53、56、答：C

57、答：C58、61、答：B

62、答：图A63、1F

答：图A

机械原理自测题库—问答题（共26题）

1、在曲柄等速转动的曲柄曲柄摇杆机构中，已知：曲柄的极位夹角θ=30°，摇杆工作时间为7秒，试问：（1）摇杆空回行程所需时间为若干秒？（2）曲柄每分钟转速是多少？

2、在图示导杆机构中，已知：lAB = 40mm，试问：（1）若机构成为摆动导杆时，lAC 的最小值为多少？（2）AB为原动件时，机构的传动角为多大？（3）若lAC = 50mm，且此机构成为转动导杆时，lAB 的最小值为多少？

题 2 图

3、在铰链四杆机构ABCD中，已知：lAD = 400mm，lAB = 150mm，lBC = 350mm，lCD = 300mm，且杆AB为原动件，杆AD为机架，试问构件AB能否作整周回转，为什么？

4、一对渐开线齿廓啮合时，在啮合点上两轮的压力角是否相等？有没有压力角相等的啮合位置？

5、何谓节圆？单个齿轮有没有节圆？什么情况下节圆与分度圆重合？

6、何谓啮合角？啮合角和分度圆压力角及节圆压力角有什么关系？

7、机器等效动力学模型中，等效力的等效条件是什么？不知道机器的真实运动，能否求出等效力？为什么？

8、已知用标准齿条型刀具加工标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数Zmin=2ha/sina，试推导出标准斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮不发生根切的最少齿数。

*

29、试推导出齿条形刀具展成切制渐开线标准外齿轮不发生根切的最少齿数为Zmin=2ha/sinα，式中ha为齿顶高系数，α为压力角。*

2*

10、平面铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？

11、压力角如何定义？并举一例说明。

12、何谓行程速比系数？对心曲柄滑块机构行程速比系数等于多少？

13、渐开线的形状取决于什么？若两个齿轮的模数和压力角分别相等，但齿数不同，它们的齿廓形状是否相同？

14、设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程S=50 mm ,偏距e=16 mm , 行程速比系数K=1.2 ,求曲柄和连杆的长度。

15、螺旋角为45°的斜齿轮不发生根切的最少齿数是17吗？为什么？

16、在建立机器的等效动力学模型时，等效构件的等效力和等效力矩、等效质量和等效惯量是按照什么原则计算的？

17、机器产生周期性速度波动的原因是什么？

18、刚性转子进行了动平衡以后，它是否还需要静平衡？为什么？

19、在直动推杆盘形凸轮机构中，试问对于同一凸轮用不同端部形状的推杆，其推杆的运动规律是否相同？

20、如果滚子从动件盘形凸轮机构的实际轮廓线变尖或相交，可以采取哪些办法来解决。

21、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是什么？满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动。

22、一对渐开线圆柱直齿轮的啮合角为20°，它们肯定是标准齿轮吗？

23、何谓渐开线齿轮传动的可分性？如令一对标准齿轮的中心距稍大于标准中心距，能不能传动？有什么不良影响？

24、何谓机构的压力角？其值对机构的效率有何影响？

25、何谓齿廓的根切现象？产生根切的原因是什么？如何避免根切？

26、速度波动的形式有哪几种？各用什么办法来调节？ 机械原理自测题库参考答案——问答题（共26题）

1、答：(1)5s(2)5r/min

2、答:(1)(LAC)min＞40mm;（2）γ恒为90°（3）（LAB）min= LAC=50mm

3、答:构件AB能作整周回转。因为lAB+ lAD=550mm＜lBC+ lCD=650mm,且AD为机架，构件AB为曲柄。

4、答：（1）啮合点上两轮的压力角不相等；（2）有，在节点处啮合

5、答：节点所在的圆、单个齿轮没有节圆、在标准安装情况下节圆与分度圆重合

6、答：节点所在的压力角为啮合角、啮合角=节圆压力角、在标准安装情况下，分度圆压力角=节圆压力角，在非标准安装情况下，分度圆压力角不等于节圆压力角。

7、答：等效力的等效条件：作用在等效构件上的外力所做之功，等于作用在整个机械系统中的所有外力所做之功的总和。不知道机器的真实运动，可以求出等效力，因为等效力只与机构的位置有关，与机器的真实运动无关。

8、答：标准斜齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数Zmin17cos 直齿锥齿轮不发生根切的最少齿数Zmin17cos

9、答：

13

PNrsin(mzsin)2PN1PB 要使刀具齿顶线在理论啮合点 N1 之下，应有：

*PBhamsin*z2hasin2*zmin2hasin2

10、答：平面铰链四杆机构存在曲柄的条件是：

1）最短杆和最长杆的长度之和小于等于其余两杆的长度之和；

2）连架杆和机架中必有一最短杆。

11、答：从动件上某点的力的方向与该点的速度方向之间所夹的锐角即为机构在该位置的压力角。

12、答：行程速比系数：从动件回程平均角速度和工作行程平均角速度之比。

对于曲柄作匀速回转的对心曲柄滑块机构，其行程速比系数等于1。

13、答：渐开线的形状取决于基圆的大小。齿廓形状不同。

14、答：设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程S=50 mm ,偏距e=16 mm , 行程速比系数K=1.2 ,求曲柄和连杆的长度。

15、答：不是17。因为：zmin17*cos456.0116、答：等能和等功的原则

17、答：1）Med和Mer的变化是具有规律地周而复始，Je为常数或有规律地变化

2）在一个周期内，能量既没有增加也没有减少。

18、答: 刚性转子进行了动平衡以后,不需要静平衡。因为动平衡的条件中包含了静平衡的条件。

19、答：在直动推杆盘形凸轮机构中，对于同一凸轮用不同端部形状的推杆，其推杆的运动规律不全相同，对心和滚子的推杆，其运动规律相同，对平底推杆，其运动规律不同。

20、答：减小滚子半径，或增大基圆半径。

21、答：1）渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：两轮的法节相等；对于标准齿轮，正确啮合条件是两轮的模数和压力角分别相等。

2）满足正确啮合条件的一对齿轮，不一定能连续传动，这只是一个充分条件。

22、答：一对渐开线圆柱直齿轮的啮合角为20°，它们不一定是标准齿轮。

23、答：渐开线齿轮传动的传动比等于两齿轮的基圆半径之比，与中心距无关，所以具有可分性。如令一对标准齿轮的中心距稍大于标准中心距，这对齿轮能传动，只是中心距增大后，重合度下降，影响齿轮的传动平稳性。

24、答：在不计摩擦的情况下，从动件所受力的方向与该点的速度方向之间所夹的锐角称为机构在该位置的压力角。其值越大，机构的效率越低，所以要限制机构的压力角，使

25、答：范成法加工外齿轮时，被加工齿轮的根部被刀具的刀刃切去一部分，这种现象称为根切现象。产生根切的原因是刀具的齿顶线（圆）超过了啮合极限点。要避免根切，通常有两种方法，一增加被加工齿轮的齿数，二改变刀具与齿轮的相对位置。

26、答：速度波动的形式有两种，周期性的速度波动和非周期性的速度波动。

周期性的速度波动可以加一飞轮来调节；非周期性的速度波动要用调速器来调节。

3[] 10-1 填空

1．渐开线标准齿轮是指m、、ha、c均为标准值，且分度圆齿厚 等于

**齿槽宽的齿轮。

2．渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿轮 分度圆 上的压力角。

3．用标准齿条型刀具加工标准齿轮时，刀具的 中 线与轮坯的 分度 圆之间作纯滚动。

4．一对渐开线圆柱齿轮传动，其 节 圆总是相切并作纯滚动，而两轮的中心距不一定等于两轮的 分度 圆半径之和。

5．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装时，两轮的节圆分别与其 分度 圆重合。

6．用同一把刀具加工m、z、均相同的标准齿轮和变位齿轮，它们的分度圆、基因和齿距均 相等。

7．正变位齿轮与标准齿轮比较其齿顶高 增大，齿根高 减小。8．要求一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动的中心距略小于标准中心距，并保持无侧隙啮合，此时应采用 负 传动。

9．斜齿圆柱齿轮的齿顶高和齿根高，无论从法面或端面来看都是 相同 的。10．一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件为mn1mn2m，n1n2，12。

11．蜗杆的标准模数和标准压力角在 轴 面，蜗轮的标准模数和标准压力角在 端 面。

12．直齿锥齿轮的几何尺寸通常都以 大端 作为基准。

第二篇：机械原理课程设计

机械原理 课程设计说明书

设计题目：牛头刨床的设计

机构位置编号：11 3

方案号：II

班 级： 姓 名： 学 号：

年 月 日

目录

一、前言………………………………………………1

二、概述

§2.1课程设计任务书…………………………2 §2.2原始数据及设计要求……………………2

三、设计说明书

§3.1画机构的运动简图……………………3 §3.2导杆机构的运动分析…………………4 §3.3导杆机构的动态静力分析3号点……11 §3.4刨头的运动简图………………………15

§3.5飞轮设计………………………………17

§3.6凸轮机构设计…………………………19 §3.7齿轮机构设计…………………………24

四、课程设计心得体会……………………………26

五、参考文献………………………………………27

一〃前言

机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其基本目的在于： 

⑴．进一步加深学生所学的理论知识培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。

⑵.使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。

⑶.使学生得到拟定运动方案的训练并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。

⑷.通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。

⑸.培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。

机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构连杆机构、飞轮机构凸轮机构，进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮，或对各机构进行

运动分析。

二、概述

§2.1课程设计任务书

工作原理及工艺动作过程 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图(a）所示，由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头5和削刀6作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有极回作用。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面 加工质量。切削如图所示。

§2.2.原始数据及设计要求

三、设计说明书(详情见A1图纸)

§3.1、画机构的运动简图

以O 4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O 2点B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为，取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3„12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置，如下图：

§3.2 导杆机构的运动分析

11位置的速度与加速度分析 1）速度分析

取曲柄位置“11”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）

取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得

υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?

√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图

由图得

υA4=0.567m/s

υA4A3 =0.208m/s

用速度影响法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又

ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5构件为研究对象,列速度矢量方程,得

vC = vB+ vCB 大小

? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如

上图。则图知，vC5= 1.245m/s

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s, aA3n=aA2n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0425m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

aA4 = aA4n + aA4τ

= aA2n

+ aA4A2k

+

aA4A

2大小:

?

ω42lO4A

?

√

2ω4υA4 A2

?

方向: ? A→O4 ⊥O4B A→O2

⊥O4B

∥O4B 取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形如下图所示.由图可知

aA4=2.593m/s2 用加速度影响法求得

aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =5.690 m /s2 又

ac5B5n =0.0701m/s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小

?

√

w52 Lbc

? 方向

∥XX √

c→b

⊥BC 作加速度多边形如上图，则

″

aC5B5τ= C5´C5·μa =2.176m/s2

aC5 =4.922m/s2

3号位置的速度与加速度分析 1)速度分析

取曲柄位置“3”进行速度分析，因构件2和3在A处的转动副相连，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与w2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）取构件3和4的重合点A进行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4

=VA3

+ VA4A3

大小

?

√

?

方向

⊥O4B

⊥O2A

∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图

VA4=pa4〃µv= 0.487m/s VA4A3=a3a4〃µv= 0.356 m/s w4=VA4⁄lO4A=1.163rad/s VB=w4×lO4B= 0.675m/s

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

υC =

υB

+

υCB

大小

?

√

? 方向 ∥XX(向右)

⊥O4B

⊥BC

取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边形如上，则

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s 2）.加速度分析

取曲柄位置“3”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s，9 aA2n=aA3n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0426m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

aA4 =aA4n+ aA4τ = aA3n + aA4A3K + aA4A3v 大小: ? ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? 方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形下图所示：

则由图知：

aA4 =P´a4´〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac = aB + acBn+ a cBτ

大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X轴 √ C→B ⊥BC 其加速度多边形如上图，则 ac =p ´c〃μa =4.58m/s2 §3.3 导杆机构的动态静力分析 3号点 取3号位置为研究对象：

①.5-6杆组共受五个力，分别为P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于质心，R45沿杆方向由C指向B，惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多边形如图所示：

已知：

已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.58m/s2 那么我们可以计算 FI6=-G6/g×ac =-800/10×4.5795229205 =-366.361N 又ΣF=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 //x轴 → ← B→C ↑ 大小 9000 800 √ ？ ？ 又

ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向

//x轴

→

←

B→C

↑ 大小

8000

620

√

？

？ 由力多边形可得：F45=8634.495N

N=950.052 N 在上图中，对c点取距，有

ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入数据得x=1.11907557m ②.以3-4杆组为研究对象（μ=50N/mm）

已知： F54=-F45=8634.495N，G4=220N aB4=aA4〃 lO4S4/lO4A=2.261m/s2 , αS4=α4=7.797ad/s2

可得：

FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4〃aS4=-9.356 对O4点取矩：

MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入数据，得：

MO4=-9.356-49.742×0.29+F23×0.4185+8634.495×0.574+220×0.0440=0 故：

F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0 方向： ？ ？ √ M4o4 √ √ 大小： √ √ → √ ┴O4B √

解得：

Fx=2991.612N Fy=1414.405N 方向竖直向下

③.对曲柄分析，共受2个力，分别为F32,F12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆，所以F32=F34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F12与F32等大反力。受力如图：

h2=72.65303694mm,则，对曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F32〃h2=0 即

M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M

§3.4刨头的运动简图

§3.5飞轮设计

1.环取取曲柄AB为等效构件，根据机构位置和切削阻力Fr确定一个运动循的等效阻力矩根据个位置时

值，采用数值积分中的梯形法，计算曲柄处于各的功

。因为驱动力矩可视为

，确定等效驱动力常数，所以按照

矩Md。

2.估算飞轮转动惯量 由

确定等效力矩。

§3.6凸轮机构设计

1.已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角o=10o，回程运动角0'=70o，摆杆长度=70远休止角001lo9D=135mm，最大摆角max=15o，许用压力角[]=38.2.要求:(1)计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。（2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，划出凸轮实际轮廓线，并按比例绘出机构运动简图。

3.设计步骤：

1、取任意一点O2为圆心，以作r0=45mm基圆；

2、再以O2为圆心，以lO2O9/μl=150mm为半径作转轴圆；

3、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;

4、以O9为圆心，以lOqD/μl=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.6°对推程段等分、11.6°对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用A进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置

画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲

线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。

5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择

（1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径min：先用目测法估计凸轮理论廓线上的min的大致位置（可记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r 作圆交于廓线上的B、C点；分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处，如下图9所示；过D、E两点作直线，再过F、G两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径minOA；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径min 26.7651mm。

凸轮最小曲率半径确定图（2）凸轮滚子半径的选择（rT）

凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑： 几何因素——应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于1~5mm。对于凸轮的凸曲线处CrT，对于凸轮的凹轮廓线CrT（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生

失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最

小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮

上的凸曲线，则应用公式：minrT5rTmin521.7651mm；滚

子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取rT(0.10.5)r0

及4.5rT22.5mm。综合这两方面的考虑，选择滚子半径可取rT=15mm。

然后，再选取滚子半径rT，画出凸轮的实际廓线。设计过程 1.凸轮运动规律 推程0≤2φ≤δo /2时：

2max12204max120,0024max2 120

推程δo /2≤φ≤δo时：

2max1max(220)04max1(20)002,04max2120

回程δo+δs01≤φ≤δo+δs+δ'o/2时：

2max1max2'204max1'200,0'24max21'20

回程δo+δs+δ’o/2≤φ≤δo+δs+δ’o时：2max1(0')2'204max1('20')00'2,0'4max21'20

2.依据上述运动方程绘制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲线，由公式得出如下数据关系（1）角位移曲线：

（2）角速度ω曲线:

（3）角加速度曲线:

4）、求基圆半径ro及lO9O2

3.由所得数据画出从动杆运动线图

§3.7齿轮机构设计 1、设计要求：

计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图，整理说明书。

2.齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定

齿轮2的齿数Z2确定：

ｉo＇＇2=40＊Z2／16＊13=n0＇＇／no2=7.5

得Z2=39

取x1=-x2=0.5

x1min=17-13／17=0.236 x2min=17-39／17=-1.29

计算两齿轮的几何尺寸：

小齿轮

d1=m＊Z1=6＊13=78mm

ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm

hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm

da1=d1+2*ha1=78+2*9=96

df1=d1-2*h f1=78-9=69

db1=d1*cosɑ=78*cos20˚=73.3

四 心得体会

机械原理课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。作为一名机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得有这样的实训是十分有意义的。在已经度过的生活里我们大多数接触的不是专业课或几门专业基础课。在课堂上掌握的仅仅是专业基础理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学的专业理论知识运用到实践当中呢？我想这样的实训为我们提供了良好的实践平台。

一周的机械原理课程设计就这样结束了，在这次实践的过程中学到了很多东西，既巩固了上课时所学的知识，又学到了一些课堂内学不到的东西，还领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。

其中在创新设计时感觉到自己的思维有一条线发散出了很多线，想到很多能够达到要求的执行机构，虽然有些设计由于制造工艺要求高等因素难以用于实际，但自己很欣慰能够想到独特之处。这个过程也锻炼了自己运用所学知识对设计的简单评价的技能。

五、参考文献

1、《机械原理教程》第7版

主编：孙桓

高等教育出版社

2.《机械原理课程设计指导书》主编:戴娟

高等教育出版社

3.《理论力学》主编：尹冠生

西北工业大学出版社

第三篇：机械原理教案

课程教案

（按章编写）

课程名称：机械原理

适用专业：机械设计制造及自动化等机械类专业 年级、学年、学期：2010级，2011-2012学年第一学期 教材：《机械原理》，邹慧君 张春林 李杞仪主编，高等教育出版社，2006

《机械原理》，黄锡铠 郑文纬主编，高等教育出版社，1999

任课教师：胡昌军

编写时间：2011年08月 机械原理课程教案

绪 论

绪 论

一、教学目标及基本要求

1.认识和了解机器及其基本功能结构—机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识。

2.了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法

通过“绪论”的学习，使学生能为后继内容的学习打下一定的感性认识和理性认识基础；明确本课程的内容与作用，激发学生学习的兴趣和积极性。

二、教学内容及学时分配

第一节 机器的功能结构及机构（1学时）第二节 机械原理课程的定位与任务

第三节 机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法（第二、三节共0.5学时）

三、教学内容的重点和难点

1.从机器及机械系统的总体去认识机构。

2.机构的基本功能特征—传递与变换运动；机构的基本功能结构—构件及可动联接。3.本课程的学习内容与要求，注意突出其系统综合性和创新性。

四、教学内容的深化与拓宽

介绍本学科领域的现状及发展前沿。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题

充分利用多媒体教学手段，通过典型机器案例的功能分析、结构分析及工作过程（特别是其运动传递、变换与做功的过程）分析，具体、形象、生动地认识了解机构及其结构与运动学特征，认识典型常用机构。

应强调学习知识和培养培养能力是相辅相成的，但后者比前者更重要。本课程的教学内容较多而教学时数相对较少，因此在讲授本课程时，着重讲重点、讲难点、讲思路、讲方法。学生在学习本课程时，应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上，着重于能力的培养。这样，就可以利用自己的能力去获取新的知识。

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 王知行，刘廷荣主编．机械原理．北京：高等教育出版社，2000

七、相关的实践性环节

参观机械创新设计实验室，认识及了解典型机器和机构。

机械原理课程教案

绪 论

八、课外学习要求

学生通过自学了解本学科（机械学、机构学）领域的现状及发展方向、机械工程在国民经济中的地位和作用。

九、思考题 0-1~0-3 2 机械原理课程教案

第一章 机构的结构设计

第一章 机构的结构设计

一、教学目标及基本要求

1.从功能与结构设计的角度认识和了解运动副与运动副元素。

2.熟练掌握机构运动简图的绘制方法。能够将实际机构或机构的结构简图绘制成机构运动简图；能看懂各种复杂机构的运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思。

3.了解运动链和机构的结构以及机构结构设计的理论和方法，掌握运动链成为机构的条件。

4.熟练掌握机构自由度的计算方法，从结构和功能设计的角度了解局部自由度及虚约束，能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理；

5.掌握机构的组成原理和结构分析方法。了解高副低代的方法；会判断杆组、杆组的级别和机构的级别；学会将Ⅱ级、Ⅲ级机构分解为机架、原动件和若干基本杆组的方法。

二、教学内容及学时分配

第一节 机构的基本结构及简图（1.5学时）

第二节 运动链及机构的自由度计算和机构运动简图的绘制（2.5学时）第三节平面运动链与机构的结构设计（1学时）

第四节 按基本杆组的机构结构综合与结构分析（1.5学时）

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.机构运动简图的绘制。2.机构自由度的计算。3.运动链成为机构的条件。4.机构的组成原理与结构分析。难点：

1.机构运动简图的绘制。

2.复合铰链的准确识别和虚约束的正确判断。

四、教学内容的深化与拓宽 空间单封闭形机构自由度计算。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

本章是进入整个机械系统设计的开篇。它不仅为学习各类机构的运动设计和动力设计打下必要的基础，也为机械系统方案设计和新机构的创新设计提供一条途径。在教学过程中，应注重突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。运动简图是设计者交流设计思想所需要的一种工程语言，既要求简洁，又要在讨论和评价设计方案时，能够正确表达设计思想，显示出设计方案；保证机构运动学、动力学分析计算无误。介绍绘制机构运动简图和 3 机械原理课程教案

第一章 机构的结构设计

机构自由度计算时，应通过典型例题的分析，指出初学者容易犯的错误，并要求学生在绘制机构运动简图和机构自由度计算时，采用正确、严谨的步骤。

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 王知行，刘廷荣主编．机械原理．北京：高等教育出版社，2000 4 曹惟庆．机构组成原理．北京：高等教育出版社，1983

七、相关的实践性环节

机械设计及结构展示与分析实验。

八、课外学习要求

自学虚约束与过约束的设计及分析、运动链结构公式推导法、运动链的演化与派生及运动副元素与构件的功能结构演化等内容。

九、习题

1-2，1-4，1-5，1-6 4 机械原理课程教案

第二章平面连杆机构及其分析与设计

第二章平面连杆机构及其分析与设计

一、教学目标及基本要求

1.掌握平面连杆机构的基本类型，掌握其演化方法。

2.掌握平面连杆机构的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等；

3.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。

4.掌握连杆机构的传力特性，包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等；能够熟练地对移动副中的摩擦问题进行分析计算；掌握转动副中摩擦问题分析和计算方法；掌握机械效率的概念、效率的各种表达形式及机械效率的计算方法；正确理解自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。

5.掌握平面连杆机构的静力学分析方法，学会合理选择与设计平面连杆机构。6.了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式；学会按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。

二、教学内容及学时分配 第一节 概述（1.5学时）

第二节平面连杆机构运动特性与分析方法（4.5学时）第三节平面连杆机构的传力特性与受力分析（3.5学时）第四节平面四杆机构综合的内容与方法（4.5学时）

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法。

2.平面连杆机构的运动特性，包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性；平面连杆机构的传力特性，包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。

3.平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。

4.总反力的确定，移动副和转动副中摩擦问题的分析方法，自锁条件的判定和机械效率的计算。

5.按给定2~3个位置设计刚体导引机构，按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构，按K值设计四杆机构。

难点：

1.平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。2.总反力的正确确定。

3.机械的自锁问题及移动副自锁条件的求解。4.按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构。

机械原理课程教案

第二章平面连杆机构及其分析与设计

四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握，如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、摩擦角、摩擦圆、总反力、速度影像、加速度影像、装配模式等；基本理论和方法的应用，如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化—反转法等。在教学过程中，应注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 华大年，华志宏，吕静平．连杆机构设计．上海：上海科学技术出版社，1995

七、相关的实践性环节

机构运动学参数测试实验，工业机器人认识及应用实验，机械创新展示与分析实验。

八、课外学习要求

自学运动分析的相对运动图解法，机构的合理选用，平面四杆机构的优化设计和空间连杆机构等内容。

九、习题

第一次 2-1，2-2，2-8，2-10，2-13，2-16 第二次 2-5，2-6，2-18，2-19，2-21，2-24，2-26 第三次 2-27，2-28，2-29，2-30，2-32 6 机械原理课程教案

第三章 凸轮机构及其设计

第三章 凸轮机构及其设计

一、教学目标及基本要求

1.了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。

2.了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。3.掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。

4.掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。

5.熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。

二、教学内容及学时分配 第一节 概述

第二节 凸轮机构的传力特性

第三节 凸轮机构的设计过程（第一、二、三节共1.5学时）

第四节 凸轮机构运动学参数和基本尺寸的设计（1学时）第五节平面凸轮轮廓曲线的设计（1.5学时）第六节 凸轮机构从动件的设计（1学时）

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.凸轮机构的型式选择。2.从动件运动规律的选择及设计。

3.盘形凸轮机构基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。3.从动件的设计，包括高副元素形状选择，滚子半径和平底宽度的确定。难点：

凸轮轮廓曲线设计的图解法

四、教学内容的深化与拓宽 空间凸轮机构与高速凸轮机构简介。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学过程中应强调凸轮机构的运动学参数与结构参数的概念及其选用设计；应用反转法原理进行凸轮轮廓曲线的图解法设计时凸轮转角的分度，要注意从动件反转方向；正确确定偏置移动从动件凸轮机构在反转过程中从动件所依次占据的位置线；滚子从动件凸轮机构理论轮廓曲线与实际轮廓曲线的联系和区别等。要注意突出重点，多采用启发式教学以及教 7 机械原理课程教案

第三章 凸轮机构及其设计

师和学生的互动。

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 石永刚，徐振华．凸轮机构设计．上海：上海科学技术出版社，1995

七、相关的实践性环节 凸轮机构运动参数测试实验。

八、课外学习要求

学生通过自学了解空间凸轮机构的应用特点和高速凸轮机构设计应注意的问题。

九、习题

3-1，3-3，3-5，3-6，3-7，3-8，3-11，3-12 8

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第四章 轮系及其设计

第四章 轮系及其设计

一、教学目标及基本要求

1.了解各类轮系的组成和运动特点，学会判断一个已知轮系属于何种轮系。

2.熟练掌握各种轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系；掌握周转轮系的传动特性与类型和结构的关系。

3.了解各类轮系的功能，学会根据各种要求正确选择轮系类型。4.了解行星轮系效率的概念及其主要影响因素。

5.了解复合轮系的组合方法，学会分析复合轮系的组成，正确计算其传动比。6.了解行星轮系设计的几个基本问题；了解几种其它类型行星传动的原理及特点。

二、教学内容及学时分配 第一节 轮系的分类

第二节 定轴轮系及其设计（第一、二节共1学时）第三节 周转轮系及其设计（3.5学时）第四节 复合轮系及其设计(0.5学时)第六节 少齿差传动简介（1学时）

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.轮系传动比的计算。2.轮系的设计。难点：

复合轮系传动比计算

四、教学内容的深化与拓宽 新型少齿差传动

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学过程中应注意强调应用反转法原理求解周转轮系传动比方法的实质、转化机构的概念、正确划分基本轮系的方法。要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 曲继方，安子军，曲志刚．机构创新设计．北京：科学出版社，2001

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第四章 轮系及其设计

七、相关的实践性环节 参观机械创新设计实验室。

八、课外学习要求

自学定轴轮系的传动效率计算、定轴轮系设计中的几个问题、封闭型轮系的功率流等内容。

九、习题

4-1，4-2，4-5，4-6，4-7，4-9，4-13，4-14，4-18

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第五章 其它常用机构

第五章 其它常用机构

一、教学目标及基本要求

了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇机构及螺旋机构的工作原理、运动特点和适用场合。

二、教学内容与学时分配 第一节 间歇运动机构 第二节 螺旋机构

第三节 摩擦传动机构（第一、二、三节共1学时）

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构及螺旋机构的组成和运动特点。

2.简单螺旋机构与复式螺旋机构位移与转角之间的关系。3.摩擦传动机构传动比的计算。

四、教学内容的深化与拓宽 液动、气动机构及电磁传动机构。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

本章教学应侧重于概念分析，简要介绍这些机构的工作原理、运动特点和适用场合。通过学习，开阔眼界和思路，扩大知识面，为机械系统方案设计提供一些基础知识。在教学过程中，应注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999

七、相关的实践性环节 机电流体传动控制实验。

八、课外学习要求

自学液动机构、电磁传动机构等内容。

九、思考题 5-1~5-4

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第六章 机械动力学

第六章 机械动力学

一、教学目标及基本要求

1.明确认识惯性力、惯性力矩对机械工作的稳定性、动载荷和输入力矩的影响，了解机构动态静力分析的方法。

2.了解机械平衡的目的及其分类，掌握机械平衡的方法。熟练掌握刚性转子的平衡设计方法，了解平衡试验的原理及方法，了解平面机构惯性力平衡的方法。

3.掌握机械运转过程的三个阶段，机械系统的功、能量和原动件运动速度的特点。了解作用在机械中的力与某些运动参数之间的函数关系。

4.掌握建立单自由度机械系统等效动力学模型以确定机械的真实运动规律的基本思路及建立运动方程式的方法，能求解等效力矩和等效转动惯量均是机构位置函数时机械的运动方程式。

5.了解周期性速率波动的调节方法，掌握飞轮调速原理及飞轮的设计方法，能求解等效力矩是机构位置函数时飞轮的转动惯量。

二、教学内容与学时分配

第一节 机构的动态静力分析 2学时 第二节 机械的平衡 1.5学时

第三节 机械的运转及其速度波动的调节 4.5学时

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.刚性转子静平衡、动平衡的原理及平衡设计方法。

2.单自由度机械系统等效动力学模型的建立及机械系统真实运动规律的求解。3.机械系统运动的波动及其调节方法。难点：

1.刚性转子动平衡计算

2.等效力（力矩）、等效质量（等效转动惯量的计算）

四、教学内容的深化与拓宽

机械系统的计算机辅助运动学和动力学。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学过程中应强调，机械的真实运动规律是由其各构件的尺寸、质量、转动惯量和作用在各构件上的力等许多参数决定的。只有根据这些参数确定出机械原动件的真实运动规律，才能进而对其进行运动分析，确定各构件的真实运动规律。了解机械的真实运动情况，是对机械进行动力学研究与分析所必需的。要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

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第六章 机械动力学

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999 3 唐锡宽，金德闻．机械动力学．北京：高等教育出版社，1984

七、相关的实践性环节 刚性回转体平衡实验。

八、课外学习要求

自学机构动态静力分析的图解法等内容。

九、习题

6-1，6-4，6-5，6-7，6-8，6-11，6-14

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第七章 机械系统运动方案设计

第七章 机械系统运动方案设计

一、教学目标及基本要求

1.了解机械系统设计的整个过程，明确机械系统总体方案设计阶段的设计目的及工作内容。

2.了解机械系统总体方案设计中应具有的现代设计观念以及机械现代设计和创新设计的特点，逐步学会在机械执行系统、传动系统的方案设计和原动机选择过程中，正确灵活运用这些设计思想。

3.了解机械执行系统方案设计的过程和具体设计内容，学会根据机械预期实现的功能要求，进行功能原理设计的创新构思；学会根据工作原理提出的工艺动作要求，创造性地构思出合适的运动规律。

4.掌握执行机构型式设计的原则，学会运用选型和构型的方法进行执行机构型式的创新设计。

5.了解执行系统协调设计的目的和原则，掌握机械运动循环图的绘制方法。6.了解方案评价的意义、评价准则、评价指标和评价方法。

二、教学内容与学时分配

第一节 机械总体方案设计（1学时）

第二节 现代设计观念与创新设计简介（1学时）第三节 机械执行系统运动方案设计（3学时）第五节 机械系统运动方案设计举例（1学时）

（注：课内只安排2学时，着重介绍第一、三节的部分内容，其余内容安排在课程设计进行时讲授）

三、教学内容的重点和难点 重点：

1.机械系统总体方案设计阶段的设计内容和设计思想。

2.机械执行系统方案设计的内容和全过程，执行系统方案设计的具体方法。

四、教学内容的深化与拓宽 机械现代设计方法。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学过程中，要强调机械总体方案设计是机械产品设计中十分重要的一环，产品的功能是否齐全、性能是否优良，在很大程度上取决于总体方案设计阶段的工作；执行系统的方案设计是机械总体方案设计的核心，对机械系统能否实现预期的功能以及工作质量的优劣和产品在市场上的竞争力，都起着决定性的作用。要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

机械原理课程教案

第七章 机械系统运动方案设计

六、主要参考书目 黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，2002 2 申永胜主编．机械原理教程．北京：清华大学出版社，1999

七、相关的实践性环节

机械创意组合设计实验，机械运动方案创新设计实验。

八、课外学习要求

自学现代设计观念与创新设计、机械传动系统的方案设计和原动机的选择、机械系统运动方案设计举例等内容。

九、思考题 7-1~7-3 15

第四篇：机械原理问答题

1.构具有确定运动的条件是什么？若此条件不满足，将会产生什么结果？

机构具有确定运动的条件是F＞0，且F等于原动件数。F＞0时，如原动件数目少于自由度数，则运动不能确定；如原动件数目多于自由度数，则机构不能满足所有原动件的给定运动。F＝0时，构件之间不可能存在相对运动，是一个刚性桁架。F＜0时，构件之间所受约束过多，成为超静定桁架。

2.何谓平面连杆机构？何谓平面四杆机构？何谓铰链四杆机构？

平面连杆机构是许多构件用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构，有时也称为低副机构。由四个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构。全部四个运动副都是转动副的平面四杆机构，称为铰链四杆机构。

3.平面连杆机构有哪些优缺点？

优点：面接触，承载能力高，耐磨损；制造简便，易于获得较高的制造精度。缺点：不易精确实现复杂的运动规律；设计较为复杂；构件数和运动副数较多时，效率较低。

4.刚性转子的静平衡条件和动平衡条件是什么？

静平衡：偏心质量产生的惯性力平衡，离心惯性力的合力为零；动平衡：偏心质量产生的惯性力和惯性力矩同时平衡，离心惯性力系的合力及合力矩为零。

5.飞轮是如何调节周期性速度波动的？

飞轮实质是一个能量储存器。当机械出现盈功速度上升时，飞轮的角速度只做微小上升，他将多余的能量储存起来；当机械出现亏功速度下降时，他将能量释放出来，飞轮的角速度只做微小下降。

6.造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？

转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡。平衡方法：增加或减少配重使转子偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时平衡。

7.造成转子不平衡的原因？平衡目的是什么？

原因：转子质心与其回转中心存在偏距。平衡目的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。

8.何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？

凸轮理论廓线的曲率半径ρ等于滚子半径时，实际廓线的曲率半径为零。于是工作廓线将出现尖点，尖点变尖现象。应在满足滚子强度条件下，减小其半径大小。当ρ

9.铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？以不同构件为机架时，各为何种机构？

⑴最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；⑵取最短杆或最短杆相邻杆为机架。取最短杆为机架时，为双曲柄机构。取最短杆相邻杆为机架时，为曲柄摇杆机构。

10.何谓压力角？何谓传动角？它们的大小对连杆机构工作有何影响？

在不计各杆质量和运动副中的摩擦的情况下，作用在从动件上的驱动力和该力作用点处从动件的绝对速度之间所夹的锐角，称为压力角，用α表示。压力角的余角，称为传动角，用γ表示。α越小，γ越大，传动越省力，机构传力性能越好，传动效率越高。反之，α越大，γ越小，传动越费力，机构传力性能越差，传动效率越低，并有可能自锁。

11.凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？如何选择推杆滚子半径？。

1）反转法原理。2）在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和失真，即小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。

12.凸轮机构有哪些优缺点？

优点：只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单；凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点：凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损；加工制造较复杂。

13.何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮机构的传力性能有何关系？

压力角是不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力（法向力）与从动件上受力点速度方向所夹的锐角。压力角越小，凸轮机构的传力性能越好。

14.判定机械自锁的条件有哪些？

1）驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；2）机械效率小于等于0；3）工作阻力小于或等于0。

15.齿轮机构有哪些主要优缺点?

齿轮机构的优点有：使用的圆周速度和功率范围广；效率较高；能保证恒定的传动比；寿命长；工作平稳，可靠性高；能传递任意夹角两轴间的运动。缺点有：制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；不宜作远距离传动。

16.机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？

1）极点p’的速度为零；2)由极点向外放射的矢量代表绝对加速度，而连接俩绝对加速度矢端的矢量代表该两点的相对加速度；3)加速度多边形相似于同名点在构件上组成的多边形。

17.要使一对齿轮传动时保持定角速比，则齿廓曲线应满足什么条件？

欲使两齿轮瞬时角速比恒定不变，则无论齿廓在何处啮合，过接触点所作的齿廓公法线必须与连心线交于一个定点。

18.什么是齿轮的节圆？标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？

经过节点、分别以两啮合齿轮回转中心为圆心的两个相切的圆称为节圆。当两标准齿轮按标准中心距安装时其节圆与分度圆重合。

19.圆的渐开线是怎样形成的？有哪些主要性质？

当一直线在一圆周上纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为发生线。

渐开线的性质有：1)发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上相应被滚过的一段弧长。2)渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。3)渐开线齿廓上各点的压力角不等。离轮心越远，压力角越大。4)渐开线的形状取决于基圆的大小。5)基圆内无渐开线。

20.渐开线齿廓啮合的特点？

1）定传动比；2）可分性；3）轮齿的正压力方向不变

21.渐开线齿轮有哪些传动特性？

1）渐开线齿廓满足定角速比要求。2）渐开线齿轮传动啮合角不变，正压力的大小和方向也不变，传动过程比较平稳。3）渐开线齿廓具有中心距的可分性。

22.什么是标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？

一对标准齿轮安装时他们的分度圆相切即各自分度圆与节圆重合时的中心距为标准中心距。当实际中心距大于标准中心距时，传动比不变，啮合角增大。

23.渐开线直齿圆柱齿轮/外啮合斜齿圆柱齿轮轮传动/直齿锥齿轮传动/蜗杆传动的正确啮合条件是什么？

两轮的模数和压力角分别相等/两斜齿轮的法面模数相等；两斜齿轮的法面压力角相等；两斜齿轮的螺旋角大小相等，方向相反。/两轮大端模数相等，两轮压力角相等，两轮外锥距相等/蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。

24.何谓渐开线齿轮的重合度？它对传动有何影响？齿轮连续传动的条件是什么？

实际啮合线长度与基圆齿距的比值称为重合度，以ε表示。重合度大对提高齿轮传动的平稳性和承载能力都有重要意义齿轮连续传动的条件是ε＞1。

25.什么叫根切？有何危害？

用展成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N时，被加工齿轮齿根附近已加工出的渐开线齿廓将被切去一部分，这种现象称为根切。根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能力降低、啮合过程缩短、传动平稳性变差，因此应避免根切。

26.什么是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？

自锁：无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。移动副条件：驱动力作用在摩擦锥里；转动副条件：驱动力作用在摩擦圆里。

27.直齿圆柱齿轮传动存在哪些主要缺点？斜齿圆柱齿轮传动有何优缺点？

直齿圆柱齿轮传动在高速重载的情况下，会出现传动不平稳和承载能力差的情况。斜齿圆柱齿轮传动运转平稳，噪声小；承载能力较高；不根切最少齿数小于直齿轮。主要缺点是有轴向力。

28.什么是周转轮系？什么是周转轮系的转化轮系？

至少有一个齿轮的轴线的位置不固定，而绕其他固定轴线回转的轮系称为周转轮系。在周转轮系加上公共角速度-ωH后，行星架相对静止，此时周转轮系转化成定轴轮系，这个假想的定轴轮系即为转化轮系。

29.螺旋角β对斜齿轮的传动性能有何影响？其取值范围如何？

螺旋角β对斜齿轮的传动性能影响很大。β较小，优点不突出；β太大，则轴向力太大。设计时一般取β=8°-20°。

第五篇：机械原理课程设计

机械原理课程设计

培养和提高学生的创新思维能力是高等教育改革的一项重要任务．机械原理是机械类专业必修的一 门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，特别是机械原理

课程中关于机械运动方案的设计是机械工程设计中最具有创造性的内容，对培养学生的创新设计能力起

着十分重要的作用．机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要实践环节，以往我们在机械原理课程设

计中存在着很多不足，主要问题是学生完成课程设计后，在后续课程的学习与实践中，不能正确地选用和

设计机构，特别是创造性设计能力与分析解决实际工作问题的能力、动手能力和适应能力显得不足．高等

学校工科本科《机械原理课程教学基本要求》中，对机械原理课程设计提出的要求是：“结合一个简单的机

械系统，综合运用所学的理论和方法，使学生受到拟定机械运动方案的训练，并能对方案中某些机构进行

分析和设计”．它要求针对某种简单机械进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作过程确

定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺度综合等．依据这一基本精神，要求把培养学生的创新设计、开拓能力作为一条主线贯穿于课程设计的始终，在深入掌握机械原理基本知识、强化学生运算能力和绘图

基本功的同时，开展创造性教育，培养学生创造性设计能力．如何在机械原理课程设计中体现这种能力培

养，几年来我们不断地对课程设计内容、设计方法和设计手段等进行了一些探索与实践． 1 合理安排课程设计内容，培养学生创新思维能力

对于机械原理课程设计的内容选择，以往教学中存在着两种不同的看法：一种认为选用已有的典型机 械，对其进行比较系统的运动分析与受力分析等，以加深学生对机械原理课程各章节内容的理解和掌握；

另一种认为根据某些功能要求，要求学生独立地确定机械系统的运动方案，并对其中的某些机构进行设

计．前者侧重于分析，后者则侧重于设计．我们在课程设计内容选择问题上也进行了多年探索，如以培养学

生的运算、绘图的基本技能和巩固基本知识为主要目的，选用对典型机械进行分析设计的题目，但是在后

续的课程教学中发现学生创造性设计新机械的能力与分析解决实际工作问题的能力和适应能力显得不

足．我们也曾经尝试只给出设计题目，让学生自己独立地进行机械运动方案确定和对其中某些机构进行设

计．虽然这种设计内容能够促使学生主动地进行独立思考，自觉地进行一些相关资料的查询，但是由于学

生没有进行过一次比较系统的设计过程训练，大多数学生不知从哪里下手，较难进入设计状态，设计

过程

中出现多次反复修改使得设计进度非常缓慢．从最后的设计结果来看，只有少数学生比较理想，多数学生的设计都出现了一些错误，设计结果不能满足题目要求，而且由于多次修改使得图面质量较差．经过多年的探索与实践，我们认为在机械原理课程设计中，分析与设计都是很重要的两个环节，对典型机械的分析__和学生独立创新机械的设计对于学生来说都是不能缺少的．那么怎样才能在有限的设计时间内把这些内

容都安排进去而又同时能保证设计质量呢?我们结合现有实际条件，交给学生的课程设计内容是：先进行

典型的机械分析，然后进行创新机械设计．我们选择了牛头刨床传动方案作为课程设计题目，要求学生不

能照搬现有牛头刨床传动方案，每个学生必须至少提出一种新的传动方案，并且提出的方案越多越好．学

生在方案构思过程中，积极查阅资料，热烈讨论，表现出了极大的主动性，提出了很多方案，最后经过归纳

得出l0种可以实现刨床运动要求的方案，如图I所示．在这一过程中，使学生突破了固有传动方案模式，拓宽了方案构思思路，得到了一次提高创新思维能力的训练．