• 名称:机械设计基础习题速成课
  • 分类:机械工程
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  • 时间:2024-12-01 20:06

介绍机械设计的基本要求,包括功能性要求(实现预定的功能)、可靠性要求(在规定的条件和时间内完成规定功能的能力)、经济性要求(设计成本、制造成本、使用成本等方面的考虑)等。
习题类型与解法思路
对于概念辨析题,如判断一个装置是机器还是机构,需要从定义出发,分析其是否具备能量转换、物料处理或信息传递等机器的功能,或者只是单纯的运动传递机构。
对于简答题,要求学生阐述机械设计基本要求的具体内容,学生需要条理清晰地按照功能性、可靠性、经济性等方面分别作答,并适当举例说明,如在可靠性方面可以提及通过合理选材、正确计算载荷等来保证。
(二)平面机构的结构分析
基本概念巩固
复习构件、运动副的概念。构件是机构中独立的运动单元,运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的连接。详细讲解运动副的分类,如低副(转动副、移动副)和高副,通过实物或图形示例,展示不同运动副在实际机构中的形态。
强调机构自由度的计算方法,公式为,其中是活动构件数,是低副数目,是高副数目。并且讲解计算自由度时的注意事项,如复合铰链、局部自由度和虚约束的处理。
习题讲解
对于自由度计算的题目,首先要正确识别活动构件数、低副和高副的数量。例如,在一个含有多个连杆和齿轮的复杂机构中,仔细分析每个连接部分是何种运动副。对于存在复合铰链的机构,要注意一个复合铰链处的低副数量等于构件数减 1。对于有局部自由度的情况,如滚子的自转,在计算时要先去除局部自由度。
机构运动简图绘制题,要求学生根据给定的机构实物或工作原理描述,按照一定的比例和规定的符号,正确绘制出机构运动简图。这需要学生熟练掌握各种运动副和构件的表示方法,并且能够准确地表达机构的运动关系。
(三)平面连杆机构
知识要点梳理
讲解铰链四杆机构的基本类型(曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构)及其演化形式,如曲柄滑块机构、导杆机构等。通过动画或实物模型展示不同类型机构的运动特点,例如曲柄摇杆机构中,曲柄能够整周转动,摇杆只能往复摆动。
介绍铰链四杆机构类型判断的方法,主要基于杆长条件,如最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和时,可能存在曲柄,否则为双摇杆机构。同时考虑机架的选取对机构类型的影响。
习题分析
在判断机构类型的题目中,首先要确定各杆的长度,然后按照杆长条件进行判断。例如,给定四个杆的长度分别为、、、(假设),计算与的关系。如果,再根据机架位置来确定是曲柄摇杆机构(最短杆为曲柄,且机架为最短杆的邻杆)、双曲柄机构(机架为最短杆)还是双摇杆机构(最短杆为连杆)。
对于机构运动特性分析的题目,如求曲柄滑块机构中滑块的行程速度变化系数,需要运用机构的几何关系和运动学知识,通过分析曲柄和滑块在不同位置的速度关系,结合三角函数等知识进行求解。
(四)凸轮机构
重点知识讲解
回顾凸轮机构的组成,包括凸轮、从动件和机架。详细介绍凸轮机构的类型,如按凸轮形状分为盘形凸轮、圆柱凸轮等,按从动件形式分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件。
讲解凸轮机构的运动过程,包括推程、回程和停歇阶段,以及相应的运动参数,如行程、推程运动角、回程运动角、远休止角和近休止角。
强调凸轮轮廓曲线的设计方法,如反转法的原理,即假设凸轮静止,而从动件一方面随凸轮以角速度绕凸轮轴线转动,另一方面又在导轨中按给定的运动规律相对机架作往复直线运动。
习题技巧
对于凸轮机构类型判断的题目,主要观察凸轮的形状和从动件的形式来确定机构类型。例如,给定一个具有圆柱形状凸轮和滚子从动件的机构,就能判断为圆柱凸轮 - 滚子从动件机构。
在凸轮轮廓曲线设计的题目中,首先要根据给定的从动件运动规律(如等速运动、等加速等减速运动等)确定位移方程。然后运用反转法,通过计算一系列离散点的坐标来描绘凸轮轮廓曲线。这需要学生熟练掌握坐标变换和运动规律的数学表达式,同时注意单位和计算精度。
(五)齿轮机构
基础知识回顾
复习齿轮机构的基本概念,包括齿轮的模数、齿数、分度圆直径等参数。讲解齿轮传动的类型,如圆柱齿轮传动(直齿、斜齿、人字齿)、圆锥齿轮传动等。
重点介绍渐开线的性质,如发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长,渐开线上任意一点的法线必与基圆相切等。这些性质是理解齿轮啮合原理的关键。
强调一对渐开线齿轮正确啮合的条件,即模数和压力角分别相等(,)。
习题解法
对于齿轮参数计算的题目,如已知模数和齿数,求分度圆直径、齿顶圆直径()和齿根圆直径()等。学生需要牢记各个参数之间的关系公式,并且注意单位的统一。
在齿轮传动比计算的题目中,对于圆柱齿轮传动,传动比,其中、分别为主动轮和从动轮的齿数。对于圆锥齿轮传动,要考虑锥齿轮的节锥角等因素,传动比,其中、分别为主动轮和从动轮的节锥角。
齿轮啮合点受力分析的题目,需要根据齿轮的扭矩和分度圆半径,结合力的分解知识,求出圆周力、径向力等,并且要注意力的方向判断,圆周力的方向在主动轮上与运动方向相反,在从动轮上与运动方向相同,径向力的方向指向齿轮的中心。

课程目录:

YK01导航视频【三连持续更新第二版本】
百万播放福利(感谢B站老东家的支持)
01如何学的问题【三连持续更新第二版本】
02课程介绍
03老魏声明
YK04机械设计基础学习指南
YK05绪论部分精讲
YK06运动副及分类
YK07运动简图
YK08例题1-2
YK09例题1-2实战展示
Y01 课程介绍及复习方法(支持三连)
Y02 绪论部分
Y03运动副
课程说明
Y04简图绘制
Y05机构自由度
资料课程
Y06瞬心法
Y07瞬心法的运用
YKZ1-1,1-2
YKZ1-3,1-4
YKZ1.5-1.8
Y08平面连杆机构
Y09曲柄滑块机构
Y10四杆机构的延申
Y11 四杆机构参数评估
Y12四杆机构设计
Y13凸轮机构
Y14凸轮运动规律
Y15凸轮机构压力角
Y16凸轮反转
Y17齿轮
Y18渐开线啮合线段
Y19齿轮尺寸
Y20实际啮合线段
Y21变位齿轮斜齿轮
Y22定轴轮系
Y23周转轮系
Y24复合轮系传动计算
Y25间歇机构
Y26周期型速度波动与非周期
Y27飞轮转动惯量计算
Y28回转零件平衡目的
Y29回转件平衡方法
Y30回转件测试方法
Y31机械零件设计概论
Y32变应力
Y33实际零件的应力计算
Y34磨损配合粗糙度
Y35螺纹01
Y36螺栓连接类型
Y37预紧和防松
Y38螺栓强度计算
Y39螺旋传动(非重点)
Y40键连接
Y41花键销
Y42齿轮失效形式
Y43齿轮名义载荷
Y44接触应力和弯曲应力计算
Y45斜齿轮锥齿轮受力分析
Y46蜗轮蜗杆
Y47带传动类型
Y48带传动应力分析
Y49带传动的设计计算
Y50带传动的结构设计(了解)
Y51链传动组成
Y52链传动运动分析
Y53轴
Y54滑动轴承结构
Y55滑动轴承的动压形成过程
Y56轴承类型代号
Y57滚动轴承寿命计算
Y58轴承调整
Y59联轴器离合器、弹簧