正在播放：机械设计基础习题速成课

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。

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