第一篇：機械原理自測題

機械原理自測題庫—單選題（共 63 題）

1、鉸鏈四桿機構的壓力角是指在不計算摩擦情況下連桿作用于 B上的力與該力作用點速度所夾的銳角。

A．主動件

B．從動件

C．機架

D．連架桿

2、平面四桿機構中，是否存在死點，取決于 B 是否與連桿共線。

A．主動件

B．從動件

C．機架

D．搖桿

3、一個K大于1的鉸鏈四桿機構與K=1的對心曲柄滑塊機構串聯組合，該串聯組合而成的機構的行程變化系數K A。

A．大于1

B．小于1

C．等于1

D．等于2

4、在設計鉸鏈四桿機構時，應使最小傳動角γ

min

B。

A．盡可能小一些

B．盡可能大一些

C．為0°

D．45°

5、與連桿機構相比，凸輪機構最大的缺點是 B。

A．慣性力難以平衡

B．點、線接觸，易磨損

C．設計較為復雜

D．不能實現間歇運動

6、與其他機構相比，凸輪機構最大的優點是＿A＿。

A．可實現各種預期的運動規律

B．便于潤滑

C．制造方便，易獲得較高的精度

D．從動件的行程可較大

7、C 盤形凸輪機構的壓力角恒等于常數。

A．擺動尖頂推桿

B．直動滾子推桿 C．擺動平底推桿

D．擺動滾子推桿

8、對于直動推桿盤形凸輪機構來講，在其他條件相同的情況下，偏置直動推桿與對心直動推桿相比，兩者在推程段最大壓力角的關系為 D。

A．偏置比對心大

B．對心比偏置大 C．一樣大

D．不一定

9、下述幾種運動規律中，＿B＿＿既不會產生柔性沖擊也不會產生剛性沖擊，可用于高速場合。

A．等速運動規律

B．擺線運動規律（正弦加速度運動規律）

C．等加速等減速運動規律

D．簡諧運動規律（余弦加速度運動規律）

10、對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構的推程壓力角超過許用值時，可采用＿A＿＿

措施來解決。

A．增大基圓半徑

B．改用滾子推桿 C．改變凸輪轉向

D．改為偏置直動尖頂推桿

11、漸開線上某點的壓力角是指該點所受壓力的方向與該點 A 方向線之間所夾的銳角。

A.絕對速度

B.相對速度

C.滑動速度

D.牽連速度

12、漸開線在基圓上的壓力角為＿B＿＿。

A.20°

B.0°

C.15°

D.25°

13、漸開線標準齒輪是指m、α、ha*、c*均為標準值，且分度圓齒厚＿C＿＿齒槽寬的齒輪。

A.小于

B.大于

C.等于

D.小于且等于

14、一對漸開線標準直齒圓柱齒輪要正確嚙合，它們的＿D＿＿必須相等。

A．直徑

B．寬度

C.齒數

D.模數

15、齒數大于42，壓力角=20°的正常齒漸開線標準直齒外齒輪，其齒輪根圓＿B＿＿基圓。

A.小于

B.大于

C.等于

D.小于且等于

16、漸開線直齒圓柱齒輪轉動的重合度是實際嚙合線段與＿B＿＿的比值。

A.齒距

B.基圓齒距

C.齒厚

D.齒槽寬

17、漸開線直齒圓柱齒輪與齒條嚙合時，其嚙合角恒等于齒輪＿C＿＿上的壓力角。

A．基圓

B.齒頂圓

C.分度圓

D齒根圓

18、用標準齒條型刀具加工ha*=

1、a=20°的漸開線標準直齒輪時，不發生根切的最少齒數為＿D＿＿。

A 14

B

C 16

D 17

19、正變位齒輪的分度圓齒厚＿A＿＿標準齒輪的分度圓齒厚。

A 大于

B 小于

C 等于

D小于且等于

20、負變位齒輪的分度圓齒槽寬＿B＿＿標準齒輪的分度圓齒槽寬。A 小于

B

大

于

C

等于

D小于且等于

21、若兩輪的變位系數X1＞0，X2＝0，則該對齒輪傳動中的輪2為＿C＿＿齒輪。

A 正變位

B 負變位

C 非標準

D 標準

22、斜齒圓柱齒輪的標準模數和標準壓力角在＿D＿＿上。

A 端面

B 軸面

C 主平面

D 法面

23、已知一漸開線標準斜齒圓柱齒輪與斜齒條傳動，法面模數mn＝8mm，法面壓力角an=20°，斜齒輪的齒數Z=20,分度圓上的螺旋角β=20°，則斜齒輪上的節圓直徑等于＿A＿＿mm。

A 170.27

B 169.27

C 171.27

D 172.27

24、在蝸桿蝸輪傳動中，用＿B＿＿來計算傳動比i12是錯誤的.A i12=ω1/ω B i12=d2/dC i12=Z2/Z1

D i12=n1/n2 25、在兩軸的交錯角∑=90°的蝸桿蝸輪傳動中，蝸桿與蝸輪的螺旋線旋向必須＿C＿＿。

A相反

B相異

C 相同

D相對

26、漸開線直齒錐齒輪的當量齒數ZV＿D＿＿其實際齒數Z。

A 小于

B 小于且等于

C 等于

D 大于

27、機器安裝飛輪后，原動機的功率可以比未安裝飛輪時＿D＿＿。

A.一樣

B.大

C.小

D.A、C 的可能性都存在

28、機器運轉出現周期性速度波動的原因是＿C＿＿。

A．機器中存在往復運動構件，慣性力難以平衡；

B.機器中各回轉構件的質量分布不均勻；

C.在等效轉動慣量為常數時，各瞬時驅動功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期；

D.機器中各運動副的位置布置不合理。

29、將作用于機器中所有驅動力、阻力、慣性力、重力都轉化到等效構件上，求得的等效力矩和機構動態靜力分析中求得的在等效構件上的平衡力矩，兩者的關系應是＿B＿＿。

A.數值相同，方向一致；

B.數值相同，方向相反；

C.數值不同，方向一致；

D.數值不同，方向相反.30、凸輪從動件按等速運動規律運動上升時，沖擊出現在＿D＿＿。

A．升程開始點；

B．升程結束點；

C．升程中點；

D．升程開始點和升程結束點；

31、齒輪傳動中＿B＿＿，重合度越大。

A．模數越大；

B．齒數越多；

C．中心距越小

32、有一四桿機構，其行程速比系數K=1，該機構＿A＿＿急回作用。

A．沒有；

B．有；

C．不一定有

33、曲柄滑塊機構通過＿B＿＿可演化成偏心輪機構。

A．改變構件相對尺寸；

B．改變運動副尺寸； C．改變構件形狀

34、機構具有確定運動的條件是＿B＿＿。

A．機構的自由度大于零；

B．機構的自由度大于零且自由度數等于原動件數； C．機構的自由度大于零且自由度數大于原動件數； D．前面的答案都不對

35、采用飛輪進行機器運轉速度波動的調節，它可調節＿B＿＿速度波動。

A．非周期性；

B．周期性； C．周期性與非周期性；

D．前面的答案都不對

36、圖示為凸輪機構從動件升程加速度與時間變化線圖，該運動規律是＿C＿＿運動規律。

A．等速；

B．等加速等減速；C．正弦加速度；

D．余弦加速度

37、若忽略摩擦，一對漸開線齒廓從進入嚙合到脫離嚙合，齒廓間作用力方向＿B＿＿，并且要沿著＿D＿＿方向。

A．不斷改變；

B．維持不變；

C．中心線；

D．基圓內公切線；

E．節圓公切線

38、在曲柄搖桿機構中；若曲柄為主動件；且作等速轉動時；其從動件搖桿作＿C＿＿。

A．往復等速運動；

B．往復變速運動； C．往復變速擺動；

D．往復等速擺動

39、圖示為凸輪機構從動件位移與時間變化線圖，該運動規律是＿A＿＿運動規律。

A．等速；

B．等加速等減速；

C．正弦加速度；

D．余弦加速度；

E．正弦加速度—正弦減速度

40、兩個構件在多處接觸構成移動副，各接觸處兩構件相對移動的方向＿A＿＿時，將引入虛約束。

A．相同、相平行；

B．不重疊； C．相反；

D．交叉

41、曲柄滑塊機構有死點存在時，其主動件是＿B＿＿。

A．曲柄；

B．滑塊；

C．連桿；

D．導桿

42、漸開線齒輪傳動的重合度隨著齒輪＿B＿＿增大而增大，而與齒輪＿C＿＿無關。

A．分度圓壓力角；

B．齒數；

C．模數

43、直動從動件凸輪機構，推程許用壓力角常取為＿B＿＿，回程許用壓力角常取＿C＿＿。

A．0°；

B．30°；

C．70°~80°；

D．90°

44、圖示為凸輪機構從動件升程加速度與時間變化線圖，該運動規律是＿D＿＿運動規律。

A．等速；

B．等加速等減速；

C．正弦加速度； D．余弦加速度

45、兩構件在幾處相配合而構成轉動副，在各配合處兩構件相對轉動的軸線＿B＿＿時，將引入虛約束。

A．交叉；

B．重合；

C．相平行；

D．不重合；

E．成直角；

F．成銳角

46、圖示為凸輪機構從動件整個升程加速度與時間變化線圖，該運動規律是＿B＿＿運動規律。

A．等速；

B．等加速等減速；C．正弦加速度；D．余弦加速度

47、曲柄搖桿機構，＿＿B＿＿為主動件是存在死點的條件。

A．曲柄；

B．搖桿

C.連桿

48、回轉構件經過靜平衡后可使機構的＿＿A＿＿代數和為零。

A．離心慣性力；

B．離心慣性力偶；

C．軸向力

49、四桿機構在死點時，傳動角γ是：＿B＿＿。

A．γ＞0°；

B．等于0°；

C．0°＜γ＜90°；D．大于90°

50、凡是驅動機械產生運動的力統稱為＿A＿力，其特征是該力與其作用點的速度方向＿F＿或成＿H＿，其所作的功為＿E＿。

A．驅動；

B．平衡；

C．阻抗；

D．消耗功； E．正功； F．相同；

G．相反；

H．銳角；

I．鈍角；

J．負功

52、直齒圓錐齒輪的齒廓曲線理論上是＿A＿＿漸開線，由于制造上的原因，實際齒形用＿D＿＿漸開線代替，所以實際齒形是有理論誤差的。

A．球面；

B．平面；

C．分度圓錐面； D．背錐面； E．軸面

53、從平衡條件可知，動平衡轉子＿A＿＿靜平衡的，靜平衡轉子＿B＿＿動平衡的。

A．一定是； B．不一定是；

C．一定不是

54、機器在安裝飛輪后，原動機的功率可以比未安裝飛輪時

C。

A．一樣

B.大

C.小

55、已知一標準漸開線圓柱斜齒輪與斜齒條傳動，法面模數mn=8mm,壓力角α

n =20°，斜齒輪齒數Z1=20，分度圓上的螺旋角β=15°，此齒輪的節圓直徑等于

D

mm。

A.169.27

B.170.27

C.171.27

D.165.64

56、平面機構的平衡問題，主要是討論機構慣性力和慣性力矩對

C

的平衡。

A.曲柄

B.連桿

C.機座

57、模數為2 mm，壓力角a=20°，齒數Z=20，齒頂圓直徑da=43.2的漸開線直齒圓柱齒輪是

C 齒輪。

A 標準

B 正變位

C 負變位

58、斜齒輪的端面壓力角at與法面壓力角an相比較應是

C。

A at ＝ an

B

an ＞

at C

at ＞ an

59、漸開線直齒輪發生根切在 B

場合． A 模數較大

B 齒數較少

C 模數較少

60、若兩剛體都是運動的，則其速度瞬心稱為

C。

A、牽連瞬心 ；

B、絕對瞬心；

C、相對瞬心。61、一對漸開線齒輪嚙合傳動時，其節圓壓力角

B

.A、大于嚙合角； B、等于嚙合角； C、小于嚙合角。62、在圖示4個分圖中，圖 A 不是桿組，而是二個桿組的組合。

63、在圖示4個分圖中，圖 A 是Ⅲ級桿組，其余都是個Ⅱ級桿組的組合。

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：圖A63、1F

答：圖A

機械原理自測題庫—問答題（共26題）

1、在曲柄等速轉動的曲柄曲柄搖桿機構中，已知：曲柄的極位夾角θ=30°，搖桿工作時間為7秒，試問：（1）搖桿空回行程所需時間為若干秒？（2）曲柄每分鐘轉速是多少？

2、在圖示導桿機構中，已知：lAB = 40mm，試問：（1）若機構成為擺動導桿時，lAC 的最小值為多少？（2）AB為原動件時，機構的傳動角為多大？（3）若lAC = 50mm，且此機構成為轉動導桿時，lAB 的最小值為多少？

題 2 圖

3、在鉸鏈四桿機構ABCD中，已知：lAD = 400mm，lAB = 150mm，lBC = 350mm，lCD = 300mm，且桿AB為原動件，桿AD為機架，試問構件AB能否作整周回轉，為什么？

4、一對漸開線齒廓嚙合時，在嚙合點上兩輪的壓力角是否相等？有沒有壓力角相等的嚙合位置？

5、何謂節圓？單個齒輪有沒有節圓？什么情況下節圓與分度圓重合？

6、何謂嚙合角？嚙合角和分度圓壓力角及節圓壓力角有什么關系？

7、機器等效動力學模型中，等效力的等效條件是什么？不知道機器的真實運動，能否求出等效力？為什么？

8、已知用標準齒條型刀具加工標準直齒圓柱齒輪不發生根切的最少齒數Zmin=2ha/sina，試推導出標準斜齒圓柱齒輪和直齒錐齒輪不發生根切的最少齒數。

*

29、試推導出齒條形刀具展成切制漸開線標準外齒輪不發生根切的最少齒數為Zmin=2ha/sinα，式中ha為齒頂高系數，α為壓力角。*

2*

10、平面鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件是什么？

11、壓力角如何定義？并舉一例說明。

12、何謂行程速比系數？對心曲柄滑塊機構行程速比系數等于多少？

13、漸開線的形狀取決于什么？若兩個齒輪的模數和壓力角分別相等，但齒數不同，它們的齒廓形狀是否相同？

14、設計一曲柄滑塊機構。已知滑塊的行程S=50 mm ,偏距e=16 mm , 行程速比系數K=1.2 ,求曲柄和連桿的長度。

15、螺旋角為45°的斜齒輪不發生根切的最少齒數是17嗎？為什么？

16、在建立機器的等效動力學模型時，等效構件的等效力和等效力矩、等效質量和等效慣量是按照什么原則計算的？

17、機器產生周期性速度波動的原因是什么？

18、剛性轉子進行了動平衡以后，它是否還需要靜平衡？為什么？

19、在直動推桿盤形凸輪機構中，試問對于同一凸輪用不同端部形狀的推桿，其推桿的運動規律是否相同？

20、如果滾子從動件盤形凸輪機構的實際輪廓線變尖或相交，可以采取哪些辦法來解決。

21、漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合條件是什么？滿足正確嚙合條件的一對齒輪是否一定能連續傳動。

22、一對漸開線圓柱直齒輪的嚙合角為20°，它們肯定是標準齒輪嗎？

23、何謂漸開線齒輪傳動的可分性？如令一對標準齒輪的中心距稍大于標準中心距，能不能傳動？有什么不良影響？

24、何謂機構的壓力角？其值對機構的效率有何影響？

25、何謂齒廓的根切現象？產生根切的原因是什么？如何避免根切？

26、速度波動的形式有哪幾種？各用什么辦法來調節？ 機械原理自測題庫參考答案——問答題（共26題）

1、答：(1)5s(2)5r/min

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

3、答:構件AB能作整周回轉。因為lAB+ lAD=550mm＜lBC+ lCD=650mm,且AD為機架，構件AB為曲柄。

4、答：（1）嚙合點上兩輪的壓力角不相等；（2）有，在節點處嚙合

5、答：節點所在的圓、單個齒輪沒有節圓、在標準安裝情況下節圓與分度圓重合

6、答：節點所在的壓力角為嚙合角、嚙合角=節圓壓力角、在標準安裝情況下，分度圓壓力角=節圓壓力角，在非標準安裝情況下，分度圓壓力角不等于節圓壓力角。

7、答：等效力的等效條件：作用在等效構件上的外力所做之功，等于作用在整個機械系統中的所有外力所做之功的總和。不知道機器的真實運動，可以求出等效力，因為等效力只與機構的位置有關，與機器的真實運動無關。

8、答：標準斜齒圓柱齒輪不發生根切的最少齒數Zmin?17?cos 直齒錐齒輪不發生根切的最少齒數Zmin?17?cos?

9、答：

13?

PN?rsin??(mzsin?)2PN1?PB 要使刀具齒頂線在理論嚙合點 N1 之下，應有：

*PB?hamsin?*z?2hasin2?*zmin?2hasin2?

10、答：平面鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件是：

1）最短桿和最長桿的長度之和小于等于其余兩桿的長度之和；

2）連架桿和機架中必有一最短桿。

11、答：從動件上某點的力的方向與該點的速度方向之間所夾的銳角即為機構在該位置的壓力角。

12、答：行程速比系數：從動件回程平均角速度和工作行程平均角速度之比。

對于曲柄作勻速回轉的對心曲柄滑塊機構，其行程速比系數等于1。

13、答：漸開線的形狀取決于基圓的大小。齒廓形狀不同。

14、答：設計一曲柄滑塊機構。已知滑塊的行程S=50 mm ,偏距e=16 mm , 行程速比系數K=1.2 ,求曲柄和連桿的長度。

15、答：不是17。因為：zmin?17*cos45?6.0116、答：等能和等功的原則

17、答：1）Med和Mer的變化是具有規律地周而復始，Je為常數或有規律地變化

2）在一個周期內，能量既沒有增加也沒有減少。

18、答: 剛性轉子進行了動平衡以后,不需要靜平衡。因為動平衡的條件中包含了靜平衡的條件。

19、答：在直動推桿盤形凸輪機構中，對于同一凸輪用不同端部形狀的推桿，其推桿的運動規律不全相同，對心和滾子的推桿，其運動規律相同，對平底推桿，其運動規律不同。

20、答：減小滾子半徑，或增大基圓半徑。

21、答：1）漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合條件是：兩輪的法節相等；對于標準齒輪，正確嚙合條件是兩輪的模數和壓力角分別相等。

2）滿足正確嚙合條件的一對齒輪，不一定能連續傳動，這只是一個充分條件。

22、答：一對漸開線圓柱直齒輪的嚙合角為20°，它們不一定是標準齒輪。

23、答：漸開線齒輪傳動的傳動比等于兩齒輪的基圓半徑之比，與中心距無關，所以具有可分性。如令一對標準齒輪的中心距稍大于標準中心距，這對齒輪能傳動，只是中心距增大后，重合度下降，影響齒輪的傳動平穩性。

24、答：在不計摩擦的情況下，從動件所受力的方向與該點的速度方向之間所夾的銳角稱為機構在該位置的壓力角。其值越大，機構的效率越低，所以要限制機構的壓力角，使

25、答：范成法加工外齒輪時，被加工齒輪的根部被刀具的刀刃切去一部分，這種現象稱為根切現象。產生根切的原因是刀具的齒頂線（圓）超過了嚙合極限點。要避免根切，通常有兩種方法，一增加被加工齒輪的齒數，二改變刀具與齒輪的相對位置。

26、答：速度波動的形式有兩種，周期性的速度波動和非周期性的速度波動。

周期性的速度波動可以加一飛輪來調節；非周期性的速度波動要用調速器來調節。

3??[?] 10-1 填空

1．漸開線標準齒輪是指m、?、ha、c均為標準值，且分度圓齒厚 等于

**齒槽寬的齒輪。

2．漸開線直齒圓柱齒輪與齒條嚙合時，其嚙合角恒等于齒輪 分度圓 上的壓力角。

3．用標準齒條型刀具加工標準齒輪時，刀具的 中 線與輪坯的 分度 圓之間作純滾動。

4．一對漸開線圓柱齒輪傳動，其 節 圓總是相切并作純滾動，而兩輪的中心距不一定等于兩輪的 分度 圓半徑之和。

5．一對漸開線標準直齒圓柱齒輪按標準中心距安裝時，兩輪的節圓分別與其 分度 圓重合。

6．用同一把刀具加工m、z、?均相同的標準齒輪和變位齒輪，它們的分度圓、基因和齒距均 相等。

7．正變位齒輪與標準齒輪比較其齒頂高 增大，齒根高 減小。8．要求一對外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪傳動的中心距略小于標準中心距，并保持無側隙嚙合，此時應采用 負 傳動。

9．斜齒圓柱齒輪的齒頂高和齒根高，無論從法面或端面來看都是 相同 的。10．一對外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件為mn1?mn2?m，?n1??n2??，?1???2。

11．蝸桿的標準模數和標準壓力角在 軸 面，蝸輪的標準模數和標準壓力角在 端 面。

12．直齒錐齒輪的幾何尺寸通常都以 大端 作為基準。

第二篇：機械原理課程設計

機械原理 課程設計說明書

設計題目：牛頭刨床的設計

機構位置編號：11 3

方案號：II

班 級： 姓 名： 學 號：

年 月 日

目錄

一、前言………………………………………………1

二、概述

§2.1課程設計任務書…………………………2 §2.2原始數據及設計要求……………………2

三、設計說明書

§3.1畫機構的運動簡圖……………………3 §3.2導桿機構的運動分析…………………4 §3.3導桿機構的動態靜力分析3號點……11 §3.4刨頭的運動簡圖………………………15

§3.5飛輪設計………………………………17

§3.6凸輪機構設計…………………………19 §3.7齒輪機構設計…………………………24

四、課程設計心得體會……………………………26

五、參考文獻………………………………………27

一〃前言

機械原理課程設計是高等工業學校機械類專業學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要實踐環節。是培養學生機械運動方案設計、創新設計以及應用計算機對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門課程。其基本目的在于： 

⑴．進一步加深學生所學的理論知識培養學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。

⑵.使學生對于機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。

⑶.使學生得到擬定運動方案的訓練并具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。

⑷.通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。

⑸.培養學生綜合運用所學知識，理論聯系實際，獨立思考與分析問題能力和創新能力。

機械原理課程設計的任務是對機械的主體機構連桿機構、飛輪機構凸輪機構，進行設計和運動分析、動態靜力分析，并根據給定機器的工作要求，在此基礎上設計凸輪，或對各機構進行

運動分析。

二、概述

§2.1課程設計任務書

工作原理及工藝動作過程 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖(a）所示，由導桿機構1-2-3-4-5帶動刨頭5和削刀6作往復切削運動。工作行程時，刨刀速度要平穩，空回行程時，刨刀要快速退回，即要有極回作用。切削階段刨刀應近似勻速運動，以提高刨刀的使用壽命和工件的表面 加工質量。切削如圖所示。

§2.2.原始數據及設計要求

三、設計說明書(詳情見A1圖紙)

§3.1、畫機構的運動簡圖

以O 4為原點定出坐標系，根據尺寸分別定出O 2點B點，C點。確定機構運動時的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為，取1和8’為工作行程起點和終點所對應的曲柄位置，1’和7’為切削起點和終點所對應的曲柄位置，其余2、3?12等，是由位置1起，順ω2方向將曲柄圓作12等分的位置，如下圖：

§3.2 導桿機構的運動分析

11位置的速度與加速度分析 1）速度分析

取曲柄位置“11”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與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）

取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得

υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?

√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

由圖得

υA4=0.567m/s

υA4A3 =0.208m/s

用速度影響法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又

ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5構件為研究對象,列速度矢量方程,得

vC = vB+ vCB 大小

? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行如

上圖。則圖知，vC5= 1.245m/s

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，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構件重合點A為研究對象，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 取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形如下圖所示.由圖可知

aA4=2.593m/s2 用加速度影響法求得

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

ac5B5n =0.0701m/s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小

?

√

w52 Lbc

? 方向

∥XX √

c→b

⊥BC 作加速度多邊形如上圖，則

″

aC5B5τ= C5′C5·μa =2.176m/s2

aC5 =4.922m/s2

3號位置的速度與加速度分析 1)速度分析

取曲柄位置“3”進行速度分析，因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與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）取構件3和4的重合點A進行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4

=VA3

+ VA4A3

大小

?

√

?

方向

⊥O4B

⊥O2A

∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

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構件作為研究對象，列速度矢量方程，得

υC =

υB

+

υCB

大小

?

√

? 方向 ∥XX(向右)

⊥O4B

⊥BC

取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊形如上，則

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s 2）.加速度分析

取曲柄位置“3”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，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構件重合點A為研究對象，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（沿導路）取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形下圖所示：

則由圖知：

aA4 =P′a4′〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac = aB + acBn+ a cBτ

大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X軸 √ C→B ⊥BC 其加速度多邊形如上圖，則 ac =p ′c〃μa =4.58m/s2 §3.3 導桿機構的動態靜力分析 3號點 取3號位置為研究對象：

①.5-6桿組共受五個力，分別為P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于質心，R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運動分析求得，方向水平向左。選取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多邊形如圖所示：

已知：

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

ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向

//x軸

→

←

B→C

↑ 大小

8000

620

√

？

？ 由力多邊形可得：F45=8634.495N

N=950.052 N 在上圖中，對c點取距，有

ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入數據得x=1.11907557m ②.以3-4桿組為研究對象（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 對O4點取矩：

MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入數據，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 方向豎直向下

③.對曲柄分析，共受2個力，分別為F32,F12和一個力偶M,由于滑塊3為二力桿，所以F32=F34，方向相反，因為曲柄2只受兩個力和一個力偶，所以F12與F32等大反力。受力如圖：

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

M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M

§3.4刨頭的運動簡圖

§3.5飛輪設計

1.環取取曲柄AB為等效構件，根據機構位置和切削阻力Fr確定一個運動循的等效阻力矩根據個位置時

值，采用數值積分中的梯形法，計算曲柄處于各的功

??。因為驅動力矩可視為

，確定等效驅動力常數，所以按照

矩Md。

2.估算飛輪轉動慣量 由

確定等效力矩。

§3.6凸輪機構設計

1.已知：擺桿為等加速等減速運動規律，其推程運動角?o?=10o，回程運動角?0'=70o，擺桿長度=70遠休止角001lo9D=135mm，最大擺角?max=15o，許用壓力角[?]=38.2.要求:(1)計算從動件位移、速度、加速度并繪制線圖。（2）確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出凸輪實際輪廓線，并按比例繪出機構運動簡圖。

3.設計步驟：

1、取任意一點O2為圓心，以作r0=45mm基圓；

2、再以O2為圓心，以lO2O9/μl=150mm為半徑作轉軸圓；

3、在轉軸圓上O2右下方任取一點O9;

4、以O9為圓心，以lOqD/μl=135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時針方向旋轉并在轉軸圓上分別畫出推程、遠休、回程、近休，這四個階段。再以11.6°對推程段等分、11.6°對回程段等分（對應的角位移如下表所示），并用A進行標記，于是得到了轉軸圓山的一系列的點，這些點即為擺桿再反轉過程中依次占據的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應位置

?畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲

線把各個點連接起來即可得到凸輪的外輪廓。

5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇

（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑min?：先用目測法估計凸輪理論廓線上的min?的大致位置（可記為A點）；以A點位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于D、E、F、G四個點處，如下圖9所示；過D、E兩點作直線，再過F、G兩點作直線，兩直線交于O點，則O點近似為凸輪廓線上A點的曲率中心，曲率半徑?min?OA?；此次設計中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑?min? 26.7651mm。

凸輪最小曲率半徑確定圖（2）凸輪滾子半徑的選擇（rT）

凸輪滾子半徑的確定可從兩個方向考慮： 幾何因素——應保證凸輪在各個點車的實際輪廓曲率半徑不小于1~5mm。對于凸輪的凸曲線處???C?rT，對于凸輪的凹輪廓線???C?rT（這種情況可以不用考慮，因為它不會發生

失真現象）；這次設計的輪廓曲線上，最

小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪

上的凸曲線，則應用公式：???min?rT?5?rT??min?5?21.7651mm；滾

子的尺寸還受到其強度、結構的限制，不能做的太小，通常取rT?(0.1?0.5)r0

及4.5?rT?22.5mm。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑可取rT=15mm。

然后，再選取滾子半徑rT，畫出凸輪的實際廓線。設計過程 1.凸輪運動規律 推程0≤2φ≤δo /2時：

???2?max1??2??20????4?max?1?2????0,?0???0??2???4?max?2 ????1??20

推程δo /2≤φ≤δo時：

????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時：

????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時：????2?max1(?0'??)2??'20????4?max?1??(?????'20'??)0???0'?2,??0'???4?max?2????1??'20

2.依據上述運動方程繪制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲線，由公式得出如下數據關系（1）角位移曲線：

（2）角速度ω曲線:

（3）角加速度曲線:

4）、求基圓半徑ro及lO9O2

3.由所得數據畫出從動桿運動線圖

§3.7齒輪機構設計 1、設計要求：

計算該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖，整理說明書。

2.齒輪副Z1-Z2的變位系數的確定

齒輪2的齒數Z2確定：

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

計算兩齒輪的幾何尺寸：

小齒輪

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 心得體會

機械原理課程設計是機械設計制造及其自動化專業教學活動中不可或缺的一個重要環節。作為一名機械設計制造及其自動化大三的學生，我覺得有這樣的實訓是十分有意義的。在已經度過的生活里我們大多數接觸的不是專業課或幾門專業基礎課。在課堂上掌握的僅僅是專業基礎理論面，如何去面對現實中的各種機械設計？如何把我們所學的專業理論知識運用到實踐當中呢？我想這樣的實訓為我們提供了良好的實踐平臺。

一周的機械原理課程設計就這樣結束了，在這次實踐的過程中學到了很多東西，既鞏固了上課時所學的知識，又學到了一些課堂內學不到的東西，還領略到了別人在處理專業技能問題時顯示出的優秀品質，更深切的體會到人與人之間的那種相互協調合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的變化。

其中在創新設計時感覺到自己的思維有一條線發散出了很多線，想到很多能夠達到要求的執行機構，雖然有些設計由于制造工藝要求高等因素難以用于實際，但自己很欣慰能夠想到獨特之處。這個過程也鍛煉了自己運用所學知識對設計的簡單評價的技能。

五、參考文獻

1、《機械原理教程》第7版

主編：孫桓

高等教育出版社

2.《機械原理課程設計指導書》主編:戴娟

高等教育出版社

3.《理論力學》主編：尹冠生

西北工業大學出版社

第三篇：機械原理教案

課程教案

（按章編寫）

課程名稱：機械原理

適用專業：機械設計制造及自動化等機械類專業 年級、學年、學期：2010級，2011-2012學年第一學期 教材：《機械原理》，鄒慧君 張春林 李杞儀主編，高等教育出版社，2006

《機械原理》，黃錫鎧 鄭文緯主編，高等教育出版社，1999

任課教師：胡昌軍

編寫時間：2011年08月 機械原理課程教案

緒 論

緒 論

一、教學目標及基本要求

1.認識和了解機器及其基本功能結構—機構；了解機構的基本功能和結構特征；對機構、可動聯接、構件、零件等有明確的概念和具體的認識。

2.了解本課程的研究對象、主要內容以及在機械設計和人才培養中的地位和作用；了解學習本課程的要求和方法

通過“緒論”的學習，使學生能為后繼內容的學習打下一定的感性認識和理性認識基礎；明確本課程的內容與作用，激發學生學習的興趣和積極性。

二、教學內容及學時分配

第一節 機器的功能結構及機構（1學時）第二節 機械原理課程的定位與任務

第三節 機械原理課程的主要內容、基本要求與學習方法（第二、三節共0.5學時）

三、教學內容的重點和難點

1.從機器及機械系統的總體去認識機構。

2.機構的基本功能特征—傳遞與變換運動；機構的基本功能結構—構件及可動聯接。3.本課程的學習內容與要求，注意突出其系統綜合性和創新性。

四、教學內容的深化與拓寬

介紹本學科領域的現狀及發展前沿。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題

充分利用多媒體教學手段，通過典型機器案例的功能分析、結構分析及工作過程（特別是其運動傳遞、變換與做功的過程）分析，具體、形象、生動地認識了解機構及其結構與運動學特征，認識典型常用機構。

應強調學習知識和培養培養能力是相輔相成的，但后者比前者更重要。本課程的教學內容較多而教學時數相對較少，因此在講授本課程時，著重講重點、講難點、講思路、講方法。學生在學習本課程時，應把重點放在掌握研究問題的基本思路和方法上，著重于能力的培養。這樣，就可以利用自己的能力去獲取新的知識。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 王知行，劉廷榮主編．機械原理．北京：高等教育出版社，2000

七、相關的實踐性環節

參觀機械創新設計實驗室，認識及了解典型機器和機構。

機械原理課程教案

緒 論

八、課外學習要求

學生通過自學了解本學科（機械學、機構學）領域的現狀及發展方向、機械工程在國民經濟中的地位和作用。

九、思考題 0-1~0-3 2 機械原理課程教案

第一章 機構的結構設計

第一章 機構的結構設計

一、教學目標及基本要求

1.從功能與結構設計的角度認識和了解運動副與運動副元素。

2.熟練掌握機構運動簡圖的繪制方法。能夠將實際機構或機構的結構簡圖繪制成機構運動簡圖；能看懂各種復雜機構的運動簡圖；能用機構運動簡圖表達自己的設計構思。

3.了解運動鏈和機構的結構以及機構結構設計的理論和方法，掌握運動鏈成為機構的條件。

4.熟練掌握機構自由度的計算方法，從結構和功能設計的角度了解局部自由度及虛約束，能準確識別出機構中存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，并作出正確處理；

5.掌握機構的組成原理和結構分析方法。了解高副低代的方法；會判斷桿組、桿組的級別和機構的級別；學會將Ⅱ級、Ⅲ級機構分解為機架、原動件和若干基本桿組的方法。

二、教學內容及學時分配

第一節 機構的基本結構及簡圖（1.5學時）

第二節 運動鏈及機構的自由度計算和機構運動簡圖的繪制（2.5學時）第三節平面運動鏈與機構的結構設計（1學時）

第四節 按基本桿組的機構結構綜合與結構分析（1.5學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.機構運動簡圖的繪制。2.機構自由度的計算。3.運動鏈成為機構的條件。4.機構的組成原理與結構分析。難點：

1.機構運動簡圖的繪制。

2.復合鉸鏈的準確識別和虛約束的正確判斷。

四、教學內容的深化與拓寬 空間單封閉形機構自由度計算。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

本章是進入整個機械系統設計的開篇。它不僅為學習各類機構的運動設計和動力設計打下必要的基礎，也為機械系統方案設計和新機構的創新設計提供一條途徑。在教學過程中，應注重突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。運動簡圖是設計者交流設計思想所需要的一種工程語言，既要求簡潔，又要在討論和評價設計方案時，能夠正確表達設計思想，顯示出設計方案；保證機構運動學、動力學分析計算無誤。介紹繪制機構運動簡圖和 3 機械原理課程教案

第一章 機構的結構設計

機構自由度計算時，應通過典型例題的分析，指出初學者容易犯的錯誤，并要求學生在繪制機構運動簡圖和機構自由度計算時，采用正確、嚴謹的步驟。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 王知行，劉廷榮主編．機械原理．北京：高等教育出版社，2000 4 曹惟慶．機構組成原理．北京：高等教育出版社，1983

七、相關的實踐性環節

機械設計及結構展示與分析實驗。

八、課外學習要求

自學虛約束與過約束的設計及分析、運動鏈結構公式推導法、運動鏈的演化與派生及運動副元素與構件的功能結構演化等內容。

九、習題

1-2，1-4，1-5，1-6 4 機械原理課程教案

第二章平面連桿機構及其分析與設計

第二章平面連桿機構及其分析與設計

一、教學目標及基本要求

1.掌握平面連桿機構的基本類型，掌握其演化方法。

2.掌握平面連桿機構的運動特性，包括具有整轉副和存在曲柄的條件、急回運動、機構的行程、極限位置、運動的連續性等；

3.掌握平面連桿機構運動分析的方法，學會將復雜的平面連桿機構的運動分析問題轉換為可用計算機解決的問題。

4.掌握連桿機構的傳力特性，包括壓力角和傳動角、死點位置、機械增益等；能夠熟練地對移動副中的摩擦問題進行分析計算；掌握轉動副中摩擦問題分析和計算方法；掌握機械效率的概念、效率的各種表達形式及機械效率的計算方法；正確理解自鎖的概念，掌握確定自鎖條件的方法。

5.掌握平面連桿機構的靜力學分析方法，學會合理選擇與設計平面連桿機構。6.了解平面連桿機構設計的基本問題，掌握根據具體設計條件及實際需要，選擇合適的機構型式；學會按2~3個剛體位置設計剛體導引機構、按2~3個連架桿對應位置設計函數生成機構及按K值設計四桿機構；對機構分析與設計的現代解析法有清楚的了解。

二、教學內容及學時分配 第一節 概述（1.5學時）

第二節平面連桿機構運動特性與分析方法（4.5學時）第三節平面連桿機構的傳力特性與受力分析（3.5學時）第四節平面四桿機構綜合的內容與方法（4.5學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.平面四桿機構的基本型式及其演化方法。

2.平面連桿機構的運動特性，包括存在整轉副的條件、從動件的急回運動及運動的連續性；平面連桿機構的傳力特性，包括壓力角、傳動角、死點位置、機械增益。

3.平面連桿機構運動分析的瞬心法、相對運動圖解法和桿組法。

4.總反力的確定，移動副和轉動副中摩擦問題的分析方法，自鎖條件的判定和機械效率的計算。

5.按給定2~3個位置設計剛體導引機構，按給定的2~3個對應位置設計函數生成機構，按K值設計四桿機構。

難點：

1.平面連桿機構運動分析的相對運動圖解法求機構的加速度。2.總反力的正確確定。

3.機械的自鎖問題及移動副自鎖條件的求解。4.按給定的2~3個對應位置設計函數生成機構。

機械原理課程教案

第二章平面連桿機構及其分析與設計

四、教學內容的深化與拓寬平面連桿機構的優化設計。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學中應注意要求學生對基本概念的掌握，如整轉副、擺轉副、連桿、連架桿、曲柄、搖桿、滑塊、低副運動的可逆性、壓力角、傳動角、極位夾角、行程速度變化系數、死點、自鎖、摩擦角、摩擦圓、總反力、速度影像、加速度影像、裝配模式等；基本理論和方法的應用，如影像法在機構的速度分析和加速度分析中的應用、連桿機構設計的剛化—反轉法等。在教學過程中，應注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 華大年，華志宏，呂靜平．連桿機構設計．上海：上海科學技術出版社，1995

七、相關的實踐性環節

機構運動學參數測試實驗，工業機器人認識及應用實驗，機械創新展示與分析實驗。

八、課外學習要求

自學運動分析的相對運動圖解法，機構的合理選用，平面四桿機構的優化設計和空間連桿機構等內容。

九、習題

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 機械原理課程教案

第三章 凸輪機構及其設計

第三章 凸輪機構及其設計

一、教學目標及基本要求

1.了解凸輪機構的基本結構特點、類型及應用，學會根據工作要求和使用場合選擇凸輪機構。

2.了解凸輪機構的設計過程，對凸輪機構的運動學、動力學參數有明確的概念。3.掌握從動件常用運動規律的特點及適用場合，了解不同運動規律位移曲線的拼接原則與方法。

4.掌握凸輪機構基本尺寸設計的原則，學會根據這些原則確定移動滾子從動件盤形凸輪機構的基圓半徑、滾子半徑和偏置方向，擺動從動件盤形凸輪機構的擺桿長、中心距以及移動平底從動件平底寬度。

5.熟練掌握應用反轉法原理設計平面凸輪廓線，學會凸輪機構的計算機輔助設計方法。

二、教學內容及學時分配 第一節 概述

第二節 凸輪機構的傳力特性

第三節 凸輪機構的設計過程（第一、二、三節共1.5學時）

第四節 凸輪機構運動學參數和基本尺寸的設計（1學時）第五節平面凸輪輪廓曲線的設計（1.5學時）第六節 凸輪機構從動件的設計（1學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.凸輪機構的型式選擇。2.從動件運動規律的選擇及設計。

3.盤形凸輪機構基本尺寸的設計，凸輪輪廓曲線設計的圖解法和解析法。3.從動件的設計，包括高副元素形狀選擇，滾子半徑和平底寬度的確定。難點：

凸輪輪廓曲線設計的圖解法

四、教學內容的深化與拓寬 空間凸輪機構與高速凸輪機構簡介。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中應強調凸輪機構的運動學參數與結構參數的概念及其選用設計；應用反轉法原理進行凸輪輪廓曲線的圖解法設計時凸輪轉角的分度，要注意從動件反轉方向；正確確定偏置移動從動件凸輪機構在反轉過程中從動件所依次占據的位置線；滾子從動件凸輪機構理論輪廓曲線與實際輪廓曲線的聯系和區別等。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教 7 機械原理課程教案

第三章 凸輪機構及其設計

師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 石永剛，徐振華．凸輪機構設計．上海：上海科學技術出版社，1995

七、相關的實踐性環節 凸輪機構運動參數測試實驗。

八、課外學習要求

學生通過自學了解空間凸輪機構的應用特點和高速凸輪機構設計應注意的問題。

九、習題

3-1，3-3，3-5，3-6，3-7，3-8，3-11，3-12 8

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第四章 輪系及其設計

第四章 輪系及其設計

一、教學目標及基本要求

1.了解各類輪系的組成和運動特點，學會判斷一個已知輪系屬于何種輪系。

2.熟練掌握各種輪系傳動比的計算方法，會確定主、從動輪的轉向關系；掌握周轉輪系的傳動特性與類型和結構的關系。

3.了解各類輪系的功能，學會根據各種要求正確選擇輪系類型。4.了解行星輪系效率的概念及其主要影響因素。

5.了解復合輪系的組合方法，學會分析復合輪系的組成，正確計算其傳動比。6.了解行星輪系設計的幾個基本問題；了解幾種其它類型行星傳動的原理及特點。

二、教學內容及學時分配 第一節 輪系的分類

第二節 定軸輪系及其設計（第一、二節共1學時）第三節 周轉輪系及其設計（3.5學時）第四節 復合輪系及其設計(0.5學時)第六節 少齒差傳動簡介（1學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.輪系傳動比的計算。2.輪系的設計。難點：

復合輪系傳動比計算

四、教學內容的深化與拓寬 新型少齒差傳動

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中應注意強調應用反轉法原理求解周轉輪系傳動比方法的實質、轉化機構的概念、正確劃分基本輪系的方法。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 曲繼方，安子軍，曲志剛．機構創新設計．北京：科學出版社，2001

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第四章 輪系及其設計

七、相關的實踐性環節 參觀機械創新設計實驗室。

八、課外學習要求

自學定軸輪系的傳動效率計算、定軸輪系設計中的幾個問題、封閉型輪系的功率流等內容。

九、習題

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 其它常用機構

第五章 其它常用機構

一、教學目標及基本要求

了解槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇機構及螺旋機構的工作原理、運動特點和適用場合。

二、教學內容與學時分配 第一節 間歇運動機構 第二節 螺旋機構

第三節 摩擦傳動機構（第一、二、三節共1學時）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇運動機構及螺旋機構的組成和運動特點。

2.簡單螺旋機構與復式螺旋機構位移與轉角之間的關系。3.摩擦傳動機構傳動比的計算。

四、教學內容的深化與拓寬 液動、氣動機構及電磁傳動機構。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

本章教學應側重于概念分析，簡要介紹這些機構的工作原理、運動特點和適用場合。通過學習，開闊眼界和思路，擴大知識面，為機械系統方案設計提供一些基礎知識。在教學過程中，應注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999

七、相關的實踐性環節 機電流體傳動控制實驗。

八、課外學習要求

自學液動機構、電磁傳動機構等內容。

九、思考題 5-1~5-4

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第六章 機械動力學

第六章 機械動力學

一、教學目標及基本要求

1.明確認識慣性力、慣性力矩對機械工作的穩定性、動載荷和輸入力矩的影響，了解機構動態靜力分析的方法。

2.了解機械平衡的目的及其分類，掌握機械平衡的方法。熟練掌握剛性轉子的平衡設計方法，了解平衡試驗的原理及方法，了解平面機構慣性力平衡的方法。

3.掌握機械運轉過程的三個階段，機械系統的功、能量和原動件運動速度的特點。了解作用在機械中的力與某些運動參數之間的函數關系。

4.掌握建立單自由度機械系統等效動力學模型以確定機械的真實運動規律的基本思路及建立運動方程式的方法，能求解等效力矩和等效轉動慣量均是機構位置函數時機械的運動方程式。

5.了解周期性速率波動的調節方法，掌握飛輪調速原理及飛輪的設計方法，能求解等效力矩是機構位置函數時飛輪的轉動慣量。

二、教學內容與學時分配

第一節 機構的動態靜力分析 2學時 第二節 機械的平衡 1.5學時

第三節 機械的運轉及其速度波動的調節 4.5學時

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.剛性轉子靜平衡、動平衡的原理及平衡設計方法。

2.單自由度機械系統等效動力學模型的建立及機械系統真實運動規律的求解。3.機械系統運動的波動及其調節方法。難點：

1.剛性轉子動平衡計算

2.等效力（力矩）、等效質量（等效轉動慣量的計算）

四、教學內容的深化與拓寬

機械系統的計算機輔助運動學和動力學。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中應強調，機械的真實運動規律是由其各構件的尺寸、質量、轉動慣量和作用在各構件上的力等許多參數決定的。只有根據這些參數確定出機械原動件的真實運動規律，才能進而對其進行運動分析，確定各構件的真實運動規律。了解機械的真實運動情況，是對機械進行動力學研究與分析所必需的。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

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第六章 機械動力學

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999 3 唐錫寬，金德聞．機械動力學．北京：高等教育出版社，1984

七、相關的實踐性環節 剛性回轉體平衡實驗。

八、課外學習要求

自學機構動態靜力分析的圖解法等內容。

九、習題

6-1，6-4，6-5，6-7，6-8，6-11，6-14

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第七章 機械系統運動方案設計

第七章 機械系統運動方案設計

一、教學目標及基本要求

1.了解機械系統設計的整個過程，明確機械系統總體方案設計階段的設計目的及工作內容。

2.了解機械系統總體方案設計中應具有的現代設計觀念以及機械現代設計和創新設計的特點，逐步學會在機械執行系統、傳動系統的方案設計和原動機選擇過程中，正確靈活運用這些設計思想。

3.了解機械執行系統方案設計的過程和具體設計內容，學會根據機械預期實現的功能要求，進行功能原理設計的創新構思；學會根據工作原理提出的工藝動作要求，創造性地構思出合適的運動規律。

4.掌握執行機構型式設計的原則，學會運用選型和構型的方法進行執行機構型式的創新設計。

5.了解執行系統協調設計的目的和原則，掌握機械運動循環圖的繪制方法。6.了解方案評價的意義、評價準則、評價指標和評價方法。

二、教學內容與學時分配

第一節 機械總體方案設計（1學時）

第二節 現代設計觀念與創新設計簡介（1學時）第三節 機械執行系統運動方案設計（3學時）第五節 機械系統運動方案設計舉例（1學時）

（注：課內只安排2學時，著重介紹第一、三節的部分內容，其余內容安排在課程設計進行時講授）

三、教學內容的重點和難點 重點：

1.機械系統總體方案設計階段的設計內容和設計思想。

2.機械執行系統方案設計的內容和全過程，執行系統方案設計的具體方法。

四、教學內容的深化與拓寬 機械現代設計方法。

五、教學方式與手段及教學過程中應注意的問題 充分利用多媒體教學手段，圍繞教學基本要求進行教學。

在教學過程中，要強調機械總體方案設計是機械產品設計中十分重要的一環，產品的功能是否齊全、性能是否優良，在很大程度上取決于總體方案設計階段的工作；執行系統的方案設計是機械總體方案設計的核心，對機械系統能否實現預期的功能以及工作質量的優劣和產品在市場上的競爭力，都起著決定性的作用。要注意突出重點，多采用啟發式教學以及教師和學生的互動。

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第七章 機械系統運動方案設計

六、主要參考書目 黃茂林，秦偉主編．機械原理．北京：機械工業出版社，2002 2 申永勝主編．機械原理教程．北京：清華大學出版社，1999

七、相關的實踐性環節

機械創意組合設計實驗，機械運動方案創新設計實驗。

八、課外學習要求

自學現代設計觀念與創新設計、機械傳動系統的方案設計和原動機的選擇、機械系統運動方案設計舉例等內容。

九、思考題 7-1~7-3 15

第四篇：機械原理問答題

1.構具有確定運動的條件是什么？若此條件不滿足，將會產生什么結果？

機構具有確定運動的條件是F＞0，且F等于原動件數。F＞0時，如原動件數目少于自由度數，則運動不能確定；如原動件數目多于自由度數，則機構不能滿足所有原動件的給定運動。F＝0時，構件之間不可能存在相對運動，是一個剛性桁架。F＜0時，構件之間所受約束過多，成為超靜定桁架。

2.何謂平面連桿機構？何謂平面四桿機構？何謂鉸鏈四桿機構？

平面連桿機構是許多構件用低副（轉動副和移動副）連接組成的平面機構，有時也稱為低副機構。由四個構件組成的平面連桿機構稱為平面四桿機構。全部四個運動副都是轉動副的平面四桿機構，稱為鉸鏈四桿機構。

3.平面連桿機構有哪些優缺點？

優點：面接觸，承載能力高，耐磨損；制造簡便，易于獲得較高的制造精度。缺點：不易精確實現復雜的運動規律；設計較為復雜；構件數和運動副數較多時，效率較低。

4.剛性轉子的靜平衡條件和動平衡條件是什么？

靜平衡：偏心質量產生的慣性力平衡，離心慣性力的合力為零；動平衡：偏心質量產生的慣性力和慣性力矩同時平衡，離心慣性力系的合力及合力矩為零。

5.飛輪是如何調節周期性速度波動的？

飛輪實質是一個能量儲存器。當機械出現盈功速度上升時，飛輪的角速度只做微小上升，他將多余的能量儲存起來；當機械出現虧功速度下降時，他將能量釋放出來，飛輪的角速度只做微小下降。

6.造成轉子動不平衡的原因是什么？如何平衡？

轉子的偏心質量產生的慣性力和慣性力偶矩不平衡。平衡方法：增加或減少配重使轉子偏心質量產生的慣性力和慣性力偶矩同時平衡。

7.造成轉子不平衡的原因？平衡目的是什么？

原因：轉子質心與其回轉中心存在偏距。平衡目的：使構件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。

8.何謂凸輪工作廓線的變尖現象和推桿運動的失真現象？它對凸輪機構的工作有何影響？如何加以避免？

凸輪理論廓線的曲率半徑ρ等于滾子半徑時，實際廓線的曲率半徑為零。于是工作廓線將出現尖點，尖點變尖現象。應在滿足滾子強度條件下，減小其半徑大小。當ρ

9.鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件是什么？以不同構件為機架時，各為何種機構？

⑴最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；⑵取最短桿或最短桿相鄰桿為機架。取最短桿為機架時，為雙曲柄機構。取最短桿相鄰桿為機架時，為曲柄搖桿機構。

10.何謂壓力角？何謂傳動角？它們的大小對連桿機構工作有何影響？

在不計各桿質量和運動副中的摩擦的情況下，作用在從動件上的驅動力和該力作用點處從動件的絕對速度之間所夾的銳角，稱為壓力角，用α表示。壓力角的余角，稱為傳動角，用γ表示。α越小，γ越大，傳動越省力，機構傳力性能越好，傳動效率越高。反之，α越大，γ越小，傳動越費力，機構傳力性能越差，傳動效率越低，并有可能自鎖。

11.凸輪輪廓曲線設計的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子半徑？。

1）反轉法原理。2）在滿足強度條件下，保證凸輪實際輪廓曲線不出現尖點和失真，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。

12.凸輪機構有哪些優缺點？

優點：只要正確地設計和制造出凸輪的輪廓曲線，就能把凸輪的回轉運動準確可靠地轉變為從動件所預期的復雜運動規律的運動，而且設計簡單；凸輪機構結構簡單、緊湊、運動可靠。缺點：凸輪與從動件之間為點或線接觸，故難以保持良好的潤滑，容易磨損；加工制造較復雜。

13.何謂凸輪機構的壓力角？壓力角的大小與凸輪機構的傳力性能有何關系？

壓力角是不計摩擦時，凸輪對從動件的作用力（法向力）與從動件上受力點速度方向所夾的銳角。壓力角越小，凸輪機構的傳力性能越好。

14.判定機械自鎖的條件有哪些？

1）驅動力位于摩擦錐或摩擦圓內；2）機械效率小于等于0；3）工作阻力小于或等于0。

15.齒輪機構有哪些主要優缺點?

齒輪機構的優點有：使用的圓周速度和功率范圍廣；效率較高；能保證恒定的傳動比；壽命長；工作平穩，可靠性高；能傳遞任意夾角兩軸間的運動。缺點有：制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高；不宜作遠距離傳動。

16.機構運動分析當中的加速度多邊形具有哪些特點？

1）極點p’的速度為零；2)由極點向外放射的矢量代表絕對加速度，而連接倆絕對加速度矢端的矢量代表該兩點的相對加速度；3)加速度多邊形相似于同名點在構件上組成的多邊形。

17.要使一對齒輪傳動時保持定角速比，則齒廓曲線應滿足什么條件？

欲使兩齒輪瞬時角速比恒定不變，則無論齒廓在何處嚙合，過接觸點所作的齒廓公法線必須與連心線交于一個定點。

18.什么是齒輪的節圓？標準直齒輪在什么情況下其節圓與分度圓重合？

經過節點、分別以兩嚙合齒輪回轉中心為圓心的兩個相切的圓稱為節圓。當兩標準齒輪按標準中心距安裝時其節圓與分度圓重合。

19.圓的漸開線是怎樣形成的？有哪些主要性質？

當一直線在一圓周上純滾動時，此直線上任意一點的軌跡稱為該圓的漸開線。這個圓稱為漸開線的基圓，該直線稱為發生線。

漸開線的性質有：1)發生線在基圓上滾過的一段長度等于基圓上相應被滾過的一段弧長。2)漸開線上任意一點的法線必與基圓相切。3)漸開線齒廓上各點的壓力角不等。離輪心越遠，壓力角越大。4)漸開線的形狀取決于基圓的大小。5)基圓內無漸開線。

20.漸開線齒廓嚙合的特點？

1）定傳動比；2）可分性；3）輪齒的正壓力方向不變

21.漸開線齒輪有哪些傳動特性？

1）漸開線齒廓滿足定角速比要求。2）漸開線齒輪傳動嚙合角不變，正壓力的大小和方向也不變，傳動過程比較平穩。3）漸開線齒廓具有中心距的可分性。

22.什么是標準中心距？一對標準齒輪的實際中心距大于標準中心距時，其傳動比和嚙合角分別有無變化？

一對標準齒輪安裝時他們的分度圓相切即各自分度圓與節圓重合時的中心距為標準中心距。當實際中心距大于標準中心距時，傳動比不變，嚙合角增大。

23.漸開線直齒圓柱齒輪/外嚙合斜齒圓柱齒輪輪傳動/直齒錐齒輪傳動/蝸桿傳動的正確嚙合條件是什么？

兩輪的模數和壓力角分別相等/兩斜齒輪的法面模數相等；兩斜齒輪的法面壓力角相等；兩斜齒輪的螺旋角大小相等，方向相反。/兩輪大端模數相等，兩輪壓力角相等，兩輪外錐距相等/蝸桿的軸向模數等于蝸輪的端面模數，蝸桿的軸向壓力角等于蝸輪的端面壓力角，蝸桿中圓柱上螺旋線的導程角等于蝸輪分度圓上的螺旋角，且螺旋線方向相同。

24.何謂漸開線齒輪的重合度？它對傳動有何影響？齒輪連續傳動的條件是什么？

實際嚙合線長度與基圓齒距的比值稱為重合度，以ε表示。重合度大對提高齒輪傳動的平穩性和承載能力都有重要意義齒輪連續傳動的條件是ε＞1。

25.什么叫根切？有何危害？

用展成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過理論嚙合線極限點N時，被加工齒輪齒根附近已加工出的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現象稱為根切。根切使齒輪的抗彎強度削弱、承載能力降低、嚙合過程縮短、傳動平穩性變差，因此應避免根切。

26.什么是機械的自鎖？移動副和轉動副自鎖的條件分別是什么？

自鎖：無論驅動力多大，機構都不能運動的現象。移動副條件：驅動力作用在摩擦錐里；轉動副條件：驅動力作用在摩擦圓里。

27.直齒圓柱齒輪傳動存在哪些主要缺點？斜齒圓柱齒輪傳動有何優缺點？

直齒圓柱齒輪傳動在高速重載的情況下，會出現傳動不平穩和承載能力差的情況。斜齒圓柱齒輪傳動運轉平穩，噪聲小；承載能力較高；不根切最少齒數小于直齒輪。主要缺點是有軸向力。

28.什么是周轉輪系？什么是周轉輪系的轉化輪系？

至少有一個齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉的輪系稱為周轉輪系。在周轉輪系加上公共角速度-ωH后，行星架相對靜止，此時周轉輪系轉化成定軸輪系，這個假想的定軸輪系即為轉化輪系。

29.螺旋角β對斜齒輪的傳動性能有何影響？其取值范圍如何？

螺旋角β對斜齒輪的傳動性能影響很大。β較小，優點不突出；β太大，則軸向力太大。設計時一般取β=8°-20°。

第五篇：機械原理課程設計

機械原理課程設計

培養和提高學生的創新思維能力是高等教育改革的一項重要任務．機械原理是機械類專業必修的一 門重要的技術基礎課，它是研究機械的工作原理、構成原理、設計原理與方法的一門學科，特別是機械原理

課程中關于機械運動方案的設計是機械工程設計中最具有創造性的內容，對培養學生的創新設計能力起

著十分重要的作用．機械原理課程設計是機械原理教學的一個重要實踐環節，以往我們在機械原理課程設

計中存在著很多不足，主要問題是學生完成課程設計后，在后續課程的學習與實踐中，不能正確地選用和

設計機構，特別是創造性設計能力與分析解決實際工作問題的能力、動手能力和適應能力顯得不足．高等

學校工科本科《機械原理課程教學基本要求》中，對機械原理課程設計提出的要求是：“結合一個簡單的機

械系統，綜合運用所學的理論和方法，使學生受到擬定機械運動方案的訓練，并能對方案中某些機構進行

分析和設計”．它要求針對某種簡單機械進行機械運動簡圖設計，其中包括機器功能分析、工藝動作過程確

定、執行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合等．依據這一基本精神，要求把培養學生的創新設計、開拓能力作為一條主線貫穿于課程設計的始終，在深入掌握機械原理基本知識、強化學生運算能力和繪圖

基本功的同時，開展創造性教育，培養學生創造性設計能力．如何在機械原理課程設計中體現這種能力培

養，幾年來我們不斷地對課程設計內容、設計方法和設計手段等進行了一些探索與實踐． 1 合理安排課程設計內容，培養學生創新思維能力

對于機械原理課程設計的內容選擇，以往教學中存在著兩種不同的看法：一種認為選用已有的典型機 械，對其進行比較系統的運動分析與受力分析等，以加深學生對機械原理課程各章節內容的理解和掌握；

另一種認為根據某些功能要求，要求學生獨立地確定機械系統的運動方案，并對其中的某些機構進行設

計．前者側重于分析，后者則側重于設計．我們在課程設計內容選擇問題上也進行了多年探索，如以培養學

生的運算、繪圖的基本技能和鞏固基本知識為主要目的，選用對典型機械進行分析設計的題目，但是在后

續的課程教學中發現學生創造性設計新機械的能力與分析解決實際工作問題的能力和適應能力顯得不

足．我們也曾經嘗試只給出設計題目，讓學生自己獨立地進行機械運動方案確定和對其中某些機構進行設

計．雖然這種設計內容能夠促使學生主動地進行獨立思考，自覺地進行一些相關資料的查詢，但是由于學

生沒有進行過一次比較系統的設計過程訓練，大多數學生不知從哪里下手，較難進入設計狀態，設計

過程

中出現多次反復修改使得設計進度非常緩慢．從最后的設計結果來看，只有少數學生比較理想，多數學生的設計都出現了一些錯誤，設計結果不能滿足題目要求，而且由于多次修改使得圖面質量較差．經過多年的探索與實踐，我們認為在機械原理課程設計中，分析與設計都是很重要的兩個環節，對典型機械的分析__和學生獨立創新機械的設計對于學生來說都是不能缺少的．那么怎樣才能在有限的設計時間內把這些內

容都安排進去而又同時能保證設計質量呢?我們結合現有實際條件，交給學生的課程設計內容是：先進行

典型的機械分析，然后進行創新機械設計．我們選擇了牛頭刨床傳動方案作為課程設計題目，要求學生不

能照搬現有牛頭刨床傳動方案，每個學生必須至少提出一種新的傳動方案，并且提出的方案越多越好．學

生在方案構思過程中，積極查閱資料，熱烈討論，表現出了極大的主動性，提出了很多方案，最后經過歸納

得出l0種可以實現刨床運動要求的方案，如圖I所示．在這一過程中，使學生突破了固有傳動方案模式，拓寬了方案構思思路，得到了一次提高創新思維能力的訓練．