机械设计基础含工程力学

05799 工程力学与机械设计

南京工程学院编

江苏省高等教育自学考试委员会办公室

一、课程性质及其设置目的与要求

（一）课程性质和特点

《工程力学与机械设计》课程是我省高等教育自学考试专接本数控加工与模具设计（本科段）专业的一门重要的专业基础课程。它的目的和任务是使学生掌握工程力学的基本原理和基本方法，培养学生解决工程中基本力学问题的能力；使学生理解机械中常用机构和通用零件的工作原理、运动特性和结构特点，掌握零构件设计计算的基本理论和基本方法。同时为《机械制造技术》、《塑料成型工艺与模具设计》等有关后续专业课程的学习奠定必要的理论基础。

（二）本课程的基本要求

本课程包括工程力学、机械设计的基本内容。

工程力学主要研究物体在力作用下的平衡规律，固体在外力作用下的变形和破坏规律，为合理设计构件提供强度、刚度和稳定性方面的理论和方法。 机械设计主要研究通用机械零件的设计和机械设计的一般规律。

自学考试教育旨在培养应用型人材，因此在讲授本课程时，应偏重于工程应用，理论上则以必需够用为度。根据此原则，并考虑到课程所规定的3个学分，本课程的基本要求为：

工程力学基础试卷1

一、概念题（25分）

1、考虑力对刚体作用的效果，力是（ ）矢量。 A.滑动； B.自由； C.定位； D.不能确定 2、关于力偶，以下说法中哪个是正确的？（ ）

A. 组成力偶的两个力大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力 B. 组成力偶的两个力大小相等、方向相反，是平衡力系 C. 力偶对任一点之矩等于力偶矩矢量

D. 力偶在任一坐标轴的投影，等于该力偶矩的大小

3、利用平面一般力系的平衡方程最多可求解几个未知量。( ) A.一个 B.二个 C.三个 D.四个 4、内力和应力的关系（ ）

A 内力小与应力 B 内力等于应力的代数和 C 内力为矢量，应力为标量 D 应力是分布内力的集度

5、图示结构为（ ）

A.静定结构 B.一次超静定结构 C.二次超静定结构 D.三次超静定结构

二、已知结构尺寸和受力如图示，设AB和CD杆为刚体，BC和EF杆为圆截面杆，直径均为d。若

、计算图示机构的自由度。

1

2、图示铰链四杆机构中，所标数字代表杆长，单位为cm。试求： 1）通过计算判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型；

2）欲使该机构为曲柄摇杆机构，现调整AB杆长，试确定出AB杆长的取值范围。

答：1）因为40 80 50 60，属于双摇杆机构 2）AB最短时，x 80 50 60，0 x 30， AB居中时，50 80 x 60，70 x 80， AB最长时，x 50 80 6080 x 90，

3、偏置曲柄滑块机构中，曲柄AB为原动件，其长为20cm，且逆时针匀速转动。又知连杆长BC为60cm，滑块行程速比系数K 2。试求：滑块行程s ?

解： 1800

K 1

600（2分） K 1

所以s69.28（8分）

4、图示导杆机构运动简图中 1为常数，杆长BC为AB之半，作图标出摆杆的摆角 ，并计算出 、 以及行程速比系数K的大小。

B

A

2

解：解：作图； 2arcsin

BC1AB

60 ，

180

2

180

；K

60 （2分）

5、一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R 30mm，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD e 10mm

、计算图示机构的自由度。

1

2、图示铰链四杆机构中，所标数字代表杆长，单位为cm。试求： 1）通过计算判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型；

2）欲使该机构为曲柄摇杆机构，现调整AB杆长，试确定出AB杆长的取值范围。

答：1）因为40 80 50 60，属于双摇杆机构 2）AB最短时，x 80 50 60，0 x 30， AB居中时，50 80 x 60，70 x 80， AB最长时，x 50 80 6080 x 90，

3、偏置曲柄滑块机构中，曲柄AB为原动件，其长为20cm，且逆时针匀速转动。又知连杆长BC为60cm，滑块行程速比系数K 2。试求：滑块行程s ?

解： 1800

K 1

600（2分） K 1

所以s69.28（8分）

4、图示导杆机构运动简图中 1为常数，杆长BC为AB之半，作图标出摆杆的摆角 ，并计算出 、 以及行程速比系数K的大小。

B

A

2

解：解：作图； 2arcsin

BC1AB

60 ，

180

2

180

；K

60 （2分）

5、一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R 30mm，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD e 10mm

第十三单元习题

1、构件是机构的_____________单元，零件是是机构的_____________单元。

2、机构是由_______组合而成；构件是机构的_____________单元，零件是是机构的_____________单元。

3、机构是由_________组合而成，它们之间具有____________________________。 4、运动副可分为_______和________两种；它们分别是______和_______不同接触形式。 5、复合铰链是_______个以上构件铰链在一起构成的转动副；计算自由度时处理的方法是____________________________________。

6、机构具有确定相对运动的条件是机构的______________并与机构___________相等。 7、构件是机构中（ ）的单元；从动件行程速比系数为（ ）时，机构具有急回特性。 A、联接 B、制造 C、运动 D、K>0 E、K≥1 F、K>1 8、机构运动简图是（ ），机构示意图是（ ）。

A、用构件和运动副的代表符号，表示出机构运动特征的图形。

B、按一定的比例，用构件和运动副的代

课题：绪论（No. 01）

五、 课外作业及思考题

1、 试述构件和零件的区别与联系？ 2、 何谓机架、原动件和从动件？

课题：机构运动简图的绘制（No. 02）

五、 思考题

1. 两构件构成运动副的特征是什么？ 3. 何谓自由度和约束？

课题：平面机构自由度的计算（No. 04）

一、 教学目的

了解机构组成原理, 熟练掌握机构自由度计算方法。 机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件；简单介绍速度瞬心（包括绝对瞬心和相对瞬心）的。平面机构自由度分析和计算也是本章学习的重点。讲解机构运动简图绘制时，应安排一次机构运动简图测绘实验，以提高教学效果

二、教学内容分析

重点：自由度计算及计算中应注意的问题。

难点：复合铰链、局部自由度和虚约束的判断是正确计算自由度的难点。

三、 教学方法设计

讲授：讲授自由度计算及计算中应注意的问题，并通过例题讲解加深对内

容的理解。

四、 教学过程

1. 两构件构成运动副的特征

2. 机构具有确定运动的条件 3. 计算机构自由度时应注意的事项 4. 速度瞬心基本概念

盐城纺织职业技术学院

教 案

0-1 机器的组成及特征 §0-2 课程的内容、性质和任务 授课§内容 Ch1 机械设计概论 授课形式 上课地点 讲授 公5307 授课班级 机设1101 授课时间 2012年9月3日 第 1周第3、4节 教学1.理解机械、机器、机构、构件、零件的概念及区别 2.了解本课程的学习方法、性质及任务 目的 3.理解机械设计的基本要求、内容和步骤、失效形式 能力目标 知识目标 素质目标 1．具备区分汽车中机器、机1．掌握机械、机器、机构、构件、零件的概念及功能 2．理解运动副、构件的含义及分类 3．了解本课程研究的内容 1．培养学生严谨的学习态度、理论联系实际的品质 2．培养学生敏锐的洞察力、严密的逻辑思维素质 3．培养学生应变能力 教学构、构件、零件的能力 目标 2．掌握机构的组成要素 3．具备学习本课程的知识贮备能力 任务任务：单缸式内燃机、鄂式破碎机、人骑自行车 案例 重点难点及解决方法 重点：机器、机构、构件、零件的区别；机构的组成 难点：构件、零件的区别；运动副的类型 解决方法：从生活中的直观动画、典型的任务案例入手引入新概念，引导学生理解其功能让学生加深理解和记忆，然后老师进行点评、归纳和总结。

《机械设计基础》教案 桂林航天工业高等专科学校教案首页

一、章节：第7章 螺纹联接和螺纹传动

二、教学内容：7.1螺纹联接的基本知识

7.1.1螺纹的形成与类型 7.1.2螺纹的主要参数 7.1.3常用螺纹的特点及应用 7.2螺纹副的受力，效率和自锁分析 7.3螺纹联接的预紧与防松

7.3.1螺纹联接的基本类型 7.3.2标准螺纹联接件 7.3.3螺纹联接的预紧 7.3.4螺纹联接的防松 7.4螺栓联接的强度计算

7.3.1松螺栓的强度计算 7.3.2受横向载荷紧螺栓联接的强度计算 7.3.3受横向载荷紧螺栓的强度计算 7.5螺纹联接的材料和许用应力

7.5.1螺纹联接件的材料 7.5.2螺纹联接的许用应力 7.6 提高螺栓联接强度的措施

三、课时分配：6学时

四、教学目的：1. 了解螺纹联接的基本类型；基本参数、特点及应用。

2. 掌握螺纹联接及其标准件的类型、特点和应用。 3. 掌握螺纹联接的预紧和防松原理和方法。 4. 掌握螺纹联接的预紧和防松原理和方法。

5. 掌握螺纹联接松、紧螺栓联接强度计算

6. 掌握螺纹联接及其标准件的类型、特点和应用，了解合理布置螺栓

学校《机械设计基础》课程试卷

200 －200 学年第 学期

适用班级： 出卷时间： 考试方式： 考试时间： 课程性质： 考试 试卷类型： 所在系部： 机电工程系 教 研 室：

120分钟 A

题号 得分 得分 1 A 一 二 三 四 总分 评卷人 一、单项选择题（每小题2分，共20分）所有选择题

的答案均要求填入下表中。 2 D 3 C 4 B 5 D 6 A 7 C 8 B 9 B 10 D 1、偏心轮机构是由铰链四杆机构 A 演化而来的。 A 扩大转动副 B 取不同的构件为机架

C 化转动副为移动副 D机构倒置

2、机构的最小传动角?min可能发生在D 位置之处。

A．主动曲柄与连杆二次共线 B．主动曲柄与连架杆二次共线 C．主动曲柄与摇杆二次共线 D．主动曲柄与机架二次共线 3、机构传力性能的好坏能用C 来衡量。 A．载荷角 B．极位夹角 C．传动角

4、带传动工作时，带同时受有拉应力?1，弯曲应力?b，离心应力?c作用，其中对带的疲劳寿命影响最

机械设计基础习题

《机械设计基础》课程组

第1章 绪论

习题1绘制如图所示的颚式破碎机的机构运动简图。

习题1 习题1答案

习题2绘制如图所示的偏心轮传动机构的机构运动简图。

习题2 习题2答案

习题3通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件）。如果不满足有确定运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。

习题3 习题3答案

习题3答案：

计算自由度：n=4, PL=6, PH=0, F=3n-2PL-PH=3×4-2×6-1×0=0，运动链不能动。 修改参考方案如图所示。

习题4计算图示运动链的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪一类虚约束）。最后判断该运动链是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件），为什么？

习题4

习题4答案：

没有复合铰链、局部自由度、虚约束。

n=4, PL=5, PH=1 F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1。

运动链有确定运动，因为原动件数 = 自由度数。

习题5计算图示运动链的自