机械设计基础课后作业（通用6篇）
篇1：机械设计基础课后作业
第一章工程材料的基本知识
1，说明下列符号的含义及其所表示的机械性能指标的物理意义：σs，σb，HRC,180HBS10/1000/30 答：σs屈服强度符号，材料产生屈服现象时的最小应力值称为屈服强度。σs=FS/SO.σb抗拉强度符号，材料被拉断前承受最大载荷时的应力值称为抗拉强度。σb= Fb/SO.HRC洛
0氏硬度符号，压头为120金刚石圆锥体。180HBS10/1000/30表示用直径为10mm的淬火钢球在1000Kgf的载荷作用下，时间保持30s所测得的布氏硬度值为180。2，为什么冲击韧性值不直接用于设计计算？它与塑性有何关系？
答：冲击韧性值是通过一次摆锤冲击试验测得的，测试时要求一次冲断，而生产实地中的工件大多数都是多次冲击后才被破坏的，这与冲击试验中一次冲断的情况相差较大，所以冲击韧性值常规下只用于判定材料是塑性的还是韧性的，而不用于直接设计。韧性是材料强度和塑性的综合指标,当材料的强度和塑性都很好时，材料的韧性才会很好。3，何谓金属的疲劳和蠕变现象？它们对零件的使用性能有何影响? 答：金属在连续交变载荷的作用下发生突然性的断裂称为疲劳断裂。金属在高温长时间应力作用下产生明显的塑性变形直至断裂的现象称为蠕变。在设计零件时，必须考虑疲劳强度和蠕变强度及持久强度。
4.Fe—Fe3C相图在生产实践中有何指导意义？有何局限性？ 答：铁碳合金相图的指导意义：（1），选择材料方面的应用；（2），铸造方面的应用；（3），锻造方面的应用；（4），热处理方面的应用；
由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却速度得到的，而在实际加热和冷却都有不同程度的滞后现象。
第二章钢的热处理
一，何为钢的热处理？钢的热处理有哪些基本类型？
答：钢在固态下采用适当方式进行加热、保温，并以一定的冷却速度冷却到室温，改变钢的组织从而改变其性能的一种工艺方法。
类型包括退火、正火。淬火、回火四种基本类型。
二，退火和正火的主要区别是什么？生产中如何选择正火和退火？
答：正火比退火的冷却速度快些，故正火的组织比较细，硬度强度比退火高。
根据其加工性、使用性、经济性来选择。
三，常用的淬火方法有哪些，说明它们的主要特点及应用范围。答：1，单液淬火法：操作简单，易于实现机械化，自动化。
2，双液淬火法：适用于高碳工具钢制造的易开裂工件，如丝锥、板牙等。
3，分级淬火法：适用于由合金钢制造的工件或尺寸较小、形状复杂的碳钢工件。4，等温淬火法：适用于形状复杂、且要求具有较高硬度和韧性的工具、模具等工件。5，局部淬火法：对要求局部有高硬度的工件。
四，回火的目的是什么？常用的回火方法有哪几种？指出各种回火方法得到的组织、性能及应用范围。
答：回火的目的有四个：
1，降低脆性，消除或减少内应力。2，获得工件所要求的机械性能。3，稳定工件的尺寸。
4，降低工件硬度，利于切削加工。低温回火组织为回火马氏体，一般为工模具钢要求高硬度高强度的工艺。中温回火组织为回火屈氏体，一般为弹簧钢处理工艺。
高温回火（调质）组织为回火屈氏体，一般为中碳结构钢处理工艺。
第三章常用材料及选用
1，现有40Cr刚制造的机床主轴，心部要求具有良好的强韧性（200-300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54-58HRC），试问：（1）应进行哪种预处理和最终热处理？(2)热处理后获得什么组织？（3）热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排？
答：(1)预处理为调质处理（正火，860℃保温1.5h,空冷）,轴颈最终热处理为调频淬火热处理。(2)热处理后获得的组织是回火索氏体。（细粒状渗碳体和铁素体基体的混合物）。（3）下料--锻造--调质—机加工—高频淬火—回火—磨加工。2，选择零件材料应遵循哪些原则？ 答：（1）根据成品的要求（2）根据加工条件（3）考虑经济性
2，有一Ф30mm×300mm的轴，要求摩擦部分硬度为53-55HRC，现选用30钢来制造，经调制处理后表面高频淬火(水冷)和低温回火，使用过程中发现摩擦部分严重磨损，试分析失败原因，并提出再生产时解决的方法。
答：30钢经淬火处理后得到的金相组织大部分为板条状马氏体，高温回火后其金相组织为回火索氏体加铁素体加珠光体，表面高频淬火后只得到部分针状马氏体，故其硬度与耐磨性都不够。再生产时将钢材改用为45钢或40Cr钢制造可解决耐磨问题。
第四章金属毛坯的热成型
1，砂型铸造的工艺过程主要包括哪些内容？
答：根据零件图的形状和尺寸，设计制造模样和芯盒；制备型砂和芯砂；用模样制造砂型；用芯盒制造型芯；把烘干的型芯装入砂型并合型；熔炼合金并将金属液浇入铸型；凝固后落砂、清理；检验合格便获得铸件。2，手工造型方法有哪几种？
答：整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型四种。
3，何谓加工硬化？如何改善加工硬化后的金属与合金的性能？
答：金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧性降低的现象称为加工硬化。通过回复与再结晶可以改善加工硬化后金属的性能。4，什么是金属的锻造性能？其影响因素主要是什么？ 答：金属的锻造性能是衡量金属在经受压力加工时获得优良制品的难易程度的工艺性能。主要因素为金属的塑性和变形抗力两个指标。5，自由锻主要有哪些工序？
答：自由锻工序主要有基本工序、辅助工序、精整工序三大类 6，板料冲压有哪些基本工序？ 答：主要有分离工序和变形工序。
7，何谓焊接电弧？其构造与温度分布如何？ 答：焊接电弧是电极与工件之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。电弧分为阳极区、阴极区、弧柱区。其中阳极区热量占43%，阴极区热量占36%，弧柱区热量占21%。8，什么是电弧的极性？如何选用？
答：用直流电焊接时就有极性的选择，焊件接正极，焊条接负极，称为正接，反之称为反接，焊薄板时常用反接法。
9，电焊条由哪些部分组成？其作用是什么？ 答：电焊条由焊芯与药皮组成。焊芯传导电流、产生电弧、作为焊缝填充金属。药皮提高电弧燃烧稳定性及对焊缝熔池起机械保护作用。10，结合具体机械，找出铸件、锻件、焊接件、冲压件和型材为坯料的几种零件，并初步分析为何选用这种类型的毛坯。11，为何齿轮多用锻件，而带轮和飞轮多用铸件？
答：因为齿轮承受的冲击载荷较大，带轮和飞轮承受的冲击载荷较小，所以齿轮的韧性要求要比飞轮和带轮高。故齿轮多用锻件，而带轮与飞轮多用铸件。
第五章公差配合与技术测量
1，基本尺寸、极限尺寸、极限偏差和尺寸公差的含义是什么？它们之间的相互关系是如何？在公差带图解上怎样表示？ 答：基本尺寸是通过它应用上下偏差可算出极限尺寸的尺寸。极限尺寸是指一个孔或轴允许的尺寸的两个极端值。极限偏差是极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。尺寸公差是最大极限尺寸与最小极限尺寸之差。公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值，上面线表示上偏差，下面线表示下偏差。
2，什么是标准公差？规定它有什么意义？国标规定了多少个公差等级？怎样表达？ 答：标准公差系列是国家标准制定出的一系列标准公差数值。是为了简化和统一公差的要求，使规定的等级既能满足不同的使用要求，又能大致代表各种加工方法的精度。为零件设计和制造带来极大的方便。国标规定了20个公差等级。用标准公差符号IT和数字组成；分别由IT01/IT0/IT1/IT2—IT18来表示。等级依次降低，公差等级依次增大。
3，怎样解释偏差和基本偏差？为什么要规定基本偏差？有哪些基本偏差系列？如何表示？轴和孔的基本偏差是如何规定的？
答：尺寸偏差是指某一尺寸（极限尺寸、实际尺寸等）减去基本尺寸所得的代数差，其值可为正负零。基本偏差是指在极限与配合制中，确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差。基本偏差用拉丁字母表示。大写字母代表孔，小写字母代表轴。当公差带在零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带在零线下方时，基本偏差为上偏差。
因为任何加工不可能完全达到要求的尺寸，总会有偏差。问题是允许偏差有多大。偏差可以标注，也可以对加工指定加工精度等级。该精度等级规定允许的偏差称基本偏差。4，什么是基准制？为什么要规定基准制？在哪些情况下采用基轴制？
答：基准制又叫配合制，是指同一极限值的孔和轴组成配合的一种制度。规定基准制可以使加工有所依据。标准公差带形成最多种的配合，国家标准规定了两种配合基准制：基孔制和基轴制，优先采用基孔制。在以下两种情况下采用基轴制：①直接使用有一定公差等级（IT8-IT11）而2不再进行机械加工的冷拔钢材做轴。②加工尺寸小于1mm的精密轴时。③根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制。
5，什么叫配合？配合的特征由什么来表示？
答：配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔、轴公差带之间的关系。配合的特征由孔和轴的公差带的相互位置来表示。分为间隙配合、过盈配合、过渡配合三种。6，什么叫一般公差？线性尺寸一般公差规定几级精度？在图样上如何标注？ 答：一般公差是指在车间普通工艺条件下机床设备一般加工能力可保证的公差。线性尺寸一般公差分为四个等级：精密级、中等级、粗糙级、最粗级。图样上分别用字母f/m/c/v表示。7，用查表法确定下列各配合的孔、轴的极限偏差，计算极限间隙或过盈，并画出公差带图。
（1）Ф20H8/f7(2)Ф30F8/h7(3)Ф14H7/r6(4)Ф60P6/h5(5)Ф45JS6/h5(6)Ф40H7/t6 第六章形状和位置公差及检测
1，形位公差特征共有几项？其名称和符号是什么？
答：形位公差的特征有14项，分别为：直线度—，平面度◇，圆度○，圆柱度，线轮廓度，面轮廓度，平行度，垂直度，倾斜度，位置度，同轴度（同心度），对称度，圆跳动，全跳动。
2，选择形位公差包括哪些内容？什么情况选择未注公差？未注公差在图样上如何标注？ 答：选择形位公差的内容包括零件的形体结构、功能要求、检测方便及经济性等方面因素。
在一般机床加工就能保证形位精度的情况下选择未注公差。但要在标题栏或技术要求中注出如GB/T1184-K。
3，试解释图6-7注出的各项形位公差（说明被测要素、基准要素、公差带形状、大小和方位）
4，将下列形位公差要求标注到6-8上。
（1）圆锥截面圆度为0.006mm；
（2）圆锥面对Ф80H7轴线的斜向圆跳动公差为0.02mm；（3）右端面对左端面的平行度公差为0.005mm。
第七章表面粗糙度及测量
1，表面粗糙度的含义是什么？对零件的工作性能有何影响？
表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，通常波距小于1mm，粗糙度越小越光滑。主要对零件有以下影响：①影响零件的耐磨性；②影响配合性质的稳定性；③影响疲劳强度；④影响抗腐蚀性。以及接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力都有明显的影响。2，什么叫取样长度和评定长度？规定取样长度和评定长度有何意义？
答：取样长度是指用于判别被测定轮廓不规则特征的X轴向（与轮廓总的走向一致）上的长度；由于零件表面粗糙度不一定很均匀，在测量和评定时，需规定一段最小长度作为评定长度。一般为5倍取样长度（ln=5lr）.规定取样长度与评定长度的目的在于限制和减弱其他几何形状误差。特别是表面波纹度对测量的影响。表面越粗糙，取样长度就越大。3，评定表面粗糙度的高度特征参数有哪些？分别论述其含义和代号。
答：评定表面粗糙度的高度特征参数有轮廓的算数平均偏差和轮廓的最大高度。
轮廓的算数平均偏差Ra,在一个取样长度内纵坐标值z(x)绝对值的算术平均值。轮廓的最大高度Rz。在一个取样长度内，最大轮廓峰高Rp和最大轮廓谷深Ry之和的高度。5，选择表面粗糙度参数值时，应考虑哪些因素？ 答：评定参数的选择首先应考虑零件使用功能的要求，同时也应考虑检测的方便性及仪器设备条件等因素。
6，常用的表面粗糙度测量方法有哪些？各种方法适用于哪些评定参数？
答：1，比较法，将被测零件表面与粗糙度样板用肉眼或借助放大镜或手摸感触进行比较。适用于车间检验，缺点是精度较差，只能做定性分析比较；2，光切法，利用光切原理测量表面粗糙度的方法；适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属零件的平面或外圆表面；3，针触法，通过针尖感触被测表面微观不平度的截面轮廓方法，属于接触式电测量法，快速可靠，操作简便；4，干涉法，利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的方法，常用仪器为干涉显微镜；适用于Rz值来评定表面粗糙度。
7，在一般情况下，Ф40H7和Ф80H7相比，Ф40Hj5和Ф40H6s5相比，哪个应选用较小的粗糙度值？ 答：（1）Ф40H7和Ф40Hj5应选用较小的粗糙值。
8，将图7-11所示轴承套标注的表面粗糙度的错误之处改正过来。
第八章 金属切削加工概论
1，切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？
答：1，主运动，直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面。2，进给运动，不断地把切削层投入切削，以逐渐露出整个工件表面。3，合成切削运动，主运动与进给运动合成的运动。2，切削用量三要素是什么？
答：切削速度vc,进给量f，背吃刀量ap。
3，刀具正交平面参考系由哪些平面组成？它们是如何定义的？
答：1，基面pr，过切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面；它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装的平面或轴线。2，切削平面ps。过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。3，正交平面po。过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。4，刀具的工作角度和标注角度有什么区别？影响刀具工作角度的主要原因有哪些？
答：刀具的工作角度是实际加工中刀具相对工件基面的角度。加工中刀具的进给速度的变化，刀具相对的角度也会随之变化。最明显的就螺纹车削中的螺纹刀。如果只用一把螺纹刀车削不同的导程的螺纹。所得到的效果差别是很大的。
影响刀具工作角度的因素个人认为有进给速度，刀具中心高，这两点。5，什么是积屑瘤？试述其成因、影响和避免方式。答：积屑瘤是在以低速加工塑性金属材料时，在刀具前面靠近切削刃外粘着一小块呈三角形的硬块（硬度通常是工件的2-3倍）。切削时，由于粘接作用，使得切削底层与切屑分离并粘接在刀具前面上，随着切屑连续流出，切削底层依次层层堆积，使积屑瘤不断长大。
降低切削速度，采用高速切削，采用润滑性能好的切削液，增加刀具前角，适当提高工件材料的硬度。
6，金属切削层的三个变形区各有什么特点？
答：答：第一变形区的特征是沿滑移面的剪切变形，以及随之而来的加工硬化；第二变形区的特征是切屑与刀具之间的强烈的挤压和磨擦所引起的切屑层金属的剧烈变形和切屑与刀具界面温度的升高，形成积屑瘤,第三变形区是在已加工表面形成过程中受到挤压、磨擦使表面层金属产生变形，并伴随切削热的作用。7，各切屑分力对加工过程有何影响？
答：主切削力Fc ：是计算机床动力，校核刀具夹具的强度和刚变的主要依据之一；轴向力Fc;是计算和校验机床进给系统的动力要依据之一；径向力Fp：是用来计算与加工精度有关的工作扰度刀具和机床零件的强度等。
8，切削热是如何产生的？它对切削过程有什么影响？
答：切削热主要来自切削区域的三个变形区，即切削层金属发生弹性和塑性变形产生的热；刀具前刀面与切削底部摩擦产生的热；刀具后刀面与工件已加工表面摩擦产生的热。影响：大量的切削热使切削温度升高，切削温度能改变工件材料的性能；改变前刀面的摩擦系数和切削力的大小；影响刀具磨损和积屑瘤的形成与消退；也影响工件的加工精度和已加工表面质量等。
9，刀具磨损的形式有哪些？磨损的原因有哪些？
答：1）形式：前刀面磨损，后刀面磨损，前刀面和后刀面同时磨损或边界磨损。（2）原因：①硬质点磨损，硬质点磨损是由于工件基体组织中的碳化物、氮化物、氧化物等硬质点及积屑瘤碎片在刀具表面的刻划作用而引起的机械磨损。在各种切削速度下，刀具都存在硬质点磨损。硬质点磨损是刀具低速切削时发生磨损的主要原因，因为其它形式的磨损还不显著。②粘结磨损在高温高压作用下，切屑与前刀面、已加工表面与后刀面之间的磨擦面上，产生塑性变形，当接触面达到原子间距离时，会产生粘结现象。硬质合金刀具在中速切削工件时主要发生粘结磨损。扩散磨损切削过程中，由于高温、高压的作用，刀具材料与工件材料中某些化学元素可能互相扩散，使两者的化学成分发生变化，削弱刀具材料的性能，形成扩散磨损。硬质合金中的Co、C、W等元素扩散到切屑中被带走，切屑中的铁也会扩散到硬质合金中，使刀面的硬度和强度降低，磨损加剧。扩散磨损是硬质合金刀具在高速切削时磨损的主要原因之一。化学磨损-在一定温度下，刀具材料与某些周围介质（如空气中的氧，切削液中的添加剂硫、氯等）发生化学反应，生成硬度较低的化合物而被切屑带走，或因刀具材料被某种介质腐蚀，造成刀具的磨损。10，什么是刀具的磨钝标准？什么是刀具的耐用度? 答：刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。刀具耐用度是指刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准所经过的总切削时间。11，何谓工件材料的切削加工性？它与哪些因素有关? 答：切削加工性是在一定条件下，某种材料切削加工的难易程度。材料加工的难易，不仅取决于材料本身，还取决于具体的切削条件。
影响因素：(1)材料的强度和硬度。工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，消耗的功率也越大，切削温度刀就越高，刀具的磨损加剧，切削加工性就越差。(2)材料的韧性。韧性大的材料，在切削变形时吸收的能量较多，切削力和切削温度较高，并且不易断屑，故其切削加工性能差.(3)材料的塑性。材料的塑性越大，切削时的塑性变形就越大，刀具容易产生粘结磨损和扩散磨损；在中低速切削塑性较大的材料时容易产生积屑瘤，影响表面加工质量；塑性大的材料，切削时不易断屑，切削加工性较差。(4)材料的导热率。材料的导热系数越高，切削热越容易传出，越有利于降低切削区的温度，减小刀具的磨损，切削加工性也越好。但温升易引起工件变形，且尺寸不易控制。12，切削液的主要作用是什么？ 答：（1）冷却作用。切削液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。其中冷却性能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量和流速等。
（2）润滑作用。切削液能渗入到刀具与切屑、加工表面之间形成润滑膜或化学吸附膜，减小摩擦。其润滑性能取决于切削液的渗透能力、形成润滑膜的能力和强度。
（3）清洗作用。切削液可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。清洗性能取决于切削液的流动性和使用压力.（4）防锈作用。在切削液中加入防锈剂，可在金属表面形成一层保护膜，起到防锈作用。防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分和添加剂的作用
第九章 机械加工 1，常用车刀类型有哪些？
答：(1)按用途分：直头外圆车刀，偏刀（分左右），车槽或切断刀，镗孔刀，螺纹车刀，成形车刀。（2）按切削部分材料分类：有高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀等。（3）按结构分类：整体式车刀、焊接式硬质合金车刀、机夹可转位车刀。2，铣床可以加工哪些类型表面？
答：铣平面、铣台阶、铣键槽、铣T形槽、铣燕尾槽、铣齿形、铣螺纹、铣螺旋槽、铣外曲面、铣内曲面。
3，铣刀的类型有哪几类？各种类型的刀具主要用途是什么？
答：加工平面铣刀（圆柱铣刀、端铣刀）用途是就加工平面。加工槽和台阶面铣刀：薄片槽铣刀切削槽和切断工件。立铣刀、盘形铣刀、键槽铣刀、加工成形面铣刀。其他铣刀（模具铣刀、尖齿铣刀、铲齿铣刀、粗齿铣刀、细齿铣刀。4，阐述常用的几种特种加工的原理、特点及应用场合。
答：(1)，①电火花加工是通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。可加工各种导电材料，加工时无切削力，脉冲参数可以任意调整。②线切割是线电极电火花切割的简称。它是用移动着的电极丝（0.08-0.3mm的钼丝）以数控的方法按预定的轨迹进行切割加工，适于切割加工形状复杂、精密的模具和其他零件，加工精度可控制在0.01mm左右。(2),电解加工：电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学反应的原理，对工件进行成形加工的方法。可以加工难加工材料，加工时无切削力和切削热，电解液对机床腐蚀大。主要用于大批量生产的型孔、型腔、复杂型面和深小孔等表面的加工。5，什么是金属切削机床，机床分类的方法主要有哪些？试述机床型号编制的意义和依据。答：金属切削机床是用切削、特种加工等方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。1，根据GB/T15375-1994的规定，按加工性质和所用的刀具进行分为11类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。2，按照工艺范围（通用性程度）分为：①通用机床，可用于加工多种零件的不同工序，其工艺范围宽，通用性较好，但结构较复杂。如卧式车床、摇臂钻床等。②专门化机床，用于加工一种或几种零件的某一道或几道特定工序，其工艺范围较窄，如曲轴车床、凸轮轴车床等。③专用机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序，如汽车制造中使用的各种组合机床，适用于大批量生产。2，按照加工精度的不同进行分类：同类型机床可分为普通精度级机床、精密级机床、高精密级机床。3，按照自动化程度分类：手动、机动、半自动、和自动机床。4，按照质量和尺寸不同进行分类：仪表机床、中型机床、大型机床（质量10T）、重型机床（质量30T以上）、超重型机床（质量100T以上）。
通用机床的型号由基本部分和辅助部分组成。中间用“/”隔开，读作“之。”基本部分需统一管理，辅助部分是否纳入型号由企业自定。第一第二为机床类组系的划分，11类，10组，10系。机床型号编制的意义在于，它能简明的表示机床的类型，通用和结构特性、主要技术参数等。其依据是我国1994年颁布的标准GB/T15375-1994《金属切削机床型号编制方法》。6，什么叫顺铣和逆铣？为什么常采用逆铣？ 答：在铣刀与工件已加工面的切点处，旋转铣刀切削刃的运动方向与进给方向相反的铣削称为逆铣；在铣刀与工件已加工面的切点处，旋转铣刀切削刃的运动方向与进给方向相同的铣削称为顺铣；由于采用顺铣会产生突然窜动打刀现象，故一般生产中常采用逆铣。7.周铣与端铣比较各有何特点？
答;周铣可以加工成形表面和组合表面，端铣更容易使加工表面获得较小的表面粗糙度值和较高的劳动生产率。
9，铣削有何工艺特点？主要加工何种表面？ 答：铣削的工艺特点是用旋转的铣刀切削工件上各种表面或沟槽。主要加工各种平面、台阶、沟槽、各种齿形、螺纹，螺旋槽等。10，钻削有何工艺特点？为什么钻削的精度低？
答：①钻头的刚性差，定心作用也很差；②易出现孔径扩大现象；③排屑困难；④钻削温度高。由上述可知，钻孔的加工质量较差。11，刨削和插削主要用于加工何种工件表面？其工艺特点是什么？
答：刨削常在牛头刨床和龙门刨床上进行，适用于加工平面、尺寸较大的各种沟槽，特别适用于加工窄长的平面。其工艺特点是：①加工成本低；②通用性好；③生产率较低。插削用于加工内外表面的沟槽。12，磨削过程的实质是什么？磨削外圆有哪几种方法？各适用于什么场合？
答：磨削过程的实质是分离，刻划，滑擦同时存在的综合作用结果。磨削外圆有外圆磨床和工具磨床两种。外圆磨床通常用于成批工件的生产，工具磨床通常用于刀具的刃磨。13，磨削的工艺特点是什么？主要用于加工何种工件表面？
答：磨削的工艺特点是①磨削的精度高、表面粗糙值小；②可磨削硬度高的材料；③磨削径向力大；④磨削温度高；⑤砂轮的自锐性能。磨削主要用于外圆、内圆、平面、锥面和各种成形面的精加工。
第十章 夹具
1，何谓机床夹具？夹具有哪些作用？
答：在机械加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。其作用为：①保证产品加工精度，稳定产品质量；②提高生产效率，降低加工成本；③改善工人的劳动条件；④扩大机床的工艺范围。2，机床夹具有哪几部分组成？各起何作用？
答：1，定位元件，用以确定工件在夹具中的正确位置。2，夹紧元件，用以夹紧工件，确保工件在加工过程中不因外力作用而破坏其定位精度。3，导向、对刀元件，用以引导刀具或确定刀具与被加工件加工表面间正确位置。4，连接元件，用以确定并固定夹具本身在机床的工作台或主轴上的位置。5，夹具体，用以连接或固定夹具上各元件使之成为一个整体。6，其他装置和元件，如分度装置、上下料装置、靠模装置等。3，什么叫“六点定位原则”？什么是欠定位？过定位? 答;夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原则。欠定位是根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被完全限制的定位。过定位是同一个自由度被几个支承点重复限制的情况。
4，为什么说夹紧不等于定位？
答：工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来；此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。5，工件以平面为定位基准时，常用哪些定位元件？
答：工件以平面为定位基准时，常用的定位元件有固定支承、可调节支承、自位（浮动）支承和辅助支承。除辅助支承外，其余均对工件起定位作用。
6，除平面定位外，工件常用的定位表面有哪些？相应的定位元件有哪些类型？
答：还有①圆孔定位：常用元件是定位销、定位心轴；②外圆定位：常用元件是V形块、定位套筒、半圆孔和锥套定位等。③组合定位：常用的是“一面两孔”，相应的元件是支承板和两定位销。
7，V型定位有什么特点？
00000答：V形块两斜面的夹角有6090和120，以90应用最广。90的V形块的典型结构和尺寸已标准化。
第十一章
机械加工质量
1，什么叫加工误差？它与加工精度、公差之间有何区别？
答：加工误差是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的偏差程度。加工精度是指零加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。公差是指零件加工允许变动误差的范围。加工误差大，表明零件的加工精度低；反之，加工误差小，则表明零件的加工精度高。加工误差要控制在公差范围之内。2，加工误差包括哪几个方面？原始误差与加工误差有何关系？ 答：加工误差包括工艺系统受到力和热的作用及加工方法上的原理误差等。在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的形成，取决于工件和刀具在切削过程中相互位置的关系，而工件和刀具，又安装在夹具和机床上面，并受到具和机床的约束。因此，加工精度问题也就涉及到整个工艺系统的精度问题。工艺系统的种种误差，在不同的具体条件下，以不同程度反映为加工误差。工艺系统误差与加工误差之间存在因果关系。因此把工艺系统误差称之为原始误差。原始误差与加工误差之间存在因果关系。3，什么叫误差复映？如何减小误差复映的影响？ 答：误差复映现象是指由于毛坯加工余量和材料硬度的变化，引起了切削力和工艺系统受力变形的变化，因而使加工后工件的尺寸误差和形状误差产生了与毛坯误差相似的现象。要减小工件的复映误差，可增加工艺系统的刚度或减小径向切削力的系数。,4，提高机械加工精度的途径有哪些？
答：答：提高机械加工精度的途径有： 1．减少误差法；2．误差补偿法；3．误差转移法；4．误差均分法。
第十二章
工艺规程的基本知识
1，什么是定位基准？定位基准分为哪两类？
答：在生产实际中，有时工件上找不到合适的表面作为定位基准。
定位基准分为粗基准和精基准。2，什么是粗基准，如何选择粗基准? 答：采用毛坯上未经加工的表面来定位，这种定位基准称为粗基准。选择粗基准时，应该保证所有加工表面都有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。3，什么是精基准，如何选择精基准？
答：采用已经加工的表面作为定位基准表面，这种定位基准称为精基准。选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的互换位置精度，以及装夹的方便可靠。
4，零件的切削加工过程一般可分为哪几个阶段?各加工阶段的主要任务是什么？划分加工阶段有什么用？
答：工艺过程按加工性质和目的的不同可划分为下列几个阶段：1）粗加工阶段。其主要任务是切除毛坯的大部分加工余量，因此，此阶段的主要目标是提高生产率。2）半精加工阶段。其任务是减小粗加工后留下来的误差和表面缺陷层，使被加工表面达到一定的精度，并为主要表面的精加工做好准备，同时完成一些次要表面的最后加工。3）精加工阶段。其任务是各主要表面经加工后达到图样的全部技术要求，因此，此阶段的主要目标是全面保证加工质量。4）光整加工阶段。对于零件上精度和表面粗糙度要求很高的表面，应安排光整加工阶段。其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度，一般不用于纠正形状误差和位置误差。划分加工阶段的作用是有利于消除或减小变形对加工精度的影响，可尽早发现毛坯的缺陷，有利于合理选择和使用设备，有利于合理组织生产和安排工艺。5，什么是工序集中与工序分散？各有什么优缺点？
答;工序集中是指在一道工序中尽可能多地包含加工内容，而使总的工序数目减少，集中到极限时，一道工序就能把工件加工到图样规定的要求。工序分散是指在整个工艺过程工序数目增多时，使每道工序的加工内容尽可能减少，分散到极限时，一道工序只包含一个简单工步的内容。工序集中的优缺点：1）减少工序数目，简化工艺路线，缩短生产周期。2）减少机床设备、操作工人和生产面积。3）一次装夹后可加工许多表面，因此，容易保证零件相关表面之间的相互位置精度。4）有利于采用高生产率的专用设备、组合机床、自动机床和工艺装备。从而大大提高劳动生产率。但如果在通用机床上采用工序集中方式加工，则由于换刀及试刀时间较多，会降低生产率。5）采用专用机床设备和工艺装备较多，设备费用大，机床和工艺装备调整费时，生产准备工作量大，对调试、维修工人的技术水平要求高。此外，不利于产品的开发和换代。工序分散的优缺点：1）由于每台机床完成比较少的加工内容，所以机床、工具、夹具结构简单，调整方便，对工人的技术水平要求低。2）便于选择更合理的切削用量。3）生产适应性强，转换产品较容易。4）所需设备及工人人数多，生产周期长，生产所需面积大，运输量也较大。
6，安排机械加工工艺顺序应遵循哪些原则？
答：1）基面先行2）先主后次3）先粗后精4）先面后孔5）配套加工 7，安排机械加工工艺过程中，热处理工序的位置应如何安排？
答：热处理工序在工艺路线中的位置，主要取决于工件的材料及热处理的目的和种类，热处理一般分为以下几种。1）预备热处理2）消除残余应力处理3）最终热处理。
8，常见的毛坯种类有哪些?选择毛坯时应考虑哪些因素？答;机械加工中常见的毛坯有铸件、锻件、型材、冲压件、热或冷轧件和焊接件。选择毛坯应考虑的因素：1）零件材料对工艺性能的要求2）生产批量3）零件的结构、形状、尺寸和设计的技术要求 9，什么是毛坯余量、工序余量和总余量？为什么说加工余量是变化的？ 答：毛坯尺寸与零件尺寸的差值称为毛坯加工余量。毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为表面的加工总余量（Z总）。相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量（zi）。由于毛坯制造和各道加工工序都存在加工偏差，因此，实际切除的工序余量是变化的，与基本余量是有出入的，所以说加工余量是变化的。10，制定工艺规程需要哪些原始资料作为技术依据？
答:1，产品的全套装配图及零件图；2，产品的验收质量标准；3，产品的生产纲领及生产类型；4，零件毛坯图及毛坯生产情况；5，本厂（车间）的生产条件；6，各种有关手册标准等技术资料；7，国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。
篇2：机械设计基础课后作业
《机械设计基础课程设计》的期末作业考核由两部分组成。一部分是三张图纸即：减速器装配图，大齿轮零件图和输出轴零件图。另一部分是该设计的说明书。下面就这两部分分别进行说明。1，对图纸的要求：
1.1 绘图方式：请使用计算机绘制图纸。
1.2 图纸的幅面：在计算机上以“零号”图纸的幅面绘制图纸，图纸绘制好以后，以A3幅面的复印纸输出图纸。
1.3 标识：以A3幅面输出图纸后，请在每张图纸的右上角以签字笔写好学习中心，院校学号，姓名等能够标识本人图纸的信息。2，对说明书的要求
同学们可以采用手写或计算机打印的方式完成设计说明书的撰写。说明书的页数在25页左右。无论是手写说明书或打印说明书都必须使用A4幅面的复印纸，并且必须在说明书的封面上写清楚学习中心，院校学号，姓名等信息。（说明书的封面请见视频演示）3，对学生装订作业的要求：
同学们完成了三张图纸和说明书之后，必须将图纸和说明书装订好才能够向学习中心提交。装订的顺序：说明书在上，三张图纸在下（图纸的顺序是减速器装配图、大齿轮零件图、输出轴零件图），左侧装
订，要钉两枚订书钉。装订好以后，请将三张图纸分别向内折叠一次，（注意必须是先装订，后折叠，不然图纸就打不开了）使你的作业成为A4幅面复印纸大小一致的一册。如果学生因为装订的不牢固而出现缺页，缺图的问题学生本人负责。4，对学生提交作业的要求：
同学们将装订好的作业提交学习中心的同时，必须在考生签到表上签字。
5，对学习中心提交作业的要求：
学习中心收集全了学生的作业以后，请按照考生签到表上学生姓名的顺序，将所有作业排列；填写好试卷袋上的考试信息；将考生签到表装入试卷袋中；将试卷袋放到作业的最上面；将试卷袋和作业捆扎在一起，10册作业为一捆，第一捆作业的最上面是试卷袋，其余捆作业的最上面请用一张白纸写明作业名称，学习中心名称，和第几捆的字样；捆扎好的作业同试卷一并寄回东北大学。请清点作业的册数并将考场记录单复印一份自留。
东北大学继续教育学院教学部
篇3：水田作业机械无线遥控系统设计
在水田作业机械的控制系统研究中, 无线遥控技术已得到广泛的关注。以遥控方式驾驶水田作业机械, 使得人能脱离工作机械, 改善了危险环境作业时机手的工作环境和安全条件, 降低了劳动强度, 减轻了作业机械的总质量, 进而降低了机械的能量消耗, 在提倡节能减排的今天具有显著的现实意义。目前, 国内对水田作业机械遥控系统的研究, 主要采用固定无线频段传输开关量信号进行控制, 难以完成对执行动作的精确控制与执行效果的反馈。因此, 本文设计了一款基于AVR单片机与无线数传模块的水田作业机械遥控驾驶系统。该系统处理器采集遥控器上模拟控制量和开关控制量, 并根据从作业机械上反馈回来的信息, 通过给定的算法分析并产生控制命令, 经无线数传模块传输到作业机械上的执行控制单元, 实现对作业机械的转向、换挡、刹车和油门调节等动作的精确与可靠控制。
1 系统总体设计
无线遥控系统主要包括硬件和软件两大部分:硬件部分包括中央控制单元、通讯接口单元、无线发射-接收单元3部分, 其中通讯接口单元整合到遥控系统中央控制单元; 软件设计主要包括中央控制单元数据采集与分析处理、发送数据打包、反馈数据解析和通讯频段冲突处理等。操作者在操作键盘和摇杆等控制器件时, 遥控系统中央控制单元得到对应的开关量和模拟量数据, 并进行分析处理, 然后将数据打包后通过无线发射单元向外发送控制数据。作业机械中央控制器在接收到无线数据后根据协议对数据进行解析, 执行相应动作, 并反馈数据接收与执行情况, 使得数据形成闭环传输, 保证数据的可靠传输。
2 系统硬件设计
2.1 无线数据传输模块
为满足双向数据传输、跳频和避免无线信号冲突等需要, 本文采用NRF905无线数据收发芯片作为通信主芯片。
该模块主要由串口通讯电路、射频信号传输放大电路和中央控制电路等3部分组成, 如图1所示。
串口通讯电路完成与其他模块的通讯, 包括设置参数和传输数据等, 起到中间桥梁的作用。
射频信号的传输放大部分是以NRF905射频芯片为核心进行设计的。在进行无线数据传输时可能存在同频信号干扰, 阻碍正常数据的传输, NRF905无线数据收发芯片具备载波检测功能, 从而实现了硬件同频段侦测, 解决了数据发送冲突的问题。每次数据发送前, 单片机通过检测NRF905的CD端 (载波检测) , 来确认在无线收发范围内有无同频率载波数据存在。存在同频率无线信号时, 则数据发送处于等待状态, 如等待超时则退出数据发送状态, 并采用跳频的方法进行数据发送;当无同频率无线信号存在时, 则启动发送数据。射频信号放大电路完成发射功率放大功能。因NRF905本身的无线发射功率有限, 为适合水田作业远距离遥控的需要, 需要增加射频信号放大电路, 从而使得遥控器的控制距离达到>300m的使用要求。
中央控制电路主要解析从串口传递过来的数据, 对NRF905进行功能设置、数据接收与发送的控制等。本文采用AVR系列的ATMEAG8L作为中央控制器。该芯片可以在3.3V的低电压下工作, 具有SPI接口, 方便与NRF905芯片进行硬件连接;芯片自带看门狗功能, 可以增强软件运行的稳定性;内部有512字节的EEPROM, 可以保存设置参数等。
2.2 控制数据采集与处理模块
控制数据采集与处理模块电路如图2所示。该模块主要完成如下功能:
1) 模拟量数据的采集, 如转向角度、油门大小、制动力等模拟量控制信息的采集;
2) 开关量数据采集, 如启动、加档、减档和停机等开关量控制信息的采集;
3) 遥控状态显示, 如当前档位状态、无线电通讯状态以及机器工作状态等的指示;
4) 接口通讯, 主要完成上位机和无线通讯模块的通讯。
3 系统软件设计
3.1 模拟量控制信息采集与处理
中央处理器在采集模拟量的过程中, 因操作时的抖动或滑动变阻器瞬间异常等原因, 将影响模拟控制量数据的有效性, 而这样的情况又随机出现, 所以在系统中采用概率统计的方法消除野点 (沿时间历程的记录曲线出现的过高或过低的突变点称为野点) 。具体处理过程如下。
3.1.1 模拟量信息离散化
模拟控制量信息是在滑动变阻器的连续变化过程中得到的, 为采用数字法整理结果, 需要将连续变化量进行离散化, 即将采集到的电压值以时间段为分析单元, 采用等时间间隔采样法, 以相等的时间间隔△t读取连续信号上的一个数。当指定时间为tn时, 可以读得AD (t) 的一个与其相应的模拟控制量瞬间值ADn。当n=0, 1, 2, ……, N时, 就可以构成一个等间隔的时间序列, 因而得到相应的一列时间—模拟控制量值。
为使得采集的已离散化的模拟控制量序列{ADn}转换曲线不失去原有运动控制曲线包含的全部信息, 必须适当选取采用间隔 (△t) 。根据商农采样定理, △t值应为
式中 fc—频率。
该频率值的特征为:对于连续函数AD (t) 而言, 所有大于fc的频率都使得AD (t) 的傅氏变换为0, 即
G (ω) =∫-∞∞AD (t) e-jωtdt=0
当采样间隔△t满足上述要求时, 连续函数AD (t) 可以由下式唯一确定
通过如上的算法确定采样间隔△t, 即可以使得采集到的离散数据能够表征滑动变阻器的连续变化。
3.1.2 采样数据处理
1) 采样频率确定。根据人体旋转变阻器的频率fm, 可以选取fc= (1.5～2) fm, 则有
2) 剔除异常数据。
在数据的采集过程中, 有时因为突然发生的噪音干扰、信号丢失或滑动变阻器失效等原因, 在采集数据中夹杂一些虚假数据。虚假数据使得沿时间历程的曲线出现过高或过低的野点, 当采样到野点时, 即会出现异常数据。异常数据将导致水田作业机械执行非预想的动作, 如方向盘抖动、转向角度超过预期值或油门调节不稳定等, 因此必须进行剔除。
根据概率统计的基本概念, 数值超过某一界定的测量值 (即残差超过某个极限值) , 出现的概率很小, 是个小概率事件。如果在一定的测量序列 (即经过离散化采集到的数据序列) 中出现这个概率很小的事件, 则这样的小概率事件可以剔除。通常采样σ准则、肖维纳准则和格拉布斯准则来剔除野点。在本遥控器中, 采用3σ准则剔除异常数据。其方法是在一个有限的等精密度测量列中, 随机误差服从正态分布, 其标准误差σ可以用残差ADi进行估计
在概率分布中, 绝对值大于3σ的残差出现的概率仅为0.001 9, 是个小概率事件。因此, 对于残差值大于3σ的测量值可判定为异常数据, 予以剔除。
3.1.3 求均值
在取得采样数据和进行异常数据剔除后, 用下列公式求得单位采样时间内的模拟控制量的平均值
式中 N—数据总数, 取N=T/△t;
T—控制量数据输出的周期 (ms) ;
t —采样间隔。
利用上述算法编写对应软件, 可以得到平滑的控制输出曲线, 使得机械运动连贯和平稳, 取得良好的控制效果。
3.2 通讯协议制定
数据通讯过程中, 为提高数据通讯的准确率, 防止因同频率无线信号干扰造成的错误数据传输, 可以采样CRC数据校验、同步字以及校验和等方法进行识别处理。NRF905自带硬件CRC校验, 并具备地址识别功能。为取得更好的数据传输准确率, 本文制定了通讯协议对数据进行处理, 在接收端根据协议进行解析, 从而进一步提高了数据传输的准确度。
下发协议 (遥控系统到作业机械的协议) 采用地址识别+命令类型+命令码+数据内容+校验和的方式进行数据的打包。数据下发通讯协议如表1所示 (协议仅为举例说明) 。
在多遥控器同频段工作时, 采用地址识别方式, 并利用NRF905的硬件地址识别功能, 可以避免非相关系统频繁进入中断系统影响其工作实时性。
命令类型包括控制命令、设置命令和取数命令等。控制命令主要完成诸如转向、油门调节、开机和关机等动作的传输;设置命令主要在串口工作方式下, 对水田作业机械的相关动作的极限量进行设置, 如发动机最高转速设置和油量报警阈值设置等;取数命令主要用于作业机械数据的采集以及检验无线电通讯状况等。
命令码为对应命令类型下执行的具体操作, 如控制命令类型下包括转向和油门调节等具体的操作;数据内容为具体动作的执行量度, 如转向30°、档位调整到2档等;校验和为最后字节之前所有数据之和。具体协议如表2所示。
4 田间实验效果
依据上述技术, 对接收机和无线数据接收模块进行设计, 并安装于水田作业机械上 (以机滚船为实验平台) , 进行了12次实验, 实验田面积达3.33hm2。测试表明:该遥控器能够在300m的视距范围内稳定传输数据, 记录数据传输量为1 214 586字节, 数据错误传输次数41次共计428字节, 错误率为0.003 5%。在协议约束下, 数据重新传输41次, 并实现了数据的及时更正;机械错误执行率为0;无线通讯共计150 024次, 中断次数2次, 数据传输中断率为十万分之一。传输模拟量数据经过处理数据输出平滑, 对应设备 (机滚船) 对遥控指令有良好的响应速率, 模拟量执行器件特别是转向机构无抖动等情况发生, 保证了设备的正常运行。在与PC机串口通讯时, 也达到了预期的控制和数据采集效果, 从而实现了预期的设计目标。
该遥控系统实现了模拟量和开关量的同时采集与传输, 集比例遥控与开关遥控于一体, 并具备良好的通讯接口, 为以后的远程遥控和无人驾驶等研究打下了坚实的基础。
摘要：为实现水田作业机械的遥控操作, 采用无线数据收发模块和数据采集处理模块, 配合无线通讯协议, 设计了一套基于单片机的水田作业机械无线遥控驾驶系统。通过野外作业实验表明, 该系统遥控距离达到300m, 具备串口通讯功能, 无线数据传输稳定, 模拟量数据输出平滑, 能满足水田作业机械的遥控要求。
关键词：水田作业机械,无线数传模块,单片机,协议
参考文献
[1]蒋蘋.机滚船遥控驾驶系统:中国, ZL200720062829.X[P].2007-03-30.
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[4]耿聪, 刘溧.遥控车辆的人机一体化控制研究[J].机电一体化, 2005 (2) :46-48.
[5]李峻.数字比例无线遥控电路的设计[J].微特电机, 2006 (8) :15-19.
篇4：机械设计基础课后作业
关键词：近机械类专业；机械设计基础；教学研究；教学方法
机械设计基础课是工程力学、机电一体化、化工过程机械等近机械类专业的一门重要的理论基础课，在学生专业课程学习中起着承上启下的关键作用，既是理论力学、固体力学、材料力学、机械制图、金工实习等先修课程的综合运用，又为学生学习各专业课程提供了必要的机械理论基础。该课程具有很强的理论性、综合性和实践性，要求学生不仅要牢固掌握基础理论知识，而且要结合生产实践中积累的技术经验，具备将所学知识运用到实际工程实践中的能力，从而研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械时遇到的理论和实际问题。因此，在课堂教学中，教师必须采用合适的教学方法，使该课程成为一门能切实提高学生理论知识水平和实际应用能力的课程。这是一项重要而具有一定难度的工作，也是该课程教师多年来一直探讨的热点问题。
一、机械设计基础课的教学内容和要求
机械设计基础课主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、计算方法和基本设计理论等。课程教材内容分为两部分，前半部分主要讲述各类机构共有的特点（机构自由度计算、运动分析、速度波动调节和回转件平衡）和各种常用机构（平面连杆机构、凸轮机构和齿轮机构）的基本原理和设计应用；后半部分主要讲述常用连接（螺纹连接、键连接、销连接）、机械传动（齿轮传动、带传动、链传动）、轴系零部件（轴承）等。
针对近机械类专业，教师在授课过程中应强调“夯实理论基础”和“加强知识运用”，突出基本素质和应用能力并重的培养理念，而不应过于强调理论知识的深度。因此，教师在教学中应强调学生对基本知识、基本原理的牢固掌握，并注重解决实际问题能力的培养，在整个教学过程中围绕这一教学要求与学生一起开展教学活动，并注重激发学生的学习兴趣和积极性。
二、机械设计基础课传统的教学形式
现今，课堂授课仍然是大学教师的主要教学方式，教学过程依然是一种“填鸭式”教学。在这种教学中，学生是被动地接受知识。例如：直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计，是机械设计基础课程中的一个重要教学内容，由于受到从动件运动规律、基圆半径、滚子尺寸、包络线画法等多种因素的影响，仅靠教师口头讲述，对近机械类专业学生来说，掌握起来比较困难。
机械设计基础课程是一门涵盖面广、内容庞杂、理论性和实用性很强的学科，而学时有限，仅有56学时，若只靠教师课堂讲授，一定会影响学生对更多机械方面知识的掌握，限制对学生分析、设计和解决问题能力的培养。而且，该课程要求学生必须具备扎实的数学、力学理论知识，特别是理论力学、流体力学、积分变换等知识。笔者在教学中发现，学生除了能运用一些高等数学中的知识，其他相关知识已经忘得差不多了。这样会影响学生的学习兴趣。此外，传统的教学形式相对单一，教师在课程教学中对于一些复杂抽象的内容，口头表述困难，学生理解起来也很吃力，教学效果不理想。
三、机械设计基础课教学方法探索与实践
针对机械设计基础课，授课教师不但需要有扎实的机械理论知识和丰富的工程实践经验，而且需要具备良好的“传道、授业、解惑”的能力，即注重采用先进、灵活、多样的教学方法，激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性，启发学生主动思考，活跃课堂气氛，提高课堂教学信息量，扩展学生的知识面，培养学生的实际应用能力。
1.教学方法的选择与设计
机械设计基础课涉及知识面广、知识点多，而近机械类专业和机械类专业要求不同，课程的内容设置也应有所不同。因此，在内容设置上应以一本教材为主，其他教材为辅，借助多媒体教学手段并结合现代化的网络工具，满足教学基本要求，精选内容，突出特色，反映学科新成就，充分注意教学内容的适用性和应用性，将不同来源渠道（教材、教辅书籍、网络、实物）的相关知识整合成适合学生学习的教学内容。同时，教师也应鼓励学生利用课余时间到图书馆或在网络上搜索相关知识，以课堂讨论的形式帮助学生巩固课堂所学和扩宽知识面。教师还应在这些过程中不断充实新内容，以做到不断更新、与时俱进。
2.教学方法的确定与实施
一是激发学生的学习兴趣和积极性。教师只有激发学生对新知识的好奇心和兴趣，学生才会更加积极主动地学习。在教材前半部分的教学中，教师要让学生在掌握机构的自由度计算和运动分析的基础上，认识各种常用机构，通过平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构3种典型的机构系统了解机构的组成形式、工作原理和运转特性，用系统的观点将各类机构联系起来。教师应向学生说明不要孤立地去认识单个的机构以及机构设计，而应前后联系起来，掌握机构分析、设计的基本理论和方法，确定机构设计的要求。例如：教师在讲授第一章“机构的自由度计算”时，明确机构自由度在实际工作中的重要意义，讲授计算自由度的方法，并列举工程实际中的相关例子进行练习。
教师在按顺序讲授平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构这三大常用机构时，通常会面临学生初学时难以建立各类机构间联系的问题。这时，教师可以内燃机为例，向学生展示一些图片和视频（如香港科技馆中展出的八缸和六缸往复式四冲程内燃机运动视频），让学生对内燃机有一些感性认识；然后介绍往复式四冲程内燃机工作过程的四个冲程运动，明确了三大机构在这一过程中的作用及相互连接关系，能就将这三大机构非常自然地联系起来。学生看到先进机器的视频，可以激发其浓厚的学习兴趣，更容易理解内燃机工作原理及组成，加深对三大机构的认识和理解，从而使教学收到良好的效果，并且，教师通过画出内燃机机构运动简图、计算自由度、考虑速度波动及转子平衡、螺纹连接、轴系设计等问题，很自然地将教材要求讲述的所有重要内容都联系在一起。所以，教师应该在讲授第一章内容时，详细介绍内燃机的工作原理，并在后面各章节的教学中注意联系。
二是采用多种手段丰富教学方法。在课程教学中，连杆机构、凸轮机构和齿轮机构设计计算部分，以及螺纹连接、带传动、轴系计算等部分都涉及较为复杂的数学计算，教师口头讲述费时费力，学生也感到枯燥无味，不能更好地从宏观的、工程的角度理解设计过程，无法进行创造性思维。为解决这个问题，笔者所在教研室做了很多工作。2006年基于VB开发了一套机械原理、机械设计基础课程机构教学辅助应用软件，以典型机构为分析对象，通过编程实现数据的输出、图形的输出以及程序设计辅导，其核心功能模块为设计计算演示模块。该软件包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三个独立的计算演示子模块。例如：凸轮机构模块可完成五种基本廓形的设计和分析，可实现五种不同的从动件运动规律，输入原始参数后可点击按钮输出凸轮理论廓线和实际廓线的纵、横坐标，以及从动件的位移、速度和加速度等参数，也可输出推程或回程的最大压力角等；还可以输出凸轮机构图形结果，包括动态演示、位移、速度、加速度运动规律曲线。该软件应用于课堂教学后，由于使用方便，设计结果显示直观，能够激发学生的学习兴趣，并显著提高学生计算机辅助机构设计与分析的能力，受到了学生普遍好评。因此，我们不断对该软件进行改进和完善，现已扩展不少功能，多年来一直是教学中不可缺少的辅助工具。
在教学中，笔者还利用大型通用软件进行相关内容的辅助教学，既可以避免大量的复杂计算，又可以将分析结果生成图形、动画等，使教学更加生动形象，从而激发学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性，训练学生的创造性思维。
针对近机械类专业的教学要求，笔者通过对传统教学模式的分析，在教学过程中进行教学方法的改进和实践，使学生较好地掌握了该课程的基本理论，并主动地将理论应用到实际中，积极以计算机为辅助工具进行工程分析与计算，为其将未来更好地从事相关专业工作打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]刘竹丽，陈江义，王迎佳. 基于VB的《机械原理》机构教学辅助工具开发[J]. 中原工学院学报，2006，（17）.
[2]杨可桢，程光蕴，李仲生. 机械设计基础（第五版）[M] .北京：高等教育出版社，2006.
篇5：机械设计基础课后作业
**(科学出版社出版的<机械设计基础课程设计>的作业ZDD-2)**
一、传动方案拟定.二、电动机的选择
三、计算总传动比及分配各级的传动比
四、运动参数及动力参数计算
五、传动零件的设计计算
六、轴的设计计算
七、滚动轴承的选择及校核计算
设计题目：胶带输送机传动装置的设计 工程技术学院： 设计者：
指导教师：
篇6：机械设计基础课后作业
轮齿的工作应力不变，则 则，若，该齿轮传动能传递的功率
11-2解 由公式
可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：
设提高后的转矩和许用应力分别为、当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。
11-3解 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（1）许用应力 查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。
查教材图 11-7，查教材图 11-10 , 查教材表 11-4取，故：
（2）验算接触强度，验算公式为：
其中：小齿轮转矩
载荷系数 查教材表11-3得
齿宽
中心距 齿数比
则：、，能满足接触强度。
（3）验算弯曲强度，验算公式：
其中：齿形系数：查教材图 11-9得、则 ：
满足弯曲强度。
11-4解 开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力
降低以弥补磨损对齿轮的影响。
（1）许用弯曲应力 查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮
45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 , 查教材表 11-4，并将许用应用降低30%
（2）其弯曲强度设计公式：
其中：小齿轮转矩
载荷系数 查教材表11-3得
取齿宽系数
齿数
，取
齿数比
齿形系数 查教材图 11-9得、因
故将
代入设计公式
因此
取模数
中心距
齿宽
11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。（1）许用弯曲应力
查教材表 11-1，大小齿轮材料40Cr 表面淬火硬度：52～56HRC，取54HRC。查教材图11-10得，查材料图11-7得。查教材表11-4，因齿轮传动是双向工作，弯曲应力为对称循环，应将极限值乘 70%。
故
（2）按弯曲强度设计，设计公式：
其中：小齿轮转矩
载荷系数 查教材表11-3得
取齿宽系数
齿数，取
齿数比
齿形系数 应将齿形系数较大值代入公式，而齿形系数值与齿数成反比，将小齿轮的齿形系数代入设计公式，查教材图 11-9得
因此
取模数
（3）验算接触强度，验算公式：
其中：中心距
齿宽
，取
满足接触强度。
11-6解 斜齿圆柱齿轮的齿数角速比用齿数
与其当量齿数 之间的关系：（1）计算传动的。（2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数 选盘形铣刀刀号。（3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。（4）计算弯曲强度时用当量齿数 查取齿形系数。
11-7解 见题11-7解图。从题图中可看出，齿轮1为左旋，齿轮2为右旋。当齿轮1为主动时按左手,则判断其轴向力 ；当齿轮2为主动时按右手定则判断其轴向力。
轮1为主动 轮2为主动时
图 11.2 题11-7解图
11-8解 见题11-8解图。齿轮2为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向 ；径向力
总是指向其转动中心；圆向力 的方向与其运动方向相反。
图 11.3 题11-8解图
11-9解（1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的
旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。
（2）由题图可知：、、、、分度圆直径
轴向力
要使轴向力互相抵消，则： 即
11-10解 软齿面闭式齿轮传动应分别校核其接触强度和弯曲强度。
（1）许用应力
查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度：240～280HBS取260HBS；大齿轮35SiMn调质硬度：200～
260HBS，取230HBS。
查教材图 11-7： ；
查教材图 11-10： ； 查教材表 11-4 取，故：
（2）验算接触强度，其校核公式：
其中：小齿轮转矩
载荷系数 查教材表11-3得
齿宽
中心距
齿数比
则： 满足接触强度。
（3）验算弯曲强度，校核公式：
小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿数
齿形系数 查教材图 11-9得、满足弯曲强度。
11-11解 软齿面闭式齿轮传动应按接触强度设计，然后验算其弯曲强度：（1）许用应力
查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度：240～280HBS取260HBS；大齿轮45钢调质硬度：210～
230HBS，取220HBS。查教材图 11-7：
；
；
查教材表 11-4 取，查教材图 11-10：
故
（2）按接触强度设计，其设计公式：
其中：小齿轮转矩 11-3得 齿宽系数 取
载荷系数 查教材表中心距
齿数比 将许用应力较小者 代入设计公式
则： 取中心距
初选螺旋角
大齿轮齿数
，取 齿数比：
模数，取
螺旋角
（3）验算其弯曲强度，校核公式： 小齿轮当量齿数
大齿轮当量齿数
齿形系数 查教材图 11-9得、满足弯曲强度。
11-12解 由题图可知：，高速级传动比
低速级传动比 输入轴的转矩
中间轴转矩
输出轴转矩
11-13解 硬齿面闭式齿轮传动应按弯曲强度设计，然后验算其接触强度。（1）许用应力
查教材表 11-1齿轮40Cr表面淬火硬度：52～56HRC取54HRC。
查教材图 11-7： 查教材图 11-10：
查教材表 11-4 取，故：
（2）按弯曲强度设计，其设计公式：
其中：小齿轮转矩
载荷系数 查教材表11-3得
齿宽系数 取
大齿轮齿数，取 齿数比：
分度圆锥角
小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿
齿形系数 查教材图 11-9得、则平均模数： 大端模数 取
（3）校核其接触强度，验算公式：
其中：分度圆直径
锥距
齿宽
取
满足接触强度。
11-14解 开式齿轮传动只需验算其弯曲强度
（1）许用弯曲应力
查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG310-570正火硬度：160～
200HBS取190HBS。
查教材图 11-10： ； 查教材表 11-4 取，故：
（2）校核弯曲强度，验算公式： 其中：小齿轮转矩
载荷系数 查教材表11-3得
分度圆锥角
小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数
齿形系数 查教材图 11-9得、分度圆直径
锥距
齿宽系数
平均模数
则：
满足弯曲强度。
11-15解（1）圆锥齿轮2的相关参数
分度圆直径分度圆锥角
平均直径 轴向力
（2）斜齿轮3相关参数 分度圆直径
轴向力
（3）相互关系 因 得：
（4）由题图可知，圆锥齿轮2的轴向力 指向大端，方向向下；斜齿轮3的轴向力 方向指向上，转动方向与锥齿轮2同向，箭头指向右。齿轮3又是主动齿轮，根据左右手定则判断，其符合右手定则，故斜齿轮3为右旋。
图11.6 题11-16 解图
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