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《机械设计基础A》课程学习指南
2015—2016学年第一学期成型、材料及能动13级本科学生使用
任课教师：王秀叶 任秀华
说明：为配合学生《机械设计基础A》课程的学习，使学生积极主动、有的放矢地进行学习，在学习指南中对本课程基本情况、性质、任务、教材和多媒体课件的处理、学习参考书、考核要求及各章基本要求、重点、难点等均做了较详细地说明。同时，对每一章节还配备了若干有代表性的自测练习题，便于学生自己检查对其基本内容的掌握程度，及时发现学习中存在的问题。
一、 课程基本情况、性质、研究对象和任务
总学时：64学时，课堂教学60学时，实验4学时。
先修课：工程力学、金属工艺学、互换性与测量技术基础、机械制图等
《机械设计基础A》是近机类专业必修的一门专业技术基础课，它在整个教学流程中起着承上启下、举足轻重的作用。本课程主要研究组成机械的一些常用机构、机械传动装置、通用零、部件等的工作原理，结构特点及基本的设计理论和方法。
主要任务：
1)通过本课程的学习，使学生能够认识机械、了解机械，并掌握分析机械、设计机械的基本方法。
2)通过本课程的学习，使学生掌握机构分析与设计的基本理论和基本方法、并初步具有分析和设计零、部件的能力；强调能比较、能选择、能设计的基本能力的培养，为学习后续的专业课程和新的技术学科建立基础。
二、教材处理及多媒体课件说明
教材处理：
选用机械工业出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材、新世纪高校机械工程规划教材、朱东华等主编的《机械设计基础》。本教材系统、完整、新颖和适用。但由于教材内容多，而计划学时有限，所以教学任务非常繁重。对此，应该在满足教学基本要求的基础上，做到抓住重点、难点，放手简单、次要的内容（在老师指导下让学生自学），淡化理论演绎、简化公式推导，使学生掌握其共性规律和基本方法。真正做到将问题由“繁”变“简”，将课本由“厚”变“薄”。
多媒体课件：
根据本课程的特点，机械设计基础适合用多媒体教学。该课件综合了图、文、声、像、二维图形、三维动画等多种媒体手段，经科学、合理的重组、整合、加工，构筑了一种虚拟实际场景的教学氛围。对学生开阔视野、扩展思路、增强工程实践意识以及提高分析问题、解决问题的能力和创造能力都具有非常重要的作用。但是，应该提醒的是，学生在利用多媒体课件进行学习时，不能将注意力只集中在丰富多彩的课件画面上，而忽视对课程内容的关注和理解；课堂学习中，由于信息量较大，课堂进度较快，应注意对重要内容作记录，并在课下及时复习和总结。 三、 学习参考用书
可选用高等学校机械设计系列教材： 《机械设计基础》（杨可桢 程光蕴主编）； 《机械原理》（孙桓主编）， 《机械设计》（濮良贵主编）， 《机械设计基础学习指导书》（程光蕴主编） 四、 关于考试的说明
《机械设计基础》课程的考核成绩由以下几部分构成：
● 课外作业和平时表现(未完成作业者不得参加期末考试) 20 %
● 实验(未完成规定实验者不得参加期末考试) 10 % ● 期末考试 70 %
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五、 各章基本要求、重点难点及自测练习题
1 绪论
（一）基本要求
1．掌握有关机械、机器、机构、构件及零件等名词概念；
2．了解机械设计基础研究的对象和内容及本课程的性质、任务及相应的学习特点。 （二）重点与难点
本章重点是掌握机器和机构的含义和特征、构件及零件等名词概念 （三）自测练习题 1．填空题
1）零件是机器中的 单元体；构件是机构中的 单元体。 2）内燃机中的连杆属于 。
A．零件 B.机构 C.构件 3）机器与机构的主要区别是： 。
A.机器较机构运动复杂 B.机器能完成有用的机械功或转换能量C.机器能变换运动形式。 4）一种相同的机构 机器。
A． 只能组成相同的 B.可以组成不同的 C.只能组成一种 2．简答题 1）《机械设计基础》课程研究的对象与内容是什么?
2）什么是机械、机器、机构、构件、零件?各举一例说明。
2平面机构
（一）基本要求
1.掌握平面机构运动简图的绘制方法。搞清运动副、约束、自由度等基本概念，看懂并能绘制机构的运动简图；
2．掌握平面机构自由度计算。能对复合铰链、局部自由度及虚约束进行正确识别及处理，对机构的运动是否确定会做出相应的判断；
3. 了解平面四杆机构的基本形式及演化方法。熟悉铰链四杆机构的三种基本形式及其演化中的曲柄滑块机构、摆动导杆机构的结构特点及运动特点；
4.掌握平面四杆机构特性分析方法。 对曲柄存在条件、急回特性、行程速比系数、传动角或压力角、死点有明确的概念；
5.掌握设计平面四杆机构的基本方法。能够按照给定行程速比系数、两连架杆位置运用图解法完成四杆机构各构件基本尺寸的确定。
（二）重点与难点
本章的重点是机构运动简图的绘制；平面机构自由度计算； 铰链四杆机构基本形式的判断；四杆机构中急回特性分析及平面四杆机构的设计。
其中机构运动简图的绘制即是重点又是难点；而机构自由度计算中虚约束的处理是难点但不是重点；平面四杆机构最小传动角的分析是难点。 （三）自测练习题 1． 填空题
1）两构件通过点或线接触而构成的运动副为 ；它引入 个约束。两构件通过面接触而
构成的运动副为 ，它引入 个约束。 2）机构中只有一个 。
A .原动件 B.从动件 C .机架
3）当曲柄摇杆机构处于死点位置时，原动件应是 ，此时，机构的压力角为 。 4）在曲柄摇杆机构中，若把摇杆变换为机架，则机构演变成 机构。 5）一对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成 机构。
6）在四杆机构中，能实现急回运动的机构有 、 、 。 7）摆动导杆机构，当以曲柄为原动件时，传动角总是 。
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A．等于0o B．等于9 0o C． 大于0o而小于9 0o
8）曲柄滑块机构中，若增大曲柄长度，则滑块行程将 。
A．增大 B．不变 C．减小
9）铰链四杆机构ABCD各杆长度分别为 lA B= 40mm lBc = 90mm，lcD= 55mm，lAD = 100mm， 取AB杆为机架，则该机构为 。
A．双摇杆机构 B．双曲柄机构 C．曲柄摇杆机构 10）杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为连杆，应是
A．曲柄摇杆机构 B．双曲柄机构 C．双摇杆机构 D．双曲柄机构或双摇杆机构 11）下列生产设备均用了曲柄摇杆机构，其中以摇杆为主动件的是
A．缝纫机踏板机构 B.剪刀机 C.碎石机 D.搅拌机 12）铰链四杆机构中的运动副属于
A．高副 B螺旋副 C、转动副词 D.移动副 13）内燃机中的曲柄滑块机构，作主动件的是
A．曲柄 B．滑块 C．导杆 D．连杆
14）以下关于机构急回特性的论述正确的是
A．行程速比系数越小，急回特性越显著 B．极位夹角为0°时，机构具有急回特性 C．急回特性只有曲柄摇杆机构具有
D．急回特性可用来缩短空回行程的时间，提高生产率 2．计算分析题
2.1下面所示两图分别为一机构的初拟设计方案。试：计算图示各机构的自由度，如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。分析其设计是否合理，如此初拟方案不合理，请用简图表示其修改方案，并对其合理性进行验证。
(a) (b)
2.2计算图示机构的自由度并判断机构是否具有确定的相对运动 (机构中若存在复合铰链、局部自由度、虚约束应明确指出)
(a) (b)
2．3试设计一铰链四杆机构来实现飞机起落架的运动。要求：（1）飞机起飞时，起落架收起，机构的连杆处于图示B1C1 位置；（2）飞机降落时，起落架要安全可靠支承（利用死点），机构连杆处于图示B2C2 位置，且支承轮子的构件C2D 处于铅垂位置。已知连杆BC 长度为300mm。 1．求该四杆机构中两连架杆AB、 CD的长度及机架AD的长度。（可由作图法量取） 2．按比例作出飞机起飞和降落时机构的两个位置图；
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3．判断该铰链四杆机构的类型名称。
B1 50° B2 C1 100 mm 45° C2 2.4图示一曲柄摇杆机构，已知机架长度?AD=70mm，摇杆长度?CD=55mm，摇杆左极限位置C1D与 机架AD之间的夹角为45°，若行程速比系数K=1.4，试用图解法确定：（10分） 1． 摇杆的右极限位置C2D。 2．曲柄长度?AB和连杆长度?BC 3．最小传动角?min
3凸轮机构
（一）基本要求
1．了解凸轮机构的分类及应用；
2．掌握推杆几种常用运动规律的特点和适用场合； 3．掌握用反转原理设计凸轮廓曲线的方法。 （二）重点与难点
本章的重点是推杆几种常用运动规律的特点及适用场合；盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；凸轮机构压力角及运动失真的主要影响因素。
本章的难点是在凸轮轮廓设计及分析中“反转法”原理的理解和运用。 （三）自测练习题 1．填空题
1）在凸轮机构推杆常用的运动规律中， 运动规律会使机构产生刚性冲击，而 运动规律会使机构产生柔性冲击。
2）右图所示几种凸轮机构中， 的润滑条件和传力性能最好。 A、a图 B、b图 C、c图
3）尖顶从动件凸轮机构中，基圆的大小会影响 。 A．从动件位移 B．从动件加速度 C．机构的压力角
4）与其它机构相比，凸轮机构的最大优点是 。 A．便于润滑 B．制造方便 C．可实现各种预期的运动规律
5）为避免从动件运动失真，滚子从动件凸轮的理论轮廓不能 。
A．内凹 B．有尖点 C．变平
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