机械设计第二章教案
机械设计学》课程第二章学生版
• 打印机的总功能是把计算机的信息打印在纸上输出供 人们阅读。
• 计算机针式打印机是典型的机电一体化机械。 • 它属于工艺类机械，而且是精密机械。
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• 针式打印机的工作特点：
1）为了实现打印功能，需要由一系列的主要功 能、辅助功能和控制功能来实现。
向下运动时，把面线供给 机针；当摆梭钩住线环以 后，把面线供给摆梭，当 面线脱出摆梭后，要回收 面线并抽紧线迹。
• 概括为：供线和收线。
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•图2-9 挑线机构 • a)滑杆式 b)凸轮式 c)连杆式
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•4）输送缝料的功能
• 这是靠送布牙 挤压推送缝料来实 现的。
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机器的组成也可分以功这能样系表统达1： 工作机
机器（总功能） 分功能系统i
传动机 原动机 控制器
工作头 执行机构
分功能系统n
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两个概念：
• 主要功能：在任何一台机器中，为完 成总功能最必要的那些分功能。
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•2）人机控制功能 •当人操作缝纫机时，那么操作者和缝纫机就 构成一个典型的人机系统。人机控制功能要通
过人机接口来实现： •①缝纫工作区，是人眼获得信息的接口 •②手轮，是人手控制起动的接口 •③机针前方布面，是人手扶持布料引导针迹 的接口
•④脚踏板，是人脚输入动力和控制速度的接 口。
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（2）压紧及调整功能
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•（2）压紧及调整功能
机械设计与实践教案 项目2 凸轮机构设计 (教案)
项目2 凸轮机构设计1．教学目标（1）了解凸轮机构的分类及应用；（2）了解推杆常用运动规律的选择原则；（3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题；（4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。
2．教学重点和难点（1）推杆常用运动规律特点及选择原则；（2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；（3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。
难点：“反转法原理”与压力角的概念。
3．讲授方法多媒体课件4．讲授时数8学时任务一凸轮机构的应用【任务导入】凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。
其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。
从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。
受奥拓汽车零部件制造有限公司委托带领学员分析汽车内燃机凸轮机构的工作过程。
【任务分析】在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构，汽车机构也不例外，如图2.1是汽车内燃机凸轮机构的工作简图。
【力学知识】平面汇交力系的简化与平衡方程按照力系中各力的作用线是否在同一平面内，可将力系分为平面力系和空间力系。
若各力作用线都在同一平面内并汇交于一点，则此力系称为平面汇交力系。
按照由特殊到一般的认识规律，我们先研究平面汇交力系的简化与平衡规律。
设刚体上作用有一个平面汇交力系F 1、F 2、…、F n ，各力汇交于A 点（图2.2a ）。
根据力的可传性，可将这些力沿其作用线移到A 点，从而得到一个平面共点力系（图2.2b ）。
故平面汇交力系可简化为平面共点力系。
连续应用力的平行四边形法则，可将平面共点力系合成为一个力。
在图2.3b 中，先合成力F 1与F 2（图中未画出力平行四边形），可得力F R1，即 F R1＝F 1+ F 2；再将F R1与F 3合成为力F R2，即F R2＝F R1+ F 3；依此类推，最后可得F R ＝F 1+ F 2+…+ F n ＝∑F i （2－1）式中 F R 即是该力系的合力。
第二章 机械设计概论_PPT幻灯片
2
2.2 机械零件的载荷与应力
2.2.1 载荷的分类
静载荷： 不随时间变化或缓慢变化的载荷
变载荷：
1）循环变载荷 a) 稳定循环变载荷 b) 不稳定循环变载荷
13
注意：
1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用 γ =C的 情况计算
2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命
要求设计零件时，即应力循环次数103(104)<N<No时， 这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限
N
m
N0 N
，即应以σ-1N
代σ-1
，以σoN代σo
3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现
硬度≥350HBS钢， No=(10 - 25)x107
有色金属(无水平部分)，规定当No>25x107时,近似为无限寿命
区
② m—指数与应力与材料的种类有关。
钢 m=9——拉、弯应力、剪应力 m=6——接触应力
青铜 m=9——弯曲应力
m=8——接触应力
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3）影响机械零件疲劳强度的主要因素
由于实际机械零件与标准试件之间在绝对尺寸、表面状态、 应力集中、环境介质等方面往往有差异，这些因素的综合影响 使零件的疲劳极限不同于材料的疲劳极限，其中尤1、应力集中的影响——有效应力集中系数 k (k )
零件受载时，在几何形状突变处（圆角、凹槽、孔等）要产 生应力集中，对应力集中的敏感程度与零件的材料有关，一般材 料强度越高，硬度越高，对应力集中越敏感
机械设计基础(陈立德版)(教案)
机械设计基础（陈立德版）教案章节：第一章至第五章第一章：机械设计概述1.1 课程介绍1.2 机械设计的意义和目的1.3 机械设计的基本原则和方法1.4 机械设计的分类和阶段第二章：机械零件的材料与失效分析2.1 材料的选择与性能要求2.2 常见材料的特性与应用2.3 机械零件的失效模式与原因2.4 失效分析的方法和步骤第三章：机械零件的强度计算与校核3.1 力学基础回顾3.2 机械零件的应力与变形分析3.3 机械零件的强度计算方法3.4 强度校核的步骤与判定准则第四章：轴的设计与强度计算4.1 轴的分类和应用4.2 轴的设计原则与要求4.3 轴的强度计算方法4.4 轴的设计实例与强度校核第五章：轴承的设计与选用5.1 轴承的作用与分类5.2 轴承的选用原则与要求5.3 轴承的设计计算方法5.4 轴承的润滑与维护第六章：联轴器、离合器与制动器的设计与选用6.1 联轴器的作用与类型6.2 联轴器的设计与选用6.3 离合器的工作原理与类型6.4 离合器的设计与选用6.5 制动器的工作原理与类型6.6 制动器的设计与选用第七章：齿轮的设计与强度计算7.1 齿轮的分类与特性7.2 齿轮的设计原则与要求7.3 齿轮的强度计算方法7.4 齿轮的材料选择与热处理7.5 齿轮的设计实例与强度校核第八章：带传动与链传动的设计与选用8.1 带传动的特点与类型8.2 带传动的张力计算与设计8.3 链传动的特点与类型8.4 链传动的参数计算与设计8.5 带传动与链传动的选用与维护第九章：弹簧的设计与选用9.1 弹簧的分类与特性9.2 弹簧的设计原则与要求9.3 弹簧的强度计算方法9.4 弹簧的材料选择与热处理9.5 弹簧的设计实例与选用第十章：机械设计实例分析10.1 机械设计实例概述10.2 机械设计实例的分析和评价10.3 机械设计实例的改进和优化10.4 机械设计实例的实施和验证重点和难点解析重点一：机械设计的意义和目的机械设计的意义和目的是机械设计基础课程的核心内容，需要重点关注。
机械设计基础(陈立德版)(教案)
机械设计基础(陈立德版)(教案)第一章：机械设计概述教学目标：1. 了解机械设计的概念、目的和意义。
2. 掌握机械设计的基本原则和步骤。
3. 了解机械设计的分类和应用。
教学内容：1. 机械设计的概念和意义。
2. 机械设计的基本原则和步骤。
3. 机械设计的分类和应用。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械设计的概念、目的和意义。
2. 案例分析法：分析机械设计的实例，理解机械设计的基本原则和步骤。
教学资源：1. 教材：机械设计基础(陈立德版)。
2. 案例材料：机械设计实例。
教学评估：1. 课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和观点。
2. 作业：布置相关作业，巩固机械设计的基本原则和步骤。
第二章：机械零件的材料和失效分析教学目标：1. 了解机械零件的材料选择原则。
2. 掌握机械零件的失效形式和原因。
3. 学会分析机械零件的失效并采取相应的预防措施。
教学内容：1. 机械零件的材料选择原则。
2. 机械零件的失效形式和原因。
3. 失效分析的方法和步骤。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械零件的材料选择原则和失效形式。
2. 案例分析法：分析具体案例，理解失效原因和预防措施。
教学资源：1. 教材：机械设计基础(陈立德版)。
2. 案例材料：机械零件失效案例。
教学评估：1. 课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和观点。
2. 作业：布置相关作业，巩固机械零件的材料选择原则和失效分析方法。
第三章：机械零件的强度计算教学目标：1. 了解机械零件的应力分析方法。
2. 掌握机械零件的强度计算方法。
3. 学会根据强度计算结果选择合适的机械零件尺寸。
教学内容：1. 机械零件的应力分析方法。
2. 机械零件的强度计算方法。
3. 尺寸选择的原则和方法。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械零件的应力分析和强度计算方法。
2. 练习法：学生进行强度计算练习，巩固计算方法。
教学资源：1. 教材：机械设计基础(陈立德版)。
2. 练习题：提供强度计算练习题，辅助学生练习。
机械设计基础第1至2章课件讲解
第一章绪论机械：机器和机构的总称第一节机器的组成及其特征一、机器1、机器在社会生活中的作用洗衣机、汽车、摩托车、计算机等2、机器的共同特征：1）人为之物2）机器具有确定运动机器对其它参照物的相对运动，如汽车（飞机）相对于地面；机器内部各部分间相对运动，破碎机，榨汁机；二者兼有，如叉车工作时，汽车行驶时；3）机器可以实现能量、物料和信息的变换和传递3、机器定义：是一种根据特定使用要求而设计的执行机械运动的装置，它可用来变换或传递能量、物料和信息等。
虽然机器种类很多，结构、用途及外观又各不相同，但从基本组成来看，又具有共同点。
4、机器的组成1）原动部分（动力机）：提供动力2）执行部分（工作机）：直接实现规定的功能，完成生产任务3）传动部分：将原动机的动力和运动传递到执行部分去的中间环节4）控制和操纵部分：协调原动部分、执行部分、传动部分更好工作以汽车为例原动部分：发动机执行部分：车轮、悬挂系统的底盘（包括车身）等传动部分：离合器、变速器、传动轴、差速器等控制和操纵部分：方向盘、刹车及其踏板、油门等并不是所有机器组成结构一样，如电风扇（电动机、控制部分、执行部分），砂轮机（电机、控制部分、执行部分）。
二、机构理论力学中已经对一些机构（连杆机构，齿轮机构等）的运动学和动力学问题进行过研究，在工程实践中，还有带传动、链传动、凸轮机构等。
1、机构的特征：1）人为之物2）各构件间具有确定运动2、机构定义：是一种用来传递运动和动力的可动的装置。
3、机器和机构的关系：机器由一系列的机构组成。
三、机器与零件的关系1、机器的基本组成要素零件2、零件分类通用零件螺栓、齿轮等专用零件涡轮机的叶片、飞机的螺旋桨等3、构件：运动单元体4、机器的装配单元体部件5、部件分类通用部件减速器、离合器等专用部件汽车转向器6、机器与零件的关系由于机器是由零件组成的，所以任何机器的性能，都是建立在它的主要零件的性能或关键零件的综合性能的基础之上。
机械设计第二章优秀课件
该公理对变形体只是必要条件，而 非充分条件。
（力系的等效代换条件）
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
*只适用于刚体，
由此可得如下推论：（力的可传性）
作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点， 而不改变此力对刚体的效应。
机械设计第二章课件
静力学基本概念与受力图
力的概念
力是物体间相互的机械作用，其结果是使 物体的运动状态发生改变（外效应）或使 物体产生变形（内效应）。
力对物体的作用效果与力的大小、方 向、作用点相关，其称为力的三要素 。因此，力是矢量。
静力学基本概念与受力图 集中力
力的概念
用黑体大写字母表示是矢量，如F，Q，W
1）力在坐标轴上的投影
y
X F cos Y F sin
b1 Fy Y
a1 A
B
F
Fx
a
O
X
bx
1、平面汇交力系合成的解析法 2）合力投影定理
合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投 影的代数和。
Rx X Ry Y
RR R 2 2( X)2( Y)2 xy
tg Ry Y Rx X
3）平面汇交力系平衡方程及其应用
为研究平衡规律
进行力系简化
力系简化：
用一个简单且与之等效的力系代替一 个复杂力系
等效力系： 两力系对同一物体作用效果相同，则此二 力系等效
合力： 若一个力与一个力系等效，则该力称 为力系的合力
分力： 力系中各个力称为分力
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
公理一、力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个 合力，合力的作用点也在该点，其大小和方向 由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确 定。
机械设计教案
机械设计教案机械设计总学时为 64 学时共 4 个学分，因实验为单独设课，所以讲课为 64 学时。
一、课程的性质、目的与任务机械设计是以普通通用零部件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本设计理论与方法，用以培养学生具有设计普通机械的能力的技术基础课程。
本课程的目的与任务在于培养学生： 1、掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计理论与设计计算方法。
2、初步树立正确的设计思想，了解设计的普通规律，具有设计机械传动部件及简单机械的能力，以及培养学生独立解决问题和分析问题的能力。
3、具有运用标准、规范、手册、图表和查阅有关资料的能力。
4、学会典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。
二、课程的内容与基本要求第一章绪论(一)内容1、机器在经济建设中的作用2、机器的基本组成要素3、本课程的内容、性质、任务(二)基本要求了解机器在经济建设中的作用及机器的组成；明确零件的概括分类及零件与机器的关系。
明确本课程的内容、性质和任务；注意本课程与先修课程及后续课程的关系和相应的学习方法。
(三)重点、难点及学习注意事项一是机器的主体及其基本组成要素和机械零件的分类，机械零件(局部)和机器(总体)的关系；二是本课程的内容、性质与任务。
学习时的注意要点是，除了掌握本章的基本内容外，还应联系本课程的性质与特点，积极探索具有针对性的学习方法。
(四)本章用时 1 个课时第二章、机械及机械零件设计概要(一)内容1、机器的组成2、设计机器的普通程序3、对机器的主要要求4、机械零件的主要失效形式5、设计机械零件时应满足的基本要求6、机械零件的计算准则、设计方法7、机械零件设计的普通步骤8、机械零件材料的选用原则9、机械零件设计中的标准化(二)基本要求1、明确机器的组成，了解机器的要求及其设计程序。
2、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。
3、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法。
4、了解机械零件的普通设计方法，重视结构设计及标准化工作。
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第二章
课堂类别：理论
教学目标：
1、了解机器的组成；明确零件的概括分类及零件与机器的关系。
2、明确本课程的内容、性质和任务；注意本课程与先修课程及后续课程的关系和相应的学习方法。
3、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。
4、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法。
教学重难点：
重点：机器的主体及其基本组成要素和机械零件的分类，机械零件(局部)和机器(总体)的关系；
难点：机械零件的失效形式及设计步骤
教学方法与手段：
1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2.教学手段：课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
第一章绪论
(一)内容
1、机器在经济建设中的作用
2、机器的基本组成要素
3、本课程的内容、性质、任务
机械设计是以一般通用零部件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本设计理论与方法，用以培养学生具有设计一般机械的能力的技术基础课程。
本课程的目的与任务在于培养学生：
1、掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计理论与设计计算方法。
2、初步树立正确的设计思想，了解设计的一般规律，具有设计机械传动部件及简单机械的能力，以及培养学生独立解决问题和分析问题的能力。
3、具有运用标准、规范、手册、图表和查阅有关资料的能力。
4、学会典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。
第二章机械设计总论
(一)内容
1、机器的组成：原动机、传动部分、执行部分、控制系统及辅助系统等。
2、设计机器的一般程序：计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段
3、对机器的主要要求：使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命和可靠性要求、其他要求。
4、机械零件的主要失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。
5、设计机械零件时应满足的基本要求：
1）避免在预定寿命期内失效的要求；
2）结构工艺性要求 3）经济性要求 4）质量小的要求 5）可靠性要求
6、机械零件的计算准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则
设计方法：理论设计、经验设计、模型试验设计
7、机械零件设计的一般步骤
8、机械零件材料的选用原则
9、机械零件设计中的标准化
(二)基本要求
1、明确机器的组成，了解机器的要求及其设计程序。
2、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。
3、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法。
4、了解机械零件的一般设计方法，重视结构设计及标准化工作。
5、了解一般机械零件的材料及选用原则。
(三)重点、难点及学习注意事项
本章特点在于从机器设计的总要求出发，引出与机械零件设计有关的一些原则性问题。
这些问题，例如设计机器的一般程序、机械零件失效形式、零件的设计要求、设计准则、设计方法、设计步骤及材料选择等，始终贯穿在本书以后的各章中。
本章的学习首先要从总体上建立起机器设计，尤其是机械零件设计的总括性的概念，即从机器的总体要求出发，引出对机械零件的要求，根据零件的失效形式，拟定出设计准则，在选择出适用的材料后，按一定的步骤，用理论设计或经验设计的方法，设汁出机械零件来。
这个过程的系统性是很严密的。
它对以后各章的学习都具有提纲挈领的作用。
其次，还要掌握对机器和机械零件的基本要求。
这些要求本质上讲有两条：1)提高机器总体效益；2)避免失效。
第一条要求是相对的，随着科学技术的发展，对总体效益的要求总是不断变化的。
第二条要求却是最基本的，即在达到设计寿命前的任何时候，对机器和零件总是有避免失效的要求的。
要求学生在以后各章节的学习中，不断地结合各章的具体分析来逐步加深理解。
4.教学小结及作业
1）机械零件的失效形式有哪些？。