机械基础-机械设计基础-绪论
机械基础总复习
斜齿轮基圆柱上的螺旋角不等于分度圆柱 上的螺旋角。
斜齿圆柱齿轮受力方向分析，特别是轴向 力方向与斜齿旋向的关系。
八、直齿圆锥齿轮：轴交角∑=90°的齿轮传 动比和节圆锥角之间的关系为：
i12
n1 n2
d2 d1
tg 2
ctg1
直齿圆锥齿轮受力方向分析，轴向力方向 总是指向轮的大端。
至少等于齿轮的法线齿距，即重合度 1 。
四、齿轮轮齿的失效形式及其主要原因是： （1）轮齿折断：受循环弯曲应力作用在齿根部
位疲劳折断或过载引起折断； （2）齿面疲劳点蚀：受循环接触应力作用，产
生疲劳裂纹，裂纹扩展致使表层金属脱落； 齿面的接触疲劳强度设计准则是以不产生疲
劳点蚀破坏为前提建立起来的。
v
)
d2 2
拧紧螺母需克服螺母支撑面摩擦力矩：
T2 f2 FQ0rm
四、联接计算
1.松联接
4 FQ
d12
[ ]
2.受横向载荷的紧联接
knFQ0 f SF
v
4 1.3FQ0
d12
[ ]
式中将拉应力增大30％的原因是考虑在拧
紧螺母时，螺栓所受的载荷是拉力和扭矩的
复合作用 。
3.受轴向载荷的紧联接
注意：分度圆非节圆，压力角非啮合角，
传动比 i n1 d2 z2 n2 d1 z1
四、传动条件：一对渐开线直齿圆柱标准齿轮正确 啮合的条件为：1.模数相等；2.压力角相等。
只要 m1Cos1 m2Cos 2就能正确啮合。
实际啮合线长度与基圆齿距的比值称为齿轮的重 合度。连续传动条件是：实际啮合线长度大于或
五、小带轮：
小带轮的最小直径d1取决于带的型号，d1小， 带弯曲应力大，影响带的能力和寿命。
机械设计基础第1章 绪论
1.1.2 机械中的构件、零件和部件 1. 构件 机构是由构件组成的，构件在机构中具有独立的运动特性， 在机械中形成一个运动整体。如图1-2（a）所示的内燃机是由 活塞、连杆、曲轴和汽缸等构件构成的一个典型的曲柄滑块机 构，其中，原动件活塞作直线往复运动，通过连杆带动曲轴作 连续转动。
2. 机械零件 机械零件 机械都是由机械零件组成的。 机械都是由机械零件组成的 。 机械零件是指机械中每一个 单独加工的单元体，例如图1-1所示的曲轴 所示的曲轴。 单独加工的单元体，例如图 所示的曲轴。构件可以是单一的 机械零件，也可以是若干机械零件的刚性组合。例如图1-2(b)所 机械零件，也可以是若干机械零件的刚性组合。例如图 所 示的连杆，它是由连杆体、连杆盖、 示的连杆 ， 它是由连杆体 、 连杆盖 、 螺栓和螺母等零件组合而 成的。这些零件之间没有相对运动，是一个运动整体， 成的 。 这些零件之间没有相对运动 ， 是一个运动整体 ， 故属一 个构件。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。 个构件。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。 随着机械的功能和类型的日益增多， 随着机械的功能和类型的日益增多 ， 作为组成机械的最基 本单元的零件更是多种多样。 本单元的零件更是多种多样。 通常将机械零件分为通用机械零 件和专用机械零件两大类。 件和专用机械零件两大类。
1.3 机械零件的材料选择
1.3.1 使用要求 按强度条件设计的零件，当其尺寸和重量都受限制时，应 选用强度较高的材料； 按刚度条件设计的零件，应选用弹性模 量较大的材料；若零件表面接触应力较高(如齿轮)，应选用可 以进行表面强化处理的材料(如调质钢、渗碳钢)。此外，对容 易磨损的零件(如蜗轮)，应选用耐磨性好的材料；对滑动摩擦 下工作的零件(如滑动轴承)，应选用减摩性好的材料；对高温 下工作的零件，应选用耐热材料；对腐蚀性介质中工作的零件， 应选用耐腐蚀材料。
机械设计基础
的初拉力 4）张紧轮装置： V 带传动用张紧轮 装置时，张紧轮应安装在带松 边内侧，尽量靠近大带轮，防止因张紧造成小轮包角过小，而且也避 免带的反向弯曲。 平带传动用张紧轮装置时， 张紧轮应安装在带松边 外侧， 尽量靠近小带轮，以增大小轮包角。 9、带传动的失效形式及设计准则？ 1）打滑、疲劳破坏（脱层、撕裂、拉断） 2）保证带在工作中不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用 寿命。
律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也 将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的 冲击称为柔性冲击。适用场合：中速、轻载。 3）简谐（余弦加速度）运动规律 运动特性：这种运动规律的加
速度在起点和终点时有有限数值的突变， 故也有柔性冲击。 适用场合： 中速、中载。 5、从动件作余弦加速度运动规律，当无远、近休止时，是否会产生 柔性冲击？ 1）从动件作余弦加速度运动规律，当无远、近休止时，不会产生柔 性冲击； 2）从动件作余弦加速度运动规律，当有远、近休止时，会产生柔性。
四〃凸轮机构
1、凸轮机构由：凸轮、从动件、机架组成。 2、按凸轮形状分类，它分哪几种？ 盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮 3、按从动件形状分哪几种？ 顶尖从动件、滚子从动件、平底从动件 4、从动件常用的运动规律有哪三种？它们的运动特性怎样？ 1）等速运动规律 运动特性：当采用匀速运动规律时，推杆在
运动的起始点和终止点因速度有突变， 在理论上加速度值为瞬时无穷 大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚 性冲击。 2）等加速等减速运动规律 运动特性：当采用等加速等减速运动规
三〃平面连杆机构
1、铰链四杆机构的概念；铰链四杆机构的基本形式？ 铰链四杆机构：所有运动副均为转动副的平面四杆机构。 曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 2、曲柄存在的条件及应用？ 1).最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和； 2）.连架杆和机架杆中必有一杆为最短杆。 3、急回特性及行程速度变化系数？ 急回特性：主动件连续运转，从动件在空回行程（非工作行程）的平
机械设计基础1-绪论
凸轮7
3、工作过程：
活塞下行，进气阀打开， 燃气被吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
4、运动分析： 原动件：活塞—由燃气推动（驱动力所作用的构件） 主运动：将活塞的往复直线运动→曲轴的回转运动 辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了， 每台机器都安装了独 立的电动机。
为汽车、飞机的 出现提供了可能性。
1886年，本茨发明的汽油发动 机为动力的三轮车被授予专利。
与此同时，戴姆勒也发明 出了他的第一辆四轮汽车。
莱 特 兄 弟
1903
近代 — 材料的变革
19世纪中叶，发明了炼钢法，从那时一直到现在，
运动学
静力学
动力学
强度理论
牛顿经典力学
材料学
到20世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。
机 构 结 构 学 机 构 运 动 学 机 器 静 力 学 机 器 动 力 学 机 械 零 件 设 计
运动学
静力学
动力学
强度理论
但是，这些方法都基于图解和手工计算。 牛顿经典力学
材料学
现 代： 20世纪中叶 －
单一零件曲轴
多个零件
刚性组合 连杆
4.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。
专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲 轴、叶片
通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、 轴、螺栓等
5.部件：若干个零件的装配体
具体内容
常用机构设计
连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机构、不完全
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
王大康机械设计基础-课件 及 参考答案
转动心轴受对称 循环弯曲应力
T1－轴转动周期
双向回转齿轮齿根受 对称循环弯曲应力
单向回转齿轮齿根受 脉动循环弯曲应力
T1－齿轮受力周期
齿面受脉动循环 接触应力
T1－轮齿受力周 期
外圈滚道表面受脉 动循环接触应力
T1－外圈滚道表面 受力周期
四、复习题
1．是非题
(1) 受静载荷作用的零件中产生的应力称为静应力。 ( )
四、复习题
(7) 对具有下述功用的机器各举出两个实例： ① 原动机； ② 将机械能变换为其他形式能量的机器； ③ 传递物料的机器； ④ 传递机械能的机器。
(8) 什么是机械设计中的三化？它有什么意义？ (9) 以自行车为例说明如何推行系列化、通用化和标准化？ (10) 设计机器应满足哪些要求？ (11) 机器的机架可用铸铁、铸钢、铸铝或钢板焊接而成，分析 它们的优缺点和适用场合。 (12) 机械设计的基本要求是什么？ (13) 通过本课程学习应达到哪些要求？
① 机器的主体是若干机构的组合； ② 用于传递运动和动力； ③ 具有变换和传递能量、物料和信息的功能。 (3) 机构的特征： ① 机构是若干构件的组合； ② 各构件间具有确定的位置。 (4) 机器和机构的不同点：机构不具有变换能量、物 料、信息的功能。 (5) 构件和零件：构件是运动的单元；零件是制造的 单元。
二、学习指导
3. 机械设计 (1) 机械设计应满足的基本要求是：使用要求、经 济性要求、人机和环境的要求、可靠性要求等。 (2) 机械设计的一般过程：
一般机械产品的设计分为以下几个阶段： ① 产品规划阶段：制定出机器的设计任务书。 ② 方案设计阶段：拟定机器的总体布置、传动方案 和机构运动简图等。 ③ 技术设计阶段：完成全部图样、说明书等技术文 件。 ④ 施工设计阶段：制定工艺规划，完成生产准备。 ⑤ 投产和售后服务。
第0章_机械设计基础_绪论(邓子龙)
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专用零部件
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二、课程的性质及重要性
—技术基础课，综合性强 技术基础课， 技术基础课 基础课 机械设计基础 专业课
—机械设计是影响机械产品性能、质量和成本的主要因素。 机械设计是影响机械产品性能、质量和成本的主要因素。 机械设计是影响机械产品性能
三、学习要求
1、掌握通用零部件的设计方法和步骤 、 2、初步具备设计机械传动装置及简单机械的能力； 、初步具备设计机械传动装置及简单机械的能力； 3、能在设计中运用各种技术资料（标准、规范、手册）。 、能在设计中运用各种技术资料（标准、规范、手册）。
本章
磁浮列车
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任何机器都是由许多零件 组合而成的。
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•机构只是一个构件系统，而机器除构件 机构只是一个构件系统， 机构只是一个构件系统 系统外，还包含电气、 系统外，还包含电气、液压等其它系统
•机构只用来传递运动和力，而机器除传递 机构只用来传递运动和力， 机构只用来传递运动和力 运动和力外，还具有变换或传递能量、 运动和力外，还具有变换或传递能量、物 料和信息的功能
《 机械设计基础 》 ( 80 学时) 课程学习指南
教学日历《机械设计基础》（80 学时）课程学习指南一、基本情况1 、课程名称：机械设计基础课程英文译名：MACHINE DESIGN BASIS2 、主要教材及参考书：《机械设计基础》，宋宝玉主编，哈工大出版。
《机械设计课程设计》，王连明主编，哈工大。
《机械设计作业指导》，陈铁鸣、王连明主编，哈工大教材科。
《机械基础实验教材》，哈工大教材科3 、教学时数80 学时（讲课：68 学时、习题课：2 学时、实验10 学时）4 、考核方式及记分办法：平时作业10 分实验10 分随堂测试10 分期末考试70 分二、作业与实验1、每章后的习题与作业各主要章的课后习题作业有：第一章：P3 ：1-1 题。
第二章：P48~49 ：2-14 ，2-24 （ a ）(c),2-25 题。
第三章：P67 ：3-10 ，3-12 ，3-15 题。
第四章：P83 ：4-9 题。
第五章：P103 ：5-9 题。
第六章：P136 ：6-12 ，6-13 ，6-14 ，6-15 题。
第七章：P149 ：7-9 ，7-10 题。
第八章：P160~161 ：8-5 ，8-10 题。
第九章：P170 ：9-4 题。
第十章：P194 ：10-13 ，10-14 ，10-15 题。
第十一章：P211~212 ：11-5 ，11-9 ，11-11 题。
第十二章：P230 ：12-1 ，12-4 ，12-5 题。
第十三章：P247 ：13-5 题。
第十四章：P256 ：14-4 题。
第十五章：P267 ：15-1 题。
2、设计性大作业• 平面四杆机构设计• 盘形凸轮机构设计• 齿轮传动设计• 螺旋起重器设计• 轴系部件设计共五个设计性大作业，每个大作业都包括设计图纸一X和设计计算说明书一份。
3、实验①机构运动简图测绘实验（2h ）；②齿轮X成实验（2h ）；③带传动实验（2h ）；④轴承部件拆装测绘实验（4h ）；每个实验项目都有实验指导书。
《机械基础》最终教案
天津城市学院附属渤海职专机械基础——教案学校城市学院附属渤海职专课程名称机械基础授课班级电气、机电班任课教师：殷旺教学过程及说明;★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.一、螺纹的形成二、螺纹的类型1、按线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
2、按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
3、位置分螺纹有外螺纹和内螺纹之分。
在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。
公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。
细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
三、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。
对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。
标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。
对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。
此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
(5)导程（S）——同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，S＝np。
(6)牙形角（α）——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。
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3) 代替(至少是减轻)人们的劳动， 或完成机械能与其他能量之间转化.
问题产生了：
机器仅局限于能量转化? 索道
思考：能量如何转化？ (机械能转化为有用功或功的传递)
(3)机器用途:
变换能量: 电动机、发电机、内燃机…
原动机
工作机
传递物料: 汽车、起重机、挖掘机… 变换物料: 机床—车、铣、刨、磨、钻… 变换信息: 计算机…
三. 基础指什么？
一. 什么是机械？ 机械系统
机械系统 mechanical system 1. 机械是机器和机构的总称。
2. 什么是机器？
(1) 机器定义：
一种执行机械运动的装置。 可用来变换和传递能量、物料和信息。
发动机组装及原理
(2)机器特征：
具有以下特征的实物组合。
1) 人为的实物组合；
机械设计基础
Mechanism and Machine Design
一、教材
《机械设计基础》中国石油大学 綦耀光主编
二、文献
《机械原理与设计学习指导书》中国石油大学 《机械设计基础》 东南大学 余长庚主编
国家精品课程：西北工业大学、四川大学等 机械原理与机械设计等课程。
三、考核方式改革
平时作业考核融入期末命题之中
控制系统
二. 如何来设计？
抽油机(实物) 抽油机(模型)
启发: 来自生活的灵感
1. 设计的一般方法
机器应满足要求:
(1)功能性：实现预期运动，完成预期工作； (2)经济性：降低成本，可靠性设计、优化设计，
节约能源，结构简单、工艺性好、工作效率高； (3)使用性：操作方便、安全可靠、便于维修，运行成本低； (4)其它性能：符合人机工程原理，造型美观，安全环保，
(5) 样机试制和鉴定阶段：
设计过程的实物化阶段。
三. 基础指什么？
课程性质
机械
通用机械－齿轮、皮带传动、链条、螺纹连接等 专业机械－内燃机、车床、抽油机
本课程是技术基础课
课程内容
机械基本工作理论; 通用机械设计研究.
机械原理－机器机构组成、工作原理、分析方法
机械设计－机械结构、机械零件的具体设计
机械是机器和机构的总称。
3. 什么是机构？
机构的定义：
用来传递与变换运动和力的可动装置。 构成机器的组成部分。
4. 机器的组成部分 (1)传统机器组成：
原动部分 传动部分
执行部分
(2)现代机器组成：
原动部分 传动部分
执行部分
控制部分
操
作
机
示
1. 工业机器人
教 板
2. 六自由度机器
人动作演示
四. 本课程的学习方法
本课程的特点：实践性与可动性
理论与实践相结合:逐步建立工程意识 机构简图与实物相结合:认真教学环节 机构的静态与动态相结合 形象思维与逻辑思维相结合
五. 绪论: 现代机械发展趋势
精巧微小 －血管爬行机器人 庞然大物 －航天飞机、钻井平台 高速重载、高精度、高效低噪 机电液一体化
MEMS （微机电系统）
Micro Air Vehicle Microsatellite
Mini-car
空中客车A－ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ80（555人）
CAD (VR) (计算机辅助设计，虚拟现实）
创新设计思维的培养：
便于包装和运输等等。
二. 设计的一般过程
(1) 调查决策阶段：
明确设计任务、进行科技查新、市场预测。
(2) 方案设计阶段：
系统的总体工作原理及技术思路。
(3) 技术设计阶段：
总体结构设计，选材料，性能计算，画出部件装 配草图。
(4) 工作图设计阶段：
零件设计和装配图细节设计，编制设计说明书、 工艺卡、使用说明书。
从分手工工可作以提坊高到工机作械效工率 厂
机械化生产可以实现零件互换
大量从生单产件可小以批降低到成大本量、生提产高质量
将动力分配到 不同设备
铣床
锯床 砂轮机
车床
架空天轴
带传动
直流发电机 --电动机组
摩登时代：人是机器的奴隶？
机械设计基础 第0章 绪 论
重点内容： 一. 什么是机械？
二. 如何来设计 ?