轴和轴毂联接
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轴和轴毂联接
结构 轴——花键轴：沿轴向均布 多个键齿(外花键)
轮孔——花键孔：毂孔周向均布多个 键槽(内花键)
9.4轴毂联 接
三、型面联接 四、过盈联接 利用过盈配合 五、弹性环联接
谢谢聆听
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9.2轴的结构设计
例：分析图示轴系，确定轴各段直径和长度的主要依据。
9.2轴的结构 设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1.缺少密封装置； 2.缺少垫片， 不能调整轴承间隙；
3.缺少挡油环； 缺少键联接；
4.锥齿轮与轴
5.锥齿轮轴向固定不可靠；6.右 轴承不能装配；
7.右轴承外圈缺少固定； 8.左 轴承外圈缺少固定。
③ 铸铁 质难控制，可靠性较差
QT600—3、QT800— 选2 择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度 和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
9.2轴的结构设计
轴的结构应满足使用要求， 保证轴和轴上零件具有确 定的工作位置；应有利于 提高轴的强度和刚度；还 应具有良好的加工和装配 工艺性。
进行轴的结构设计时，首先要从传动要求和 传动路线来考虑轴上零件的布置，拟定合适 的装拆方案。
✓键槽不应开到圆角处；必须在轴上开横孔时，孔边要 倒圆，以避免应力集中过大。
✓改进轴上零件的结构可以减小轴所承受的弯矩，从而 提高轴的强度和刚度。
9.2轴的 结构设计
9.2轴的结构设计
3.轴的结构工艺性(重点)
✓满足加工、装拆的要求。 ✓安装轴上的零件时，应能使其无过盈地到达装配轴 段。 ✓为便于轴上零件的装配，轴端部、轴颈和轴头的端 部应有倒角，一般为45°。 ✓当零件和轴采用过盈配合时，轴上可设导向锥。
9.2轴的结构设计
9）箱体端面加工面与非加工面 没有分开；10）轴肩太高，无 法拆卸轴承；11）键过长，套 筒无法装入；12）无调整垫片， 无法调整轴承间隙；13）轴承 脂润滑无挡油环
轮孔——花键孔：毂孔周向均布多个 键槽(内花键)
9.4轴毂联 接
三、型面联接 四、过盈联接 利用过盈配合 五、弹性环联接
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9.2轴的结构设计
例：分析图示轴系，确定轴各段直径和长度的主要依据。
9.2轴的结构 设计
轴承采用脂润滑。
9.2轴的结构设计
1.缺少密封装置； 2.缺少垫片， 不能调整轴承间隙；
3.缺少挡油环； 缺少键联接；
4.锥齿轮与轴
5.锥齿轮轴向固定不可靠；6.右 轴承不能装配；
7.右轴承外圈缺少固定； 8.左 轴承外圈缺少固定。
③ 铸铁 质难控制，可靠性较差
QT600—3、QT800— 选2 择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度 和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
9.2轴的结构设计
轴的结构应满足使用要求， 保证轴和轴上零件具有确 定的工作位置；应有利于 提高轴的强度和刚度；还 应具有良好的加工和装配 工艺性。
进行轴的结构设计时，首先要从传动要求和 传动路线来考虑轴上零件的布置，拟定合适 的装拆方案。
✓键槽不应开到圆角处；必须在轴上开横孔时，孔边要 倒圆，以避免应力集中过大。
✓改进轴上零件的结构可以减小轴所承受的弯矩，从而 提高轴的强度和刚度。
9.2轴的 结构设计
9.2轴的结构设计
3.轴的结构工艺性(重点)
✓满足加工、装拆的要求。 ✓安装轴上的零件时，应能使其无过盈地到达装配轴 段。 ✓为便于轴上零件的装配，轴端部、轴颈和轴头的端 部应有倒角，一般为45°。 ✓当零件和轴采用过盈配合时，轴上可设导向锥。
9.2轴的结构设计
9）箱体端面加工面与非加工面 没有分开；10）轴肩太高，无 法拆卸轴承；11）键过长，套 筒无法装入；12）无调整垫片， 无法调整轴承间隙；13）轴承 脂润滑无挡油环
第9章 轴及轴毂连接
5）为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩高度（半径差）h ≈1.5～2mm。
7) 用套筒、螺母、挡圈等定位时，轴段长度应小于相配零件宽度；
四、轴的结构工艺性(重点)
1、轴应设计成阶梯状，且中间粗两头细便于零件从两端装入；
2、与滚动轴承配合的轴肩高度或套筒高度应小于轴承内圈的厚度； 3、轴端应有倒角：c×45°——便于装配。 4、与传动件配合的轴头长度应略短于轮毂的宽度2~3mm，以便 于轴上零件固定可靠；
B
轴套
L
5、装配段不宜过长
6、退刀槽和越程槽
越程槽：保证砂轮能磨削到轴肩，保证轴肩的垂直度； 退刀槽：加工螺纹时，退刀槽可以保证刀具退出。 7、键槽布置
固定不同零件的各键槽应布置在同一母线上，以减少装夹次数。
注意：各轴段直径d 和长度L的确定。
改错
1.缺少密封装置； 2.缺少垫片，不能调整轴承间隙； 3.缺少挡油环； 4.锥齿轮与轴缺少键联接； 5.锥齿轮轴向固定不可靠；6.右轴承不能装配； 7.右轴承外圈缺少固定； 8.左轴承外圈缺少固定。
按受载情况分
弯矩 心轴 转轴
√ √
转矩
× √ √
传动轴 ×
按轴的外形分
光轴
阶梯轴 空心轴 实心轴
形状简单， 加工方便， 轴上零件装 能满足定位 配定位困难 和装配方便 的需要
二、轴的材料
价格便宜，对应力 具有较高的机械强度，更 集中敏感性小，为 ① 碳素钢 好的淬火性能，所以，在 了保证机械性能， 常用30、40、45号钢 传递大功率、减轻重量、 应进行调质或正火 易做成复杂的外形，价 提高轴颈耐磨性时采用。 ② 合金钢 处理。 廉，具有良好的吸振性 40Cr、40CrNi、20Cr、20Cr2Ni4A、 和耐磨性，对应力集中 38SiMnMo 敏感性较低，但铸造品 质难控制，可靠性较差 ③ 铸铁 QT600-3、QT800-2 选择轴的材料和热处理方式时，主要考虑强度、 刚度和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转刚度。
轴和轴毂连接课件
四、 轴毂联接
五、 轴的使用与维护
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3
任务八轴和轴毂联接
一、轴的功用、分类与选材
1、轴的含义：轴是组成机器的重要零件之一，作回 转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大 多数轴还起着传递转矩的作用。轴要用滑动轴承和 滚动轴承来支承。常见的轴有直轴和曲轴，曲轴主 要用于作往复运动的机械中。 2、轴的功用：1）支承回转零件（齿轮、涡轮、带 轮、凸轮等）；2）传递运动和动力。
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轴上零件的轴向定位方法
轴肩或轴环定位
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。 应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。
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注意：①为了保证轴上零件紧靠定位轴肩。 应使： r轴<R孔 或 r轴<C孔！ 且： h轴>C孔或 h轴 >R孔 正 确
错 误
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轴向定位和固定——
①
轴肩和轴环
轴肩与轴环——由定位面和过度圆角组成。 为保证零件端面能靠紧定位面，轴肩(环)圆角半径r必须 小于零件毂孔的圆角半径R或倒角高度C1; 轴肩(环)高度 h应大于C1和R，为了有足够的强度来承受轴向力，通常 取h=(0.07~0.1)d。轴环宽度b≥1.4h。
机车车轴为转动心轴
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4、轴的分类：
第一种分类方法是按承载情况分： (3) 心轴——这种轴在回转工作时主要只承受弯矩的 轴称为心轴，如机车车轴， 如自行车的前轴。
机车车轴为转动心轴
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(3) 心轴——这 种轴在回转工 作时主要承受 弯矩的轴称为 心轴，如机车 车轴， 如自行 车的前轴。
轴和轴毂连接
14.2 轴的结构设计
2）轴上零件的其他定位方法
14.2 轴的结构设计
3、轴的结构工艺性
在满足使用要求的情况下，轴形状尽量简单，相邻轴段直径差不宜过大; 对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆
轴端、轴颈和轴肩的过渡部位应有倒角或过度圆角；轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、 中心孔等尺寸应尽可能统一; 与标准零件相配合的轴径取为圆整值，轴头的直径应采用标准直径系列，以利于加工和 检验; 当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上；
二）按轴的受载情况不同分类
1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。 2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转 矩。如汽车的传动轴。 3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。如减速器轴。
F
d
F
Me
扭转
T
T
弯 曲
14.2 轴的结构设计
一、轴的结构
观看切向键的安装
14.3.2 花键联接
由轴和轮毂孔沿四周方向均部的多个键齿构成的联接称谓 花键联接。
花键的标记为：N（键数）×d（小径）×D（大径）×B（键槽宽） 优点： ① 轴上零件与轴的对中性好； ② 轴的削弱程度较轻； ③ 承载能力强； ④ 导向性好。 缺点: 制造比较复杂、需专用设备，成本高。 花键联接多用于载荷较大，定心精度要求较高的联接中，如汽车，机床， 飞机等机器中。
A型
B型 A型 C型 B型 C型
14.3.1 键连接
普通平键
A型平键
B型平键
C型平键
Ø采用A、C型平键时，轴上键槽一般用指状铣刀铣出，采用B 型键时，键槽用盘状铣刀加工，轮毂上的键槽可用插削或拉削。 A型键应用最广，C型键一般用于轴端。
第六章 轴与轴毂联接
轴的设计
第六章 轴及轴毂连接
二、初定轴径 （一）、类比法
参考同类机型，比较轴传递的功率、转速和工作条件 等初步确定轴的直径。
（二）、按扭转强度计算 dmin
T=9.55×106P/n τ T=T/w T N.mm w T ≈0.2d3
6
P 9.55 × 10 n ≤ [ τ ] MPa τ T= T 3 0 .2 d
d 2 = 1.7 d1 = 1.7 × 20 = 34mm
即d2＝34mm时与d1 等强度。 而今， d2＝60mm 故低速轴强度高。
第六章 轴及轴毂连接
那 根 轴 最 粗 ？
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅲ
第六章 轴及轴毂连接
三、轴的强度计算 （一）确定支点和力作用点之间尺寸 几点假设：
1） 支点选择在轴承宽的中点。 2）带轮、齿轮等承受的载荷看成集中载荷，载荷作用在轮宽中点。 3）旋转零件之间、旋转零件与静止零件之间的距离由经验公式选取， 通常选取10～15mm。
（二）、半圆键
多用于轴端锥面 的辅助连接。传递较小的载 荷。
第六章 轴及轴毂连接
（三）、斜键
1:100 工作面
1:100的斜度。工作面为上下面。
1:100
普通斜键
钩头斜键
普通斜键：工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传递单向轴向力； 特 点 ：适用于低速轻载、对中性较差，转动精度要求不高的场合。变载下易松 动。钩头只用于轴端连接，如轮子在中间，使用普通斜键，且键槽应比键长2倍才 能装入。且要装安全罩 。
第六章 轴及轴毂连接
9.55 × 10 6 P ⋅ d≥3 0.2[τ T ] n 9.55 × 10 6 令：A 0 = 3 0.2[τ T ] d ≥ A0
轴及轴毂联接
轴及轴毂联接§1 概述机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。
本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。
结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。
一、轴的分类按轴受的载荷和功用可分为：1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。
如.车辆轴和滑轮轴。
2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。
如汽车的传动轴。
3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。
如减速器轴。
二、轴的材料主要承受弯矩和扭矩。
轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。
轴的材料从以下中选取：1. 碳素钢优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格便宜，应用广泛。
例如：35、45、50等优质碳素钢。
一般轴采用45钢，经过调质或正火处理；有耐磨性要求的轴段，应进行表面淬火及低温回火处理。
轻载或不重要的轴，使用普通碳素钢Q235、Q275等。
2. 合金钢合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比较敏感，淬火性较好，热处理变形小，价格较贵。
多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。
例如：汽轮发电机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。
滑动轴承的高速轴，采用20Cr、20CrMnTi等。
3. 球墨铸铁球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。
例如：内燃机中的曲轴。
三、设计轴的要求轴的设计一般应解决轴的结构和承载能力两方面的问题。
具体的说，轴的设计步骤有：（1）选择轴的材料；（2）初步估算轴的直径；（3）进行轴的结构设计；（4）精确校核（强度、刚度、振动等）；（5）绘制零件的工作图§10—2 轴的结构设计如教材图10-6所示为一齿轮减速器中的的高速轴。
轴毂联接
[σ p ]
空载下移动的动 联接 [p ] 在载荷作用下移 动的动联接
§ 5 -3 销 联 接
销主要用于定位，即固定两零件之间的相对位置的销，称为定位销； 当用于联接且传递不大的载荷的销，称为联接销； 用作安全装置中的过载剪断元件的销，称为安全销。
销可分为如圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等，这些销 均已标准化。 圆柱销利用微量过盈配合固定在铰制销孔中，经多次装拆会降 低其定位精度和可靠性。 圆锥销具有1：50的锥度，在受横向力时可以自锁。它安装方 便，定位精度高，可多次装拆而不影响定位精度。 端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合。开尾圆锥 销适用于有冲击、振动的场合。
p=
2T ≤ [ p] kdl
l ——键的工作长度，圆头平键l＝L－b，平头平键l＝L，这里L为键 的公称长度；b为键的宽度。 [σp] ——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力。 ［p］——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力。 表5-2 键联接的许用挤压应力、许用压力
许用值 联接工作方式 静联接 动联接 键或毂、轴的材料 钢 铸铁 钢 载 荷 性 质 静载荷 120~150 70~80 50 轻微冲击 100~120 50~60 40 冲击 60~90 30~45 30
图5-16 槽销及其应用
销轴用于两零件的铰接处，构成铰链联接（图5-17）。销 轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。
图5-17 销轴联接
图5-18 开口销
开口销如图5-18所示。装配时，将尾部分开，以防脱出。开 口销常用Q235、10、15低碳钢丝制造。
§ 5 -4
过盈联接简介
1．过盈联接的特点和应用 过盈联接是利用互相配合的零件间的装配过盈来达到联接 目的的。如图5-19所示为两光滑圆柱面的过盈配合联接，包容 件的配合尺寸制造得小于被包容件的配合尺寸。 过盈联接主要用于轴与毂的联接、轮圈与轮芯的联接以及 滚动轴承与轴或座孔的联接等。
轴和轴毂联接
B
采用这些方法固定轴上零件时，为保证
固定可靠，应使：与轮毂相配的轴段长度
比轮毂宽度短2～3 mm，即：l＝B - (2~3)
⑤弹性挡圈、紧钉螺钉、锁紧挡圈作轴向定位 特点：承受轴向力能力较差，适用于轴向力
不大的场合。
锁紧挡圈
6圆锥面定位 特点： ⑥多用于承受冲击
载荷和同心度要求较高的 轴端零件。
为了保证轴上零件的正常工作，其轴向和周向都必须固定， 以防止工作时，出现轴向窜动和周向转动而丧失传递运动和转 矩的功能。
1）、轴上零件的轴向定位和固定： 零件在轴上的轴向定位要准确、可靠。因此，必须使零件具有 确定的安装位置，以保证其承受轴向力作用时不会产生轴向位移。 零件在轴上的轴向定位方法，主要取决于它所承受轴向力的大小， 有轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡 圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。
⑦ 轴承盖 特点：可承受较大的轴向力，通常通过螺钉或
榫槽与箱体联接，通过轴承可对整个轴起轴向定 位作用
轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置
3 提高轴的强度和刚度
（1） 合理布置轴上传动零件的位置，以减小轴的载荷
尽量减小悬臂长度或不采用悬臂布置；轴上零件尽量靠 近支承，减小支承之间跨距，减小弯矩；轴上几个传动件 时，应合理布置其顺序，尽量将输入放中间，减小转矩。
K=5mm~8mm
§9-3 轴的计算
一、轴的强度计算 1．按扭转强度条件计算 2．按弯扭合成强度条件计算
1．按扭转强度条件计算 用于：①只受转矩或主要承受转矩的传动轴的强度计算
②在作轴的结构设计时先按扭转强度计算来初估轴的直径dmin
轴的扭转强度条件为： T
T WT
9550 103 0.2d 3
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➢本课程是一门专业技术基础课，是从理论性、系统性都很强的基础课向实践性较强的专业课过渡的一个 转折点。 ➢学习本书时具体应注意如下几点：
①注意理论联系实际，学以致用，把知识学活。 ②注意本书内容的内在联系，抓住基本知识和设计两条主线。 ③实践性、工程性 ④本书的一些计算结果不具有唯一性。 ⑤注意重视结构设计。
二、课程任务
通过对本课程的学习，模具专业、汽车专业和非机械类专业的学生应达到以下基本要求： ①熟练掌握静力分析的基本理论和基本计算方法，零件承载能力的分析与计算方法，能解决日常生活和工作实 际中有关构件的强度计算等问题。 ②熟悉常用机构的结构特点、工作原理及应用等基本知识，并具有初步分析和设计常用机构的能力。
0.2 课程的性质和任务
一、课程性质
本课程是一门专业技术基础课，首先要综合运用先修课程如高等数学、普通物理、机械制图、金属工艺 学、金属材料及热处理等的基本知识，解决常用机构及通用零部件的受力分析和设计问题；其次，本课程的 理论性、实践性比较强，是后继专业课程学习的重要技术基础，是模具专业、汽车专业和非机械类专业的主 干基础课程之一。该课程在教学中起着承上启下的作用，是工程技术人员的必修课程。
轴和轴毂联接
1
0.1 课程概述
一、 引言
➢在现代工业各领域内，广泛使用各种机械进行生产是最为主要的生产方式。 ➢机械的发展、新机器的诞生推动着工业革命的到来，推动着生产力的进步和社会的向前发展。 ➢制造业的发展水平高低是衡量一个国家生产力水平高低的重要标志之一。
➢在现代社会里，除机械制造行业外，在其他的工业行业（如采矿、冶金、化工、建筑等）中的近机械类 和非机械类的工程技术人员和管理人员，同样也要经常接触各种机械设备，并要处理许多与机械有关的 问题。 ➢掌握一定的机械方面的基本知识非常必要。
二、课程的研究对象及课程内容
➢本书以各种机械中的常用机构及通用零部件为研究对象。 ➢本书内容按照分析已有机械受力和设计新机械的一般程序进行编排，同时兼顾相关学科的传统体系。 ➢总体上，本书内容共包括两篇。第一篇主要介绍静力分析的基本理论；组成构件的各类零件承载能力 的分析与计算。第二篇主要介绍各种常用平面机构的结构组成、工作原理、运动特点及设计；各种常用 机械零部件的结构特点、工作原理、材料和设计计算等。
思考与练习
1、机器与机构的共同特征有哪些？它们的区别是什么？ 2、缝纫机、洗衣机、机械式手表是机器还是机构？ 3、以自行车为例，列举自行车中的两个机构，并说明每个构件上有哪些零件。
结语 谢谢大家！
31
1、机器的结构组成 通过对各种机器进行结构分析可以发现有３个共同的特征： ①都是人为的实物组合。 ②各实物之间具有确定的相对运动。 ③他们都能代替或减轻人类的劳动，去实现能量转换或完成机械功。
从各实物在机器中所起的作用看，每一种机器基本都由５个共同的部分组成，即动力部分、传 动部分、执行部分、控制部分和辅助部分。
➢ 组成机构的，相互间作确定的相对运动的各个实物，称为构件，机构是由构件组成的，一个机构中
可包括若干个构件。从运动的角度看，构件是机械中最基本的运动单元，每个构件都具有独立的运动特 性，如图01中的齿轮4、5。而从加工的角度看，零件是机械中最基本的制造单元，每个零件都具有不可 拆卸、不可再分的特性。构件可以是单一的一个零件，如图03所示的整体式曲轴；也可以是由多个零件 组成的一个刚性整体如图04所示的连杆，它由连杆体１、螺栓２、连杆盖３、螺母４等若干个零件组成。
设计机器的一般程序：
市场需求分析
明 确任务 功原理分析
物理、化学、机械
原理方案设计
结构设计
零件设计
工艺设计
制造 安装调试 市场用户反馈
寿命周期
零件设计步骤： 选择材料
结构设计 设计计算步骤：
失效分析
由设计准则确定几何尺寸 技术要求
绘零件图
计算准则
确定主要几何尺寸
➢机械设计的内容主要包括：确定机械的工作原理，选择合适的机构；拟定设计方案；进行运动分析和 动力分析，计算作用在各构件上的载荷；进行零部件承载能力分析、失效分析和设计计算；总体设计和 结构设计。
➢常用机构
连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 间歇运动机构
➢零件
常用零件或通用零件
专用零件
活塞 曲轴 叶轮等
螺栓 轴 齿轮 弹簧等
➢在机器中，对于一套协同工作且完成共同任务的零件组合，称为部件。
➢部件也分为通用部件和专用部件，如减速器、轴承、联轴器等属于通用部件；而汽车转向器、模具中的型 芯、型腔等则属于专用部件。
0.5 机械设计的基本要求和一般程序 机械设计是指规划和设计实现预期功能的新机械或改进原有机械的性能。
机器 其它要求 劳保、环保 经济性 可靠性 使用功能
➢机械的类型很多，但设计机械应满足的基本要求大致相同，主要是：在满足预期使用功能的前提下， 经济性能好、生产效率高、制造成本低、采用新技术、造型美观和满足特殊要求（如经常移动的机械应 便于拆卸、运输和安装；食品、纺织机械不能污染产品等），在预定的使用寿命时间内安全可靠、操作 简便、维护方便等。
0.4 机器的组成及相关概念
一、机器的组成特征及其定义
任何一种机器都是为实现某种功能而设计制造的。
➢ 如图01所示的内燃机,当气体推动活塞１时,通过连杆２ 将运动传至曲轴３,使曲轴３转动。内燃机的基本功能就是 使燃气在缸内经过进气--压缩--燃烧--排气的循环过程,将燃 烧的热能转变成使曲轴转动的机械能。
➢在明确了机械设计的基本要求和主要内容后，就可以开始设计了。不同的机械，设计方法、设计步 骤各不相同，没有固定的、一成不变的设计程序。但对于各种机械来说，其设计的一般程序基本相同。
➢任何一台机器的诞生，都要经过从感觉到某种需要而萌生设计理念，明确设计要求开始，到设计、 制造、鉴定、产品定型和批量生产等一系列过程。这就是机械设计的一般程序。
综上所述，考虑到随着技术的进步，新的机器如电子计算机等的出现，“机器”一词可广义 定义为：机器是转换或传递能量、物料和信息，执行机械运动，部分代替或减轻人的脑力或体力 劳动的一种设备。
二、机器的相关概念
相关的概念有：机械、机构、构件、零件等。
如果一个实物组合只具备机器３个特征中的前两个，不讨论其做功与否，那么该实物组合就不能称为 机器而被称为机构。因此机构和机器的根本区别在于：机构的功能只是用于传递运动和力，而机器的功能 除传递运动和力外，还能实现能量、物料和信息的转换与传递。当只从运动的观点来看时，机构和机器并 无区别，工程上习惯将机器与机构统称为机械。
③掌握通用零、部件的类型、工作原理、失效形式、设计准则和设计方法，初步具有对一般工作条件和常 用参数范围内的通用零、部件进行设计的能力。
④使学生获得机械设计实验、设计简单机械及传动装置的基本技能。
⑤使学生具有运用标准、规范、手册、图册等相关技术资料的能力。
以上要求也就是本课程的任务。
0.3 课程的学习方法
➢ 图02所示的颚式破碎机,偏心轴２与带轮５固连,电动机通过带传动驱动偏心轴转动,使动颚板作平面运动, 轧碎动颚板与定颚板之间的矿石。颚式破碎机就是通过动颚板的平面运动实现轧碎矿石来做有用的机械功。
机器的种类繁多,其功能、结构、工作原理也各不相同,但从结构上和功能上看,各种机器都具有一些共同 的特征。
①注意理论联系实际，学以致用，把知识学活。 ②注意本书内容的内在联系，抓住基本知识和设计两条主线。 ③实践性、工程性 ④本书的一些计算结果不具有唯一性。 ⑤注意重视结构设计。
二、课程任务
通过对本课程的学习，模具专业、汽车专业和非机械类专业的学生应达到以下基本要求： ①熟练掌握静力分析的基本理论和基本计算方法，零件承载能力的分析与计算方法，能解决日常生活和工作实 际中有关构件的强度计算等问题。 ②熟悉常用机构的结构特点、工作原理及应用等基本知识，并具有初步分析和设计常用机构的能力。
0.2 课程的性质和任务
一、课程性质
本课程是一门专业技术基础课，首先要综合运用先修课程如高等数学、普通物理、机械制图、金属工艺 学、金属材料及热处理等的基本知识，解决常用机构及通用零部件的受力分析和设计问题；其次，本课程的 理论性、实践性比较强，是后继专业课程学习的重要技术基础，是模具专业、汽车专业和非机械类专业的主 干基础课程之一。该课程在教学中起着承上启下的作用，是工程技术人员的必修课程。
轴和轴毂联接
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0.1 课程概述
一、 引言
➢在现代工业各领域内，广泛使用各种机械进行生产是最为主要的生产方式。 ➢机械的发展、新机器的诞生推动着工业革命的到来，推动着生产力的进步和社会的向前发展。 ➢制造业的发展水平高低是衡量一个国家生产力水平高低的重要标志之一。
➢在现代社会里，除机械制造行业外，在其他的工业行业（如采矿、冶金、化工、建筑等）中的近机械类 和非机械类的工程技术人员和管理人员，同样也要经常接触各种机械设备，并要处理许多与机械有关的 问题。 ➢掌握一定的机械方面的基本知识非常必要。
二、课程的研究对象及课程内容
➢本书以各种机械中的常用机构及通用零部件为研究对象。 ➢本书内容按照分析已有机械受力和设计新机械的一般程序进行编排，同时兼顾相关学科的传统体系。 ➢总体上，本书内容共包括两篇。第一篇主要介绍静力分析的基本理论；组成构件的各类零件承载能力 的分析与计算。第二篇主要介绍各种常用平面机构的结构组成、工作原理、运动特点及设计；各种常用 机械零部件的结构特点、工作原理、材料和设计计算等。
思考与练习
1、机器与机构的共同特征有哪些？它们的区别是什么？ 2、缝纫机、洗衣机、机械式手表是机器还是机构？ 3、以自行车为例，列举自行车中的两个机构，并说明每个构件上有哪些零件。
结语 谢谢大家！
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1、机器的结构组成 通过对各种机器进行结构分析可以发现有３个共同的特征： ①都是人为的实物组合。 ②各实物之间具有确定的相对运动。 ③他们都能代替或减轻人类的劳动，去实现能量转换或完成机械功。
从各实物在机器中所起的作用看，每一种机器基本都由５个共同的部分组成，即动力部分、传 动部分、执行部分、控制部分和辅助部分。
➢ 组成机构的，相互间作确定的相对运动的各个实物，称为构件，机构是由构件组成的，一个机构中
可包括若干个构件。从运动的角度看，构件是机械中最基本的运动单元，每个构件都具有独立的运动特 性，如图01中的齿轮4、5。而从加工的角度看，零件是机械中最基本的制造单元，每个零件都具有不可 拆卸、不可再分的特性。构件可以是单一的一个零件，如图03所示的整体式曲轴；也可以是由多个零件 组成的一个刚性整体如图04所示的连杆，它由连杆体１、螺栓２、连杆盖３、螺母４等若干个零件组成。
设计机器的一般程序：
市场需求分析
明 确任务 功原理分析
物理、化学、机械
原理方案设计
结构设计
零件设计
工艺设计
制造 安装调试 市场用户反馈
寿命周期
零件设计步骤： 选择材料
结构设计 设计计算步骤：
失效分析
由设计准则确定几何尺寸 技术要求
绘零件图
计算准则
确定主要几何尺寸
➢机械设计的内容主要包括：确定机械的工作原理，选择合适的机构；拟定设计方案；进行运动分析和 动力分析，计算作用在各构件上的载荷；进行零部件承载能力分析、失效分析和设计计算；总体设计和 结构设计。
➢常用机构
连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 间歇运动机构
➢零件
常用零件或通用零件
专用零件
活塞 曲轴 叶轮等
螺栓 轴 齿轮 弹簧等
➢在机器中，对于一套协同工作且完成共同任务的零件组合，称为部件。
➢部件也分为通用部件和专用部件，如减速器、轴承、联轴器等属于通用部件；而汽车转向器、模具中的型 芯、型腔等则属于专用部件。
0.5 机械设计的基本要求和一般程序 机械设计是指规划和设计实现预期功能的新机械或改进原有机械的性能。
机器 其它要求 劳保、环保 经济性 可靠性 使用功能
➢机械的类型很多，但设计机械应满足的基本要求大致相同，主要是：在满足预期使用功能的前提下， 经济性能好、生产效率高、制造成本低、采用新技术、造型美观和满足特殊要求（如经常移动的机械应 便于拆卸、运输和安装；食品、纺织机械不能污染产品等），在预定的使用寿命时间内安全可靠、操作 简便、维护方便等。
0.4 机器的组成及相关概念
一、机器的组成特征及其定义
任何一种机器都是为实现某种功能而设计制造的。
➢ 如图01所示的内燃机,当气体推动活塞１时,通过连杆２ 将运动传至曲轴３,使曲轴３转动。内燃机的基本功能就是 使燃气在缸内经过进气--压缩--燃烧--排气的循环过程,将燃 烧的热能转变成使曲轴转动的机械能。
➢在明确了机械设计的基本要求和主要内容后，就可以开始设计了。不同的机械，设计方法、设计步 骤各不相同，没有固定的、一成不变的设计程序。但对于各种机械来说，其设计的一般程序基本相同。
➢任何一台机器的诞生，都要经过从感觉到某种需要而萌生设计理念，明确设计要求开始，到设计、 制造、鉴定、产品定型和批量生产等一系列过程。这就是机械设计的一般程序。
综上所述，考虑到随着技术的进步，新的机器如电子计算机等的出现，“机器”一词可广义 定义为：机器是转换或传递能量、物料和信息，执行机械运动，部分代替或减轻人的脑力或体力 劳动的一种设备。
二、机器的相关概念
相关的概念有：机械、机构、构件、零件等。
如果一个实物组合只具备机器３个特征中的前两个，不讨论其做功与否，那么该实物组合就不能称为 机器而被称为机构。因此机构和机器的根本区别在于：机构的功能只是用于传递运动和力，而机器的功能 除传递运动和力外，还能实现能量、物料和信息的转换与传递。当只从运动的观点来看时，机构和机器并 无区别，工程上习惯将机器与机构统称为机械。
③掌握通用零、部件的类型、工作原理、失效形式、设计准则和设计方法，初步具有对一般工作条件和常 用参数范围内的通用零、部件进行设计的能力。
④使学生获得机械设计实验、设计简单机械及传动装置的基本技能。
⑤使学生具有运用标准、规范、手册、图册等相关技术资料的能力。
以上要求也就是本课程的任务。
0.3 课程的学习方法
➢ 图02所示的颚式破碎机,偏心轴２与带轮５固连,电动机通过带传动驱动偏心轴转动,使动颚板作平面运动, 轧碎动颚板与定颚板之间的矿石。颚式破碎机就是通过动颚板的平面运动实现轧碎矿石来做有用的机械功。
机器的种类繁多,其功能、结构、工作原理也各不相同,但从结构上和功能上看,各种机器都具有一些共同 的特征。