機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)教案(張伯俊)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)教案 （參考課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：56） （汽車維修教研室） 0 緒論 學(xué)時(shí)分配：1 教學(xué)內(nèi)容： 0.1引言 0.3.2本課程要求的先修課程 0.2本課程研究的對象和內(nèi)容 0.3.3本課程的目的和特點(diǎn) 0.2.1機(jī)械的特征 0.4機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過程 0.2.2機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件和零件 0.4.1機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 0.2.3機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究的對象和內(nèi)容 0.4.2機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程 0.3本課程的目的和特點(diǎn) 0.3.1重要的技術(shù)基礎(chǔ)課 教學(xué)要點(diǎn)：重點(diǎn)介紹本課程的性質(zhì)、研究對象、學(xué)習(xí)目的、課程特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法，簡單介紹機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟和方法。特別注意講清楚機(jī)械、機(jī)器與機(jī)

2、構(gòu)之間的區(qū)別，通用零件與專用零件的分類。 1平面機(jī)構(gòu)及其自由度 學(xué)時(shí)分配：3 教學(xué)內(nèi)容： 1.1運(yùn)動副及其分類 1.1.1自由度 1.1.2 運(yùn)動副 1.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 1.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及作用 1.2.2構(gòu)件的分類 1.2.3繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟 1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及其計(jì)算 1.3.1平面機(jī)構(gòu)的自由度 1.3.2 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件 1.3.3 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 1.4速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析中應(yīng)用 1.4.1速度瞬心 1.4.2瞬心的求法 1.4.3 瞬心在速度分析中的應(yīng)用 教學(xué)要點(diǎn)：重點(diǎn)介紹機(jī)構(gòu)、運(yùn)動副、運(yùn)動鏈、自由度與約束及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件等基本概

3、念、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制和機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件；簡單介紹速度瞬心（包括絕對瞬心和相對瞬心）的基本概念和用“三心定理”確定一般平面機(jī)構(gòu)各瞬心位置的方法。平面機(jī)構(gòu)自由度分析和計(jì)算也是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷是正確計(jì)算自由度的關(guān)鍵。講解機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制時(shí)，應(yīng)安排一次機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪實(shí)驗(yàn)，以提高教學(xué)效果。 2平面連桿機(jī)構(gòu) 學(xué)時(shí)分配：4 教學(xué)內(nèi)容： 2.1概述 2.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和特性 2.2.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 2.2.2雙曲柄機(jī)構(gòu) 2.2.3雙搖桿機(jī)構(gòu) 2.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的力學(xué)特性 2.3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件 2.3.2急回運(yùn)動 2.3.3壓

4、力角和傳動角 2.3.4死點(diǎn)位置 2.4鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 2.4.1移動副取代轉(zhuǎn)動副的演化 2.4.2變更機(jī)架的演化 2.4.3變更桿長的演化 2.4.4擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副的演化 2.5平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.5.1平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題 2.5.2按照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 2.5.3按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 2.5.4按照給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 2.5.5按給定點(diǎn)運(yùn)動軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 2.6平面多桿機(jī)構(gòu)簡介 教學(xué)要點(diǎn)：重點(diǎn)介紹四桿機(jī)構(gòu)的組成、基本形式、壓力角和傳動角、死點(diǎn)位置、急回特性及其計(jì)算、曲柄存在的條件、桿機(jī)構(gòu)的基本演化方法和典型桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法；簡單介紹平面多桿機(jī)

5、構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本章的一個(gè)難點(diǎn)。不同的設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，應(yīng)采用不同的設(shè)計(jì)方法。圖解法直觀，易理解，常用于解決給定位置的設(shè)計(jì)任務(wù)。解析法精確，借助解析法程序、優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，大大提高解析法的設(shè)計(jì)能力，已能完成復(fù)雜要求的的設(shè)計(jì)任務(wù)。 3凸輪機(jī)構(gòu) 學(xué)時(shí)分配：4 教學(xué)內(nèi)容： 3.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 3.1.1應(yīng)用舉例 3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)分類 3.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 3.2從動件的常用運(yùn)動規(guī)律 3.2.1術(shù)語介紹 3.2.2幾種常見的從動件運(yùn)動規(guī)律 3.3圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓 3.3.1繪制原理 3.3.2幾種常見的凸輪輪廓的繪制 3.4解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓簡介 3.5設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題

6、 3.5.1滾子半徑的選擇 3.5.2壓力角的校核 3.5.3基圓半徑對凸輪機(jī)構(gòu)的影響 教學(xué)要點(diǎn)：重點(diǎn)介紹凸輪機(jī)構(gòu)的組成、分類及特點(diǎn)。注意講解清楚盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。凸輪一般作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動，從動件可作連續(xù)或間歇的往復(fù)運(yùn)動或擺動。凸輪機(jī)構(gòu)的種類很多，各具特色。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)出合適的凸輪輪廓，就可使從動件獲得所需的運(yùn)動規(guī)律：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。它的缺點(diǎn)：凸輪與從動件之間易于磨損：凸輪輪廓較復(fù)雜，加工困難；從動件的行程不能過大。介紹從動件常用的運(yùn)動規(guī)律。凸輪的輪廓是由從動件運(yùn)動規(guī)律決定的，因此了解從動件常用的運(yùn)動規(guī)律及其特點(diǎn)是十分重要的。只有某種運(yùn)動規(guī)律的加速

7、度曲線是連續(xù)變化的，這種運(yùn)動規(guī)律才能避免沖擊。等速運(yùn)動規(guī)律在某些點(diǎn)的加速度在理論上為無窮大，所以有剛性沖擊；而等加速等減速運(yùn)動規(guī)律在某些點(diǎn)的加速度會出現(xiàn)有限值的突然變化，所以有柔性沖擊。介紹圖解法繪制凸輪輪廓的基本方法。圖解法繪制凸輪輪廓是按照相對運(yùn)動原理來繪制凸輪的輪廓曲線的，也就是“反轉(zhuǎn)法”。用“反轉(zhuǎn)法”繪制凸輪輪廓主要包含三個(gè)步驟：將凸輪的轉(zhuǎn)角和從動件位移線圖分成對應(yīng)的若干等份；用“反轉(zhuǎn)法”畫出反轉(zhuǎn)后從動件各導(dǎo)路的位置；根據(jù)所分的等份量得從動件相應(yīng)的位移，從而得到凸輪的輪廓曲線。設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題。在選擇滾子半徑，必須保證滾子半徑小于理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑；在確保運(yùn)動不失真

8、的情況下，可以適當(dāng)增大滾子半徑，以減小凸輪與滾子之間的接觸應(yīng)力。為了確保凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動性能，應(yīng)對凸輪輪廓各處的壓力角進(jìn)行校核，檢查其最大壓力角是否超過許用值。如果最大壓力角超過了許用值，一般可以通過增加基圓半徑或重新選擇從動件運(yùn)動規(guī)律，以獲得新的凸輪輪廓曲線，來保證凸輪輪廓上的最大壓力角不超過壓力角的許用值。 4齒輪機(jī)構(gòu) 學(xué)時(shí)分配：4 教學(xué)內(nèi)容： 4.1引言 4.2齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及類型 4.2.1齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) 4.2.2齒輪機(jī)構(gòu)的分類 4.3齒廓嚙合基本定律 4.3.1齒輪嚙合基本定律 4.3.2共軛齒廓 4.3.3節(jié)點(diǎn)和節(jié)圓 4.4漸開線性質(zhì)及漸開線齒廓 4.4.1漸開線的形成 4.4.

9、2漸開線的性質(zhì) 4.4.3漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn) 4.5漸開線直齒圓柱齒輪各部分的名稱和尺寸計(jì)算 4.6漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合傳動 4.6.1正確嚙合的條件 4.6.2標(biāo)準(zhǔn)中心距 4.6.3壓力角與嚙合角 4.6.4重合度 4.7漸開線齒廓的加工原理及變位齒輪的概念 4.7.1成形法 4.7.2范成法 4.7.3根切現(xiàn)象和最少齒數(shù) 4.7.4變位齒輪 4.8平行軸斜齒齒輪機(jī)構(gòu) 4.8.1斜齒輪的共軛齒廓曲面 4.8.2平行軸漸開線斜齒輪正確嚙合的條件 4.8.3斜齒輪各部分名稱和幾何尺寸計(jì)算 4.8.4斜齒輪法向參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 4.8.5斜齒輪傳動的重合度 4.8.6斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 4.8.7斜齒

10、輪的優(yōu)缺點(diǎn) 4.8.8斜齒輪的螺旋角 4.9圓錐齒輪機(jī)構(gòu) 4.9.1圓錐齒輪概述 4.9.2背錐和當(dāng)量齒數(shù) 4.9.3直齒圓錐齒輪幾何尺寸計(jì)算 教學(xué)要點(diǎn)：齒輪傳動的最基本要求之一是其瞬時(shí)角速度比必須保持恒定。通過分析一對齒輪的傳動關(guān)系導(dǎo)出了齒廓嚙合基本定律，同時(shí)引出了共軛齒廓、節(jié)點(diǎn)和節(jié)圓等基本概念；漸開線的形成決定了漸開線的性質(zhì)，由于漸開線齒廓具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，所以漸開線齒輪是目前使用最廣的齒輪；漸開線齒輪的各部分的名稱、符號和計(jì)算公式等由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不宜隨意改動；標(biāo)準(zhǔn)齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)壓力角、標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)和徑向間隙系數(shù)；漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合條件是模數(shù)相等、壓力角相等，斜齒輪還應(yīng)滿足螺

11、旋角大小相等，方向相反。由此可見，直齒輪的互換性較好，斜齒輪一般是成對設(shè)計(jì)的；重合度的大小，反映出同時(shí)嚙合的齒對數(shù)的多少，斜齒輪有較大的重合度；當(dāng)用范成法加工齒輪時(shí)，若被加工的齒輪齒數(shù)較少時(shí)會出現(xiàn)根切，由此引出了最少齒數(shù)的概念；變位齒輪的許多的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)齒輪機(jī)構(gòu)中廣為使用，應(yīng)進(jìn)一步增加部分內(nèi)容；斜齒輪的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)的，端面參數(shù)與法面參數(shù)存在一定的關(guān)系。斜齒輪的端面仍為漸開線齒輪，所以漸開線直齒中的計(jì)算公式可以直接用于斜齒輪的端面齒輪；本章是本課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容之一，應(yīng)安排齒輪機(jī)構(gòu)泛成實(shí)驗(yàn)和齒輪參數(shù)測繪實(shí)驗(yàn)，以強(qiáng)化對本章內(nèi)容的理解。 5輪系 學(xué)時(shí)分配：3 教學(xué)內(nèi)容： 5.1引言 5.3.1

12、輪系的傳動比 5.3.2一對齒輪傳動的傳動比分析 5.3.3定軸輪系傳動比分析 5.3.4惰輪 5.3.5定軸輪系傳動比計(jì)算一般式 5.2輪系的類型 5.3定軸輪系及其傳動比 5.4周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比 5.4.1周轉(zhuǎn)輪系的組成 5.4.2差動輪系和行星輪系 5.4.3周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算 5.5混合輪系及其傳動比 5.6輪系的典型應(yīng)用 5.6.1實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的兩軸之間的齒輪傳動 5.6.2實(shí)現(xiàn)變速齒輪傳動 5.6.3實(shí)現(xiàn)大傳動比齒輪傳動 5.6.4實(shí)現(xiàn)合成運(yùn)動和分解運(yùn)動 5.7幾種特殊的行星傳動簡介 5.7.1漸開線少齒差行星齒輪減速器 5.7.3諧波齒輪傳動 5.7.2擺線針輪行星減速器 教學(xué)

13、要點(diǎn)：介紹輪系的分類和應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)要掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系以及混合輪系的傳動比的計(jì)算方法和轉(zhuǎn)向的確定方法，并對新型行星齒輪傳動及特點(diǎn)有所了解。本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是輪系的傳動比計(jì)算和轉(zhuǎn)向的判定。在運(yùn)用反轉(zhuǎn)法計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比時(shí)，應(yīng)十分注意轉(zhuǎn)化輪系傳動比計(jì)算式中的轉(zhuǎn)向正負(fù)號的確定，并區(qū)分行星輪系和差動輪系的傳動比計(jì)算的特點(diǎn)。混合輪系傳動比計(jì)算的要點(diǎn)是如何正確劃分出各個(gè)基本輪系，劃分的關(guān)鍵是先找出輪系中的周轉(zhuǎn)輪系部分。輪系的組成情況和運(yùn)動傳遞情況十分豐富。在掌握基本輪系和典型輪系的基礎(chǔ)上，可創(chuàng)新設(shè)計(jì)出功能獨(dú)特的混合輪系。 6其它常用機(jī)構(gòu) 學(xué)時(shí)分配：2 教學(xué)內(nèi)容： 6.1棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.1棘輪機(jī)構(gòu)的

14、基本組成及工作原理 6.1.2棘輪機(jī)構(gòu)的常見類型 6.1.3用棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動 6.2槽輪 6.2.1槽輪機(jī)構(gòu)的組成及工作原理機(jī)構(gòu) 6.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù) 6.3不完全齒輪機(jī)構(gòu) 6.4凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu) 6.5組合機(jī)構(gòu) 教學(xué)要點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系，以及棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)等，是構(gòu)成機(jī)械運(yùn)動的常見基本機(jī)構(gòu)。通過學(xué)習(xí)應(yīng)掌握各種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，各個(gè)機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)何種運(yùn)動規(guī)律；通過機(jī)構(gòu)間的比較，掌握各機(jī)構(gòu)間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。同一個(gè)運(yùn)動規(guī)律，可以由多種不同的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的運(yùn)動規(guī)律，首先應(yīng)選定某種運(yùn)動機(jī)構(gòu)，再進(jìn)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)。也可以選

15、定多個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再比較各自的性能指標(biāo)，最終確定選用的哪個(gè)機(jī)構(gòu)。除已學(xué)的機(jī)構(gòu)外，還有大量的不常用的機(jī)構(gòu)和特殊用途的機(jī)構(gòu)，平時(shí)應(yīng)注意觀察，了解并掌握這些機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，充實(shí)自身的機(jī)構(gòu)知識。另外，與平面機(jī)構(gòu)相對應(yīng)的空間機(jī)構(gòu)（如空間槽輪機(jī)構(gòu)等），種類也十分豐富，也應(yīng)了解、掌握。當(dāng)單一基本機(jī)構(gòu)不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可考慮采用組合機(jī)構(gòu)。一般來說，組合機(jī)構(gòu)能完成復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律，同一個(gè)運(yùn)動規(guī)律，能實(shí)現(xiàn)的組合機(jī)構(gòu)更多，選擇、設(shè)計(jì)難度更大。另外，機(jī)構(gòu)越復(fù)雜、構(gòu)成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件越多，機(jī)構(gòu)的可靠性就越低，制造成本就越高。所以，應(yīng)綜合評價(jià)一個(gè)組合機(jī)構(gòu)的優(yōu)劣。在機(jī)械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)占據(jù)十分重要的地位。掌握基本機(jī)

16、構(gòu)的特點(diǎn)和機(jī)構(gòu)組合的基本方法，是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。 7機(jī)械的動力性能 學(xué)時(shí)分配：3 教學(xué)內(nèi)容： 7.1回轉(zhuǎn)件的平衡 7.1.1回轉(zhuǎn)件平衡的目的 7.1.2回轉(zhuǎn)件的平衡計(jì)算 7.2機(jī)械速度波動與調(diào)節(jié) 7.2.1機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程及其速度波動 7.2.2周期性速度波動和調(diào)節(jié) 7.2.3非周期性速度波動和調(diào)節(jié) 7.2.4機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù) 7.3機(jī)器的機(jī)械效率 教學(xué)要點(diǎn)：機(jī)械的慣性載荷將嚴(yán)重影響機(jī)械工作的平穩(wěn)性、影響機(jī)械的運(yùn)動質(zhì)量、降低機(jī)械零件的工作壽命，同時(shí)還將引起機(jī)械本身及周圍環(huán)境的沖擊和振動，甚至造成非常危險(xiǎn)的后果。慣性載荷與速度有關(guān)，對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械來說，應(yīng)十分重視慣性載荷

17、問題。另外，造成構(gòu)件的質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)中心的原因很多，如：幾何形狀、制造精度、安裝誤差、材質(zhì)不均等。當(dāng)測出不平衡量（質(zhì)徑積）和方位后，一般采用增減質(zhì)量法進(jìn)行平衡。但也有的機(jī)器其工作原理就是利用慣性載荷的。機(jī)械的速度波動是絕對的，普遍存在的，而速度恒定是相對的。不同的機(jī)械對速度穩(wěn)定性的要求也是不同的。當(dāng)機(jī)器對速度有控制要求時(shí)，應(yīng)增加調(diào)速功能。調(diào)速的方法不外乎是通過改變驅(qū)動力所作的功或改變阻力所作的功來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械的效率主要取決于組成機(jī)械的機(jī)構(gòu)效率，不同機(jī)構(gòu)的效率有其一定的范圍。在設(shè)計(jì)傳遞動力的機(jī)械時(shí)，應(yīng)選用機(jī)械效率較高的機(jī)構(gòu)；對于傳遞運(yùn)動的裝置，可采用效率相對較低的機(jī)構(gòu)。對于同一種機(jī)構(gòu)，不同的材料、不

18、同的制造精度、不同的工作環(huán)境，其機(jī)械效率也不同。從提高機(jī)械效率的角度來說，應(yīng)盡可能地提高機(jī)構(gòu)的效率和減少組成機(jī)械的機(jī)構(gòu)數(shù)。 8機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論 學(xué)時(shí)分配：3 教學(xué)內(nèi)容： 8.1機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 8.1.1機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求 8.1.2機(jī)械零件的失效、工作能力和承載能力 8.1.3機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 8.1.4機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟 8.2機(jī)械零件設(shè)計(jì)要點(diǎn) 8.2.1材料及熱處理問題 8.2.2公差與配合、表面粗糙度問題 8.2.3工藝性問題 8.2.4優(yōu)先數(shù)系和標(biāo)準(zhǔn)化問題 8.3機(jī)械零件的強(qiáng)度 8.3.1常用名詞定義 8.3.2變應(yīng)力及其變應(yīng)力下的許用應(yīng)力 8.4機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度

19、8.5摩擦、磨損及潤滑概述 8.5.1摩擦概述 8.5.2磨損概述 8.5.3潤滑概述 教學(xué)要點(diǎn)：機(jī)械零件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是合理確定零件的形狀和尺寸，選擇適當(dāng)?shù)牧慵牧?。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，此外，還要處理好：材料及熱處理問題、公差與配合問題、表面粗糙度問題、工藝性問題和標(biāo)準(zhǔn)化問題等；機(jī)械零件的主要失效形式有7種，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)分析出某種零件在某種環(huán)境下的主要失效形式，據(jù)此確定零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；機(jī)械零件強(qiáng)度問題是零件設(shè)計(jì)中的主要問題和重要問題。其中，變應(yīng)力下的疲勞極限問題是建立零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)，應(yīng)十分重視；關(guān)于摩擦、磨損及潤滑問題的研究內(nèi)容十分豐富，對提高機(jī)械零件的使用壽命、改善

20、工作環(huán)境等有著十分重要的意義，應(yīng)進(jìn)一步充實(shí)這方面的內(nèi)容；機(jī)械整機(jī)設(shè)計(jì)、機(jī)械零件設(shè)計(jì)都存在一個(gè)繼承和發(fā)展的問題，只有了解掌握了已有知識、方法后，才有可能進(jìn)行創(chuàng)新、發(fā)展，所以，第一步的任務(wù)是學(xué)習(xí)現(xiàn)有的知識和方法，通過觀察、收集、總結(jié)、實(shí)踐積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高自身的設(shè)計(jì)素質(zhì)。 9聯(lián)接 學(xué)時(shí)分配：4 教學(xué)內(nèi)容： 9.1螺紋的形成、分類和參數(shù) 9.1.1螺紋的形成 9.1.2螺紋的分類 9.1.3螺紋的參數(shù) 9.2螺紋副的受力、效率和自鎖分析 9.2.1螺紋副的受力分析 9.2.2螺紋副的效率 9.2.3螺紋副的自鎖 9.3機(jī)械設(shè)備常用螺紋 9.3.1三角形螺紋 9.3.2矩形螺紋 9.3.3梯形螺紋 9

21、.3.4鋸齒形螺紋 9.4螺紋聯(lián)接的基本類型和常用螺紋聯(lián)接件 9.4.1螺紋聯(lián)接的基本類型 9.4.2常用螺紋聯(lián)接件 9.5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 9.5.1螺紋聯(lián)接的預(yù)緊 9.5.2螺紋聯(lián)接的防松 9.6螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 9.6.1普通螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 9.6.2鉸制孔螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 9.7螺栓的材料和許用應(yīng)力 9.8螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 9.8.1提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 9.8.2螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9.9螺旋傳動 9.9.1螺旋傳動的應(yīng)用和類型 9.9.2滑動螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算 9.9.3滾動螺旋和靜壓螺旋傳動簡介 9.10鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接 9.10.1鍵聯(lián)接的類型和結(jié)構(gòu) 9.10.2

22、平鍵聯(lián)接計(jì)算 9.10.3花鍵聯(lián)接 9.11其它聯(lián)接 9.11.1銷聯(lián)接 9.11.2焊接和粘接 9.11.3過盈聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接和成形聯(lián)接 教學(xué)要點(diǎn)：聯(lián)接可分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接兩種。常見的可拆聯(lián)接有螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接等，常見的不可拆聯(lián)接有焊接和粘接，過盈聯(lián)接一般做成不可拆聯(lián)接。聯(lián)接螺紋采用三角形螺紋，傳動螺紋主要采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋。這三種螺紋均已標(biāo)準(zhǔn)化。螺紋聯(lián)接有螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種基本類型。螺紋聯(lián)接件品種很多，大都已標(biāo)準(zhǔn)化，常用的有螺栓、螺釘、雙頭螺柱、緊定螺釘、螺母和墊圈。大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要預(yù)緊，主要目的是增加聯(lián)接的剛性、緊密性和防

23、松能力，在沖擊、振動、變載荷及溫度變化較大的情況下，則必須采取防松措施。防松方法有摩擦防松、機(jī)械防松和破壞螺紋副防松三類。螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先分析螺栓聯(lián)接情況，然后選用相應(yīng)公式計(jì)算，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果按標(biāo)準(zhǔn)選取螺栓直徑。螺栓其余部分尺寸及螺母、墊圈等，一般可根據(jù)螺栓公稱直徑直接從標(biāo)準(zhǔn)中選定。螺旋傳動主要用于把回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動，同時(shí)可傳遞運(yùn)動和動力。根據(jù)用途可分為傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋；根據(jù)摩擦情況可分為滑動螺旋、滾動螺旋和靜壓螺旋，其中滑動螺旋應(yīng)用最廣。鍵和花鍵是最常用的軸轂聯(lián)接方式，均已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)和使用時(shí)應(yīng)根據(jù)定心要求、載荷大小、使用要求和工作條件等合理選擇。根據(jù)工作前是否有

24、預(yù)緊力，鍵聯(lián)接可分為松聯(lián)接和緊聯(lián)接。松聯(lián)接的工作表面是鍵的側(cè)面，靠擠壓工作，屬于這類聯(lián)接的有平鍵（普通平鍵、導(dǎo)鍵和滑鍵）和半圓鍵聯(lián)接；緊聯(lián)接的工作表面是上下面，靠摩擦力工作，常用的有楔鍵和切向鍵聯(lián)接。平鍵的選用方法是根據(jù)軸徑d確定鍵的截面尺寸bh，根據(jù)輪轂寬度B確定鍵長L（LB，必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核。普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是輪轂壓潰。銷主要用于定位，也可用于聯(lián)接，傳遞不大的載荷；焊接和粘接用于不可拆聯(lián)接；過盈聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接和成形聯(lián)接主要用于軸和轂孔的聯(lián)接，屬于無鍵聯(lián)接。 11齒輪傳動 學(xué)時(shí)分配：8 教學(xué)內(nèi)容： 10.1齒輪的失效形式10.2齒輪材料熱處理10.3齒輪的傳動精度10.4圓柱齒

25、輪力計(jì)算10.5接觸強(qiáng)度的計(jì)算10.6彎曲強(qiáng)度的計(jì)算10.7 圓柱齒輪材料參數(shù)10.8斜齒輪傳動10.9 圓錐齒輪傳動10.10 齒輪的構(gòu)造10.11 齒輪的潤滑效率10.12 圓弧齒輪簡介教學(xué)要點(diǎn)：齒輪傳動設(shè)計(jì)運(yùn)用到前面已學(xué)過的“齒輪機(jī)構(gòu)基本原理”、“工程力學(xué)”、“金屬材料及熱處理”、“公差與互換性”、“機(jī)構(gòu)制圖”等多方面的知識；通過學(xué)習(xí)要能根據(jù)齒輪傳動的工作條件及失效情況，確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。掌握某一特定條件下的主要失效形式，分析產(chǎn)生的原因，選用相對應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，同時(shí)應(yīng)掌握提高齒輪傳動承載能力的方法和措施；齒輪傳動設(shè)計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的設(shè)計(jì)問題，為了便于教學(xué)，本書作了大量的簡化。通過學(xué)習(xí)應(yīng)掌握齒輪傳

26、動設(shè)計(jì)的基本原理和一般方法，對于重要的齒輪傳動設(shè)計(jì)問題，應(yīng)參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊等設(shè)計(jì)資料，采用國際規(guī)定的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算；直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)是斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓錐齒輪傳動設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，即，斜齒輪、錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算最終將轉(zhuǎn)為相應(yīng)的等效的直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度問題，所以，應(yīng)著重掌握直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)問題；齒輪傳動中的受力分析是齒輪強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)，特別是斜齒輪、錐齒輪中的圓向力、徑向力和軸向力三者的關(guān)系及相應(yīng)的計(jì)算公式。 12蝸桿傳動 學(xué)時(shí)分配：6 教學(xué)內(nèi)容： 11.1蝸桿傳動的特點(diǎn)11.2 蝸桿傳動的參數(shù) 11.3蝸桿傳動的失效形式11.4蝸桿傳動的受力分析 11.5 蝸桿傳動的強(qiáng)度計(jì)算11.6

27、蝸桿傳動的效率計(jì)算教學(xué)要點(diǎn)：了解蝸桿傳動的特點(diǎn)。傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，具有自鎖性，工作平穩(wěn)噪聲低，沖擊載荷小。但傳動的效率低，發(fā)熱大，易發(fā)生磨損和膠合等失效形式，蝸輪齒圈常需用比較貴重的青銅制造，因此蝸桿傳動成本較高。合理選擇蝸桿傳動的參數(shù)。除模數(shù)外，蝸桿的分度圓直徑也應(yīng)取為標(biāo)準(zhǔn)值，目的是為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目，并便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，并保證蝸桿與配對蝸輪的正確嚙合。蝸輪齒數(shù)的選擇應(yīng)避免用滾刀切制蝸輪時(shí)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，并滿足傳動比的要求。蝸桿頭數(shù)的選擇應(yīng)考慮到效率和傳動比。蝸桿傳動的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算。蝸桿傳動受力分析的方法與齒輪傳動的分析方法類似，但是各力的對應(yīng)關(guān)系與齒輪傳動的不同。在蝸桿傳動的強(qiáng)度

28、計(jì)算時(shí)，考慮到蝸桿傳動的相對滑動速度大，效率低，發(fā)熱大，因此蝸輪齒面的主要失效形式是膠合，其次才是點(diǎn)蝕和磨損。然而，目前還沒有妥善的方法對膠合和磨損進(jìn)行計(jì)算，所以一般只是仿照圓柱齒輪進(jìn)行齒面和齒根強(qiáng)度的條件性計(jì)算，在選取許用應(yīng)力是考慮膠合和磨損的影響。蝸桿的熱平衡計(jì)算。蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊，箱體的散熱面積小，所以在閉式傳動中，產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，容易產(chǎn)生膠合，所以與一般的閉式齒輪傳動不同，蝸桿傳動一般需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。熱平衡計(jì)算的基本原理是單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量不大于單位時(shí)間能散發(fā)出去的熱量。在實(shí)際工作中，一般是利用熱平衡條件，找出工作條件下應(yīng)控制的油溫，通過控制油的工作溫度，來保證蝸桿傳動的

29、正常工作。 13帶傳動和鏈傳動 學(xué)時(shí)分配：8 教學(xué)內(nèi)容： 12.1 帶傳動的類型及應(yīng)用12.2 帶傳動的受力分析 12.3 帶的應(yīng)力分析 12.4 帶傳動的彈性滑動 12.5 普通V帶傳動的計(jì)算12.6 V帶的結(jié)構(gòu) 12.7. 同步帶傳動簡介 12.8 鏈傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用12.9 鏈條和鏈輪 12.10. 鏈傳動的運(yùn)動、受力分析 12.11鏈傳動的參數(shù)選擇12.12. 滾子鏈傳動 12.13 鏈傳動的潤滑布置 帶傳動教學(xué)要點(diǎn)：帶傳動根據(jù)工作原理可分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動兩種。摩擦型帶傳動應(yīng)用最廣，布置形式多為開口布置。摩擦型帶傳動在工作前已有一定的初拉力，工作時(shí)靠帶與帶輪間的摩擦力工作，

30、帶的兩邊形成松邊和緊邊，兩邊的拉力差是帶傳遞的有效圓周力，最大有效圓周力可以通過柔韌體摩擦的歐拉公式計(jì)算出來。帶的工作應(yīng)力為變應(yīng)力，由帶拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力s1、離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力sc和帶在帶輪上環(huán)繞而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力sb三部分組成。為避免s1過大，應(yīng)限制最小帶速，為避免sc過大，應(yīng)限制最大帶速，為避免sb過大，應(yīng)限制小帶輪的最小計(jì)算直徑。帶傳動的失效形式是打滑和帶的疲勞損壞，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證帶傳動不打滑的條件下，使帶具有足夠的疲勞強(qiáng)度（壽命）。帶傳動的打滑和彈性滑動是兩個(gè)截然不同的概念。打滑是可以避免的，彈性滑動是不可避免的。彈性滑動造成從動輪圓周速度降低，降低率用滑動率表示。普通V帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算

31、的主要內(nèi)容是確定V帶的型號、長度、根數(shù)、中心距、帶輪直徑、材料、結(jié)構(gòu)以及對帶輪軸的壓力等。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意帶輪最小直徑、傳動中心距、帶根數(shù)的選取和小帶輪包角與帶速的驗(yàn)算。 鏈傳動教學(xué)要點(diǎn)：鏈傳動是具有中間繞性件的嚙合傳動，兼有帶傳動和齒輪傳動的特點(diǎn)。根據(jù)工作性質(zhì)，鏈傳動可分為傳動鏈、起重鏈和曳引鏈，一般機(jī)械傳動中，常用的是滾子傳動鏈。滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，其最重要的參數(shù)是鏈節(jié)距，鏈節(jié)距越大，鏈的各部分尺寸也越大，承載能力也越高。鏈條的長度用鏈節(jié)數(shù)表示，為避免使用過渡鏈節(jié)，鏈節(jié)數(shù)一般取偶數(shù)。鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的參數(shù)，常用齒廓為“三圓弧一直線”齒廓。多邊形效應(yīng)是鏈傳動的固有特性，鏈節(jié)距越大，鏈輪齒數(shù)越

32、少，鏈輪轉(zhuǎn)速越高，多邊形效應(yīng)就越嚴(yán)重。由于多邊形效應(yīng)，鏈傳動不宜用于有運(yùn)動平穩(wěn)性要求和轉(zhuǎn)速高的場合。鏈傳動的失效主要是鏈條的失效，其承載能力受到多種失效形式的限制。如果規(guī)定鏈條的壽命，把小鏈輪在不同轉(zhuǎn)速下由于各種失效形式所限定的傳遞功率做出曲線，即得到該鏈的極限功率曲線。把特定試驗(yàn)條件下得到的極限功率曲線作適當(dāng)修改，可得到鏈的額定功率曲線，利用它可進(jìn)行鏈的選型或?qū)嶋H承載能力的校核，但應(yīng)注意實(shí)際工作條件與試驗(yàn)條件不同時(shí)的修正。鏈傳動設(shè)計(jì)可分為一般鏈速和低速兩種情況，一般鏈速（u 0.6 m/s）時(shí)按功率曲線設(shè)計(jì)計(jì)算，低速（u0.6 m/s時(shí)按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。鏈傳動張緊的主要目的是避免鏈條垂度過大

33、時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象，同時(shí)可增加鏈條和鏈輪的嚙合包角，常用的張緊方法有調(diào)整中心距和用張緊裝置兩種。鏈傳動的潤滑方式應(yīng)根據(jù)鏈速和鏈節(jié)距按推薦的潤滑方式選擇。 14軸 學(xué)時(shí)分配：4 教學(xué)內(nèi)容： 14.1. 軸的功用和類型；設(shè)計(jì)軸的一般步驟14.2軸的材料 14.3軸的結(jié)構(gòu)14.4軸的強(qiáng)度計(jì)算 14.5 軸的剛度計(jì)算14.6軸的臨界轉(zhuǎn)速教學(xué)要點(diǎn)：軸的功用是支承軸上旋轉(zhuǎn)零件，并傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動。按軸受載荷的性質(zhì)不同，可將軸分為傳動軸、心軸和轉(zhuǎn)軸。軸是機(jī)械中的重要零件，軸的設(shè)計(jì)直接影響整機(jī)的質(zhì)量。軸的設(shè)計(jì)一般應(yīng)解決軸的結(jié)構(gòu)和承載能力兩方面的問題。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)從多方面考慮，應(yīng)滿足的基本要求有：軸

34、上零件有準(zhǔn)確的位置、固定可靠，軸具有良好的工藝性，便于加工和裝拆，合理布置軸上零件，以減小軸的工作應(yīng)力。軸的強(qiáng)度計(jì)算包括有以下兩種： 按傳矩初步計(jì)算軸的直徑，只是根據(jù)傳矩計(jì)算直徑，忽略了彎矩，計(jì)算結(jié)果是粗略的； 按彎扭合成的當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度，同時(shí)考慮了彎矩核扭矩的作用，由于彎矩和傳矩引起的應(yīng)力性質(zhì)可能不同，所以引入了折算系數(shù)。 15 滑動軸承 學(xué)時(shí)分配：4教學(xué)內(nèi)容： 15.1摩擦狀態(tài)15.2滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式15.3 軸瓦及軸承襯材料 15.4 潤滑劑和潤滑裝置15.5非液體摩擦滑動軸承15.6 動壓潤滑的基本原理15.7 液體動壓油楔軸承 教學(xué)要點(diǎn)：滑動軸承根據(jù)摩擦狀態(tài)不同可分為非液體潤

35、滑軸承和完全液體潤滑受軸承。完全液體潤滑軸承又分為動壓潤滑軸承與靜壓潤滑軸承。工程上大多用非液體潤滑軸承?；瑒虞S承有多種結(jié)構(gòu)型式：整體式、剖分式、自動調(diào)心式等。由于滑動軸承本身有一些獨(dú)特的優(yōu)勢，適用于一些特殊的場合，如高速、重載、高精。軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)對滑動軸承的性能影響較大，應(yīng)綜合考慮多方面因素選定軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)。非液體摩擦滑動軸承計(jì)算和校核時(shí)，限制壓強(qiáng)p，以保證潤滑油膜不被破壞；限制pv值，以保證軸承溫升不至于太高，因?yàn)椋瑴囟忍撸菀滓疬吔缬湍さ钠屏?。根?jù)流體動壓潤滑的形成原理設(shè)計(jì)出的動壓潤滑滑動軸承，主要用于連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場合。動壓潤滑滑動軸承的設(shè)計(jì)較復(fù)雜，故不在本書中敘述。必

36、要時(shí)請參閱有關(guān)資料。 16滾動軸承 學(xué)時(shí)分配：4 教學(xué)內(nèi)容： 16.1 滾動軸承的類型特點(diǎn)16.2滾動軸承的代號16.3 滾動軸承的選擇計(jì)算16.4 滾動軸承的潤滑密封16.5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)教學(xué)要點(diǎn)：滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，在類型和尺寸方面已制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，并有專業(yè)廠家生產(chǎn)。因此，作為設(shè)計(jì)者的任務(wù)是：熟悉滾動軸承的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，選擇軸承的型號，進(jìn)行軸承裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在熟悉常用滾動軸承的類型、代號、基本性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)軸承所受載荷大小、方向、性質(zhì)、工作轉(zhuǎn)速高低、軸頸的偏轉(zhuǎn)情況等要求，來選擇滾動軸承的類型。通過壽命計(jì)算，確定軸承尺寸。另外，軸承裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可忽視，由于軸承裝置設(shè)計(jì)

37、不合理而導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗的情況時(shí)有發(fā)生，所以，應(yīng)根據(jù)不同類型的軸承、功用、工況、載荷特性等，設(shè)計(jì)出合理的軸承裝置結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)尺寸。GB272/T1993規(guī)定了滾動軸承代號的表示方法，通過學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握軸承代號中的基本代號，了解前置代號和后置代號。滾動軸承主要承受的是脈動接觸應(yīng)力，主要的失效形式是疲勞點(diǎn)蝕破壞。在滾動軸承壽命計(jì)算中，基本額定壽命和基本額定動載荷是兩個(gè)重要定義；對于同時(shí)受徑向力和軸向力的軸承，載荷由當(dāng)量動載荷公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)軸承壽命要求不等于基本額定壽命時(shí)，或軸承的受力不等于基本額定動載荷時(shí)，可通過軸承的壽命計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)，還應(yīng)加入溫度影響系數(shù)、載荷系數(shù)和可靠度的額定壽命修正系數(shù)。當(dāng)量動載荷計(jì)算不同于一般的合力計(jì)算，當(dāng)軸向力較小時(shí)，F(xiàn)a=0，即軸向力忽略不計(jì)；當(dāng)軸向力較大時(shí)，才按比例折算入載荷計(jì)算式。較小較大的判斷是由不同類型的軸承按徑向力與軸向力的比值確定的。