机械设计课件1
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机械设计1
2、螺纹的类型
(1)按螺纹在轴向剖面内的形状，分为矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹及锯齿 形螺纹。
(2)按螺纹旋线绕行的方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹。只有在特殊需要时，才 采用左螺纹。比如煤汔罐等危险设备中使用的螺纹。
(3)按螺纹的线数，分为单线螺纹和多线螺纹。
◇沿一条螺旋线所形成的螺纹为单线螺纹。单线螺纹多用于联接。 ◇沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。多 线螺纹多用于传动。 ◇多线螺纹由于加工制造的原因，线数一般不超过4条。
FQd 2 tan W2 FQ S tan d2 W1 2T F tan 2 tan Q 2
二、非矩形螺纹 螺纹的牙型角α≠0时的螺纹为非矩形螺纹，如教材图9—11所示。非矩形螺纹 的螺杆和螺母相对转动时，可看成楔形滑块沿楔形斜面移动； 平面时法向反力FN=FQ; 平面时摩擦力Ff =fFN =fFQ; 楔形面时法向反力F'N=FQ/cosβ；楔形面摩擦力F'f =fF'N =fFQ/ cosβ;
dd 1 1 d2 d2
三、 螺纹联接的预紧和防松 1、预紧
螺纹联接：松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受到 力的作用 紧联接——在装配时需拧紧，即在承载时，螺栓已 预先受力，预紧力F0
预紧目的——增加联接的可靠性与紧密性，防止受载后被联接件 间出现缝隙与相对滑移。保持正常工作。
预紧力F0——预先轴向作用力（拉力）
2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用
带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等
开槽螺母
与开口销
圆螺母
与止动垫圈
串联钢丝
(a)正确
(b)不正确
3）永久防松：端铆、冲点、点焊
机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
ppt课件
7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
ppt课件
图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
ppt课件
运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
ppt课件
20
机械设计基础
机械设计 第1章 平面机构及其运动简图
第一章平面机构及其运动简图案例导入：通过硬纸片是否钉在桌面上及常见的推拉门、活页等例子，引入自由度、铰链、铰接、约束条件和运动副、运动链、机构等概念，介绍运动副的分类；以牛头刨床为例子导入运动简图，介绍用简单的符号和图形表示机器的组成和传动原理。
第一节平面运动副一、平面运动构件的自由度平面机构是指组成机构的各个构件均平行于同一固定平面运动。
组成平面机构的构件称为平面运动构件。
两个构件用不同的方式联接起来，显然会得到不同形式的相对运动，如转动或移动。
为便于进一步分析两构件之间的相对运动关系，引入自由度和约束的概念。
如图1-1所示，假设有一个构件2，当它尚未与其它构件联接之前，我们称之为自由构件，它可以产生3个独立运动，即沿x方向的移动、沿y方向的移动以及绕任意点A的转动，构件的这种独立运动称为自由度。
可见，作平面运动的构件有3个自由度。
如果我们将硬纸片（构件2）用钉子钉在桌面（构件1）上，硬纸片就无法作独立的沿x或y方向的运动，只能绕钉子转动。
这种两构件只能作相对转动的联接称为铰接。
对构件某一个独立运动的限制称为约束条件，每加一个约束条件构件就失去一个自由度。
图1-1 自由构件二、运动副的概念机构是具有确定相对运动的若干构件组成的，组成机构的构件必然相互约束，相邻两构件之间必定以一定的方式联接起来并实现确定的相对运动。
这种两个构件之间的可动联接称为运动副。
例如两个构件铰接成运动副后，两构件就只能绕轴在同一平面内作相对转动，称为转动副，见图1-2a)、b)所示。
又如图1-2d)所示，一根四棱柱体1穿入另一构件2大小合适的方孔内，两构件就只能沿轴线X作相对移动，称之为移动副；图1-2c)所示为车床刀架与导轨构成的移动副。
我们日常所见的门窗活叶、折叠椅等均为转动副，推拉门、导轨式抽屉等为移动副。
图1-2 平面低副三、运动副的分类两构件只能在同一平面作相对运动的运动副称为平面运动副。
构成运动副的点、线或面称为运动副元素，根据运动副元素的不同，平面运动副可分为低副和高副。
机械设计基础第1章
两个以上的构件同时在一处用 回转副相连就构成复合铰链。
K个构件具有K-1个转动副.
• 2.局部自由度
与输出构件运动无关的自由度称 为局部自由度。
• 3.虚约束
• 对机构运动不起限制作用的重复约 束称为虚约束。
•
虚约束虽然对运动不起作用，
但有增加构件刚性、使构件受力均
衡等作用。
•
例题４ 例题５
局部自由度
2
2
2
2
1
1 1
Hale Waihona Puke 11(a) 1
2
2
1
2
2
运动副表示
2
1 (b) 1
2 1
2
a)
b) 构件表示
c)
2 构件分类: 1） 固定构件（机架）：用来支承运动构件的构件。 相对地面不动。 2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。如： 原动机，又称输入构件。 3）从动件：机构中随着原动件的运动而运动的其余活 动构件。其中输出预期运动规律的从动件称输出构件。
第1章 平面机构的自由度和速度分析
本章要解决问题 构件组合具有确定相对运动的条件是什么？ 怎样绘制机构运动简图。 何谓速度瞬心？速度瞬心有哪些用途？
基本要求 自由度、运动副、瞬心、复铰、局部自由度、虚约束； 能正确计算平面机构的自由度； 能绘制简单机械的机构运动简图；能正确判定瞬心。
重点 机构自由度的计算，机构运动简图绘制。 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机
• 瞬心数目 一个机构若有Ｎ个构件，则瞬心总数为
•
k=Ｎ(Ｎ-１)/２
瞬心位置 两构件相互接触 分为４种情况
• 三心定理 作平面运动的三构件的三瞬心必位于同一
K个构件具有K-1个转动副.
• 2.局部自由度
与输出构件运动无关的自由度称 为局部自由度。
• 3.虚约束
• 对机构运动不起限制作用的重复约 束称为虚约束。
•
虚约束虽然对运动不起作用，
但有增加构件刚性、使构件受力均
衡等作用。
•
例题４ 例题５
局部自由度
2
2
2
2
1
1 1
Hale Waihona Puke 11(a) 1
2
2
1
2
2
运动副表示
2
1 (b) 1
2 1
2
a)
b) 构件表示
c)
2 构件分类: 1） 固定构件（机架）：用来支承运动构件的构件。 相对地面不动。 2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。如： 原动机，又称输入构件。 3）从动件：机构中随着原动件的运动而运动的其余活 动构件。其中输出预期运动规律的从动件称输出构件。
第1章 平面机构的自由度和速度分析
本章要解决问题 构件组合具有确定相对运动的条件是什么？ 怎样绘制机构运动简图。 何谓速度瞬心？速度瞬心有哪些用途？
基本要求 自由度、运动副、瞬心、复铰、局部自由度、虚约束； 能正确计算平面机构的自由度； 能绘制简单机械的机构运动简图；能正确判定瞬心。
重点 机构自由度的计算，机构运动简图绘制。 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机
• 瞬心数目 一个机构若有Ｎ个构件，则瞬心总数为
•
k=Ｎ(Ｎ-１)/２
瞬心位置 两构件相互接触 分为４种情况
• 三心定理 作平面运动的三构件的三瞬心必位于同一
机械设计----提高零件的强度与刚度的措施课件(1)
心轴代替实心轴
工字钢
表面接触强度计算式
采用圆弧齿轮啮合增大接触面 的综合曲线半径，以降低接触 应力。
提高表面磨损强度的方法
1.选择合适的摩擦副材料 2.提高表面硬度 3.降低表面粗糙度值 4.采用有效的润滑剂和润滑方法 5.表面镀层氧化处理 6.防止尘土落入两摩擦表面间 7.限制工作温度过高
提高零件强度.刚度的方法
提高强度 提高刚度
提高机械零件强度
疲劳强度最后点击
表面磨 损强度
冲击强 度
接触强 度
提高机械零件强度的措施
1.合理布置零件，减小所受载荷 2.降低载荷集中，均布载荷 3.采用等强度结构 4.选用合理截面 5.减小应力集中
改善输入轮的布局使最大转矩减小
采用等强度结构充分发挥材料的性能
选择合适的摩擦副材料
三层结构纳米复合涂层（TRIPLET- STRUCTURE NANOCOMPOSITES）NACO3 技术，也就是由基底层+ 常规层 + 纳米复合层（TIN +ALTIN+NACO）组成，它能有效提高表 面强度和改善表面粗糙度，刀具使用寿命是TIN 薄膜的三倍
经表面强化处理后的曲轴，在 硬度、耐磨性及抗疲劳强度等 方面有不同程度的提高
1.选取不同弹性模量的材料 2.采用合理的结构 3.预紧装配
改变截面形状以增大惯性矩
改变支撑方式
加强筋Βιβλιοθήκη 提高零件冲击强度的方法1.采用能够增大零件弹性变形的结构 2.采用弹性模量低的材料，以获取较大的弹性
变形 3.增加缓冲零件吸收冲击能 4.采用无间隙或预紧的连接，防止又间隙引起
的冲击
冲击强度
抗冲击螺栓
增大材料的弹性 变形以减小冲击
《机械设计基础》课件 第1章 平面机构的自由度和速度分析
机构运动简图和原机构具有相同的运动特性。
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
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§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
机械设计(1)
二、受剪螺栓联接的强度计算
采用铰制孔螺栓联接时，被联接件上的外载荷是靠螺栓杆的 剪切及螺栓杆与被联接件之间的挤压来传递，故联接只需较 小的F'，一般忽略不计。
h3
Fs
d0
Fs Fs
Fs Fs
h
h1 d0
h2
Fs
强度条件 F
1）螺栓杆的抗剪切条件： ）螺栓杆的抗剪切条件：
τ=
4 2）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为： ）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为：
σ=
F′ 1 πd12 4
F′ d2 tan( + ρv ) ψ 2 1 πd13 16
F'
T1
T1 τT = = WT
T3 T4
F'
一般情况
对于M10~M68普通螺栓，有如下统计规律： 普通螺栓，有如下统计规律： 对于 普通螺栓
tan ρ v = 0.17
d 2 = 1.1d1
tanψ = 0.05
Fs max =
Trmax
z
ri2 ∑
i =1
受轴向载荷Q的螺栓组联接
每个螺栓承受的工作载荷为： 每个螺栓承受的工作载荷为：
F Q
Q F= z
D p
螺纹联接
第五节 螺纹联接的强度计算
概述
普通螺栓联接在工作时，螺栓主要受轴向拉力，故又 称受拉螺栓联接。在静载荷作用下：螺栓的主要失效 形式为螺纹部分的塑性变形或断裂；在变载作用下， 螺栓的主要失效形式为疲劳断裂。 铰制孔用螺栓联接，其工作时，螺栓只承受横向载荷， 故又称受剪螺栓联接，其主要失效形式为螺栓剪断、 栓孔或孔壁压溃。
1）确定拧紧力矩
F'预紧力 预紧力 T拧紧力矩 拧紧力矩 T1螺纹阻力矩 T2螺母支承面摩擦力矩 T3螺钉头支承面摩擦力矩 T4夹持力矩
一、-机械设计基础绪论PPT课件
机械设计基础
（第五版）
杨可桢 程光蕴 主编
高等教育出版社
-
1
• 《机械原理》，孙桓 ，陈作模主 编；高等教育出版社。
• 《机械设计》，濮良贵 ，纪名刚 主编；高等教育出版社。
-
2
绪论
在我国，机械的创造、发展及使用有着 悠久的历史（例如捣米这样的简单机构）。 三千年前出现了简单的纺织机 东汉时已发明水排 东汉张衡将杆机构巧妙地使用在人类第一台 地震仪上。
-
26
机构运动简图中的运动副符号
• GB4460-84《机构运动简图符号》
-
27
常用运动副的符号
运动副
运动副符号
名称 两运动构件构成的运动副 两构件之一为固定时的运动副
2 转
2
动
副
平
1
1
面
运
动
2
副移
动
1
副
2
1
2
2
1
1
2
1 2
1
-
22
22
1
1
1
2
1 2
1 2 1
1 2
1 28
t 平 面 高 副
螺
部件：由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独 立装配的组合体。例如：联轴器、滚动轴承等。
-
13
零件的分类
通用零件：在各种机器中普遍使用，例如：齿轮、 链、轴、螺栓、螺母、轴承等。
专用零件：只有在特定的机器中才用到，具有特殊 的功能。例如：曲轴、叶片、犁铧、枪栓等。
-
14
§0－1 本课程研究的对象和内容
-
15
学习本课程的目的
• 1、为学习专业机械设备课程打好基础； • 2、使技术人员在了解各种机械的传动原
（第五版）
杨可桢 程光蕴 主编
高等教育出版社
-
1
• 《机械原理》，孙桓 ，陈作模主 编；高等教育出版社。
• 《机械设计》，濮良贵 ，纪名刚 主编；高等教育出版社。
-
2
绪论
在我国，机械的创造、发展及使用有着 悠久的历史（例如捣米这样的简单机构）。 三千年前出现了简单的纺织机 东汉时已发明水排 东汉张衡将杆机构巧妙地使用在人类第一台 地震仪上。
-
26
机构运动简图中的运动副符号
• GB4460-84《机构运动简图符号》
-
27
常用运动副的符号
运动副
运动副符号
名称 两运动构件构成的运动副 两构件之一为固定时的运动副
2 转
2
动
副
平
1
1
面
运
动
2
副移
动
1
副
2
1
2
2
1
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2
1 2
1
-
22
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1
1
1
2
1 2
1 2 1
1 2
1 28
t 平 面 高 副
螺
部件：由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独 立装配的组合体。例如：联轴器、滚动轴承等。
-
13
零件的分类
通用零件：在各种机器中普遍使用，例如：齿轮、 链、轴、螺栓、螺母、轴承等。
专用零件：只有在特定的机器中才用到，具有特殊 的功能。例如：曲轴、叶片、犁铧、枪栓等。
-
14
§0－1 本课程研究的对象和内容
-
15
学习本课程的目的
• 1、为学习专业机械设备课程打好基础； • 2、使技术人员在了解各种机械的传动原
机械设计基础第1章运动简图ppt课件
机械设计基础第1章运动简图ppt课件•运动简图概述•机构运动简图绘制方法•平面连杆机构运动简图分析•凸轮机构运动简图分析目•齿轮机构运动简图分析•轮系运动简图分析录运动简图概述01运动简图定义与作用定义运动简图是用简单的线条和符号来表示机构运动情况的图形。
作用能够清晰地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性，是机械设计中的重要工具。
在保证能够准确表达机构运动情况的前提下，尽量简化图形，突出重点。
简化原则图形应清晰易懂，符号、线条和标注应符合规范。
清晰原则应完整地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性，不遗漏任何重要信息。
完整性原则运动简图绘制原则机构运动分析机构设计优化机构故障诊断机构创新设计运动简图在机械设计中的应用通过运动简图可以直观地了解机构的运动情况，包括速度、加速度、位移等运动参数的变化规律。
通过对机构运动简图的观察和分析，可以发现机构中存在的故障和隐患，为故障诊断和维修提供依据。
根据运动简图的分析结果，可以对机构进行优化设计，提高机构的性能和使用寿命。
通过对不同机构运动简图的比较和分析，可以启发设计人员的创新思维，探索新的机构设计方案。
机构运动简图绘制方02法高副两构件通过点或线接触而构成的运动副。
高副能同时承受两个方向的力，具有较高的承载能力和较小的摩擦损失，但制造和维修较为困难。
机构组成机构是由刚性构件通过运动副连接而成的系统。
构件是机构中的运动单元，可以是单一的整体，也可以是几个零件组成的刚体。
运动副类型运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。
根据接触形式的不同，运动副可分为低副和高副两大类。
低副两构件通过面接触而构成的运动副。
根据两构件的相对运动形式，低副可分为转动副和移动副两种。
机构组成及运动副类型机构运动简图符号表示法构件的表示在机构运动简图中，构件用直线或折线表示，长度与实际构件的大小无关，只表示构件间的相对位置关系。
运动副的表示转动副和移动副分别用特定的符号表示。
(完整版)机械设计基础1自由度
高副： a. 点或线接触 b. 有两个自由度. 转动 + 移动
（约束了一个自由度）
此外，还有球面副和螺旋副，均属于空间相对运动。本课程不进行讨论。
§1-2.平面机构的运动简图
1．平面运动副的表示方法：
转动副表示方法
2．构件表示方法：
移动副表示方法
高副表示方法
两个转动副构件
一个转动副 一个移动副构件
5 F=3×5 - 2×7 = 1 ✓
(2) 局部自由度： 与整个机构运动无关的自由度。 计算机构自由度时应予排除。
F=3×3 - 2×3 -1 = 2 ×
F=3×2 - 2×2 -1 = 1 ✓
目的：变滑动磨擦为滚动磨擦，以减少磨损。计 算时应将该构件连同运动副一起除去。
(3) 虚约束： 对机构自由度是重复的约束。
第一章 平面机构的自由度 和速度分析
平面机构：所有的构件都在同一平面或在相互平行平 面内运动的机构。
§1-1.运动副及分类
自由构件：在平面内不受约束做自由运动的构件。
自由度：做平面运动的自由构件的独立的自由运动 数（三个自由度）X、Y、 。
Y
y
0
x
X
1．运动副（关节）：两构件间的可动联接
定义：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。
即该机构只有一个自由度，与原 动件数相同（齿轮3为原动件）。 所以,满足机构具有确定运动的条 件。
例题3. 已知一机构如图所示，求其自由度？
解：1. A、B、C、D处为复合铰 链
2. n=7 PL= 10 PH=0
F=3n-2PL-PH=37-2100=1
即该机构只有一个自由度，与原 动件数相同（杆8为原动件）。所 以,满足机构具有确定运动的条件
（约束了一个自由度）
此外，还有球面副和螺旋副，均属于空间相对运动。本课程不进行讨论。
§1-2.平面机构的运动简图
1．平面运动副的表示方法：
转动副表示方法
2．构件表示方法：
移动副表示方法
高副表示方法
两个转动副构件
一个转动副 一个移动副构件
5 F=3×5 - 2×7 = 1 ✓
(2) 局部自由度： 与整个机构运动无关的自由度。 计算机构自由度时应予排除。
F=3×3 - 2×3 -1 = 2 ×
F=3×2 - 2×2 -1 = 1 ✓
目的：变滑动磨擦为滚动磨擦，以减少磨损。计 算时应将该构件连同运动副一起除去。
(3) 虚约束： 对机构自由度是重复的约束。
第一章 平面机构的自由度 和速度分析
平面机构：所有的构件都在同一平面或在相互平行平 面内运动的机构。
§1-1.运动副及分类
自由构件：在平面内不受约束做自由运动的构件。
自由度：做平面运动的自由构件的独立的自由运动 数（三个自由度）X、Y、 。
Y
y
0
x
X
1．运动副（关节）：两构件间的可动联接
定义：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。
即该机构只有一个自由度，与原 动件数相同（齿轮3为原动件）。 所以,满足机构具有确定运动的条 件。
例题3. 已知一机构如图所示，求其自由度？
解：1. A、B、C、D处为复合铰 链
2. n=7 PL= 10 PH=0
F=3n-2PL-PH=37-2100=1
即该机构只有一个自由度，与原 动件数相同（杆8为原动件）。所 以,满足机构具有确定运动的条件
机械设计基础课件 第1章 物体的受力分析与平衡
21
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：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 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：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 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
1机械设计总论-机械设计第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室ppt课件
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（四〕经济性要求
零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时， 应力求设计出耗费〔包括钱财、制造时间及人工〕最少的零件。
螺纹的断裂.swf
要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料 消耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工 时。这些对降低零轮齿根部的折件断.swf 成本均有显著的作用。工艺性良好的结构就意 味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。
（一〕整体断裂
零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险 截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂，或螺纹的断裂.swf者零件在受变 应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。例如螺栓的断 裂、齿轮轮齿根部的折断等。
轮齿根部的折断.swf
轮齿根部的折断.swf
螺纹的断裂.swf
§2-4 机械零件的主要失效形式
（四〕破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。例如： 螺纹的断裂.swf
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常 地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常地工作轮齿根部的折断.swf；高速转子，只有其转速与系统的固有频率错 开时才能正常地工作等。如果破坏了这些必备的条件，则将发 生不同类型的失效。例如：滑动轴承将发生过热、胶合、磨损 等形式的失效；带传动将发生打滑的失效；高速转子将发生共 振从而使振幅增大，以致引起断裂的失效等。
（一〕避免在预定寿命期内失效的要求
3．寿命
螺纹的断裂.swf
• 有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求，但在工作一定 时间后，却可能轮齿根部的折断.swf由于某些原因而失效。这个零件正常工作延续 的时间就叫零件的寿命。 • 影响零件寿命的主要原因有：材料的疲劳，材料的腐蚀以及 相对运动零件接触表面的磨损。
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(1792-1871)
巴贝奇设计的差分机
机械的用途
第一章 绪论
巴贝奇设计的解析机
机械的用途
第一章 绪论
巴贝奇的儿子完成的部分计算机部件
第一章 绪论
设计
制定计划 编造谎言 编制软件 设置骗局 画图形 设计宣传画（广告） 规划人生道路
第一章 绪论
设计是对技术装置的定义，技术装
尽早从二级选课上面选择适合自 己的时间。
本周作业：
1.综合训练调研报告,以组为单位完成； 2.图示为偏心夹具，用于夹持加工零件， 要求夹紧力F=10.8kN。压板2用铸铁制 造，许用应力为： 弯曲[σ]b=80MPa； 挤压[σ]p=120MPa； 剪切[τ]=40MPa。 杆1用Q275钢制造，许用应力为： 拉伸[σ] ’=100MPa； 挤压[σ]p ’=150MPa； 剪切[τ] ’=60MPa。 试确定杆1的尺寸d、D、d及压板2的厚度 h。
第一章 绪论
本课程的内容
一.工作能力设计
二.机械结构设计
※三.机械精度设计
第一章 绪论
本课程的内容
重点分析的零部件分为三类： 1.传动 包括带传动、链传动，齿轮传动、 蜗杆传动、螺旋传动 2.支承 包括滚动轴承、滑动轴承、轴、
联轴器、离合器
3.连接 包括螺纹连接和轴毂连接
第一章 绪论
本课程与先修课的关系
第一章 绪论
如何学好机械设计课 1.注意学习解决问题的方法 2.重视实践环节 3.树立工程观点 4.注意知识积累
成绩评定
一张纸开卷考试60％ 平时作业 20％ 实验3个，10％ 小设计，10％
课程实验安排
1 带传动，第五周
2 螺栓联结 第十二周
3 轴系结构，第十四周
方案设计：
工作机：
工作频率80次/min
原动机：
选用交流电动机，满载转速1450r/min，
中间传动机构：
需要解决的问题
①旋转运动变换为直线运动 ②高速运动变换为低速运动 ③连续运动变换为往复运动
将连续旋转运动变换为直线往复运动
可选择的运动变换技术方案： 1.曲柄滑块 2.齿轮齿条 3.凸轮挺杆 4.螺旋传动 5.流体传动
机械的用途
移 动 物 体
第一章 绪论
机械的用途
转 换 能 量 形 式
第一章 绪论
机械的用途
成 形 加 工
第一章 绪论
机械的用途
获取信息
机械的用途
第一章 绪论
帕斯卡设计的加法器
(1623-1662)
处理信息
机械的用途
第一章 绪论
莱布尼兹设计的乘法器
(1646-1716)
机械的用途
第一章 绪论
第一章 绪论
机械
以下哪些属于机械？
火车 车站 飞机 立交桥 太阳系
三峡大坝 三峡船闸 石头 流星
中华世纪坛 枪炮 子弹 动物
什么是机械？
什么是机械？
什么是机械？
第一章 绪论
机械
机械是人造的技术装置，机械 中的一部分可以相对于另一部分实 现确定形式的相对运动。
第一章 绪论
重 复
狭 义 的 设 计
评价设计本身，进行设计的辅助工作
外 行 认 为 的 设 计
实 际 所 需 的 最 小 限 度 的 基 本 设 计 范 围
广 义 的 设 计
第一章 绪论
本课程的内容
本课程研究机械设计的一般理论、准则 与方法，重点讨论在普通工作条件下工作的 一般参数的通用零部件的设计问题。
从一个设计实例 看机械设计的一般过程
社会需求 设计任务 方案设计 详细设计 (参数、结构) 编制技术文件
以冲压工艺所需的压力加工 设备为例进行分析
社会需求：以上、下模具之间的直线 往复运动对平板材料进行加工， （拉伸，弯曲，切断，冲裁，压印 等）
设计任务：
力——标准吨位 位移——工作行程 速度——最高连续工作速度 加速度——允许速度波动 运动精度——允许运动误差 经济性——最高造价，运行费用 可靠性——平均无故障工作时间 安全性——意外情况下对人和设备进行保护 其他要求——运输，安装，调整
设计问题求解的特点
1.目的性
2.综合性
3.多解性
第一章 绪论
设计与制造的关系
第一章 绪论
设计与制造的关系
第一章 绪论
设计与制造的关系
第一量 2.设计决定产品的市场竞争力 3.设计使科学技术转化为现实的生产力 4.设计是构成产品价值的重要成分
1. 应用。 2. 发展。 3. 综合。
第一章 绪论
教学环节及评分方法
本课程包括以下教学环节： 课堂教学 综合训练 教学实验，习题
课 本
参 考 书
参 考 书 目
参 考 书
Reference books
Reference Books
M.F Spotts, T.E. Shoup
Design of Machine Elements
置通过某种（某些）物理效应实现给定 的功能。 机械设计是通过选择机械结构、结 构组合及其详细结构参数，实现给定的 机械功能。 机械设计所定义的装置应该是可以 通过工业化生产方法实现的。
第一章 绪论
设计是对功能问题求解的过程，设
计问题的求解过程与其它问题的求解过 程相比有很多独有的特点。
第一章 绪论
结构设计:
仅以连杆部件为例讨论结构设计问题
A-A放大
A
A
机械设计所要考虑的内容
组装分拆 加工工艺 材质
测控方式
人机交互 市场 成本
尺寸
设计
机构 功能 安全
劳力
搞好设计所需要的基础知识
力及 强度
结构 机构 功能 人机交互
机械 零件
材料 尺寸
设计要求功能
加工方法
与 约束条件 测控
机械设计过程
整体计划 设计计划 重 复 草案图 计划图 零件图、装配图 制造 检查 设计后期工作 确定想制造的物体及制造活动的内容 确定的内容及设计活动的内容 将头脑中的构思加以展开并在图纸上绘制方 案简图,进行必要的计算 将构思具体化，制订最终想制造物体的 全部信息 绘制为指导生产所需的零件图，并在纸 面上进行试组装 按照零件图、装配图、零件明细表指导、 监督制造过程 对制造出的物体是否符合设计要求加以 检查
高速运动变换为低速运动
可选择的减速传动方案： 1. 带传动 2. 链传动 3. 齿轮传动 4. 蜗杆传动
曲柄压力机传动原理图
结构设计:
仅以连杆部件为例讨论结构设计问题
结构设计:
仅以连杆部件为例讨论结构设计问题
结构设计:
仅以连杆部件为例讨论结构设计问题
结构设计:
仅以连杆部件为例讨论结构设计问题