第七章 轴和轴毂联接
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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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。
轴毂联接知识
轴毂联接知识今日我们聊聊在机械设计中，我们必需把握的有关轴毂联接的学问！轴毂联接是轴毂与轴相连接的轴上零件，常见齿轮、带轮等。
联接使回转零件在轴上定位和固定，以便传递运动和动力。
一般平键联接轴毂联接的方式有键联接、花键联接、成形联接、胀套联接、销联接、紧定螺钉联接、过盈联接等，有些联接方式仅用于轴毂联接，有些联接方式可兼作其它联接。
键和花键是最常见的轴毂联接方式。
1、键联接键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上旋转零件与摇摆零件，起周向固定零件的作用以传递旋转运动和扭矩，楔键还可以起单向轴向固定零件。
而导键、滑键、花键还可用作轴上移动的导向装置。
依据键的结构形式，键联接可分为平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接等几类。
1.1平键联接：平键的两个侧面是工作面并用于传递转矩。
键上面与轮毂槽底之间留有间隙，为非工作面。
主要尺寸是键长L、键宽b和键高h。
平键端部外形有圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）三种(如下图) ，C型键用于轴端。
A、C型键的轴上键槽用端铣刀切制，对轴应力集中较大，B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出，轴上应力集中较小。
1.2半圆键联接：它靠键的两个侧面传递转矩，故其工作面为两侧面。
上键槽用尺寸与半圆键相同的圆盘铣刀加工，因而键在槽中能绕其几何中心摇摆，以适应轮毂槽由于加工误差所造成的斜度。
1.3楔键联接：键的上下两表面是工作面，键的上表面和轮毂键槽底面均有1∶100的斜度，装配后，键即楔紧在轴和轮毂的键槽里，工作表面产生很大预紧力。
钩头楔键联接1.4切向键联接：它由两个一般楔键组成。
其上下两面（窄面）为工作面，其中之一面在通过轴心线的平面内。
工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。
一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个键。
用于载荷很大，对中要求不严的场合。
由于键槽对轴减弱较大，常用于直径大于100mm的轴上。
机械设计基础轴毂联接
机械设计基础轴毂联接1. 简介轴毂联接是机械设计中常用的一种联接方式，主要用于连接轴和轮毂或其他旋转装置。
它既能传递力矩和转动，又能承受径向和轴向载荷，并提供一定的位置固定性。
轴毂联接在各种机械设备和工程项目中广泛应用，如汽车、飞机、机械加工等。
2. 轴毂联接类型2.1 键槽联接键槽联接是一种常见的轴毂联接方式，其原理是通过在轴和轮毂上切割相应的键槽，并在键槽中插入键来实现联接。
键槽联接具有简单、可靠的特点，在承受转矩时能够提供良好的力传递和位置固定性。
锥形联接是一种将轴和轮毂通过锥形形状进行联接的方法。
在锥形联接中，轴和轮毂的端面呈相应的锥度，通过将两者相互嵌套来实现联接。
锥形联接具有良好的力传递性能和固定性能，适用于较大的转矩传递。
2.3 胀紧联接胀紧联接是一种利用胀紧原理实现的轴毂联接方法。
它通过在轴和轮毂上钻孔，并在孔中安装膨胀套或螺栓等元件，使其通过膨胀或拉紧来实现联接。
胀紧联接具有简单、可靠的特点，适用于中小型设备和工程。
摩擦联接是一种利用摩擦力实现的轴毂联接方式。
在摩擦联接中，通过轴和轮毂的摩擦力来实现联接。
摩擦联接常用于带有摩擦制动装置的机械设备，如摩托车、自行车等。
3. 轴毂联接设计要点3.1 轴毂联接的强度计算在轴毂联接的设计中，需要进行强度计算以确保联接的可靠性和安全性。
强度计算应考虑联接所承受的转矩、径向力和轴向力等。
3.2 轴和轮毂的配合轴和轮毂的配合是轴毂联接设计的重要方面，配合不良会导致联接失效和损坏。
配合方式应根据实际需要选择，常见的配合方式有过盈配合、间隙配合和硬度配合等。
3.3 轴毂联接的固定方式轴毂联接需要一定的固定方式来保证联接的可靠性和稳定性。
常见的固定方式包括螺纹固定、焊接固定、胀紧固定等。
3.4 轴毂联接的检测与维护轴毂联接在使用过程中需要定期进行检测和维护，以确保联接的可靠性和安全性。
检测方法包括视觉检查、测量和无损检测等。
4. 总结轴毂联接是机械设计中常见的一种联接方式，通过不同的联接方法可以实现不同的需求。
轴毂联接
2. 半圆键联接
键能在槽中摆动,以适应毂槽底面,装配方便，但键槽较 深，对轴的强度削弱较大 ——适用于锥形轴端的联接。 适用于锥形轴端的联接。 适用于锥形轴端的联接 。 以两侧面为工作面
机械设计基础 2012-5-5
3. 楔键联接 结构： 结构：键的上表面有1:100的斜度。
普通楔键
勾头楔键
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L=B-（5~10）mm （ ）
⑵键的标记：名称、型号（A型不 键的标记：名称、型号（ 型不 ）、键宽和键长 标）、键宽和键长 B型平键 ×h×L=16×10×125 型平键b× × 型平键 × × → 键B 16×125 GB…. ×
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例题： 例题： 选用普通平键，已知轴径 选用普通平键，已知轴径d=35mm，轮毂长度 ， B=95mm，并标注。 ，并标注。 解：选择A型键 选择 型键 查表19-1，轴径 d=35mm：剖面尺寸 ×h=10×8 查表 ， ：剖面尺寸b× × 齿轮宽度B=95mm： 键长L=B-（5~10）= 85~90mm ： 齿轮宽度 （ ）
4、花键联接：轴上周向均布的凸齿和轮毂孔 、花键联接：
1)均匀受力； 均匀受力； 均匀受力
◇结构：外花键（花键轴）和内花键（花键孔）组成。 结构：外花键（花键轴）和内花键（花键孔）组成。 键齿侧面是工作面。 键齿侧面是工作面。 ◇特点：多齿传递载荷，故承载能力高，对中性好;但制 特点：多齿传递载荷， 承载能力高，对中性好; 造要采用专用设备，成本较高。 造要采用专用设备，成本较高。 ◇应用：用于定心精度要求高、载荷较大的场合。 应用：用于定心精度要求高、载荷较大的场合。
6)可用磨削方法提高加工精度及 可用磨削方法提高加工精度及 联接质量。 联接质量。
精品课件-轴及轴毂联接
5.5
+0.2
>50-58 16*10 16 0
+0.050 -0.043 -0.0215 -0.061
6.0
0
>58-65 18*11 18
7.0
>65-75 20*12 20 +0.052 +0.140 0
+0.026
-0.022
7.5
>75-85 22*14 22 0
+0.065 -0.052 -0.026
磨损（动联接）
2)强度计算
挤压强度条件：
l:键的工作长度：
A型 B型 C型 T-轴上传递的转矩（N.mm） d-轴的直径(mm) h-键的高度
-键、轴和轮毂中挤压强度最低的材料的许用应力 如果计算键的强度不够，在结构允许的条件下，可适当增加轮毂和键的长度 或间隔布置180°两个键。考虑到两个键的载荷分配不均匀性，在验算键的强 度时只按1．5个键计算。
轴的常用材料是碳素钢和合金钢。 碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综
合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～ 0.5%的中碳素钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等 普通碳素钢。合金钢具有比碳素钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比 较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、 20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、 38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件 下工作的轴。
-0.074
9.0
半径r 毂t1
公称尺 极限偏 最 最
寸
轴毂连接
机械设计
可见联接的挤压强度不够。考虑到相差较大，因此改用双键，相隔布置。双键的 工作长度l=1.5×70mm=105mm 。由式（6-1）可得： [σp]=2T×103/kld=2×2200×103/6×105×70MPa=99.8MPa<[ σp]=110M Pa(合适）
键的标记为：键20 ×90 GB／T 1096－2003（一般 A型键可不标出“A”，对 于 B型或 C型键，须将“键”标为“键B”或“键C”）。
开尾圆锥销在联接时的防松 效果好，适用于有冲击、振动的 场合的联接。
机械设计
端部带螺纹的圆锥销 可用于盲孔或拆卸困难的 场合；
销轴用于两零件的铰 接处，构成铰链联接。销 轴通常用于开口销锁定， 工作可靠，装拆方便。
槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽，将槽销 打入销孔后，由于材料的弹性使小的扭转变形，故沿键的工作长度l及沿宽度 b上的压力分布情况均较以前发生了变化，压力的合力N不再通过
轴心。为了简化，把键和轴视为一体，并将下方分布在半圆柱面
上的径向压力用集中力F代替。计算时假设压力沿键长均匀分布， 沿键宽为三角形分布，取xb/6，yd/2，由键和轴一体对轴心
的受力平衡条件：
轴的直径，mm；[p]为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力， MPa，见附表6-1；
机械设计
• 导向平键联接和滑键联接常用于动联接，其主要失效形式是工作 面的过度磨损。因此应限制其工作面上的压强。按工作面上的压 力进行条件性的强度核核计算，应满足下式：
p 2T 4T [ p] kld hld
机械设计 第六章 键、花键、无键连接和销连接
1.键联接的功能、分类、结构形式及应用 2.键的选择和键联接强度校核计算 3.花键联接的类型、特点及应用，花键联接的强度计算 4.销联接、无键联接
机械设计基础试题库链传动
链传动
一、判断题： 1．链传动的平均传动比是常数，而瞬时转动比是变化的。 2．链转动的平均传动比是不变的，它的值і12=d2/d1=Z2/Z1 3 链传动中,节距 p 增大则传动能力也增大,所以在设计中应尽量取较大的 p 值。 4. 水平安装的链传动中,紧边宜放在上面。 5. 张紧轮应设置在松边。 6．链轮常用齿形有：双圆弧齿形和三圆弧一直线齿形。 （√） （×） （×） （√） （√） （√）
D. 以上均不是
解：1 处轴环高度超过了轴承内圈的高度 2 处轴头长度大于轮毂的宽度，且套筒高度要小于轴承内圈高度 3 处没留退刀槽 2、下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，编写序号列出图 中的各设计错误，并指出设计错误的原因。（注：不必改正）（找出 5 处错误）
1 2 3 4 7 5 6
A.可拆联接 B.不可拆联接 C. 焊接 D. 以上均不是 5．机械静联接多数属于 A 。 A.可拆联接 B.不可拆联接 C. 焊接 D. 以上均不是 6．键联接、销联接和螺纹联接都属于 A 。 A.可拆联接 B.不可拆联接 C. 焊接 D. 以上均不是 7．楔键联接对轴上零件能作周向固定，且 B 。 A.不能承受轴向力 B.只能承受单向轴向力 C. 不能承受径向力 8． A 联接的轴与轴上零件的对中性好用于高速精密的传动。 A.紧键 B.松键 C. 高速精密 D. 以上均不是 9．根据平键的 C 不同，分为 A.B.C 型。 A.截面形状 B.尺寸大小 C. 头部形状 D. 以上均不是 四、（10 分） 1、图示轴的结构 1、2、3 处有哪些不合理的地方？用文字说明。
四、链传动布置如图所示，小链轮为主动轮，试在图上标出其正确的转动方向。5 分）
轴及轴毂联接
轴毂联接专题知识讲座
轴毂联接主要是实现轴与轴上零件（如齿轮、 链轮、带轮等）旳周向固定并传递转矩，有旳 还能实现轴上零件旳轴向固定或轴向移动。
常用旳措施有键联接、花键联接、过盈配 合联接、无键联接、销联接等。
1 键联接
一Байду номын сангаас键联接旳功能、分类、构造形式及应用
键联接旳种类较多，根据键旳形状，可分为平键、 半圆键、楔键、切向键几大类。
1. 平键 平键旳两侧面是工作面，上面与轮毂槽底之间
有间隙。平键联接具有构造简朴，装拆以便，轴与 轴上零件对中性很好等优点，应用较为广泛，但不 能承受轴向力。常用平键有一般平键和导向平键两 种。
一般平键按构造分，有：
圆 头 — A型（常用）—键顶上面与毂不接触 有间隙
方 头 — B型—常用螺钉固定 半圆头—C型（端铣刀加工）—用于轴端与轮
2 花键联接
花键联接是由多种键齿与键槽在轴和轮毂孔旳周 向均布而成，花键齿侧面为工作面——合用于动、静 联接
一、类型、特点和应用
1、特点： 花键联接由轴和毂孔上旳多种键齿构成， 工作时依托齿侧旳挤压传递转矩； 因花键联接键齿多，所以承载能力大； 齿槽浅，故应力集中小，对轴旳强度减弱少； 对中性和导向性均很好； 需要专用设备加工，所以成本较高；
二、花键联接旳设计计算
花键联接旳强度计算与平键联接相同。根据使用 条件和工作要求，首先选定花键旳类型、尺寸及定心 方式。
失效形式： ①键齿旳压溃（静联接） ②磨损（动联接） ③齿根剪断
值得注意旳是，因为花键联接键齿较多，为考虑 各齿承载旳不均匀性，计算时，引入载荷分配不均匀 系数ψ，ψ值查阅有关设计手册。
3 楔键联接
楔键联接用于静联接。楔键旳上下表面为工作 面，其上表面具有1∶100旳斜度。装配后，键楔紧 压在轴毂之间。工作时，靠键、轴、毂之间旳摩擦 力，和因为轴、毂间有相对转动旳趋势而使键受到 旳偏压来传递转矩；也能传递单向旳轴向力。
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。
轴毂联接简介
2．强度校核
平键联接工作时的受力情况如图所示。
1 键联接
普通平键联接属于静联接，其主要失效形式为联接中较弱零件(通常为轮毂) 的工作面被压溃。导向平键或滑键联接属于动联接，其主要失效形式为工作 面过度磨损，故设计时，静联接验算挤压强度，动联接验算压力强度。
3 2 T 10 /( k l d ) [ ], a 静联接的挤压强度条件为：
3 ' 动联接的压力强度条件为： p 2T 10 /( k l d ) [ p ], a
式中 T——键联接所传递的转矩，N ?m k ——键与轮毂键槽的接触高度，k≈0.4h l ——键的工作长度,(对圆头键 l=L-b，单圆头平键l=L-b/2，平头键l=L)； ' ——轮毂长度, ——轴的直径, d [ p ] ——键联接材料的许用挤压应力, MPa ，查表 [ p ]——键联接许用压力，MPa ，查表。
4 无键联接
凡是在轴毂联接中不用键、花键或销时的联接，统称为无键联接。无键联接 的形式很多，下面介绍型面联接和过盈配合联接。
1 型面联接
型面联接是利用非圆剖面的轴与相应形状的零件的毂孔配合而构成的联接， 如图所示。轴和毂孔可做成柱形或锥形，前者只能传递转矩，可用在不在载荷 作用下移动的动联接；后者还能传递轴向力。型面联接没有应力集中源，对中 性好，承载能力高，装拆方便，但制造工艺复杂，应用不太普遍。
2 600103 66.67MP a k l d 4.8 50 75
3
100
p
p
由普通平键标准查得轴槽深=7.5mm，毂槽深=9mm。 根据所得尺寸，可绘制键槽工作图
2 花键联接
2.1 概述
花键联接是平键在数量上发展 和质量上改善的一种联接，它由 轴上的外花键和毂孔的内花键组 成，如图所示，工作时靠键的侧 面互相挤压传递转矩。 与平键联接相比，花键联接的优点： ① 轴上零件与轴的对中性好； ② 轴的削弱程度较轻；
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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 臵的基本技能。 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
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
可 使 用
济
靠 功
性
性 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。
绪
课程要点
论
机器的设计内容 零件的设计内容
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。
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。
连杆机构 凸轮机构 常用机构
齿轮机构 间歇运动机构
零件
螺栓 常用零件或通用零件 轴 齿轮 弹簧等 活塞 曲轴 叶轮等
专用零件
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。
0.4 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。
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。
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。
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、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。
功能组成 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。 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。
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。
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。
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。
设计机器的一般程序： 市场需求分析
明 确 任 务
功能原理分析
物理、化学、机械原理方案设计结构源自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 由设计准则确定几何尺寸 技术要求 绘零件图
设计计算步骤：
失效分析 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。
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、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。