机械零件材料学基础概论
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用所学的有关知识设计机械传动装置和简单机械的能力。
（5）掌握典型零件的实验方法和培养实验技能 。 （6）了解常用的现代设计方法及机械发展动向 。
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二、机械设计的一般过程简介
1. 产品规划
根据社会的需要和市场的需求，确定所设计机械（机器）的功能 范围和性能指标，拟订设计任务书。 2. 方案设计
第20页/共34页
1.钢 （含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金）
碳素钢
碳素结构钢
普通碳素结构钢 如Q235、Q275等 低碳钢C＜0.25% 如20
优质碳素结构钢 中碳钢0.6%＜C＜0.25% 如45
碳素工具钢：T7、T8
高碳钢0.6%＜C 如60
和底盘。 控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板、离合器及其油门。 辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电
压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系 统；前后灯、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为 信号系统。
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2. 课程性质
综合性、应用性很强的培养学生设计能力的专业技术基础课。 课前应具有必要的基础理论和金属加工工艺知识。
验算压强 p ≤ [p] 验算pv pv ≤ [pv]
验算速度 v ≤ [v]
第18页/共34页
第二节 机械零件材料学基础
机械零件通常都是由金属材料制成的，有 时也用非金属材料和复合材料制造。
一、 金属材料 二、 非金属材料 三、 复合材料 四、钢的热处理简介
第19页/共34页
一、 金属材料 1．钢 2．铸铁 wenku.baidu.com. 有色金属
原动机
传动系统
工作机
控制系统
原动机： 驱动机器完成预定功能的动力源 工作机： 完成机器预定功能的组成部分 传动系统：传递运动和动力 。有机械传动、电力传动和液力传动等。
本课程只研究机械传动。
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机器组成实例
原 动 机： 汽油机和柴油机。 传动系统：离合器、变速箱、
传动轴和差速器。 工 作 机： 车轮、悬挂系统
进行样机试制，对样机进行试验、测定，从技术上、经济上作出 评定，提出改进意见。
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三、机械零件的设计准则
失效：在规定的工作条件下机械零件失去了正常工作能力。 1、机械零件的主要失效形式 2、机械零件的设计准则
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1、机械零件的主要失效形式
断裂：零件在拉、弯、扭载荷作用下 ，当 [ ] 或 [ ]
2、机械零件的设计准则
保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。
强度准则 刚度准则
[ ]
[ ] lim
S
， [ ]
[ ] lim S
挠度 偏转角 扭转角 振动稳定性准则
磨擦学准则
y y
使受激振作用的各个零件的固有频率f 与激振源的频
率 f p 错开。通常应保证
f p 0.85f 或 f p 1.15f
机械系统的调速与回转件的平衡 机械系统设计（运动方案设计及结构设计） 现代设计法方法简介
第4页/共34页
齿轮传动
蜗杆传动
第5页/共34页
带传动
(a)
(b)
(c)
螺旋传动
（a）滑动螺旋 ;(b）滚动螺旋;（c）静压螺旋
链传动
第6页/共34页
圆柱平摩擦轮传动
螺纹联接
销联接
第7页/共34页
键联接
轴
滑动轴承
联轴器
第8页/共34页
滚动轴承
电 机
数
控
立
式
升
起
降
重
台
机
铣
床
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连 杆
曲 柄
156 齿轮机构 178 凸轮机构 1234曲柄滑块机构 1-气缸体；2-活塞；3-连杆；4-曲轴；5、6-齿轮；7-凸轮；8-进气阀顶杆
第10页/共34页
机器的组成 （实例）
辅助系统（润滑、显示 、照明等
按设计任务书的要求，尽量构思出多种可行的设计方案，通过对 比、筛选，优选出一种功能满足要求、工作原理可靠、结构设计合理、 制造成本低廉的最优方案。 3. 技术和施工图设计
对已选定的设计方案进行分析计算，确定机构和零件的工作参数 以及机械（机器）的主要结构尺寸，完成每一个零件的结构设计，按 照国家标准，绘制出整台机器的设计总图和全部零、部件的施工图， 编写有关技术文件 。 4. 试制、调试、鉴定
第一节 绪 论
一、课程的内容、性质和任务 二、机械设计的一般过程简介 三、机械零件的设计准则
第1页/共34页
一、课程的内容、性质和任务
1.课程内容 2.课程性质 3.课程任务
第2页/共34页
1.课程内容
具体研究内容 研究机械中常用机构和通用机械零部件（各种机 械中普遍使用的零部件）的工作原理、结构特点、基本设计理论 和设计方法。
时，就可能发生断裂，属强度不合格。 疲劳断裂 过载断裂
变形过大： s 时发生,属刚度不合格。 振动过大甚至共振 ：振幅超过了许用值。 零件表面失效：
过大接触应力作用造成。 胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、 磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。 在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效 。
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机器 若干个机构组合而成的具有确定运动的运动装置，能实现 能量的转化或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如内燃 机、电动机、起重汽车、金属切削机床、 电话机和计算机等。 机构 是机器的组成部分，是由两个或两个以上的构件通过可动 联接构成的运动确定的系统，用来传递运动和力 。 构件 是由若干零件刚性联接而成，是机器运动的最小单元。 零件 是机器加工制造的最小单元。 机器的组成 由原动机、工作机、传动系统等组成。
必要的先修课程有
高等数学 机械制图 工程力学
几何精度规范学 金属材料学 金工实习
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3.课程任务
（1）获得认识、使用和维护机械设备的一些基本知识。 （2）运用有关设计手册、图册、标准、规范等有关设计
资料的能力。 （3）掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。 （4）通过课程设计的训练，了解机器设计原则和主要内容,
第3页/共34页
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 齿轮机构）等。 常用通用零部件设计
传动零件：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动、螺旋传动、摩 擦传动等。
联接零件: 螺纹联接、键联接、销联接等。 轴系零件：轴、 轴承（滑动轴承、滚动轴承）、 联轴器等 。
（5）掌握典型零件的实验方法和培养实验技能 。 （6）了解常用的现代设计方法及机械发展动向 。
第14页/共34页
二、机械设计的一般过程简介
1. 产品规划
根据社会的需要和市场的需求，确定所设计机械（机器）的功能 范围和性能指标，拟订设计任务书。 2. 方案设计
第20页/共34页
1.钢 （含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金）
碳素钢
碳素结构钢
普通碳素结构钢 如Q235、Q275等 低碳钢C＜0.25% 如20
优质碳素结构钢 中碳钢0.6%＜C＜0.25% 如45
碳素工具钢：T7、T8
高碳钢0.6%＜C 如60
和底盘。 控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板、离合器及其油门。 辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电
压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系 统；前后灯、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为 信号系统。
第12页/共34页
2. 课程性质
综合性、应用性很强的培养学生设计能力的专业技术基础课。 课前应具有必要的基础理论和金属加工工艺知识。
验算压强 p ≤ [p] 验算pv pv ≤ [pv]
验算速度 v ≤ [v]
第18页/共34页
第二节 机械零件材料学基础
机械零件通常都是由金属材料制成的，有 时也用非金属材料和复合材料制造。
一、 金属材料 二、 非金属材料 三、 复合材料 四、钢的热处理简介
第19页/共34页
一、 金属材料 1．钢 2．铸铁 wenku.baidu.com. 有色金属
原动机
传动系统
工作机
控制系统
原动机： 驱动机器完成预定功能的动力源 工作机： 完成机器预定功能的组成部分 传动系统：传递运动和动力 。有机械传动、电力传动和液力传动等。
本课程只研究机械传动。
第11页/共34页
机器组成实例
原 动 机： 汽油机和柴油机。 传动系统：离合器、变速箱、
传动轴和差速器。 工 作 机： 车轮、悬挂系统
进行样机试制，对样机进行试验、测定，从技术上、经济上作出 评定，提出改进意见。
第15页/共34页
三、机械零件的设计准则
失效：在规定的工作条件下机械零件失去了正常工作能力。 1、机械零件的主要失效形式 2、机械零件的设计准则
第16页/共34页
1、机械零件的主要失效形式
断裂：零件在拉、弯、扭载荷作用下 ，当 [ ] 或 [ ]
2、机械零件的设计准则
保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。
强度准则 刚度准则
[ ]
[ ] lim
S
， [ ]
[ ] lim S
挠度 偏转角 扭转角 振动稳定性准则
磨擦学准则
y y
使受激振作用的各个零件的固有频率f 与激振源的频
率 f p 错开。通常应保证
f p 0.85f 或 f p 1.15f
机械系统的调速与回转件的平衡 机械系统设计（运动方案设计及结构设计） 现代设计法方法简介
第4页/共34页
齿轮传动
蜗杆传动
第5页/共34页
带传动
(a)
(b)
(c)
螺旋传动
（a）滑动螺旋 ;(b）滚动螺旋;（c）静压螺旋
链传动
第6页/共34页
圆柱平摩擦轮传动
螺纹联接
销联接
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键联接
轴
滑动轴承
联轴器
第8页/共34页
滚动轴承
电 机
数
控
立
式
升
起
降
重
台
机
铣
床
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连 杆
曲 柄
156 齿轮机构 178 凸轮机构 1234曲柄滑块机构 1-气缸体；2-活塞；3-连杆；4-曲轴；5、6-齿轮；7-凸轮；8-进气阀顶杆
第10页/共34页
机器的组成 （实例）
辅助系统（润滑、显示 、照明等
按设计任务书的要求，尽量构思出多种可行的设计方案，通过对 比、筛选，优选出一种功能满足要求、工作原理可靠、结构设计合理、 制造成本低廉的最优方案。 3. 技术和施工图设计
对已选定的设计方案进行分析计算，确定机构和零件的工作参数 以及机械（机器）的主要结构尺寸，完成每一个零件的结构设计，按 照国家标准，绘制出整台机器的设计总图和全部零、部件的施工图， 编写有关技术文件 。 4. 试制、调试、鉴定
第一节 绪 论
一、课程的内容、性质和任务 二、机械设计的一般过程简介 三、机械零件的设计准则
第1页/共34页
一、课程的内容、性质和任务
1.课程内容 2.课程性质 3.课程任务
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1.课程内容
具体研究内容 研究机械中常用机构和通用机械零部件（各种机 械中普遍使用的零部件）的工作原理、结构特点、基本设计理论 和设计方法。
时，就可能发生断裂，属强度不合格。 疲劳断裂 过载断裂
变形过大： s 时发生,属刚度不合格。 振动过大甚至共振 ：振幅超过了许用值。 零件表面失效：
过大接触应力作用造成。 胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、 磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。 在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效 。
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机器 若干个机构组合而成的具有确定运动的运动装置，能实现 能量的转化或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如内燃 机、电动机、起重汽车、金属切削机床、 电话机和计算机等。 机构 是机器的组成部分，是由两个或两个以上的构件通过可动 联接构成的运动确定的系统，用来传递运动和力 。 构件 是由若干零件刚性联接而成，是机器运动的最小单元。 零件 是机器加工制造的最小单元。 机器的组成 由原动机、工作机、传动系统等组成。
必要的先修课程有
高等数学 机械制图 工程力学
几何精度规范学 金属材料学 金工实习
第13页/共34页
3.课程任务
（1）获得认识、使用和维护机械设备的一些基本知识。 （2）运用有关设计手册、图册、标准、规范等有关设计
资料的能力。 （3）掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。 （4）通过课程设计的训练，了解机器设计原则和主要内容,
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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 齿轮机构）等。 常用通用零部件设计
传动零件：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动、螺旋传动、摩 擦传动等。
联接零件: 螺纹联接、键联接、销联接等。 轴系零件：轴、 轴承（滑动轴承、滚动轴承）、 联轴器等 。