机械结构设计基础(1)
陈立德第五版-机械设计基础 第1章机械设计概述
一、设计机械零件的基本要求
工作可靠并且成本低廉;
零件的工作能力是指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力，对载荷而言称为承载能力。
设计机械零件要注意以下几点：
（1）合理选择材料，降低材料费用；
（2）保证良好的工艺性，减少制造费用；
（3）尽量采用标准化、通用化设计，简化设计过程从而降低成本。
产品规划 设计任务书 原理方案设计 原理方案图 结构方案设计 总体布局设计 总装配图 施工设计 试制、实验、批 量生产、销售
由设计人员构思出多种可行方案进行分析比较，从中优选出一种方案。
设计结果以工程图及计算书的形式表达出来。
经过加工、安装及调试制造出样机，对样机进行试运行或在生产现场试用。
机械设计的内容与过程
市场调查 可行性研究 …… 功能分析 原理方案设计 …… 主参数匹配设计 主结构构形设计 …… 人机工程设计 外观设计 …… 产品部件设计 产品零件设计 …… 技术文档 样机试制 性能试验 定型批产 ……
使用功能要求 经济性要求 可靠性要求 劳动保护要求－操作方便、工作安全 造型美观、减少污染 其它专用要求
二、机械设计的基本要求
机械设计的基本要求
一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。
§1.1 机械设计的基本要求 §1.2 机械设计的内容与过程 §1.3 机械零件的失效形式及设计计算准则 §1.4 机械零件的接触强度 §1.5 机械零件的标准化 §1.6 现代机械设计理论概述
第1章 机械设计概述
1.1 机械设计的基本要求
机械设计包括以下两种设计:
机械设计基础课后答案1
练习题答案第一章 平面连杆机构1-1 什么叫曲柄？在铰链四杆机构中，曲柄的存在条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？答：⑴ 能绕固定铰链中心作整周转动的连架杆称为曲柄。
⑵ 曲柄存在的条件：①、最短杆和最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和；②、最短杆或其临杆做机架。
⑶ 曲柄不一定是最短杆。
（当满足条件1时并最短杆作机架时，曲柄为最短杆的两个临杆） 1-2 铰链四杆机构用不同的杆长组合并通过构件位置的倒置会得到哪些类型的机构？试填在下表中。
1-3 什么叫摆角？什么叫极位夹角？什么叫行程速比系数？前两者之间有怎样的关系？后两者之间又有怎样的关系？答：⑴ 在曲柄摇杆机构中，取曲柄为主动件，在曲柄转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时的摇杆分别摆至左、右两极限位置。
摇杆两极限位置间的夹角称作摇杆的摆角。
⑵ 对应于摇杆处于两极限位置时，曲柄两位置直线间所夹的锐角，称为极位夹角。
⑶ ()()θ－180θ＋180/ωθ＋180C C /ωθ－180C C /t C C /t C C V V 0002101212121212====线速度从动件工作行程的平均线速度从动件返回行程的平均行程速比系数⑷ 极位夹角和摆角的大小取决于机构中的杆长关系。
摆角越大，极位夹角越大。
⑸ 极位夹角极位夹角行程速比系数－180＋18000== 1-4 曲柄滑块机构是怎样演化为偏心轮机构的？这种演化机构有何优点？答：当曲柄的实际尺寸很小但传递动力较大时，通常将曲柄做一圆盘，圆盘的几何中心为B （亦即圆盘与连杆2的铰接中心），B 与圆盘自身的回转中心A 的距离就是曲柄AB 的长度，这时的机构称为偏心轮机构。
这种演化机构的优点：既减少了加工程序，又提高了曲柄的强度和刚度。
1-5 何谓机构的急回特性？机构具有急回特性的特征是什么？并分析K值大小对机构工作的影响。
答：当曲柄等速转动时，摇杆往返摆动的速度其值不相同，返回时速度较大。
从动件这种返回行程的速度大于工作行程速度的性质，称为机构的急回特性。
机械结构设计课程教学大纲
机械结构设计课程教学大纲课程简介机械结构设计是机械工程专业的重要课程之一，它主要讲授机械结构设计的基础理论和实际应用技巧。
本课程通过培养学生的机械结构设计能力，旨在使学生能够独立进行机械结构的设计与优化。
本文档旨在提供机械结构设计课程的教学大纲，以便教师和学生对课程内容有清晰的了解。
授课目标1.理解机械结构设计的基本理论框架。
2.掌握机械结构设计的基本步骤和方法。
3.能够运用机械结构设计软件进行实际项目的设计与分析。
4.培养学生的创新能力和团队合作意识。
主要内容第一章：机械结构设计基础•机械结构设计的概念和作用•机械结构设计的基本流程•机械结构设计的基本原则•机械结构的材料选择与应用第二章：机械结构设计工具与软件•AutoCAD在机械结构设计中的应用•SolidWorks在机械结构设计中的应用•ANSYS在机械结构分析中的应用•MATLAB在机械结构优化中的应用第三章：机械结构设计实例分析•基于里兹图的机械结构设计•基于强度计算的机械结构设计•基于有限元分析的机械结构设计•基于性能优化的机械结构设计第四章：机械结构设计项目案例•学生团队拟定机械结构设计项目•设计项目分组和任务分配•机械结构设计项目的实施与成果展示教学方法1.授课：通过讲授基本理论和应用技巧，使学生掌握机械结构设计的基本知识。
2.实践：通过机械结构设计软件的实际操作，让学生掌握实际设计与分析的能力。
3.项目：通过小组合作完成机械结构设计项目，培养学生的团队合作与创新能力。
4.讨论：通过案例分析和课堂讨论，引导学生思考和交流，加深对机械结构设计的理解。
考核方式1.平时成绩：包括课堂出勤、参与讨论和作业完成情况。
占总评成绩的30%。
2.课程设计：根据学生完成的机械结构设计项目进行评分。
占总评成绩的40%。
3.期末考试：对学生对机械结构设计基础理论的理解进行考核。
占总评成绩的30%。
参考书目1.《机械结构设计基础》李明著，机械工业出版社，2015年。
机械设计基础1练习题——平面机构的结构分析
机械设计基础1 练习题——平面机构的结构分析一、选择题1．组成机器的运动单元体是（）。
A 机构B 构件C 零件2．下列属于“机器”和“机构”叙述错误的说法是（）。
A 都由若干构件组成且各构件之间有确定的相对运动B 机器包含一个或多个机构C 能够完成有用的机械功或进行能量转换，而机构只能进行运动的传递或改变运动D 机器与机构并无区别，统称为“机械”3．机构运动简图与（）无关。
A 机构数目B 运动副的数目、类型C 运动副的相对位置4．内燃机的连杆属于（）。
A 机器B 机构C 构件D 零件5．以下运动副属于低副的是（）。
A 齿轮副B 凸轮副C 转动副D 都不是6．车轮在轨道上转动，车轮与轨道间构成（）。
A 转动副B 移动副C 高副7．平面机构中的高副引入（）约束。
A 1B 2C 3D 0D 构件形状二、计算图示机构的自由度（如有复合铰链、虚约束、局部自由度应指出），并确定原动件数。
三、试画出下列机构的运动简图。
轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。
试分析此方案能否实现设计意图，并提出修改方案。
机械设计基础1练习题——平面机构的结构分析五、图a、b所示为牛头刨床的设计方案简图，试分析设计方案是否合理？为什么？如不合理，试绘出合理的设计方案图。
六、(1)计算图示机构的自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链、局部自由度和虚约束需说明。
(2 )如果方案不合理，请修改并用简图表示。
G。
石油大学 机械设计基础 第1章 机构结构分析
§1-5 计算自由度时的注意事项
(1)复合铰链
F 3n 2P l P h
3 5 2 6 1 0
3
复合铰链问题分析：
F 3n 2P l P h
3 5 2 7 1 0
1
(2)局部自由度
[1] 问题描述
尖顶推杆凸轮机构
F 3n 2P l P h
二、运动副约束
constraint
运动副自由度:确定组成运动副中的一个构件 相对另一个构件的位置所需的独立参变量的数目.
1、低副
转动副、
移动副
低副---2 个约束 低副个数： Pl 所有低副约束总数：2 Pl
2、高副
凸轮副
齿轮副
平面高副 ---1 个约束
高副个数：Ph
所有高副约束总数： Ph
三、机构自由度
1原动件
机架 平面铰链四杆机构
原动件
2 3
从动件
平面机构/空间机构
1
机架
4
空间铰链四杆机构
§1-2 机构运动简图
一、机构运动简图 kinematic scheme
简单线条与符号按比例表示各构件相对运动关系。
机构示意图--不严格按比例绘制
(1)构件表示
(2)运动副表示
(3)常用机构表示
(3)常用机构表示
运动副--两构件直接接触而构成的可动连接。 1、平面运动副 2、空间运动副
planar pair spatial pair
1、平面运动副 planar pair
按接触形式分
点、线接触 高副： 转动副 低副： 面接触 移动副
2、空间运动副 spatial pair 点高副 球面副 螺旋副 圆柱副 等
机械设计基础第1章 绪论
1.1.2 机械中的构件、零件和部件 1. 构件 机构是由构件组成的，构件在机构中具有独立的运动特性， 在机械中形成一个运动整体。如图1-2（a）所示的内燃机是由 活塞、连杆、曲轴和汽缸等构件构成的一个典型的曲柄滑块机 构，其中，原动件活塞作直线往复运动，通过连杆带动曲轴作 连续转动。
2. 机械零件 机械零件 机械都是由机械零件组成的。 机械都是由机械零件组成的 。 机械零件是指机械中每一个 单独加工的单元体，例如图1-1所示的曲轴 所示的曲轴。 单独加工的单元体，例如图 所示的曲轴。构件可以是单一的 机械零件，也可以是若干机械零件的刚性组合。例如图1-2(b)所 机械零件，也可以是若干机械零件的刚性组合。例如图 所 示的连杆，它是由连杆体、连杆盖、 示的连杆 ， 它是由连杆体 、 连杆盖 、 螺栓和螺母等零件组合而 成的。这些零件之间没有相对运动，是一个运动整体， 成的 。 这些零件之间没有相对运动 ， 是一个运动整体 ， 故属一 个构件。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。 个构件。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。 随着机械的功能和类型的日益增多， 随着机械的功能和类型的日益增多 ， 作为组成机械的最基 本单元的零件更是多种多样。 本单元的零件更是多种多样。 通常将机械零件分为通用机械零 件和专用机械零件两大类。 件和专用机械零件两大类。
1.3 机械零件的材料选择
1.3.1 使用要求 按强度条件设计的零件，当其尺寸和重量都受限制时，应 选用强度较高的材料； 按刚度条件设计的零件，应选用弹性模 量较大的材料；若零件表面接触应力较高(如齿轮)，应选用可 以进行表面强化处理的材料(如调质钢、渗碳钢)。此外，对容 易磨损的零件(如蜗轮)，应选用耐磨性好的材料；对滑动摩擦 下工作的零件(如滑动轴承)，应选用减摩性好的材料；对高温 下工作的零件，应选用耐热材料；对腐蚀性介质中工作的零件， 应选用耐腐蚀材料。
机械设计基础1-绪论
凸轮7
3、工作过程：
活塞下行，进气阀打开， 燃气被吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
4、运动分析： 原动件：活塞—由燃气推动（驱动力所作用的构件） 主运动：将活塞的往复直线运动→曲轴的回转运动 辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了， 每台机器都安装了独 立的电动机。
为汽车、飞机的 出现提供了可能性。
1886年，本茨发明的汽油发动 机为动力的三轮车被授予专利。
与此同时，戴姆勒也发明 出了他的第一辆四轮汽车。
莱 特 兄 弟
1903
近代 — 材料的变革
19世纪中叶，发明了炼钢法，从那时一直到现在，
运动学
静力学
动力学
强度理论
牛顿经典力学
材料学
到20世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。
机 构 结 构 学 机 构 运 动 学 机 器 静 力 学 机 器 动 力 学 机 械 零 件 设 计
运动学
静力学
动力学
强度理论
但是，这些方法都基于图解和手工计算。 牛顿经典力学
材料学
现 代： 20世纪中叶 －
单一零件曲轴
多个零件
刚性组合 连杆
4.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。
专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲 轴、叶片
通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、 轴、螺栓等
5.部件：若干个零件的装配体
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
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
机械设计基础知识
机械设计基础知识第一章机械设计基础知识1.2以部机器一般有哪几部分组成？机械设计课以研究哪一部分为主？1.3 什么叫零件，构件和部件？什么叫通用机械零件？什么叫专用机械零件？1.4 研究通用机械零件设计方法的一般步骤是什么？以某一机械零件和机械产品为例来体会这一问题？1.5试述本课程的内容，性质和任务，说明本课程在机械专业中所占的重要地位。
1.6本课程与那些先修课程有关？为了学好本课程，你准备怎样复习这些先修课程？1.7机械设计的一般程序是什么？各个阶段大致需要完成哪些任务？1.8设计机器应满足的基本要求是什么？试以某一机器为例来说明。
1.9什么是标准化，系列化和通用化？在机械设计中采用”三化”有那些重要意义？1.10机械设计应该满足那些基本准则？1.11写出零件的强度条件表达式，并说明各个符号代表的物理意义。
1.12零件材料的极限应力如何确定？1.13什么叫机械零件的里雅失效？机械零件的主要的实效形式有哪些？1.14什么是可靠性？可发现与可靠度有什么区别？为什么要对零件进行可靠性计算？1.15机械设计中为什么常用等可靠度的零件？1.16提高机械零件强度的措施有哪些？1.17在什么条件下要按刚度条件设计零件？提高零件的刚度有哪些措施？某轴的材料从碳刚改为合金钢，其尺寸形状不变，轴的刚度能否提高？1.18选用机械零件材料时主要考虑什么原则？1.19 钢常用的热处理方法有几种？各种热处理方法的目的是什么？1.20铸造零件与锻造零件相比有和优点，缺点？设计时如何选择？1.21设计机械零件时，应从哪些方面考虑以及如何改善零件的工艺性？1.22举例说明什么叫静载荷，动载荷，静应力和变应力呢？1.23变应力有哪几种基本类型？怎样区别他们？1.24什么是名义载荷，载荷系数及计算载荷？他们之间的在关系怎样？1.25 什么是零件的工作应力，计算应力，极限应力和许用应力？1.26影响材料的极限应力的因素有哪些？1.27??δa,δm ,δmax ,δmin ,r5个参数各代表什么？绘图说明当δm等于250MPa时,r等于0.25 时，应力随时间变化的曲线。
《机械设计基础》复习重点、要点总结
《机械设计基础》复习重点、要点总结《机械设计基础》第1章机械设计概论复习重点1. 机械零件常见的失效形式2. 机械设计中，主要的设计准则习题1-1 机械零件常见的失效形式有哪些？1-2 在机械设计中，主要的设计准则有哪些？1-3 在机械设计中，选⽤材料的依据是什么？第2章润滑与密封概述复习重点1. 摩擦的四种状态2. 常⽤润滑剂的性能习题2-1 摩擦可分哪⼏类？各有何特点？2-2 润滑剂的作⽤是什麽？常⽤润滑剂有⼏类？第3章平⾯机构的结构分析复习重点1、机构及运动副的概念2、⾃由度计算平⾯机构：各运动构件均在同⼀平⾯内或相互平⾏平⾯内运动的机构，称为平⾯机构。
3.1 运动副及其分类运动副：构件间的可动联接。
（既保持直接接触，⼜能产⽣⼀定的相对运动）按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同，通常把平⾯运动副分为低副和⾼副两类。
3.2 平⾯机构⾃由度的计算⼀个作平⾯运动的⾃由构件具有三个⾃由度，若机构中有n个活动构件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个⾃由度。
当⽤P L个低副和P H个⾼副连接组成机构后，每个低副引⼊两个约束，每个⾼副引⼊⼀个约束，共引⼊2P L+P H个约束，因此整个机构相对机架的⾃由度数，即机构的⾃由度为F=3n-2P L-P H (1-1)下⾯举例说明此式的应⽤。
例1-1 试计算下图所⽰颚式破碎机机构的⾃由度。
解由其机构运动简图不难看出，该机构有3个活动构件，n=3；包含4个转动副，P L=4；没有⾼副，P H=0。
因此，由式(1-1)得该机构⾃由度为F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=13. 2.1 计算平⾯机构⾃由度的注意事项应⽤式(1-1)计算平⾯机构⾃由度时，还必须注意以下⼀些特殊情况。
1. 复合铰链2. 局部⾃由度3. 虚约束例3-2 试计算图3-9所⽰⼤筛机构的⾃由度。
解机构中的滚⼦有⼀个局部⾃由度。
顶杆与机架在E和E′组成两个导路平⾏的移动副，其中之⼀为虚约束。
机械设计基础
chapter11-1什么是运动副高副与低副有何区别答：运动副：使两构件直接接触;并能产生一定相对运动的连接..平面低副－凡是以面接触的运动副;分为转动副和移动副；平面高副－以点或线相接触的运动副..1-2什么是机构运动简图它有什么作用答：构件和运动副;并按比例定出各运动副位置;表示机构的组成和传动情况..这样绘制出的简明图形就称为机构运动简图..作用：机构运动简图不仅能表示出机构的传动原理;而且还可以用图解法求出机构上各有关点在所处位置的运动特性位移;速度和加速度..它是一种在分析机构和设计机构时表示机构运动的简便而又科学的方法..1-3平面机构具有确定运动的条件是什么答：机构自由度F>0;且与原动件数相等;则机构各构件间的相对运动是确定的；这就是机构具有确定运动的条件..复习自由度4个结论P17chapter22-1什么是曲柄摇杆机构的急回特性和死点位置答：急回特性：曲柄等速回转的情况下;摇杆往复运动速度快慢不同;摇杆反行程时的平均摆动速度必然大于正行程时的平均摆动速度;此即急回特性..死点位置：摇杆是主动件;曲柄是从动件;曲柄与连杆共线时;摇杆通过连杆加于曲柄的驱动力F正好通过曲柄的转动中心;所以不能产生使曲柄转动的力矩;机构的这种位置称为死点位置..即机构的从动件出现卡死或运动不确定的现象的那个位置称为死点位置从动件的传动角=0°..chapter33-2通常采用什么方法使凸轮与从动件之间保持接触答：力锁合：利用重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触..形锁合：利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触..3-3什么叫刚性冲击和柔性冲击用什么方法可以避免刚性冲击答：刚性冲击：从动件在运动开始和推程终止的瞬间;速度突变为零;理论上加速度为无穷大;产生无穷大的惯性力;机构受到极大的冲击;称为刚性冲击..柔性冲击：当从动件做等加速或等减速运动时;在某些加速度突变处;其惯性力也随之有限突变而产生冲击;这种由有限突变而引起的冲击比无穷大惯性力引起的刚性冲击轻柔了许多;故被称为柔性冲击..避免刚性冲击的方法：为了避免刚性冲击;常将这种运动规律已知的运动开始和终止两小段加以修正;使速度逐渐升高和逐渐降低..让从动件按正弦加速度运动既无刚性运动;也无柔性冲击chapter44-1棘轮机构、槽轮机构及不完全齿轮机构各有何运动特点是举出应用这些间歇运动机构的实例..1答：槽轮机构特点：结构简单;工作可靠;常用于只要求恒定旋转角的分度机构中；停歇运动主要依靠槽数和圆柱销数量运动系数应用:应用在转速不高;要求间歇转动的装置中..如：电影放映机自动传送链装置纺织机械棘轮机构特点：这种有齿的棘轮其进程的变化最少是1个齿距;且工作时有响声..应用：起重机绞盘牛头刨床的横向进给机构计数器不完全齿轮机构特点：普通齿轮传动;不同之处在于轮齿不布满整个圆周..主动轮上的锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住;以保证从动轮停歇在预定位置上..应用：各种计数器多工位自动机半自动机chapter66-1设计机械零件时应满足哪些基本要求6-2按时间和应力的关系;应力可分为几类实际应力、极限应力和许用应力有什么不同答：随时间变化的特性;应力可分为静应力和变应力两类..许用应力：是设计零件时所依据的条件应力..σ极限应力:零件设计时所用的极限值;为材料的屈服极值..实际应力:零件工作时实际承受的应力..静应力下：σ=σS/sσ=σB/ss=s1s2s36-4指出下列符号各表示什么材料：Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235：屈服强度为235;抗拉强度为375-460;伸长率为：26%的普通碳素钢..35：优质碳素钢数字表示碳的平均含量65Mn;优质碳素钢;平均含碳量为0.65%;含Mn量约为1%..20CrMnTi：合金钢;含碳量0.20%;平均含Cr;Mn;Ti量约为1%..ZG310-570：屈服强度为310MPa;抗拉强度为570MPa伸长率为15%;硬度为：40-50HRC的铸钢HT200：抗拉强度为200;硬度为170-241HBS的灰铸铁..6-5在强度计算时如何确定许用应力答：许用应力的确定通常有两种方法：对于一定材料制造的并在一定条件下工作的零件;根据过去机械制造的实践与理论分析;将他们所能安全工作的最大应力制成专门的表格..这种表格简单;具体;可靠;但每一种表格的适用范围较窄..：以几个系数的乘积来确定总的安全系数ss1s2s3S1——考虑计算载荷及应力准确性的系数;一般s1=1-1.5..S2——考虑材料力学性能均匀性的系数..S3——考虑零件重要程度的系数..6-8-101各代表什么-1：对称循环变应力下;疲劳极限为-1..20：脉动循环变应力下;疲劳极限为0..1：静应力下的疲劳极限..chapter77-1常见的螺栓中的螺纹式右旋还是左旋、是单线还是多线怎样判别多线螺纹与单线螺纹的特点如何答：常见的螺栓中的螺纹是右旋、单线..根据螺旋线绕行方向科判别右旋与左旋；根据螺旋线的数目可判别单线还是多线..螺旋升角较小;用在螺纹的锁紧;多线螺纹由于其螺纹升角较大;用于传递动力和运动..7-2螺纹主要类型有哪几种说明他们的特点及用途..答：机械制造中主要螺纹类型：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、半圆形螺纹..抗拉强度较高;连接自锁作用也较可靠;一般适用于薄壁零件及受冲击零件的连接..b.管螺纹半圆形螺纹：特点为螺纹深度较浅;是专门用来连接管子的..矩形螺纹：特点为刨面呈以及等缺点；没有自锁..梯形螺纹：特点为刨面为梯形;效率较矩形螺纹低;没有自锁..多用于车床丝杆等传动螺旋及起重螺旋中..锯齿形螺纹：效率较矩形螺纹略低;强度较大;没有自锁..在受载很大的起重螺旋及螺旋压力机中常采用..三角形螺纹用于连接；锯齿、梯形、矩形用于传动..7-3螺旋副的效率与哪些参数有关各参数变化大小对效率有何影响螺纹牙型角大小对效率有何影响答：A2tg为升角;ρ为摩擦角A1tg当摩擦角不变时;螺旋副的效率是升角的函数..牙型角变小;效率变大；牙型角变大;效率变小..举例矩形螺纹变为三角形螺纹7-4螺旋副自锁条件和意义是什么常用链接螺纹是否自锁答：自锁条件：一般情况：越小;自锁性能愈好：螺纹升角ρ：当量摩擦角..意义：不加支持力F;重物不会自动下滑..即螺旋副不会自动松脱;当拧紧螺母时;螺旋副的效率总是小于50%..常用链接螺纹自锁..7-5在螺纹连接中;为什么采用防松装置例举几种最典型的防松装置;会出其结构件图;说明其工作原理和机构简图..答：螺纹连接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的;在振动和变载荷下;螺纹副之间会产3生相对转动;从而出现自动松脱的现象;故需采用防松装置..举例:一利用摩擦力的防松装置：原理：在螺纹间经常保持一定的摩擦力;且附加摩擦力的大小尽可能不随载荷大小变化..1弹簧垫圈:工作原理：弹簧垫圈被压平后;利用其反弹力使螺纹间保持压紧力和摩擦力2双螺母：工作原理：梁螺母对顶;螺栓始终收到附加压力和附加摩擦力的作用..结构简单;用于低速重载..二利用机械方法防松装置：原理：利用机械装置将螺母和螺栓连成一体;消除了它们之间相对转动的可能性..1开口销：开口销从螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿过;起防松作用..效果良好..2止动垫圈：垫片内翅嵌入螺栓的槽内;待螺母拧紧后;再将垫片的外翅之一折嵌于螺母的一个槽内;..将止动片的折边;分别弯靠在螺母和被联接件的侧边起防松作用7-6将松螺栓连接合金螺栓连接受横向外力和轴向歪理的强度计算公示一起列出;是比较其异同;并作出必要的结论..7-10平键链接可能有哪些失效形式平键的尺寸如何确定答：失效形式：挤压破坏和剪切确定尺寸：按挤压和剪切的强度计算;再根据工作要求;确定键的种类；再按照轴的直径d查标准的键的尺寸;键的长度取l1.5d且要比轴上的轮毂短..chapter88-2带传动中的弹性滑动和打滑时怎样产生的它们对带传动有何影响答：弹性滑动：由于带的紧边与松边拉力不等;使带两边的弹性变形不等;所引起的带与轮面的微量相对滑动为弹性滑动..弹性滑动是不可避免的;对带传动影响不大打滑：机器出现过载;摩擦力不能克服从动轮上的阻力矩;带沿轮面全面滑动;从动轮转速急剧降低甚至不动;此现象即为打滑;是带传动的主要失效形式之一;可避免..8-3带传动中主要失效形式是什么设计中怎么样考虑答：主要失效形式：1.张紧力不足导致的打滑；2.张紧力过大导致的疲劳损坏；3.疲劳寿命..设计是必须要考虑：在保证不打滑的情况下确保工况系数;带应有一定的疲劳强度或寿命..chapter99-1齿轮传动的最基本要求是什么齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求答：基本要求是：传动比恒定..齿廓的形状是：渐开线形、摆线形、圆弧齿时满足上述要求..齿廓的形状必须满足不论轮齿齿廓在任何位置接触;过触点所做齿廓的公法线均须通过节点..49-2分度圆和节圆;压力角和啮合角有何区别答：分度圆：为了便于齿廓各部分尺寸的计算;在齿轮上选择一个圆作为计算的基准;该圆称为齿轮的分度圆.标准齿轮分度圆与节圆重合且s=e标准化的齿轮上压力角和模数均为标准值的圆称为分度圆.节圆：通过节点的两圆具有相同的圆周速度;他们之间作纯滚动;这两圆称为齿轮的节圆..分度圆、节圆区别：分度圆是齿轮铸造成立后本身具有的;而节圆是在两齿轮运动啮合时根据其速度而确定出来的..压力角：渐开线上任一点法向压力的方向线即渐开线在该点的法线和该点速度方向之间的夹角称为该点的压力角..啮合角：过节点的两节圆的公切线;与两齿廓公法线间的夹角..压力角、啮合角区别：选取点的不同;压力角的大小也就不同；而只要两齿轮的大小确定;则其啮合角也就随确定..9-3一对渐开线标准齿轮正确啮合的条件什么答：1.两齿轮的模数必须相等m1m2；122.两齿轮分度圆上的压力角必须相等9-4为什么要限制齿轮的最少齿数对于α=20、正常齿制的标准直齿圆柱齿轮;最少齿数是多少答：限制最少齿数是为了;要使所设计齿数大于不产生根切的最少齿数;当α=20的标准直齿圆柱齿轮;则ha=1;则zmin=17..9-12齿轮轮齿有哪几种失效形式开式传动和闭式传动的失效形式是否相同在设计及使用中应该怎样防止这些失效答：失效形式有：1轮齿折断2齿面胶合3齿面磨粒磨损4齿面点蚀5塑性变形开式传动和闭式传动的失效形式不完全相同：其中磨损和疲劳破坏主要为开式齿轮传动的失效形式；而齿面点蚀和折断主要为闭式齿轮传动的失效形式..为了防止轮齿折断：在设计时应使用抵抗冲击和过载能力较强的材料..为了避免齿面磨粒磨损：可采用闭式传动或加防护罩等；为了避免轮齿齿面点蚀：应使用接触应力较大的材料；为了防止齿面胶合：必须采用粘度大的润滑油低速传动或抗胶合能力强的润滑油高速传动..9-13选择齿轮材料时;为什么软齿面齿轮的小齿轮比大齿轮的材料要好些或热处理硬度要5o高些答：主要由于小齿轮转速高;应力循环次数多;则寿命较短;为了使大小齿轮的寿命接近;则在材料的选取方面要好些或热处理要更高些..9-16在轮齿的弯曲强度计算中;齿形系数YF与什么因素有关答：齿形系数YF只与齿形有关;即与压力角α;齿顶高系数ha以及齿数Z有关..chapter1010-2蜗杆传动的啮合效率受哪些因素的影响答：蜗杆传动的啮合效率为：tanr;则效率受导程角和当量摩擦角的影响..tanr'10-3蜗杆传动的传动比等于什么为什么蜗杆传动可得到大的传动比答：蜗杆传动传动比：i=n1/n2=z2/z1传动比与齿数成反比因为蜗杆的齿数可以非常小;;因而可以得到很大的传动比..10-4蜗杆传动中;为什么要规定d1与m对应的标准值答：当用滚刀加工蜗轮时;为了保证蜗杆与该蜗轮的正确啮合;所用蜗轮滚刀的齿形及直径必须与相啮合的蜗杆相同;这样;每一种尺寸的蜗杆;就对应有一把蜗轮刀滚;因此规定蜗杆分度圆直径d为标准值;且与模数m相搭配；其次;蜗轮加工的刀具昂贵;规定蜗杆分度圆直径d为标准值且与模数相搭配可以减少加工刀具的数量..10-7为什么蜗杆传动常用青铜涡轮而不采用钢制涡轮答：因为青铜的耐磨性;抗胶合性能及切削加工性能均好;而啮合处有较大的滑动速度;会青铜的熔点较高;所以用青铜涡轮而不用钢制涡轮..10-9为什么对连续工作的蜗杆传动不仅要进行强度计算;而且还要进行热平衡计算答：蜗杆传动由于摩擦损失大;效率较低;因而发热量就很大、若热量不能散逸将使润滑油的粘度降低;润滑油从啮合齿间被挤出进而导致胶合..chapter1111-1定轴轮系中;输入轴与输出轴之间的传动比如何确定与主动齿轮的齿数有何关系如何判定输出轴的转向答：轮系的总传动比等于组成该轮系的各对齿轮的传动比的连成积;其值等于所有从动轮齿数的连成积与所有主动轮齿连成积之比..传动比判定方向：a.通常规定若最末从动轮与第一个主动轮的回转方向相同时;传动比为正号;若两轮回转方向相反时;则取为负号b.若传动比的计算结果为正;则表示输入轴与输出轴的转向相同;为负则表示转向相反..c.还可以用画箭头标志的方法表示转向:外啮合的齿轮转向相反;内啮合的齿轮转向相同.chapter1212-1心轴与转轴有何区别试列举应用的实例..心轴只承受弯矩;不承受转矩;如：装带轮和凸轮的轴；转轴既承受弯矩;又承受转矩..如：齿轮减速器中的轴;是机器中最常见的轴..12-4轴的结构和尺寸与哪些因素有关答：轴的结构决定因素：载荷及载荷分布、轴上标准件、轴上已确定的零件、轴上零件的装配位置及固定方法、轴的加工工艺性、轴上零件的装配工艺性等..轴尺寸决定因素：轴沿轴向尺寸及形状是由轴上各零件的相互举例;尺寸和安装情况;与轴的制造情况及轴上载荷弯矩、转矩、轴向力分布情况等决定的..计算题：1.已知一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮的齿数分别为z1=20z2=80;模数m=2;计算两个齿轮的齿顶圆;齿根圆和分度圆的直径;以及齿轮传动的中心距..解：由公式及系数得：齿顶圆直径：dz2hm44mma11*da2z22hm60mmdf2z22h*2c*m51mmd2z2m28256df1z12h2cm35mm齿根圆直径：m20240分度圆直径：d1z1; 中心距：az1z22m96248mm。
机械设计基础课件01平面机构及自由度
一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动数。如图 所示，在Oxy坐标系中，构件S可随其上任一点A沿x轴、y轴 方向移动和绕A点转动。即一个作平面运动的自由构件具有 三：在机构中由两构件直接接触形成的一种可动联接。 运动副对构件产生约束，约束的多少和特点取决于运动副 型式。 运动副分类： • 按照接触的特性，分为低副和高副。面接触的运动副称
（4）对称结构：在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链 来传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，则其余各组引 入的约束为虚约束。如图1-16所示轮系中有2个行星轮，计算自由 度时只需考虑一个。
虚约束虽不影响机构的运动，但却可以增加构件的刚性，改善 其受力状况，因而在结构设计中被广泛使用。必须指出，只有在 特定的几何条件下才能构成虚约束，如果加工误差太大，满足不 了这些特定的几何条件，虚约束就会成为实际约束，从而使机构 失去运动的可能性。
1.3.1 平面机构的自由度
机构的自由度: 机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目 称为机构的自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此，平面机构 中的每个活动构件，在未用运动副联结之前，都有三个自由度。 • 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度； • 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。
移动副：是使构件的一个相对移动和相对转动受到约束， 而只有一个方向独立相对移动自由度的运动副。也称为棱 柱副。如汽缸与活塞、滑块与导轨等，如右图所示。
2 高副（平面高副）
平面高副：构件间沿公法线方向的移动受到约束，但可以 沿接触点切线的方向独立移动，还可以同时绕点独立转动， 是具有一个约束而相对自由度等于２的平面运动副。如齿 轮副、凸轮副等，如图所示。
机械设计基础第一章
机械设计基础 —— 平面连杆机构
2-1 平面机构的运动简图和自由度
一、构件 二、运动副 三、机构 四、平面机构的运动简图 五、平面机构的自由度
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
一、构件
构件：独立影响机构功能并能独立运 动的单元体 （实物、刚体、运动的整体）
机架、原动构件、从动构件 零件：单独加工的制造单元体
(运动副)
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与动力 源组合
机器
机械设计基础 —— 平面连杆机构
二、运动副
❖ 运动副: 两构件直接接触而形成的可动联接 ❖ 运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分 ❖ 接触形式: 点、线、面
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y
o
x
机械设计基础 —— 平面连杆机构
运动副分类
❖ 按接触形式分类 ❖ 按相对运动分类
闭链
开链
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原动件 1
2 从动件 3
机构
机架 4
机械设计基础 —— 平面连杆机构
四、平面机构的运动简图
1 概述 2 构件的表示方法 3 运动副的表示方法 4 运动简图的绘制方法 5 例题
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
1 概述
❖ 机构各部分的运动，取决于： 原动件的运动规律、各运动副的类型、机构的运动尺寸( 确定各运动副相对位置的尺寸)
❖ 机构运动简图: （表示机构运动特征的一种工程用图）
用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置 与原机械具有完全相同的运动特性 ❖ 比较： 机构示意图：没严格按照比例绘制的机构运动简图 ❖ 用途：分析现有机械，构思设计新机械
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
深圳大学 考研机械设计基础一考试大纲
深圳大学考研机械设计基础一考试大纲考试科目代码及名称：905机械设计基础一一、考试基本要求本考试大纲适用于报考深圳大学机械工程专业的学术型硕士研究生入学考试。
《机械设计基础一》是为招收机械工程专业的学术型硕士生而设置的具有选拔功能的水平考试。
它的主要目的是测试考生对《机械原理》、《机械设计》课程各项内容的掌握程度。
要求考生熟悉各种常用机构及通用零件的基本概念和基本理论，掌握常用机构及通用零件设计的基本思想和设计方法, 具有一定的机械机构分析与综合的能力及机械零部件设计的能力。
二、考试内容和考试要求(一)、平面机构自由度和速度分析平面机构的组成原理、结构分类及结构分析;平面机构的运动简图;平面机构自由度的计算;平面机构的速度瞬心及用瞬心法作机构的运动分析。
1、熟练掌握平面机构自由度的计算方法及机构运动简图的画法;2、掌握平面机构的组成原理、平面机构的结构分类、结构分析及高副低代的方法;3、熟练掌握平面机构中速度瞬心位置的确定及利用瞬心法对平面机构进行运动分析。
(二)、平面连杆机构平面连杆机构的类型、特点及应用;平面连杆机构的基本知识、平面连杆机构的设计。
1、了解各种类型的平面连杆机构的名称及其演化;2、熟练掌握四杆机构曲柄存在条件、极位夹角、行程速比系数、压力角、传动角、最小传动角、死点等概念;3、熟练掌握几种特殊的平面连杆机构的设计方法。
(三)、凸轮机构凸轮机构的类型、特点及应用;从动杆的运动规律;凸轮机构的压力角;图解法设计凸轮的轮廓曲线。
1、了解各种常用的凸轮机构的名称;2、掌握常用从动杆的运动规律及特点、凸轮机构的基圆、推程、回程、压力角等基本概念;3、熟练掌握图解法设计凸轮的轮廓曲线。
(四)、齿轮机构齿轮机构类型、特点及应用;渐开线齿廓曲线及其啮合特点;渐开线齿轮的基本参数和尺寸;渐开线齿轮的啮合传动。
1、了解齿轮机构的各种类型和特点及渐开线齿廓啮合传动的特点;2、熟练掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称、代号、标准值(α、ha*、c*) 及尺寸计算等;3、熟练掌握一对渐开线齿轮的正确啮合条件、标准齿轮、标准中心距、啮合角、啮合线、重合度等概念。
机械设计基础
第一章 机械零件常用材料和结构工艺性Q235：Q ：“屈”，235：屈服点值50号钢：平均碳的质量分数为万分之50的钢第二章：机械零件工作能力计算的理论基础(必考或者二选一)+计算1， 在零件的强度计算中，为什么要提出内力和应力的概念因为要确定零件的强度条件内力：外力引起的零件内部相互作用力的改变量。
应力为截面上单位面积的内力。
2， 零件的受力和变形的基本形式有哪几种试各列出1~2个实例加以说明。
轴向拉伸和压缩；剪切和挤压；扭矩；弯曲△第四章 螺旋机构 P68四选一1、试比较普通螺纹与梯形螺纹有哪些主要区别为什么普通螺纹用于连接而梯形螺纹用于传动普通螺纹的牙型斜角β较大，β越大，越容易发生自锁，所以普通螺纹用于连接。
β越小，传动效率越高，固梯形螺纹用于传动。
2、在螺旋机构中，将转动转变为移动及把移动转变为转动有什么条件限制请用实例来说明螺母与螺杆的相对运动关系。
转动变移动升角要小，保证可以自锁；而升角大的情况下，移动可转为转动3、具有自锁性的机构与不能动的机构有何本质区别自锁行的机构自由度不为0，而不能动的机构自由度为04、若要提高螺旋的机械效率，有哪些途径可以考虑降低摩擦，一定范围内加大升角，降低牙型斜角；采用多线螺旋结构EAL F L N=∆第五章平面连杆1、为什么连杆机构又称为低副机构它有那些特点因为连杆机构是由若干构件通过低副连接而成的特点是能实现多种运动形式的转换2、铰链四连杆机构有哪几种重要形式它们之间只要区别在哪里1，曲柄摇杆机构2，双曲柄机构3，双摇杆机构区别：是否存在曲柄，曲柄的数目，以及最短杆的位置不同。
3、何谓“整转副”、“摆转副”铰链四杆机构中整转副存在的条件是什么整转副：如果组成转动副的两构件能作整周相对转动，则该转动副称为整转副摆转副：如果组成转动副的两构件不能作整周相对转动……条件：1，最长杆长度+最短杆长度≤其他两杆长度之和（杆长条件）2，组成整转副的两杆中必有一个杆为四杆中的最短杆。
1 机械设计基础概论
工作能力计算准则：根据零件失效的原因，可建立相应的零件工作 能力的判定条件。
计算准则包括：①强度判定条件：应力许用应力； ②刚度判定条件：变形量许用变形量； ③耐磨性判定条件：压强许用压强； ……。 判定条件可概括为：计算量许用量。
1、机械零件的强度准则（基本条件） 强度：零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的 能力。 判定准则：零部件在载荷作用下的工作应力不超过许用应力。
2、 磨损的分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把 磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
(1）粘着磨损 也称胶合，摩擦表面的微观凸峰粘在一起后，在相对运动 中，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。
(2）磨粒磨损 也称磨料磨损，是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运 动中，对摩擦表面的擦伤所引起的磨损。
•经济性要求 1、应尽可能采用先进的设计方法，计算机辅助设计，加快 设计进度，降低设计成本； 2、尽量采用标准件、通用件，产品系列化； 3、采用新技术、新材料和新结构，选用高效传动系统以降 低能耗； 4、考虑机器的机械化、自动化水平，提高机器的生产率。
•满足社会要求 操作方便、省力，劳动强度低，维修简便；能够安全运行； 造型美观；低噪音、无毒、低辐射等。
另外，要考虑材料的费用（材料费占成本的30﹪以上）。
材料的费用 （材料费占成本 的30﹪以上）
原材料的价格 包 括
零件制造费用
机械零件材料具体的选用措施： (1)尽量采用高强度铸铁来代替钢材，用工程塑料或粉末冶金 材料代替有色金属材料； (2)采用热处理或表面强化处理等工艺，充分发挥利用材料的 潜在力学性能； (3)合理采用表面镀层等方法，减少磨损速度，延长零件的使 用寿命； (4)采用组合式零件结构，使得工作部分用贵重材料，非工作 部分用廉价材料（如部分铸铁刀具只在刀尖处用金刚石、大型蜗轮 用青铜齿圈和铸铁轮心的组合式结构）； (5)优化工艺方案，提高材料的利用率； （6）用本地富有元素合金钢代替稀有元素合金钢，金属采购、 运输费用。
机械结构设计基础知识
机械结构设计基础知识1前言1。
1机械结构设计的任务机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。
是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件,具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时,还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。
所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容.1。
2机械结构设计特点机械结构设计的主要特点有:（1）它是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用.（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。
(3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行.为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求2机械结构件的结构要素和设计方法2.1结构件的几何要素机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。
零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。
在功能表面之间的联结部分称为联接表面。
零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。
描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。
通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。
2。
2结构件之间的联接在机器或机械中,任何零件都不是孤立存在的。
因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。
01机械设计基础-平面机构的运动简图及自由度
三、 计算平面机构自由度的注意事项
1．复合铰链 两个以上构件组成两个或更多个共 轴线的转动副，即为复合铰链，如图112a），为三个构件在A处构成复合铰 链。由其侧视图b）可知，此三构件共 组成两个共轴线转动副。当由K个构件 组成复合铰链时，则应当组成（K-1） 个共轴线转动副。
c
图1-12 复合铰链
1、搞清机构的结构、动作原理和运动情况 。 2、沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件之间 相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。 3、恰当选择运动简图的视图平面，通常选择机构 中多数构件的运动平面为视图平面。 4、选择恰当的作图比例尺。 5、确定各运动副的相对位置，用各运动副的代 表 符号、常用机构运动简图符号和简单线条 绘制机构运动简图。 6、在原动件上标出箭头以表示其运动方向。
c
图1-1 移动副
c
图1-2 转动副
c
2．高副
两构件通过点或线接触构成的运动副称 为高副。 如图1-3，凸轮1与尖顶推杆2间构成了高
副；
又如图1-4，两齿轮轮齿啮合处构成的高 副。
c
图1-3 凸轮高副
c
图1-4 齿轮高副
c
§1-2 平面机构运动简图
实际构件的外形和结构往往很复杂，在 研究机构运动时，为了突出与运动有关的因素， 将那些无关的因素删减掉、注意保留与运动有 关的外形，用规定的符号来代表构件和运动副， 并按一定的比例表示各种运动副的相对位置。 这种表示机构各构件之间相对运动的简化图形， 称为机构运动简图。部分常用机构运动简图符 号见表1-1。
c
该机构的自由度数F：
F=3n-2PL-PH
c
（1-1）
式（1-1）就是平面机构自由度的 计算公式。由公式可知，机构自由度F 取决于活动构件的数目以及运动副的 性质和数目。 机构的自由度必须大于零，机构才 能够运动，否则成为桁架。
机械设计基础重点知识结构图
第1章 平面机构的自由度和速度分析平面机构的自由度和速度分析组成机构自由度的计算构件运动副机构运动简图运动副、构件、常用机构表达方法定义平面机构自由度的计算：机构具有确定运动的条件：自由度等于原动件数固定构件（机架）低副从动件原动件（主动件）高副移动副回转副机构运动简图绘制hl P P n F--=23计算自由度应注意的事项局部自由度：滚子绕其中心的转动正确计算运动副的数量 （复合铰链等）虚约束存在的几种情况平面机构的速度分析：速度瞬心法瞬心机构瞬心数瞬心位置的确定机构的速度分析相对瞬心绝对瞬心2/)1(-=N N K 两构件不直接连接：三心定理两构件直接以运动副连接求构件的角速度和速度求两构件的角速度之比第2章 平面连杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构 演化机构杆机平面四杆机构的 基本型式按行程速比系数设计：利用机构在极位时几何关系已知连杆三个位置，求圆心法应用：夹紧装置中的防松构连面平基本型式及其演化双曲柄机构 双摇杆机构 导杆机构 摇块机构和定块机构 双滑块机构 偏心轮机构平面四杆机构 的主要特性急回特性急回运动行程速比速度变化系数 θθ-+==18018012v v K应用： 当θ＞0时，K ＞1，机构有急回特性 压力角 压力角α：从动件受力方向和速度方向所夹锐角 传动角γ：压力角的余角传动角α越小，γ越大，机构的传力性能越好40min ≤γ，出现在曲柄与机架共线两位置之一和 死点曲柄为从动件时，曲柄与连杆共线位置， 0=γ 消除方法：利用飞轮或机构自身的惯性力 有整转副条件 ≤+max min l l 另两杆长度之和；整转副由最短杆与其邻边组成有整转副时， 曲柄摇杆机构—最短杆邻边为机架 双曲柄机构—最短杆为机架 双摇杆机构—最短杆对边为机架存在的不同机构四杆机构设计 作图法：解析法：利用几何关系列解析式求解实验法凸轮机构的分类凸轮机构及其设计推杆的运动形式基本概念：基圆、基圆半径、推程、升程、推程运动角、回程、回程运动角、休止、远休止角、近休止角、压力角。
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2020/11/18
机械结构设计基础(1)
常用金属材料与非金属材料－钢
机械结构设计基础(1)
常用金属材料与非金属材料－钢
机械结构设计基础(1)
常用金属材料与非金属材料－铸铁
机械结构设计基础(1)
常用金属材料与非金属材料－有色金属及合金
机械结构设计基础(1)
常用金属材料与非金属材料－有色金属及合金
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
阀体
支座
泵体
箱体类零件
机械结构设计基础(1)
俯视图
主视图
左视图 C-C剖面图
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
铸造零件的工艺结构
n 拔模斜度：一般取1：10～1：50 n 铸造圆角：一般取R3～5 n 铸造壁厚：
采用A型中心孔 D＝4mm
D1＝8.5mm 在完工的零件上 是否保留都可以
采用A型中心孔 D＝1.6mm D1＝3.35mm
在完工的零件 上不允许保留
机械结构设计基础(1)
表面粗糙度定义
评定轮廓的算 术平均偏差
Ra
在一个取样长度内，纵坐标值Z（x）
Ra
绝均值的算术平均值
轮廓的最大高 度
Rz①
在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp 和最大轮廓谷深Zv之和的高度
n 完整的尺寸： q 正确、完整、清晰、合理地标注出制造、检验零件所将的全部尺寸。
n 技术要求： q 用国家标准规定的符号、数字及文字说明零件在制造和检验过程中 应达到的各项技术要求，如尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙 度、材料的热处理与表面处理等。
n 标题栏： q 在零件图的右下角，用于填写零件的名称、材料、重量、数量、绘 图比例、图号、设汁等有关人员的签名及日期。
圆柱螺 旋扭转 弹簧
截锥涡 卷弹簧
碟形 弹簧
机械结构设计基础(1)
平面涡 卷弹簧
弹簧的 装配画
法
机械结构设计基础(1)
中心孔符号
要求
在完工的零件 上要求保留中 心孔
在完工的零件 上可以保留中 心孔
在完工的零件 上不允许保留 中心孔
符号
表示法示例
说明
采用B型中心孔 D＝2.5mm D1＝8mm
在完工的零件 上要求保留
机械结构设计基础(1)
装配图的作用
n 进行机器或部件设计时，首先要根据设计要求画出装配 图，用以表达机器或部件的结构和工作原理；然后根据 装配图和有关参考资料，设计零件具体结构，画出各个 零件图。
n 在生产过程中，根据装配图组织生产，将零件装配成部 件和机器。
n 根据装配图了解机器的性能、结构、传动路线、工作原 理及其安装、调整、维护和使用方法等。
基准目标的标注
最小实体 要求
符号
项目 可逆要求
符号
延伸公差带
自由状态 (非刚性零件)
条件
全周（轮廓）
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
形位公差在图样上的标注方法
机械结构设计基础(1)
形位公差在图样上的标注方法
机械结构设计基础(1)
形位公差在图样上的标注方法
机械结构设计基础(1)
形位公差在图样上的标注方法
移出断面的轮廓线用粗 实线绘制，应尽量配置 在剖切符号或剖切平面 迹线的延长线上(图a)
机械结构设计基础(1)
机械制图简化表达
在装配图中，可 用粗实线表示带 传动中的带；用 细点画线表示链 传动中的链。必 要时，可在粗实 线或细点画线上 绘制出表示带类 型或链类型的符 号
机械结构设计基础(1)
机械制图锥度表示方法
机械结构设计基础(1)
表面光洁度级别与表面粗糙度Rz系列值的对照
机械结构设计基础(1)
不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值
机械结构设计基础(1)
不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值
机械结构设计基础(1)
不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值
机械结构设计基础(1)
不同加工方法可能达到的表面粗糙度Ra值
圆锥外螺纹
圆锥内螺纹
圆柱内螺纹
自攻螺钉用螺纹
特征 代号 M S Tr B ZM NPT
G
R
Rc
Rp ST
机械结构设计基础(1)
普通螺纹
螺纹表示法
梯形螺纹
机械结构设计基础(1)
管螺纹
螺纹表示法
普通螺纹副
机械结构设计基础(1)
螺纹表示法
米制锥螺纹
管螺纹副
机械结构设计基础(1)
齿轮件画法
圆轮齿轮
圆锥齿轮
标注用特征参数 fD,C,L
图
例
fd,C,L
机械结构设计基础(1)
机械制图锥度表示方法
fdx,C,Lx，L′ 标准圆锥
机械结构设计基础(1)
尺寸标注－简化注法
各类孔可采用旁 注和符号相结合 的方法标注
机械结构设计基础(1)
尺寸标注－简化注法
滚花可采用左 图(简化后)的 方法标注
机械结构设计基础(1)
q 为避免冷却不均匀产生内应力而造成的裂纹或缩孔．铸件各部分的 壁厚应尽量均匀，壁厚的变化要缓慢过渡。
n 避免锐角连接
q 为防止金属局部积聚，应避免采用锐角式的倾斜筋和壁
机械结构设计基础(1)
机械加工工艺结构
n 倒角和倒圆 n 退刀槽和砂轮越程槽
机械结构设计基础(1)
机械加工工艺结构－凸台和凹坑
机械结构设计基础(1)
常用金属材料与非金属材料－工程塑料
机械结构设计基础(1)
常用的热处理和表面处理
机械结构设计基础(1)
常用的热处理和表面处理
机械结构设计基础(1)
金属表面处理工艺
机械结构设计基础(1)
机械制图断面图画法 重合断面的轮廓线用细
实线绘制，当视图中的 轮廓线与重合断面的图 形重叠时，视图中的轮 廓线仍应连续画出，不 可间断(图g、h)
机械结构设计基础(1)
合理标注尺寸应注意的问题
n 重要尺寸必须直接注出，以保证设计要求。 n 避免注成封闭尺寸链，精度要求最低的一环不注。 n 尽可能符合机械加工工序，便于加工和测量。 n 保证设计要求的前提下，便于测量。 n 标注毛坯面的尺寸时，在同一方向上的多个毛坯面，一
般只能有一个毛坯面与加工面有联系尺寸，其他毛坯面 则要以该毛坯面为基准标注。 n 符合工艺要求。如轴承盖孔和半圆键键槽的尺寸标注
机械结构设计基础(1)
形位公差在图样上的标注方法
机械结构设计基础(1)
形位公差在图样上的标注方法
机械结构设计基础(1)
机械结构设计
机械结构设计基础(1)
机械零部件结构设计
n 功能要求 n 工作能力要求 n 工艺要求 n 材料要求 n 人体要求
机械结构设计基础(1)
零件图的内容
n 一组图形： q 用以正确、完整、清晰地表达零件的内、外形状和结构。包括视图、 剖视图、断面图及其它规定、简化画法。
齿条
蜗轮
链轮
机械结构设计基础(1)
齿轮件画法
机械结构设计基础(1)
花键及花键联结的画法和标注
矩形花键的画法与标注
矩形花键联结的画法与标注
渐开线花键的画法与标注
渐开线花键联结的画法与标注
机械结构设计基础(1)
画法
圆柱螺 旋压缩 弹簧
视图
截锥螺 旋压缩 弹簧
圆柱螺 旋拉伸 弹簧
图
例
剖视图
示意图
机械结构设计基础(1)
尺寸标注－简化注法
在不致引起误 解时，零件图 中的倒角可以 省略不画，其 尺寸也可简化 标注
机械结构设计基础(1)
尺寸标注－简化注法
对于锪平孔， 也可采用简化 标注
机械结构设计基础(1)
常用螺纹的标记方法
用螺纹 密封的 管螺纹
螺纹类别 普通螺纹 小螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 米制锥螺纹 60°圆锥管螺纹 非螺纹密封的 管螺纹
表面粗糙度标注
零件上连续表面及重复要素（孔、 槽、齿…等）的表面（图g、图h） 和用细实线联接不连续的同一表面 （图d），其表面粗糙度符号、代 号只标注一次
机械结构设计基础(1)
表面粗糙度标注
同一表面上有不同的表面粗糙度要 求时，须用细实线画出其分界线， 并注出相应的表面粗糙度代号和尺 寸（图i） 需要规定表面粗糙度测量截面的方 向时，其标注方法图j
机械结构设计基础(1)
轴 柱塞
轴套类零件
钻套
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
齿轮
尾架端盖 盘盖类零件
电机端盖
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
机械结构设计基础(1)
叉架类零件
机械结构设计基础(1)
表面粗糙度标注
齿轮、渐开线花键、螺纹等工作 表面没有画出齿（牙）形时，其 表面粗糙度代号可按图k、图m、 图n的方式标注
需要将零件局部热处理或局部镀 （涂）覆时，应用粗点划线画出 其范围并标注相应的尺寸，也可 将其要求注写在表面粗糙度符号 长边的横线上
机械结构设计基础(1)
表面光洁度级别与表面粗糙度Ra系列值的对照
机械结构设计基础(1)
3. 画 主 要 装 配 线
①轴承座 （被其它零件挡住的线可不画）
机械结构设计基础(1)
3. 画 主 要 装 配 线
①轴承座 ②下轴衬
机械结构设计基础(1)
3. 画 主1)
3. 画 主 要 装 配 线