机械设计基础01
机械设计基础(1)
主讲教师：伍驭美
主讲教材：秦伟《机械设计基础》(第二版) 参考教材：喻怀正 《机械设计基础》
杨可桢 《机械设计基础》
绪论
什么是机械设计？
机械设计是为了满足机器的某些特定 功能而进行的创造性活动,即应用新的原 理和新的概念,开发创造出新的产品,或对 现有机器局部进行创造性的改造(如改进 不合理的结构、改善加工工艺性、装配性 或降低成本)。
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10月 上午 24, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月24 日星期 六10时3 6分49 秒10:36:4924 October 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午10时3 6分49 秒上午1 0时36 分10:36:4920.1 0.24
2. 机器的组成
原动部分 传动部分 执行部分（机构）
控制部分 3. 机构的特征
①人造的实物组合体； ----结构观点 ②各部分有确定的相对运动。 ----运动观点
4. 机构的组成：构件 独立的运动单元。
内燃机 连杆
5. 构件的组成：零件 独立的制造单元。
螺栓
垫圈 螺母
套筒 连杆体
轴瓦
小结: 零件
第二节 机械设计的基本要求、 基本内容与一般程序
一、机械设计的基本要求
1.实现预定的功能； 2.工作可靠，操作方便，运行安全性； 3.市场需求与经济性； 4. 零部件的结构设计要求 5. 工艺性、系统性、通用性及标准化； 6. 其他方面。
二、本课程的内容
1．功能原理方案设计 2．运动特性动力特性 3．结构与强度设计 4．驱动与控制设计
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。
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20
机械设计基础
机械设计基础第1章运动简图ppt课件
运动简图绘制原则
简化原则
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。
清晰原则
图形应清晰易懂，符号、线条和标注应符合规 范。
完整性原则
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。
运动简图在机械设计中的应用
机构运动分析
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。
凸轮机构运动简图绘制方法
选择视图平面 一般选择垂直于凸轮回转轴线的平面 作为视图平面
绘制凸轮轮廓线
根据凸轮的实际尺寸和形状，用实线 绘制出凸轮的注出 从动件的长度和位置
标注尺寸和参数
标注出凸轮的回转半径、基圆半径、 偏距等关键尺寸，以及从动件的位移、 速度、加速度等运动参数
机构运动简图绘制方
02
法
机构组成及运动副类型
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。
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。
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。
高副的表示
高副用一条通过接触点的公法线来表示，并在公法线上标注出接触点 的位置。
机构运动简图绘制步骤与实例
绘制步骤
1. 分析机构的组成和运动情况，确定机构的类型 和运动副的性质。
2. 选择适当的比例尺，绘制机构示意图，表示出 各构件的相对位置和尺寸关系。
机构运动简图绘制步骤与实例
3. 根据机构示意图，用规定的符号绘制机构运动简图，表示出各构件间的连接关系和相对运动情况。
史上最全的机械设计基础
史上最全的机械设计基础引言机械设计是工程领域中的重要组成部分，涉及到机械系统的设计、分析、制造和维护。
机械设计基础包括机械原理、材料力学、机械零件设计、机械制图等方面的知识。
本文将详细介绍机械设计基础的相关内容，帮助读者全面了解这一领域。
第一部分：机械原理机械原理是机械设计的基础，包括力学、运动学、动力学等方面的知识。
力学主要研究物体的受力、运动和变形规律，为机械设计提供理论基础。
运动学研究物体运动的速度、加速度、位移等参数，为机械设计提供运动规律。
动力学研究物体受力后的运动状态，为机械设计提供动力和能量转换的原理。
第二部分：材料力学材料力学是机械设计中的重要内容，涉及到材料的力学性能、材料的变形和破坏等方面的知识。
材料的力学性能包括弹性、塑性和韧性等，对机械零件的强度和可靠性具有重要影响。
材料的变形和破坏规律是机械设计中必须考虑的因素，以保证机械零件的安全性和耐用性。
第三部分：机械零件设计机械零件设计是机械设计的核心部分，涉及到零件的形状、尺寸、材料和工艺等方面的知识。
机械零件设计的基本原则是满足使用要求、经济合理、安全可靠。
设计过程中需要考虑零件的受力情况、工作环境、使用寿命等因素，选择合适的材料和工艺，进行合理的形状和尺寸设计。
第四部分：机械制图机械制图是机械设计的重要工具，用于表达和交流设计思想。
机械制图包括制图规范、投影原理、视图表达、尺寸标注等方面的知识。
制图规范是制图的基本要求，包括图纸的大小、比例、线型、字体等。
投影原理是制图的基础，用于将三维物体转换为二维图形。
视图表达是制图的核心，用于展示物体的形状和尺寸。
尺寸标注是制图的重要环节，用于明确物体的尺寸和位置。
第五部分：机械设计软件随着计算机技术的发展，机械设计软件已经成为机械设计的重要工具。
常用的机械设计软件包括CAD（计算机辅助设计）、CAE （计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造）等。
这些软件可以辅助设计人员进行零件设计、装配设计、工程分析等工作，提高设计效率和精度。
机械设计基础(机械类)
该教材经全国中等职业教育教材审定委员会审定，由天津大学机械学院张策教授担任责任主审，天津大学机 械学院卜炎教授、杨玉虎副教授审稿，高等教育出版社另聘请了吉林大学机械科学与工程学院博士生导师程光明 教授审阅了全稿。
教材目录
注：目录排版顺序为从左列至右列。
教学资源
该教材同步配套有《机械设计基础选择题集》。
教材特色
该教材在编写过程中注重高素质劳动者和中初级专门人才职业能力和全面素质的培养，教学内容以够用为度、 实用为本、应用为主，体现了对创新精神和实践能力的培养。
该教材采用了现行的（截至2001年7月）国家标准，借鉴了出版的有关论著，反映了新知识、新材料、新工 艺、新技术，吸取了教学改革和教材建设的成功经验，考虑了在教学过程中使用教材的习惯，注意到为现代化教 育技术的应用留有接口，教材结构体现弹性，便于不同学制、不同地区、不同行业学校的使用。
2001年7月，该书由高等教育出机械类）》共19章，主要内容包括机械概述、轴毂联接、螺纹联接、弹性联接、联轴器和 离合器、螺旋传动、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮系、平面连杆机构、凸轮机构、其他常用机构、 轴、滑动轴承、滚动轴承、机械的润滑与密封、机械的动力性能。
该教材共19章，主要内容包括机械概述、轴毂联接、螺纹联接、弹性联接、联轴器和离合器、螺旋传动、带 传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮系、平面连杆机构、凸轮机构、其他常用机构、轴、滑动轴承、滚动 轴承、机械的润滑与密封、机械的动力性能。
成书过程
该教材根据中等职业教育培养高素质劳动者和中初级专门人才的目标，以及2000年8月教育部颁发的中等职 业学校《机械设计基础教学大纲》，并参照有关行业的职业技能鉴定规范及中级技术工人等级考核标准编写而 成。
《机械设计基础(第4版)》读书笔记模板
7.1螺纹连接的基础知识 7.2螺纹连接的预紧与防松 7.3螺栓连接的强度计算 7.4螺纹连接的材料和许用应力 7.5螺旋传动 习题7
8.1润滑剂及其选用 8.2密封装置 习题8
9.1带传动概述 9.2带传动的设计 9.3同步带传动 9.4链传动 习题9
10.1齿轮传动的特点和基本类型 10.2渐开线性质及渐开线齿廓啮合特性 10.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 10.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 10.5渐开线齿轮的加工与齿廓的根切 10.6齿轮的失效形式与材料选择 10.7直齿圆柱齿轮传动的强度计算 10.8斜齿圆柱齿轮传动 10.9直齿圆锥齿轮传动
11.1概述 11.2蜗杆传动的失效形式、材料和结构 11.3蜗杆传动的效率及热平衡 11.4蜗杆传动的润滑 习题11
12.1定轴轮系传动比的计算 12.2周转轮系 12.3轮系的应用 12.4其他新型齿轮传动简介 习题12
13.1减速器箱体 13.2常用减速器的类型、特点及应用 13.3减速器附属零件 习题13
4
第14章轴和轴 毂连接
5
第15章轴承
第16章联轴器 和离合器
第17章机械的 平衡与调速
1.1力的基本概念 1.2工程中常见的约束 1.3平面汇交力系 1.4力矩和力偶 1.5平面一般力系 1.6摩擦 1.7空间力系 习题1
2.1轴向拉伸与压缩 2.2剪切与挤压 2.3圆轴扭转 2.4直梁的平面弯曲 2.5合成弯扭的强度计算 习题2
16.1联轴器 16.2离合器 16.3制动器简介 习题16
17.1机械平衡的目的与分类 17.2回转件的静平衡 17.3回转件的动平衡 17.4机械速度波动的调节 习题17
读书笔记
这是《机械设计基础（第4版）》的读书笔记模板，可以替换为自己的心得。
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。
机械设计基础课件合集_(01~09合集)_(共16个)
静应力是变应力的特例
σ =常数 o σ σmax σa σmin σm σa t t
σa
σa
σ
r =+1
σmax σa σa σmin 对称循环变应力 r =- 1
σmin σm
o
循环变应力
t o
to
脉动循环变应力 r =0
静应力下的许用应力 静应力下，零件材料的破坏形式：断裂或塑性变形 塑性材料，取屈服极限σS [ ] s S 作为极限应力,许用应力为： B 脆性材料：取强度极限σB [ ] 作为极限应力,许用应力为： S 变应力下的许用应力 变应力下，零件的损坏形式是疲劳断裂。疲劳断裂 具有以下特征： 1)疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限 低，甚至比屈服极限低; 不管脆性材料或塑性材料， 2) 疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂; 3) 疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。它的初期现象是在零
产品规划
概念设计
构形设计
编制技术文件
技术审定和产品鉴定
2.2 机械零件的主要失效形式和工作能力
2.2.1机械零件的主要失效形式 机械零件的失效： 机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称 为失效。 零件的失效形式: ①断裂; ②过大的弹性变形或塑性变形; ③ 工作表面损伤失效（腐蚀、磨损和接触疲劳）； ④发生强烈的振动；联接的松弛; 摩擦传动的打滑等。 失效并不简单地等同于零件的破坏。
课程安排：讲授82学时 本课程的特点：是工程制图、工程材料及机械制造基 础、理论力学，材料力学、金工实习等理论知识和实 践技能的综合运用。 要求： 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。
2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。
机械设计基础-朱龙英-01平面机构运动简图
03.08.2020
29
A、 两构件之间构成多个运动副时
两构件组合成多个转动副，且其轴线重合
两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合
两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为
常数
3
3
2
03.08.2020
2 1
1
F＝3n－2PL－PH ＝3 2－2 －2 1 ＝1
30
例子分析：
F=3n- 2PL-Ph =3-2*5-0 =-1
03.08.2020
F ＝ 3n － 2PL － PH 4 6 0 ＝＝30 －2 － F＝3n－2PL－PH ＝3 －3 2 4－ 0
＝1
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C、两构件用转动副联接,联接前后其联接点的运动轨迹重合
在该机构中，构件3与构件2上的点C2 轨迹重合，C点为虚约束
解决方法：计算时应将构件3及其引入 的约束去掉
在设计机械时，若为了某种需要而必须使用虚约束时，则必须严 格保证设计、加工、装配的精度，以满足虚约束所需要的几何条 件
03.08.2020
35
例子分析：
C
E
E'
F
C处为复合铰链,计算时为（3-1)=2个铰链； E或E'为虚约束应去掉一个； F处为局部自由度应去掉。
F=3n-2PL-PH
=37-2 9-1 =2
机构要能运动，它的自由度必须大于零。机构的自由度表明机 构具有的独立运动数。由于每一个原动件只可从外界接受一个独立 运动规律（如内燃机的活塞具有一个独立的移动）因此：
当机构的自由度为1时，只需有一个原动件； 当机构的自由度为2时，则需有2个原动件。
B C
A
F =3n－2pl－ph = 3 2－2 3－0=0
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 第一章
其他部分———减速器等。
1.2.2 本课程的学习方法
本课程综合运用了工程力学、金属工艺学、机械制图、 公差配合等先修基础课程知识，解决常用机构及通用零部件 的设计问题，较之以往的先修课程更接近工程实际，因此学 生在学习本课程时必须在学习方法上有所改变。
1.3 机械设计的基本要求及一般过程
1.3.1 机械设计的基本要求
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的 第一步，是决定机械性能的最主要的因素。
1.1 本课程的研究对象
在学习本课程之前,我们首先要了解一些基础知识，如机 器、机构、机械、零件、部件和构件等，这些基础知识也是本 课程的研究对象。
1.1.1 引言
在我国，机械的创造、发展及其使用有着悠久的历史。 三千年前出现了简单的纺织机，两千年前已将绳轮、凸轮、 连杆机构等用于生产中。汉代以后的指南车及记里鼓车中利 用了齿轮和齿轮系传动。
注重产品的工艺造型设计，不仅要功能强、价格低，而 且外型美观、实用，使产品在市场上具有竞争力。
1.3.2 机械设计的一般过程
机械设计是一项创造性工作，需要考 虑的因素较多，解答的方案也不止一个。 下面简要介绍机械产品设计的一般过程。
1. 产品规划
通常，设计者在深入调查研究的基础上，根据社会、市 场的需求确定所设计机器的功能范围和性能指标；根据现有 的技术、资料及研究成果分析其实现的可能性，明确设计中 要解决的关键性问题；拟定设计工作计划和设计任务书。
1.4 机械零件设计的基本要求及一般方法
1.4.1 机械零件设计的基本要求
设计零件时应满足的基本要求是从设计机器 的要求中提出来的，一般概括为以下两点:
使用要求 01
设计的零件应 在预定的使用寿命 周期内按规定的工 作条件可靠地工作。
(完整版)《机械设计基础》课程说课稿最新
教学方法与手段
01
02
03
04
采用启发式教学，引导学生积 极思考、主动探索。
注重理论与实践相结合，加强 实验教学和课程设计环节。
采用多媒体教学和计算机辅助 设计手段，提高教学效果和效
率。
鼓励学生参加课外科技活动和 竞赛，培养创新能力和团队识点全面覆盖
树立良好的工程意识， 养成严谨、求实的工作 作风。
课程内容与结构
常用机构：包括平面连杆机构、凸轮 机构、间歇运动机构等。
课程内容按照“由浅入深、由易到难 、循序渐进”的原则进行安排。
通用零件：包括螺纹连接、带传动、 链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轴、 轴承、联轴器和离合器等。
课程结构注重理论与实践相结合，强 调知识的系统性和完整性。
知识点与技能点梳理
机械设计的基本概念、原理和方法
包括机械设计的定义、设计过程、设计准则等基础知识，以及常用的 机械设计方法和技巧。
机械零件设计
包括各种常见机械零件的类型、结构、工作原理、设计方法和选用原 则等，如齿轮、轴承、联轴器等。
机构设计
介绍机构的组成、分类、运动分析和力分析等基础知识，以及各种常 见机构的设计方法和应用实例。
该教材涵盖了机械设计基础的所有核心知识点，包括机械 零件设计、机构设计、机械传动设计等内容，有助于学生 全面掌握机械设计基础知识。
理论与实践相结合
教材在介绍机械设计理论的同时，注重与实际应用相结合 ，通过大量实例和案例分析，帮助学生更好地理解和掌握 机械设计的方法和技巧。
图文并茂，易于理解
教材采用大量的图表、示意图和照片等辅助说明，使得抽 象复杂的机械设计知识变得更加直观易懂，方便学生自学 和理解。
评价学生的学习态度和能力。
机械设计基础-第一节
二
章
平
第二章 平面连杆机构
面
连 杆
（5课时）
机
构
第一节 概述
第 二 章
平
第一节 概述
面
连
杆
机
构
一、平面连杆机构
二、平面连杆机构的作用
第
1、实现一定的运动要求
二
章
2、实现一定的动作
平
3、实现一定的轨迹
面 三、平面连杆机构的优点
连
杆 四、平面连杆机构的缺点
机
构
第一节 概述
第一节 概述
第 二 章
平
杆 机
高速时会引起很大的动载荷等。
构
第
种所要求的规律运动。
二
章
平 面 连 杆 机 构
牛头刨床机构
实现一定的动作
第一节 概述
利用连杆机构，使机器中的某一工作部分移动或摆动 。如齿
第
轮换档机构、自行车刹车机构。
二
章
平 面 连 杆 机 构
第一节 概述
实现一定的轨迹
第
二
当机构运动时，使连杆上的某一定点能沿所需要的轨迹运动。
章
例如沿复杂的曲线、直线或近似直线等轨迹运动。
二
章
精度，所以制造成本较低。
平
面
连
杆
机
构
组成运动副的构件间的接触都是面接触，它所承受的单位
压力较小、磨损也因而减少，故能传递较大的载荷和具有
较高的可靠性。
第一节 概述
平面连杆机构的缺点
第
二
一般情况下，只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且
章
设计较复杂；
平 面
2024版年度《机械设计基础》课程教学大纲
24
毛坯选择与加工余量确定
毛坯选择
毛坯是机械零件的初始形态，其选择应根据零件的材料、形状、尺寸和加工要求等因素进行综合考虑，常见的毛 坯类型有铸件、锻件、焊接件和型材等。
加工余量确定
加工余量是指在毛坯上留出的用于机械加工的余量，其大小应根据毛坯的制造精度、机械加工方法和加工要求等 因素进行确定，以保证加工后的零件尺寸和形状精度符合要求。
鼓励学生对课程设计过程进行反思，分析自己在设计过程中的不足之处、遇到的问题以 及解决问题的方法等，以便在今后的设计中加以改进和提高。
2024/2/2
提出改进意见和建议
根据学生的总结和反思情况，提出具体的改进意见和建议，以便进一步完善课程设计教 学环节。
32
07 课程总结与展望
2024/2/2
33
课程知识点回顾
18
机械系统方案概述
2024/2/2
机械系统的基本概念
机械系统是由若干相互关联、相互作用的机械元件组成的整体， 具有特定的功能和性能。
机械系统方案设计的重要性
机械系统方案设计是机械制造过程中的重要环节，直接影响到机械 产品的性能、质量、成本和制造周期。
机械系统方案设计的步骤
明确设计任务、进行方案构思、方案评价与决策、技术设计等。
满足使用性能要求、工艺性能 良好、经济性合理和环境友好。
2024/2/2
12
03 机械零件设计基础
2024/2/2
13
轴承与轴的设计
轴承类型与选择
了解各种轴承类型、特点及应用 场景，掌握轴承选择方法。
轴的结构设计
熟悉轴的结构形式、材料选择及 强度计算方法，掌握轴的设计步
骤。
轴承与轴的配合
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第1章机械设计概述
本章介绍如下内容
1. 零件设计要求与设计准则
2. 零件材料与热处理选择
3. 零件的结构工艺性
4. 机械设计的若干原则
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§1零件设计要求与设计准则
§1.1零件设计的基本要求
满足整机对其要求的前提下，最大限度的谋求经济利益。
具体为：
•满足技术性能要求—能正常发挥预定职能。
•良好的性能稳定性—尽可能长的工作寿命。
•工艺性与经济性—能制造出来、制造出来
要能用而且要便宜。
§1.2名词解释工作能力在正常工作条件下，零件能安全工作的限度。
失效零件因某种原因不能正常工作的现象。
计算准则为防止失效而制订的判定条件。
强度零件抵抗断裂和塑性变形的能力，计算准则为：计算应力≤许用应力刚度零件抵抗弹性变形的能力，计算准
则为：计算变形量≤允许变形量
耐磨性零件抵抗材料损失的能力，计算准则为：p ≤[ p ]pv ≤[ pv ]
振动稳定性零件抵抗周期性激振力的能力。
计算准则为：f p ≤0.85 f f p ≥1.15 f
§1.3机械零件的失效形式1. 强度不足
体积强度
静强度（塑变、脆断）
疲劳强度（疲劳断裂）冲击强度（冲击断裂）表面强度面接触无相对运动（压溃）
有相对运动（磨损）点、线接触（疲劳点蚀、磨损）2.刚度不足弹性变形过大(饶度、偏转角、扭转角超标)3.失去稳定性静态稳定→ 压杆；动态稳定→ 转轴4.其他问题局部胶合；摩擦传动打滑；螺纹联接松动；高温蠕变；松驰等。
§1.4零件的可靠性
可靠性设计
将材料性能、尺
寸参数、工况条件等
部分或全部视为随机
变量，应用数理统计
方法处理设计关系，
从而给出零件安全与否的定量数据。
零件的可靠性常用可靠度来定量。
定义产品在规定条件下、规定时间内、实现
规定功能的概率。
R ＝N s /N T
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铸铁性脆、不能碾压或锻造；易熔、液态流动性好；
减震性、耐磨性好；有的易切削，有的强度高，广泛用作机架等复杂零件。
分为灰铁、球铁、蠕铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
钢有较好的机械、热处理和切削性能；分为碳钢和合金钢，含碳量有高、中、低之分；一般含碳量↑强度、硬度↑，塑性、韧性↓，可通过热处理改善性能；常用中碳钢、中碳合金钢。
有色金属铝合金强度／密度比高，宜作高速、轻质的零件，多用铸铝；铜合金导热、导电性好，减摩、耐磨、抗胶合性能好，宜作电器接插件、轴瓦、蜗轮等；轴承合金专门用来做轴承。
非金属橡胶宜做密封件、缓冲减震件、传动带等；塑料一般用作减摩材料或复杂轻载件。
铸钢强度、切削性优于铸铁，易熔性、流动性较铸
铁差，适合作大尺寸零件。
§2.1机械零件常用材料
淬火加热至临界温度，保温，急冷。
提高硬度、耐磨性。
以表面淬火常用。
渗碳淬火渗碳然后淬火。
使零件外硬内韧，耐磨、耐冲击。
碳氮共渗
亦称氰化，目的同上。
渗氮热处理温度低，表面硬度大于渗碳淬火，适于硬化后不磨削的零件，不耐冲击。
调质
淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切削。
最常用的热处理方法之一。
正火又称为常化。
调整硬度、细化晶粒、使之便于切削。
不重要的零件可作为最终热处理。
§2.2常用热处理方法及目的
退火降低硬度、均匀组织、消除内应力。
是铸造、锻造、焊接零件常用的消除内应力的方法。
§2.3材料选用原则1、使用要求有强度和重量要求，应选强密比高的；有刚度要求，选弹性模量大的（对钢材，这种情况下有时宁肯用较低强度的材料）；有接触强度和耐磨要求，选表面可强化处理的。
3、经济
相对价格要低、材料利用率要高、加工费用要少，最终要与生产规模相适应。
2、工艺要求毛坯要与生产规模相适应，大批量宜用铸造、模锻，小批量宜用焊接、自由锻。
相应的：铸件要求液态流动性好、缩孔和偏析倾向小；焊件则要求可焊性好、不易开裂；锻件要求延展性好、热脆性小；切削加工件要便于切削、表面要光整；热处理件要求可淬性、淬透性好，变形倾向小。
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§3零件的结构工艺性
所谓良好的工艺性，是指在既定的使用要求、生产条件、生产规模下，能用尽可能低的成本制造出来。
根据生产环节的不同，结构工艺性问题可从下述四个方面来考虑：
铸造毛坯的铸造工艺性
零件的机械加工工艺性
零件的热处理工艺性
零件的装配工艺性
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§3.1铸件的工艺性
1.便于制模
分型面少而合理，拔模
斜度，少用活块、芯子。
2.便于成型
最小壁厚，避免漫
流。
3.保证质量
圆角过度，避免开裂；
壁厚均匀，避免大热结。
4.受力合理
铸铁耐压不耐拉。
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§3.2机加工零件的工艺性
1.要能加工
加工不出来一切免谈。
2.要便于加工
减小辅助时间（减少装夹和换刀）和机动时间。
3.有利于保证精度
越程槽，减少变形(车工怕长杠、刨工怕大板)，减少装夹。
4.有利于提高刀具寿命退刀槽，避免钻斜孔、深孔和盲孔。
§3.3热处理工艺性
尽可能使受热变型一致，要求避免尖角、壁厚均匀、形状对称，少用细长杆、大薄板。
§3.4装配工艺性
1. 要能装能卸轴承定位台阶、螺栓、定位销例。
2. 提高效率避免过定位和辅助加工。
3. 保证装配质量合理的定位结构，要能调整间隙。
倒角根部切槽
不接触面
接触面
接触面接触面
不接触面不接触面返回
§4机械设计的若干原则
一. 等强度原则
等强度原则是指设计时应使零件对各种可能的失效具有相等的抵抗力，材尽其用。
二. 局部品质原则
局部品质原则是指：零件的不同部位要求不同则材质应不同（不同的材料或不同的热处理）。
三. 工业三化
工业三化是指零件标准化、部件通用化、产品系列化。
优点是：1. 减轻设计工作量和设计错误，缩短设计周期。
2. 大规模生产，生产、检测手段先进，优质低耗。
3. 便于维修（少备备件）。