华中科技大学《机械设计》课件教案
机械设计基础讲义课程设计
19
设计计算步骤
① 输出轴（滚筒）转速
nW601D 00v0(r/min)
② 带式输送机总传动比
i nm n
W
nm —电动机满载转速
20
设计计算步骤
n i m
n W
控制总传动比在一定范围内（根据传动方 案来定，各种类型传动的传动比范围见指导 书)，对于带传动－－单级圆柱齿轮传动系 统，应控制在 20 以内。这样一来，电动机 的具体参数就可以确定下来。
设计方案选择的主要依据 ➢ 传动的功率与效率 ➢ 传动速度 ➢ 外廓尺寸、重量和传动比要求
12
设计计算步骤
设计方案选择要求考虑的主要因素
使用性（有效性、可靠性） 经济性 安全性 工艺性 先进性 特殊性 等
建议采用方案1作为传动方案
13
设计计算步骤
二、电动机选择及传动比分配
当带式输送机总体方案确定后，就可进行其参数设计。
带传动的传动比： i1＝ 2～ 4
23
设计计算步骤
三、传动件的设计计算
根据电动机的计算功率、满载转速、传动比的 分配，计算出各级传动的输入功率、输入转速、 传动比，由此进行各级传动的传动件设计。（参 考指导书P.9～10）
传动件的设计计算参考《机械设计基础》教材 的内容。（带传动、齿轮传动、轴径初算等）
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设计计算步骤
③ 电动机功率
Hale Waihona Puke 电动机所需功率：Pd
Pw
查标准选取电动机额定功率Pm。
18
设计计算步骤
（2）转速选择
参考指导书选择Y系列电机，最为常用的Y
系列电动机的同步转速为3000rpm、1500rpm、 1000rpm、750rpm四种。
机械设计教案华中科技大学
机械设计教案华中科技大学Undergraduate Program for Specialty in Machine Design,Manufacturing and Automation一、培养目标Ⅰ．Educational Objectives培养具备机械设计制造基础知识及应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面工作的高级工程技术人才。
This program is aimed at establishing the fundamental knowledge and application skills of mechanical design and manufacturing, and nurturing talents in production engineering who will be engaged in design and manufacturing, research and development, application study, production management in the field of mechanical manufacturing.二、基本规格要求Ⅱ．Skills Profile毕业生应获得以下几方面的知识和能力：1．具有数学、自然科学和机械工程科学知识的应用能力；．具有制订实验方案、进行实验、分析和解释数据的能力；．具有设计机械系统、部件和过程的能力；4．具有对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力；5．具有在机械工程实践中初步掌握并使用各种技术、技能和现代化工程工具的能力；．具有社会责任和对职业道德的认识；7．具有在多学科团队中发挥作用的能力和较强的人际交流能力；8．知识面宽广，并具有对现代社会问题的知识，进而足以认识机械工程对于世界和社会影响的能力；9．具有终生教育的意识和继续学习的能力。
华科机械设计课程设计
华科机械设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理，理解并能够运用机械设计的相关知识，如力学、材料力学、机械原理等。
2. 使学生了解并掌握机械设计的一般流程，包括需求分析、方案设计、详细设计、原型制作与测试等。
3. 帮助学生熟悉并掌握机械设计中常用的设计方法和工具，例如CAD软件、仿真分析软件等。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识解决实际机械设计问题的能力，能够独立完成小型机械设计项目。
2. 提高学生的团队协作能力，通过小组合作完成设计任务，培养学生的沟通与协调技巧。
3. 培养学生具备一定的创新能力和实践能力，能够对现有机械产品进行改进和创新。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械设计专业，增强对工程实践的兴趣和热情。
2. 培养学生具备良好的职业道德，强调安全意识、质量意识和环保意识。
3. 引导学生树立正确的价值观，认识到机械设计对社会发展的贡献，激发学生为社会进步贡献力量。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，具有一定的动手能力和创新意识，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践环节，培养学生的实际操作能力和创新能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，提高学生的分析问题和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 机械设计基本原理：讲解力学、材料力学、机械原理等基本理论知识，使学生掌握机械设计的基础。
教学大纲：- 力学原理及其在机械设计中的应用- 材料力学特性及其在机械设计中的应用- 机械原理与机械设计的关系2. 机械设计流程与方法：介绍机械设计的一般流程，包括需求分析、方案设计、详细设计等，以及常用的设计方法和工具。
教学大纲：- 需求分析的方法与步骤- 方案设计的原理与技巧- 详细设计的要求与实施- CAD软件及仿真分析软件的应用3. 机械设计实践：结合实际案例，指导学生进行小型机械设计项目，培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
华中科技大学-机械设计基础-讲义课件
传动比
了解传动比的计算和选择， 以实现所需的输出转速和 扭矩。
传动效率
掌握传动效率的影响因素， 优化传动系统的性能。
齿轮传动的设计原理
齿轮类型
学习直齿轮、斜齿轮和渐开线 齿轮等不同类型的齿轮。
齿轮设计
了解齿轮的设计原理和参数计 算，确保传动的平稳和可靠。
华中科技大学-机械设计 基础-PPT讲义课件
机械设计基础课程概述
本课程旨在介绍机械设计的基本概念、流程和方法，以及一些常见的设计原 理和实例分析。通过本课程的学习，您将掌握机械设计的核心知识和技能。
机械设计流程
1
需求分析
了解客户需求和要求，进行产品规划和功能分析。
2
概念设计
根据需求分析，进行创意设计和初步选型。
了解不同材料的特性和 应用范围，做出合理的 材料选择。
机械零件的加工工艺与加工方法
1
加工工艺
Hale Waihona Puke 学习常见的机械加工工艺，如车削、铣削和钻削等。
2
加工方法
掌握不同材料的加工方法，如金属加工、塑料加工和复合材料加工等。
3
加工精度
了解加工精度的要求和控制方法，确保零件的尺寸和质量。
机械传动基本概念
传动类型
3
详细设计
进行详细的零部件设计，确定参数和标准。
机械制图基础
平面投影
了解正射投影、轴测投影和截面投影等基本制图方法。
尺寸标注
学习如何正确标注尺寸和公差，确保设计准确性。
图样折叠
掌握图样的折叠方法，能够进行零件展开图绘制。
零部件图、装配图、爆炸图的概念与制 作
华中科技大学机械设计基础篇课件
第一章 概论－机械零件的强度
循环特征： r
min max
——表示应力变化的情况
对称循环 — r = -1； 脉动循环 — r = 0；
非对称循环 — r≠ 0 且 | r | ≠ 1; 静应力 — r = +1
用σr 表示循环特征为 r 的变应力。如 σ-1、σ0 等
平均应力： m
max
min
强度问题
刚度问题 耐磨性问题 稳定性问题
机械设计
第一章 概论－一般问题
零件的工作能力 —
不失效条件下零件的安全工作限度
这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，
所以又常称为“承载能力”
吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN
50 kN
机械设计
第一章 概论－一般问题
二、承载能力判定条件（设计准则）
机械设计
其他通用零件
联 轴 器
第一章 概论
弹 簧
机 架
机械设计
专用零件
第一章 概论
活塞
曲轴
同一零件可能发生各种不同形式的失效
nF
轴可能出现的失效形式： 断裂 塑性变形 过大弹性变形 共振
强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量 y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
稳定性条件： 工作转速 n ≤许用转速 [n]
机械设计
三、机械零件的设计步骤
机械设计
第一章 概论－内容、性质及要求
四、学习方法
1、掌握零件设计时的共性
工作原理、结构、
受力分析、
类型、应用场合
失效形式
设计准则、 设计计算
【精编】华科机械设计课程设计资料幻灯片
版次）
答辩
完成时间：1天 地点：机械学院西楼 B509
双级圆柱齿轮减速器 + 开式齿轮
双级圆柱齿轮减速器 + 链传动
带传动 +双级圆柱齿轮减速器
两级蜗杆+齿轮减速器 + 链传动
设计方法：边画图、边计算、边修改
❖ 画出齿轮的轮廓和箱体内壁线 ❖ 确定轴承座孔宽度L，画出轴承座的外端线。 ❖ 确定轴承的位置 ❖ 轴的结构设计——由端部开始，逐段确定轴径和宽
减速器附件设计
❖ 窥视孔和视孔盖：要能够观察到齿轮啮合状况 （P133）
❖ 通气器：根据工作选用（P136-137） ❖ 起吊装置（P137-138） ❖ 油标：注意油标的倾斜度 ❖ 放油孔和螺塞（P139）：放油孔设置在箱座内底面
最低处；箱座内底面常做成1°~1.5°的斜面；在 油孔附近做成凹坑
❖ 零件工作图是制造、检验零件及制定工艺规程的重 要技术资料，应包含制造、检验零件所需的全部内 容，包括：
必要的视图 正确的尺寸标注 尺寸公差与形位公差 表面粗糙度 技术要求
❖ 先画装配图，再拆画零件图
齿轮结构设计
❖ 小齿轮一般为齿轮轴，P29图5-9
❖ 大齿轮根据齿顶圆直径选择结构型 式，P188-189
❖ 箱内：蜗杆传动
模数和分度圆直径应取标准值，且应与直径系数符合标准的匹配关 系
热平衡验算
1.6 选择联轴器 初算轴径
❖ 方案1、2、4：减速器高速轴 外伸端用联轴器与电动机相 联，高速轴轴径应与电动机、 联轴器相匹配。
❖ 方案3：减速器高速轴外伸端 与大带轮相联，高速轴轴径 应与大带轮孔径匹配。
华中科技大学机械设计基础PPT课件
灵巧机械手 航天飞机
华中科技大学机械学院 杨家军
课程的性质与任务
是一门介绍常用机构和通用机械零件的基 本知识和基本设计方法的技术基础课。
华中科技大学机械学院 杨家军
教学内容
1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。
2、研究四种基本机构的特性和设计方法。
3、讨论机械零部件的设计方法，如零部件 的工作能力、参数设计、结构设计、加工 工艺等。
工作载荷 名义载荷 计算载荷
——实际工作条件下的载荷 ——根据原动机功率求得的载荷
——对名义载荷进行修正得到的近似值
计算载荷
？
= K × 名义载荷
载荷系数
2、应力的分类
静应力 变应力
——不随时间改变或变化缓慢 ——随时间作周期性或非周期性变化
变应力
稳定变应力——周期性循环变应力 非稳定变应力——非周期性循环变应力
作用原理、构思总体原理解及布局造型等等, 都是最具创造性的 工作 因此也是决定新产品开发成败与否的最关键阶段。 设计进程本身是一个不断反馈循环的过程, 设计者在每一步都可 能获得新的信息, 从而反馈到前面的步骤。 因此, 一个出色的设计者往往要经历多次反复才能真正达到其最 优效果。
华中科技大学机械学院 杨家军
华中科技大学机械学院 杨家军
0．1．2 设计的原则
华中科技大学机械学院 杨家军
“不以规矩、不成方圆”
华中科技大学机械学院 杨家军
1、创新原则
创新概念 创新就是通过引入新概念、
新思想、新方法、新技术等．或对已有产 品的革新来创造具有相当社会价值的事物 或形式。
华中科技大学机械学院 杨家军
【案例分析】
洗
华科机械设计课程设计资料
❖ 求径向和轴向动载系数X、Y ❖ 求当量动载荷P ❖ 求轴承寿命Lh
滚动轴承油润滑
根据联轴器或大带轮确定直径与宽度 定位轴肩，3-5mm 根据密封圈（P143）确定直径 非定位轴肩，0.5-1.5mm
安装轴承处轴径必须是5的倍数
滚动轴承的定位轴肩按标准确定（第十 二章）
输入轴（方案3）：带轮轴孔直径——轴端直径 输出轴：转矩——联轴器轴孔直径和长度——轴
端直径
❖ 滚动轴承的类型确定
2.2 减速器装配草图设计内容
❖ 轴的结构设计
❖ 确定轴承型号、轴的支点距离、作用在轴上 零件的力的作用点
❖ 轴的强度计算 ❖ 轴承的寿命计算 ❖ 键的强度计算
❖ 轴系零件（齿轮、轴承、套筒、挡油环、端 盖、密封圈等）的结构设计
❖ 总传动比相对误差：△i ≤±5％
1.4 计算各轴的转速、功率和转矩
轴号
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
转速n 功率P 转矩T 传动比i （rpm） （Kw） （N∙m）
1.5 传动零件的设计计算
❖ 先箱外再箱内——减少传动比累积误差 ❖ 箱外：
开式齿轮：齿数互质；大齿轮的材料选择；齿宽系数 链传动：链节数取偶数；链轮齿数取奇数，并和链节数互质 带传动：计算压轴力，设计大带轮毂孔直径（P181）
1.方案设计和传动零件设计（3天） 2.装配草图绘制和零件强度和寿命计算（5天） 3.完成装配图设计（3天） 4.零件图设计（2天） 5.编制设计说明书（1天） 6.答辩（1天）
方案设计和传动零件设计
完成时间：3天
指导老师审阅通过后进行下步工作
1. 1确定传动方案
带式运输机中的双级圆柱齿轮减速器或蜗 杆减速器
华中科技大学_机械设计基础_PPT讲义7
Ft =2T1/d1
弯曲强度条件： 2 KT1 Y Y F Fa Sa FP bm d 1
引入齿宽系数 ψ d = b/d1，并代入 d1 = mz1，则：
F
设计式：
2 KT1 3 2 YFaYSa FP m z1 d
m3 2 KT1 YFaYSa 2 z1 d FP mm
齿数 z1的选取
中心距 a、传动比 i 一定时(d不变）： 原则：在保证齿根弯 曲强度的前提下，选 YFaYSa ↓ →ζF ↓ 取尽可能多的齿数。 z1 ↑ ζF ↑ m ↓ →ζF ↑ 闭式传动：z1 =20~40 εα ↑ → 平稳 开式传动：z1 =17~20 z1 ↑ m ↓ → h ↓ →切削量少
SFmin — 弯曲强度最小安全系数 一般取 SFmin =1.3~1.5，重要传动SFmin =1.6~3.0
注意：
● 双侧受载时,ζF为对称循环,应将ζFlim减小30%
● 开式齿轮传动，考虑磨损，应将ζFlim减小20%
● 三种硬度单位之比较：
HV(维氏) ≈ HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10 ≈ HBS
n1
Fr1
n1
二、齿面接触疲劳强度计算 斜齿轮的强度 相当于 当量直齿圆柱齿轮： 模数 = 斜齿轮法面模数 mn 压力角 = 斜齿轮法面压力角αn 当量直齿圆柱齿轮的强度
齿数 = 当量齿数 zv = z/cos3β
分度圆直径 dv = d/cos2β 法向力 = 斜齿轮的法向力 Fn
把斜齿圆柱齿轮的强度计算问题 转化成直齿圆柱齿轮的强度计算问题
§7-1 齿轮传动失效形式和设计准则
一、失效形式 1、轮齿折断 ★ 疲劳折断 ★ 过载折断 全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮
华中科技大学_机械设计基础_PPT讲义11
● 额定寿命
一批相同 的轴承，在相同的条件下运转，其中90％ 的轴 承不发生疲劳点蚀 前所经历的总转数或总工作小时数。
用 L 表示。 按额定寿命选用轴承，可靠性为90％ 。
完好
10％
注意：额定寿命随运转条件而变化。
90％
比如：外载增大，额定寿命降低。
因此，额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力。
● 基本额定动载荷
3、磨损、胶合、保持架断裂等 使用维护不当而引起的，属于非正常失效。
三、设计准则
一般转速的轴承 — 进行寿命计算，防止点蚀破坏
转速极低或仅作缓慢摆动的轴承 — 按静强度计算，防止塑性变形
§11-4 滚动轴承的寿命计算
一、基本概念
● 轴承寿命
轴承中任一元件 出现疲劳点蚀 前所经历的总转数
或总工作小时数。
用轴用1数 —字承调字母，心或或分字球数别母轴字用表承示表C、内示1径A0；C尺如和寸：B表接示由 （ 宽触轴2度内角位承系部数为的列字结1宽：5）构0代度0、组0的号系2成列5不。0和和同直4。0径直0的系径角列系代列接号：触球
又0/P级35674如— — — —、，：圆推深角/共P锥沟接力轴56滚球触球、个承子轴球轴/级的P轴承轴承6别公x承承、，差2/1110P依等527~65次级和00由分/P0高别。级为0123— — — 、到2窄 正 宽4级—低常； ；、特级；宽4，级d；000/132其、5 代5级号、分13026————x别级特中特轻为、轻；轻；：；；6级/P2和、
而右轴承被放松， 故： A2 S2 即： A1 S2 FA （压紧端）
A2 S2 （放松端）
② 轴承反装时：
2 1
S′
S1
FA
S2
华中科技大学《机械设计》课件教案
三）、按凸轮与从动件的锁合方式分
1、力锁合的凸轮机构
2、形锁合的凸轮机构 1）构槽凸轮机构 2）等宽凸轮机构 3）等径凸轮机构 4）主回凸轮机构
四）、根据从动件的运动形式分
移
动 从 动
（ 对 心
件、
凸偏
轮置
机）
构
摆动从动件凸轮机构
三、凸轮机构的工作原理
内燃机、压气机、涡轮机、电动机
和发电机等。
机
是完成有用的机械功或者是搬运物
工作机器 品。例如：轧钢机、织布机、缝纫
器
机、汽车、飞机和金属切削加工机
床等。
信息机器
是用来获得和变换信息。例如：机 械式积分仪、计帐机、打字机和绘 图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械 运动，并通过运动来实现能量物料和信息的变换
§1–2 平面机构具有确定运动的条件
C B
A
D
四杆机构
C
B A
C' D
五杆机构
D' E
桁架
一 平面机构的自由度 1 构件的自由度 2 两构件用运动副联接后，彼
此的相对运动受到某些约束。
Y
A
O
X
机构自由度是指机构中各活动构件相对于 机架的可能独立运动数目。
3 机构自由度的一般公式
F=3n-2Pl-Ph
思考题
n=3 Pl=4 Ph=1 F=3×3-2 × 4-1 × 1=0
第二章
平面连杆机构及其 设计
一、连杆机构是若干个构件全用低副（转动副、
移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副） 联接而成的机构，也称之为低副机构。
四1、平杆2、根面机据根连构二构据杆、、件机机五连之 构构杆杆间 中， 机机的 构空 构构相 件间 、的对数连 六分运 目杆杆类动 分机 机分为构 构为：等。：。
【华中科技大学806机械设计基础(机械原理篇)】强化课程—讲义
华中科技大学806机械设计基础（强化课程内部讲义）——————————————————————————————————————————————————————————目录第一部分序言 (1)第二部分初试各章节深度解析 (5)第一本书《机械原理》 (5)第一章机械的组成 (6)1.1本章知识点串讲 (6)1.2本章重难点总结 (7)1.3本章典型题库 (8)第二章平面机构具有确定运动的条件 (8)2.1本章知识点串讲 (8)2.2本章重难点总结 (8)2.3本章典型题库 (9)第三章平面连杆机构及其设计 (10)3.1本章知识点串讲 (11)3.2本章重难点总结 (11)3.3本章典型题库 (12)第四章凸轮机构及其设计 (13)4.1本章知识点串讲 (14)4.2本章重难点总结 (14)4.3本章典型题库 (17)第五章齿轮机构及其设计 (19)5.1本章知识点串讲 (17)5.2本章重难点总结 (23)5.3本章典型题库 (25)第六章齿轮系及其设计 (26)6.1本章知识点串讲 (26)6.2本章重难点总结 (26)6.3本章典型题库 (29)第七章其他常用机构 (30)7.1本章知识点串讲 (30)7.2本章重难点总结 (30)7.3本章典型题库 (31)第八章机构系统的动力学仿真 (31)8.1本章知识点串讲 (31)8.2本章重难点总结 (33)8.3本章典型题库 (35)——————————————————————————————————————————————————————————第一部分序言为了更好的发挥本强化课程讲义和配套的强化课程对专业课复习的指导作用，提高考研同学专业课的复习效率，请认真阅读以下三点说明：一、非统考专业课命题的总体特征统考专业课有教育部统一颁发的《考试大纲》，但非统考专业课教育部没有制定相应科目的考试大纲，是不是说非统考专业课的命题就没有可参考的官方权威依据了呢？不是，根据《教育部关于招收攻读硕士学位研究生统一入学考试初试自命题工作的指导意见（试行）》，该《指导意见》中对非统考专业课命题工作做了非常细致的要求，是我们解析非统考专业课命题原则的政策依据。
华中科技大学-机械设计基础-讲义课件
平面和空间运动分析
研究平面和空间机构的位置、速度和加速度 分析方法。
多刚体系统动力学
研究多刚体系统在力作用下的运动规律和动 态性能。
机械动力学基础
动力学基本方程
介绍动力学的基本方程，包括牛顿第 二定律、动量定理、动能定理等。
刚体动力学
研究刚体在力作用下的运动规律和动 态性能，包括转动和振动。
弹性动力学
介绍先进的制造技术，如数控加工、3D打印等。
机械测试与评估实践
机械性能测试
介绍如何对机械系统进行性能测试，包 括运动学、动力学、刚度等方面的测试 。
VS
可靠性评估
介绍如何对机械系统进行可靠性评估，包 括疲劳寿命、环境适应性等方面的评估。
05
现代机械设计方法与技术
计算机辅助设计技术
01
总结词
利用计算机技术进行机械设计的 方法
机械零件设计实践
零件材料选择
介绍如何根据零件的工作条件和性能 要求，选择合适的材料，如金属、塑 料、复合材料等。
零件结构设计
介绍如何根据功能需求，对零件进行 结构设计，包括强度、刚度、耐磨性 等方面的考虑。
机械制造工艺实践
加工工艺流程
介绍常见的机械加工工艺流程，如铸造、锻造、焊接、切削加工等。
现代制造技术
案例一：汽车发动机的设计与分析
总结词
汽车发动机是机械设计基础的重要应用之一，其设计过程涉及到多个学科知识的综合运 用。
详细描述
汽车发动机的设计与分析涉及到机械设计基础中的许多知识点，如热力学、流体力学、 材料力学、制造工艺等。在汽车发动机的设计过程中，需要考虑诸多因素，如燃烧效率 、燃油经济性、排放性能、可靠性等。同时，还需要对发动机的各个部件进行详细的分
机械设计华科课件fuxi
2. 对于零件的极限应力曲线 A’ (0 , 1 K D ) 即 ( 0, 270 ) B’ ( 0 2, 0 2 K D ) 即 ( 350, 210 )
5. 安全系数
OM ' 291 S 1.71 OM 170
' ' m a OM ' ＝ OM m a
2.设计准则 失效形式
齿面间的接触疲劳点蚀 轮齿的弯曲疲劳折断
设计准则
齿面接触疲劳强度条件 H HP 轮齿弯曲疲劳强度条件 F FP
胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则，并作相应考虑 具体工作条件下，如何运用上述准则 工作条件 闭式传动 软齿面 (硬度 ≤ 350HBS) 硬齿面 (硬度 > 350HBS) 开式传动 设计准则 按齿面接触疲劳强度条件设计 按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计
设计准则
开式 传动
轮齿 折断
控制折断：
轮齿弯曲强度条件 F FP
[注] 蜗杆主要是控制轴的变形
4. 材料及热处理
蜗杆蜗轮材料组合 减摩 耐磨 抗胶合 蜗杆： 碳素钢 合金钢 调质 淬火 蜗轮： 灰铸铁 铝铁青铜 铸锡磷青铜
5. 普通圆柱蜗杆传动
(1) 受力分析 力的分解 力的关系 力的方向 力的大小
□ 对于n 点 (工作应力为 m 和 a ) 应力循环特征：
m a 1 a / m 1 tg r m a 1 a / m 1 tg
☆ 当工作应力的循环特征 □ AD上任一点为不同 r的零件疲劳极限
' ' r m a
d 2u 0 2 dy
出口处速度图形为凸形
d 2u 0 2 dy
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思考题
n=3 Pl=4 Ph=1 F=3×3-2 × 4-1 × 1=0
第二章
平面连杆机构及其 设计
一、连杆机构是若干个构件全用低副（转动副、
移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副） 联接而成的机构，也称之为低副机构。
四1、平杆2、根面机据根连构二构据杆、、件机机五连之 构构杆杆间 中， 机机的 构空 构构相 件间 、的对数连 六分运 目杆杆类动 分机 机分为构 构为：等。：。
机械原理 基础篇
绪论
机器
机械(machinery) 机构
课程的性质与任务
是研究机械性能分析与设计的基本理论与 方法的专业基础课程之一。
教学内容
1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。 2、研究基本机构的特性、设计方法和强度 计算：
连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，间歇 运动机构. 3、常用零件强度与结构设计。轴承、轴、 联结等。
如转动副、移动副。
2）高副：点或线接触的运动副。 如齿轮副、凸轮副。
也可将运动副分为平面运动副和空间运动副。
1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平 面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。
2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空 间运动。如螺旋副，球面副。
第一章
平面机构具有确定 运动的条件
构件和零件 构件 机器中的独立运动单元 • 零件 机器中的制造单元
机架（固定构件）
构件分成以下几种
主动件
活动构件
从动件
其中，运动规律已知的活动构件称为原动件，
输出运动或动力的从动件称为输出件。
由若干零件组成 的构件——连杆
1--连杆体 2--螺栓 3--螺母 4--连杆盖
1
2 3
4
二、运动副及其分类
作用的约束。 2、处理办法：将具有虚约束运动副的构件连
同它所带入的与机构运动无关的运动副一 并不计。拿掉一个F = -1的自由度，即去
掉一个约束。
常见的虚约束
1)机构中某两构件用转动副相联的联结点，在 未组成运动副之前，其各自的轨迹已重合为 一，则此联结带入的约束为虚约束。
虚约束一
虚约束二
2）两构件组成的若干个导路中心线互相平 行或重合的移动副。 x2
运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。 运动副元素：两构件上参加接触而构成运动副
的部分，如点、线、面。
约束：两构件用运动副联接后，彼此的相对 运动受到某些限制。 构件自由度：构件所具有的独立运动数目。一
个作平面运动的自由构件具有三个自由度。
运动副的分类
根据运动副的接触形式，运动副归为两类 1）低副：面接触的运动副。
内燃机、压气机、涡轮机、电动机
和发电机等。
机
是完成有用的机械功或者是搬运物
工作机器 品。例如：轧钢机、织布机、缝纫
器
机、汽车、飞机和金属切削加工机
床等。
信息机器
是用来获得和变换信息。例如：机 械式积分仪、计帐机、打字机和绘 图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械 运动，并通过运动来实现能量物料和信息的变换
三．平面连杆机构的特点
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互
接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程
上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。
4）可实现远距离传递的操纵机构。
不足之处： 1）不易于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。 3）平面连杆机构的设计较为繁难。
n –活动构件数；Pl –低副数；Ph –高副数
n = 3, Pl= 4 F = 3×3–2×4 = 1
n = 4, Pl = 5 F = 3×4–2×5 = 2
平面机构具有确定运动的条件是：
１）机构自由 度数 F≥1。 2） 原动件数目等于机构自由度数F.
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1) 正确确定运动副的数目 由三个或三个以上构件组成的轴线重
§1
A
D
四杆机构
C
B A
C' D
五杆机构
D' E
桁架
一 平面机构的自由度 1 构件的自由度 2 两构件用运动副联接后，彼
此的相对运动受到某些约束。
Y
A
O
X
机构自由度是指机构中各活动构件相对于 机架的可能独立运动数目。
3 机构自由度的一般公式
F=3n-2Pl-Ph
本课程的基本学习方法
1 着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握， 不强调系统的理论分析；
2 着重理解公式建立的前提、意义和应用,不 强调对理论公式的具体推导；
3 注意密切联系生产实际，努力培养解决工程 实际问题的能力。
是能量变换的装置，即可将某种形
动力机器 式的能量变换成机械能，或者把机 械能变换成其他形式的能量。例如：
机构和机器的区别
• 机构只是一个构件系统，而机器除构件 系统外，还包含电气、液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而机器除传
递运动和力外，还具有变换或传递能量、
物料和信息的功能
机构
机器
1.人为的组合 2。有确定的运动 3。能为人作功
1.人为的组合 2。有确定的运动
机构的组成和运动副
机构的组成要素是构件和运动副
合的转动副称为复合铰链。 由m个构件组成的复合铰链应含有
(m-1)个转动副。
1
3 2
n = 7 Pl = 10 F = 3×7–2×10 = 1
43 2
C5 D
B1 A
8
67 E
n =7 Pl = 10 F = 3×7–2×10 = 1
2)局部自由度（多余自由度）
1、局部自由度：机构中个别构件不影响其它
构件运动，即对整个机构运动无关的自由度。
2、处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局
部自由度，即可将滚子与装滚子的构件固接
在一起。
3
n=3 Pl=3 Ph=1 F=33-2 3-1 1=2
C
n=2 Pl=2 Ph=1
3
F=23-2 2-1 1=1
C
B
B
A2 1
2 A 1
3）虚约束
1、虚约束：在机构中与其他运动副作用重 复，而对构件间的相对运动不起独立限制
§2-1 平面四杆机构的基本形式、演变 及其应用
B2
A1
C 3
x1
x1 x2 4
3）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。
B A
5）机构中对运动不起作用的自由度F=-1 的对称部分存在虚约束。
行星轮
myh
计算机构的自由度
2
1
3
6
4 5
n = 5 P5= 6 F = 3 ×5 – 2 × 6 = 3
n = 5 P5= 7 F=3×5–2×7=1