机械设计基础 教学课件 作者 赵永刚 主编 11
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2024版机械设计基础PPT全套完整教学课件pptx[1]
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2024/1/28
5
机械设计的发展历程与趋势
2024/1/28
古代机械设计
简单机械装置，如杠杆、滑轮、轮 轴等。
近代机械设计
工业革命带来的机械化生产，促进 了机械设计的发展。
6
机械设计的发展历程与趋势
• 现代机械设计：计算机辅助设计（CAD）、优化设计、有 限元分析等技术的应用，使机械设计更加精确和高效。
等。
设计成果
完成齿轮减速器的三维模型设 计、二维工程图绘制及装配图
等。
23
案例二：轴承座的设计
设计背景
轴承座是支撑轴承并传递载荷的重要部件， 广泛应用于各种机械设备中。
设计步骤
确定轴承类型、选择轴承座结构形式、计算 轴承座尺寸、校核轴承座强度等。
2024/1/28
设计目标
实现支撑轴承、传递载荷、保证轴的旋转精 度等功能。
估机械设计方案。
人工智能与机器学习
03
应用于机械设计领域，可实现自动化设计、优化设计和智能决
策等。
28
机械设计的发展趋势与挑战
要点一
智能化
要点二
绿色化
引入人工智能、大数据等技术，提高机械设计的智能化水平。
注重环保、节能、低碳等理念，推动机械设计向绿色化方向 发展。
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机械设计的发展趋势与挑战
重要性
03
04
05
机械设计是制造业的基 优秀的机械设计能够带 机械设计涉及到多个领
础，对于提高产品质量、 来更高的效率、更好的 域的知识，如力学、材
降低成本、增强竞争力 性能和更长的使用寿命。 料科学、热力学等，对
具有重要意义。
于培养综合型人才具有
2024版机械设计基础教案ppt课件
齿轮参数设计
包括模数、齿数、压力角等参数的选择和计 算。
齿轮精度等级选择
根据传递功率和转速要求选择合适的齿轮精 度等级。
带传动和链传动装置设计
带传动类型选择
根据传递功率和工作环境选择合适的 带传动类型，如平带、V带、多楔带 等。
01
02
带轮设计
包括带轮直径、宽度、槽型等参数的 选择和计算。
03
链传动类型选择
机构设计基础
机构的基本概念与分类
机构定义
由刚性构件通过运动副连 接而成的系统，用于传递 运动和动力。
机构分类
根据运动副的性质和数量， 机构可分为低副机构、高 副机构、混合副机构等。
机构的应用
机构广泛应用于各种机械 装置中，如发动机、传动 系统、执行机构等。
机构运动简图及自由度计算
机构运动简图
用规定的符号和线条表示机构的 构件和运动副，以简化机构的图
经济性原则
设计应考虑成本效益，追求最佳 性价比。
创新性原则
鼓励采用新技术、新材料和新工 艺，提高设计水平。
机械设计的发展历程与趋势
数字化设计
利用数字技术进行设计、分析 和优化。
绿色设计
注重环保和可持续性，减少资 源消耗和环境污染。
发展历程
从手工设计到计算机辅助设计 （CAD），再到现在的数字化、 智能化设计。
轴承的寿命计算
根据轴承的载荷、转速和工作环境，进行轴 承的寿命估算。
轴承的校核方法
通过计算轴承的静载荷、动载荷以及极限转 速等参数，对轴承进行校核。
联轴器、离合器和制动器的选用
联轴器的类型与特点
了解刚性联轴器、弹性联轴器和液力联轴器等不同类型的联轴器及其 特点。
机械设计基础课程(ppt 25页)实用资料
机械设计基础课程的作用
机械设计基础研究机械的共性问题。
它的任务是使学生掌握机构学和 机械动力学的基本理论、知识和 技能，并初步具有确定机械运动 方案、分析和设计的能力。它具 有增强学生对机械技术工作的适 应性，培养其开发创新能力的作 用。
闲话机械
1 机械的定义： ❖常见的机器是：
人为的实物组合；
本课程的作用
❖创新 ❖优化 ❖仿生
学习方法
理论与实际相结合，观察与分析
本学科的发展概况
❖历史悠久，仍在发展 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ德国：精确 ❖俄罗斯：实用 ❖美国：高新 ❖日本：精细，小巧 ❖中国：正飞速发展
本学科发展趋势
弹性、非线性、变量、随机、优化、CAD、微 小……
1、因为，大家看见你台上的风光、头顶的光环！没成功的时候，怎么解释都是错的，因为人们相信眼见为实！所以，你就埋头干吧，别把时间浪费在解释上。 2、大学新生活，人生转折点。播种新希望，规划新目标。一定要自信，遇事不示弱。一定要自律，成功靠自己。有得必有失，不后悔过去。把握住现在，不强 求未来。金子会发光，理想终实现。
九、不能养你一辈子，美，不能炫耀一辈子。最穷无非讨饭，谁的人生敢说十全十美，谁的生活不是酸甜苦辣，谁敢保证一直都是人生得志。人生不易，千万 不要笑话别人。十、也许你是不甘愿做一个普通人，你也是想让自己与众不同，也想让自己变得富甲一方，当你得到了你所有想要的一切，你会发现你又失去 了很多，人生就是如此有利便有弊。每天面对着衣食住行，柴米油盐酱醋茶，谁都是会有抱怨的时候。
零件→ 制造的单元 构件→ 运动的单元 零件→ 构件→机构 →机器
机器、机构统称为机 械
轴 键
齿轮
内燃机连杆
图1－1
1.小齿轮， 2.油底壳， 3.连杆， 4.曲轴， 5.轴承， 6.飞轮， 7.凸轮（2个）， 8.顶杆（2个）， 9.弹簧（2个）， 10.活塞， 11.汽缸体， 12.进气阀， 13.火花塞， 14.化油器， 15.进气管， 16.排气管， 17.排气阀
机械设计基础教案ppt课件
约 束 组成运动副后,构件的某些独立运动受到限制,构件自由
度减少,这种对构件独立运动的限制称为约束
❖ 对构件施加
的约束个数等于 其自由度减少的 个数。
编辑版pppt
6
低副
转动副
组成运动副的两个构件只能 在一个平面内做相对转动,
也称铰链
移动副
两构件通过面接触
若组成运动副的两个构件 只能沿轴线相对移动
ω
编辑版pppt
38
图 2 - 19 原动件数小于F
如果原动件数大于自
2
由度数, 则运动链中
最薄弱的构件或运动
3
副可能被破坏, 也不
能成为机构, 如图2 -
1
20所示。
4 图 2 - 20原动件数大于F
编辑版pppt
39
结论
机构的自由度 —— 机构所具有的独立运动的数目。 ◆由上可知：
1）F<=0 机构蜕化成刚性桁架，无相对运动。 2）F>0 如原动件数大于机构自由度数——损坏
转动副： 偏心轮1和杆件2 杆件2和杆件3 杆件3和杆件4 滑块7和压杆8 槽凸轮6—齿轮6‘和机座9 杆件4和滚子5 机座9和偏心轮1—齿轮1’ 移动副 杆件3和机座9 杆件4和滑块7 压杆8和机座9 高副 齿轮1‘和齿轮6’ 滚子5和槽凸轮6
编辑版pppt
23
编辑版pppt
24
第三节 常用机械传动机构
机构 在运动链中，若选定某构件为机架，且各
构件具有确定的相对运动，则称该运动链为机构。
平面机构 机构中各构件的运动平面互相平行 空间机构
机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运动，或
至少有一构件能在三维空间中运动
机 架 机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不
度减少,这种对构件独立运动的限制称为约束
❖ 对构件施加
的约束个数等于 其自由度减少的 个数。
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6
低副
转动副
组成运动副的两个构件只能 在一个平面内做相对转动,
也称铰链
移动副
两构件通过面接触
若组成运动副的两个构件 只能沿轴线相对移动
ω
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图 2 - 19 原动件数小于F
如果原动件数大于自
2
由度数, 则运动链中
最薄弱的构件或运动
3
副可能被破坏, 也不
能成为机构, 如图2 -
1
20所示。
4 图 2 - 20原动件数大于F
编辑版pppt
39
结论
机构的自由度 —— 机构所具有的独立运动的数目。 ◆由上可知：
1）F<=0 机构蜕化成刚性桁架，无相对运动。 2）F>0 如原动件数大于机构自由度数——损坏
转动副： 偏心轮1和杆件2 杆件2和杆件3 杆件3和杆件4 滑块7和压杆8 槽凸轮6—齿轮6‘和机座9 杆件4和滚子5 机座9和偏心轮1—齿轮1’ 移动副 杆件3和机座9 杆件4和滑块7 压杆8和机座9 高副 齿轮1‘和齿轮6’ 滚子5和槽凸轮6
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编辑版pppt
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第三节 常用机械传动机构
机构 在运动链中，若选定某构件为机架，且各
构件具有确定的相对运动，则称该运动链为机构。
平面机构 机构中各构件的运动平面互相平行 空间机构
机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运动，或
至少有一构件能在三维空间中运动
机 架 机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不
《机械设计基础》课件第1章静力学基础与理论
《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
（2）力与轴不共面：
过力 F 的起点 和终点分别作 平面垂直于x轴，
则 X=±ABˊ
= ± ab
（3）正负号规定：
若a为F 与x轴正向的夹角，则X=Fcos a 若a为锐角，则X=±Fcos a ，用观察法确定正负，即：
如果从力的起点的投影到终点的投影与投影轴的正向一致 者为正，反之为负。
平行四边形的对角线来表示。即 RF1F2
力三角形→
《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
公理2 二力平衡条件
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等、方向相反、作用线共线，作用于同一 个物体上。
(简称等值、反向、共线）
注意：
F1F2 F1F2
《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
（1）平面问题中的力偶矩是代数量，大小等于力偶中的力的 大小与力偶臂的乘积：
'
mm(F,F)Fd 规定：逆时针转向为正，反之为负 。
单位：N.m，kN.m 《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
（2）空间问题中的力偶矩是矢量，其对物体的作用决定于力 偶三要素：
●力偶矩的大小 ：m Fd
●力偶作用面在空间的方位
《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
1.1 静力学基本知识
1.1.1力、刚体、平衡
（1）力的概念
1）定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的 运动状态发生改变或使物体产生变形。
2） 力的效应： ①运动效应(外效应) ②变形效应(内效应)。
（如无特别声明，本课程只研究力的外效应） 3）力的三要素：大小，方向 ，作用点。
MO FR
（2）力与轴不共面：
过力 F 的起点 和终点分别作 平面垂直于x轴，
则 X=±ABˊ
= ± ab
（3）正负号规定：
若a为F 与x轴正向的夹角，则X=Fcos a 若a为锐角，则X=±Fcos a ，用观察法确定正负，即：
如果从力的起点的投影到终点的投影与投影轴的正向一致 者为正，反之为负。
平行四边形的对角线来表示。即 RF1F2
力三角形→
《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
公理2 二力平衡条件
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等、方向相反、作用线共线，作用于同一 个物体上。
(简称等值、反向、共线）
注意：
F1F2 F1F2
《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
（1）平面问题中的力偶矩是代数量，大小等于力偶中的力的 大小与力偶臂的乘积：
'
mm(F,F)Fd 规定：逆时针转向为正，反之为负 。
单位：N.m，kN.m 《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
（2）空间问题中的力偶矩是矢量，其对物体的作用决定于力 偶三要素：
●力偶矩的大小 ：m Fd
●力偶作用面在空间的方位
《机械设计基础》课件第1章静力学基础 和理论
1.1 静力学基本知识
1.1.1力、刚体、平衡
（1）力的概念
1）定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的 运动状态发生改变或使物体产生变形。
2） 力的效应： ①运动效应(外效应) ②变形效应(内效应)。
（如无特别声明，本课程只研究力的外效应） 3）力的三要素：大小，方向 ，作用点。
MO FR
(2024年)机械设计基础完整全套教学课件
23
06
现代设计方法在机械设计中的 应用
2024/3/26
24
计算机辅助设计（CAD）技术
CAD技术概述
介绍CAD技术的发展历程、基本原理和常用软 件。
CAD建模技术
详细讲解CAD建模的方法、步骤和技巧，包括 二维图形绘制、三维实体建模、曲面造型等。
2024/3/26
CAD在机械设计中的应用
通过实例展示CAD技术在机械设计中的应用，如零件设计、装配设计、工程图 绘制等。
2024/3/26
联轴器的设计
包括刚性联轴器、弹性联轴器等的设 计，涉及联轴器类型、尺寸、公差等 。
离合器的设计
包括牙嵌离合器、摩擦离合器等的设 计，涉及离合器类型、尺寸、公差等 。
15
04
机械系统设计
2024/3/26
16
机构组合与创新设计
2024/3/26
机构组合原理
介绍机构组合的基本概念、原则和方法，包括串联、并联、复合 等组合方式。
2024/3/26
机械制造工艺的定义和分类
介绍机械制造工艺的基本概念、分类方法以及其在机械制造中的地 位和作用。
机械制造工艺的特点和发展趋势
阐述机械制造工艺的主要特点，如高精度、高效率、柔性化等，并 分析其未来发展趋势。
机械制造工艺的制定和实施
详细介绍机械制造工艺的制定过程和实施步骤，包括工艺分析、工 艺设计、工艺试验和工艺实施等环节。
机械系统优化设计流程
阐述机械系统优化设计的流程，包括问题定义、 建立数学模型、选择优化算法、求解最优解等。
3
机械系统优化设计案例
列举并分析一些典型的机械系统优化设计案例， 如汽车车身结构优化、航空发动机性能优化等。
06
现代设计方法在机械设计中的 应用
2024/3/26
24
计算机辅助设计（CAD）技术
CAD技术概述
介绍CAD技术的发展历程、基本原理和常用软 件。
CAD建模技术
详细讲解CAD建模的方法、步骤和技巧，包括 二维图形绘制、三维实体建模、曲面造型等。
2024/3/26
CAD在机械设计中的应用
通过实例展示CAD技术在机械设计中的应用，如零件设计、装配设计、工程图 绘制等。
2024/3/26
联轴器的设计
包括刚性联轴器、弹性联轴器等的设 计，涉及联轴器类型、尺寸、公差等 。
离合器的设计
包括牙嵌离合器、摩擦离合器等的设 计，涉及离合器类型、尺寸、公差等 。
15
04
机械系统设计
2024/3/26
16
机构组合与创新设计
2024/3/26
机构组合原理
介绍机构组合的基本概念、原则和方法，包括串联、并联、复合 等组合方式。
2024/3/26
机械制造工艺的定义和分类
介绍机械制造工艺的基本概念、分类方法以及其在机械制造中的地 位和作用。
机械制造工艺的特点和发展趋势
阐述机械制造工艺的主要特点，如高精度、高效率、柔性化等，并 分析其未来发展趋势。
机械制造工艺的制定和实施
详细介绍机械制造工艺的制定过程和实施步骤，包括工艺分析、工 艺设计、工艺试验和工艺实施等环节。
机械系统优化设计流程
阐述机械系统优化设计的流程，包括问题定义、 建立数学模型、选择优化算法、求解最优解等。
3
机械系统优化设计案例
列举并分析一些典型的机械系统优化设计案例， 如汽车车身结构优化、航空发动机性能优化等。
《机械设计基础》教学课件第1章机械设计基础知识
任务一 机械的组成
任务导入 图 1－1所示为单缸内燃机,说明单缸内燃机的组成及其
工作原理。
项目一 机械设计基础知识
图 1-1 单缸内燃机
项目一 机械设计基础知识
任务实施
一、 机械的概念 机械是机器和机构的总称。 1. 机器 机器是由若干个机构构成的组合体,是根据某种使用要
求而设计的一种执行机械运动的装置,用来代替或减轻人类 的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率。
项目一 机械设计基础知识
图 1-2 工作机各组成部分之间的关系
项目一 机械设计基础知识
2. 机构 机构是由构件组成,用来传递运动和动力或改变运动形 式的装置,如图 1-3 所示的连杆机构和图 1-4 所示的齿轮机构。 只有确定的相对运动,而不能代替人做有用的机械功的 构件组合称为机构。例如,摩托车是机器,而自行车是机构。 机构分为通用机构和专用机构。通用机构的用途广泛, 如齿轮机构、连杆机构等。专用机构只能用于特定场合,如 钟表的擒纵机构。
项目一 机械设计基础知识
(4 )采用组合式零件结构,在零件的工作部分使用贵重材 料,其他非直接工作部分则可采用廉价的材料。例如大直径 的蜗轮,常采用青铜齿圈和铸铁轮芯的组合式结构,以节约大 量的有色金属。
(5 )改善工艺方法,提高材料利用率,降低成本。例如采用 冷镦锥齿轮代替齿形刨削加工,实现无切削加工。
项目一 机械设计基础知识
二、 机械中的构件、 零件及部件 1. 构件 构件是具有各自特定运动的运动单元。 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。图 1-5 ( 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。
任务导入 图 1－1所示为单缸内燃机,说明单缸内燃机的组成及其
工作原理。
项目一 机械设计基础知识
图 1-1 单缸内燃机
项目一 机械设计基础知识
任务实施
一、 机械的概念 机械是机器和机构的总称。 1. 机器 机器是由若干个机构构成的组合体,是根据某种使用要
求而设计的一种执行机械运动的装置,用来代替或减轻人类 的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率。
项目一 机械设计基础知识
图 1-2 工作机各组成部分之间的关系
项目一 机械设计基础知识
2. 机构 机构是由构件组成,用来传递运动和动力或改变运动形 式的装置,如图 1-3 所示的连杆机构和图 1-4 所示的齿轮机构。 只有确定的相对运动,而不能代替人做有用的机械功的 构件组合称为机构。例如,摩托车是机器,而自行车是机构。 机构分为通用机构和专用机构。通用机构的用途广泛, 如齿轮机构、连杆机构等。专用机构只能用于特定场合,如 钟表的擒纵机构。
项目一 机械设计基础知识
(4 )采用组合式零件结构,在零件的工作部分使用贵重材 料,其他非直接工作部分则可采用廉价的材料。例如大直径 的蜗轮,常采用青铜齿圈和铸铁轮芯的组合式结构,以节约大 量的有色金属。
(5 )改善工艺方法,提高材料利用率,降低成本。例如采用 冷镦锥齿轮代替齿形刨削加工,实现无切削加工。
项目一 机械设计基础知识
二、 机械中的构件、 零件及部件 1. 构件 构件是具有各自特定运动的运动单元。 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。图 1-5 ( 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。
高职高专机械设计基础
机械工业出版社
4
2－1 概述
由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，称为四杆机构。 如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。
机械工业出版社
5
2－2 铰链四杆机构
平面四杆机构的基本型式
基本型式：
铰链四杆机构，其它四杆机构都是
由它演变得到的。
常用名词：
曲柄—作整周定轴回转的构件；
连杆—作平面运动且不与机架相连
2－3 含有移动副的平面四杆机构
双转块机构(十字滑块联轴器)
机械工业出版社
35
2－3 含有移动副的平面四杆机构
运动副包容关系逆转
曲柄摇块机构
摆动导杆机构
机械工业出版社
36
2－4 平面四杆机构的工作特征
急回运动特性
在曲柄摇杆机构中， 当曲柄与连杆两次共线 时，摇杆位于两 个极限位置，简称极位。 此两处曲柄之间的所夹
机构倒置 铰链四杆机构倒置
机械工业出版社
28
2－3 含有移动副的平面四杆机构
曲柄滑块机构倒置
曲柄滑块机构
转动导杆机构
曲柄摇块机构
机械工业出版社
固定滑块机构
29
2－3 含有移动副的平面四杆机构
当构件2和构件4均能作整周转动，小型刨床就是应用实例
机械工业出版社
30
2－3 含有移动副的平面四杆机构
当杆2的长度小于机架长度时，导秆4只能作来回摆动，又 称为摆动导秆机构，牛头刨中的主运动机构是他的应用实例
花时间为t2 ,平均速度为V2 ，那么有：
t2
(180
)
V2
c1c2
t2
c1c2
180
因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。
《机械设计基础》全套PPT课件(完整版)
机械设计基础全套PPT课件（完整版）简介《机械设计基础》是一门介绍机械设计基本理论和方法的课程。
本套PPT课件是全套课程的完整版，旨在帮助学生全面了解机械设计的基础知识和技术，培养学生的机械设计能力。
课件目录1.机械设计基础概述–机械设计概述–机械设计的重要性–机械设计的基本流程2.材料与力学基础–材料工程概述–材料的力学性能–弹性力学基础–塑性力学基础3.物体的几何参数–几何图形的表示方法–构建三维几何模型–几何参数的计算与分析4.连接零件的设计–轴的设计–轴承的选择与设计–轴承的寿命计算5.传动装置的设计–齿轮传动–带传动–传动装置的计算与优化6.结构件的设计–结构件的设计原则–加工工艺与工装设计–结构件的计算与优化7.机械设计的检查与验证–设计的检查原则–设计验证的方法–机械设计的可靠性分析8.机械设计的案例分析–常见机械设计案例分析–机械设计的创新与应用学习建议1.注重课堂笔记的整理，重点记录课程重要概念和公式。
2.完成课后习题和实践任务，巩固所学知识。
3.多查阅相关参考书籍和资料，拓宽机械设计的知识面。
4.参加实验室和工程实习，锻炼机械设计实际操作能力。
5.加强与同学的讨论和交流，共同学习、提高。
结语《机械设计基础》全套PPT课件是学习这门课程的重要辅助资料，帮助学生快速全面掌握机械设计的基础理论和方法。
通过学习本课程，学生能够了解机械设计的基本原理，掌握机械设计的基本流程和方法，并在实际应用中能够独立进行机械设计与分析。
希望本套课件对学生的机械设计学习有所帮助，祝愿大家学习顺利！。
机械设计基础课件PPT.pptx
辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
第一章 绪论
12
总结：
机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机 械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如
车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机——转换能量 机械手——传递物料 照相机——传递信息
机构：仅能传递或转换运动。如
齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动
具有以上三个特征——机器
第一章 绪论
14
2、机构的特征
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
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件
极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类 型作如下选择：
１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应 按不发生塑性变形的强度条件计算，常以材料的屈服点σ ｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。
２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂 的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限 应力σlim,τlim。
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
一、机械、机器和机构
进气阀3
机器实例：内燃机
1、功能：内燃机是 将燃气燃烧时的热能转 化为机械能的机器。
活塞2
顶杆8 连杆5
曲轴6
2、组成包含三种机 曲柄滑构块：机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。
第一章 绪论
12
总结：
机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机 械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如
车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机——转换能量 机械手——传递物料 照相机——传递信息
机构：仅能传递或转换运动。如
齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动
具有以上三个特征——机器
第一章 绪论
14
2、机构的特征
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
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件
极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类 型作如下选择：
１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应 按不发生塑性变形的强度条件计算，常以材料的屈服点σ ｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。
２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂 的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限 应力σlim,τlim。
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
一、机械、机器和机构
进气阀3
机器实例：内燃机
1、功能：内燃机是 将燃气燃烧时的热能转 化为机械能的机器。
活塞2
顶杆8 连杆5
曲轴6
2、组成包含三种机 曲柄滑构块：机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。
机械设计基础 ppt课件
5.行程速比系数K，会判断是否有无急回
3
第四章
1.了解凸轮机构的分类
2.解释名词：基圆、推程、远休止、回
程、近休止，压力角。
3.了解压力角与基圆的关系
ppt课件
4
第六章 联接
1.联接的分类
固定联接
螺纹联接
可拆联接 键联接、花键联接
销联接
过盈联接 不可拆联接
铆接 焊接
（介于两pp者t课件之间，过 盈量小可拆，过盈量 大不可拆）
• 8.会判断齿轮（直齿、斜齿、圆锥）的受力 分析
• 9.了解失效形式所针对的强度计算（知道齿 根弯曲应力与齿数的关系）
• 10.知道斜齿圆柱齿轮中心距的公式明确其
中的参数
a
1 2
Байду номын сангаасmn
cos
( z1
z2 )
ppt课件
9
第十章轮系
• 1、轮系的分类（定轴、周转、复合）
• 2、轮系传动比的计算
2.了解带的弹性滑动与打滑的区别？ （弹性滑动是一种固有特性，不可避免
；而打滑是失效形式，必须避免） ppt课件 3.了解防止打滑的方法？ 是否可以将带轮做的粗糙些来防止打滑
？
7
第八章 齿轮传动
• 1.了解齿轮传动的分类 • 2.重点掌握齿轮参数计算 • （会计算标准中心距 ；基圆齿距 ，分度圆
第一章绪论
1.了解机器、机构的含义与它们之间的关系。 2.了解零件、构件含义与它们之间的关系。 3.了解机器的组成。
ppt课件
4.了解机器零件的计算准则都有哪些？ 5.了解常用材料
1
第二章平面机构简图
1.知道什么是运动副以及运动副的分类。
3
第四章
1.了解凸轮机构的分类
2.解释名词：基圆、推程、远休止、回
程、近休止，压力角。
3.了解压力角与基圆的关系
ppt课件
4
第六章 联接
1.联接的分类
固定联接
螺纹联接
可拆联接 键联接、花键联接
销联接
过盈联接 不可拆联接
铆接 焊接
（介于两pp者t课件之间，过 盈量小可拆，过盈量 大不可拆）
• 8.会判断齿轮（直齿、斜齿、圆锥）的受力 分析
• 9.了解失效形式所针对的强度计算（知道齿 根弯曲应力与齿数的关系）
• 10.知道斜齿圆柱齿轮中心距的公式明确其
中的参数
a
1 2
Байду номын сангаасmn
cos
( z1
z2 )
ppt课件
9
第十章轮系
• 1、轮系的分类（定轴、周转、复合）
• 2、轮系传动比的计算
2.了解带的弹性滑动与打滑的区别？ （弹性滑动是一种固有特性，不可避免
；而打滑是失效形式，必须避免） ppt课件 3.了解防止打滑的方法？ 是否可以将带轮做的粗糙些来防止打滑
？
7
第八章 齿轮传动
• 1.了解齿轮传动的分类 • 2.重点掌握齿轮参数计算 • （会计算标准中心距 ；基圆齿距 ，分度圆
第一章绪论
1.了解机器、机构的含义与它们之间的关系。 2.了解零件、构件含义与它们之间的关系。 3.了解机器的组成。
ppt课件
4.了解机器零件的计算准则都有哪些？ 5.了解常用材料
1
第二章平面机构简图
1.知道什么是运动副以及运动副的分类。
机械设计基础教学课件
机械设计基础教学课件（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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其主要要求是：
轴应便于加工，轴上零件要易于装拆（制造、装拆要 求）； 轴上零件要有准确的工作位置（定位）；
各零件要牢固而可靠地相对固定（固定）；
提高轴的强度和刚度。
机械工业出版社
21
第2节 轴的结构设计
强度方面，工艺方面
一般设计成中间大、两端小的阶梯形状——阶梯轴
影响轴结构的因素很多，轴没有标准的结构形式，其设计具 有较大的灵活性和多样性，设计时必须从实际出发，全面考虑 问题，才能得出比较合理的结构。
对应力集中敏感性较大
价格比碳素钢贵 注意
刚度与碳素钢相同 (两者弹性模量 E 相近)
我国Cr、Ni 资源少，尽量用代用钢种 (如40MnB机械性能接近40Cr)
机械工业出版社
16
第1节 概述
(3) 球墨铸铁 以铁代钢 特点 吸振性、耐磨性好 对应力集中敏感性较小 可以做成复杂形状 价廉
冲击韧性低、质量不易控制
轴身三部分组成。
轴的结构和形状取决于：
轴的毛坯种类
轴上作用力的大小及分布情况
轴上零件的位置、配合性质以
及联结固定的方法 轴承的类型、尺寸和位置
端轴颈 轴头 中轴颈 轴身 轴头
轴的加工方法、装配方法以及
其他特殊要求
机械工业出版社
19
第2节 轴的结构设计
机械工业出版社
20
第2节 轴的结构设计
当用初步估算求得轴的最小轴径后，即可进行轴的结构设计。 轴的结构设计的目的，主要是确定轴的合理外形和全部结构尺 寸。
阶梯轴
空心轴
11
第1节 概述
曲轴
直轴
机械工业出版社
12
第1节 概述
机械工业出版社
13
第1节 概述
机械工业出版社
14
第1节 概述
2. 轴的材料及选择
由于轴工作时产生的应力多为交变应力，所以轴的失效多 为疲劳破坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的 应力集中敏感性和良好的加工特性。
(1) 碳素钢
机械工业出版社
22
第2节 轴的结构设计
一、 轴上零件装 配方案
方案一
方案二
机械工业出版社
23
第2节 轴的结构设计
二、轴上零件的轴向定位
目的：为了使零件能够在轴线方向定位和承受轴向载荷。
(1) 轴肩与轴环 轴肩
轴环
b
R
D h
C1 d D
h d
r
r
轴的过渡圆角半径 r < 零件毂孔倒角C1 或圆角R
轴的分类
按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。 直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。
轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航 空发动机的主轴。
除了刚性轴外，还有钢丝软轴（挠性轴），可以把回转 运动灵活地传到不开敞地空间位置。
机械工业出版社
10
第1节 概述
光轴
实心轴
机械工业出版社
在实际设计中，轴的直径亦可凭设计者的经验取定， 或参考同类机械用类比的方法确定，此外，也可采用经 验公式来估算轴的直径。
在轴的设计中，因为转轴工作时，受弯矩和转矩联合作用， 而弯矩与轴上载荷的大小及轴上零件相互位置有关。所以当 轴的结构尺寸未确定前，无法求出轴所受的弯矩。因此，开 始只能按扭转强度或经验公式估算轴的直径，然后进行结构 设计，最后进行较精确的强度验算。
机械工业出版社
18
第2节 轴的结构设计
轴上各段的名称 轴通常由轴头、轴颈、
机械设计基础
主编：赵永刚
第11章 轴 第1节 概述 第2节 轴的结构设计 第3节 轴的强度计算 第4节 轴的设计
机械工业出版社
2
第1节 概述
轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 轴的分类
按照承受载荷的不同，轴可分为三种： ➢ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 ➢ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 ➢ 心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。
毛坯
圆钢棒料 尺寸小的轴 焊接毛坯 大件锻造困难
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铸造毛坯 形状复杂的轴、空心轴等
机械工业出版社
17
第1节 概述
1.设计轴时主要应满足轴的强度和结构的要求； 2.对刚度要求较高的轴，主要应满足刚度的要求； 3.对一些高速机械的轴，要考虑满足振动稳定性的要求；
轴的结构设计：根据装配、加工、受力等具体要求，合理 定出轴的形状和各部分结构尺寸。
优质碳素钢：35、45、50等45钢使用最广泛 普通碳素钢：Q235A等 特点 强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好
应力集中敏感性小
热处理后提高耐磨性、疲劳强度
机械工业出版社
15
第1节 概述
(2) 合金钢 用于高速、重载、较重要的轴 常用40Cr、40MnB、20CrMnTi等
特点 强度和淬火性比碳素钢好
转轴
机械工业出版社
5
第1节 概述
转动心轴
机械工业出版社
固定心轴
6
第1节 概述
转动心轴 车厢重力
支撑反力
转动心轴 火车轮轴
机械工业出版社
固定心轴
自行车 前轮轴
前叉
前轮轮毂 固定心轴
7
第1节 概述
机械工业出版社
8
第1节 概述
传动轴
机械工业出版社
9
第1节 概述
轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。
机械工业出版社
27
第2节 轴的结构设计
(5) 圆螺母
螺纹应力集中严重、 不宜在轴的中间部位，其细牙螺纹
机械工业出版社
28
第2节 轴的结构设计
(6) 弹性挡圈
弹性档 圈
用于轴向力较小的场合
机械工业出版社
29
第2节 轴的结构设计
(7) 紧定螺钉与锁紧挡圈
兼作周向固定 受力较小、不宜于高速轴
机械工业出版社
30
第2节 轴的结构设计
目的：使轴上零件能同轴一起转动，传递转矩。 (1) 平键联接
制造简单，装拆方便。 用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合，应用最为广泛。
机械工业出版社
31
第2节 轴的结构设计
三、确定各轴段直径和长度
直径的确定：
1)估算或类比
可按轴所受的扭矩初步估算轴所需的最小直径dmin， 然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从dmin处 起逐一确定各段轴的直径。
机械工业出版社
3
第1节 概述
分 类
转轴 （同时承受弯矩M
和转矩T）
心
回转心轴 （只承受弯矩M）
轴
静止心轴 （只承受弯矩M）
传动轴 （只承受转矩T）
应 力
弯曲应力为对称循 环应力，扭转应力 一般为变应力
弯曲应力为对称循 弯曲应力在静载荷 扭转应力通常按
环应力
下为静应力
变应力考虑
机械工业出版社
4
第1节 概述
轴肩高度 h > 零件毂孔倒角C1 或圆角R
机械工业出版社
24
第2节 轴的结构设计
(2) 套筒
1
2
3
不宜用于较高转速的轴 不能有“过定位”
机械工业出版社
25
第2节 轴的结构设计
(3) 轴端挡圈
用螺钉将档圈固定在轴的端面
机械工业出版社
26
第2节 轴的结构设计
(4) 圆锥面
要与轴肩或锥面配合、固定轴端零件
轴应便于加工，轴上零件要易于装拆（制造、装拆要 求）； 轴上零件要有准确的工作位置（定位）；
各零件要牢固而可靠地相对固定（固定）；
提高轴的强度和刚度。
机械工业出版社
21
第2节 轴的结构设计
强度方面，工艺方面
一般设计成中间大、两端小的阶梯形状——阶梯轴
影响轴结构的因素很多，轴没有标准的结构形式，其设计具 有较大的灵活性和多样性，设计时必须从实际出发，全面考虑 问题，才能得出比较合理的结构。
对应力集中敏感性较大
价格比碳素钢贵 注意
刚度与碳素钢相同 (两者弹性模量 E 相近)
我国Cr、Ni 资源少，尽量用代用钢种 (如40MnB机械性能接近40Cr)
机械工业出版社
16
第1节 概述
(3) 球墨铸铁 以铁代钢 特点 吸振性、耐磨性好 对应力集中敏感性较小 可以做成复杂形状 价廉
冲击韧性低、质量不易控制
轴身三部分组成。
轴的结构和形状取决于：
轴的毛坯种类
轴上作用力的大小及分布情况
轴上零件的位置、配合性质以
及联结固定的方法 轴承的类型、尺寸和位置
端轴颈 轴头 中轴颈 轴身 轴头
轴的加工方法、装配方法以及
其他特殊要求
机械工业出版社
19
第2节 轴的结构设计
机械工业出版社
20
第2节 轴的结构设计
当用初步估算求得轴的最小轴径后，即可进行轴的结构设计。 轴的结构设计的目的，主要是确定轴的合理外形和全部结构尺 寸。
阶梯轴
空心轴
11
第1节 概述
曲轴
直轴
机械工业出版社
12
第1节 概述
机械工业出版社
13
第1节 概述
机械工业出版社
14
第1节 概述
2. 轴的材料及选择
由于轴工作时产生的应力多为交变应力，所以轴的失效多 为疲劳破坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的 应力集中敏感性和良好的加工特性。
(1) 碳素钢
机械工业出版社
22
第2节 轴的结构设计
一、 轴上零件装 配方案
方案一
方案二
机械工业出版社
23
第2节 轴的结构设计
二、轴上零件的轴向定位
目的：为了使零件能够在轴线方向定位和承受轴向载荷。
(1) 轴肩与轴环 轴肩
轴环
b
R
D h
C1 d D
h d
r
r
轴的过渡圆角半径 r < 零件毂孔倒角C1 或圆角R
轴的分类
按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。 直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。
轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航 空发动机的主轴。
除了刚性轴外，还有钢丝软轴（挠性轴），可以把回转 运动灵活地传到不开敞地空间位置。
机械工业出版社
10
第1节 概述
光轴
实心轴
机械工业出版社
在实际设计中，轴的直径亦可凭设计者的经验取定， 或参考同类机械用类比的方法确定，此外，也可采用经 验公式来估算轴的直径。
在轴的设计中，因为转轴工作时，受弯矩和转矩联合作用， 而弯矩与轴上载荷的大小及轴上零件相互位置有关。所以当 轴的结构尺寸未确定前，无法求出轴所受的弯矩。因此，开 始只能按扭转强度或经验公式估算轴的直径，然后进行结构 设计，最后进行较精确的强度验算。
机械工业出版社
18
第2节 轴的结构设计
轴上各段的名称 轴通常由轴头、轴颈、
机械设计基础
主编：赵永刚
第11章 轴 第1节 概述 第2节 轴的结构设计 第3节 轴的强度计算 第4节 轴的设计
机械工业出版社
2
第1节 概述
轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 轴的分类
按照承受载荷的不同，轴可分为三种： ➢ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 ➢ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 ➢ 心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。
毛坯
圆钢棒料 尺寸小的轴 焊接毛坯 大件锻造困难
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铸造毛坯 形状复杂的轴、空心轴等
机械工业出版社
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第1节 概述
1.设计轴时主要应满足轴的强度和结构的要求； 2.对刚度要求较高的轴，主要应满足刚度的要求； 3.对一些高速机械的轴，要考虑满足振动稳定性的要求；
轴的结构设计：根据装配、加工、受力等具体要求，合理 定出轴的形状和各部分结构尺寸。
优质碳素钢：35、45、50等45钢使用最广泛 普通碳素钢：Q235A等 特点 强度、刚度、塑性和韧性等综合机械性能好
应力集中敏感性小
热处理后提高耐磨性、疲劳强度
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15
第1节 概述
(2) 合金钢 用于高速、重载、较重要的轴 常用40Cr、40MnB、20CrMnTi等
特点 强度和淬火性比碳素钢好
转轴
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5
第1节 概述
转动心轴
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固定心轴
6
第1节 概述
转动心轴 车厢重力
支撑反力
转动心轴 火车轮轴
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固定心轴
自行车 前轮轴
前叉
前轮轮毂 固定心轴
7
第1节 概述
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8
第1节 概述
传动轴
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9
第1节 概述
轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。
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第2节 轴的结构设计
(5) 圆螺母
螺纹应力集中严重、 不宜在轴的中间部位，其细牙螺纹
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第2节 轴的结构设计
(6) 弹性挡圈
弹性档 圈
用于轴向力较小的场合
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29
第2节 轴的结构设计
(7) 紧定螺钉与锁紧挡圈
兼作周向固定 受力较小、不宜于高速轴
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30
第2节 轴的结构设计
目的：使轴上零件能同轴一起转动，传递转矩。 (1) 平键联接
制造简单，装拆方便。 用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合，应用最为广泛。
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31
第2节 轴的结构设计
三、确定各轴段直径和长度
直径的确定：
1)估算或类比
可按轴所受的扭矩初步估算轴所需的最小直径dmin， 然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从dmin处 起逐一确定各段轴的直径。
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第1节 概述
分 类
转轴 （同时承受弯矩M
和转矩T）
心
回转心轴 （只承受弯矩M）
轴
静止心轴 （只承受弯矩M）
传动轴 （只承受转矩T）
应 力
弯曲应力为对称循 环应力，扭转应力 一般为变应力
弯曲应力为对称循 弯曲应力在静载荷 扭转应力通常按
环应力
下为静应力
变应力考虑
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4
第1节 概述
轴肩高度 h > 零件毂孔倒角C1 或圆角R
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第2节 轴的结构设计
(2) 套筒
1
2
3
不宜用于较高转速的轴 不能有“过定位”
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25
第2节 轴的结构设计
(3) 轴端挡圈
用螺钉将档圈固定在轴的端面
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第2节 轴的结构设计
(4) 圆锥面
要与轴肩或锥面配合、固定轴端零件