机械设计学-第06章 机械结构设计(黄靖远、高志、陈祝林版教材)
机械结构的设计
如图6-2所示减速器结 构中，齿轮传动所受到的 力通过轴传递给轴承，其 中的径向力和切向力通过 轴承传递给箱体，轴向力 经轴承传递给端盖，再经 端盖传递给箱体。
例如螺栓和螺母的螺纹工作表面共同设计，滑动轴承与 轴的轴颈表面共同设计，主动齿轮和被动齿轮的齿廓表面 共同设计。
鉴于工作表面对零件工作能力影响的重要 性，因而常用零件工作表面的设计计算方法有 相应的标准(有些属于国家标准)，这些标准所 规定的算法严格、统一、规范。
连接表面
连接表面将各个工作表面连接成为完整形体，并保证 零件的工作表面的形状、尺寸和位置在工作中不被破坏。
如图6—7所示的轴系结构中，轴系工作中会因发热使 轴伸长，轴承端盖与滚动轴承外圈应不接触，否则端盖可 能参与轴向力的传递，使工作状态不明确。
2．简单
➢ 在结构设计中，在同样可以完成功能要求的条件下， 应优先选用结构较简单的方案。
➢ 结构简单体现为结构中包含的零部件数量较少，专用 零部件数量较少，零部件的种类较少，零件的形状简单， 被加工面数量较少，所需加工工序较少，结构的装配关 系较简单。
注意以下几点：
1)如果在某些结构中追求等强会增大成本，则应放弃等强 原理。
例如在滚动轴承轴系结构设计中，同一轴系两端的两个轴承 通常受力不同，如果要求其工作寿命或承载能力相同，就需 要选用不同型号的轴承，这虽然可以降低轴承成本，但是会 增大加工轴承孔的工艺成本，所以应放弃等强原理。
机械结构设计
27
动装置
第二十七页，共101页。
5.2.5 常用(chánɡ yònɡ)的结构设 计原理
28
第二十八页，共101页。
5.2.5 常用(chánɡ yònɡ)的结构设 计原理
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第二十九页，共101页。
5.2.5 常用(chánɡ yònɡ)的结构设 计原理
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第三十页，共101页。
自增强
6
第六页，共101页。
5.1.1 机械(jīxiè)结构设计的任 务
依据所确定的功能(gōngnéng)原理方 案，在总体设计的基础上设计出实
体结构，满足预定的功能(gōngnéng) 要求，并以结构设计图样表示出来
。
7
第七页，共101页。
5.1.2 机械结构设计的内容(nèiróng) 及步骤
8. 采用防尘装置防止磨粒磨损 对于在多尘条件下工作的机械应注意防尘和密封，以免 48 异物进入摩擦面，产生磨粒磨损。如链条加防护罩，导
第四十八页，共101页。
5.3.4 提高(tí gāo)精度的结构设 计（1）
1. 导轨的驱动力作用点，应使两条导轨 摩擦力产生的力矩互相(hù xiāng)平衡
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 零件本身的功用及其特征外，还必须 (bìxū)研究零件之间的相互关系。
16
第十六页，共101页。
17
第十七页，共101页。
5.2.3 零件(línɡ jiàn)的相关
每个零件都与一个或几个零件有装配关系或相互位置 关系，可以称这种关系为相关，称有这种关系的两个 零件互为相关零件 。
49
第四十九页，共101页。
5.3.4 提高(tí gāo)精度的结构设计 （2）
机械设计基础第06章-机构组合设计与创新
• 销子不作圆周运动的槽轮机构，通过改变 槽数、销子数、链条长度，可适用于各种 不同目的（P73图4-7）。P73图4-8从一个 转动曲柄得到近似均匀角速度的摆动机构。
• P143图6-9推点轨迹均为圆，用于送料机构， 如糖纸、糖块、钢料。P144图6-10a实现大 摆角，常用于仪表中将敏感元件的微小位
• ①以差动齿轮机构（图26为其常见结构） 为基础机构。可构成齿轮连杆机构、齿轮 凸轮机构、复合轮系。
②以差动凸轮机构（图27为其常见结 构）为基础机构。可构成凸轮连杆机 构、凸轮齿轮机构。
• 转动副可改为移动副
③以差动连杆机构（图28）为基础机 构。可构成连杆齿轮机构、连杆凸轮
机构。
④组合实例分析
④改善输出构件的动力学特性
• 槽轮机构常用于转位和分度机械装置中， 运动时会带来振动与冲击，造成工作台不 稳，尤其是槽数较少的外槽轮机构。图14 采用双曲柄机构（不是平行四边形机构） 为前置机构，改善了动力学特性。
图15采用曲柄滑块机构为前置机构
• 这些串联的转位机构可在较高速度条件下工作， 并且转位平稳、锁止可靠、结构简单。④实现运动的合成2
z1 z2
1
s1 r2 •
凸轮与蜗轮固联，
• 凸轮与蜗杆固联，
蜗杆轴主动，蜗轮
并作为主动构件输
的运动是转动与移
入转动，输出构件
动的合成，常用于
蜗轮的角位移由两
机床作为运动误差
部分组成
的补偿。
§6-4 装载式组合
• 将基本机构装载在另一个基本机构的运动构 件上，末端输出构件实现复杂的工艺动作。 单联式只共用一个构件，双联式不止一个。
• 挫折+晚逆反+无信心 上网
秸秆破碎机的设计(机械设计)
目录之阿布丰王创作第1章项目规划错误!未定义书签。
项目布景分析错误!未定义书签。
系统的黑箱描述错误!未定义书签。
设计任务书错误!未定义书签。
第2章功能分析错误!未定义书签。
总功能提炼错误!未定义书签。
功能分解错误!未定义书签。
第3章原理方案设计错误!未定义书签。
功能单元求解错误!未定义书签。
系统方案确定错误!未定义书签。
系统原理方案求解错误!未定义书签。
方案评价错误!未定义书签。
系统原理方案错误!未定义书签。
第4章总体设计错误!未定义书签。
机构简图错误!未定义书签。
结构草图错误!未定义书签。
第5章总结错误!未定义书签。
参考文献错误!未定义书签。
第1章项目规划1.1项目布景分析在农业生产中，秸秆的利用至关重要。
我国每年有数千亿斤农作物秸秆被粉碎加工成饲料。
粉碎作为秸秆利用的第一步有着不成替代的作用。
过去秸秆常由手工铡刀进行，效率低且费时费力。
现存的粉碎机多用于大型机械，对于个体农业生产几乎起不到作用，造成秸秆利用率低下，更焚烧秸秆造成极大的空气问题。
这一问题推动小型粉碎机的发展。
1.2设计任务书设计任务书课题编号课题名称秸秆粉碎机设计者起止时间设计要求1 功能主要功能：秸秆粉碎辅助功能：自动进排料2 适应性作业对象：玉米秸杆、小麦秸杆、棉花杆等工况：主轴扭矩小于电动力额定值环境：无振动地面，-5~35℃等3 性能动力：1000W功率运动：定轴转动结构尺寸（mm）：800*600*5004 生产能力生产率：16m/min5 可靠性可靠度96%，可维修6 使用寿命多次性使用寿命5年（经过大修）7 经济成本600元8 人机工程装置方便，移动方便和便于操纵9 安全包管人身、设备平安10 包装运输设备可装配，方便运输第2章功能分析将植物秸秆粉碎并输出。
功能结构图第3章原理方案设计3.1功能单元求解单元名称解法喂入单元采取曹锟旋转，将秸秆输入3.2系统方案确定系统原理方案形态学矩阵第四章总体设计3.3机构简图盘式结构简图如下图：图 1.1 盘式粉碎机结构简图第5章总结盘式粉碎机由于飞刀运动时的切削平面固定不变，飞刀和底刀可以很好的形成剪切作用，可充分发挥其生产能力，盘式粉碎机大多数采取自由进料，水平进料的适宜加工较长的原料，而加工较短的原料通常采取倾斜进料。
机械设计学
机械设计学
《机械设计学》是黄靖远、高志、陈祝林编著的一本图书。
该书以“机械设计学”的学科思想为基础，以“功能设计”和“结构设计”为核心内容，将设计的各种主要技术问题在各章作了相应的介绍，最后以设计试验和优势设计结束。
全书共十章，辅以各种优秀设计实例，以阐明理论与方法的应用。
该书以培养学生“能提出创新构思并能尽快将其转化为有竞争力的产品”的初步能力为目标，围绕影响产品竞争力的功能原理设计、实用化设计和商品化设计三个关键设计环节组织全书内容，体现“学科”与“应用”相结合的原则。
本书于1998年进行了第2版修订,除各章具体内容有更新增补外，特别增编了第十章“优势设计”，加强了创造性设计和为竞争的优势而设计的内容,以适应日趋激烈的国际市场竞争的要求。
本书此次修订时，增补了“设计过程讨论”、“概念设计”、“优势设计”、“质量功能配置(QFD)”、“质量屋”、“稳键设计”、“公理设计”、“绿色设计”、以及“TRIZ”等新内容，并对原有内容作了修改、增补及重新编排。
本书可用作高等工科院校机械设计及制造专业的专业教学用书，也可供其它机械专业师生和机械类科技人员参考。
黄靖远,男,1937年生教授,博士生导师,享受国家级专家待遇。
1960年
清华大学毕业。
清华大学精仪系机械设计教研室主任。
专业:机械学,现代设计理论与方法。
他参加过“中型数控铣床”、“两自由度肌电控制前臂假肢”的研制，获1987年国家发明三等奖(第二发明人)；。
机械设计学-第07章 机械产品设计中的几个主要技术问题(黄靖远、高志、陈祝林版教材)
➢ PART 本章主要内容 讲解机械疲劳设计方法 讲解摩擦机理和磨损的基本规律 可靠性设计 介绍机械的热效应设计 介绍机械抗振性设计和低噪声设计 人计学设计
PART Ⅱ 本章重点
掌握疲劳破坏的机制和特点，现行的机械 疲劳设计方法
掌握摩擦机理和磨损的基本规律 掌握了解机械的热效应设计
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（2）安全寿命设计
线性损伤理论：
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1
零件的安全寿命为Z时：Z
nN
1
(
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)
六、低周疲劳概念
应力水平很高时零件会进入塑性区，每一个应 力循环有少量塑性变形，出现滞后回线，导致 在循环次数很低时产生疲劳破坏。
第一节 机械疲劳设计
疲劳：零件在循环应力或循环应变作用下， 由于某点或某些点产生了局部的永久结构变化， 从而在一定的循环次数以后形成裂纹或发生断 裂的过程。
疲劳失效占到机器零件失效的50%~90%。
以疲劳破坏为主要失效形式的零件应采用疲 劳强度设计方法。
一、疲劳破坏的机制和特点
1.疲劳破坏机制
（ 1）疲劳裂纹萌生(局部塑性应变集中引起) 疲劳破坏三个阶段（ 2）疲劳裂纹的扩展
尺寸系数：
d
1d 1d0
3.表面状态影响 表面强化可以提高疲劳强度，表面粗糙会降 低疲劳强度。 表面状态系数：
1 1
式中 -1 ——某种表面状态下的疲劳极限； -1 ——精抛光和未强化试件的疲劳极限。
开放性实验在实验教学中的重要作用
使拍打器前后呈惯性运动 ， 钢丝 ， 撞击 增加网底跳动力 ， 以减少粘网。 事 实证明 ， 此方法起 到了部分辅助清 网的作用 ， 是一种不增加能源 、 利用 少量材料而采取 的简便措施 ， 很有效果 。
４结 论 ．
重 锤
应用功能分析设计法， 可以提高方案的合理 性和先进性 ， 高产品 提 质量 ， 缩短产品开发时间。Ｓ ２ ０ ＂＋ Ｚ ０ ０ ５ １型振动式新 型枸杞筛选机凭借 跳式振动轮组及拍打器 ， 使枸杞抛 射强度增 大 ， 枸杞 与筛 面间的相对运 动速度加 快 ， 粘结枸杞流 动性 变好 ， 容易松散 ， 为分 层透筛创造了 良好 条件。加之枸杞 不断对筛 面冲刷 ， 使筛 面始终保持较大开孔率 ， 大大提 高 了筛分效率 。 实践表 明 ， 筛机设计合理 ， 筛性 好 ， 该 透 处理量大 ， 等级分类 明显 ， 故 障率低 ， 运行可靠 ， 其各项指标 达到了用户要求且该机构造 简单 ， 造 价低 ， 经济性好 。如今 ， 在宁夏地区得 到了广泛 的应用。
［］ １黄靖远 ， 高志 ， 陈祝林主编． 机械设计 学［ ． Ｍ］ 北京： 机械工业 出版
社 ，０ ６５ ２ ０ ，．
［］ ２ 廖林 清． 机械设计方法学［ Ｊ Ｍ 重庆： ． 重庆大学出版社， ０ ，． ２ ０３ ０ ［］ ３ 罗海玉． 于功能分析 的概念设计［Ｊ 基 『 机械研 究与应 用， ０ （ ： ． ２ ３） ０ ４
在形态学矩 阵中的数种方案 中， 由表 ２ 所示的评 价方 式 ， 最终选 出 Ａ ＋ ２Ｃ ＋ ３Ｅ 的组合方案 ，即电动机 ＋ ＩＢ ＋ ４ Ｄ ＋ ３ 带传动 ＋ ｖ型槽跳 动及拍
打 器 ＋人 工 目测 ＋ 工手 控 。 人 ３新 型 枸 杞 筛 选 机 的设 计 特 点 ． 在 最优 方 案 中 ， 能 模 块 Ａ、 Ｄ、 功 Ｂ、 Ｅ为 基本 模 块 ， 存 在 技 术 问题 ， 不
机械设计学-第10章 优势设计原理(黄靖远、高志、陈祝林版教材)
在方向性问题上的正确决策，对于一个企业 来说是至关重要的。
不存在百分百正确的决策：世界上的事物发 展有其偶然性和不可知性的存在。
一、三类事物
第一类：简单事物——发展和结果都简单，决策比较容易。
三类事物 第二类：介也于不第复一杂类，事生物活和中第的三大类多事数物事之物间。——既不简单，
“优势设计”是以“常规设计”和“创新设 计”为基础的更高一层的设计概念，它强调面 向市场的设计技术。
决定市场竞争优势地位的两个主要指标：1） 相对品质差异；2）相对成本。
设计的四个等级（图10-3） ：
1）正确设计——有细节性的缺陷和不足
2）成熟设计——有较多实践，克服初始设 计想象不到的缺陷
3）创新设计——有很强生命力
关键技术的技术方向
3）非技术性问题
四、方向性问题决策的思维要点
方向性问题的决策归根到底是要预测在未来 市场上有竞争优势的产品方向及技术方向。
1）要有一个市场分析专家和顾客心理专家的眼光 2）要有技术专家的眼光 3）要有总经理的眼光 4）要有军事统帅的眼光
五、决策的本质是正确处理事物的不确定性
1）天下唯一确定的事情就是不确定性 2）每个决定都是权衡几率的结果 3）面对不确定性，必须果断采取行动 4）决策过程的品质往往比决策的结果重要
4)优势设计——最高层次，以正确设计和成 熟设计为基础
第一节 优势设计的基本思想
一、一种面向市场设计：设计者应认识到市场：挑剔性、严酷性、多变性。
二、一种战略性的分析、预测、判断和决策：预测和判断能力很重要。
三、一种对自然法则深刻认识基础上的优势发现和发展战略
1）最优秀的事物是一种随机自然现象。
全版机械结构设计.ppt
本章将重点讨论结构设计的共性问题。
.精品课件.
11
第二节 零件的功用及基本类型
零件是构成机械设备的基本元素。
一、零件的功用
各种零件具有的功能主要有：承受载荷、传递运动和 动力、保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运 动轨迹关系等。
1．承受载荷
机械设备在工作中受到多种力的作用，这些力都要由
零件承受。
.精品课件.
7
4.4.1 结构设计的任务、内容和步骤
设计 任务 对结 构设 计的 要求
主要 功能 载体 初步 结构 设计
各分 功能 载体 初步 结构 设计
检查 各功 能载 体结 构的 相互 影响 和协 调性
详细 设计 主分 功能 载体 结构
技术 和 经济 评价
对 设计 进一 步修 改、 完善
否
结构 决策 是
结构图纸
• 图5—1 结构设计步骤
.精品课件.
8
.精品课件.
9
机械结构是机械功能的载体，机械结构设 计的任务是依据所确定的功能原理方案设计出 实体结构。该结构能体现出所要求的功能，用 结构设计图样表示。结构图应表示出结构件的 形状、尺寸及所用的材料，同时还必须考虑加 工工艺、强度、刚度、精度、寿命、可靠性及 零件间的相互关系，有关造型设计及人机工程 等问题也应在这一阶段解决。
鉴于工作表面对零件工作能力影响的重要性，因而常 用零件工作表面的设计计算方法有相应的标准 (有些属于 国家标准)，这些标准所规定的算法严格、统一、规范。
.精品课件.
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连接表面将各个工作表面连接成为完整形体，并 保证零件的工作表面的形状、尺寸和位置在工作中 不被破坏。连接表面的设计方法较为灵活，没有统 一的过程和标准，也不要求有统一的解答，因此零 件的连接表面设计是设计人员最
机械设计学课本
机械设计学课本第⼀章绪论1.机械设计学学科的三个组成部分：功能原理设计、实⽤化设计、商品化设计。
2.机械设计具有哪些主要特点？（多解性、系统性、创新性）3.近代“设计学”的重⼤发展（功能思想的提出和发展；⼈机学思想的形成和发展；⼯业设计学科体系的发展和成熟）4.从设计构思的⾓度将机械设计步骤归纳为哪三⼤步？（创意、构思、实现）第⼆章机器的组成及典型机器的功能分析1.机器的定义：有两个或两个以上相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动⼒和运动转变，以执⾏⼈们预期的⼯作，在⼈或其他智能体的操作或控制下，实现为之设计的某种或⼏种功能。
2.从不同⾓度看机器的组成：从机构学的⾓度看：各种基本机构，⾃由度=原动机数；从结构学的⾓度看：各种基本零件；从专业的⾓度看：各种主要部件3.从功能的观点看机器的组成：机器由多个主要分功能系统构成，它们的协调⼯作实现了实现了机器的总功能。
⼜可进⼀步分为：⼯作机（⼯作头、执⾏机构）传动机原动机控制器。
4.从功能的观点看机器的分类可分为：⼯艺类机器：对物料进⾏⼯艺性加⼯的机器，主要特征是具有专⽤的⼯作头并进⾏独特的⼯艺加⼯动作；⾮⼯艺类-不对任何物料进⾏⼯艺性加⼯，只实现某些特殊的动作性的机器。
5.家⽤缝纫机是⼀种典型的⼯艺类机器。
⼯艺⽅式：⼀是采⽤针尖引线的⽅法代替针尾引线；⼆是采⽤双线互锁交织的⽅法代替反复穿刺。
功能分析：（1）总功能：将线按⼀定规律缝于缝料上，它可使⼀根线或多根线通过⾃连、互连、交织，在缝料上形成⼀定形式的线迹。
（2）主要功能：引⾯线造环功能，勾⾯线扩环供给和收回⾯线的功能，输送缝料的功能。
（3）辅助功能：调节⾯线和底线阻尼的功能，调节压脚和压紧⼒的功能，调节送布针距的功能，绕底线功能。
（4）控制功能：机械控制功能，⼈机控制功能，电⼦控制功能。
6.现代银⾏点钞机是⼀种典型的机电⼀体化系统，属于⼯艺类机器。
功能要求：要有堆放准备清点纸币的空间，并能将纸币连续输⼊，直到最后⼀张；要有能把纸币逐张分开，避免两张当做⼀张计数的机构；要有准确计数的装置，清理完毕的纸币要整理成⼀叠。
机械设计学教案(全套)
教案首页课程名称机械设计学任课教师第一章绪论计划学时 3教学目的和要求：1.明确课程定位，使学生理解机械设计与机械设计学的内容侧重点和课程特点；2.了解机械设计学的发展史；3.本课程的内容按章节的分布情况；4.要求同学掌握机械设计学的研究重点；5.要求同学掌握机械设计的一般步骤。
重点：1.设计的基本内涵，机械设计学的学科组成；2.机械设计的一般步骤。
难点：机械设计学的定义、机械设计的一般步骤。
思考题：1.如何认识人类文明的一切成果都是设计的产物？2.根据“功能”思想，预测下一代家用电器会风靡市场的是什么产品？本课程以培养学生“能提出创新构思并能尽快将其转化为有竞争能力的产品”的初步能力为目标，围绕影响产品竞争力的功能原理设计、实用化设计和商品化设计三个关键设计环节展开讨论。
科学和技术是两个完全不同的概念，千万不可混为一谈，科学是指那些基础性的研究，例如数学、物理、化学、天文、地理、生物……；技术则主要指制造工艺（包括材料的制备、加工、处理）以及各种制作的技巧、经验等。
设计的产品有的来源于生活，有的来源于想象，总的来说来源于思考，设计的始终都在贯穿着思考。
俗语说：没有做不到的，只有想不到的。
随着科技的发展会使很多不可能变为可能，把很多幻想变成现实。
机械设计学是一门方法性的课程，讲的是机械设计的理念、思路与方法。
产品设计的过程中，尤其是产品的方案设计中机械设计学的知识占的比重很大，能熟练运用辩证法、创新设计方法、概念设计等方法在机械设计中尤为重要。
第一讲绪论教学主要内容：1.机械设计的概念2.“设计学”的核心内容3.“机械设计学”的学科组成4.机械设计的类型及设计过程5.传统设计和现代设计一、概念1.机械（Machinery）机械是依据力学原理组成的各种装置和设备，是机器和机构的总称。
它包括机器、工具、器械、仪器…….2.机器 (Machine)机器是人类进行生产以减轻体力劳动和提高劳动生产力的主要工具。
机械设计学-第05章 机械产品的实用化设计(黄靖远、高志、陈祝林版教材)
（ 4）系统运动方案确定 （ 5）总体布局
（ 6）驱动系统设计
二、各分系统设计
（ 7）控制系统设计 （ 8）人机学设计
（ 9）附属装置设计
（ 10）产品造型设计 三、配套服务部分（ （ 1112） ）产 绘品 制故 全障 部分 装析 配与 图对 和策）编制易损件、产品包装及运输要求
(3)质量参数：整机质量、主要部件质量、重心位置等 (4)总体结构参数：结构尺寸和作业位置尺寸
二、经验公式法：有多次设计经验的机械产品，可以根据经验总结归纳出经验公式和图表
三、相似类比法：以相似理论为基础，选用国内外先进品牌为典型样机。（山寨产品）
四、实验法——摸石头过河法。
第六节 机械总体布局设计
二、设计的外围问题
产品设计过程中的各种设计要求是设计的依 据，也是设计的外围问题。
主要要求：功能、性能、
设计要求
技术经济
其他要求：针对产品质量
提出的间接要求
（ 1）功能要求：产品功能越全，价值越高
（ 2）适应性要求：产品适应工作情况变化的程度
（ 3）性能要求：产品的技术特征(动力、载荷、运动参数等)
机械总体布局
机械化生产线的总体布局 单体机械的总体布局
机械装备的总体布局关系到机械的性能、质量
和机构的合理性，也关系到操作的方便性、工
作的安全性及工作效率。
一、机械化生产线的总体布局
机械化生产线：按产品生产的工艺过程，把 主要设备和辅助设备运输和中间存储设备等连 接起来，组成独立控制和连续生产的系统。
绘制完成零部件工 工作图和总装配图
编制技术文件
第三节 总体设计的基本任务和内容
总体设计是产品设计的中心环节，对技术性 能、经济指标和造型设计有决定性的意义。
机械设计学-教学日历
章节题目
内容
课时
课堂讨论、实（验）践等其它教学环节题目
1
第一章绪论
介绍设计在人类文明进步中的作用；介绍改善设计对于国家地位的重要作用；介绍设计与科学研究的关系；近代设计科学的重要进展；机械设计的概述。
2
讲课
2
第二章机器的组成及典型机器的功能分析
讲解机械和机器的概念以及机器的功能组成。介绍机器的分类，引出按功能分类对于设计的重要意义。对家用缝纫机进行功能分析；对针式打印机进行功能分析。
2018/2019学年第2学期
教学日历(1-18周)
课程名称:机械设计学总学时: 34实验学时: 0周学时: 2学分: 2
任课单位:机械工程学院教研室:机械设计任课教师:职称:
使用教材及参考书:黄靖远，高志陈祝林主编.机械设计学.北京：机械工业出版社,2007
学生所在院：机械工程学院年级:班级:学生人数:32
2
讲课
5
第四章机械功能原理的实现—机械运动系统的方案设计（2）
讲解按机械动作功能原理要求完成机械运动系统的方案设计。介绍机构的创新设计方法；举例讲解机构运动循环图的概念和绘制方法。
2
讲课
6
第五章机械产品的实用化设计（1）
讲解产品设计的核心和外围问题；讲解实用化设计的任务和主要内容；总体设计的基本任务和内容；举例介绍工艺方案的确定
2
讲课
12
第七章机械产品设计中的几个主要技术问题（2）
可靠性设计；介绍机械的热效应设计；
2
讲课
13
第七章机械产品设计中的几个主要技术问题（3）
介绍机械抗振性设计和低噪声设计；介绍机械动态设计。介绍人机学。
2
讲课
第六章机械结构设计PPT文档149页
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30பைடு நூலகம்意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
149
16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。 17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。 18、福不虚至，祸不易来。 19、久在樊笼里，复得返自然。 20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。
第六章机械结构设计
▪
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3.降低应力幅
承受交变载荷作用的零件，应力幅对零件的疲 劳强度影响远大于平均应力的影响。
四、提高接触强度与接触刚度的设计方法
综合曲率半径和接触元素的个数是重要影响因素。 1.增大综合曲率半径 接触应力和综合曲率半径成反比关系
使用等强原理应注意的要点：
（1）结构中追求等强如果增大成本则应放弃。
（2）工作原理不同的结构要素的承载能力相 同可能会使结构比例不协调。
（3）牺牲廉价易更换零件来保护重要零件。
（4）按标准系列原装参数。
2.变形协调原理
应使被连接件的变形方向和变形规律一致， 使相对位移量较小，以减小附加变形，使载荷 在接触面间均匀分布。
二、零件的相关
相关：在机械装置中，必须使 零部件之间保持确定的关系，才
能保证其功能的实现，才能使零 件组成机器。这种零件之间的确 定性关系称为零件之间的相关。
直接相关关系：齿轮间的啮合等
相关 间接相关关系：轴与齿轮之间的周
向关系通过键实现
三、零件的结构要素
零件的结构要素：构成零件形体的表面
工作要素：零件与其他零件形成直接相关关 系的结构要素，或与工作介质相接触的结构要 素（或工作表面）
（ 4）有利于提高装置可靠性
（ 5）有利于提高工作精度
3.安全可靠
（ 1）功能要可靠地实现
安全可靠的Байду номын сангаас容（ 2）保证操作机器的人员的安全
（ 3）保证机器设备本身及相关设备的安全
1)发生变形不失效
实现安全可靠的方法
（ 1）直接安全技术：满足安全性要求的设计技术
2）发生过载自我保护 3）过载解除自行恢复 4）错误操作自动关闭
3.合理布置隔板和肋板
隔板应布置在变形量 较大的位置
三、提高疲劳强度的设计方法
零件承受交变载荷导致疲劳失效是零件的主 要失效方式。
1.缓解应力集中 零件截面形状发生变化 处的材料内部力流会发生 变化。
2.避免应力集中源的聚集
零件形状的多种变化出现在同一位置或过于 接近，将会引起应力源集中的加剧。
连接要素（或连接表面）：其他结构要素
零件的工作表面决定着零件的工作能力和工 作质量，所以零件的工作表面设计是零件设计
的核心问题（许多零件有相应的国家标准）
连接表面的作用：将各个工作表面连接成为 完整形体，保证零件的工作表面的形状、尺寸 和位置在工作中不被破坏。(无标准，设计灵活)
连接表面设计原则：（1）不影响工作表面功 能；（2）不影响零件运动；（3）不影响操作
（ 2）间接安全技术：系统发生故障时损失较小，工作状态易恢复
（ 3）提示性安全技术：及时准确地用文字、图像等措施提示使用者
二、结构设计的原理
1.等强原理
当结构中某个结构要素的承载能力低于其他 结构要素时，通过提高这个薄弱的结构要素的 承载能力以提高整个结构的承载能力是最经济 的方法。
实质：以最小成本实现给定功能。
②外缘处应力很大 图(b)：①应力变化均匀
②最大应力降低
2.载荷分流
将较大的或复合载荷 分流到不同零件或同一 零件的不同部位，从而 降低应力、减小变形效 果。
适用于强度和刚度较 弱的零件
3.载荷均布
载荷的空间分布通常不均匀 结构设计必须满足载荷最大位 置和强度最弱位置的强度要求。
将集中或分布不均的载荷变成 近似均布的载荷以降低构件的最 大应力。
第六章 机械结构设计
➢PART Ⅰ 本章主要内容 讲解零件的功能、相关与结构要素 讲解结构设计的基本原则和原理 讲解结构设计中的强度和刚度问题 介绍结构设计中的精度问题 介绍结构设计中的工艺问题 介绍结构设计中的材料选择
➢PART Ⅱ 本章重点
掌握结构件的功用及基本类型 掌握结构方案设计的基本原则和原理 掌握结构设计中的强度和刚度问题
第二节 结构设计的基本原则与原理
一、结构方案设计的基本原则
三个原则：明确、简单、安全可靠。 1.明确 （1）功能明确：所有功能都能实现，无多余结 构要素 （2）原理明确：功能原理设计中实现功能要求 的物理过程 （3）工作状态明确
2.简单
（ 1）有利于加工和装配
结构设计简单化的优点（ （ 23） ）有 有利 利于 于缩 降短 低制 制造 造周 和期 运行成本
5.稳定性原理
系统的结构稳定：当出现干扰因素作用使系 统状态发生改变的同时，会产生一种与干扰作 用相反的、使系统恢复稳定的效应。
第三节 结构设计中的强度和刚度问题
增大零部件的尺寸和增大材料体积可以提高 其强度和刚度，但同时增大体积，提高成本。
一、提高静强度的设计方法
1.采用合理的截面形状 图(a)：①造成材料浪费
1.采用桁架结构(只受拉、压，强度和刚度较高)
2.合理布置支撑
f1 轴本身变形引起的轴端位移 f2 轴承和支座的弹性变形引起轴端位移 故总位移f f1 f2
L (0.75 ~ 1.5)L最佳时刚度损失最小，称为合理跨距。 （1）当L / l大于合理值时，应提高轴本身的刚度； （2）当L / l小于合理值时，应提高轴承和支座的刚度。
机械结构设计的任务：在原理方案设计与总 体设计的基础上，确定机械装置具体的结构和 参数。
结构设计是机械设计中内容最具体、涉及问 题最多、工作量最大的工作环节。
结构设计包括：机器的总体结构设计和零部 件结构设计
第一节 零件的功能、相关与结构要素
一、零件的功能
1.传递运动和力 2.承受载荷（零件发生失效的重 要原因） 3.成形 4.其他功能（容器作用、导向作 用、影响磁场或电磁分布等）
降低最危险处的载荷水平，能 有效地提高结构的整体承载能力。
4.改善轴系支撑结构
5.充分发挥材料特性
6.合理强化 结构强化：通过预加载荷的方式提高结构承 载能力的方法 弹性强化：预加载荷只使材料发生弹性变形 塑性强化：预加载荷使材料发生塑性变形
二、提高静刚度的设计方法
刚度零部件受力后形状变化程度的指标 形状变化过大可能会威胁到预定功能的实现 以及实现质量。
3.任务分配原理
（ 1）多个零件共同完成一个功能：有时是必要的
（ 2）一个零件完成一个功能：有利于分析和优化设计
分配关系 （ 3）一个零件完成多个功能
优点：简化结构，降低成本
缺点：对零件提出不同要求，
难以实现
4.自助原理
（1）自加强：工作 状态下有用功能得到 强化
（2）自平衡 （3）自保护