第一章机械设计概述
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:
机械设计基础各章知识点
机械设计基础各章知识点第一章：机械设计基础概述机械设计基础是机械工程学科的基础内容，是机械设计的理论和基本方法。
它包含了机械设计的基本原理、基本方法和基本规范，并介绍了机械设计的基本流程和设计过程中常用的软件和工具。
机械设计基础的学习对于理解和掌握机械设计的核心思想和基本技能具有重要意义。
第二章：机械工程材料机械工程材料是机械设计中非常重要的一部分内容。
机械工程材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料包括钢、铁、铝、铜等，非金属材料包括陶瓷、聚合物等。
机械工程材料的选择应根据设计要求、使用条件和成本等因素进行综合考虑。
第三章：机械零件设计机械零件设计是机械设计中的关键环节。
机械零件设计应遵循设计规范和原则，确保零件的功能和性能满足设计要求。
机械零件设计需要考虑零件的材料选择、尺寸设计、工艺性和可制造性等问题。
在进行机械零件设计时，还需要考虑零件与其他零件的配合、连接和传递力的问题。
第四章：机械传动基础机械传动是机械设计中的常见问题，它是将动力从一个部件传递到另一个部件的过程。
机械传动有很多种形式，包括齿轮传动、链传动、皮带传动等。
机械传动的设计需要考虑传动效率、传动比、传动扭矩和传动功率等因素。
第五章：机械结构设计机械结构设计是机械设计的一个重要方面。
机械结构设计包括机架、支撑件、外壳等结构的设计。
机械结构的设计应考虑结构的刚性、强度、稳定性和装配性等因素。
第六章：机械设计中的涉及计算机械设计中经常涉及到各种各样的计算。
比如，机械设计中常用的计算有力学计算、热传导计算、流体力学计算等。
机械设计中的计算需要掌握相应的计算方法和工具，以确保设计的正确性和可靠性。
第七章：机械设计中的创新方法机械设计中的创新方法是提高设计质量和效率的关键。
机械设计中的创新方法包括设计思维、设计过程和设计工具等。
在机械设计中，创新方法可以提高设计的可操作性、可靠性和适应性，同时也能够减少设计的时间和成本。
总结：机械设计基础各章知识点涵盖了机械设计的核心内容和基本方法。
小丸子教育的机械设计手册
小丸子教育的机械设计手册目录第一章机械设计概述1.1 机械设计的定义1.2 机械设计的分类1.3 机械设计的重要性第二章机械设计基础2.1 材料力学基础2.2 热力学基础2.3 流体力学基础第三章机械设计原理3.1 机械传动原理3.2 机械结构原理3.3 机械加工原理第四章机械设计流程4.1 产品定义4.2 概念设计4.3 详细设计4.4 产品验证4.5 产品改进第五章机械设计软件应用5.1 SolidWorks软件介绍5.2 AutoCAD软件介绍5.3 ANSYS软件介绍5.4 案例分析第六章机械设计实践6.1 机械结构设计实例6.2 传动系统设计实例6.3 机械加工工艺设计实例第七章机械设计优化7.1 材料优化设计7.2 结构优化设计7.3 工艺优化设计第八章机械设计趋势8.1 智能化机械设计8.2 绿色环保机械设计8.3 信息化机械设计第一章机械设计概述1.1 机械设计的定义机械设计是指根据一定的原则和方法，在满足特定功能和性能要求的基础上，用机械零件和构件组成一个具体的机械系统的过程。
机械设计的主要任务是根据用户需求和技术要求，设计出合理结构、性能良好、使用方便、经济实用的机械产品。
1.2 机械设计的分类机械设计可以分为产品设计和工艺设计两大类。
产品设计主要包括产品结构设计、传动系统设计、机械加工工艺设计等方面；工艺设计主要包括材料选择、加工工艺、装配工艺等方面。
另外，根据不同的具体产品类型，机械设计还可细分为机械结构设计、机械传动设计、机电一体化设计等多个领域。
1.3 机械设计的重要性机械设计在现代工程领域中扮演着重要的角色，它直接影响着产品的质量、性能、制造成本和使用寿命。
一款好的机械设计能够提高产品的竞争力、降低生产成本、提高生产效率，从而为企业创造更多的经济效益。
因此，掌握好机械设计原理和方法对于工程师来说是至关重要的。
第二章机械设计基础2.1 材料力学基础材料力学是机械设计的基础，它主要研究材料的内部结构、特性和性能，并在此基础上确定材料的力学性能。
机械设计基础的教案
机械设计基础的优秀教案第一章：机械设计概述1.1 课程简介介绍机械设计的重要性及应用领域解释机械设计的基本概念和原理1.2 教学目标让学生了解机械设计的基本概念让学生掌握机械设计的基本原理和方法1.3 教学内容机械设计的定义和目的机械设计的基本要求和方法机械设计的分类和应用1.4 教学方法讲授法：讲解机械设计的基本概念和原理案例分析法：分析实际案例，让学生理解机械设计的应用第二章：机械设计的基本原理2.1 课程简介介绍机械设计的基本原理和原则解释机械设计的创新思路和方法2.2 教学目标让学生掌握机械设计的基本原理和原则培养学生创新思维和创新能力2.3 教学内容机械设计的基本原理和原则机械设计的创新思路和方法机械设计的创新案例分析2.4 教学方法讲授法：讲解机械设计的基本原理和原则创新训练法：培养学生的创新思维和创新能力案例分析法：分析机械设计的创新案例，让学生理解创新思路和方法第三章：机械设计的常用材料3.1 课程简介介绍机械设计中常用的材料及性能解释不同材料的选择和使用条件3.2 教学目标让学生了解机械设计中常用的材料及性能培养学生根据使用条件选择合适材料的能力3.3 教学内容常用金属材料的性能及应用常用非金属材料的性能及应用材料选择的原则和使用条件3.4 教学方法讲授法：讲解常用材料的性能及应用实践操作法：让学生进行材料测试和选择练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解材料选择的原则和使用条件第四章：机械设计的强度计算4.1 课程简介介绍机械设计中强度计算的重要性及方法解释不同载荷和应力对机械结构的影响4.2 教学目标让学生掌握机械设计中强度计算的基本方法培养学生进行强度计算和优化设计的能力4.3 教学内容强度计算的基本概念和方法不同载荷和应力对机械结构的影响强度计算的案例分析和优化设计4.4 教学方法讲授法：讲解强度计算的基本概念和方法实践操作法：让学生进行强度计算练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解不同载荷和应力对机械结构的影响及优化设计方法第五章：机械设计的摩擦与磨损5.1 课程简介介绍机械设计中摩擦与磨损的概念及影响因素解释不同摩擦与磨损控制方法的应用5.2 教学目标让学生了解机械设计中摩擦与磨损的基本概念培养学生根据实际情况选择合适的摩擦与磨损控制方法的能力5.3 教学内容摩擦与磨损的基本概念及影响因素不同摩擦与磨损控制方法的应用及优缺点摩擦与磨损控制案例分析5.4 教学方法讲授法：讲解摩擦与磨损的基本概念及影响因素实践操作法：让学生进行摩擦与磨损实验练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解不同摩擦与磨损控制方法的应用及优缺点第六章：机械设计的配合与连接6.1 课程简介介绍机械设计中配合与连接的概念及重要性解释不同配合与连接方式的特点及应用6.2 教学目标让学生了解机械设计中配合与连接的基本概念培养学生根据实际情况选择合适的配合与连接方式的能力6.3 教学内容配合与连接的基本概念及重要性不同配合与连接方式的特点及应用配合与连接设计案例分析6.4 教学方法讲授法：讲解配合与连接的基本概念及重要性实践操作法：让学生进行配合与连接实验练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解不同配合与连接方式的特点及应用第七章：机械设计的传动系统7.1 课程简介介绍机械设计中传动系统的作用及组成解释不同传动方式的特点及应用7.2 教学目标让学生了解机械设计中传动系统的基本概念培养学生根据实际情况选择合适的传动方式的能力7.3 教学内容传动系统的作用及组成不同传动方式的特点及应用传动系统设计案例分析7.4 教学方法讲授法：讲解传动系统的基本概念及作用实践操作法：让学生进行传动系统实验练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解不同传动方式的特点及应用第八章：机械设计的热力学分析8.1 课程简介介绍机械设计中热力学分析的重要性及方法解释热力学基本原理在机械设计中的应用8.2 教学目标让学生掌握机械设计中热力学分析的基本方法培养学生运用热力学原理解决实际问题的能力8.3 教学内容热力学分析的基本原理及方法热力学基本原理在机械设计中的应用热力学分析案例分析8.4 教学方法讲授法：讲解热力学分析的基本原理及方法实践操作法：让学生进行热力学分析练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解热力学基本原理在机械设计中的应用第九章：机械设计的经济与市场因素9.1 课程简介介绍机械设计中经济与市场因素的重要性及影响解释机械设计者在考虑经济与市场因素时的策略和方法9.2 教学目标让学生了解机械设计中经济与市场因素的基本概念培养学生根据市场需求进行机械设计的能力9.3 教学内容经济与市场因素在机械设计中的重要性及影响机械设计者在考虑经济与市场因素时的策略和方法经济与市场因素分析案例分析9.4 教学方法讲授法：讲解经济与市场因素在机械设计中的重要性及影响实践操作法：让学生进行经济与市场因素分析练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解机械设计者在考虑经济与市场因素时的策略和方法第十章：机械设计的评价与优化10.1 课程简介介绍机械设计评价的方法及优化策略解释机械设计在实际应用中的效果评价及改进方法10.2 教学目标让学生掌握机械设计评价的基本方法培养学生运用优化策略提高机械设计性能的能力10.3 教学内容机械设计评价的方法及指标优化策略在机械设计中的应用评价与优化案例分析10.4 教学方法讲授法：讲解机械设计评价的方法及指标实践操作法：让学生进行机械设计评价练习案例分析法：分析实际案例，让学生理解优化策略在机械设计中的应用及效果评价重点和难点解析本文主要介绍了机械设计基础的相关内容，包括机械设计概述、基本原理、常用材料、强度计算、摩擦与磨损、配合与连接、传动系统、热力学分析、经济与市场因素以及评价与优化。
机械设计基础分章知识点
机械设计基础分章知识点第一章：机械设计概述机械设计是一门工程技术学科，主要研究机械系统的结构、工作原理、选材、制造工艺等方面内容。
它是机械工程学科的重要组成部分，对于各个行业的机械产品设计与开发具有重要意义。
第二章：材料力学基础在机械设计中，对材料的力学性能有着重要的考虑。
了解材料力学基础知识对于正确选择合适的材料、设计结构具有指导作用。
材料力学基础涉及弹性、塑性、疲劳等内容。
第三章：机械连接机械连接是机械设计中不可或缺的部分。
它包括螺栓连接、键连接、销连接等，具有固定和传递力的作用。
机械连接的设计需考虑连接强度、连接刚度和连接可靠性等因素。
第四章：轴系设计轴系设计主要涉及轴的强度计算、轴的选择和轴的配合等内容。
合理的轴系设计可以保证机械系统的正常运行，减少故障和失效。
第五章：机械零件设计机械零件设计是机械设计的重要组成部分。
它包括零件的尺寸设计、几何形状设计、加工工艺选择等内容。
合理的零件设计可以提高机械产品的性能和可靠性。
第六章：机械传动机械传动是机械设计中的关键部分。
它包括齿轮传动、带传动、链传动等多种形式。
机械传动的设计需要考虑传动比、传动效率和传动可靠性等因素。
第七章：机械弹性变形机械弹性变形是指机械在受到外力作用时产生的变形。
了解机械弹性变形的原因、计算方法等对于机械结构的设计和使用具有重要意义。
第八章：机械设计的优化机械设计的优化是指通过改变设计参数，使设计方案在满足设计要求的前提下，具有更好的性能和更低的成本等。
机械设计的优化需要综合考虑多个因素，包括力学性能、制造成本、使用寿命等。
第九章：机械设计的检验与试验机械设计的检验与试验是为了验证设计方案的可行性和性能是否满足要求。
它包括静态试验、动态试验和性能测试等内容。
合理的检验与试验可以及时发现问题，提高设计方案的可靠性。
第十章：机械设计的CAD与CAMCAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）技术在机械设计中的应用越来越广泛。
机械设计基础(陈立德版)(教案)
机械设计基础（陈立德版）教案章节：第一章至第五章第一章：机械设计概述1.1 课程介绍1.2 机械设计的意义和目的1.3 机械设计的基本原则和方法1.4 机械设计的分类和阶段第二章：机械零件的材料与失效分析2.1 材料的选择与性能要求2.2 常见材料的特性与应用2.3 机械零件的失效模式与原因2.4 失效分析的方法和步骤第三章：机械零件的强度计算与校核3.1 力学基础回顾3.2 机械零件的应力与变形分析3.3 机械零件的强度计算方法3.4 强度校核的步骤与判定准则第四章：轴的设计与强度计算4.1 轴的分类和应用4.2 轴的设计原则与要求4.3 轴的强度计算方法4.4 轴的设计实例与强度校核第五章：轴承的设计与选用5.1 轴承的作用与分类5.2 轴承的选用原则与要求5.3 轴承的设计计算方法5.4 轴承的润滑与维护第六章：联轴器、离合器与制动器的设计与选用6.1 联轴器的作用与类型6.2 联轴器的设计与选用6.3 离合器的工作原理与类型6.4 离合器的设计与选用6.5 制动器的工作原理与类型6.6 制动器的设计与选用第七章：齿轮的设计与强度计算7.1 齿轮的分类与特性7.2 齿轮的设计原则与要求7.3 齿轮的强度计算方法7.4 齿轮的材料选择与热处理7.5 齿轮的设计实例与强度校核第八章：带传动与链传动的设计与选用8.1 带传动的特点与类型8.2 带传动的张力计算与设计8.3 链传动的特点与类型8.4 链传动的参数计算与设计8.5 带传动与链传动的选用与维护第九章：弹簧的设计与选用9.1 弹簧的分类与特性9.2 弹簧的设计原则与要求9.3 弹簧的强度计算方法9.4 弹簧的材料选择与热处理9.5 弹簧的设计实例与选用第十章：机械设计实例分析10.1 机械设计实例概述10.2 机械设计实例的分析和评价10.3 机械设计实例的改进和优化10.4 机械设计实例的实施和验证重点和难点解析重点一：机械设计的意义和目的机械设计的意义和目的是机械设计基础课程的核心内容，需要重点关注。
机械设计基础(陈立德版)(教案)
机械设计基础(陈立德版)(教案)第一章：机械设计概述教学目标：1. 了解机械设计的概念和过程。
2. 掌握机械设计的基本原则和步骤。
3. 熟悉机械设计的要求和注意事项。
教学内容：1. 机械设计的定义和意义。
2. 机械设计的过程和阶段。
3. 机械设计的基本原则和指导思想。
4. 机械设计的要求和注意事项。
教学方法：1. 讲授：讲解机械设计的概念和过程。
2. 案例分析：分析典型机械设计案例，引导学生理解机械设计的原则和步骤。
教学资源：1. 教材：机械设计基础（陈立德版）。
2. 案例资料：典型机械设计案例。
教学评估：1. 课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和观点。
2. 课后作业：布置相关课后作业，检验学生对机械设计概念和过程的理解。
第二章：机械零件设计教学目标：1. 了解机械零件的设计要求和方法。
2. 掌握机械零件的强度计算和寿命预测。
3. 熟悉机械零件的材料选择和结构设计。
教学内容：1. 机械零件的设计要求和标准。
2. 机械零件的强度计算方法。
3. 机械零件的寿命预测技术。
4. 机械零件的材料选择和结构设计原则。
教学方法：1. 讲授：讲解机械零件设计的要求和方法。
2. 案例分析：分析典型机械零件设计案例，引导学生掌握强度计算和寿命预测技术。
教学资源：1. 教材：机械设计基础（陈立德版）。
2. 案例资料：典型机械零件设计案例。
教学评估：1. 课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和观点。
2. 课后作业：布置相关课后作业，检验学生对机械零件设计要求和方法的掌握。
第三章：机械传动设计教学目标：1. 了解机械传动的设计原理和类型。
2. 掌握机械传动的选用方法和设计计算。
3. 熟悉机械传动的安装和维护要求。
教学内容：1. 机械传动的设计原理和类型。
2. 机械传动的选用方法和设计计算。
3. 机械传动的安装和维护要求。
教学方法：1. 讲授：讲解机械传动的设计原理和类型。
2. 案例分析：分析典型机械传动设计案例，引导学生掌握选用方法和设计计算。
第01章 传统机械设计
设计的意义
设计与文明
人类学会劳动、制造和使用工具后就 开始学会了设计。
一切物质文明的产物都体现人类的创 造能力，创造是一种从构思到实现的 过程，是为了满足某种需求而进行的 一切人类特有的活动，今天称之为“ 设计 ” 。
设计的发展
“设计学”自古代到现代的三个发展阶 段
第一阶段：自古代人类发明工具算起，到 16世纪达芬奇的创造活动为定点，此时期 作为机械设计基础知识的。力学尚未成熟 。
德国学派提出的分类：
适应性设计——仅改变一些尺寸、外形， 以适应某些新情况。
变形设计——不改变基本原理，但在机构 、结构以及辅助原理方面有较大改变。
创新设计——基本原理方面有实质性的创 新。
美国提出的分类
创新设计——设计过去从未有过的产品。
更新设计——对现有产品的更新换代。
二、设计活动的过程
设计是人的创造性活动。 创意的重点在于新颖性 构思的重点在于创造 实现的重点在于验证构思的 合理性
三、机械设计的原则
⒈实用性原则 所设计的机器应该能完成一定的功能。
2.创造性原则 设计者应该大胆创新，才能有所创造
3.优化原则 设计者初步判定的方案或模型只有经过全 面的优化和计算才能达到最优的结果。
4.可靠性原则 可靠性是衡量机器产品质量好坏的重要指标 。 5.安全性原则 机械产品的不安全因素会导致机械和人身事 故，甚至造成重大经济损失和社会影响。 6.经济性原则 性价比高的产品才有更好发展前景。 7.评价审核原则 设计过程是一个信息加工、处理分析、判断 决策和修正的过程。
四、机械设计的类型
第二阶段：以德国学者劳莱克斯为起点， 著有《机械制造中的设计学》，建立了机 械设计基本体系，此时设计学分为机构学 （机械原理）和机械零件，此两门课的基 础是理论力学和材料力学。，1950年代动 力学的充分发展成为机械学发展的第二里 程碑。
机械设计基础(陈立德版)(教案)
机械设计基础(陈立德版)(教案)第一章：机械设计概述教学目标：1. 了解机械设计的概念、目的和意义。
2. 掌握机械设计的基本原则和步骤。
3. 了解机械设计的分类和应用。
教学内容：1. 机械设计的概念和意义。
2. 机械设计的基本原则和步骤。
3. 机械设计的分类和应用。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械设计的概念、目的和意义。
2. 案例分析法：分析机械设计的实例，理解机械设计的基本原则和步骤。
教学资源：1. 教材：机械设计基础(陈立德版)。
2. 案例材料：机械设计实例。
教学评估：1. 课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和观点。
2. 作业：布置相关作业，巩固机械设计的基本原则和步骤。
第二章：机械零件的材料和失效分析教学目标：1. 了解机械零件的材料选择原则。
2. 掌握机械零件的失效形式和原因。
3. 学会分析机械零件的失效并采取相应的预防措施。
教学内容：1. 机械零件的材料选择原则。
2. 机械零件的失效形式和原因。
3. 失效分析的方法和步骤。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械零件的材料选择原则和失效形式。
2. 案例分析法：分析具体案例，理解失效原因和预防措施。
教学资源：1. 教材：机械设计基础(陈立德版)。
2. 案例材料：机械零件失效案例。
教学评估：1. 课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和观点。
2. 作业：布置相关作业，巩固机械零件的材料选择原则和失效分析方法。
第三章：机械零件的强度计算教学目标：1. 了解机械零件的应力分析方法。
2. 掌握机械零件的强度计算方法。
3. 学会根据强度计算结果选择合适的机械零件尺寸。
教学内容：1. 机械零件的应力分析方法。
2. 机械零件的强度计算方法。
3. 尺寸选择的原则和方法。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械零件的应力分析和强度计算方法。
2. 练习法：学生进行强度计算练习，巩固计算方法。
教学资源：1. 教材：机械设计基础(陈立德版)。
2. 练习题：提供强度计算练习题，辅助学生练习。
第一章精密机械设计的基础知识
变应力：疲劳点蚀——齿轮、滚动轴承的常见失效形式。
多数出现疲劳点蚀（局部应力大于许用强度）——在循环应力作用下接触表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致表面小块 金属脱落。点蚀又分：扩张性点蚀（产生于硬度大的材料）；局限性点蚀（产生于软载荷小的材料），疲劳点蚀使零件表 面失去正确形状、降低工作精度、产生噪声和振动、降低零件使用寿命。
在表面接触应力作用下的零件强度称 为接触强度
计算依据：弹性力学的赫兹公式
1）表面接触强度（应力）
(1)两圆柱体接触
2021/9/23
Hmax Hmax
F
1 b
2a 2
F
20
H
F
1Eµ 112
1µ22 E2
δH ——最大接触应力； Fμ——接触线单位长度上的应力，=Ｆ／b； ρ——两圆柱体在接触处的综合曲率半径。
B）对变应力情况下的强度：零件失效形式主要为疲劳断裂 （先形成初始裂纹---扩展直到断裂），它不仅与应力的大 小有关，还与应力循环次数有关。因此提出疲劳极限用 δrN的概念 特别是 当r=一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时
2021/9/2的3 最大应力称为表示。N—δrN关系图为应力疲劳曲线15
应力-应变图
2021/9/23
14
2）将零件在载荷作用下的实际安全系数sδ、sτ与许用安全 系数 [sδ]、[sτ]比较，其强度条件为
sδ=δlim/δ< [sδ]、sτ=τlim/τ< [sτ]
1）
A）对静应力情况下的强度：可以使用以上两种判断方法。 对塑性材料制成的零件取材料的屈服极限δs、τs作为零 件的极限应力；对脆性材料制成的零件取材料的强度极 限sb、τb作为零件的极限应力。
第1章机械概述
3、（ ）是指两物体的接触表面阻碍它们的 相对运动的机械阻力。 A.摩擦 B.磨损 C.磨合 4、零件的（ ）是决定机器使用寿命的主要 因素。 A.磨损 B.失效 C.断裂 5、机械是（ ）的总称。 A.机器和机构 B.机器和构件 C.机构和构件
机架：机构中相对不动的构件 原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。
→输入构件 从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。 →输出构件
机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机
架）的基本组合体称为机构。
§1-2 金属材料的性能
1.2.1 物理性能 1.密度和熔点:(1)密度;(2)熔点 2.热学性能:(1)导热性;(2)比热容; (3)热膨胀系数 3.电学性能:(1)导电性;(2)介电常数与介电强 度;(3)铁电性能;(4)超导电性 4.磁学性能:(1)磁导率;(2)矫顽力
机械的组成：
1.原动机：机械动力的来源 2.工作机：能完成机械预期的动作 3.传动部分： 把原动机的运动和功率传递给工作机的中间环节 4.操纵或控制部分
2、概念
从运动角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立运动单 元体组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。 从加工制造角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独 立制造单元体组合而成零件，这些独立制造单元体称为零件。 构件可由一个或几个零件组成。
练习题： 1、零件是 的基本单元，构件是 的基本单元。 2、一台完整的机器 由 、 、 和操纵或控制等四部分组成。 3、磨损的过程大致有三阶段分别 指 、 、 。 1、零件丧失工作能力或达不到要求的性能时，称 为（ ）。 A.断裂 B.过量变形 C.失效 2、（ ）是反映机械零件承受载荷时不发生失效 的重要指标。 A.刚度 B.强度 C.硬度
《机械设计基础》 教案大纲
《机械设计基础》教案大纲一、前言1.1 课程背景1.2 课程目标1.3 教学方法1.4 教学对象二、课程简介2.1 课程内容概述2.2 课程重点与难点2.3 课程学习方法指导三、第一章：机械设计概述3.1 教学目标3.2 教学内容3.2.1 机械设计的定义与分类3.2.2 机械设计的要求与原则3.2.3 机械设计的一般步骤3.2.4 机械设计的主要内容3.3 教学活动安排3.4 教学评价四、第二章：机械零件的材料与失效分析4.1 教学目标4.2 教学内容4.2.1 机械零件常用材料的特点与应用4.2.2 机械零件的失效形式与原因4.2.3 机械零件的材料选择原则4.2.4 机械零件的失效分析方法4.3 教学活动安排4.4 教学评价五、第三章：机械零件的强度计算5.1 教学目标5.2 教学内容5.2.1 机械零件的应力与应变分析5.2.2 机械零件的强度计算方法5.2.3 机械零件的安全系数与许用应力5.2.4 典型机械零件的强度计算案例5.3 教学活动安排5.4 教学评价（后续章节待补充）六、第四章：机械零件的设计与选型6.1 教学目标6.2 教学内容6.2.1 机械零件设计的基本理论6.2.2 机械零件设计的方法与步骤6.2.3 机械零件的选型原则与方法6.2.4 典型机械零件的设计与选型案例6.3 教学活动安排6.4 教学评价七、第五章：机械系统的动力学分析7.1 教学目标7.2 教学内容7.2.1 机械系统动力学的基本概念7.2.2 牛顿运动定律在机械系统中的应用7.2.3 机械系统的运动分析与受力分析7.2.4 机械系统的动力学参数计算与分析7.3 教学活动安排7.4 教学评价八、第六章：机械系统的运动控制8.1 教学目标8.2 教学内容8.2.1 机械系统运动控制的基本概念8.2.2 机械系统的运动控制方法与策略8.2.3 常用运动控制元件及其应用8.2.4 机械系统运动控制系统的设计与实现8.3 教学活动安排8.4 教学评价九、第七章：机械系统的可靠性工程9.1 教学目标9.2 教学内容9.2.1 可靠性工程的基本概念与指标9.2.2 机械系统可靠性分析的方法与步骤9.2.3 机械系统可靠性设计的原则与方法9.2.4 机械系统可靠性工程的应用案例9.3 教学活动安排9.4 教学评价十、第八章：机械系统的设计实践与创新10.1 教学目标10.2 教学内容10.2.1 机械系统设计实践的基本流程10.2.2 机械系统设计创新的思路与方法10.2.3 机械系统设计实践与创新案例分析10.2.4 机械系统设计实践与创新的评价指标10.3 教学活动安排10.4 教学评价重点和难点解析一、教学方法在教学方法上，应重点关注如何激发学生的学习兴趣和积极性，采用案例教学、问题驱动、讨论式教学等多种教学手段，提高学生的参与度和思考能力。
第1章机械设计总论
二、本课程的任务：
1）树立正确的设计思想 2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。 3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。） 4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。 5）树立创新意识，培养机械设计的创新能力。 6）了解机械设计的最新动态 。
本课程的设计性、综合性和实践性都较强。
标准分为国家标准（ＧＢ）和行业标准（JＢ） 主要参数系列化 零部件的通用化：不同的产品中，可以有此零
件或部件是相同的 “三化”：标准化、通用化、系列化
§1—5 机械设计的最新进展
1、系统工程理论用于机械设计 2、可靠性设计 3、运用机械学理论新成果解决机械设计问题（机构学、振
动学、结构强度学、摩擦学、传动机械学、机器人机械 学）
工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件 工作能力计算依据的基本原则（计算所依据的 条件）
1、强度准则
强度、屈服极限
零件在载荷作用下抵抗破坏的能力
2、刚度准则
[ ] lim
S
[ ] lim
S
lim
(
lim
)
B S
( (
B) S)
学习本课程的注意事项：
1）注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统 中加以考虑。(系统性)
2）注意掌握零部件的共性，机械零部件设计的一般思路 (典 型性)
3）综合性 4）工程性
三、机械设计的类型
1、开发性设计 工作原理和结构都是新的
2、适应性设计 工作原理和设计方案不变，作局部变更或增
４、计算机在机械设计中的应用
5、人机工程的发展 6、运用价值工程理论 7、机械设计的实验研究技术有了很大的发展和提高，实验
第1章机械零件设计概论
§1.1 机械、机器、机构及其组成 §1.2 本课程的内容、性质的任务 §1.3 机械设计的基本要求和设计 过程 §1.4 机械零件的工作能力及其计算准则 §1.5 机械零件的载荷、应力和许用应力 §1.6 机械零件的材料的选用原则 §1.7 机械设计的新发展
1.1 机械、机器、机构及组成
1.6 机械制造常用材料及其选择
3、铜合金
青铜 — 含锡青铜、不含锡青铜 种类： 黄铜 — 铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍 轴承合金（巴氏合金） 特点：良好的塑性和液态流动性； 良好的减摩性和抗腐蚀性。 零件毛坯获取方法：辗压、铸造。 应用：应用范围广泛。
二、非金属材料
1、橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。
4) 腐蚀磨损
在滚动或兼有滑动和滚动的高副申，如凸轮、齿轮等，受载时材料表层有很大的 接触应力。当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件表面 形成小坑，这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。 在摩擦过程申，与周围介质发生化学反应 或电化学反应的磨损，称为腐蚀磨
静应力是变应力的特例 1.5 机械零件的载荷、应力和许用应力
零件工作表面出现疲劳破坏或过度磨损 零件的弹性变形过大 零件发生强烈振动
2) 衡量零件工作能力的指标： 强度、刚度、抗磨性、耐热性、振动稳定性
1.4 机械零件的工作能力及其计算准则
三、机械零件的计算准则
强度计算准则 (整体强度和表面强度)： [ ] 刚度计算准则； 抗磨性计算准则：
[ ]
1.1 机械、机器、机构及组成
机 器
进气阀3 制造角度:由若干个机械零件装配面成的 。 运动角度:由若干个可以相对运动的构件组装而成的。
结构角度:由机构组成的，而机构则是由一些能相对 独立运动的构件组成的。 排气阀4
机械设计课程设计ppt课件精选全文
4.确定电动机型号
例：P0 = 5.471 kW
根据电动机功率和同步转速，选定 电动机型号为Y132M2-6。查表查表知 其有关参数：
额定功率 P 5.5kW 电动机满载转速 nm 960r/min
电动机轴伸出直径 D 38mm
电动机轴伸出长度 L 80mm
25
四、传动装置总传动比的确定和分配
注意：
1动.按机额工定作功机率所需Pm电计动算机。功率P0 计算，而不按电
2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输出功率计算
30
1.各轴转速
Ⅰ轴
n
nm i带
Ⅱ轴
nII＝
n i1齿
Ⅲ轴
nⅢ
nII i2齿
Ⅳ轴（卷筒轴） nⅣ nⅢ
31
2.各轴输入功率
Ⅰ轴 PI P00 P0带 Ⅱ轴 PⅡ＝PⅡ P轴承１齿轮 Ⅲ轴 PⅢ PⅡⅡⅢ PⅡ轴承2齿轮
12
题目4：搅拌机传动装置设计
6
4
3 5
1
2
1、搅拌机效率0.8，包括搅拌轮与轴承的效率损失；
2、一班制，双向运转，有中等冲击，每年工作300天，工
作寿命10年；
3、动力源为电力，三相交流，电压380V。
13
题目5：设计一型砂运输机用的减速装置。传动方案如下图所 示
鼓轮直径D
输出转矩T 输送带带速V
可以参考《机械设计》教科书的例题。
43
二、减速器内传动零件设计
1.圆柱齿轮传动
已知条件：所需传递的功率(或转矩)； 主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限 制等。
设计内容：选择齿轮的材料及热处理 方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、 模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几 何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验 算传动比。
机械设计学(总结)
机械设计学第一章绪论1、机械设计学定义——是一门研究机械设计的共性的综合性学科。
如设计技术、设计理论和设计方法。
2、机械设计的目标：在满足需求的基础上，实现约束最优化设计。
3、机械是机器和机构的统称。
4、机械设计具有的主要特点：多解性、系统性和创新性5、机械设计学的学科由（机械产品设计的三个基本环节是）功能原理设计、实用化设计和商品化设计三大部分组成。
功能原理设计：针对产品的主要功能所进行的原理性设计实质：原理方案的构思和拟定过程。
设计方法：以简图或示意图来进行方案的设计。
实用化设计工作：设计结构、选择材料、确定尺寸要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其内在规律和一般原理。
实用化设计的核心是要使产品具有优良的性能，好用。
商品化设计（技术、经济、社会）6、从设计构思的角度机械产品设计可归纳为三大步：创意、构思和实现。
创意：重点在于新颖性，且必须具有潜在需求。
构思：重点在于创造．即要构思一种新的技术方向或功能原理来实现某创意。
实现：重点在于验证构思的合理性，可以通过模型或原理样机来检查构思的合理性。
7、创新需要充分发挥设计人员的三种能力：抽象思维（抓住问题的本质）创造性思维（求多解）形象思维（头脑设计阶段）8、信息的交流与综合是创新的前提9、设计过程是在约束条件下求优过程（约束优化问题）包括：方案优化、设计参数优化、结构形状优化和整体布局方案优化。
10、机械设计按其创新程度可分为创新设计、变型设计和适用性设计三种类型。
11、设计阶段的具体任务可分为四个阶段：可行性研究、初步设计、详细设计和改进设计。
12、机械设计的基本程序可分为四个阶段：设计规划、方案设计、技术设计和施工设计。
第二章机器的组成及典型机器的功能分析1、机器的定义：一种用来变换或传递能量、物料与信息的机构的组合。
2、任何一台机器都是由原动机、传动机、工作机和控制器四部分组成。
第三章机械产品的功能原理设计1、功能原理设计定义：针对产品的主耍功能所进行的原理性设计简称为功能原理设计。
第一章机械设计概述
N0个），在一定的工作条件下进行实验，如在经过 时间t后，还有Ns个正常工作，有Nf个损坏了，则 这批零件在该工作条件下能正常工作达到时间t的
可靠度R为
RNs N0Nf 1Nf
N0 N0
N0
我们称F=Nf/N0为零件的失效概率（即不可靠度）， 它与可靠度的和为1。
按可靠性理论，机械是零件的串联、并联或混 联系统。系统的可靠度取决于零件的可靠度。
n
RS1－Fi (i1,2, ,n) i1
式中，Fi为各个零件的失效概率。可见，并联系统 失效概率低于任一零件的失效概率，因此，其可靠 度高于任一零件的可靠度。
为了提高系统可靠度，在设计时可采取下列 措施： •在满足机器性能要求的前提下，力求结构简单， 零件数目少； •尽可能采用有可靠度保证的标准件； •安全系数要留有余地； •增加重要环节的备用系统； •合理规定维修期等。
•应使零件形状简单合理。 •适应生产条件和规模。 •合理选用毛坯类型。 •便于切削加工。 •便于装配和拆卸。 •易于维护和修理。
人机学要求 在结构设计中必须考虑安全问题，应优先采用具
有直接（本身）安全作用的结构方案。此外应使结构 造型美观，操作舒适，有利于环境保护。
第七节 机械零件的标准化
机械零件的标准化，就是对零件的尺寸、结构要 素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等， 制定出各种大家共同遵守的标准。
一般来讲各种零件都应满足一定的强度要求， 因而强度准则是零件设计最基本的准则。
二、刚度准则
刚度指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
其表达式为
y≥[y]
y——弹性变形量； [y]——许用变形量。
弹性变形量可用各种求变形量的理论或实验方 法确定，而许用变形量则应随不同的使用场合，按 理论或经验来确定其合理的数值。
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用σr 表示循环特征为 r 的变应力。如 σ-1、σ0等
平均应力：
m
m
ax min
2
对称循环:σm=
0;
σa=σmax
应
力
幅：
a
m
ax min脉动循环:σm=σa=σmax
2
/
2
第一章机械设计概述
注意： 变载荷 → 变应力 静载荷 → 静应力 或？变应力
静载荷产生变应力
第一章机械设计概述
第三节 机械零件的失效形式
第一章机械设计概述
二、应力分析
1、应力分类
按应力与时间 的关系分类
静应力
不随时间变化或变 化缓慢的应力
变应力 随时间变化的应力
循环变应力 随时间按一定规律变化的变应力
第一章机械设计概述
σ
σ
σmax σmin
σa σm
σa σmax
最应大小力 O
t
应幅力
对称循环变应力
O
脉动循环变应力
σ
σ
最 平 应大 均 力 应幅力
机械零件由于某些原因不能正常工作，称为失效。 一、断裂
零件在外载荷作用下，由于 某一危险截面上的应力超过零件 的强度极限时所发生的断裂或当 零件在循环变应力的作用下危险 截面所发生的疲劳断裂。
如：螺栓的断裂
第一章机械设计概述
齿轮轮齿断裂实例
二、过大的变形
机械零件在载荷作用下工作时，可能发生过大的 弹性变形或由于零件上的应力超过材料的屈服极限产 生残余塑性变形。
纺织、造纸机器不得污染产品等。
第一章机械设计概述
二、机械设计的一般程序 确定设计任务 拟定总体方案 总体结构设计 零部件设计 鉴定和评价
第一章机械设计概述
第二节 载荷与应力分析
一、载荷分析
1、载荷形式
集中力F（N） 转矩T（Nm） 弯矩M（Nm） 功率P（W）
2、载荷分类
按载荷与时间 的关系分类
齿轮齿面塑形变形
轴承外圈塑性变形
第一章机械设计概述
三、表面损伤 表面疲劳（亦称点蚀） 零件表面在接触变应力长
期作用下产生微粒剥落的现象。 磨损（主要指磨粒磨损） 两个接触零件表面在相
对运动过程中表面物质丧失或转移的现象。 腐蚀 金属表面与周围的介质发生的电化学或化学
侵蚀的现象。
第一章机械设计概述
滚动轴承滚道的疲劳点蚀
第一章机械设计概述
三、寿命准则
影响零件寿命的主要失效形式是磨损、疲劳和腐 蚀，它们的产生机理、发展规律及对零件寿命的影响 是完全不同的，应分别加以考虑。
耐磨性是指零件在载荷作用下抵抗磨损的能力。 目前尚无公认的能够进行定量计算的方法。通常 为了保证零件具有良好的耐磨性，应运用摩擦学原理 设计零件的结构，选定摩擦副的材料和热处理、表面 状态、油品等。同时，给予合理而充分的润滑，以延 长零件的使用寿命。
齿轮齿面接触疲劳点蚀
滚动轴承外圈滚道的磨损
第一章机械设计概述
轴瓦的磨带传动当传递的有效圆周力大于摩擦力的极
限值时将发生打滑失效； 高速转动的零件当其转速与系统的固有频率相
一致时会发生共振，以致引起断裂失效； 液体润滑的滑动轴承当润滑油膜被破坏时将发
生胶合失效等。
另一表达方式
S≥[S]
[S]——许用安全系数
一般来讲各种零件都应满足一定的强度要求， 因而强度准则是零件设计最基本的准则。
二、刚度准则
刚度指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
第一章机械设计概述
其表达式为
y≤ [y]
y——弹性变形量； [y]——许用变形量。
弹性变形量可用各种求变形量的理论或实验方 法确定，而许用变形量则应随不同的使用场合，按 理论或经验来确定其合理的数值。
第一章机械设计概述
其表达式为
[]lim
S
——零件危险截面或工作表面上的工作应力；
[]——许用应力；
lim——极限应力，对受静应力的脆性材料，如铸
铁受拉伸取抗拉极限；对受静应力的塑性材料取
屈服极限；对受变应力的零件取疲劳极限 ；
S——安全系数，考虑各种偶然或难以精确分析的
因素的影响。
第一章机械设计概述
机械设计
第一节 机械设计的基本要求和一般程序 第二节 载荷与应力分析 第三节 机械零件的失效形式 第四节 机械零件的计算准则 第五节 机械零件的材料选择 第六节 机械结构设计的基本要求 第七节 机械零件的标准化
第一章
机械设计概述 第一章机械设计概述
返回章目录
第一节 机械设计的基本要求和一般程序
一、设计机器应满足的基本要求
t
σm σa
σmin σmax
σ=常数
应最平力大小均 O
t
O
t
应幅力
非对称循环变应力
静应力
第一章机械设计概述
2、变应力主要参数
循环特性系数： 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
功能要求
能实现机器的预定功能，并在预定环境条件 和工作期限内可靠地工作。
经济性要求 要求设计、制造和使用机器的费用少，并且
效率高。
操作方便 运行安全
要求设计的机器操作简便、省力；必要时可 安装安全防护和保险装置；尽可能降低机器 的噪声；美化机器的外观造型等，并应妥善 处理人和机器间的各个联系环节。
其它特殊要求 如巨型机器要便于安装、拆卸和运输；食品、
第一章机械设计概述
对于疲劳寿命，通常是求出零件在预定使用寿 命时的疲劳极限作为计算的依据。疲劳寿命的计算 准则常采用 S≥[S] 的形式。
迄今为止，还未能提出实用有效的腐蚀寿命计算 方法，因而也无法列出腐蚀的计算准则。 四、振动稳定性准则
静载荷
不随时间变化或变化缓 慢的载荷
变载荷 随时间变化的载荷
第一章机械设计概述
在设计计算中，零件上的载荷还分为： •工作载荷 机械正常工作时所受的实际载荷 。 •名义载荷 根据额定功率用力学公式计算出的作用在 零件上的载荷。 •计算载荷 考虑零部件工作过程中载荷随时间作用的 不均匀性、载荷在零件上分布的不均匀性及其他影响 零件受载等因素，而对名义载荷进行修正而得到的近 似载荷。 •常用载荷系数K（K=K1K2…）来考虑这些因素的综合 影响。载荷系数K与名义载荷的乘积即为计算载荷。
第一章机械设计概述
第四节 机械零件的计算准则
机械零件不发生失效时的安全工作限度称为零件 的工作能力。对载荷而言零件的工作能力也可称为零 件的承载能力。
用计算的方法来保证零件有足够的工作能力，从 而避免失效，是常用的机械设计方法。计算依据的条 件称为计算准则。
一、强度准则
强度是指零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形 及某些表面损伤的能力。