机械设计1
机械设计1
第一章绪论分析与思考题1-1 机器的基本组成要素是什么?1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。
1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。
1-4 机械设计课程研究的内容是什么?第二章机械设计总论分析与思考题2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成?各部分的作用是什么?2-2 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-4 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?2-5 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?2-6 零件在什么情况下会发生共振?如何改变零件的固有频率?2-7 什么是可靠性设计?它与常规设计有何不同?零件可靠度的定义是什么?2-8 机械零件设计中选择材料的原则是什么?2-9 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450， 65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。
2-10 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第三章机械零件的强度一、选择与填空题3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。
3-2 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。
(1)增高 (2)不变 (3)降低3-3 机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。
3-4在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。
3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。
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:
机械设计基础第1章
K个构件具有K-1个转动副.
• 2.局部自由度
与输出构件运动无关的自由度称 为局部自由度。
• 3.虚约束
• 对机构运动不起限制作用的重复约 束称为虚约束。
•
虚约束虽然对运动不起作用，
但有增加构件刚性、使构件受力均
衡等作用。
•
例题４ 例题５
局部自由度
2
2
2
2
1
1 1
Hale Waihona Puke 11(a) 1
2
2
1
2
2
运动副表示
2
1 (b) 1
2 1
2
a)
b) 构件表示
c)
2 构件分类: 1） 固定构件（机架）：用来支承运动构件的构件。 相对地面不动。 2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。如： 原动机，又称输入构件。 3）从动件：机构中随着原动件的运动而运动的其余活 动构件。其中输出预期运动规律的从动件称输出构件。
第1章 平面机构的自由度和速度分析
本章要解决问题 构件组合具有确定相对运动的条件是什么？ 怎样绘制机构运动简图。 何谓速度瞬心？速度瞬心有哪些用途？
基本要求 自由度、运动副、瞬心、复铰、局部自由度、虚约束； 能正确计算平面机构的自由度； 能绘制简单机械的机构运动简图；能正确判定瞬心。
重点 机构自由度的计算，机构运动简图绘制。 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机
• 瞬心数目 一个机构若有Ｎ个构件，则瞬心总数为
•
k=Ｎ(Ｎ-１)/２
瞬心位置 两构件相互接触 分为４种情况
• 三心定理 作平面运动的三构件的三瞬心必位于同一
机械设计基础1练习题——平面机构的结构分析
机械设计基础1 练习题——平面机构的结构分析一、选择题1．组成机器的运动单元体是（）。
A 机构B 构件C 零件2．下列属于“机器”和“机构”叙述错误的说法是（）。
A 都由若干构件组成且各构件之间有确定的相对运动B 机器包含一个或多个机构C 能够完成有用的机械功或进行能量转换，而机构只能进行运动的传递或改变运动D 机器与机构并无区别，统称为“机械”3．机构运动简图与（）无关。
A 机构数目B 运动副的数目、类型C 运动副的相对位置4．内燃机的连杆属于（）。
A 机器B 机构C 构件D 零件5．以下运动副属于低副的是（）。
A 齿轮副B 凸轮副C 转动副D 都不是6．车轮在轨道上转动，车轮与轨道间构成（）。
A 转动副B 移动副C 高副7．平面机构中的高副引入（）约束。
A 1B 2C 3D 0D 构件形状二、计算图示机构的自由度（如有复合铰链、虚约束、局部自由度应指出），并确定原动件数。
三、试画出下列机构的运动简图。
轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。
试分析此方案能否实现设计意图，并提出修改方案。
机械设计基础1练习题——平面机构的结构分析五、图a、b所示为牛头刨床的设计方案简图，试分析设计方案是否合理？为什么？如不合理，试绘出合理的设计方案图。
六、(1)计算图示机构的自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链、局部自由度和虚约束需说明。
(2 )如果方案不合理，请修改并用简图表示。
G。
机械设计(1)
二、受剪螺栓联接的强度计算
采用铰制孔螺栓联接时，被联接件上的外载荷是靠螺栓杆的 剪切及螺栓杆与被联接件之间的挤压来传递，故联接只需较 小的F'，一般忽略不计。
h3
Fs
d0
Fs Fs
Fs Fs
h
h1 d0
h2
Fs
强度条件 F
1）螺栓杆的抗剪切条件： ）螺栓杆的抗剪切条件：
τ=
4 2）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为： ）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为：
σ=
F′ 1 πd12 4
F′ d2 tan( + ρv ) ψ 2 1 πd13 16
F'
T1
T1 τT = = WT
T3 T4
F'
一般情况
对于M10~M68普通螺栓，有如下统计规律： 普通螺栓，有如下统计规律： 对于 普通螺栓
tan ρ v = 0.17
d 2 = 1.1d1
tanψ = 0.05
Fs max =
Trmax
z
ri2 ∑
i =1
受轴向载荷Q的螺栓组联接
每个螺栓承受的工作载荷为： 每个螺栓承受的工作载荷为：
F Q
Q F= z
D p
螺纹联接
第五节 螺纹联接的强度计算
概述
普通螺栓联接在工作时，螺栓主要受轴向拉力，故又 称受拉螺栓联接。在静载荷作用下：螺栓的主要失效 形式为螺纹部分的塑性变形或断裂；在变载作用下， 螺栓的主要失效形式为疲劳断裂。 铰制孔用螺栓联接，其工作时，螺栓只承受横向载荷， 故又称受剪螺栓联接，其主要失效形式为螺栓剪断、 栓孔或孔壁压溃。
1）确定拧紧力矩
F'预紧力 预紧力 T拧紧力矩 拧紧力矩 T1螺纹阻力矩 T2螺母支承面摩擦力矩 T3螺钉头支承面摩擦力矩 T4夹持力矩
机械设计基础1
《机械设计基础1》期末复习填空题1.机械是机器和机构的统称。
2.从制造的角度看，机器是由若干个零件装配而成；从运动的角度看，机器是由若干个运动的单元所组成，这种运动单元称为构件。
3.平面任意力系向一点简化可得到一个与简化中心无关的力偶和一个与简化中心有关的力。
4.在平面力系中各力的作用线全部汇交于一点，那么称此力系为平面汇交力系。
5.在平面力系中各力的作用线既不汇交于一点，相互间也不全部平行，那么称此力系为空间力系。
6.零件产生剪切变形时，一般都伴随着挤压变形，即联接件的接触面发生压陷现象。
7.梁的三种基本形式为简支梁、外伸梁、悬臂梁。
8.利用材料的强度条件，可以解决三大类工程实际问题：校核强度、求最小截面尺寸（截面尺寸设计）、确定许用载荷。
9.平面高副是两构件以点或线接触构成的运动副，它给构件的相对运动引入一个约束条件；平面低副是两构件以面接触构成的运动副，它给构件的相对运动引入两个约束条件。
10.若平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构，根据其两两连架杆运动形式的不同有三种基本形式，分别是曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
11.轴向拉伸和压缩时，内力垂直于横截面并通过其形心，所以内力称为轴力。
12. 单位长度上的绝对变形称之为 相对变形或线应变 。
13. 塑性金属材料的极限应力是σs ，称为 许用应力 。
14. 剪力是剪切面上 分布内力 的合力。
15. 扭转变形的受力特点是：垂直于轴线的平面受到 大小相等 、 方向相反 的两个力偶作用。
16. 杆件各横截面绕轴线发生相对转动，这种变形称之为 扭转变形 。
17. 由轴传递的功率和转速，通过公式计算作用于轴上的外力偶矩。
18. 作用在轴上的外力是力偶，横截面上内力偶与之平衡，内力偶之矩称为 扭矩 。
19. 杆件的基本变形有：拉压变形，剪切变形、和 扭转变形 。
单选题1. 圆轴扭转剪应力 C 。
A. 与扭矩和极惯性矩都成正比；B. 与扭矩成反比，与极惯性矩成正比C. 与扭矩成正比，与极惯性矩成反比；D. 与扭矩和极惯性矩都成反比2. 插销穿过水平放置的平板上的圆孔（如右图），在其下端受有拉力P 。
机械设计基础第一章
机械设计基础 —— 平面连杆机构
2-1 平面机构的运动简图和自由度
一、构件 二、运动副 三、机构 四、平面机构的运动简图 五、平面机构的自由度
精品课件
机械设计基础 —— 平面连杆机构
一、构件
构件：独立影响机构功能并能独立运 动的单元体 （实物、刚体、运动的整体）
机架、原动构件、从动构件 零件：单独加工的制造单元体
(运动副)
精品课件
与动力 源组合
机器
机械设计基础 —— 平面连杆机构
二、运动副
❖ 运动副: 两构件直接接触而形成的可动联接 ❖ 运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分 ❖ 接触形式: 点、线、面
精品课件
y
o
x
机械设计基础 —— 平面连杆机构
运动副分类
❖ 按接触形式分类 ❖ 按相对运动分类
闭链
开链
精品课件
原动件 1
2 从动件 3
机构
机架 4
机械设计基础 —— 平面连杆机构
四、平面机构的运动简图
1 概述 2 构件的表示方法 3 运动副的表示方法 4 运动简图的绘制方法 5 例题
精品课件
机械设计基础 —— 平面连杆机构
1 概述
❖ 机构各部分的运动，取决于： 原动件的运动规律、各运动副的类型、机构的运动尺寸( 确定各运动副相对位置的尺寸)
❖ 机构运动简图: （表示机构运动特征的一种工程用图）
用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置 与原机械具有完全相同的运动特性 ❖ 比较： 机构示意图：没严格按照比例绘制的机构运动简图 ❖ 用途：分析现有机械，构思设计新机械
精品课件
机械设计基础 —— 平面连杆机构
(完整版)机械设计基础1自由度
（约束了一个自由度）
此外，还有球面副和螺旋副，均属于空间相对运动。本课程不进行讨论。
§1-2.平面机构的运动简图
1．平面运动副的表示方法：
转动副表示方法
2．构件表示方法：
移动副表示方法
高副表示方法
两个转动副构件
一个转动副 一个移动副构件
5 F=3×5 - 2×7 = 1 ✓
(2) 局部自由度： 与整个机构运动无关的自由度。 计算机构自由度时应予排除。
F=3×3 - 2×3 -1 = 2 ×
F=3×2 - 2×2 -1 = 1 ✓
目的：变滑动磨擦为滚动磨擦，以减少磨损。计 算时应将该构件连同运动副一起除去。
(3) 虚约束： 对机构自由度是重复的约束。
第一章 平面机构的自由度 和速度分析
平面机构：所有的构件都在同一平面或在相互平行平 面内运动的机构。
§1-1.运动副及分类
自由构件：在平面内不受约束做自由运动的构件。
自由度：做平面运动的自由构件的独立的自由运动 数（三个自由度）X、Y、 。
Y
y
0
x
X
1．运动副（关节）：两构件间的可动联接
定义：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。
即该机构只有一个自由度，与原 动件数相同（齿轮3为原动件）。 所以,满足机构具有确定运动的条 件。
例题3. 已知一机构如图所示，求其自由度？
解：1. A、B、C、D处为复合铰 链
2. n=7 PL= 10 PH=0
F=3n-2PL-PH=37-2100=1
即该机构只有一个自由度，与原 动件数相同（杆8为原动件）。所 以,满足机构具有确定运动的条件
(完整版)1机械设计试题及答案解析
机械设计》课程试题（一）一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
把所选项前的字母填在题后的括号内。
1 一般工作条件下，齿面硬度HB < 350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【B】A ．轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀C.齿面胶合D.齿面塑性变形2．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于【C 】A .包角a太小 B.初拉力F o太小C.紧边与松边拉力不等D.传动过载3. 下列四种型号的滚动轴承，只能承受径向载荷的是【B 】A. 6208B. N208C. 3208D. 52084. 下列四种螺纹，自锁性能最好的是【D】A .粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹C.梯形螺纹D.锯齿形螺纹5. 在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为【C】A .减小齿面滑动速度u s B.减少蜗杆头数Z iC.增加蜗杆头数Z iD.增大蜗杆直径系数q6. 在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C 是指【D 】A .弹簧外径与簧丝直径之比值B. 弹簧内径与簧丝直径之比值C. 弹簧自由高度与簧丝直径之比值D .弹簧中径与簧丝直径之比值7. 普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为【B 】A. 90°B. i20°C.i35°D.i80°8. V 带在减速传动过程中，带的最大应力发生在【D 】A. V 带离开大带轮处B. V 带绕上大带轮处C. V 带离开小带轮处D. V 带绕上小带轮处9. 对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是【D 】A .拉力 B.扭矩C.压力D.拉力和扭矩10. 滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后【D】A .制造困难 B.要使用较长的销轴C.不便于装配D.链板要产生附加的弯曲应力二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。
机械设计知识点1
1、机器由原动机部分、传动部分、执行部分、控制部分组成。
2、带传动的主要失效形式:带的疲劳损坏和打滑。
4、联接可分为可拆联接和不可拆联接。
5、螺纹联接又可分为：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接。
6、螺纹联接的防松措施：摩擦防松、机械防松、永久防松。
7、销联接分类：定位销、联接销、安全销。
8、键联接分为：平键联接、半圆键联接、花键联接。
9、轴功用分类：传动轴、心轴、转轴。
10、联轴器分两大类：刚性联轴器和挠性联轴器。
11、轴承有：滑动轴承和滚动轴承；滑动轴承按承受载荷分为：向心轴承和推力轴承。
12、①含油轴承定义：一般将青铜、铁或铝等金属粉末与石墨调匀，压形成轴瓦，经高温烧结，即得到类似陶瓷结构的非致密、多孔性轴瓦，把它在润滑油中充分侵润后，微孔中充满了润滑油，故称为含油轴承。
含油轴承用粉末冶金材料制成。
②含油轴承特点：强度较低、不耐冲击，结构简单、价格便宜。
13、滚动轴承: 优点：①、摩擦阻力小，起动灵敏，效率高，发热少温升低；②、轴向尺寸有利于整机机构的紧凑和简化；③、径向间隙小，并且可以用预紧方法调整间隙，因此旋转精度高；④、润滑简单，耗油量小，维护保养方便；⑤、标准件，大批量生产供应市场，性价比高，使用更换也方便。
缺点：径向尺寸较大，承受冲击载荷的能力不高，高速运转时声响较大，工作寿命不长。
14、滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体和保持架。
15、a、滚动轴承的代号：由前置代号、基本代号、后置代号；b、基本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号组成。
16、滚动轴承结构形式：双支点单向固定支承、单支点双向固定支承、双支点游动支承。
17、润滑剂分为：润滑油和润滑脂。
18、滚动轴承的密封分为：接触式和非接触式。
28、铰链四杆机构的三种基本形式：①曲柄摇杆机构（农用人力脱粒机、液体搅拌机、儿童游乐场中的摇马、缝纫机）、②双曲柄机构（火车车轮的联动机构、雨伞）、③双摇杆机构（电风扇摇头机构、汽车刮水器）。
1 机械设计基础概论
工作能力计算准则：根据零件失效的原因，可建立相应的零件工作 能力的判定条件。
计算准则包括：①强度判定条件：应力许用应力； ②刚度判定条件：变形量许用变形量； ③耐磨性判定条件：压强许用压强； ……。 判定条件可概括为：计算量许用量。
1、机械零件的强度准则（基本条件） 强度：零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的 能力。 判定准则：零部件在载荷作用下的工作应力不超过许用应力。
2、 磨损的分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把 磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
(1）粘着磨损 也称胶合，摩擦表面的微观凸峰粘在一起后，在相对运动 中，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。
(2）磨粒磨损 也称磨料磨损，是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运 动中，对摩擦表面的擦伤所引起的磨损。
•经济性要求 1、应尽可能采用先进的设计方法，计算机辅助设计，加快 设计进度，降低设计成本； 2、尽量采用标准件、通用件，产品系列化； 3、采用新技术、新材料和新结构，选用高效传动系统以降 低能耗； 4、考虑机器的机械化、自动化水平，提高机器的生产率。
•满足社会要求 操作方便、省力，劳动强度低，维修简便；能够安全运行； 造型美观；低噪音、无毒、低辐射等。
另外，要考虑材料的费用（材料费占成本的30﹪以上）。
材料的费用 （材料费占成本 的30﹪以上）
原材料的价格 包 括
零件制造费用
机械零件材料具体的选用措施： (1)尽量采用高强度铸铁来代替钢材，用工程塑料或粉末冶金 材料代替有色金属材料； (2)采用热处理或表面强化处理等工艺，充分发挥利用材料的 潜在力学性能； (3)合理采用表面镀层等方法，减少磨损速度，延长零件的使 用寿命； (4)采用组合式零件结构，使得工作部分用贵重材料，非工作 部分用廉价材料（如部分铸铁刀具只在刀尖处用金刚石、大型蜗轮 用青铜齿圈和铸铁轮心的组合式结构）； (5)优化工艺方案，提高材料的利用率； （6）用本地富有元素合金钢代替稀有元素合金钢，金属采购、 运输费用。
机械设计 第1章 平面机构及其运动简图
第一章 平面机构及其运动简图案例导入：通过硬纸片是否钉在桌面上及常见的推拉门、活页等例子，引入自由度、铰链、铰接、约束条件和运动副、运动链、机构等概念，介绍运动副的分类；以牛头刨床为例子导入运动简图，介绍用简单的符号和图形表示机器的组成和传动原理。
第一节 平面运动副一、平面运动构件的自由度平面机构是指组成机构的各个构件均平行于同一固定平面运动。
组成平面机构的构件称为平面运动构件。
两个构件用不同的方式联接起来，显然会得到不同形式的相对运动，如转动或移动。
为便于进一步分析两构件之间的相对运动关系，引入自由度和约束的概念。
如图1-1所示，假设有一个构件2，当它尚未与其它构件联接之前，我们称之为自由构件，它可以产生3个独立运动，即沿x 方向的移动、沿y 方向的移动以及绕任意点A 的转动，构件的这种独立运动称为自由度。
可见，作平面运动的构件有3个自由度。
如果我们将硬纸片（构件2）用钉子钉在桌面（构件1）上，硬纸片就无法作独立的沿x 或y 方向的运动，只能绕钉子转动。
这种两构件只能作相对转动的联接称为铰接。
对构件某一个独立运动的限制称为约束条件，每加一个约束条件构件就失去一个自由度。
二、运动副的概念机构是具有确定相对运动的若干构件组成的，组成机构的构件必然相互约束，相邻两构件之间必定以一定的方式联接起来并实现确定的相对运动。
这种两个构件之间的可动联接称为运动副。
例如两个构件铰接成运动副后，两构件就只能绕轴在同一平面内作相对转动，称为转动副，见图1-2a)、b)所示。
又如图1-2d)所示，一根四棱柱体1穿入另一构件2大小合适的方孔内，两构件就只能沿轴线X 作相对移动，称之为移动副；图1-2c)所示为车床刀架与导轨构成的移动副。
我们日常所见的门窗活叶、折叠椅等均为转动副，推拉门、导轨式抽屉等为移动副。
图1-1 自由构件图1-2 平面低副三、运动副的分类两构件只能在同一平面作相对运动的运动副称为平面运动副。
构成运动副的点、线或面称为运动副元素，根据运动副元素的不同，平面运动副可分为低副和高副。
机械设计答案(1)
1.传动带的分类，带传动的设计准那么、运动分析、应力分析、弹性滑动现象。
分类：按工作原理不同，带传动分为摩擦型带传动和啮合型带传动。
摩擦型带传动，按传动带的横截面积外形不同，分为平带传动，圆带传动，V 带传动，多楔带传动；啮合型带传动也称为同步带传动。
设计准那么：在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲乏强度和寿命。
运动分析：在安装带传动时，传动带即以一定的预紧力F0紧套在两个带轮上。
由于预紧力F0的作用。
带和带轮的接触面上就产生了正压力。
带传动不工作时传动带两边的拉力相等，都等于F0〔如以下左图所示〕。
F 1＋F 2＝2F 0紧边拉力F 1松边拉力F 2有效拉力F e ，总摩擦力F f 即等于带所传递的有效拉力，即有：F e ＝F f ＝F 1－F 2F 1＝F 0+F e /2 F 2＝F 0-F e /2P=F e v /1000最小初拉力〔F 0〕min 临界摩擦力Ffc 或临界有效拉力Fec,Fec=Ffc=2〔F 0〕min fa fa e e 1111+-应力分析：,/1000000A P =ρ弹性滑动现象：带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。
在小带轮上，带拉力从F 1落低到F 2，带的弹性变量减少，因此带相对小带轮向后退缩，使带速度比小带轮速度v1小;在大带轮上，带拉力F2上升为F 1，带的弹性变量增加，因此带相对大带轮向前伸长，使带速度比大带轮速度v2大。
这种由于带的弹性变形面引起的带与带轮间的微量滑动，称为带传动的弹性滑动。
总有紧松边，因此总有滑动而无法防止。
2.螺纹连接的防松方法、螺栓联接计算防松答：一、摩擦防松：1对顶螺母2弹簧垫圈3自锁螺母二、机械防松：1开口销与六角开槽螺母2止动垫圈3串联钢丝三、破坏螺旋副运动关系防松：1铆合2冲点3涂胶粘剂螺栓联接计算1受横向载荷的螺栓组连接横向总载荷F∑，每个螺栓的横向工作剪力为F,z螺栓数目，i接合面数，f接合面摩擦系数，KS 防滑系数，各螺栓所需的预紧力均为F，那么平衡条件是fziF≥KSF∑得F≥KSF∑/fzi2受转矩的螺栓组连接3受轴向载荷的螺栓组连接4受倾覆力矩的螺栓且连接5松螺栓连接强度计算6紧螺栓连接强度计算4.齿轮的失效形式。
机械设计基础课件第一章平面机构及其自由度
平面机构的组成原理应用
平面机构在各种机械系统中得到了广 泛应用，如汽车、航空、轻工、农业 和食品机械等。
在实际应用中，需要考虑机构的运动 学和动力学特性，以及机构的效率和 可靠性等因素，以确保机构能够正常、 稳定地工作。
平面机构的基本组成
构件
运动副
构成机构的基本单元， 通过运动副连接在一起。
构件之间的连接方式， 能够使构件之间产生相
对运动。
运动链
由构件和运动副组成的 封闭回路。
机构
具有确定相对运动的运 动链。
02
平面机构的运动简图
机构运动简图的概念
机构运动简图是一种用简单线条 和符号表示实际机构的方法，用 于描述机构的运动特性和结构组
通过合理设计平面机构，可以实现各 种复杂的运动规律和功能，满足各种 实际需求。
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绘制出机构的整体结构， 并标注出各构件的名称。
机构运动简图的示例
平面连杆机构的运动简图
01
表示平面连杆机构的基本组成和运动特性，包括曲柄、连杆和
摇杆等构件。
凸轮机构的运动简图
02
表示凸轮机构的基本组成和运动特性，包括凸轮、从动件和机
架等构件。
齿轮机构的运动简图
03
表示齿轮机构的基本组成和运动特性，包括齿轮、齿条和机架
平面机构通常由输入构件、执行构件和传动构件三部分组成，各构件之间通过运动 副相连接。
运动副是机构中各构件之间的联接方式，它能够限制各构件之间的相对运动，从而 实现预定的运动规律。
平面机构的组成原理示例
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。
机械设计1级-设计任务书
一、设计任务书1.1机械课程设计的目的课程设计是机械设计课程中的最后一个教学环节，也是第一次对学生进行较全面的机械设计训练。
其目的是：1.通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，来解决工程实际中的具体设计问题。
通过设计实践，掌握机械设计的一般规律，培养分析和解决实际问题的能力。
2.培养机械设计的能力，通过传动方案的拟定，设计计算，结构设计，查阅有关标准和规范及编写设计计算说明书等各个环节，要求学生掌握一般机械传动装置的设计内容、步骤和方法，并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。
1.2设计题目设计运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮一级减速器。
1.3设计要求根据给定的工况参数，选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计一级齿轮减速器（所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件）和与输送带连接的联轴器。
滚筒及运输带效率η=0.94。
工作时，载荷有轻微冲击。
室内工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差<±4%，要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制，轴承使用寿命不小于15000小时。
1.4原始数据表1 原始数据1.5设计内容1.5.1确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。
1.5.2选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。
1.5.3传动装置中的传动零件设计计算。
1.5.4绘制传动装置中一级减速器装配图一张（A1）。
1.5.5绘制低速轴、低速大齿轮各一张（建议A3）。
1.5.6编写和提交设计计算说明书（电子版和纸版）各一份。
一、设计任务书………………………………………………………………………………1.1 机械课程设计的目的…………………………………………………………………1.2 设计题目………………………………………………………………………………1.3 设计要求………………………………………………………………………………1.4 原始数据………………………………………………………………………………1.5 设计内容………………………………………………………………………………二、传动装置的总体设计……………………………………………………………………2.1 传动方案………………………………………………………………………………2.2 电动机选择类型、功率与转速………………………………………………………2.3 确定传动装置总传动比及其分配…………………………………………………2.4 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩………………………………………三、传动零件的设计计算……………………………………………………………………3.1 V带传动设计……………………………………………………………………………3.1.1计算功率……………………………………………………………………………3.1.2带型选择……………………………………………………………………………3.1.3带轮设计……………………………………………………………………………3.1.4验算带速……………………………………………………………………………3.1.5确定V带的传动中心距和基准长度………………………………………………3.1.6包角及其验算………………………………………………………………………3.1.7带根数………………………………………………………………………………3.1.8预紧力计算…………………………………………………………………………3.1.9压轴力计算…………………………………………………………………………3.1.10带轮的结构…………………………………………………………………………3.2齿轮传动设计……………………………………………………………………………3.2.1选择齿轮类型、材料、精度及参数………………………………………………3.2.2按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计…………………………………3.2.3按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核…………………………………3.2.4齿轮传动的几何尺寸计算…………………………………………………………四、铸造减速器箱体的主要结构尺寸………………………………………………………五、轴的设计…………………………………………………………………………………5.1高速轴设计………………………………………………………………………………5.1.1选择轴的材料………………………………………………………………………5.1.2初步估算轴的最小直径……………………………………………………………5.1.3轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸……………………………………………5.2低速轴设计………………………………………………………………………………5.2.1选择轴的材料………………………………………………………………………5.2.2初步估算轴的最小直径……………………………………………………………5.2.3轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸……………………………………………5.3校核轴的强度……………………………………………………………………………5.3.1按弯扭合成校核高速轴的强度……………………………………………………5.3.2按弯扭合成校核低速轴的强度……………………………………………………六、滚动轴承的选择和计算…………………………………………………………………6.1高速轴上的滚动轴承设计………………………………………………………………6.1.1轴上径向、轴向载荷分析…………………………………………………………6.1.2轴承选型与校核……………………………………………………………………6.2低速轴上的滚动轴承设计………………………………………………………………6.2.1轴上径向、轴向载荷分析…………………………………………………………6.2.2轴承选型与校核……………………………………………………………………七、联轴器的选择和计算………………………………………………………………………7.1联轴器的计算转矩………………………………………………………………………7.2许用转速…………………………………………………………………………………7.3配合轴径…………………………………………………………………………………7.4配合长度…………………………………………………………………………………八、键连接的选择和强度校核………………………………………………………………8.1高速轴V带轮用键连接…………………………………………………………………8.1.1选用键类型…………………………………………………………………………8.1.2键的强度校核………………………………………………………………………8.2低速轴与齿轮用键连接…………………………………………………………………8.2.1选用键类型…………………………………………………………………………8.2.2键的强度校核………………………………………………………………………8.3低速轴与联轴器用键连接………………………………………………………………8.3.1选用键类型…………………………………………………………………………8.3.2键的强度校核………………………………………………………………………九、减速器的润滑……………………………………………………………………………9.1齿轮传动的圆周速度……………………………………………………………………9.2齿轮的润滑方式与润滑油选择…………………………………………………………9.3轴承的润滑方式与润滑剂选择…………………………………………………………十、绘制装配图及零件工作图……………………………………………………………十一、设计小结………………………………………………………………………………十二、参考文献………………………………………………………………………………。
机械设计1
A、压力角 B、基圆半径 C、滚子半径 D、凸轮尺寸
23. 直齿圆锥齿轮的标准模数规定在 分度圆上。
A、小端 B、大端 C、法面 D、端面
24. 蜗杆传动中，蜗杆的 模数和蜗轮的端面模数相等，并为标准值。
69.构件是组成机构的各相对运动的单元。? ?? ?? ?（ ?）70.在设计平面四杆机构时，一定要避免死点位置。 （? ?） 71.在铰链四杆机构中，曲柄一定是最短杆。? ?? ? （ ?）72.平面四杆机构中的极位夹角就是从动件在两个极限位置的夹角。? ?? ?? ? （???）73.平面四杆机构中的死点位置，就是采用任何方法都不能使机构运动的位置。 （??）74.平面四杆机构中至少存在一个曲柄。? ? （???）75.在设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子的半径可以任意选取。??（???）76.在设计平底直动从动件盘形凸轮机构时，从动件平底的长度可以任意选取。 （???）77.凸轮机构常用于传力较大的场合。 （???）78.用仿形法加工标准直齿圆柱齿轮（正常齿）时，当齿数少于１７时产生根切。（???）79.轮系的传动比，是指轮系中首末两齿轮的齿数比。（???）80.相啮合的一对齿数不相等的齿轮，因为两轮压力角相等，模数相等，所以齿形相同。
57. 限制小轮的直径，其目的是增加包角。( )
58. 三角螺纹具有较好的自锁性能，在振动或交变载荷作用下不需要防松。( )
59. 螺旋传动中，螺杆一定是主动件。( )
60. 双曲柄机构没有死点位置。( )
61. 双摇杆机构无急回特性( )
62.链传动能得到准确的瞬时传动比。( )
30. 带轮的轮槽角应小于V带横截面楔角。( )
31. 在曲柄摇杆机构中，当曲柄和连杆共线就是死点位置。( )
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河南理工大学
机
械
设
计
说
明
书
姓名：丁攀飞
班级：金属12-01班
学号： 311206000710
机械设计说明书
设计题目：设计混砂机传动装置，机构简图：
1——电动机；3——减速器；4——高速级斜齿圆柱齿轮传动；5——低速级斜齿圆柱齿轮轮传动；6——输送机；2——联轴器
原始数据：
混砂机主轴功率)
/(r
n：30。
P：22；减速器输出轴转速min)
/
/(kW
卷筒直径d(mm):3.5。
工作条件：
混砂机工作时载荷变动小，灰尘较大，机器效率0.9.，工作年限15年，大维修期限3年，每年工作300天，两班制工作，工作机允许速度误差±0.5%，在专门工厂小批量生产.
设计要求：
1、传动件（高低速级斜齿圆柱齿轮轮传动）及支承（轴、轴承、联轴器）的设计计算。
2、减速器装配图（A0）及零件工作图2张。
3、编写设计说明书。
完成日期： 2015 年 1 月 17 日指导教师杨现卿
目录
1.传动装置的总体设计 (3)
1.1传动方案拟定 (3)
1.2电动机选择 (3)
1.3计算总传动比及分配各级的传动比 (4)
1.4运动参数及动力参数计算 (5)
2.齿轮零件的设计计算 (6)
2.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的计算 (6)
2.2低速级斜齿圆柱齿轮传动的计算 (9)
2.3校验传动比 (12)
3.轴的设计 (13)
3.1低速轴的设计与计算 (13)
3.2高速轴的设计与计算 (17)
（1）工作条件：工作时载荷变动小，使用期限为15年，大维修期3年，每年工作300天，双班制工作，工作机允许速度误差±5%，小批量生产。
（2）原始数据：混砂机主轴功率：P=22kw；
混砂机主轴转速：n=30r/min；卷筒直径d=3.5mm。
1.2.4确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y180L —6。
1.3计算总传动比及分配各级的传动比
⑴总传动比：64.1755/970/===n n n 电总 ⑵分配各级传动比
取高速级斜齿圆柱齿轮传动比为5=高i ；
则低速级斜齿圆柱齿轮传动比为528.35/64.17/===高总低i i i 。
1.4运动参数及动力参数计算
⑴计算各轴转速 Ⅰ轴：9701==电n n r/min
Ⅱ轴：1945/970/12===高i n n r/min Ⅲ轴：99.54528.3/194/23===低i n n r/min ⑵计算各轴的功率
Ⅰ轴：64.1199.076.111=⨯=⨯=联轴器工作ηP P kW Ⅱ轴：06.1197.098.064.1112=⨯⨯=⨯⨯=齿轮轴承ηηP P kW Ⅲ轴：51.1097.098.006.1123=⨯⨯=⨯⨯=齿轮轴承ηηP P kW ⑶ 计算各轴扭矩
Ⅰ轴：114600970/64.111055.9/1055.961161=⨯⨯=⨯=n P T N•mm Ⅱ轴：5.544448194/06.111055.9/1055.962262=⨯⨯=⨯=n P T N•mm Ⅲ轴：182525049.55/51.101055.9/1055.963363=⨯⨯=⨯=n P T N•mm
2齿轮零件的设计计算
2.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的计算
2.1.1选择齿轮材料及精度等级
按使用条件，可选用软齿面齿轮。
小齿轮:45号钢，调质处理，硬度230～250HBS 。
大齿轮：45号钢，正火处理，硬度190～220HBS 。
选取齿轮传动精度等级为7级。
2.1.2确定许用应力 ⑴确定极限应力lim H σ和lim F σ
齿面硬度，小齿轮按230HBS,大齿轮按190HBS 。
查课本图3—16得5801lim H =σMPa ，5502lim H =σMPa ，查课本图3—17得，
2201lim F =σMPa ，2102lim F =σMPa 。
⑵计算应力循环次数N ，确定寿命系数N Z 、N Y
()91110396.183001097016060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==t an N
8
9121079.25/10396.1/⨯=⨯==高i N N
参考文献
1钟毅芳，吴昌林，唐增宝主编. 机械设计. 武汉：华中科技大学出版社，2001
2李海萍主编. 机械设计基础课程设计. 北京：机械工业出版社，2007 3王家禾主编. 机械设计基础实训教程. 上海：上海交通大学出版社，2003
4曾宗福主编. 机械设计基础课程设计. 北京：化学工业出版社，2009 5陆玉主编. 机械设计课程设计. 北京：机械工业出版社，2006
6秦荣荣，崔可维主编. 机械原理. 北京：机械工业出版社，2006
7范思冲主编. 画法几何及机械制图. 北京：机械工业出版社，1996
8夏文秀，史青录，王佩楷等编著. AutoCAD2006中文版实用教程. 北京：机械工业出版社，2005
9范钦珊，孙汝劼等主编. 工程力学. 北京：高等教育出版社，1988。