机械设计原则（合集）

第一篇：机械设计原则

机械设计原则

(1)以市场需求为导向的原则机械设计作为一种生产活动,与市场是紧密联系在一起的.从确定设计课题,使用要求,技术指标,设计与制造工期到拿出总体方案,进行可行性论证,综合效用分析(着眼于实际使用效果的综合分析),盈亏分析直至具体设计,试制,鉴定,产品投放市场后的信息反馈等都是紧紧围绕市场需求来运作的.设计人员要时时刻刻想着如何设计才能使产品具有竞争力,能够占领市场,受到用户青睐.(2)创造性原则创造是人类的本领.人类如果不发挥自己的创造性,生产就不能发展,科技就不会进步,也就没有人类的今天.设计只有作为一种创造性活动才具有强大的生命力.因循守旧,不敢创新,只能永远落在别人后面.特别是在当今世界科技飞速发展的情况下,在机械设计中惯窃创造性原则尤为重要.(3)标准化,系列化,通用化原则标准化,系列化,通用化简称为”三化”.”三化”是我国现行的一项很重要的技术政策,在机械设计中要认真惯窃执行.标准化是指将产品(特别是零部件)的质量,规格,性能,结构等方面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行.我国的标准已经形成一个庞大的体系,主要有国家标准,行业标准等.为了与国际接轨,我国的某些标准正在迅速向国际标准靠拢.常见的标准代号有GB,JB, ISO等等,他们分别代表中华人民共和国国家标准,机械工业标准,国际标准化组织标准.系列化是指对同一产品,在同一基本结构或基本条件下规定出若干不同的尺寸系列.通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同一结构和尺寸的零部件.惯窃”三化”的好处主要是:减轻了设计工作量,有利于提高设计质量并缩短生产周期;减少了刀具和量具的规格,便于设计与制造,从而降低其成本;便于组织标准件的规模化,专门化,易于保证产品质量,节约材料,降低成本;提高互换性,便于维修;便于国家的宏观管理与调控以及内,外贸易;便于评价产品质量,解决经济纠纷.(4)整体优化原则设计要惯窃”系统化”和优化的思想.性能最好的机器其内部零件不一定是最好的;性能最好的机器也不一定是效益最好的机器;只要是有利于整体优化,机械部件也可以考虑用电子或其他元器件替代.总之,设计人员要将设计方案放在大系统中去考虑,寻求最优,要从经济,技术,社会效益等各方面去分析,计算,权衡利弊,尽量使设计效果达到最佳.(5)联系实际原则所有的设计都不要脱离实际.设计人员特别要考虑当前的原材料供应情况,企业的生产条件,用户的使用条件和要求等.(6)人机工程原则机器是为人服务的,但也是需要人去操作使用的.如何使机器适应人的操作要求,人机合一后,投入产出比率高,整体效果最好,这是摆在设计人员面前的一个课题.好的设计一定要符合人机工程学原理.

第二篇：机械设计试验报告

请分别用三张实验报告纸抄写！第10周周五交到各班学习委员，过期不侯！另将轴系结构图一并交上，每人一份，图

上要标明尺寸！

请学习委员将实验报告按学号排好交给我！

实验一机械零件认识实验

一、实验目的1．初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。

2．了解各种标准零件的结构形式及相关的国家标准。

3．了解各种传动的特点及应用。

4．了解各种常用的润滑剂及相关的国家标准。

5．增强对各种零部的结构及机器的感性认识。

二、实验方法

通过对实验指导书的学习及机械零件模型的展示，实验教学人员的介绍，答疑及同学的观察去认识机器常用的基本零件，使理论与实际对应起来，从而增强同学对机械零件的感性认识。并通过展示的机械设备、机器模型等，使学生们清楚知道机器的基本组成要素—机械零件。

三、实验内容

（一）螺纹联接

螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。基本要求是保证联接强度及联接可靠性，同学们应了解如下内容：

1．螺纹的种类； 2．螺纹联接的基本类型；

3．螺纹联接的防松；4．提高螺纹联接强度的措施。

在掌握上述内容，通过参观螺纹联接模型，同学应区分出：①什么是普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹；②能认识什么是普通螺纹、双头螺纹、螺钉及紧定螺钉联接；③能认识摩擦防松与机械防松的零件；④了解联接螺栓的光杆部分做得比较细的原因是什么等问题。

（二）标准联接零件

标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB）成批生产，供应市场的零件。这类零件的结构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。通过实验学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了解各类零件有那些标准代号，以提高学生们对标准化意识。

1．螺栓； 2．螺钉；3．螺母；4．垫圈；5．挡圈。

（三）键、花键及销联接

1．键联接；2．花键联接；3．销联接

以上几种联接，通过展柜的参观同学们要仔细观察其结构，使用场合，并能

分清和认识以上各类零件。

（四）机械传动

机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿传动及蜗杆传动等。各种传动都有不同的特点和使用范围，这些传动知识同学们在学习“机械设计”课程中都有要详细讲授。在这里主要通过实物观察，增加同学们对各种机械传动知识的感性认识，为今后理论学习及课程设计打下良好基础。

1．螺旋传动；2.带传动； 3.链传动； 4.齿轮传动； 5.蜗杆传动。

(五)轴系零、部件

1.轴承；2．轴

(六)弹簧

(七)润滑剂及密封

实验二轴系结构分析

一、实验目的1．熟悉并掌握轴与轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；

2．熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；

3．了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。

二、实验设备及工具

1． 组合式轴系结构设计分析实验箱

该实验箱按照组合设计法，采用较少的零件，可以组合出尽可能多的轴系部件，以满足实验的要求。实验箱内有齿轮类、轴类、套筒类、端盖类、支座类、轴承类及联接件类等8类50多种零件，提供了可组成圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系和蜗杆轴系三类轴系结构模型的成套零件。

2． 测量及绘图工具

300mm钢板尺、游标卡尺、铅笔、三角板等。

三、实验内容及要求

1．依据指导教师给每组指定实验内容（圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系或蜗杆轴系）观察组装后的轴系结构，绘制轴系部件的装配草图。

2．测量轴系的主要装配尺寸，分析并测绘轴系零件，绘制主要零件的结构草图。

四、实验步骤

1．提前预习，明确实验内容，复习轴的结构设计及轴承组合设计等与实验相关的教学内容；

2．观察与分析轴系结构的特点，绘制轴系装配示意图或结构草图；

3． 测量轴系主要装配尺寸（如支承跨距）；

4． 对轴系部件进行拆解，观察和分析轴系各零件的结构，对其主要的结构尺寸进行测量（支座不用测量）。

5． 根据装配草图和测量数据，绘制轴系部件装配图。

6．装配轴系部件使其恢复原状。

实验三轴系结构设计

一、实验目的熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本方法。

二、实验设备及工具

1． 组合式轴系结构设计分析实验箱

实验箱提供了可组成减速器圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系和蜗杆轴系三类轴系结构模型的成套零件（详见实验中的设备介绍）。

2．测量及绘图工具

300mm钢板尺、游标卡尺、铅笔、三角板等。

三、实验内容及要求

1、进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计

每组学生进行轴系结构设计，解决轴承类型选择，轴上零件定位、固定，轴承安装与调节、润滑及密封等问题。

2．绘制轴系结构装配图。

3．每人编写实验报告一份。

四、实验步骤

1．明确实验内容，理解设计要求；

2．复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法；

3．构思轴系结构方案

1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；

2）确定支承轴向固定方式（两端固定：一端固定、一端游动）；

3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油润滑）；

4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）；

5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题；

6）绘制轴系结构方案示意图

4．组装轴系部件

根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件，检查所设计组装的轴系结构是否正确。

5．绘制轴系结构草图。

6．测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。

7．将所有零件放人实验箱内的规定位置，交还所借工具

8．根据结构草图及测量数据，在3号图纸上用1：l比例绘制轴系结构装配图，要求装配关系表达正确，注明必要尺寸（如支承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸），填写标题栏和明细表。

9．写出实验报告。

第三篇：机械设计观后感

观看了机电楼一到三楼橱窗里的零件模型、结构图等机械方面的介绍，突然发现，之前学过的专业课，机械制造，机械设计等好多知识都忘了，学习真是无止境，既要不断的学习新的知识同时也要巩固学过的知识，尤其是做机械这行的基本甚至说是必备的知识，我们一定学扎实。

下面简单介绍下，橱窗系统性的展示了机械系统的各零件，各种结构，先总体介绍了机械（机器）的组成，机器的作用是实现能量的转换或完成有用的机械功，用来减轻或替代人的劳动。机器组成中少不了机构。机构由构件和运动副所组成。如果仅从结构和运动方面来看，机器和机构两者之间并无区别，习惯上将它们统称为机械。虽然机械或机器是多种多样的。但是它们都是由原动机、传动装置和工作机等三大部分组成。有些机械还有控制系统和辅助系统。从制造的角度看，机器或机械是由若干零件组成的，机械零件可以分为通用零件和专用零件两大类。

接下来又展示了许多关于机械设计方面的。平面连杆机构：平面连杆机构的基本类型：平面连杆机构有曲柄的条件，曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。平面连杆机构能够实现多种运动规律和运动轨迹的要求，而且结构简单、制造容易、工作可靠。铰链四杆机构以及在此基础上的演化。空间四杆机构，组成它的运动副除转动副和移动副以外还有球面副、球销副、圆柱副及螺旋副。空间平面机构实现的运动远比平面连杆机构要复杂和多样。还有螺纹连接，它有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接等基本类型。看到这里觉得这好熟悉，回忆起一些，这些都是机械设计课学的内容啊。接下来有展示了凸轮机构、间歇运动机构。最主要而且记忆深一点也是我们当时机械设计学习重点的就是机械传动了。机械传动包括：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等。当时做减速器课程设计时候开始就有关于带传动的选择，齿轮的选择的问题。还有联轴器的选择，轴承（滑动轴承，滚动轴承等）的选择，可见这些知识是很重要的，选错了有可能不能实现机构的运动或者使机构运动效率之类的都会出现偏差。齿轮机构是应用最广泛的一种传动机构，有平面齿轮机构和空间齿轮机构两大类型。齿轮机构具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动稳等特点。但是它安装精度要求高，而且价格也相对较高。

再有者就是轴的结构一切作回转运动的传动零件都必须安装在轴上。为了传递运动与动力，保证机械的工作精度和使用可靠性，轴上零件都必须有可靠的轴向定位和周向定位，轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。其次就是组合结构了。犹豫生产上对机构运动形式、运动规律和机构性能等方面要求的多样性和复杂性，以及单一机构性能的局限性，常常需要把几种基本机构联合起来构成组合机构。

最后好几个橱窗介绍了机械的创新，可见创新在各行各业中都很重要。我们搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常的创新分为两种，一种就是构成事物旧有元素的重新组合，一种是在旧有元素上加一些新的元素。所以，不管怎样，创新的东西总是含有一些旧有事物的影子是不可否认的。

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机自0904邵浩然

第四篇：机械设计小结

机械设计小结

机械设计小结

（一）这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不光是自己能够独立完成了设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛，更重要的是背负恶劣的天气所付出的决心与毅力！

也许自己太过于执着，从设计开始就落在大家的后面。不过还好，很快就将基本的数据设计与整理出来，不至于远离大家的进度。由于考试已经结束，我可以有充分的时间搞设计。可惜，图书馆闭馆，不能参考一些资料，以至在

有些结构设计上还是不太明白为什么要那样设计。看来自己学的东西太少了！

天气情况很糟糕！我只能这样评价这段时间内的艰辛。雪不挺的飘，一阵紧接一阵，以至于绝大多少时间自己都是在寒冷中度过的。虽然穿地挺厚实的，但是整天的坐着，不运动，不感觉冷那是鬼话。起初，还只是寒冷，后来为了画图一站就是一天，包括晚上的4个小时。脚除了麻木，还是麻木！

我不喜欢加夜班。当然不是害怕加班的辛苦。而是，明明可以在规定时间内完成的事情，为何非得将自己逼到慌乱的地步，加班加点的拼命赶呢！。“人是习惯的奴隶。”我一直这么认为的，也努力这么做着。不过这次为了搞设计，自己加了不少班，包括夜班。基本上，一天都呆在北区设计室里面。晚上，也经常奋战到10点才回南区。没有几个人会在这么冷的天气情况下留在教室搞设计。我这样说不是为了表明自己比起其他人来说更勤奋，况且这样恶劣的天气

情况，大家也真的没有必要晚上挨冻搞设计，那样也太残酷了！而我之所以加班其实目的很简单，我想早点回家，毕竟家里比起学校来说更温暖。

谈了这么多的感受，只想表明天气太恶劣了，不过我们大家都挺过来了。对于课程设计，我只能说我已经尽了我最大的努力。这就是我最好，最出色的设计。过程我只能用不堪回首来形容，但是结果确实意义重大的。我付出了远比设计内容更多的毅力与决心。而我也应该保留这份精神，继续奋斗。

感觉设计对我们这些刚刚入门（或者在某种意义上来说还是门外汉）就是按照条条款款依葫芦画瓢的过程，有的时候感觉挺没有劲的。反正按照步骤一定可以完成设计任务，其实不然。设计过程中有许多内容必须靠我们自己去理解，去分析，去取舍。就拿电动机型号选择来说，可以分别比较几种型号电动机总传动比，以结构紧凑为依据来选择；也可以考虑性价比来选择。前者是结构

选择，后者确实经济价格选择。而摆在我们面前的却是两条路，如何将两者最优化选择才是值得我们好好深思的。

通过这次的设计，感慨颇多，收获颇多。更多的是从中学到很多东西，包括书本知识以及个人素质与品格方面。感谢老师的辛勤指导，也希望老师对于我的设计提出意见。

机械设计小结

（二）时光荏苒，岁月如梭，20xx年已在不经意间悄然逝去。回首20xx，既有收获的踏实和欢欣，也有因不足带来的遗憾和愧疚。

20xx年是公司大发展的一年，动态试验机市场良好，开发四部的工作是繁重和艰巨的，我在车工和毛工的指导下，较好的融入了这种紧张和严谨的氛围中，较好地完成了各项任务，自身的业务素质和工作能力有了较大提高，对工作有了更多的自信。

过去的一年，我参与了较多的产品设计，从中受益匪浅，不仅学到了很多

专业知识，对动态产品有了更全面的理解和把握，而且培养了我作为机械工程师所应该具备的基本素质。同时，我坚持自学，学习了当前机械行业新的工具软件和专业书籍，提高了理论水平。具体总结如下：

一、20xx年的工作成绩（以时间为序）

1.设计、调试出口印度的摩托车试验机

印度之行是成功的，也是艰难和值得回味的。我们一行三人，在没有翻译的情况下，克服当地天气炎热和饮食不适应的困难，在不到三周的时间内将四台设备调试完毕，拿到了用户的验收纪要，这是值得肯定的。但，我觉得也有一些遗憾的地方。由于是第一次做车辆产品的出口，缺乏经验，我们的包装和防锈做的不够好，设备出现了故障，让印度人对我们的满意度下降。如果我们注意这些细节，用我们的产品打开印度这个工业刚起步的国家的大门，那么，我相信我们会从中受益。

2.主管设计PWS-J20B1

此试验机已经交检完毕，各项指标达到了技术协议要求，等用户款到发货。

3.参与设计PWS-200B

与毛工一起设计，对液压夹头，气液增压泵等的工作原理有了更深入的理解，从毛工身上学到了很多东西。比如，设计的严谨和严肃性，此产品已发货。

4.参与设计PWS-250C

与毛工一起设计，目前已通过用户预验收。

5.作为技术方面的项目负责人，设计NW-DYB200

此项目为新产品，完全是全新设计，而且设计时间短，难度大，对我是一个严峻的考验。左工对我要求很严，找MTS等产品的资料让我参考，给了我很大的自主性，经过努力，最终完成了设计任务。目前，此产品机械部分已安装完毕，等待控制器调试。

6.参与QPNS-200H7、QPSB-200 的设计

这两台产品同样是新产品，而且结构复杂，开始时定我为项目负责人，但设计中我明显感到自身能力的不足，加上项目的关键时期，家中有急事，我休假近三周，耽误了设计时间，左工承担了很多本该我做的工作，我深感遗憾和感谢。这两百多万的产品，对我是很好的磨练，让我认识到了自身的不足，同时要感谢左工教了我很多东西，因为这两个产品，我成熟了很多。

7.参与了PNW-B5000的设计

此产品我在车工的指导下参与了设计，目前图纸已设计完毕，等待用户审查图纸后出图。我觉得自己很幸运，和车工、毛工以及贝工都合作设计过产品，他们都是业务素质高、人品好的动态权威人物，是他们让我在短时间内对动态产品有了较全面的理解。

8.参与了PNW-6000的设计

目前正在紧张的图纸设计阶段。

9.与毛工一起调研了驱动桥方面 的试验台

驱动桥方面的试验台在我公司是空白，我跟着毛工去过北京和济南的重汽进行调研，掌握了大量资料，目前，毛工正跟客户谈技术方面的问题。

10.为销售部门做技术方案，提供技术支持。

二、20x年学习成果

20xx年，我结合机械行业的发展，公司和我个人的实际情况，重点学习了ANSYS、COSMOS、PRE等软件，买书进一步学习了SOLIDWORKS，掌握了机械设计当前的新工具，开阔了设计思路，提高了设计能力。

20xx年的时候，我对有限元分析只停留在初步的理解上。**年，我自学了COSMOS有限元分析软件，经过多次实践，并与专业人士的有限元分析进行了对比，最终掌握了这一有限元分析工具。现在，我对有限元分析充满了信心。

另外，我实现了有限元分析软件上的跨越。以前也曾想过要学习ANSYS

这一更专业、应用更广泛的有限元分析软件，但因为这一软件难度大，一直没有好好学习。()毕竟这是硕士、甚至博士的选修课程，后来，邓总要求我学习ANSYS，并给技术人员培训。我以此为动力，经过一个多月的苦练，基本上掌握了ANSYS，现在已能用它进行简单的有限元分析，这是我自身的一个飞跃。

同时，我还自学了PROE等三维软件。虽然在目前的工作中，SOLIDWORKS已经够用，但PROE毕竟是机械方面比较有权威的软件，所以进行了学习。

学习的目的是为了应用，在以后的工作中，我会认真考虑将所学习的新技术充分应用，让设计更是一层楼。比如利用三维软件做效果图，做运动模拟，做有限元分析等等。

三、20**年工作作风方面的改进

“三年磨一剑，如今把示君”，经过三年多工作的锤炼，我已经完成了从学校到社会的完全转变，已抛弃了那些不

切实际的想法，全身心地投入到工作中。随着工作越来越得心应手，我开始考虑如何在工作中取得新的成绩，以实现自己的价值。我从来都是积极的，从来都是不甘落后的，我不断告诫自己：一定要做好每一件事情，一定要全力以赴。通过这几年的摸打滚怕，我深刻认识到：细心、严谨是设计人员所应具备的素质，而融会贯通、触类旁通和不断创新是决定设计人员平庸或优秀的关键因素。我要让我的设计思路越来越开阔，我要做到享受设计，我要在机械领域有所作为。

做事情的全力以赴和严谨、细致的工作态度应该是我xx年工作作风方面最大的收获。

四、做得不足的地方

回首过去的一年，也留下了一些遗憾，需要我引以为戒。比如：缺乏独立承担责任的勇气。遇到问题，喜欢请教别人解决，而不能果断地做出决定。左工生病的时候，整个项目落到了我的肩膀上，刚开始的时候，觉得任务太重，对自己没有信心。后来自己接管过来，解决了一个一个的问题，才发现事情没有自己想象的复杂，我缺乏独立承担责任的勇气。还有，我的语言表达能力有待加强。或许是性格的原因吧，我不喜欢说，只喜欢埋头苦干。现在看来，这样是远远不够的，我需要面对客户，需要与别人沟通。

20xx年已匆匆离去，充满希望的新的一年正向我们走来。路正长，求索之路漫漫，公司xx年的宏伟目标已摆在我们面前，我将抖擞精神，开拓进取，为公司的发展和个人价值的实现而不懈努力。设计小结机械厂实习总结

第五篇：机械设计教案

机械设计教案

机械设计总学时为64学时共4个学分，因实验为单独设课，所以讲课为64学时。

一、课程的性质、目的与任务

机械设计是以一般通用零部件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本设计理论与方法，用以培养学生具有设计一般机械的能力的技术基础课程。本课程的目的与任务在于培养学生：

1、掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计理论与设计计算方法。

2、初步树立正确的设计思想，了解设计的一般规律，具有设计机械传动部件及简单机械的能力，以及培养学生独立解决问题和分析问题的能力。

3、具有运用标准、规范、手册、图表和查阅有关资料的能力。

4、学会典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。

二、课程的内容与基本要求 第一章 绪论(一)内容

1、机器在经济建设中的作用

2、机器的基本组成要素

3、本课程的内容、性质、任务(二)基本要求

了解机器在经济建设中的作用及机器的组成；明确零件的概括分类及零件与机器的关系。明确本课程的内容、性质和任务；注意本课程与先修课程及后续课程的关系和相应的学习方法。(三)重点、难点及学习注意事项

一是机器的主体及其基本组成要素和机械零件的分类，机械零件(局部)和机器(总体)的关系；二是本课程的内容、性质与任务。

学习时的注意要点是，除了掌握本章的基本内容外，还应联系本课程的性质与特点，积极探索具有针对性的学习方法。(四)本章用时1个课时

第二章、机械及机械零件设计概要(一)内容

1、机器的组成

2、设计机器的一般程序

3、对机器的主要要求

4、机械零件的主要失效形式

5、设计机械零件时应满足的基本要求

6、机械零件的计算准则、设计方法

7、机械零件设计的一般步骤

8、机械零件材料的选用原则

9、机械零件设计中的标准化(二)基本要求

1、明确机器的组成，了解机器的要求及其设计程序。

2、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。

3、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法。

4、了解机械零件的一般设计方法，重视结构设计及标准化工作。

5、一般了解机械零件的材料及选用原则。(三)重点、难点及学习注意事项

本章特点在于从机器设计的总要求出发，引出与机械零件设计有关的一些原则性问题。这些问题，例如设计机器的一放程序、机械零件失效形式、零件的设计要求、设计准则、设计方法、设计步骤及材料选择等，始终贯穿在本书以后的各章中。在本章的学习中，由于学生还没有接触到各个具体零件的设计内容，所以不大容易深刻地掌握本章的内容．也无法和以后的各章建立联系。因此，本章的学习首先就是要从总体上建立起机器设计，尤其是机械零件设计的总括性的概念，即从机器的总体要求出发，引出对机械零件的要求，根据零件的失效形式，拟定出设计准则，在选择出适用的材料后，按一定的步骤，用理论设计或经验设计的方法，设汁出机械零件来。这个过程的系统性是很严密的。它对以后各章的学习都具有提纲挈领的作用。其次，还要掌握对机器和机械零件的基本要求。这些要求不管列出多少条，从本质上讲却只有两条：1)提高机器总体效益；2)避免失效。第一条要求是相对的，随着科学技术的发展，对总体效益的要求总是不断变化的。第二条要求却是最基本的，即在达到设计寿命前的任何时候，对机器和零件总是有避免失效的要求的。以上学习要求可能一下子难于掌握，因此要求学生在以后各章节的学习中，不断地结合各章的具体分析来逐步加深理解。(四)本章用时2个课时 第三章、机械零件的强度(一)内容

材料疲劳的两种类别

高周疲劳和机械零件的疲劳强度计算

3、机械零件的接触强度(二)基本要求

掌握常用的强度理论，并能正确运用；正确选用强度计算中的极限应力；熟练掌握极限应力线图的绘制与分析；熟练掌握稳定变应力时的疲劳强度计算及等效转化概念；了解单向不稳定变应力的疲劳强度计算。(三)重点、难点及学习注意事项

常用强度理论的正确运用及强度计算中极限应力的正确选定；极限应力线图的意义、绘制；稳定变应力时的疲劳强度计算。强度准则是最重要的设计准则。本章把各种零件强度计算的共性问题集中到一起，略去零件的具体内容，而突出阐述强度设计计算的基本理论和方法。使学生了解，以后各章中各种强度计算方法从本质上来讲都是一样的。不同零件的强度计算公式在形式上的不同，仅来源于零件本身的特殊性，以及设计工作中沿用的一些惯例，而不是强度计算方法的原则有什么不同。

1．对§3—2疲劳曲线内容的说明

绝大多数通用零件都是在变应力下工作的，因此，各式各样的疲劳破环是通用零件的主要破坏形式。

1)式(3—1)是描述疲劳曲线右侧(CD)部分的一种公式。除该式以外，在专门讨论疲劳强度的文献中还会看到其它形式的公式。但式(3－1)是有关公式中形式最简单、参数最少、又能满足工程计算的精确性要求，并且应用起来员为方便的公式，所以在设计中应用最广泛。2)教材图3—3上N0和ND是两个不同的循环次数。N0是人为规定的值，所以在不同的文献中，其值常有差异。而ND是随着材料所固有的性质的不同，通过试验来确定的一个常数。由于试验技术上的原因，各文献上对同一材料所介绍的从值也往往有所不同。这主要是因为试验条件及方法不同所致。2．对§3—2极限应力线图的说明

要得到疲劳强度计算时的极限应力线图，应当在各种不同应力循环待性r条件下进行材料的疲劳试验，先求出各不同r时的疲劳曲线。然后，根据这些不同的疲劳曲线，得到很多个对应于不同循环特性时的材料的疲劳极限σrN。利用这些σrN，才能在σa=σm坐标上绘制出材料的极限应力线因。这是一条曲线，即图3-1所示。可是要得到这一条曲线，需要耗费惊人的物力及时间。因此，人们提出只利用很少的几个试验数据来近似地求得在工程应用上足够精确的极限应力曲线的方法。

3．对§3—2单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算的说明 单向稳定变应力虽然在实际的机械零件中是较少见的工作状况，但它的计算方法却是疲劳强度计算的基础。这是因为人们所知道的材料抗疲劳破坏的机械性能——σ－1或σ0都是在实验室中按照单向稳定变应力的工作状况用试验方法决定的原故。因此，一定要学好本节的内容。

在本节内容中，平均应力σm和应力幅σa作为描述变应力的一对参量。

首先要明确的是：在一个已知的工作应力点(σm，σa)条件下，由于零件中应力变化规律的不同，可以求出对应于此工作应力点的无数个极限应力，即极限应力曲线上任何一个点所代表的极限应力都有可能作为该工作应力的极限应力。对于基本的典型曲应力变化规律，可以列出r＝c，σm＝c及时σmin＝C这三种情况下的极限应力计算方法。

其次，零件在任一种应力变化规律下，都有可能出现静应力破坏或疲劳破坏的情况。到底哪一种破坏更易于发生，则取决于应力变化曲线首先和极限应力曲线的哪一段相交。如首先和AG部分相交，就说明零件将会首先发生疲劳破坏；如和GC部分相交，则首先会发生静应力破坏。由此导出不同的强度校核公式。

4．对§3—2单向不稳定变应力时疲劳强度计算的说明

单向不稳定变应力时强度计算的依据是疲劳损伤累积假说，迈纳尔(Miner)法则。这是一个基于能量观点的假说。该假说认为材料发生疲劳破坏，是该材料上所作用的外力对材料所作的功积累到一定值时的必然结果，并认为同等的变应力中每一应力循环都作同等的功，都对材料起同样的损伤作用。虽然Miner法则在许多实验条件下与试验数据不能很好地吻合，但作为概念，它还是反映了总和损伤率的统计关系。因此，就工程计算精确性的意义上来说还是可用的。

5．对§3—2双向稳定变应力时的疲劳强度计算的说明

双向稳定变应力时的计算依据是图3—12及式(3—33)。式(3—33)是用于间相位对称循环的弯曲和扭转变应力联合作用的情况。

对于—般的平面应力状态，可以应用最大切应力理论进行强度计算。事实上式(3—33)就是弯曲、扭转联合作用下最大切应力理论的表达式。由此可见，在变应力条件下最大切应力理论也是大致符合于试验结果的。

6．对§3－3机械零件接触强度的说明 和所有其它条件下的强度一样，接触强度计算也包括接触应力的计算、极限应力与许用应力的确定以及强度条件的校核三部分。极限应力与许用应力的确定，就是根据试验数据来确定接触疲劳极限，然后再根据使用经验确定安全系数，从而计算出许用应力。应当特别指出，用试验方法求接触疲劳极限时，由于试验条件的不同，可能有纯滚动及滚动带滑动两种情况。同样的材料在这两种条件下得到的接触疲劳极限值是有不小的差别的。

(四)本章用时5个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第三章内容及机械设计作业集选2题。

第五章、螺纹联接和螺旋传动(一)内容

1、螺纹

2、螺纹联接的类型及标准联接件。

3、螺纹联接的预紧

4、螺纹联接的防松

5、螺栓联接的强度计算

6、螺栓组联接的设计

7、螺纹联接件的材料及许用应力

8、提高螺纹联接强度的措施

9、螺旋传动(二)基本要求

1、了解螺纹及螺纹联接的类型、结构、主要参数及应用等基础知识，结合机械设计手册进行学习。

2、理解预紧的目的及预紧力矩的计算，明确防松的必要性及其基本方法。

3、熟练掌握单个螺栓联接的变形协调关系、受力分析及强度计算。

4、熟练掌握螺栓组联接的结构设计、受力分析及强度计算。

5、对螺纹联接的材料及许用应力作一般了解，能正确选用；注意螺栓及螺母材料的级别及含义。

6、正确理解提高螺栓联接强度的各项措施及原理。

7、能参照教材设计螺旋传动。(三)重点、难点及学习注意事项

各类不同外载荷情况下，螺栓组中各螺栓的受力分析； 螺栓联接的强度计算，尤其是承受轴向拉伸载荷的紧螺栓联接的强度计算。其中较为复杂的问题是承受倾覆力矩的底板螺栓组联接的设计。提高螺栓联接强度的措施

§5—1和§5—4都是叙述性的内容，对做好螺栓联接的设计是必不可少的基本知识，应当结合阅读机械设计手册，仔细复习。螺纹及螺纹联接件大都已标准化。设计时，对不太重要的螺纹联接一般只需根据不同情况进行选用，不需自行设计。对重要的螺纹联接，设计计算也只是确定螺栓危险截面的直径(螺纹小径)，螺栓联接的其它部分尺寸由标准选定。但是，这并不排斥在个别特殊情况下，根据特殊的需要而自行设计某种非标准的螺纹联接件。螺纹联接的设计主要是螺栓组联接的设计(因为工程实际中螺栓联接通常是成组使用的)。其设计工作包括两部分内容：第一部分内容是正确进行结构设计，通过受力分析找出受力最大的螺栓；第二部分内容是按照单个螺栓联接的强度计算公式来设行这个受力最大的螺校的尺寸．其余的螺栓则按同样尺寸选用。

在设计螺栓组联接时，应正确解决以下几个问题：

①螺栓组的布置螺栓组中螺栓的个数及其在接合面上的市置方案，一般可参考现有设备按经验确定。不同的布置方案将影响总的载荷在各个螺栓上的分配。在计算总载荷在各螺栓中的分配时，可以采用这样的步骤：先将总载荷分解，分解后所得到的载荷不外乎轴向力、横向力、扭矩和弯矩等四种基本情况；接着就按这四种情况分别进行载荷分配计算，然后再迭加起来，便得到了总载荷在各螺栓中的分配情况。在这四种基本情况中，承受倾覆力矩的底板螺拴组联接的载荷分配计算是一个难点，学习时要注意所采用的简化假定及受载前后各部分的载荷相应力变化的关系。②确定螺栓的拧紧力矩紧螺栓联接所需要的扳子力矩和由此而产生的预紧力的大小，可以利用机械原理中关于螺旋副摩擦阻力的公式进行计算。拧紧力矩过大，将对强度产生不利的影响，而过小又不能保证联接的可靠性。因此，对于重要的螺拴联接，拧紧力矩或预紧力必需加以控制。所以，进行计算是必要的，而且应将计算的结果标注到相应的装配图纸上。与这一问题相连系的扳手拧紧力矩或预紧力的测定方法，以及拧紧后的防松措施，也必需考虑好。③确定螺栓直径螺柱的直径计算是整个螺栓联接设计的核心部分。因为只要直径定了，就可以根据标准确定螺栓其它部分的尺寸(螺栓的长度可根据被联接零件的厚度和螺母、垫圈等的厚度来确定)。教材中介绍了螺栓直径的简化计算方法，以及螺栓疲劳强度的精确校核方法。在螺栓疲劳强度的精确校核中，螺栓联接的受力变形线图应该给于特别的注意。弄清楚为什么当紧螺栓联接受到轴向拉仲裁荷时，它的预紧力会变小，而螺栓组总载荷并不是预紧力与外载荷的和。在这个基础上，了解为什么降低螺栓刚度、增大被联接件刚度以及增大顶紧力盯以提高螺栓的抗疲劳能力。④提高螺栓联接强度的措施在初步确定以上三个问题的解决方案的基础上，还庇该进一步考虑如何提高螺栓联接的强度。在各类机器中所见到的各种螺纹联接件，大多数是标准化了的。但也有许多重要的螺栓联接，所用的螺栓、螺母或垫圈都有各种非标准的形状。其原因可以从提高螺栓联接强度的措施这一节中找到答案。应该注意的是，提高螺栓联接强度并不是只有加粗直径这一途径。有时候，其它的措施可能更为合理，更为有效。特别是对于受变载荷的螺栓联接。

6、螺旋传动(§5—9)学习这一部分内容时，应该注意螺旋传动与前面的螺纹联接的差别。虽然它们都由带螺纹的零件组成，但两者工作情况完全不同，从而在要求上也有很大差别。对螺旋传动来讲，出于要传递运动、主要要求保证螺旋副有较高的传动效率相磨损寿命。从这一基本点出发，去理解它的结构设计、材料和设计计算方法的待点以及与螺纹联接的差别。

(四)本章用时6个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第五章内容及机械设计作业集选3题。

(五)本章结束布置第一个大作业，螺旋千斤顶的设计。第六章 键、花键、无键联接和销联接(一)内容 键联接 花键联接 无键联接 销联接

(二)基本要求

1、了解键及花键的类型、特点、工作原理、结构形式及适用场合。

2、学会键及花键的受力分析、定心方式及类型选择。掌握键及花键联接的主要失效形式和强度计算。(三)重点、难点及学习注意事项

本章重点是键与花键的类型、尺寸选择和强度校核方法。学习本章时应该注意：

1．根据轴与毂是否有相对轴向移动，平键联接和花键联接都可分为静联接与动联接。由于静联接与动联接的失效形式不同，因而计算准则也不相同。对于静联接与动联接，强度校核公式中的主要区别在于许用值不同。

2．平键联接和花键联接中，存在着载荷分布不均的问题，在用花键联接或沿周向多于一个平键联接时，还存在着载荷分配不均问题；其它机械零件工作时也常存在这方面的问题。因此，零件的计算模型与零件实际工作情况之间必然存在着差距，该差距的大小与计算模型的简化程度有关。在机械零件的强厦计算中，这方面的影响常用由试验得到的许用应力或用修正系数零来考虑。在平键联接和花键联接中，载荷分配不均的影响是由修正系数来考虑，而载荷分心不均的影响是在许用应力中加以考虑的。

(四)本章用时3个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第六章内容及机械设计作业集选2题。

第八章 带传动(一)内容

本章主要内容是带传动的类型、工作原理、特点及应用，带传动的受力情况、带的应力、弹性滑动和打滑，以及v带传动的设计准则和设计方法等。最后对高速带传动和同步带传动作了简单介绍。(二)基本要求

1、了解带传动的类型、工作原理、特点及应用。

2、正确分析带传动的受力情况及应力。

3、正确理解带的弹性滑动及打滑现象。

4、掌握带传动的失效形式及设计准则。

5、掌握V带传动的参数选择和设计方法。了解带传动的张紧目的及方法。(三)重点、难点及学习注意事项

1、在§8—1中主要应掌握：

1)对带传动的工作原理，重点是从本质上了解带传动是一种摩擦传动。同时明确靠摩擦传递动力时，摩擦面向一定要有足够的正压力，而带与带轮间的正压力是靠把带张紧而产生的。2)对各种带传动的特点，应着重了解平带传动与v带传动的特点．并加以比较。3)对v带的结构，应着重了解各种v带的结构特点，并加以比较。

4)对普通v带的结构及其标准，应注意将帘布芯结构与绳芯结构加以比较。

5)在分析v带传动的工作原理时，应该联系槽面摩接理论。v带的工作面是两个侧面，因而与平带相比，在同样的张紧力下，带与带轮间能产生较大的正压力及摩接力，所以能传递较大的圆周力。

2．带传动工作情况分析(§8—2)一节是本章的理论基础，包括以下主要内容：

1)带传动的受力情况分析。其核心就是要找出紧边拉力F1、松边拉力F2、初拉力F0、有效拉力Fe，的关系式。从这些关系式中可以得到以下重要结论：

①带工作时，带的两边即产生拉力差，绕上主动轮的一边拉力增大而成紧边，绕出主动轮的一边拉力减小而成松边，而巳紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量．紧边拉力F1与松边拉力F2之间存在着F1／F2＝efα的关系。

②有效拉力Fe等于带与带轮整个接触面上的总摩擦力Ff，即等于紧边拉力F1与松边拉力F2之差，见式(8—2)。

2)关于最大有效拉力。学习这一部分内容时，应该明确以下几个概念：

①柔韧体摩擦的欧拉公式(8—5)是在具有打滑趋势时摩擦力达到极限值的条件下推导出来的。

②式(8—5)F1／F2＝efα中，只给出了F1／F2的比值，并未给出F1和F2的实有值。③在一定的F1／F2的条件下，F1与F2的具体数值取决于初拉力F0的大小，故F0对传动有很大约作用，例如F0等于0时，就根本不能传动。④由式(8—7)可知，最大有效拉力Fec的大小取决于初拉力F0、包角α和摩擦系数f的大小。⑤实际有效拉力的数值与传动中的包角大小和摩擦系数无关，它是一个己知数，是由传递的功率P和带的速度v决定的。

3)关于带的应力分析，应注意以下几点：

①分析带在工作时的各种应力，包括拉应力σ、弯曲应力σb、离心应力σc的分布情况以及最大应力发生在何处。

②弯曲应力σb与带的厚度h和带轮直径D有关，这就是要限制h／D，待别是要限制小带轮直径D1的原因。

③离心应力σc实际上是由离心力(惯性力)引起的拉应力的增量。其根本原因在于带绕带轮作等速圆周运动时，必须有一个使带连续向轮心弯转的力，以产生向心加速度2v2／D，因而就必然产生一个与该力方向相反的离心力。这个离心力就产生了带的拉应力增量，即称为离心应力。

④离心应力与带的线密度(kg／m)和带的速度有关，这就是需要限制带速的原因。⑤根据带工作时应力大小和变化情况，以及保证带传动时不打滑的条件，来分析带传动的失效形式和确定带传动的设计准则。4)带的弹性滑动与打滑，是本章中的一个重点，也是一个难点。为了加深对这一概念的理解，可通过带传动的实验来建立感性认识。学习这一部分内容，应该明确以下几点： ①带在工作时产生弹性滑动的根本原因在于带本身是弹性体，而且带的紧边与松边之间存在着拉力差。由于带从紧边转到松边时，其拉力减小，要产生弹性收缩；反之，带从松边转到紧边时，其拉力增大，要产生弹性伸长。因而带在工作过程中就不可避免地要产生弹性滑动。②带的弹性滑动并不是发生在相对于全部包角的接触弧上，而总是发生在位于滑动角内的那一部分接触弧上。

③由于弹性滑动的影响，将使实际平均传动比大于理论传动比。但在一般的传动中，因滑动率并不大(ε＝1％一2％)。故可不予考虑。

④打滑是由于要求带所传递的圆周力超过了带与带轮间的最大摩擦力(即最大有效拉力)，使滑动角扩大到几何包角而引起的，它是必须避免的。

3．关于v带传动的设计计算，着重于学会v带传动的设计方法和步骤。应该明确为什么要使小带轮直径D1≥Dmin，带的速度5m/s＜v＜25m/s，主动轮包角α≥120°(至少90°)，带的根数z＜10。另外还应搞清楚包角系数Kα，长度系数KL，计及传动比影响时单根带所能传递的功率增量ΔP0等的意义。当传动比i＝l时，应该取Kα＝1，ΔP0＝0。

本节中计算带传动作用在轴上的压力Q主要是为以后进行轴的设计作准备的，它在带传动的设计中是用不着的。4．“v带轮的设计”一节中，除应了解v带轮应满足的要求外，还应着重掌握根据带轮直径来选择其结构型式，根据带的型号来确定轮槽的尺才。见表8—12。

5．在§5—6一节中。主要是对高速带传动和同步带传动作一般性的介绍。对于高速带传动应着重了解其设计持点。同步带传动是—种新型传动，对它应着重了解其工作原理和特点。(四)本章用时3个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第八章内容及机械设计作业集选2题。

第九章 链传动(一)内容

本章介绍了链传动的工作原理、特点及应用范围；重点分析了链传动的运动不均匀性(即多边形效应)产生的原因和链传动的失效形式；阐明了功率曲线图的来历及使用方法；着重讨论了滚子链传动的设计计算方法及主要参数选择；简要介绍了齿形链的结构特点以及链传动的润滑和张紧的方法。(二)基本要求

了解链传动的工作原理、特点、结构、标准及应用。了解滚子链链轮的结构和材料。

3、理解链传动的运动特性、受力分析及产生动载荷的原因。

4、掌握链传动的失效形式和设计准则。

5、掌握链传动参数的合理选择及不同链速时的选型计算。

6、了解链传动的布置、张紧和润滑。(三)重点、难点及学习注意事项

1．在学习§9—1链传动的待点及应用时，应注意以下几点：

1)链传动属于啮合传动，能获得准确的平均传动比，又能实现较大中巾心距的传动。由于刚性链节在链轮上呈多边形分布，引起瞬时传动比周期性变化和啮合时的冲击(常称为多边形效应)，因而其传动平稳性差，不宜用于分度机构。

2)链传动可在多粉尘、油污、泥沙、潮湿、高温及有腐蚀性气体等恶劣环境中工作，如用于掘土机的运行机构中。这是由于它是一种非共轭啮合传动，对链轮齿形加工误差、链条几何形状(如链节距不均匀性)误差要求不严。并且对啮合时嵌入的污物有很大的容纳能力。3)链传动不宜用于载荷变化很大和急速反向的传动中。这是由于链传动的紧边工作时形如弦索，它们的自振频率较易与外界干扰力合拍而引起振动。此外，链传动的松边及紧边呈悬垂线状态，在起动、制动及反转时，能引起传动系统的惯性冲击。因此，链传动工作时有噪声，在急速反向传动中更为严重。

2．学习§9－4时，着重点了解链传动的“多边形效应”，也就是说，了解链传动的运动不均匀性及动载荷是怎样产生的。通过学习本节必须认识到，链传动的瞬时传动比在传动过程中是不断变化的。由于刚性链节在链轮上呈多边形分布，在链条每转过一个链节时，链条前进的瞬时速度周期性地由小变到大，再由大变到小。链条沿垂直于运动方向的分速度也在作周期性变化，从而导致运动的不均匀性。

链传动运动不均匀及刚性链节啮入链轮齿间时引起的冲击，必然要引起动载荷。当链节不断啮入链轮齿间时，就会形成连续不断的冲击、振动和噪声，这种现象通常称为“多边形效应”。链的节加越大，链轮转速超高，“多边形效应”就越严重。

在设计时，必须对链速加以限制。此外，选取小节距的链条，也有利于降低链传动的运动不均匀性及动载荷。

3．学习§9—6时，首先要了解确定滚子链传动的承载能力的主要依据是什么。随着链传动技术纳发展．磨损已不再是限定其承载能力的主要失效形式。这是由于链条及链轮材料、热处理工艺的改进，链条零件表面硬度及耐磨性有很大提高的缘故。又因近代润滑技术的发展和对链条工作时铰链润滑状态的试验研究发现，当链条啮入链轮齿问而相对转动360°／z(z为链轮齿数)时，铰链内部润滑油可形成承载油楔，这时套筒和销轴间处于流体动力润滑状态。实践证明：一个设计和安装正确、润滑得当、质量台乎标准的滚子链传动，在运转中由于磨损产生的伸长率还没有达到全长的3％时，链条元件已产生疲劳破坏或胶合。所以确定滚子链传动的承载能力，通常以抗按劳强度为中心的多种失效形式的功率曲线因为依据，见图9—

12、9—13；只有在恶劣的渭滑状态下工作的短传动，磨损才依然作为限定其承裁能力的依据。

学习本节时，还必须弄清额定功率曲线图(图9—12和图9－13)的意义和实验条件。图9—12为单列滚子链额定功率曲线，曲线1、2、3组成的封闭区说明了链传动的各种失效形式都在一定条件下限制其承载能力，曲线1是由链板疲劳强度所限定，曲线2是由套筒、滚子冲击疲劳强度所限定，曲线3是由铰链胶合强度所限定。实际使用的功率曲线为图9—13，它较图9—12作了些修正，比较安全。修正的主要依据是，链传动各种失效形式的强度试验数据较分散，特别是胶合强度试验数据离散性较大。由于在高速区内，随着转速的增加，极限功率下降迅速，故图9—13中功率曲线的最右端均有一垂直线，用以限定小链轮的最高转速。

4．学习§9—6时，还要了解链传动主要参数对传动性能的影响，学会合理地选择参数，并掌握链传动的设计步骤。

链传动的设计计算通常是根据所传递的功率P、工作条件、链轮转速n1、n 2等，选定链轮齿数z1、z2，确定链的节距、列数、传动中心距、链轮结构、材料、润滑方式等。(四)本章用时3个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第九章内容及机械设计作业集选2题。

第十章、齿轮传动(一)内容

1、概述

2、齿轮传动的失效形式及设计准则

3、齿轮的材料及其选择原则

4、齿轮传动的计算载荷

5、标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算

6、齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择

7、标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算

8、标准圆锥齿轮传动的强度计算

9、齿轮的结构设计

10、齿轮传动的润滑(二)基本要求

1、了解齿轮传动的特点、应用、材料及其选择原则、结构设计和润滑。

2、掌握不同条件下，齿轮传动的失效形式及提高齿轮工作能力的有效措施。

3、掌握齿轮传动的基本设计原理，熟悉强度计算公式中各参数的含义及合理取值。

4、熟练掌握齿轮传动的受力分析，结合转向、旋向及主从动轮，准确确定各力的作用点、方向和大小。

5、熟悉齿轮传动的设计参数选择、许用应力确定和强度计算说明。

6、一般了解齿轮的精度及其选择。(三)重点、难点及学习注意事项

1．本章重点为标准直齿圆柱齿轮传动的设计原理及强度计算方法。

2．本章难点是如何针对不同条件恰当地确定设计准则和选用相应的设计数据。3．学习本章时应当注意：

1)检查与复习有关的先修知识。为了排除学习时的障碍，应当切实检查对下列内容掌握的程度，如有必要时应进行认真的复习。

①“机械原理”方面；啮合原理；渐开线的基本特性；齿轮传动的几何计算；单齿对啮合及双齿对啮合区，啮合区内轮齿啮合线总长；端面重合度与轴向重合度；斜齿轮的当量直齿轮及当量齿数；圆锥齿轮的背锥、当量圆柱齿轮及当量齿数；齿轮的变位及变位齿轮的特性等。②“金属材料及热处理”方面：碳钢、合金钢的特性与应用；常化、调质、淬火、渗碳、氯化等热处理的特性及应用。③“机械制图”、“公差及互换性测量”方面：齿轮传动精度及公差的选定与标注。

2)要能根据齿轮传动的工作条件及失效情况，辩证地确定设计准则。具体确定设计准则时，应注意掌握几个基本点：损伤出现于轮齿的什么部位，损伤的基本原因，损伤表明了轮齿的什么能力(或强度)不足，以及保证齿轮传动所需工作寿命应采取的措施等。3)掌握好有关金属材料及热处理的基本句识是学好§10—3的先决条件。这里必须注意两点：一是选材时要遵循“齿面要硬，齿芯要韧”的基本原则；二是要密切结合生产实际，除了特殊需要外，一般应考虑生产单位所能提供的材料及毛坯，并力求符合技术经济原则。

4)学习§10—4时。主要是注意搞清KA、Kv、Kα、Kβ4个系数的基本含义、实质以及它们之间的差别。对减小Kβ、Kv的措施有个基本认识即可。

要学会查用各个系数的图表。查用图表时应注意有关说明及表注。

5)§10—5为齿轮强度计算的主要内容，并且是§10—

7、§10－ 8的基础，因而必须切实学好。

从设计准则到实用的强度计算公式，有一个如何处理及演化的过程，要综合考虑轮齿的啮合位置(是单齿对啮合还是双齿对啮合)及实际啮合状况(齿轮精度高低、误差大小及轮齿的弹性变形大小)，从齿顶进入啮合起，到齿根退出啮合止(或相反)，沿整个工作齿廓找几个有代表性的啮合位置，逐一分析，对比轮齿受载情况及产生应力的大小，从而确定按轮齿的哪一个啮合位置计算其强度(齿根及齿面强度)较为合理，并符合实际情况。

对于按照分析所思结论导出设计公式的过程，只要求能够看懂，能说清楚是按什么准则、什么结论建立的，公式中各符号的含义以及如何分别确定它们的代人数值和单位。

6)必须注意，轮齿的受力分析是个不能忽视的问题，如果把力的大小或方向搞错了，就会带来一系列的错误，甚至造成严重的后果。所以对轮齿受力（包括后面斜齿、锥齿及蜗杆蜗轮章节的内容）的分析应当着重学习，并多作几次练习。

7)凡是影响轮齿形状的因素都要影响到系数YFa及YSa。影响轮齿形状的因素有基准齿形(它包含4个参数：α、ha*、c*及ρ)内、外齿，齿数及变位系数。因此查用系数YFa、YSa的图表时，一定要注意这几个影咱因素是否与设计的情况相符，若有一个不符都不能查用。表l0－5所列的系数YFa、YSa为标准外齿轮(变位系数x＝o)的数值。其它说明见表注。

8)实际选定齿轮的设计参数(z1、φd)时，不必受书上荐用数值的限制。要做到合适，应参考现有机器设备，并逐渐从实践中积累。

9)齿轮的精度及公差主要应在“公差及互换性测量”课程中学习，本章只要求能够正确地选择和应用它们。

10)“齿轮传动的强度计算说明”中应注意明确两点：一为设计齿轮时应以哪一个许用弯曲应力值[或[σ]F／(YFa YSa)]代入设计公式计算才算合理；二为确定齿轮许用接触应力[σ]H的办法。

11)斜齿轮与直齿轮的强度计算基本原理是一样的学习的重点主要是掌握它的计算特点。①斜齿轮轮齿上所受的力及其强度都按法面分析计算，故应采用法面上的各个参数。按表10—5查取斜齿轮的系数YFa、YSa时，必须按当量齿数zv查表。

②搞清强度计算式中引入重合度εα，弯曲强度计算式中引入螺旋角影响系数Yβ的意义。③接触强度计算式中仅系数ZH的含义与直齿轮的不同。各公式的推导只要能看懂即可。

12)对圆锥齿轮传动设计计算的学习重点亦是掌握其特点：处理直齿圆锥齿轮传动设计计算最基本的一点，就是把直齿圆锥齿轮的强度看作是与其平均分度圆处的当量直齿圆校齿轮的强度相当，因而强度计算式及其推导过程都可沿用直齿圆柱齿轮的，只是采用直齿圆锥齿轮平均分度圆处的当量圆柱齿轮的参数而已，这一基本特点应切实掌握。

13)教材中对齿轮的结构设计只作了原则性的说明，实际设计时还应从生产条件出发，作全面的工艺性考虑。为了装配圆柱齿轮时不致因轴向错位而导致啮合齿宽减小，往往把小齿轮的齿宽在计算齿宽的基础上再加宽一些。各式齿轮的结构及尺寸可参考生产图纸或有关手册。14)齿轮传动的润滑是个重要问题，而且是一种专门性的学问，§10—11只作了简要介绍，若须深入了解时，应学习有关专门性著作。

(四)本章用时6个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第十章内容及机械设计作业集选4题。

第十一章、蜗杆传动

(一)内容

1、蜗杆传动的类型、特点及应用

普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 普通圆柱蜗杆传动承载能力的计算 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算

5、普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算

6、普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计(二)基本要求

1、了解阿基米德蜗杆及蜗轮的加工方法、齿廓形状、尺寸计算、结构设计及材料。

2、对蜗杆传动的精度和润滑作一般了解。

3、掌握蜗杆传动的主要参数、模数和压力角的标准值及其所在平面。

4、掌握蜗杆传动的失效形式、设计准则。

5、熟练掌握蜗杆传动的受力分析、载荷计算；能熟练地运用左（右）手定则，在不同转向、旋向及主从动轮的情况下，正确确定各分力的大小、方向及作用点。握蜗杆传动的强度计算及热平衡核算。(三)重点、难点及学习注意事项

1．蜗杆的分度因直径d1及蜗杆传动的传动比i12 设计蜗杆传动时，除了模数m取标准值外，蜗杆的分度圆直径dl亦需取标准值。这样做的主要目的是为了限制切制蜗轮时所需的滚刀数目，以提高生产的经济性，并保证配对的蜗杆与蜗轮能正确地啮合。要引起注意的是蜗杆的分度圆直径不等于mz1，而是d1＝mq，式中q为蜗杆的直径系数。因此其传动比的计算也就不能用i12＝d1/d2的公式，而只能用i12＝n1/n2＝z2/z1(蜗杆为主动件)。2．蜗轮齿数z2的选择

选择蜗轮齿数即时，应注意避免在用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切，并满足传动比的要求。具体选择时，除了用于分度机构外，一般可采用表11—1中的荐用值。3．圆弧圆柱蜗杆传动的齿形角及齿廓圆弧半径ρ

在标准中推荐齿形角α＝20°~24°，但考虑到蜗杆、蜗轮的加工，啮合时接触线的形状，以及承载能力等，常取α＝23°。

ρ这个参数对承裁能力的影内极大，较小的ρ值对承载能力是有利的，但太小了，将会产生干涉现象。因此，实际应用中，推荐ρ＝(5~5.5)m。4．蜗杆传动的受力分析

蜗杆传动的受力分析参看图11—13。分析的目的在于找出蜗杆、蜗轮上作用力的大小和方向。它们是进行强度计算和轴的计算时所必需的。分析的方法类似于齿轮传动的分析方法，但各力的对应关系不同于齿轮传动的情况，这一点要特别注意。5．蜗杆传动的强度计算

1)蜗杆传动的强度计算是本章的重点。应该明确，由于蜗杆传动的相对滑动速度大，效率低，发热量大，故蜗轮齿面的主要失效形式是胶合，其次才是点蚀和磨损。但目前对胶合和磨损的计算还缺乏妥善的方法，因而通常只仿照圆柱齿轮进行齿面及齿根强度的条件性计算，并在选取许用应力时，根据蜗轮的特性来考虑胶合和磨损失效因素的影响。

2)在普通蜗杆传动的强度计算中，蜗轮看成一个斜齿圆柱齿轮，因此，其强度计算是仿照斜齿圆柱齿轮的计算方法进行的。

3)这里要注意，由于蜗杆螺旋部分从材质上来看，其强度总是高于蜗轮轮齿的强度，故失效常发生在蜗轮轮齿上，这是蜗杆传动中的薄弱环节。因而在进行齿面接触强度和齿根弯曲强度计算时，是以蜗轮为主的。而进行刚度计算时，由于蜗杆轴较细，且支承间距较长，故应以蜗杆轴为主。

6．蜗杆传动的热平衡

在闭式齿轮传动中，并不是都要进行热平衡计算。而在普通圆柱蜗杆传动中，因为有很大的滑动速度，摩擦损耗大(特别是轮齿的啮合摩擦损耗)，所以传动的效率低，工作时发热量大。由于蜗杆传动结构紧凑，箱体的散热面小，散热能力差，所以在闭式传动中，所产生的热量不能及时散去，泊温就急剧升高，这样就容易使齿面产生胶合。这就是要进行热平衡计算的原因。

热平衡计算的基本原理是单位时间内产生的热量等于或小于同时间内散发出去的热量，即H1≤H2。

在实际工作中，主要是利用热平衡条件，找出工作条件下应该控制的油温t0。只要油的工作温度能满足要求，蜗杆传动就能正常地进行工作。

(四)本章用时2个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第十一章内容及机械设计作业集选2题。

(五)本章结束布置第二个大作业，设计一机器的原动和传动部分。第十二章、滑动轴承(一)内容 概述

径向滑动轴承的典型结构

3、轴承材料和轴瓦结构

4、不完全液体摩擦滑动轴承的设计计算

5、向心动压滑动轴承的工作情况及主要几何参数

6、液体动力润滑径向滑动轴承设计计算(二)基本要求

了解轴承类型、应用及典型结构

了解轴瓦的结构、材料及其选用原则，学会油孔、油槽的合理开设及形状。掌握不完全液体摩擦滑动轴承的失效形式、设计准则及设计方法。熟悉液体动力润滑径向滑动轴承的工作情况及主要几何参数。

理解液体动力润滑径向滑动轴承的承载能力分析及最小油膜厚度的确定；对其设计计算只要求初步了解。

一般了解滑动轴承的常用润滑剂及其选用原则。(三)重点、难点及学习注意事项 1．本章重点

1)轴瓦材料及其选用。

2)不完全液体润滑滑动轴承的设计难则及设计方法 3)液体动力润滑径向滑动物承的设计。

2．本章难点为液体动力径向滑动轴承的设计。3．本章内容分析及学习注意事项

1)首先应结合§12－1重点了解轴承的分类、滑动轴承的特点及应用场合。

2)滑动轴承的典型结构，包括轴瓦结构，可结合陈列的实物或模型，重点了解各类径向滑动轴承及铀瓦结构。

3)关于轴瓦，首先应搞清楚为什么要用轴瓦。由于轴瓦的材料和结构对滑动轴承的设计十分重要，因而对轴瓦材料的要求，常用材料的类别应给予一定的重视，掌握这些常用铀瓦材料的性能、特点及其选用原则。轴瓦上开油孔或油槽的原则及具体开油槽的方法必须搞清楚，这是轴瓦结构设汁的一个重要问题。

4)在不完全液体润滑滑动轴承设计计算的一节中，对于不完全液体润滑轴承的失效形式和设计准则(注意与第四章相联系)，重点应明确p≤[p]、pV≤[pV]、V≤[V]的物理实质在于保证摩擦表面间的吸附油膜不致破裂。因为p间接地表示了轴瓦中的压应力，所以从强度和疲劳观点出发需要限制p，另外，从宏观角度看，为了控制两摩擦表面的局部接触压力，以减小磨损，也需要限制p的值，而pV，从理论上讲表征了轴承单位承压面积上单位时间内产生的摩擦热量，能否保证形成吸附油膜等，因而是不完全液体润滑滑动轴承承载能力的一个重要指标；验算V的原因，教材中己作了说明．这里就不赘述了。不完全液体润滑径向滑动轴承和止推滑动轴承的设计计算虽方法类同，但应注意它们在计算p、V及确定[p]，[V]时的区别。5)关于§l 2—7内容的说明

本节主要要求掌握以下几个基本内容：

①流体动力润滑基本方程及其在设计计算中的应用在推导一维流动的动压轴承的基本方程时要注意基本假设，即推导公式时的前提。具体的推导过程并不主要，重要的是根据式(12—8)以得出形成动压油膜的基本条件。由此，使第四章中有关液体动力润滑的物理解释得到严密的理论证明。

②液体润滑径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程学习这一段内容的中心目的．是为了使学生理解滑动轴承动压油膜形成过程中备阶段里的物理现象，以加深认识。③学习轴承的热平衡计算这部分内容要注意以下几个问题： 首先要搞清为什么要进行热平衡计算；其次，再稿清楚为什么热平衡计算最后归结为控制其油的入口温度，即应满足35℃≤ti≤40℃。

(四)本章用时4个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第十二章内容及机械设计作业集选2题。

第十三章、滚动轴承

(一)内容 概述

滚动轴承的主要类型及其代号 滚动轴承类型的选择 滚动轴承的工作情况 滚动轴承尺寸的选择 轴承装置的设计(二)基本要求

了解滚动轴承的基本结构。熟悉各类常用滚动轴承的主要类型、性能、特点及代号。熟练掌握滚动轴承寿命的计算方法。

掌握根据外载荷求一个轴承所受的轴向载荷A和径向载荷R的方法。掌握轴承装置的设计。

(三)重点、难点及学习注意事项

滚动轴承是一个多种元件的组合体(部件)，是由专门工厂大量生产的标准件，而且是用试验与统计的方法按90％的可靠度来规定它的基本额定动载荷的。因而在计算理论和方法上都 与其它各章有着较大的区别。

1．本章重点是轴承尺寸的选择，也就是如何最后确定所需轴承的代号。

2．本章难点是向心推力轴承(指角接触球轴承与圆锥该子轴承，下同)的受力分析。3．学习注意事项

1)为了能够正确地选择轴承的类型，必须注意了解滚动轴承的主要类型、性能、特点及代号等；为了能够正确地使用轴承，必须注意分析对比各种轴承装置的结构待点和适用场合(包括考虑轴承的类型、工况、装拆、固定、调整、预紧、润滑、密封等)。

滚动轴承类型选择时要考虑的主要因素，包括轴承所受的载荷、轴承的转速、调心性能的要求、轴向游动的要求以及安装和拆卸的要求等。在这些因素中，轴承所受的载荷(包括大小和方向)和转速的大小一般是最主要的。调心性能和轴向游动的要求，只是在某些特殊情况(例如多支点长袖或工作时有较大的温度差时)才需要考虑。但是在任何情况下，轴承应保证轴相对于轴承座体有确定的轴向位置。因此，—般不能在同一根轴的两边都采用没有轴向限位作用的圆柱滚子轴承。另外，对某些在特殊条件下使用的轴承，还可能提出特殊的要求，例如当径向尺寸受限制时．可能要使用滚针轴承或不包括内圈的圆柱滚子轴承；当轴向尺寸受限制时，可能要使用内圈分为两半的角接触球轴承等等。

2)为了正确选择轴承的尺寸，必须注意对波动轴承寿命值的概率意义有深刻的理解，搞清寿命计算的理论和方法的特点。

滚动轴承尺寸的选择通常依据安装轴承处的结构尺寸、轴承承受载荷的大小、轴承的寿命和可靠性的要求进行的。一般情况下，首先初选轴承的尺寸，然后进行轴承寿命的验算。因此，关于滚动轴承寿命的计算方法是本节的主要内容，这也是本章的重点内容之一。

3)正确的受力分析是轴承寿命计算的基础。在选择轴承尺寸时，首先要根据外载荷弄清楚每一个轴承所受到的径向载荷和轴向载荷值。这里，向心推力轴承所受的径向载荷与轴向载荷的计算，又是这一部分的难点，应该予以特别注意。进行滚动轴承寿命计算时所用的载荷是当量动载荷。当量动载荷可由表13—5确定载荷系数X和Y之后，根据轴承的轴向载荷和径向载荷利用公式(13—8)求得。因此，应充分掌握表13—5的使用方法。这些内容将在上课时详细讲解，并举例分析说明。

5)对于那些在工作载荷下基本上不旋转的轴承，或者慢慢地摆动以及转速极低的轴承，均应按照轴承的静强度来选择轴承的尺寸。

6)正确地进行轴承装置设计对于保证轴承的正常工作是非常重要的。为了满足同样的要求，可能有不同的设计方案。学习这一部分内容时要注意分析比较，多看一些图册作为参考。轴承装置设计是保证轴承正常工作所不可少的。教材中只列举了少量典型的支承结构。上课时可结合多媒体，展示更多的结构。通过这些结构，可了解滚动轴承在润滑、密封、安装、固定、调整诸方面可能采用的基本方法以及它们的优缺点和适用范围，以备在今后设计中能正确地使用它们。在具体设计时，由于条件不同，不要照抄硬搬，而是应该根据具体条件加以灵活运用。这一点在进行轴承装置设计时必需特别注意。

(四)本章用时6个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第十三章内容及机械设计作业集选3题。第十五章、轴

(一)内容

轴的分类、用途及材料 轴的结构设计 轴的计算(二)基本要求

了解轴的分类及常用材料。

掌握轴的结构设计和轴的强度计算。对轴的刚度校核计算作一般了解。(三)重点、难点及学习注意事项

轴的设计与其它零件的设汁有所不同，由于轴上零件的轮毂尺寸和轴承尺少需根据轴径来确定，而计算轴径所需的受力点和支承位置又与轴上零件和轴承的尺寸相位置有关。因此，轴的设计步骤通常是先估算出轴径，在此基础上进行轴的结构设计，然后进行轴的强度(或刚度)校核计算，如遇强度(或刚度)不足时，再对轴的结构尺寸进行适当的调整，必要时还应再作相应的校核(只有在转速较高时，才需校核其振动稳定性)，即轴的设计过程是结构设计与强度(或刚度)校核计算交替进行，逐步完善的。

本章的重点为阶梯轴的结构设计和强度、刚度校核计算。学习本章时应该注意：

1．轴的结构设计没有个固定的程序，它是根据轴上载荷大小、方向和分布情况，轴上零件的布置和固定方法，以及轴的加工和装配方法等而灵活决定的，以轴上零件装拆方便、定位准确、固定牢靠等来衡量轴结构设计的好坏。作轴的结构设计时，往往可以先拟定几种不同方案进行比较后加以取舍。

2．学习轴的强度校核计算时应注意下列问题：

1)当轴的结构尺寸尚未确定之前，往往来取先初估轴径的方法，把轴的受力状态简化为轴只承受扭矩。对圆截面轴受扭矩时，其强度条件如式(15—1)所示。初估的轴径一般可作为轴最细处的直径。然后根据轴上零件的安装、定位和布置等要求，进行整个轴的结构设计，定出轴的全部形状和尺寸，以备进行强度校核。

2)按弯组合成强度条件计算。这种计算方法，对于应力集中、绝对尺寸和表面状态等因素的影响，只是采取降低许用弯曲应力的粗略办法来加以考虑，因而只适用于主要承受弯短的一般用途的轴。

3)按疲劳强度条件进行精确校核。这种精确校核方法是在轴的结构形状和尺寸初步确定后，充分考虑应力集中、绝对尺寸和表面状态等影响因素，精确校核轴在变应力情况下工作的安全程度。通过对一个或几个危险截面的核算，使其满足计算安全系数Sca＞设计安全系数S的要求。这种方法只用于重要的轴的核算。

3．轴的刚度计算实质上是限制轴的弯曲变形和扭转变形必须在一定的允许范围内，以免影响轴上零件的正常工作状态。对于有些轴，刚度的要求是十分严格的，如齿轮轴，机床主轴等，如果它们强度足够，但不能说明其刚度是满足要求的，因此，在进行强度计算后，还要进行刚度的核算，使其同时满足规定的要求。

(四)本章用时4个课时，作业为光盘“机械设计自测CAI”第十五章内容及机械设计作业集选2题。

(五)本章结束布置第三个大作业，两级斜齿圆柱齿轮减速器的轴系设计。(五)考核办法

本课程期末进行考试。评分方式以百分制记，其中：平时成绩占40%(其中：大作业及大作业答辩占30%、到课率、学习态度、质疑、释疑等占10%)。期末考试范围大纲已将各章节内容区分为了解（知道）、理解（熟悉）、掌握（学会）等三个层次，后面两个层次内容将作为综合性考试的重点。学生必须在全面复习、熟悉基础知识的前提下，对重点内容作深入钻研，做到能综合、灵活应用。考题有判断、选择、填空、分析、计算及结构设计等形式。考试方法采用一页开卷。

六、教材与参考书 教材

机械设计，西北工业大学濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，1996年。主要参考书

（1）机械设计，西北工业大学濮良贵主编，高等教育出版社，1989年。（2）机械设计，许镇宇、邱宣怀主编，1996年，高等教育出版社。