机械设计教案

第一篇：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。

第二篇：机械设计教案

《机械设计》

教案

总学时：64 其中实验学时：12 讲课学时：44，习题课学时：8

目录

第一章：绪论

第二章：机械设计总论

第十章：齿轮传动 第三章：机械零件的强度

第十一章：蜗杆传动 第五章：螺纹联接

第十二章：滑动轴承 第六章：键、花键和销联接

第十三章：滚动轴承

第八章：带传动

第十四章：联轴器和离合器 第九章：链传动

第十五章：轴

北方工业大学机电学院

谭晓兰

第一讲（1）

绪论

【教学目标】 了解“机械设计”课程的地位和作用； 了解“机械设计”课程的研究对象、研究内容和学习方法； 3 了解机械设计学科的最新发展。【教学重点】

1“机械设计”课程的研究对象和研究内容。【教学过程】

一、课程的地位和作用 动画演示：自动生产线中带式运输机.2 展示：带式运输机平面图.3 讨论：带式运输机设计问题.4 讲授：“机械设计”课程的地位和作用.二、研究对象和研究内容

1展示：带式运输机平面图.2讨论：机器的组成，引出机械零部件的基本概念.3讲授：机械零部件的基本概念.4 动画演示：减速器拆装过程.5 讨论：减速器中的机械零部件.6 总结和板书：机械零部件分类.7 讲授和板书：本课程的研究对象和研究内容.三、学习方法

举例：单因素思维和多因素思维的区别.四、学科的最新发展 1讲授：发展方向.2举例：科研成果.3演示：成果图片或动画.五、总结和结尾 总结：机械零部件分类以及本课程的研究对象和研究内容.2 结尾：指出本课程根据机械零部件的分类情况，分3大部分展开.第一讲（2）

机械设计总论

【教学目标】 了解对机器的主要要求； 熟悉机械零件的主要失效形式及应满足的基本要求； 3 掌握机械零件的计算准则及设计方法； 4 熟悉机械设计的一般步骤。【教学重点】

1机械零件的主要失效形式及计算准则。【教学过程】

一、对机器的主要要求

讲授：对机器提出的主要要求

二、研究对象和研究内容

1展示：齿轮、轴承等的失效图片

2讲授：失效的基本概念和主要的失效形式

3讨论：零件在具体工作条件下发生何种失效形式与哪些因素有关

三、设计零件时应满足的基本要求

讲授：设计零件时应满足的基本要求.四、机械零件的计算准则

1讨论：如何针对失效形式确定计算准则及相应的设计方法.2讲授：机械零件的几种计算准则.五、机械零件设计的一般步骤 展示：机械零件设计一般步骤框图.2 讲授：机械零件设计的一般步骤

六、总结

本章内容比较多，由于学时有限，我们只能做概括介绍，希望同学们课下将本章内容系统复习。

第二讲

机械零件的强度

【教学目标】 了解机械零件强度的基本概念； 2 了解载荷和应力的分类； 3 熟悉材料的疲劳特性； 熟悉机械零件的强度计算和提高零件疲劳强度的措施。【教学重点】

1材料的σ—N疲劳曲线和极限应力线图； 2零件的极限应力线图。【教学过程】

一、机械零件强度的基本概念

讲授：判断零件强度的基本方式和强度分类；

二、载荷和应力的分类

1举例说明：静载荷和变载荷的概念

2讨论：名义载荷和计算载荷； 3展示：静应力与变应力图示 讲授：变应力的分类及描述稳定循环变应力的5个参量； 5 展示：稳定循环变应力分类图示； 讨论：非对称、对称、脉动及静应力的循环特性及各参量之间的关系。.三、材料的疲劳特性

1讲授：疲劳破坏及其特点；

2讲授：材料的疲劳曲线：σ—N疲劳曲线和极限应力线图； 3展示：材料的σ—N疲劳曲线并分析各段意义 4讲授：材料的极限应力线图及绘制

四、机械零件的疲劳强度计算 1讲授：零件的极限应力线图

2自学与讨论：单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算

五、总结

本章内容较多，由于学时有限，我们只介绍疲劳强度计算的一些基本知识。但对于要考研的同学还要对本章内容进行深入自学，因为考研题往往都有这部分的内容。

第三讲

螺纹联接1

【教学目标】 了解螺纹联接的基本类型以及其间的区别； 了解螺纹联接拧紧的目的和拧紧力矩的计算方法； 了解螺纹联接防松的必要性以及防松的基本原理和措施。【教学重点】

1螺纹联接类型间的区别；

2防松的必要性、基本原理和具体措施。【教学过程】

一、螺纹联接的基本类型 提问：机械零部件分类（引出本部分研究对象——联接件）.2讨论：联接件之间的区别（给出联接件分类）.3板书：联接件分类.4展示：螺纹联接的4种基本类型.5 讲授：各类螺纹联接在结构、应用和承载机理方面的区别.二、螺纹联接的拧紧

1讲授和板书：螺纹联接拧紧的目的.2讲授和板书：螺纹联接拧紧力矩的计算.三、螺纹联接的防松 讨论和板书：螺纹联接防松的必要性.2讲授和板书：螺纹联接防松的基本问题.3 讲授和板书：螺纹联接防松的基本原理和具体方法.4展示：防松的具体方法(图片和动画).四、总结和结尾 总结：螺纹联接的基本类型及其间的区别；防松的必要性、基本原理、具体方法。结尾：指出本部分属螺纹联接的基本知识，以此为基础，应该进一步展开螺纹联接基本设计理论和基本设计方法的学习.第四讲

螺纹联接2（螺栓联接强度计算）

【教学目标】 掌握受剪螺栓（铰制孔螺栓）联接强度计算方法； 2掌握受拉螺栓（普通螺栓）联接强度计算方法。【教学难点】

1既受预紧力又受工作载荷的受拉紧螺栓联接强度计算。【教学过程】 讨论：螺栓联接可能的失效形式.一、受剪螺栓联接强度计算

1展示：受剪螺栓受力分析图和动画.2讲授和板书：受剪螺栓强度计算公式.3举例：说明受剪螺栓强度计算公式应用.二、受拉螺栓联接强度计算(1)受拉松螺栓

1展示：受拉松螺栓受力分析图.2讲授：受拉松螺栓受力特点和强度计算公式.3 板书：受拉松螺栓强度计算公式.(2)只受预紧力紧螺栓

1展示：只受预紧力紧螺栓受力分析图.2 讨论：只受预紧力紧螺栓强度计算方法.3讲授：只受预紧力紧螺栓受力特点和强度计算公式.4 板书：只受预紧力紧螺栓强度计算公式.(3)既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓

1展示：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓受力分析图以及动画演示.2展示：受拉螺栓联接力－变形关系图.3讲授：受拉螺栓联接力－变形关系图.4讲授：预紧力、剩余预紧力和工作载荷之间关系的三个基本公式.5板书：预紧力、剩余预紧力和工作载荷之间关系的三个基本公式.6展示：拉力变化图.7讲授和板书：拉力幅计算公式.8讨论：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓强度计算方法.9板书：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓强度计算公式.三、总结和结尾 总结：螺栓联接承载机理、失效形式、受力特点和强度计算的区别.2 结尾：指出螺栓一般成组使用，关键是求出受力最大螺栓及其载荷.第五讲

螺纹联接3

【教学目标】 掌握螺栓组受力分析的方法；

2掌握提高螺栓联接强度的几项措施。【教学重点】

1螺栓组受力分析。【教学难点】

1受翻转力矩螺栓组的受力分析。【教学过程】 讨论：科学和假设的关系.2讲授和板书：螺栓组受力分析的任务和假设.一、受拉螺栓组联接受力分析(1)受拉螺栓组联接受横向力 1展示：受力分析图.2讲授和板书：预紧力计算公式.(2)受拉螺栓组联接受旋转力矩 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：预紧力计算公式.(3)受拉螺栓组联接受纵向力 1展示：受力分析图.2讲授和板书：工作拉力计算公式.(4)受拉螺栓组联接受翻转力矩 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：最大工作拉力计算公式.二、受剪螺栓组联接受力分析(1)受剪螺栓组联接受横向力 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：工作载荷计算公式.(2)受剪螺栓组联接受旋转力矩 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：最大工作载荷计算公式.讨论：定量分析和定性分析的关系.三、提高螺栓联接强度的措施(1)改善螺纹牙间载荷分布 展示：动画演示.2 讲授：螺纹牙间载荷分布的不均匀性.3展示和讲授：改善措施.(2)避免附加弯曲应力 举例：附加弯曲应力的危害性.2 展示和讲授：改善措施.(3)减小应力集中

1讲授：应力集中的存在和危害.2 讲授和板书：改善措施.(4)减小应力幅

1讲授和板书：减小应力幅的效果.2讲授和板书：根据应力幅计算公式分析.3讲授和展示：根据力——变形关系图分析.四、总结和结尾 总结：螺栓组联接受不同载荷时受力分析的区别；提高螺纹联接强度的4项措施.2 结尾：螺栓组受力一般均可化为上述基本受力情况的组合，将通过设计实例理解和掌握其综合分析方法.8

第六讲

螺纹联接习题课

【教学目标】 掌握螺栓组联接力分析和强度计算的基本技能； 2进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1螺栓组受力分析。【教学难点】

1根据不同的工作要求综合确定预紧力。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：受力分析方法和强度条件.二、螺栓组联接受力分析 1板书：螺栓总拉力计算公式.2分析：受力分析的基本步骤.3 讲授和板书：力系简化.4讲授和板书：最大工作拉力计算.5讲授和板书：由不滑移条件和不离缝条件联合确定预紧力.6 练习：图表查阅和系数选取.7讲授和板书：螺栓总拉力计算.二、螺栓参数确定

1讲授和板书：螺栓直径计算.2讲授和板书：螺栓标准直径选取.三、挤压强度校核

1讲授和板书：挤压强度计算公式.四、应力幅校核

1讲授和板书：应力幅计算公式.五、总结和结尾 总结：本设计实例为3种基本受力情况的组合，设计的核心工作是受力分析，其中考虑多种工作要求综合确定预紧力是解决问题的关键.2 结尾：通过本设计实例基本掌握螺栓联接的设计方法，还有许多其它类型联接的设计方法有待于学习和掌握.第七讲

键、花键和销联接

【教学目标】 了解键联接的主要类型和应用特点； 2掌握平键联接的强度校核方法； 了解花键联接的类型、特点和应用； 4了解销联接的类型、特点和应用。【教学重点】

1平键联接的强度校核方法。【教学过程】

提问：联接类型.一、键联接(1)分类

1讲授和板书：键联接分类.2 展示：平键联接结构图.3讲授和板书：平键联接承载机理和应用特点.4展示：半圆键联接结构图.5讲授和板书：半圆键联接承载机理和应用特点.6展示：楔键联接结构图.7讲授和板书：楔键联接承载机理和应用特点.8展示：切向键联接结构图.7讲授和板书：切向键联接承载机理和应用特点.(2)平键联接的强度校核 1展示：受力分析图.2讲授和板书：失效形式和强度校核公式.二、花键联接 讨论：平键联接的优缺点.2讲授和板书：花键联接的优缺点.3 展示：花键联接基本类型图.4 讲授和板书：花键联接分类.5 展示：花键联接定心方式图.6讲授和板书：花键联接定心方式.三、销联接(1)销联接功用

1讲授和板书：销联接功用.(2)销联接分类

1展示：销联接基本类型图.2讲授和板书：销联接分类、特点和应用.四、总结和结尾 总结：键联接的结构、特点和应用，平键联接强度校核.2 结尾：螺栓联接、键、花键和销联接均属可拆联接.尚有其它几类可拆联接以及不可拆联接也在工程中获得广泛应用，需要了解.11

第八讲

带传动1(带传动基础知识和基本理论)

【教学目标】 了解带传动的类型、特点和应用情况； 2熟悉普通V带的结构和标准； 掌握带传动工作原理、受力分析和应力分布、弹性滑动和打滑等基本理论；

4掌握带传动的失效形式和计算准则、承载能力确定方法。【教学重点】

1带传动的基本理论。【教学难点】

1弹性滑动和打滑。【教学过程】

提问：机械零部件分类.总结：机械传动基本类型.一、带传动概述(1)特点和应用

1展示：带传动动画.2讲授和板书：带传动优缺点.3展示：带传动应用动画.4讲授：带传动应用特点.(2)带传动分类

1讲授和板书：带传动基本类型.2展示和讲授：各类带传动的结构和应用特点.(3)V带的结构、型号和长度 1展示和讲授：V带的基本结构.2讲授和板书：V带的型号和长度.二、带传动基本理论(1)带传动工作原理

1展示和讲授：带传动工作原理.(2)受力分析.1 展示：受力分析图.2讲授和板书：有效拉力及最大有效拉力计算公式.3讲授和板书：最大有效拉力计算公式推导(包括欧拉公式推导).(3)应力分析 展示：应力分布图.2讲授和板书：拉应力.3讲授和板书：离心应力.4 讲授和板书：弯曲应力.5讲授和板书：总应力计算公式和最大应力作用位置.6动画演示：带传动总应力分布.(4)弹性滑动和打滑 1 展示：应力分布图.2讲授和板书：弹性滑动现象及其后果.3展示：接触弧组成图.4 讲授和板书：打滑及其后果.5讲授和板书：弹性滑动和打滑的关系和区别.6动画演示：弹性滑动和打滑现象.(5)失效形式和计算准则

1讨论和板书：带传动失效形式.2讲授和板书：带传动计算准则.(6)承载能力确定

1讲授和板书：带传动传递功率计算公式推导.三、总结和结尾 总结：以上为关于带传动的基础知识和基本理论，其中力和应力分析以及弹性滑动和打滑为其核心内容.2 结尾：带传动的设计方法将以上述基本理论为基础而展开.13

第九讲

带传动2(带传动设计和张紧装置)

【教学目标】 掌握带传动设计参数选择和计算方法； 2了解带传动张紧的原因和张紧装置。【教学重点】

1带传动设计参数选择和计算方法。【教学过程】

提问：带传动应力分布、弹性滑动和打滑、失效形式和计算准则.讨论：多未知量问题的求解特点.一、带传动设计(1)参数选择

1讲授和板书：最小带轮直径选择.2讲授和板书：带速选择.3讲授和板书：中心距选择.4展示：带传动几何关系图.5讲授和板书：小带轮包角计算公式.6 讨论和板书：小带轮包角选择原则.7讲授和板书：初拉力选择原则.(2)带型号、长度和根数确定 1讲授和板书：带型号确定原则.2展示和讲授：各类带传动的结构和应用特点.3展示：带传动几何关系图.4讲授和板书：带长计算公式及其确定方法.5讲授和板书：根数确定方法和计算公式.二、带传动张紧

1讲授和板书：张紧原因.2讲授和板书：张紧方法.3展示：张紧装置图.4讲授和板书：张紧轮位置选择.三、总结和结尾 总结：以上为带传动的设计方法，其中参数选择是关键.2 结尾：依据上述设计方法，我们将完成带式运输机中带传动的设计计算工作.第十讲

带传动习题课

【教学目标】 掌握机械传动装置总体设计的基本方法； 2掌握带传动设计计算的基本技能；

3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1带传动设计计算能力训练。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：机械传动装置的一般设计步骤.一、传动装置总体设计 1讲授和板书：电机选择.2讲授和板书：总传动比确定及其分配.3 讲授和板书：运动学计算.二、带传动设计

1分析和板书：带传动设计已知条件.2讲授和板书：带型号确定.3讲授和板书：带轮直径确定.4 讨论：带速不合适如何调整.5讲授和板书：带长、中心距和包角确定.6讨论：包角不合适如何调整.7讲授和板书：带根数确定.8讲授和板书：带初拉力和压轴力确定.三、总结和结尾 总结：以上为带传动的一般设计过程，其中关键是参数选择，设计参数调整能力是重要的设计技能.2 结尾：带式运输机中带传动部分已经设计完成，尚有齿轮传动和链传动有待于设计.第十一讲

链传动

【教学目标】 熟悉链传动的类型、特点和应用情况； 2 掌握链传动的运动特性； 掌握套筒滚子链的设计计算方法； 4 熟悉链传动的布置和张紧方法。【教学重点】

1链传动的运动特性和设计计算。【教学过程】

提问：机械传动分类.总结：链传动的应用实例.一、链传动概述(1)特点和应用

1、录像：链传动的特点

2讲授和板书：链传动优缺点.3展示和讲授：链传动应用实例动画演示和应用特点.(2)链传动分类

1讲授和板书：链传动基本类型.2展示：各类链传动结构图片.3讲授：各类链传动的结构和应用特点.(2)传动链的结构特点 1录像：滚子链结构

2展示：套筒滚子链传动结构图和接头形式图.3讲授和板书：套筒滚子链的结构和接头形式.4录像：齿形链结构

二、链传动的运动特性(1)运动不均匀性

1展示：运动不均匀性分析模型图.2讲授和板书：链传动的运动不均匀性.3展示：链传动的运动不均匀性动画演示.4讲授和板书：运动不均匀性影响因素.(2)动载荷

1讲授和板书：链传动的动载荷.2讲授和板书：动载荷影响因素.三、滚子链的设计计算(1)参数选择

1讲授和板书：传动比选择.2讲授和板书：链轮齿数选择.3展示：跳链动画演示.4讲授和板书：节距选择.5讲授和板书：中心距和链节数选择.(2)失效形式和许用功率曲线图 1讲授和板书：失效形式.2展示和讲授：许用功率曲线图.(3)设计计算公式

1讲授和板书：强度校核公式.2讲授和板书：静强度校核公式.3讲授和板书：受力分析.四、链传动的布置和张紧方法(1)链传动的布置

1展示：链传动的布置方式图.2讲授和板书：链传动的布置原则.(2)张紧方法

1讲授和板书：张紧目的.2讲授和板书：张紧方法.五、总结和结尾 总结：本章主要介绍了链传动的运动不均匀性、动载荷、参数选择和设计计算方法.2 结尾：传动尚需支撑于轴和轴承等轴类零件上才可以实现.17

第十二讲（1）

齿轮传动1(齿轮传动概述和材料、失效及计算准则)

【教学目标】 熟悉齿轮传动的类型、特点和应用情况； 2 掌握齿轮传动的材料、失效形式和计算准则。【教学重点】

1齿轮传动的材料、失效形式和计算准则。【教学过程】

提问：机械传动分类.总结：机械传动最主要类型.一、齿轮传动概述(1)特点和应用

1讲授和板书：齿轮传动优缺点.2展示和讲授：齿轮传动应用实例和应用.(2)齿轮传动分类

1讲授和板书：齿轮传动基本类型.2展示：各类齿轮传动动画演示.3讲授：各类齿轮传动的结构和应用特点.二、齿轮传动材料、失效形式和计算准则(1)齿轮传动材料

1讲授和板书：齿轮传动材料的基本要求.2讲授和板书：各类齿轮材料及其应用特点.(2)失效形式

1讲授和板书：齿轮传动的失效形式.2展示：齿根折断形成机理动画以及实例照片.3讲授和板书：齿根折断形成机理、特征及其分类.4展示：齿面点蚀形成机理动画以及实例照片.5讲授和板书：齿面点蚀形成机理、特征及其分类.6展示：齿面胶合实例照片.7讲授和板书：齿面胶合形成机理及特征.8展示：齿面磨损实例照片.9讲授和板书：齿面磨损形成机理及特征.10展示：齿面塑性变形形成机理动画以及实例照片.11讲授和板书：齿面塑性变形形成机理及特征.(3)计算准则

1讲授和板书：齿轮传动设计计算准则.三、总结和结尾 总结：齿轮传动的材料、失效形式和计算准则.2 结尾：以后的强度设计将针对相应的失效形式，根据计算准则展开.19

第十二讲（2）

齿轮传动2(受力分析和计算载荷)

【教学目标】 掌握齿轮传动受力分析的基本方法； 掌握齿轮传动计算载荷的基本概念、各种载荷系数的影响因素及确定方法。【教学重点】

1齿轮传动受力分析和计算载荷。【教学过程】

讨论：齿轮传动强度设计的基础是受力分析.一、齿轮传动受力分析

(1)直齿圆柱齿轮传动受力分析

1展示：直齿圆柱齿轮传动受力分析动画.2讲授和板书：直齿圆柱齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.3例题1：一级直齿圆柱齿轮传动受力分析示例

(2)斜齿圆柱齿轮传动受力分析

1展示：斜齿圆柱齿轮传动受力分析动画.2讲授和板书：斜齿圆柱齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.3例题2：一级斜齿圆柱齿轮传动受力分析示例 4例题3：两级斜齿圆柱齿轮传动受力分析示例(3)直齿锥齿轮传动受力分析

1展示：直齿锥齿轮传动受力分析动画.2讲授和板书：直齿锥齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.3例题4：一级直齿锥齿轮传动受力分析示例 4例题5：圆锥——圆柱齿轮传动受力分析示例

二、齿轮传动的计算载荷

1讲授和板书：齿轮传动计算载荷的概念和计算公式.2讲授和板书：使用系数考虑的基本因素及其确定方法.3讲授和板书：动载系数考虑的基本因素及其确定方法.4讲授和板书：齿间载荷分配系数考虑的基本因素及其确定方法.5讲授和板书：齿向载荷分布系数考虑的基本因素及其确定方法.6 展示：齿轮传动偏载现象动画演示.三、总结和结尾 总结：齿轮传动的受力分析要点和计算载荷考虑的基本因素.结尾：受力分析的结果将带入强度公式进行强度计算.21

第十三讲

齿轮传动3(直齿圆柱齿轮传动强度计算)

【教学目标】 掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度计算公式的力学模型、推导思路及应用注意事项；

2掌握直齿圆柱齿轮传动齿根弯曲疲劳强度计算公式力学模型、推导思路及应用注意事项。【教学重点】

1直齿圆柱齿轮传动强度计算。【教学过程】

提问：齿轮传动设计计算准则.一、齿面接触疲劳强度(1)公式推导

1展示：赫兹接触模型动画演示.2讲授和板书：赫兹接触应力计算公式.3展示：赫兹接触应力变化规律动画演示.4讲授和板书：计算特征点.5展示：计算模型图.6讲授和板书：齿面接触疲劳强度计算公式推导.(2)应用说明

1分析和板书：中心距和分度圆直径对接触疲劳强度的影响.2分析和板书：齿面硬度对接触疲劳强度的影响.二、齿根弯曲疲劳强度(1)公式推导

1讲授和板书：基本假设.2展示：弯曲应力计算模型动画演示.3讲授和板书：齿根弯曲应力计算公式推导.(2)应用说明

1分析和板书：模数对齿根弯曲应力的影响.三、总结和结尾 总结：直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲接触疲劳强度公式的推导过程及其应用注意事项.2 结尾：上述公式可以直接用于工程实际解决具体设计问题.第十四讲（1）

齿轮传动4(斜齿轮强度计算和锥齿轮传动)

【教学目标】 掌握斜齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度以及齿根弯曲疲劳强度计算公式的力学模型、推导思路及应用注意事项； 掌握直齿圆锥齿轮传动几何关系、受力分析和强度计算方法。【教学重点】

1斜齿圆柱齿轮传动强度计算。【教学过程】

提问：直、斜齿轮传动区别和联系.一、斜齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度(1)公式推导

1展示：计算模型图.2讲授和板书：赫兹接触应力计算公式.3讲授和板书：齿面接触疲劳强度计算公式推导.(2)应用说明

1分析和板书：直、斜齿轮传动承载能力比较.二、斜齿圆柱齿轮传动齿根弯曲疲劳强度(1)公式推导

1讲授和板书：基本假设.2讲授和板书：齿根弯曲应力计算公式推导.三、直齿圆锥齿轮传动(1)直齿圆锥齿轮传动特点.1讲授和板书：直齿圆锥齿轮传动特点.(2)直齿圆锥齿轮传动几何关系及当量齿轮基本参数 1 展示：直齿圆锥齿轮传动几何关系和当量关系.2讲授和板书：直齿圆锥齿轮传动几何关系.3讲授和板书：当量齿轮基本参数.(3)受力分析

1展示：受力分析模型动画演示.2 讲授和板书：直齿圆锥齿轮传动力计算公式和方向判别原则.(4)接触疲劳强度和弯曲疲劳强度

1讲授和板书：接触应力计算公式推导.2讲授和板书：弯曲应力计算公式推导.3讲授和板书：应用注意事项.四、总结和结尾 总结：直、斜齿圆柱齿轮以及圆锥传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度公式的区别和联系.2 结尾：上述公式可以直接用于工程实际解决具体设计问题.24

第十四讲（2）

齿轮传动5(齿轮传动设计参数和许用应力)

【教学目标】 掌握齿轮传动设计参数意义、选择原则和方法； 2掌握齿轮传动许用应力选择原则和方法； 3 了解齿轮的常用结构形式。【教学重点】

1设计参数和许用应力选择。【教学过程】

一、设计参数和许用应力(1)接触强度

1分析和板书：齿宽系数对接触疲劳强度的影响.2分析和板书：许用接触应力确定方法及分析.(2)弯曲强度

1分析和板书：重合度系数确定方法.2分析和板书：齿形系数对齿根弯曲应力的影响.3分析和板书：许用弯曲应力确定方法及分析.4讲授和板书：小齿轮齿数确定原则.(3)斜齿轮传动

1分析和板书：螺旋角选择原则.2讲授和板书：螺旋角系数确定.3讲授和板书：齿形系数确定.二、齿轮结构 展示：齿轮结构图.2 讲授：齿轮结构类型.三、总结和结尾 总结：齿轮传动设计参数和许用应力的选择是设计过程的关键.2 结尾：以设计公式为基础，具有设计参数和许用应力的选择能力即可以解决工程实际中的具体设计问题.26

第十五讲（1）

直齿圆柱齿轮传动习题课

【教学目标】 掌握直齿圆柱齿轮传动设计计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1齿轮传动参数的确定和调整方法。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计计算公式选择.一、参量选择

1讲授和板书：传动精度选择.2讲授和板书：齿轮材料和热处理方式选择.3 讲授和板书：小齿轮齿数选择.4讲授和板书：齿宽系数选择.二、小齿轮分度圆直径计算 1分析和板书：设计公式.2讲授和板书：载荷系数确定.3讲授和板书：弹性系数和重合度系数等确定.4讲授和板书：许用应力确定.5讲授和板书：小齿轮分度圆直径计算和圆周速度校验.6讲授和板书：传动参数确定和调整及几何尺寸计算.三、弯曲强度校验

1讲授和板书：弯曲强度校验公式.2讲授和板书：系数确定和强度校验.四、总结和结尾 总结：以上为齿轮传动的一般设计过程，其中关键是参数选择，设计参数调整能力是重要的设计技能.2 结尾：带式运输机中带传动和齿轮传动部分已经设计完成，尚有链传动有待于设计，此外，齿轮传动部分尚可以选用斜齿轮和人字齿轮.28

第十五讲（2）

斜齿圆柱齿轮传动习题课

【教学目标】 掌握斜齿圆柱齿轮传动设计计算的基本技能； 2进行查阅图表和运用标准的基本训练； 齿轮传动受力分析训练以及设计计算公式分析训练。【教学重点】

1斜齿圆柱齿轮传动设计计算。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计计算公式选择.一、参量选择

1讲授和板书：传动精度选择.2讲授和板书：齿轮材料和热处理方式选择.3 讲授和板书：小齿轮齿数选择.4讲授和板书：齿宽系数选择.二、小齿轮分度圆直径计算 1分析和板书：设计公式.2讲授和板书：载荷系数确定.3讲授和板书：弹性系数和重合度系数等确定.4讲授和板书：许用应力确定.5讲授和板书：小齿轮分度圆直径计算和圆周速度校验.6讲授和板书：传动参数确定和调整及几何尺寸计算.三、弯曲强度校验

1讲授和板书：弯曲强度校验公式.2讲授和板书：系数确定和强度校验.四、受力分析题(1)圆柱齿轮传动 展示：二级圆柱齿轮传动简图、已知条件和待求量.2 练习：各力方向确定.3 总结和答案：力方向确定原则和各力正确方向.(2)圆锥齿轮传动 展示：二级圆锥——圆柱齿轮传动简图、已知条件和待求量.2 练习：各力方向确定.3 总结和答案：力方向确定原则和各力正确方向.五、设计计算公式分析题

1展示：已知条件和具体问题.2 讨论和提问：学生回答问题.3 总结：正确答案.五、作业（P79第十题）

六、总结和结尾 总结：斜齿轮传动一般设计过程，设计参数调整，受力分析规律.2 结尾：带式运输机中传动形式尚有可能采用蜗杆传动等.31

第十六讲（1）

蜗杆传动1(蜗杆传动概述和参数选择几何计算)

【教学目标】 熟悉蜗杆传动的类型、特点和应用情况； 掌握蜗杆传动的参数选择原则和几何计算方法。【教学重点】

1蜗杆传动的参数选择。【教学过程】

提问：机械传动分类.总结：机械传动的第二大传动类型.一、蜗杆传动概述(1)特点和应用

1讲授和板书：蜗杆传动优缺点.2展示和讲授：蜗杆传动应用实例和应用特点.(2)蜗杆传动分类

1讲授和板书：蜗杆传动基本类型.2展示：各类蜗杆传动动画演示.3讲授：各类蜗杆传动的结构和应用特点.(3)普通蜗杆传动的啮合特点 1展示：普通蜗杆传动主平面图.2讲授和板书：普通蜗杆传动主平面概念和啮合特点.二、蜗杆传动参数选择和几何计算(1)参数选择

1讲授和板书：模数和压力角.2讲授和板书：蜗杆中圆直径和直径系数.3 讲授和板书：蜗杆头数和蜗轮齿数.4讲授和板书：蜗杆导程角.(2)几何计算

1讲授和板书：普通蜗杆传动几何计算公式.三、总结和结尾 总结：蜗杆传动一般设计过程，参数选择的关键作用.2 结尾：进行实际蜗杆传动尚需建立基于计算准则的强度设计公式.32

第十六讲（2）

蜗杆传动2(蜗杆传动失效形式和受力分析)

【教学目标】 掌握蜗杆传动的材料、失效形式和失效特点以及计算准则； 2 掌握蜗杆传动的受力分析方法。【教学重点】

1蜗杆传动的材料、失效特点、计算准则和受力分析。【教学过程】

提问：齿轮传动失效形式.一、蜗杆传动的材料、失效形式和计算准则(1)蜗杆传动材料

1讲授和板书：蜗杆传动材料的基本要求.2讲授和板书：蜗杆材料种类和应用.3讲授和板书：蜗轮材料种类和应用.(2)蜗杆传动失效形式和失效特点 1讲授和板书：蜗杆传动失效形式.2展示：蜗杆传动失效形式.3讲授和板书：蜗杆传动失效特点.(3)蜗杆传动设计计算准则

1讲授和板书：蜗杆传动的设计计算准则.二、蜗杆传动受力分析

1展示：蜗杆传动受力分析动画演示以及受力分析图.2讲授和板书：蜗杆和蜗轮受力计算公式.3 讲授和板书：蜗杆和蜗轮受力方向确定原则.三、总结和结尾 总结：蜗杆传动材料决定其失效形式，失效形式决定了设计计算准则；而受力分析是应力求解的基本条件。结尾：本部分工作是强度设计的重要基础和依据。

第十七讲（1）

蜗杆传动3(强度计算和热平衡计算)

【教学目标】 掌握蜗杆传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳 强度计算模型、推导过程以及应用注意事项； 掌握蜗杆传动效率计算方法和热平衡计算方法。【教学重点】

1蜗杆传动的强度公式和热平衡计算方法。【教学过程】

提问：蜗杆传动的材料、失效形式和计算准则.一、蜗杆传动接触疲劳强度计算(1)公式推导

1展示：计算模型图.2讲授和板书：蜗杆传动计算模型.3讲授和板书：赫兹公式.4讲授和板书：综合曲率半径计算.5讲授和板书：计算载荷计算.6讲授和板书：接触线长度计算.7讲授和板书：接触强度设计和校核公式.(2)公式应用注意

1讲授和板书：许用接触应力确定.2讲授和板书：载荷系数计算特点.二、蜗杆传动弯曲疲劳强度计算(1)公式推导

1讲授和板书：比较法给出弯曲疲劳强度设计和校核公式.(2)公式应用注意

1讲授和板书：齿形系数确定方法.2讲授和板书：螺旋角系数确定方法.三、蜗杆传动效率和热平衡计算

1讲授和板书：蜗杆传动效率计算公式.2讲授和板书：蜗杆传动热平衡计算公式.3 讨论：改善散热条件的措施.四、总结和结尾 总结：本节给出了蜗杆传动接触疲劳强度计算公式、弯曲疲劳强度计

算公式以及热平衡计算公式。结尾：上述公式的灵活应用即可以解决工程实际中的蜗杆传动设计问题。

第十七讲（2）

蜗杆传动习题课

【教学目标】 掌握普通蜗杆传动设计计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1传动参数的选择和调整。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计计算公式选择.一、参量选择

1讲授和板书：材料和热处理方式选择.2讲授和板书：精度选择.3 讲授和板书：蜗杆头数选择.二、强度计算

1分析和板书：设计公式.2讲授和板书：蜗轮轴扭距确定.3讲授和板书：载荷系数确定.4讲授和板书：弹性系数确定.5讲授和板书：许用应力确定.6讲授和板书：传动参数确定和调整.7讲授和板书：导程角计算.三、传动参数和尺寸确定 1讲授和板书：中心距计算.2讲授和板书：中圆直径计算.3讲授和板书：圆周速度和相对滑动速度校验.四、弯曲强度校验

1讲授和板书：系数确定.2讲授和板书：强度校验.五、热平衡校验

1讲授和板书：参量确定.2讲授和板书：热平衡校验.六、作业（P95第八题）

七、总结和结尾 总结：以上为蜗杆传动的一般设计过程，其中关键是参数选择，设计参数调整能力是重要的设计技能.36 结尾：蜗杆传动尚可用于许多场合.第十八讲

滑动轴承1(概述和条件性计算)

【教学目标】 熟悉滑动轴承的分类、特点、应用场合；

2掌握滑动轴承的主要材料及其选择原则，轴瓦结构； 3 掌握非液体摩擦滑动轴承的条件性计算方法。【教学重点】

1滚动轴承的材料选择和条件性计算。【教学过程】

提问：曲轴轴承如何选择.总结：滑动轴承应用.一、概述

(1)滑动轴承分类

1展示：滑动轴承摩擦状态图.2讲授和板书：滑动轴承分类.(2)滑动轴承特点

1讲授和板书：滑动轴承优缺点.(3)滑动轴承应用

1讲授和板书：滑动轴承应用场合.二、滑动轴承的材料选择(1)基本要求

1讲授和板书：滑动轴承材料的基本要求.(2)常用材料

1讲授和板书：轴承合金.2讲授和板书：轴承青铜.3讲授和板书：轴承黄铜.4讲授和板书：铸铁.5讲授和板书：粉末冶金材料.6讲授和板书：轴承塑料.三、轴瓦结构

1展示：轴瓦结构图.2讲授和板书：轴瓦基本结构.3展示：油孔、油沟和油室结构图.4讲授和板书：油孔、油沟和油室的作用和布置.四、非液体摩擦滑动轴承的条件性计算

1讲授和板书：非液体摩擦滑动轴承的失效形式和计算准则.2展示：径向滑动轴承计算模型图.3讲授和板书：径向滑动轴承条件性计算公式.4展示：推力滑动轴承计算模型图.5讲授和板书：推力滑动轴承条件性计算公式.五、总结和结尾 总结：以上重点为滑动轴承的材料选择和条件性计算方法.2 结尾：条件性计算的应用场合讨论..38

第十九讲

滑动轴承2(液体摩擦滑动轴承承载机理)

【教学目标】 熟悉流体动压方程的基本假设以及方程的推导过程； 2掌握动压油膜形成原理及必要条件。【教学重点】

1动压油膜形成原理及必要条件。【教学过程】

提问：液体摩擦与非液体摩擦的区别.讨论：托尔实验.一、流体动压方程推导

(1)流体动压方程的基本假设 1展示：流体动压方程.2讲授和板书：流体动压方程的基本假设.3讲授和板书：流体平衡方程应用.4讲授和板书：牛顿内摩擦定律应用.5讲授和板书：速度分布.6讲授和板书：流量计算.7讲授和板书：连续性条件应用得出流体动压基本方程(雷诺方程).二、油楔承载机理

1展示：油楔内压力分布和速度分布图.2讲授和板书：动压油膜形成的必要条件.3分析和板书：收敛油楔.4分析和板书：扩散油楔和平行油楔.五、总结和结尾 总结：以上重点为油楔承载机理和动压油膜形成条件.2 结尾：轴承内容全部结束了，轴类零件尚有联轴器等零部件需要了解..39

第二十讲

滚动轴承1(概述和结构设计)

【教学目标】 熟悉滚动轴承的分类、特点、应用和类型选择原则；

2掌握滚动轴承的失效形式、基本额定寿命等重要概念和寿命计算方法。【教学重点】

1滚动轴承的尺寸选择计算。【教学难点】

1角接触滚动轴承的当量动负荷计算。【教学过程】

提问：轴如何支撑.总结：滚动轴承和滑动轴承区别.一、概述

(1)滚动轴承构造

1展示：滚动轴承构造动画.2讲授和板书：滚动轴承的基本构造.(2)滚动轴承材料

1讲授和板书：滚动轴承材料.(3)滚动轴承特点

1讲授和板书：滚动轴承优缺点.(4)滚动轴承设计任务

1讲授和板书：滚动轴承设计任务.二、滚动轴承的类型选择(1)滚动轴承分类

1展示：滚动轴承基本类型结构图.2讲授和板书：滚动轴承基本类型.(2)滚动轴承代号

1讲授和板书：滚动轴承代号.2讲授和板书：滚动轴承基本代号.(3)滚动轴承类型选择

1讲授和板书：滚动轴承类型选择原则.三、滚动轴承尺寸选择计算(1)载荷分布和应力变化

1展示：滚动轴承载荷分布和应力变化图及动画演示.2讲授和板书：载荷分布和应力变化特点.(2)滚动轴承失效形式和计算准则

1展示：滚动轴承失效形式动画演示和实例照片.2讲授和板书：滚动轴承的主要失效形式和计算准则.(3)滚动轴承寿命计算

1讲授和板书：滚动轴承基本概念（基本额定寿命、基本额定动负荷及当量动负荷）.2讲授和板书：寿命计算公式.3讲授和板书：角接触轴承轴向载荷计算.(4)滚动轴承静负荷计算

1讲授和板书：滚动轴承基本概念（基本额定静负荷及当量静负荷）.2讲授和板书：静负荷计算公式.(5)极限转速计算

1讲授和板书：极限转速基本概念.2讲授和板书：极限转速计算公式.四、总结和结尾 总结：以上为滚动轴承类型选择和尺寸选择计算的基本理论和基本方法.2 结尾：滚动轴承设计尚有一个组合设计的问题.41

第二十一讲

滚动轴承2(结构设计)

【教学目标】 熟悉滚动轴承的分类、特点、应用和类型选择原则；

2掌握滚动轴承的失效形式、基本额定寿命等重要概念和寿命计算方法。【教学重点】

1滚动轴承的尺寸选择计算。【教学难点】

1角接触滚动轴承的当量动负荷计算。【教学过程】

提问：轴如何支撑.总结：滚动轴承和滑动轴承区别.一、概述

(1)滚动轴承构造

1展示：滚动轴承构造动画.2讲授和板书：滚动轴承的基本构造.(2)滚动轴承材料

1讲授和板书：滚动轴承材料.(3)滚动轴承特点

1讲授和板书：滚动轴承优缺点.(4)滚动轴承设计任务

1讲授和板书：滚动轴承设计任务.二、滚动轴承的类型选择(1)滚动轴承分类

1展示：滚动轴承基本类型结构图.2讲授和板书：滚动轴承基本类型.(2)滚动轴承代号

1讲授和板书：滚动轴承代号.2讲授和板书：滚动轴承基本代号.(3)滚动轴承类型选择

1讲授和板书：滚动轴承类型选择原则.三、滚动轴承尺寸选择计算(1)载荷分布和应力变化

1展示：滚动轴承载荷分布和应力变化图及动画演示.2讲授和板书：载荷分布和应力变化特点.42

(2)滚动轴承失效形式和计算准则

1展示：滚动轴承失效形式动画演示和实例照片.2讲授和板书：滚动轴承的主要失效形式和计算准则.(3)滚动轴承寿命计算

1讲授和板书：滚动轴承基本概念（基本额定寿命、基本额定动负荷及当量动负荷）.2讲授和板书：寿命计算公式.3讲授和板书：角接触轴承轴向载荷计算.(4)滚动轴承静负荷计算

1讲授和板书：滚动轴承基本概念（基本额定静负荷及当量静负荷）.2讲授和板书：静负荷计算公式.(5)极限转速计算

1讲授和板书：极限转速基本概念.2讲授和板书：极限转速计算公式.四、总结和结尾 总结：以上为滚动轴承类型选择和尺寸选择计算的基本理论和基本方法.2 结尾：滚动轴承设计尚有一个组合设计的问题.43

第二十二讲

滚动轴承3(组合设计)

【教学目标】

1掌握滚动轴承组合设计的基本内容和基本方法。【教学重点】

1滚动轴承的组合设计。【教学过程】

提问：滚动轴承设计计算准则.总结：滚动轴承设计的重要组成部分为组合设计.一、轴系固定的结构形式(1)两端固定

1展示：两端固定滚动轴承部件动画演示.2讲授和板书：两端固定轴承部件的结构特点和应用.(2)一端固定一端游动

1展示：一端固定一端游动滚动轴承部件动画演示.2讲授和板书：一端固定一端游动轴承部件的结构特点和应用.(3)两端游动

1展示：两端游动滚动轴承部件动画演示.2讲授和板书：两端游动轴承部件的结构特点和应用.二、滚动轴承的配合

1讲授和板书：滚动轴承的配合特点.三、滚动轴承润滑和密封(1)滚动轴承润滑

1讲授和板书：滚动轴承润滑种类和应用特点.(2)滚动轴承密封

1讲授和板书：滚动轴承的密封种类和应用特点.四、滚动轴承的间隙调整

1展示：滚动轴承间隙调整方法动画演示.2讲授和板书：滚动轴承的间隙调整目的和方法.五、滚动轴承的拆卸

1展示：滚动轴承拆卸装置结构图

2讲授和板书：滚动轴承的拆卸方法和注意事项.六、总结和结尾 总结：以上为滚动轴承组合设计的基本内容.2 结尾：滚动轴承组合设计的基本内容是工程实际设计的重要基础.44

第二十三讲

滚动轴承习题课

【教学目标】 掌握滚动轴承选择计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1滚动轴承当量动负荷计算。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计一般程序.一、轴承类型和尺寸选择

1讲授和板书：轴承类型选择(深沟球轴承).2讲授和板书：轴承尺寸选择和性能指标.二、当量动负荷计算

1讲授和板书：径向力和轴向力计算.2讲授和板书：当量动负荷计算.三、滚动轴承寿命计算

1讲授和板书：滚动轴承寿命计算.四、角接触轴承寿命计算

1讲授和板书：改选角接触轴承、查得性能指标.2讲授和板书：径向力和轴向力计算.3讲授和板书：当量动负荷计算.4讲授和板书：滚动轴承寿命计算.5 讨论：角接触轴承和深沟球轴承寿命比较.6 提问：提高滚动轴承寿命的其它方法.五、作业（P129第六题）

七、总结和结尾 总结：以上为滚动轴承的一般设计过程，其中关键是当量动负荷计算.2 结尾：滚动轴承应用最为广泛，有些场合不合适.46

第二十四讲

联轴器和离合器

【教学目标】 掌握联轴器的功用、分类和选择方法；

2掌握几种常用联轴器的结构、特点和应用场合。3 了解常用离合器的类型及特点。【教学重点】

1联轴器的分类以及常用联轴器的结构特点。【教学过程】

提问：机器组成.总结：联轴器连接机器各组成部分.一、概述

(1)联轴器功用

1讲授和板书：联轴器功用.2讲授和板书：联轴器和离合器的区别.(2)联轴器分类

1展示：两轴位移的基本形式.2讲授和板书：两轴位移的基本形式.3讲授和板书：联轴器分类.(3)离合器种类

1讲授和板书：离合器种类.(4)联轴器选择

1讲授和板书：联轴器选择基本程序.2讲授和板书：许用扭距计算.二、常用联轴器(1)刚性联轴器

1展示和讲授：凸缘联轴器.2展示和讲授：套筒联轴器.3展示和讲授：夹壳联轴器.(2)位移补偿方法

1讲授和板书：位移补偿的两种基本方法.(3)无弹性元件挠性联轴器 1展示和讲授：滑块联轴器.2展示和讲授：齿轮联轴器.3展示和讲授：滚子链联轴器.4展示和讲授：万向联轴器.47

(4)金属弹性元件挠性联轴器 1展示和讲授：蛇形弹簧联轴器.2展示和讲授：径向簧片联轴器.(5)非金属弹性元件挠性联轴器 1展示和讲授：弹性套柱销联轴器.2展示和讲授：弹性柱销联轴器.三、总结和结尾 总结：以上重点为联轴器的分类方法和常用联轴器的结构特点.2 结尾：离合器部分不再讲解，作为同学们课下的自学内容，要求了解常用离合器的类型及特点。

第二十五讲

轴1(概述和结构设计)

【教学目标】 熟悉轴的功用、类型、特点及应用情况；

2了解轴设计的主要问题，熟悉轴的材料、刚度计算和振动稳定性计算的基本思路； 掌握轴结构设计的基本因素和基本方法。【教学重点】 1轴的结构设计。【教学过程】

提问：机械零件分类.总结：机械传动支撑于轴上.一、概述(1)轴分类

1讲授和板书：轴的基本类型和应用特点.2展示：各类轴的结构图.3 练习：轴类型判别.(2)轴设计的主要问题

1讲授和板书：轴设计的主要问题.2讲授和板书：振动稳定性计算思路.3讲授和板书：刚度计算思路.4讲授和板书：轴的常用材料.二、轴的结构设计

(1)轴结构设计的基本问题 1讲授和板书：基本问题.2展示：结构设计实例图.(2)初算

1讲授和板书：初算公式.(3)结构设计基本因素 1展示：轴系结构图.2展示：结构设计基本因素结构图.3讲授和板书：结构设计基本因素.三、总结和结尾 总结：以上为轴结构设计的基本考虑因素.2 结尾：如何综合应用将通过设计实例体会.49

第二十六讲(1)轴2(轴的强度计算)

【教学目标】 掌握轴强度校核的许用弯曲应力法； 2掌握轴强度校核的安全系数法。【教学重点】

1轴强度校核的安全系数法。【教学过程】

提问：轴受力特点和可能的失效形式.总结：轴的失效形式.一、许用弯曲应力法

1讲授和板书：第三强度理论及当量应力计算公式.2讲授和板书：轴当量应力计算.3 展示：应力循环变化图.4讲授和板书：引入应力校正系数考虑应力变化.5讲授和板书：给出强度条件.二、安全系数法

1讲授和板书：强度计算基本判据.2讲授和板书：许用安全系数确定.3讲授和板书：安全系数计算.4讲授和板书：静强度条件建立.5讲授和板书：危险截面确定原则.三、总结和结尾 总结：以上为轴强度校核的基本方法，分别用于一般用途轴和重要轴.2 结尾：通过下一次课的设计实例将训练上述强度公式的具体使用方法.50

第三篇：机械设计教案

机械设计教案

第一讲 机械设计概论

【教学目标】 了解“机械设计”课程的地位和作用； 了解“机械设计”课程的研究对象、研究内容和学习方法； 3 了解机械设计学科的最新发展。【教学重点】

1“机械设计”课程的研究对象和研究内容。【教学过程】

一、课程的地位和作用 动画演示：自动生产线中带式运输机.2 展示：带式运输机平面图.3 讨论：带式运输机设计问题.4 讲授：“机械设计”课程的地位和作用.二、研究对象和研究内容 1展示：带式运输机平面图.2讨论：机器的组成，引出机械零部件的基本概念.3 板书：机械零部件的基本概念.4 动画演示：减速器拆装过程.5 讨论：减速器中的机械零部件.6 总结和板书：机械零部件分类.7讲授和板书：本课程的研究对象和研究内容.三、学习方法 举例：单因素思维和多因素思维的区别.四、学科的最新发展 1讲授：发展方向.2举例：科研成果.3演示：成果图片或动画.五、总结和结尾 总结：机械零部件分类以及本课程的研究对象和研究内容.2 结尾：指出本课程将根据机械零部件的分类情况，分3大部分展开.第二讲 带传动1(带传动基础知识和基本理论)【教学目标】 了解带传动的类型、特点和应用情况； 2熟悉普通V带的结构和标准； 掌握带传动工作原理、受力分析和应力分布、弹性滑动和打滑等基本理论；

4掌握带传动的失效形式和计算准则、承载能力确定方法。【教学重点】

1带传动的基本理论。【教学难点】

1弹性滑动和打滑。【教学过程】

提问：机械零部件分类.总结：机械传动基本类型.一、带传动概述(1)特点和应用

1展示：带传动动画.2讲授和板书：带传动优缺点.3展示：带传动应用动画.4讲授：带传动应用特点.(2)带传动分类

1讲授和板书：带传动基本类型.2展示和讲授：各类带传动的结构和应用特点.(3)V带的结构、型号和长度 1展示和讲授：V带的基本结构.2讲授和板书：V带的型号和长度.二、带传动基本理论(1)带传动工作原理

1展示和讲授：带传动工作原理.(2)受力分析.1 展示：受力分析图.2讲授和板书：有效拉力及最大有效拉力计算公式.3讲授和板书：最大有效拉力计算公式推导(包括欧拉公式推导).(3)应力分析 展示：应力分布图.2讲授和板书：拉应力.3讲授和板书：离心应力.4 讲授和板书：弯曲应力.5讲授和板书：总应力计算公式和最大应力作用位置.6动画演示：带传动总应力分布.(4)弹性滑动和打滑 1 展示：应力分布图.2讲授和板书：弹性滑动现象及其后果.3展示：接触弧组成图.4 讲授和板书：打滑及其后果.5讲授和板书：弹性滑动和打滑的关系和区别.6动画演示：弹性滑动和打滑现象.(5)失效形式和计算准则

1讨论和板书：带传动失效形式.2讲授和板书：带传动计算准则.(6)承载能力确定

1讲授和板书：带传动传递功率计算公式推导.三、总结和结尾 总结：以上为关于带传动的基础知识和基本理论，其中力和应力分析以及弹性滑动和打滑为其核心内容.2 结尾：带传动的设计方法将以上述基本理论为基础而展开.第三讲 带传动2(带传动设计和张紧装置)【教学目标】 掌握带传动设计参数选择和计算方法； 2了解带传动张紧的原因和张紧装置。【教学重点】

1带传动设计参数选择和计算方法。【教学过程】

提问：带传动应力分布、弹性滑动和打滑、失效形式和计算准则.讨论：多未知量问题的求解特点.一、带传动设计(1)参数选择

1讲授和板书：最小带轮直径选择.2讲授和板书：带速选择.3讲授和板书：中心距选择.4展示：带传动几何关系图.5讲授和板书：小带轮包角计算公式.6 讨论和板书：小带轮包角选择原则.7讲授和板书：初拉力选择原则.(2)带型号、长度和根数确定 1讲授和板书：带型号确定原则.2展示和讲授：各类带传动的结构和应用特点.3展示：带传动几何关系图.4讲授和板书：带长计算公式及其确定方法.5讲授和板书：根数确定方法和计算公式.二、带传动张紧

1讲授和板书：张紧原因.2讲授和板书：张紧方法.3展示：张紧装置图.4讲授和板书：张紧轮位置选择.三、总结和结尾 总结：以上为带传动的设计方法，其中参数选择是关键.2 结尾：依据上述设计方法，我们将完成带式运输机中带传动的设计计算工作.第四讲 带传动3（习题课）

【教学目标】 掌握机械传动装置总体设计的基本方法； 2掌握带传动设计计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1带传动设计计算能力训练。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：机械传动装置的一般设计步骤.一、传动装置总体设计 1讲授和板书：电机选择.2讲授和板书：总传动比确定及其分配.3 讲授和板书：运动学计算.二、带传动设计

1分析和板书：带传动设计已知条件.2讲授和板书：带型号确定.3讲授和板书：带轮直径确定.4 讨论：带速不合适如何调整.5讲授和板书：带长、中心距和包角确定.6讨论：包角不合适如何调整.7讲授和板书：带根数确定.8讲授和板书：带初拉力和压轴力确定.三、作业

四、总结和结尾 总结：以上为带传动的一般设计过程，其中关键是参数选择，设计参数调整能力是重要的设计技能.2 结尾：带式运输机中带传动部分已经设计完成，尚有齿轮传动和链传动有待于设计.第五讲 齿轮传动1(齿轮传动概述和材料失效计算准则)【教学目标】 熟悉齿轮传动的类型、特点和应用情况； 2 掌握齿轮传动的材料、失效形式和计算准则。【教学重点】

1齿轮传动的材料、失效形式和计算准则。【教学过程】

提问：机械传动分类.总结：机械传动最主要类型.一、齿轮传动概述(1)特点和应用

1讲授和板书：齿轮传动优缺点.2展示和讲授：齿轮传动应用实例和应用.(2)齿轮传动分类

1讲授和板书：齿轮传动基本类型.2展示：各类齿轮传动动画演示.3讲授：各类齿轮传动的结构和应用特点.二、齿轮传动材料、失效形式和计算准则(1)齿轮传动材料

1讲授和板书：齿轮传动材料的基本要求.2讲授和板书：各类齿轮材料及其应用特点.(2)失效形式

1讲授和板书：齿轮传动的失效形式.2展示：齿根折断形成机理动画以及实例照片.3讲授和板书：齿根折断形成机理、特征及其分类.4展示：齿面点蚀形成机理动画以及实例照片.5讲授和板书：齿面点蚀形成机理、特征及其分类.6展示：齿面胶合实例照片.7讲授和板书：齿面胶合形成机理及特征.8展示：齿面磨损实例照片.9讲授和板书：齿面磨损形成机理及特征.10展示：齿面塑性变形形成机理动画以及实例照片.11讲授和板书：齿面塑性变形形成机理及特征.(3)计算准则

1讲授和板书：齿轮传动设计计算准则.三、总结和结尾 总结：齿轮传动的材料、失效形式和计算准则.2 结尾：以后的强度设计将针对相应的失效形式，根据计算准则展开.第六讲 齿轮传动2(受力分析和计算载荷)【教学目标】 掌握齿轮传动受力分析的基本方法； 掌握齿轮传动计算载荷的基本概念、各种载荷系数的影响因素及确定方法。【教学重点】

1齿轮传动受力分析和计算载荷。【教学过程】

讨论：齿轮传动强度设计的基础是受力分析.一、齿轮传动受力分析

(1)直齿圆柱齿轮传动受力分析

1展示：直齿圆柱齿轮传动受力分析动画.2讲授和板书：直齿圆柱齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.(2)斜齿圆柱齿轮传动受力分析

1展示：斜齿圆柱齿轮传动受力分析动画.2讲授和板书：斜齿圆柱齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.二、齿轮传动的计算载荷

1讲授和板书：齿轮传动计算载荷的概念和计算公式.2讲授和板书：使用系数考虑的基本因素及其确定方法.3讲授和板书：动载系数考虑的基本因素及其确定方法.4讲授和板书：齿间载荷分配系数考虑的基本因素及其确定方法.5讲授和板书：齿向载荷分布系数考虑的基本因素及其确定方法.6 展示：齿轮传动偏载现象动画演示.三、总结和结尾 总结：齿轮传动的受力分析要点和计算载荷考虑的基本因素.2 结尾：受力分析的结果将带入强度公式进行强度计算.第七讲 齿轮传动3(直齿圆柱齿轮传动强度计算)【教学目标】 掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度计算公式的力学模型、推导思路及应用注意事项；

2掌握直齿圆柱齿轮传动齿根弯曲疲劳强度计算公式力学模型、推导思路及应用注意事项。【教学重点】

1直齿圆柱齿轮传动强度计算。【教学过程】

提问：齿轮传动设计计算准则.一、齿面接触疲劳强度(1)公式推导

1展示：赫兹接触模型动画演示.2讲授和板书：赫兹接触应力计算公式.3展示：赫兹接触应力变化规律动画演示.4讲授和板书：计算特征点.5展示：计算模型图.6讲授和板书：齿面接触疲劳强度计算公式推导.(2)应用说明

1分析和板书：中心距和分度圆直径对接触疲劳强度的影响.2分析和板书：齿面硬度对接触疲劳强度的影响.二、齿根弯曲疲劳强度(1)公式推导

1讲授和板书：基本假设.2展示：弯曲应力计算模型动画演示.3讲授和板书：齿根弯曲应力计算公式推导.(2)应用说明

1分析和板书：模数对齿根弯曲应力的影响.三、总结和结尾 总结：直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲接触疲劳强度公式的推导过程及其应用注意事项.2 结尾：上述公式可以直接用于工程实际解决具体设计问题.第八讲 齿轮传动4（习题课1）

【教学目标】 掌握直齿圆柱齿轮传动设计计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1齿轮传动参数的确定和调整方法。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计计算公式选择.一、参量选择

1讲授和板书：传动精度选择.2讲授和板书：齿轮材料和热处理方式选择.3 讲授和板书：小齿轮齿数选择.4讲授和板书：齿宽系数选择.二、小齿轮分度圆直径计算 1分析和板书：设计公式.2讲授和板书：载荷系数确定.3讲授和板书：弹性系数和重合度系数等确定.4讲授和板书：许用应力确定.5讲授和板书：小齿轮分度圆直径计算和圆周速度校验.6讲授和板书：传动参数确定和调整及几何尺寸计算.三、弯曲强度校验

1讲授和板书：弯曲强度校验公式.2讲授和板书：系数确定和强度校验.四、作业

五、总结和结尾 总结：以上为齿轮传动的一般设计过程，其中关键是参数选择，设计参数调整能力是重要的设计技能.2 结尾：带式运输机中带传动和齿轮传动部分已经设计完成，尚有链传动有待于设计，此外，齿轮传动部分尚可以选用斜齿轮和人字齿轮.第九讲 齿轮传动5(斜齿轮强度计算和锥齿轮传动)【教学目标】 掌握斜齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度以及齿根弯曲疲劳强度计算公式的力学模型、推导思路及应用注意事项； 掌握直齿圆锥齿轮传动几何关系、受力分析和强度计算方法。【教学重点】

1斜齿圆柱齿轮传动强度计算。【教学过程】

提问：直、斜齿轮传动区别和联系.一、斜齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度(1)公式推导

1展示：计算模型图.2讲授和板书：赫兹接触应力计算公式.3讲授和板书：齿面接触疲劳强度计算公式推导.(2)应用说明

1分析和板书：直、斜齿轮传动承载能力比较.二、斜齿圆柱齿轮传动齿根弯曲疲劳强度(1)公式推导

1讲授和板书：基本假设.2讲授和板书：齿根弯曲应力计算公式推导.三、直齿圆锥齿轮传动(1)直齿圆锥齿轮传动特点.1讲授和板书：直齿圆锥齿轮传动特点.(2)直齿圆锥齿轮传动几何关系及当量齿轮基本参数 1 展示：直齿圆锥齿轮传动几何关系和当量关系.2讲授和板书：直齿圆锥齿轮传动几何关系.3讲授和板书：当量齿轮基本参数.(3)受力分析

1展示：受力分析模型动画演示.2 讲授和板书：直齿圆锥齿轮传动力计算公式和方向判别原则.(4)接触疲劳强度和弯曲疲劳强度

1讲授和板书：接触应力计算公式推导.2讲授和板书：弯曲应力计算公式推导.3讲授和板书：应用注意事项.四、总结和结尾 总结：直、斜齿圆柱齿轮以及圆锥传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度公式的区别和联系.2 结尾：上述公式可以直接用于工程实际解决具体设计问题.第十讲 齿轮传动6(齿轮传动设计参数和许用应力)【教学目标】 掌握齿轮传动设计参数意义、选择原则和方法； 2掌握齿轮传动许用应力选择原则和方法； 3 了解齿轮的常用结构形式。【教学重点】

1设计参数和许用应力选择。【教学过程】

一、设计参数和许用应力(1)接触强度

1分析和板书：齿宽系数对接触疲劳强度的影响.2分析和板书：许用接触应力确定方法及分析.(2)弯曲强度

1分析和板书：重合度系数确定方法.2分析和板书：齿形系数对齿根弯曲应力的影响.3分析和板书：许用弯曲应力确定方法及分析.4讲授和板书：小齿轮齿数确定原则.(3)斜齿轮传动

1分析和板书：螺旋角选择原则.2讲授和板书：螺旋角系数确定.3讲授和板书：齿形系数确定.二、齿轮结构 展示：齿轮结构图.2 讲授：齿轮结构类型.三、总结和结尾 总结：齿轮传动设计参数和许用应力的选择是设计过程的关键.2 结尾：以设计公式为基础，具有设计参数和许用应力的选择能力即可以解决工程实际中的具体设计问题.第十一讲 齿轮传动7（习题课2）

【教学目标】 掌握斜齿圆柱齿轮传动设计计算的基本技能； 2进行查阅图表和运用标准的基本训练； 齿轮传动受力分析训练以及设计计算公式分析训练。【教学重点】

1斜齿圆柱齿轮传动设计计算。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计计算公式选择.一、参量选择

1讲授和板书：传动精度选择.2讲授和板书：齿轮材料和热处理方式选择.3 讲授和板书：小齿轮齿数选择.4讲授和板书：齿宽系数选择.二、小齿轮分度圆直径计算 1分析和板书：设计公式.2讲授和板书：载荷系数确定.3讲授和板书：弹性系数和重合度系数等确定.4讲授和板书：许用应力确定.5讲授和板书：小齿轮分度圆直径计算和圆周速度校验.6讲授和板书：传动参数确定和调整及几何尺寸计算.三、弯曲强度校验

1讲授和板书：弯曲强度校验公式.2讲授和板书：系数确定和强度校验.四、受力分析题(1)圆柱齿轮传动 展示：二级圆柱齿轮传动简图、已知条件和待求量.2 练习：各力方向确定.3 总结和答案：力方向确定原则和各力正确方向.(2)圆锥齿轮传动 展示：二级圆锥——圆柱齿轮传动简图、已知条件和待求量.2 练习：各力方向确定.3 总结和答案：力方向确定原则和各力正确方向.五、设计计算公式分析题 1展示：已知条件和具体问题.2 讨论和提问：学生回答问题.3 总结：正确答案.五、作业

六、总结和结尾 总结：斜齿轮传动一般设计过程，设计参数调整，受力分析规律.2 结尾：带式运输机中传动形式尚有可能采用蜗杆传动等.第十二讲 蜗杆传动1(蜗杆传动概述和参数选择几何计算)【教学目标】 熟悉蜗杆传动的类型、特点和应用情况； 掌握蜗杆传动的参数选择原则和几何计算方法。【教学重点】

1蜗杆传动的参数选择。【教学过程】

提问：机械传动分类.总结：机械传动的第二大传动类型.一、蜗杆传动概述(1)特点和应用

1讲授和板书：蜗杆传动优缺点.2展示和讲授：蜗杆传动应用实例和应用特点.(2)蜗杆传动分类

1讲授和板书：蜗杆传动基本类型.2展示：各类蜗杆传动动画演示.3讲授：各类蜗杆传动的结构和应用特点.(3)普通蜗杆传动的啮合特点 1展示：普通蜗杆传动主平面图.2讲授和板书：普通蜗杆传动主平面概念和啮合特点.二、蜗杆传动参数选择和几何计算(1)参数选择

1讲授和板书：模数和压力角.2讲授和板书：蜗杆中圆直径和直径系数.3 讲授和板书：蜗杆头数和蜗轮齿数.4讲授和板书：蜗杆导程角.(2)几何计算

1讲授和板书：普通蜗杆传动几何计算公式.三、总结和结尾 总结：蜗杆传动一般设计过程，参数选择的关键作用.2 结尾：进行实际蜗杆传动尚需建立基于计算准则的强度设计公式.第十三讲 蜗杆传动2(蜗杆传动失效形式和受力分析)【教学目标】 掌握蜗杆传动的材料、失效形式和失效特点以及计算准则； 2 掌握蜗杆传动的受力分析方法。【教学重点】

1蜗杆传动的材料、失效特点、计算准则和受力分析。【教学过程】

提问：齿轮传动失效形式.一、蜗杆传动的材料、失效形式和计算准则(1)蜗杆传动材料

1讲授和板书：蜗杆传动材料的基本要求.2讲授和板书：蜗杆材料种类和应用.3讲授和板书：蜗轮材料种类和应用.(2)蜗杆传动失效形式和失效特点 1讲授和板书：蜗杆传动失效形式.2展示：蜗杆传动失效形式.3讲授和板书：蜗杆传动失效特点.(3)蜗杆传动设计计算准则

1讲授和板书：蜗杆传动的设计计算准则.二、蜗杆传动受力分析

1展示：蜗杆传动受力分析动画演示以及受力分析图.2讲授和板书：蜗杆和蜗轮受力计算公式.3 讲授和板书：蜗杆和蜗轮受力方向确定原则.三、总结和结尾 总结：蜗杆传动材料决定其失效形式，失效形式决定了设计计算准则；而受力分析是应力求解的基本条件。结尾：本部分工作是强度设计的重要基础和依据。

第十四讲 蜗杆传动3(强度计算和热平衡计算)【教学目标】 掌握蜗杆传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳 强度计算模型、推导过程以及应用注意事项； 掌握蜗杆传动效率计算方法和热平衡计算方法。【教学重点】

1蜗杆传动的强度公式和热平衡计算方法。【教学过程】

提问：蜗杆传动的材料、失效形式和计算准则.一、蜗杆传动接触疲劳强度计算(1)公式推导

1展示：计算模型图.2讲授和板书：蜗杆传动计算模型.3讲授和板书：赫兹公式.4讲授和板书：综合曲率半径计算.5讲授和板书：计算载荷计算.6讲授和板书：接触线长度计算.7讲授和板书：接触强度设计和校核公式.(2)公式应用注意

1讲授和板书：许用接触应力确定.2讲授和板书：载荷系数计算特点.二、蜗杆传动弯曲疲劳强度计算(1)公式推导

1讲授和板书：比较法给出弯曲疲劳强度设计和校核公式.(2)公式应用注意

1讲授和板书：齿形系数确定方法.2讲授和板书：螺旋角系数确定方法.三、蜗杆传动效率和热平衡计算

1讲授和板书：蜗杆传动效率计算公式.2讲授和板书：蜗杆传动热平衡计算公式.3 讨论：改善散热条件的措施.四、总结和结尾 总结：本节给出了蜗杆传动接触疲劳强度计算公式、弯曲疲劳强度计算公式以及热平衡计算公式。结尾：上述公式的灵活应用即可以解决工程实际中的蜗杆传动设计问题。

第十五讲 蜗杆传动4（习题课）

【教学目标】 掌握普通蜗杆传动设计计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1传动参数的选择和调整。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计计算公式选择.一、参量选择

1讲授和板书：材料和热处理方式选择.2讲授和板书：精度选择.3 讲授和板书：蜗杆头数选择.二、强度计算

1分析和板书：设计公式.2讲授和板书：蜗轮轴扭距确定.3讲授和板书：载荷系数确定.4讲授和板书：弹性系数确定.5讲授和板书：许用应力确定.6讲授和板书：传动参数确定和调整.7讲授和板书：导程角计算.三、传动参数和尺寸确定 1讲授和板书：中心距计算.2讲授和板书：中圆直径计算.3讲授和板书：圆周速度和相对滑动速度校验.四、弯曲强度校验

1讲授和板书：系数确定.2讲授和板书：强度校验.五、热平衡校验

1讲授和板书：参量确定.2讲授和板书：热平衡校验.六、作业

七、总结和结尾 总结：以上为蜗杆传动的一般设计过程，其中关键是参数选择，设计参数调整能力是重要的设计技能.2 结尾：蜗杆传动尚可用于许多场合.第十六讲 轴1(概述和结构设计)【教学目标】 熟悉轴的功用、类型、特点及应用情况；

2了解轴设计的主要问题，熟悉轴的材料、刚度计算和振动稳定性计算的基本思路； 掌握轴结构设计的基本因素和基本方法。【教学重点】 1轴的结构设计。【教学过程】

提问：机械零件分类.总结：机械传动支撑于轴上.一、概述(1)轴分类

1讲授和板书：轴的基本类型和应用特点.2展示：各类轴的结构图.3 练习：轴类型判别.(2)轴设计的主要问题

1讲授和板书：轴设计的主要问题.2讲授和板书：振动稳定性计算思路.3讲授和板书：刚度计算思路.4讲授和板书：轴的常用材料.二、轴的结构设计

(1)轴结构设计的基本问题 1讲授和板书：基本问题.2展示：结构设计实例图.(2)初算

1讲授和板书：初算公式.(3)结构设计基本因素 1展示：轴系结构图.2展示：结构设计基本因素结构图.3讲授和板书：结构设计基本因素.三、总结和结尾 总结：以上为轴结构设计的基本考虑因素.2 结尾：如何综合应用将通过设计实例体会.第十七讲 轴2(轴的强度计算)【教学目标】 掌握轴强度校核的许用弯曲应力法； 2掌握轴强度校核的安全系数法。【教学重点】

1轴强度校核的安全系数法。【教学过程】

提问：轴受力特点和可能的失效形式.总结：轴的失效形式.一、许用弯曲应力法

1讲授和板书：第三强度理论及当量应力计算公式.2讲授和板书：轴当量应力计算.3 展示：应力循环变化图.4讲授和板书：引入应力校正系数考虑应力变化.5讲授和板书：给出强度条件.二、安全系数法

1讲授和板书：强度计算基本判据.2讲授和板书：许用安全系数确定.3讲授和板书：安全系数计算.4讲授和板书：静强度条件建立.5讲授和板书：危险截面确定原则.三、总结和结尾 总结：以上为轴强度校核的基本方法，分别用于一般用途轴和重要轴.2 结尾：通过下一次课的设计实例将训练上述强度公式的具体使用方法.第十八讲 轴3（习题课）

【教学目标】 掌握一般转轴设计计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1结构设计和强度校核。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计一般程序.一、参量选择

1讲授和板书：材料和热处理方式选择.2讲授和板书：润滑方式选择.3 讲授和板书：密封方式选择.二、结构设计

1讲授和板书：外形设计.2讲授和板书：箱体尺寸确定.3讲授和板书：轴径初算.4讲授和板书：轴尺寸确定.三、强度校核

1讲授和板书：支点、受力点确定.2讲授和板书：求支反力、画弯矩图.3讲授和板书：危险截面判断.4讲授和板书：安全系数校核.四、作业

五、总结和结尾 总结：以上为轴的一般设计过程，其中关键是结构设计.2 结尾：轴支撑传动件但需支撑于轴承上.第十九讲 滚动轴承1(概述和结构设计)【教学目标】 熟悉滚动轴承的分类、特点、应用和类型选择原则；

2掌握滚动轴承的失效形式、基本额定寿命等重要概念和寿命计算方法。

【教学重点】

1滚动轴承的尺寸选择计算。【教学难点】

1角接触滚动轴承的当量动负荷计算。【教学过程】

提问：轴如何支撑.总结：滚动轴承和滑动轴承区别.一、概述

(1)滚动轴承构造

1展示：滚动轴承构造动画.2讲授和板书：滚动轴承的基本构造.(2)滚动轴承材料

1讲授和板书：滚动轴承材料.(3)滚动轴承特点

1讲授和板书：滚动轴承优缺点.(4)滚动轴承设计任务

1讲授和板书：滚动轴承设计任务.二、滚动轴承的类型选择(1)滚动轴承分类

1展示：滚动轴承基本类型结构图.2讲授和板书：滚动轴承基本类型.(2)滚动轴承代号

1讲授和板书：滚动轴承代号.2讲授和板书：滚动轴承基本代号.(3)滚动轴承类型选择

1讲授和板书：滚动轴承类型选择原则.三、滚动轴承尺寸选择计算(1)载荷分布和应力变化

1展示：滚动轴承载荷分布和应力变化图及动画演示.2讲授和板书：载荷分布和应力变化特点.(2)滚动轴承失效形式和计算准则

1展示：滚动轴承失效形式动画演示和实例照片.2讲授和板书：滚动轴承的主要失效形式和计算准则.(3)滚动轴承寿命计算

1讲授和板书：滚动轴承基本概念（基本额定寿命、基本额定动负荷及当量动负荷）.2讲授和板书：寿命计算公式.3讲授和板书：角接触轴承轴向载荷计算.(4)滚动轴承静负荷计算

1讲授和板书：滚动轴承基本概念（基本额定静负荷及当量静负荷）.2讲授和板书：静负荷计算公式.(5)极限转速计算

1讲授和板书：极限转速基本概念.2讲授和板书：极限转速计算公式.四、总结和结尾 总结：以上为滚动轴承类型选择和尺寸选择计算的基本理论和基本方法.2 结尾：滚动轴承设计尚有一个组合设计的问题.第二十讲 滚动轴承2(组合设计)【教学目标】

1掌握滚动轴承组合设计的基本内容和基本方法。【教学重点】

1滚动轴承的组合设计。【教学过程】

提问：滚动轴承设计计算准则.总结：滚动轴承设计的重要组成部分为组合设计.一、轴系固定的结构形式(1)两端固定

1展示：两端固定滚动轴承部件动画演示.2讲授和板书：两端固定轴承部件的结构特点和应用.(2)一端固定一端游动

1展示：一端固定一端游动滚动轴承部件动画演示.2讲授和板书：一端固定一端游动轴承部件的结构特点和应用.(3)两端游动

1展示：两端游动滚动轴承部件动画演示.2讲授和板书：两端游动轴承部件的结构特点和应用.二、滚动轴承的配合

1讲授和板书：滚动轴承的配合特点.三、滚动轴承润滑和密封(1)滚动轴承润滑

1讲授和板书：滚动轴承润滑种类和应用特点.(2)滚动轴承密封

1讲授和板书：滚动轴承的密封种类和应用特点.四、滚动轴承的间隙调整

1展示：滚动轴承间隙调整方法动画演示.2讲授和板书：滚动轴承的间隙调整目的和方法.五、滚动轴承的拆卸

1展示：滚动轴承拆卸装置结构图

2讲授和板书：滚动轴承的拆卸方法和注意事项.六、总结和结尾 总结：以上为滚动轴承组合设计的基本内容.2 结尾：滚动轴承组合设计的基本内容是工程实际设计的重要基础.第二十一讲 滚动轴承3（习题课）

【教学目标】 掌握滚动轴承选择计算的基本技能； 3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1滚动轴承当量动负荷计算。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：设计一般程序.一、轴承类型和尺寸选择

1讲授和板书：轴承类型选择(深沟球轴承).2讲授和板书：轴承尺寸选择和性能指标.二、当量动负荷计算

1讲授和板书：径向力和轴向力计算.2讲授和板书：当量动负荷计算.三、滚动轴承寿命计算

1讲授和板书：滚动轴承寿命计算.四、角接触轴承寿命计算

1讲授和板书：改选角接触轴承、查得性能指标.2讲授和板书：径向力和轴向力计算.3讲授和板书：当量动负荷计算.4讲授和板书：滚动轴承寿命计算.5 讨论：角接触轴承和深沟球轴承寿命比较.6 提问：提高滚动轴承寿命的其它方法.五、作业

六、总结和结尾 总结：以上为滚动轴承的一般设计过程，其中关键是当量动负荷计算.2 结尾：滚动轴承应用最为广泛，有些场合不合适.第二十二讲 联轴器

【教学目标】 掌握联轴器的功用、分类和选择方法；

2掌握几种常用联轴器的结构、特点和应用场合。【教学重点】

1联轴器的分类以及常用联轴器的结构特点。【教学过程】

提问：机器组成.总结：联轴器连接机器各组成部分.一、概述

(1)联轴器功用

1讲授和板书：联轴器功用.2讲授和板书：联轴器和离合器的区别.(2)联轴器分类

1展示：两轴位移的基本形式.2讲授和板书：两轴位移的基本形式.3讲授和板书：联轴器分类.(3)离合器种类

1讲授和板书：离合器种类.(4)联轴器选择

1讲授和板书：联轴器选择基本程序.2讲授和板书：许用扭距计算.二、常用联轴器(1)刚性联轴器

1展示和讲授：凸缘联轴器.2展示和讲授：套筒联轴器.3展示和讲授：夹壳联轴器.(2)位移补偿方法

1讲授和板书：位移补偿的两种基本方法.(3)无弹性元件挠性联轴器 1展示和讲授：滑块联轴器.2展示和讲授：齿轮联轴器.3展示和讲授：滚子链联轴器.4展示和讲授：万向联轴器.(4)金属弹性元件挠性联轴器 1展示和讲授：蛇形弹簧联轴器.2展示和讲授：径向簧片联轴器.(5)非金属弹性元件挠性联轴器

1展示和讲授：弹性套柱销联轴器.2展示和讲授：弹性柱销联轴器.三、总结和结尾 总结：以上重点为联轴器的分类方法和常用联轴器的结构特点.2 结尾：联轴器部分结束了，意味着轴系零件部分的结束以及全部内容的结束。尚需深刻体会，融会贯通，真正掌握机械设计的基本技能和基本方法。

第二十三讲（2）螺纹联接1 【教学目标】 了解螺纹联接的基本类型以及其间的区别； 了解螺纹联接拧紧的目的和拧紧力矩的计算方法； 了解螺纹联接防松的必要性以及防松的基本原理和措施。【教学重点】

1螺纹联接类型间的区别；

2防松的必要性、基本原理和具体措施。【教学过程】

一、螺纹联接的基本类型 提问：机械零部件分类（引出本部分研究对象——联接件）.2讨论：联接件之间的区别（给出联接件分类）.3板书：联接件分类.4展示：螺纹联接的4种基本类型.5 讲授：各类螺纹联接在结构、应用和承载机理方面的区别.二、螺纹联接的拧紧

1讲授和板书：螺纹联接拧紧的目的.2讲授和板书：螺纹联接拧紧力矩的计算.三、螺纹联接的防松 讨论和板书：螺纹联接防松的必要性.2讲授和板书：螺纹联接防松的基本问题.3 讲授和板书：螺纹联接防松的基本原理和具体方法.4展示：防松的具体方法(图片和动画).四、总结和结尾 总结：螺纹联接的基本类型及其间的区别；防松的必要性、基本原理、具体方法。结尾：指出本部分属螺纹联接的基本知识，以此为基础，应该进一步展开螺纹联接基本设计理论和基本设计方法的学习.第二十四讲 螺纹联接2（螺栓联接强度计算）

【教学目标】 掌握受剪螺栓联接强度计算方法； 2掌握受拉螺栓联接强度计算方法。【教学难点】

1既受预紧力又受工作载荷的受拉紧螺栓联接强度计算。【教学过程】 讨论：螺栓联接可能的失效形式.一、受剪螺栓联接强度计算

1展示：受剪螺栓受力分析图和动画.2讲授和板书：受剪螺栓强度计算公式.3举例：说明受剪螺栓强度计算公式应用.二、受拉螺栓联接强度计算(1)受拉松螺栓

1展示：受拉松螺栓受力分析图.2讲授：受拉松螺栓受力特点和强度计算公式.3 板书：受拉松螺栓强度计算公式.(2)只受预紧力紧螺栓

1展示：只受预紧力紧螺栓受力分析图.2 讨论：只受预紧力紧螺栓强度计算方法.3讲授：只受预紧力紧螺栓受力特点和强度计算公式.4 板书：只受预紧力紧螺栓强度计算公式.(3)既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓

1展示：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓受力分析图以及动画演示.2展示：受拉螺栓联接力－变形关系图.3讲授：受拉螺栓联接力－变形关系图.4讲授：预紧力、剩余预紧力和工作载荷之间关系的三个基本公式.5板书：预紧力、剩余预紧力和工作载荷之间关系的三个基本公式.6展示：拉力变化图.7讲授和板书：拉力幅计算公式.8讨论：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓强度计算方法.9板书：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓强度计算公式.三、总结和结尾 总结：螺栓联接承载机理、失效形式、受力特点和强度计算的区别.2 结尾：指出螺栓一般成组使用，关键是求出受力最大螺栓及其载荷.第二十五讲 螺纹联接3 【教学目标】 掌握螺栓组受力分析的方法；

2掌握提高螺栓联接强度的几项措施。【教学重点】

1螺栓组受力分析。【教学难点】

1受翻转力矩螺栓组的受力分析。【教学过程】 讨论：科学和假设的关系.2讲授和板书：螺栓组受力分析的任务和假设.一、受拉螺栓组联接受力分析(1)受拉螺栓组联接受横向力 1展示：受力分析图.2讲授和板书：预紧力计算公式.(2)受拉螺栓组联接受旋转力矩 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：预紧力计算公式.(3)受拉螺栓组联接受纵向力 1展示：受力分析图.2讲授和板书：工作拉力计算公式.(4)受拉螺栓组联接受翻转力矩 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：最大工作拉力计算公式.二、受剪螺栓组联接受力分析(1)受剪螺栓组联接受横向力 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：工作载荷计算公式.(2)受剪螺栓组联接受旋转力矩 1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：最大工作载荷计算公式.讨论：定量分析和定性分析的关系.三、提高螺栓联接强度的措施(1)改善螺纹牙间载荷分布 1 展示：动画演示.2 讲授：螺纹牙间载荷分布的不均匀性.3展示和讲授：改善措施.(2)避免附加弯曲应力 举例：附加弯曲应力的危害性.2 展示和讲授：改善措施.(3)减小应力集中

1讲授：应力集中的存在和危害.2 讲授和板书：改善措施.(4)减小应力幅

1讲授和板书：减小应力幅的效果.2讲授和板书：根据应力幅计算公式分析.3讲授和展示：根据力——变形关系图分析.四、总结和结尾 总结：螺栓组联接受不同载荷时受力分析的区别；提高螺纹联接强度的4项措施.2 结尾：螺栓组受力一般均可化为上述基本受力情况的组合，将通过设计实例理解和掌握其综合分析方法.第二十六讲 螺纹联接4（习题课）

【教学目标】 掌握螺栓组联接力分析和强度计算的基本技能； 2进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】

1螺栓组受力分析。【教学难点】

1根据不同的工作要求综合确定预紧力。【教学过程】 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：受力分析方法和强度条件.二、螺栓组联接受力分析 1板书：螺栓总拉力计算公式.2分析：受力分析的基本步骤.3 讲授和板书：力系简化.4讲授和板书：最大工作拉力计算.5讲授和板书：由不滑移条件和不离缝条件联合确定预紧力.6 练习：图表查阅和系数选取.7讲授和板书：螺栓总拉力计算.二、螺栓参数确定

1讲授和板书：螺栓直径计算.2讲授和板书：螺栓标准直径选取.三、挤压强度校核

1讲授和板书：挤压强度计算公式.四、应力幅校核

1讲授和板书：应力幅计算公式.五、作业

六、总结和结尾 总结：本设计实例为3种基本受力情况的组合，设计的核心工作是受力分析，其中考虑多种工作要求综合确定预紧力是解决问题的关键.2 结尾：通过本设计实例基本掌握螺栓联接的设计方法，还有许多其它类型联接的设计方法有待于学习和掌握.第二十七讲 键、花键和销联接

【教学目标】 了解键联接的主要类型和应用特点； 2掌握平键联接的强度校核方法； 了解花键联接的类型、特点和应用； 4了解销联接的类型、特点和应用。【教学重点】

1平键联接的强度校核方法。【教学过程】

提问：联接类型.一、键联接(1)分类

1讲授和板书：键联接分类.2 展示：平键联接结构图.3讲授和板书：平键联接承载机理和应用特点.4展示：半圆键联接结构图.5讲授和板书：半圆键联接承载机理和应用特点.6展示：楔键联接结构图.7讲授和板书：楔键联接承载机理和应用特点.8展示：切向键联接结构图.7讲授和板书：切向键联接承载机理和应用特点.(2)平键联接的强度校核 1展示：受力分析图.2讲授和板书：失效形式和强度校核公式.二、花键联接 讨论：平键联接的优缺点.2讲授和板书：花键联接的优缺点.3 展示：花键联接基本类型图.4 讲授和板书：花键联接分类.5 展示：花键联接定心方式图.6讲授和板书：花键联接定心方式.三、销联接(1)销联接功用

1讲授和板书：销联接功用.(2)销联接分类

1展示：销联接基本类型图.2讲授和板书：销联接分类、特点和应用.四、总结和结尾

总结：键联接的结构、特点和应用，平键联接强度校核.2 结尾：螺栓联接、键、花键和销联接均属可拆联接.尚有其它几类可拆联接以及不可拆联接也在工程中获得广泛应用，需要了解.

第四篇：机械设计基础课教案

4-1解

分度圆直径

齿顶高

齿根高

顶 隙

中心距

齿顶圆直径

齿根圆直径

基圆直径

齿距

齿厚、齿槽宽

4-2解由

分度圆直径

可得模数

4-3解 由

得

4-4解

分度圆半径

分度圆上渐开线齿廓的曲率半径

分度圆上渐开线齿廓的压力角

基圆半径

基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0；

压力角为。

齿顶圆半径

齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径

齿顶圆上渐开线齿廓的压力角

4-5解

正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：

基圆直径

假定

故当齿数 齿根圆。则解

得，基圆小于 时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数

4-6解

中心距

内齿轮分度圆直径

内齿轮齿顶圆直径

内齿轮齿根圆直径

正好在刀具 4-7 证明 用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的临界位置是极限点 的顶线上。此时有关系：

正常齿制标准齿轮、，代入上式

短齿制标准齿轮、，代入上式

图 4.7 题4-7解图

4-8证明 如图所示，、两点为卡脚与渐开线齿廓的切点，则线段。

即为渐开线的法线。根据渐

开线的特性：渐开线的法线必与基圆相切，切点为

再根据渐开线的特性：发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，可知：

AC

对于任一渐开线齿轮，基圆齿厚与基圆齿距均为定值，卡尺的位置不影响测量结果。

图 4.8 题4-8图

图4.9 题4-8解图

4-9解 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚

相等。但是齿数多的齿轮分度圆直径

大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小,则渐开线曲率 大,基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿 厚均为大值。

4-10解 切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具，只是刀具的位置不同。因此，它们的模数、压 力角、齿距均分别与刀具相同，从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。故参数、、不变。、、变位齿轮分度圆不变，但正变位齿轮的齿顶圆和齿根圆增大，且齿厚增大、齿槽宽变窄。因此、变大，变小。

是一对齿轮啮合传动的范畴。

啮合角 与节圆直径 4-11解

因

螺旋角

端面模数

端面压力角

当量齿数

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

4-12解（1）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应

说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不 连续、传动精度低，产生振动和噪声。

（2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因

螺旋角

分度圆直径

节圆与分度圆重合，4-13解

4-14解

分度圆锥角

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

外锥距

齿顶角、齿根角

顶锥角

根锥角

当量齿数

4-15答： 一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即、。

一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向 相反（外啮合），即、、。、一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即。

5-1解： 蜗轮 2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即 和。

图 5.图5.6

5-2解： 这是一个定轴轮系，依题意有：

齿条 6 的线速度和齿轮 5 ′分度圆上的线速度相等；而齿轮 5 ′的转速和齿轮 5 的转速相等，因此有：

通过箭头法判断得到齿轮 5 ′的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右。5-3解：秒针到分针的传递路线为： 6→5→4→3，齿轮3上带着分针，齿轮6上带着秒针，因此有：。

分针到时针的传递路线为： 9→10→11→12，齿轮9上带着分针，齿轮12上带着时针，因此有：。

图 5.7

图5.8

5-4解： 从图上分析这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件 为行星架。则有：

∵

∴ ∴

当手柄转过，即 时，转盘转过的角度，方向与手柄方向相同。

5-5解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，构件 为行星架。

则有：

∵，∴

∴

传动比 为10，构件 与 的转向相同。

图 5.9

5.10

图5-6解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1为中心轮，齿轮2为行星轮，构件 为行星架。

则有：

∵，∵

∴

∴

5-7解： 这是由四组完全一样的周转轮系组成的轮系，因此只需要计算一组即可。取其中一组作分 析，齿轮 4、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件1为行星架。这里行星轮2是惰轮，因此它的齿数

与传动比大小无关，可以自由选取。

（1）

由图知（2）

又挖叉固定在齿轮上，要使其始终保持一定的方向应有：（3）

联立（1）、（2）、（3）式得：

图 5.11

图5.12

5-8解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。

∵，∴

∴

与 方向相同

5-9解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。

∵设齿轮 1方向为正，则，∴ ∴

与 方向相同

图 5.1图5.14

5-10解： 这是一个混合轮系。其中齿轮 1、2、2′

3、组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。而齿轮4和行星架 组成定轴轮系。

在周转轮系中：（1）

在定轴轮系中：（2）

又因为：（3）

联立（1）、（2）、（3）式可得： 5-11解： 这是一个混合轮系。其中齿轮 4、5、6、7和由齿轮3引出的杆件组成周转轮系，其中齿轮4、7为中心轮，齿轮5、6为行星轮，齿轮3引出的杆件为行星架

。而齿轮1、2、3组成定轴轮系。在周转轮系中：（1）

在定轴轮系中：（2）

又因为：，联立（1）、（2）、（3）式可得：

（1）当，时，的转向与齿轮1和4的转向相同。

（2）当 时，（3）当，时，转向与齿轮1和4的转向相反。

图 5.1图5.16 的 5-12解： 这是一个混合轮系。其中齿轮 4、5、6和构件 心轮，齿轮5为行星轮，组成周转轮系，其中齿轮4、6为中

是行星架。齿轮1、2、3组成定轴轮系。

在周转轮系中：（1）

在定轴轮系中：（2）

又因为：，（3）

联立（1）、（2）、（3）式可得：

即齿轮 1 和构件 的转向相反。

5-13解： 这是一个混合轮系。齿轮 1、2、3、4组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2为

行星轮，齿轮4是行星架。齿轮4、5组成定轴轮系。

在周转轮系中：，∴（1）

在图 5.17中，当车身绕瞬时回转中心 转动时，左右两轮走过的弧长与它们至 点的距离

成正比，即：（2）

联立（1）、（2）两式得到：，（3）

在定轴轮系中：

则当： 时，代入（3）式，可知汽车左右轮子的速度分别为，5-14解： 这是一个混合轮系。齿轮 3、4、4′、5和行星架 中心轮，齿轮4、4′为行星轮。齿轮1、2组成定轴轮系。

组成周转轮系，其中齿轮3、5为在周转轮系中：（1）

在定轴轮系中：（2）

又因为：，（3）

依题意，指针 转一圈即（4）

此时轮子走了一公里，即（5）

联立（1）、（2）、（3）、（4）、（5）可求得

图 5.18

图5.19

5-15解： 这个起重机系统可以分解为 3个轮系：由齿轮3′、4组成的定轴轮系；由蜗轮蜗杆1′和5组成的定轴轮系；以及由齿轮1、2、2′、3和构件

组成的周转轮系，其中齿轮1、3是中心轮，齿轮4、2′为行星轮，构件 是行星架。

一般工作情况时由于蜗杆 5不动，因此蜗轮也不动，即（1）

在周转轮系中：（2）

在定轴齿轮轮系中：（3）

又因为：，（4）

联立式（1）、（2）、（3）、（4）可解得：。

当慢速吊重时，电机刹住，即，此时是平面定轴轮系，故有：

5-16解： 由几何关系有：

又因为相啮合的齿轮模数要相等，因此有上式可以得到：

故行星轮的齿数：

图 5.20

图5.21

5-17解： 欲采用图示的大传动比行星齿轮，则应有下面关系成立：

（1）

（2）

（3）

又因为齿轮 1与齿轮3共轴线，设齿轮1、2的模数为，齿轮2′、3的模数为，则有：

（4）

联立（1）、（2）、（3）、（4）式可得

（5）

当 能取到1。时，（5）式可取得最大值1.0606；当 时，（5）式接近1，但不可因此 图示的 的取值范围是（1，1.06）。而标准直齿圆柱齿轮的模数比是大于1.07的，因此，大传动比行星齿轮不可能两对都采用直齿标准齿轮传动，至少有一对是采用变位齿轮。5-18解： 这个轮系由几个部分组成，蜗轮蜗杆 1、2组成一个定轴轮系；蜗轮蜗杆5、4′组成一个定轴轮系；齿轮1′、5′组成一个定轴轮系，齿轮4、3、3′、2′组成周转轮系，其中齿轮2′、4是中心轮，齿轮3、3′为行星轮，构件

在周转轮系中：

是行星架。

（1）

在蜗轮蜗杆 1、2中：（2）

在蜗轮蜗杆 5、4′中：（3）

在齿轮 1′、5′中：（4）

又因为：，，（5）

联立式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）式可解得：，即。

5-19解： 这个轮系由几个部分组成，齿轮 1、2、5′、组成一个周转轮系，齿轮 1、2、2′、3、组成周转轮系，齿轮3′、4、5组成定轴轮系。

在齿轮 1、2、5′、组成的周转轮系中：

由几何条件分析得到：，则

（1）

在齿轮 1、2、2′、3、组成的周转轮系中：

由几何条件分析得到：，则

（2）

在齿轮 3′、4、5组成的定轴轮系中：

（3）

又因为：，（4）

联立式（1）、（2）、（3）、（4）式可解得：

第五篇：机械设计课程设计教案

湖 南 农 业 大 学 工 学 院

讲

稿

机械设计、机械设计基础课程设计

课程名称：

机械设计 课程代码：

40330B0 设计时间：

3周学

分：

面向专业：机械设计制造及其自动化

农业机械化及其自动化

主讲教师：

高英武 职

称：

教

授

机械设计、机械设计基础课程设计讲稿

一、课程名称：机械设计

二、课程代码：40330B0

三、设计时间：3周四、学分：3

五、面向专业：机械设计制造及其自动化、农业机械化及其自动化

六、教案正文：

2）传动装置的总体设计及传动零件的设计计算

2、传动比的分配

i总i1i2in

允许3～5% 1)各种传动装置允许的传动比范围，表1-8P5表13—2（P188）2)各级传动装置的结构尺寸协调、均匀、合理、不干涉

①带+齿

i带

i带<2.5

大带轮直径不能太大

②齿+链

i链<3

齿轮传动比不为整数,齿数互质

③齿+齿

i齿单<4 检查干涉：单级，如皮带轮半径大于中心高就会产生干涉 3）两级齿轮传动 ① 不干涉

中间轴上大齿轮可能碰到低速轴 ② 浸油润滑

两大齿轮直径不能相差太大

Δd=da2-da4<10 i高=1.1～1.5i低

四）传动装置的运动和动力参数计算P196~197

1、各轴转速 n1 n2 n3

2、各轴的轴功率（输入功率）P1 P2 P3 P1=Pd•η01 P2=P1•η12

3、各轴输入转矩

T1，T2，T3 P10（或2-11）

一般按电机额定功率计算。轴编号后列一栏表

（三）传动零件的设计计算（P198-P202）应注意的问题

1、对带传动 Z≤4 D1>Dmin 教材P155157，D2不能太大，i<2～2.5

2、链传动 选择单排滚子链

节距尽量小，节数为偶数，Z1参看教材P177 链轮齿数要奇数，不能整除链节数

3、齿轮传动：各计算数值必须精确，小数点后三位。

A、精度

7～8级

B、齿宽系数 Φd 直齿：Φd 大 硬小 斜齿：Φd 小 软大

C、设计准则

软齿面 按齿面接触强度设计为主

硬齿面 按齿根弯曲强度设计为主 d、结果要合理

2≤m≤4 动力用齿轮，结构又不太大 e、中心距范围

便于布图（太大图纸画不下，太小结构有问题，如轴承）单级：100

f、两级齿轮传动要检验 i da2da410

ii

不干涉，3齿轮不会与Ⅲ轴相干涉，距离10～15

4、联轴器的选择 P，n

高速宜选 用有弹性元件挠性联轴器，缓冲吸振

低速转矩大，安装精度高，刚性联轴器;如果安装精度不高，无弹性元件挠性联轴器

注意：轴孔与电动机轴颈接近

注意：将计算数据和尺寸整理、保留。

2）铸造工艺性 图3-1 P224~226

最小壁厚，壁厚均匀，有拔模斜底，铸造圆角P20表1-36~40 3）加工工艺性

尽量减少加工面、凸台、凹坑、螺钉、轴承、座底等位置 一根轴上两个轴承要大小、型号一致（加工孔一致）

三）润滑与密封

6、齿轮润滑 用浸油润滑

1）浸油深度为一个全齿高（2.25m），不小于10mm 最高油面在此基础上加高5～10mm 2）装油量的计算

hm=(0.35～0.7)

ps(mm)

3)润滑油的牌号选择P85~86 表7-1，表7-2

7、滚动轴承润滑方式的选择

1）V齿≧2m/s，采用飞溅润滑，参考图16-32结构

箱体与箱盖结合面加油沟与引油结构，把油引入轴承，小齿轮处加挡油盘P250图19-4。

2）V齿<2m/s，采用脂润滑，参考图16-31结构

所有轴承处加封油环，箱体上油沟要把油引入油箱P258图19-11

8、密封P218表16-1 1）、轴的伸出端～表16-13 轴承盖开槽，P166表11-10，毡圈密封P90~92表7-12~19 2）、非伸出端 加密封垫片

四）其它附件(P88~89表7-7~11)

1、轴承盖P166

2、检视窗P161

3、油标 油尺P88~89

4、放油螺塞（细牙）

5、通气器

6、吊耳P161

7、定位销（标准件）锥销P56,表4-4，箱体联接辅助件，P226~229，8、起盖螺钉P227~228 端部制成圆柱形光滑倒角或半球形

9、尺寸标注：外形尺寸，安装尺寸，配合尺寸，参考图例双P265,单P250

10、配合代号 P236表17-2

11、技术要求和技术特性（图纸在下方）P251

12、零件编号、明细表、标题栏在右下角

13、尺寸P8，内容参考图例

14、图代号

（二）规定画法，标注法和简化画法 按国家标准

（三）加深后的装配图 其它内容P232完成装配图

名称+型号+低速级中心距+公称传动比 代号 ZDY 单级硬齿面

ZLY 双级硬齿面 ZSY 三级硬齿面 ZDR 单级软齿面 ZLR 双级软齿面 ZSR 三级软齿面

示例：减速器ZLY560-11.2，560-低速级中心距，11.2-公称传动比

③ 键槽公差P53，表4-1 ④ 中心孔P13

9、形位公差P237 P237，表17-

3、4有推荐项目，具体值P116～121表9-8～12

10、技术要求 热处理

未注圆角、倒角、粗糙度 参考图例

（四）齿轮的零件工作图

一般两个视图表示P252图19-5

11、粗糙度P138表10-

16、17

12、形位公差

① 键槽（与轴一样）

② 齿轮毛坯公差P137表10-12~14

13、啮合特性表P252右上角 三组精度，每组定出一两个

照表上项目填，具体数字查表 P125