机械设计基础电子教案课件教材资料最终

第一讲绪论

教学目标

（-）能力目标

1.解本课程的内容、性质和任务

2.掌握学习本课程的方法

（二）知识目标

1.了解机器的组成及其特征

2.熟悉机构、构件、零件、部件的概念及其区别

教学内容

1.机械设计基础研究的对象

2.本课程的作用

3.机械设计的基本要求和一般过程

教学的重点与难点

（―）重点

本课程的研究对象、内容。

（二）难点

机构、构件、零件、部件的概念及其区别。

教学方法与手段

采用动画演示，注重启发引导式教学。

一、机器的组成及特性

（一）机器的组成及其特征

以内燃机为例

1、工作原理

内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器。

2、组成

内燃机由三部分组成：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。

3、机器的特性

（二）机构、构件、零件

1、机构

机构是用来传递运动和力，有一个构件为机架，用运动副连接起来的构件系统。

一台机器可以由一个机构，也可以由多个机构组成。

常用机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。

2、构件

构件是指机构的运动单元体。如键、齿轮、螺栓等.

构件可能是一个零件，也可能是由若干个零件组合的刚性体。如内燃机连杆就是由连杆

体、连杆盖、螺母和螺栓等零件组成的构件，因为组合成连杆的各零件之间没有相对运动。

3、零件及其分类

机械零件是指机器的制造单元体.

机械零件又分通用零件和专用零件。通用零件是指各种机器普遍用到的零件，如螺栓、

螺母、键、销等；专用零件是指某种机器才用到的零件，如内燃机的曲轴、活塞等。

二、本课程的内容、性质和任务

1、本课程的性质

专业基础课

2、本课程的研究对象

常用机构和通用零件

3、本课程的研究内容

4、本课程的任务

三、学习方法

小结：

1.机械设计基础研究的对象

2.本课程的作用

3.机械设计的基本要求和一般过程

作业与思考：

1、何谓机器，何谓机构？它们有什么区别与联系？

2、参照内燃机的机构分析，说明它是由哪些机构组成的。

第二讲摩擦、磨损及润滑概述

教学目标

(-)能力目标

1.会分析摩擦副类型，会选择润滑方式及润滑剂类型

2.会选择密封方式

(二)知识目标

1.掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑的类型及润滑剂类型

2.掌握密封方式的选择

教学内容

1.摩擦与磨损

2.润滑

3.密封方法及装置

教学的重点与难点

(-)重点

1.润滑方式及润滑剂类型的选择。

2.密封方法的确定。

(二)难点

密封方法的确定。

教学方法与手段

应用工程实例讲解，总结归纳式教学。

一、摩擦与磨损

摩擦:两接触的物体在接触表面间相对运动或有相对运动趋势时产生阻碍其发生相对运

动的现象叫摩擦

磨损：由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。使零

件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏一精度、可靠性I效率I直至破坏。

润滑：减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。

1、摩擦及其分类

r£i

干摩捧逸界学推液体0推滉合电捺

1干摩擦

2液体摩擦

3混合摩擦

2、磨损及其过程

1磨合磨损过程：

2稳定磨损阶段：

3急剧磨损阶段：

3、磨损分类

1磨粒磨损

2粘着磨损

3疲劳磨损（点蚀）

4腐蚀磨损

二、润滑

1、润滑剂及主要性能

润滑剂分液体、单固体、固体和气体润滑剂等。

常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。

1润滑油

润滑油是目前使用最多的润滑剂，主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最

广的为矿物油。

（1）动力粘度n

（2）运动粘度v：

（3）条件粘度（相对粘度）：恩氏粘度。Et

2、润滑脂

3、固体润滑剂

常用滑剂有石墨、二硫化铝、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、金属及金属化合物等。

4、气体润滑剂

包括空气、氢气、氮气、水蒸汽及液体金属蒸汽。

5、润滑剂的选择

2、润滑方法和润滑装置

A油润滑装置

B脂润滑装置

C固体润滑装置

D气体润滑装置

3、密封方法及装置

小结：

1.摩擦与磨损

2.润滑

3.密封方法及装置

作业与思考：

1、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类？各有何特点？

2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？

3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？

第三讲平面机构的运动简图

教学目标

（一）能力目标

能根据实物绘制机构运动简图

（二）知识目标

1.了解机构组成原理

2.理解自由度、运动副、约束的概念及三者的关系

教学内容

1.运动副及其分类

2.平面机构的运动简图

教学的重点与难点

（一）重点

平面机构的运动简图的绘制。

（二）难点

绘制简图时构件及运动副的准确表示。

教学方法与手段

多媒体教学，采用动画演示、实例分析、启发引导的教学方式。

一、机构的组成

1、运动副

运动副：两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的联接称为运动副。

1、国I副

2、低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面低副可分为转动副和移动副。

%飞,y

X

b）

2,自由度和运动副的约束

1、构件的自由度

平面内自由的构件，有3个自由度，而空间内自由的构件,有6个自由度。

2、运动副的约束

3、运动链和机构

两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称为运动链。机构是由主动件、从动件和机

架三部分组成的。

二、平面机构的运动简图

1、构件的表示方法

1、构件

(1)参与形成两个运动副的构件

2、转动副构件组成转动副时，其表示方法如图。

3、移动副

两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。

22

211

I

22

7

4、平面高副

G)®

2、机构运动简图的绘制步骤

a)b)

小结：

1.运动副及其分类

2.平面机构的运动简图

作业与思考：

1、平面机构中若引入一个高副将带入（）个约束，而引入一个低副将带入（）个约

束。约束数与自由度数的关系是（

2、两个做平面平行运动的构件之间为（）接触的运动副称为低副；而为（）或（）

接触的运动副称为高副。

第四讲平面机构自由度

教学目标

（-）能力目标

熟练掌握机构自由度计算，并能准确判断机构运动是否确定

（二）知识目标

能准确识别出机构中存在的复合较链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理

教学内容

平面机构的自由度的计算

教学的重点与难点

(-)重点

平面机构的自由度的计算。

(二)难点

机构中复合较链、局部自由度和虚约束的判断。

教学方法与手段

多媒体教学，注重举引典型实例进行分组讨论、归纳总结。

1、平面机构的自由度

机构的自由度：机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。

若某机构由N个构件组成，除去机架，机构中共有n=N-l个活动件。构件在连接之前,

全部活动件共有3n个自由度。而在联接后，构件的自由度由于运动副的约束而减少。设在

机构中有Pi个低副，P“个高副，则该机构全部运动副的约束数目共有2R+P”个。则机构自由

度

F=3n-2PL-Pn

2、机构具有确定相对运动的条件

机构具有确定运动的条件：原动件数目W应等于机构的自由度F。即

W=F=3n—2Pi-P”

原动件数〈自由度数，机构无确定运动

原动件数》自由度数，机构在薄弱处损坏

3、计算机构自由度时应注意的事项

1、复合较链

定义：若两个以上的构件在同一处组成儿个转动副，且各转动副轴线重合，则称该处联

接为复合钱链。

a)b)

计算自由度时，若复合较链由m个构件组成,则联接处有(m—l)个转动副。

2、局部自由度

定义：机构中某些构件所具有的不影响其余构件运动的自由度，称为局部自由度。

计算机构自由度时，应将局部自由度除去不计。

小结：

平面机构的自由度的计算

作业与思考：

1、一个平面运动链的原动件数目小于此运动链的自由度数时，则此运动链(兀

A.具有确定的相对运动B.只能作有限的相对运动

C.运动不能确定D.不能运动

2、机构具有确定运动的条件是什么？

第五讲平面四杆机构（一）

教学目标

（一）能力目标。

能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型

（二）知识目标

熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化

教学内容

1.平面连杆机构概述

2.平面连杆机构基本类型

3.平面连杆机构的演化

教学的重点与难点

（―）重点

平面四杆机构的基本型式、应用及其演化。

（二）难点

平面四杆机构类型的判断。

教学方法与手段

多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论联系实际。

一\概述

二、四杆机构的基本型式及演化

由四个构件用钱链连接而成的机构称为钱链四杆机构。如图所

示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和

CD称为连架杆。如果连架杆能绕轴线作360°的回转运动，称为曲2^

柄：若只能在某一角度（小于360。）内摆动，称为摇杆。与机架不

相连接的构件BC称为连杆。A

钱链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。

A4D

1、曲柄摇杆机构

4

怜

1（女~

雷达天线俯仰角调整机构缝纫机踏板机构

2、双曲柄机构

定义：较链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时,此机构称为双曲柄机构。

|―]

K15/X\\\\\\\X\\^/

0//

7^7

惯性筛机车车轮联动机构

3、双摇杆机构

定义：钱链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时,此机构称为双摇杆机构。

C

\

\

0

码头起重机

三、平面四杆机构的演化

1、曲柄滑块机构

2、导杆机构

3、摇块机构和定块机构

(1)摇块机构

(2)定块机构

这种机构常用于冲床、剪床等机器中。

小结：

1.平面连杆机构概述

2.平面连杆机构基本类型

3.平面连杆机构的演化

作业与思考：

1、钱链四杆机构有那几种基本型式？各有什么特点？

2、钱链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构？试说明曲柄摇块机

构是如何演化而来的？

第六讲平面四杆机构（二）

教学目标

（一）能力目标

理解平面四杆机构工作特性的工程应用。

（二）知识目标

理解平面四杆机构的几个工作特性

教学内容

平面连杆机构几个工作特性

教学的重点与难点

（-）重点

平面四杆机构的工作特性。

（二）难点

急回特性、死点位置。

教学方法与手段

利用动画辅助理解急回特性、死点位置概念，工程案例展示其应用。

1、钱链四杆机构有曲柄的条件

在钱链四杆机构中，曲柄存在的条件为：

（1）曲柄为最短构件，又称最短构件条件；

（2）最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和，又称构件长度和

条件。

2、压力角和传动角

3、急回特性

K=从动件空载行程平均速度=a=CG〃2=L.=£L=180+e

=从动件工作行程平均速度=X=CiC2/ti=工=瓦=180-6

K的大小表示急回的程度。较链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹

角°,8角越大，急回运动特性也越显著。

4.5.4死点

小结：

平面连杆机构几个工作特性

作业与思考：

1、双摇杆机构的四个构件长度应满足什么条件？

2、曲柄存在的条件是什么？

3、什么是连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有什么影响？偏

置曲柄滑块机构的最小传动角Ymin发生在什么位置？

4、钱链四杆机构中有可能存在死点位置的机构有哪些？它们存在死点位置的条件是什

么？试举出一些克服死点位置的措施和利用死点位置的实例。

第七讲凸轮机构

教学目标

（一）能力目标

1.掌握不同场合下凸轮机构从动件常用运动规律的应用

2.能够绘制位移线图

（二）知识目标

1.了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用

2.掌握从动件的常用运动规律；了解其冲击特性及应用

教学内容

1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用

2.从动件的常用运动规律及选择

教学的重点与难点

(-)重点

凸轮机构的从动件的常用运动规律。

(二)难点

立体凸轮机构运动的实现。

教学方法与手段

利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。

一、概述

1、凸轮机构的应用

凸轮机构的组成：凸轮、从动件和机架一高副机构。凸轮是凸轮机构的主动件。

2、凸轮机构的分类

1、按凸轮形状分

(1)盘形凸轮它是凸轮的最基本形式，是一个绕固定轴线转动并且具有变化半径的盘

形构件。如内燃机配气凸轮机构。

(2)移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿

工作直线往复运动时，推动从动件作往复运动。如靠模车削机构。

⑶圆柱凸轮

2、按从动件端部形状分

(1)尖顶从动件这种从动件结构简单，尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能实

现预期的运动规律。但由于尖顶容易磨损，所以只适用于载荷较小的低速凸轮机构。

(2)滚子从动件由于接触处是滚动摩擦，不易磨损，因此是一种最常用的从动件。

(3)平底从动件由于平底与凸轮面间容易形成楔形油膜，能减少磨损，常用于高速重

载的凸轮机构中。它的缺点是不能用于具有内凹轮廓的凸轮机构。

二、常用的从动件运动规律

1、平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数

2、常用的从动件运动规律

小结：

1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用

2.从动件的常用运动规律及选择

作业与思考：

1、凸轮机构的类型有哪些？在选择凸轮机构类型时应考虑哪些因素？

2、用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？移动从动件盘形凸轮机构和摆

动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？

3、何谓凸轮的偏距圆？

第八讲其它常用机构简介

教学目标

(-)能力目标

掌握棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构在工程实际中的应用

(二)知识目标

1.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合

2.了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能及适用场合

教学内容

L棘轮机构

2.槽轮机构

3.不完全齿轮机构

教学的重点与难点

(-)重点

棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。

(二)难点

棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。

教学方法与手段

利用动画演示棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。

一、棘轮机构

1、棘轮机构的工作原理

棘轮机构主要由棘轮、主动棘爪、止回棘爪和机架组成。

棘轮机构的其它类型：

1.摩擦棘轮（无声棘轮）

由于摩擦传动会出现打滑现象，不适于从动件转有要求精确的地方。

2、双向棘轮

2、棘轮转角的调节

1、调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角

2.用遮板调节棘轮转角

3、棘轮机构的特点与应用

二、槽轮机构

1、槽轮机构的工作原理

组成：具有径向槽的槽轮、具有圆销的构件、机架

工作原理：构件I-连续转动；构件2（槽轮）一时而转动，时而静止。当构件1的圆

销A尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。

当构件1的圆销A开始进入槽轮径向槽的位置，锁住弧被松开，圆销驱使槽轮传动。

当圆销开始脱出径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静

止不动。

4个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转了周。

1

6个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转7周。

2、槽轮机构的类型、特点及应用

1、平面槽轮机构。

2、空间槽轮机构

3、槽轮槽数Z和拨盘圆柱销数k的选择

运动系数（T）：槽轮每次运动的时间tm对主动构件回转一周的时间t之比。

K（Z-2）

T-------------------

2Z

当z=3时，k可取1〜5；当z=4或5时，k可取1〜3：当z>6时，k取1或2。

三、不安全齿轮机构

1、不安全齿轮机构

1、不完全齿轮机构的工作原理和类型

机架

从动轮主动轮

2、凸轮式间歇运动机构

小结：

1.棘轮机构

2.槽轮机构

3.不完全齿轮机构

作业与思考：

1、棘轮机构有几种类型，它们分别有什么特点，适用于什么场合?

2、牛头刨床工作台横向进给机构为什么要选用双向式棘轮机构？

第九讲螺纹联接

教学目标

（一）能力目标

掌握螺纹联接的主要类型及应用场合

（二）知识目标

1.熟悉螺纹的类型、主要参数、特点及应用

2.螺纹联接的预紧和防松方法

教学内容

1.螺纹联接的基本知识

2.螺纹联接的预紧和防松

教学的重点与难点

（一）重点

螺纹联接的主要类型及应用场合。

（二）难点

各种螺纹连接的画法、螺纹联接的防松。

教学方法与手段

多媒体教学，结合机械制图、联系工程实际。

一、螺纹连接的基本知识

联接：在机器中，将两个或两个以上的零件联成一体的结构。

机械动连接：机器工作时.，被联接零件间有相对运动的联接。

机械静连接：机器工作时，被联接零件间没有相对运动的联接。机械静连接又分为可拆

联接和不可拆联接。

可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可以拆开的联接。如键联接、螺栓联接等。

不可拆联接：至少必须毁坏联接中的某一部分才可以拆开的联接。如钾钉连接、焊接等。

1、螺纹的类型

常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。前两种

主要用于联接，后三种主要用于传动。

2、螺纹的主要参数

3、常用螺纹的特点及应用

三角螺纹主要用于联接；矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。用于联接的三角螺纹

又有普通螺纹、英制螺纹以及用于管路系统联接的圆柱螺纹，即管螺纹。在各种螺纹中，除

矩形螺纹外，均已标准化。

（d）锅出形螺纹

4、螺纹联接的主要类型

5、标准螺纹联接件

二螺纹联接的预紧和防松

1、螺纹联接的预紧

预紧力：在螺栓承受工作载荷之前受到的力，以F。表示。

预紧的目的：为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。

2、螺纹联接的防松

1、摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等

2、机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片,轴用带翅垫片，止

动垫片，串联钢丝等。

3、永久防松：端钏、冲点（破坏螺纹）、点焊

4、化学防松：粘合

小结：

1.螺纹联接的基本知识

2.螺纹联接的预紧和防松

作业与思考：

1.简述螺纹连接的主要类型、特点及应用

2.螺纹联接的预紧和防松方法是什么？

第十讲单个螺栓连接

教学目标

（一）能力目标

1.掌握单个螺栓连接的强度计算

2.螺栓组连接的设计

（二）知识目标

2.掌握单个螺栓连接的受力分析

3.螺栓组连接的受力分析和结构设计

教学内容

1.单个螺栓联接的强度计算

2.螺栓组联接的结构设计

教学的重点与难点

（-）重点

掌握单个螺栓连接的强度计算。

（二）难点

螺栓组连接的受力分析和结构设计。

教学方法与手段

多媒体，举工程实例。

一、单个螺栓连接的强度计算

1、受拉螺栓联接

1、松螺栓连接

特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。

螺栓工作载荷为：F=P

P——轴向外载

。=F/A=4F/nd「W（o）

2、紧螺栓连接

（1）只受预紧力的紧螺栓连接

（2）受横向载荷的紧螺栓联接

（3）承受轴向静载荷的紧螺栓连接

2、受剪螺栓连接

T<(T)

。PW(op)

二螺栓组联接的设计与受力分析

1、螺栓组的结构设计

2、螺栓组联接的受力分析

1、受轴向载荷螺栓组联接，如汽缸螺栓

特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载/螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。

单个螺栓工作载荷为：F=P/Z

P----轴向外载；Z---螺栓系数

2、受横向载荷的螺栓组联接

特点：普通螺栓，钱制孔用螺栓皆可用，外载，螺栓轴线、防滑

普通螺栓一一受Q.拉伸作用

校制孔螺栓一一受横向载荷剪切、挤压作用。

3、受横向扭矩螺栓组联接

普通螺栓联接取联接板为受力对象，由静平衡条件ZT=O

则各个螺栓所需的预紧力为：

八TK,KJ

Q=----------------------=-4—（N）

P/（耳+弓+…+0）

/=1

4、受倾覆（纵向）力矩螺栓组联接

取板为受力对象：由静平衡条件：^Mo_o=0

设单个螺栓工作载荷为F.

+F2L2+•­•FZLZ=M（a）

同理由变形协调条件：

&=幺=const=2（这里A1mx=L.）

f5=二皿4代入（a）式得：

L

尸皿（本题耳）=华丝

/=1

小结：

1.单个螺栓联接的强度计算

2.螺栓组联接的结构设计

作业与思考：

1、单个螺栓连接的强度计算方法分儿类？

2、如何进行螺栓组连接的受力分析和结构设计？

第十一讲螺栓组连接

教学目标

（-）能力目标

掌握提高螺栓联接强度的措施

（二）知识目标

1.熟悉螺纹连接件的材料和许用应力

2.了解提高螺纹联接强度的常用措施和螺旋传动的设计

教学内容

1.螺纹连接件的材料和许用应力

2.提高螺栓联接强度的措施

3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松

教学的重点与难点

（一）重点

提高螺栓联接强度的措施。

（二）难点

提高螺栓联接强度的措施。

教学方法与手段

多媒体教学，结合工程实际分组讨论。

一、螺纹连接件的材料和许用应力

1、螺纹连接件的材料

一般条件下，螺纹连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35和45

钢，受冲击、振动和变载荷作用的螺纹连接件可采用合金钢，如15Cr、40Cr.30CrMnSi和

15CrVB等；有腐蚀、防磁、导电、耐高温等特殊要求时采用lCrl3、2Cr!3、CrNi2等。螺

纹连接件的常用材料的力学性能见表7—7。

2、螺纹连接的许用应力

螺纹连接的许用应力见表7—8。

二、提高螺栓联接强度的措施

1、改善螺纹牙间载荷分布不均状况

a）悬置螺母一一强度140%（母也受拉，与螺栓变形协调，使载荷分布均匀）

b）环槽螺母一一强度f30%（螺母接近支承面处受拉）

c）内斜螺母——强度t20%（接触圈减少，载荷上移）

d）（b）（c）结合螺母——强度t40%

e）不同材料匹配---强度t40%

2,降低螺栓应力幅（?）

3、减小应力集中

螺纹牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的过渡处等均可能产生应力集中。

1）加大过渡处圆角

2）改用退刀槽t20~40%（螺纹收尾处）

3）卸载槽

4）卸载过渡结构。

4、采用合理的制造工艺

1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度t30~40%

2）冷作硬化，表层有残余应力（压）、氧化、氮化、喷丸等。可提高疲劳强度

3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度f70~100%,此法具有优质、高产、低

消耗功能。

4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。

三、滑动螺旋传动简介

螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，主要用于将回转运动转

变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。

1、螺旋传动的类型

1）传力螺旋一一举重器、千斤顶、加压螺旋。特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、

自锁

2）传导螺旋一一机床进给汇杠一传递运动和动力，特点：速度高、连续工作、精度高

3）调整螺旋一一机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。其特点是受力较小且不经常转

动

按摩擦副的性质分：

1）滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、

易于自锁。

2）滚动螺旋传动一一摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺

杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并

形成循环。按循环方式有：内循环、外循环，滚动螺旋两种。

3）静压螺旋一一液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹

间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开。

7.7.2螺旋传动的结构及材料

1、螺母结构

（1）整体螺母

（2）组合螺母

（3）对开螺母

2、螺杆结构

3、材料

螺杆材料的选用原则：（1）高精度传动时多选碳素工具钢。（2）需要较高硬度，如50〜

56IIRC时，可采用铭镒合金钢；当需要硬度为35〜45HRC时，采用65Mn钢。（3）一般情况

下采用45、50钢。

小结：

1.螺纹连接件的材料和许用应力

2.提高螺栓联接强度的措施

3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松

作业与思考：

1、螺栓组联接受力分析中，联接受什么载荷？采用什么螺栓时，螺栓只受预紧力F'?

联接受何种载荷时，螺栓同时受到预紧力F'和工作载荷F?

2、螺栓和被联接件的刚度对螺栓的总拉力F。有何影响？采用什么措施可以减小螺栓的

刚度和提高被联接件的刚性？

3、联接螺纹都是自锁的，为何螺纹联接中大多数联接仍采用防松措施？说明各种防松

方法的原理和常用结构。

第十二讲带传动

教学目标

(-)能力目标

1.掌握带传动的受力、应力分析

2.能区别弹性滑动与打滑

(二)知识目标

1.了解带传动的类型与特点。

2.掌握带传动的应力分布规律

教学内容

1.带传动的工作原理、类型、特点及应用

2.V带和带轮

3.带传动的工作情况分析

教学的重点与难点

(-)重点

带传动工作原理、受力分析、带的应力分布图。

(二)难点

弹性滑动与打滑的区别。

教学方法与手段

利用动画演示弹性滑动、应力分布，实物图片展示带传动的应用场合。

一、概述

1、带传动的类型

2、带传动的特点和应用

3、带传动的形式

见表8—lo

二、V带和V带轮的结构

v带有普通v带、窄v带、联组v带、齿形v带、大楔角v带、宽v带等。

8.2.1普通V带的结构和尺寸标准

包布层

2、普通V带轮的结构

三、V带传动的工作能力分析

1、带传动的受力分析

打滑：在一定的初拉力F。下，带与带轮面间的摩擦力之总和有一极限值，当传递的圆

周力超过该极限时，带将沿带轮表面全面滑动

2、带传动的应力分析

带传动工作时，带中应力由三部分组成：

(1)拉应力5、力

紧边拉应力CT'=F,/AMPa

松边拉应力CT2=F2/AMPa

><r2

(2)弯曲应力带绕过带轮时发生弯曲，从而引起弯曲应力C，，因此只存在于

带与带轮相接触的部分。

bD

(3)离心拉应力0。当带在带轮上沿弧面运动时，由于本身质量将产生离心力，因而

在带全长引起离心拉力R,以及相应的离心拉应力0晨

Fq，v2

(T=---c=-------

cAA

3、带传动的弹性滑动和传动比

弹性滑动与打滑的区别：

弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起，是

带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的，是失效形式

之一，是正常工作所不允许的。是可以避免也是应该避免的。

弹性滑动的影响：影响传动比i,使i不稳定，常发热、磨损。

打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递T,不能正常工作。

小结：

1.带传动的工作原理、类型、特点及应用

2.V带和带轮

3.带传动的工作情况分析

作业与思考：

1、带传动的主要类型有哪些？各有何特点？

2、什么是有效拉力？什么是初拉力？

3、小带轮包角对带传动有何影响？

4、带传动的弹性滑动和打滑的区别？

第十三讲V带设计及带的张紧

教学目标

（-）能力目标

掌握V带设计方法

（二）知识目标

LV带设计的参数确定、计算

2.了解带的张紧与维护特点

教学内容

1.普通V带传动的设计计算

2.带传动的张紧和维护

教学的重点与难点

（一）重点

V带传动的设计方法和注意事项。

（二）难点

V带传动的设计中参数的确定。

教学方法与手段

采用多媒体，结合实际。

一、V带传动的设计

1、带传动的失效形式和设计准则

带传动的失效形式：带与带轮之间的磨损、打滑和疲劳破坏。

带传动的设计准则：保证带在工作时不打滑，同时具有一定的疲劳强度和寿命。

2、单根V带传递的功率

实际工作条件下，单根V带所传递的功率[P。],

[Po]=（Po+APo）KoK,.

△Po=Kbn>（1—1/KD

3、V带传动的设计步骤和方法

已知：P,m,m或i传动布置要求（中心距a）工作条件

要求：确定带的型号、根数、长度；带轮的Dmin、结构、尺寸、中心距（a、轴压力Q

等。

带传动设计的一般步骤

1.选定带型

设计功率Pd=kAP

根据Pd和m由图8,12选取带的型号

500C

4000

3150

2500

2000

1600

1250

1000

800

630

500

400.

325

250

20c

160

125

|

L2521155812.52031.55080125200

11.62.546.31016254063100160

计算功率P.(KW)

普通V带选型图

2.确定带轮基准直径dd2

adl)Ud\min

djimin见表8.6o

%=%(1-£)=2%(1-£)

〃2

4/2宜取标准值，见表8.3。

3.验算带速

血,〃必

v=----<v,

60X1000max

对普通V带Va=5〜25m/s。

4.初定中心距〃带基准长度/〃0

+dd2)<an<2(ddi+dd2]

.=24+9（4“+%）+（%；%）2

24旬

由表8.4选取近似的"

___%/-/%。

实际中心距〃~%）+---

5.小带轮包角

%=180"—"〃2-4，1x57.3°

a

一般应使＞120°

6.确定V带根数

„Pd

（Pi+N）i）k,K

A/】一;）

ki

Pi-a=180°时载荷平稳时，特定带长的单根V带的基本额定功率

七一弯曲影响系数

k.

'一传动比系数

%a一小带轮包角系数，

7.单根V带的预紧力

（25、P

心=500x---1，+m

1储）ZV

8.带作用在轴上的压力

F。=2F°Zsi吟

9.带轮的结构设计

例题8.1设计某鼓风机用普通V带传动。已知：异步电机额定功率P=10kW,转速m

=1450r/min,n2—400r/min,中心距a约为1500mm,每天工作24h。

解：1.选定普通V带型号

设计功率Pd=KAP=13X10=13kW

根据Pd和m由图&12选取B型带。

2.确定带轮基准直径d”，dd2

ddx2ddX町汨，取ddx=140mm

“d2二记八(1-£)=」■ddi(1-£),

%

取4/2=5。0mm(标准值)

3.验算带速

v=..^-.<V,

60X1000.

Ve=10.63mm在5〜25m/s范围内,合适。

4,初定中心距4带基准长度/“o

Q.7(ddi+dd2)<tz0<2(ddi+dd2)

取a0=1500mm,.=24+'("“+九)+""一'=4026.9mm,由表8.4选取近似

2'4ao

的=4000mmo

I-/

实际中心距。°+-=1487mm

5.小带轮包角

%=180°-42一%、57.3。=166.13°>120%合适。

a

6.确定V带根数

Pd

Z=(Pi+=3.62

取Z=4根。

7.单根V带的预取紧力

品=500x（空-。空

+m=260.33N

1储）zv

8.带作用在轴上的压力

FQ-2/Zsin-y-=2067.4N

9.带轮的结构设计

二、带传动的张紧和维护

1、带传动的张紧

1、调整中心距方式

（1）定期张紧

（2）自动张紧轮方式

2、张紧轮方式

2、带的安装与维护

小结：

1.普通V带传动的设计计算

2.带传动的张紧和维护

作业与思考：

1、带传动的失效形式和设计准则是什么？

2、如何对带传动进行张紧与维护？

第十四讲链传动

教学目标

（-）能力目标

掌握滚子链传动设计计算、熟悉链传动的运动特性（速度的不均匀性及动载荷）及应用

（二）知识目标

1.了解链传动的类型、特点和应用

2.链传动的布置与润滑

3掌握滚子链传动的失效形式

教学内容

1.传动链的结构及标准

2.链传动的运动特性

3.滚子链传动的设计计算

4.链传动的布置、张紧与润滑

教学的重点与难点

（一）重点

滚子链传动的失效形式和设计计算。

（二）难点

滚子链传动的设计计算中参数的确定。

教学方法与手段

多媒体演示，结合实例分析。

一、概述

链传动的组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。

工作原理：（至少）两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。但非共朝

曲线啮合，靠三段圆弧（aaab,cd,bc）一直线啮合。其磨损、接触应力冲击均小，且易

加工。

二、传动链的结构及标准

1、滚子链的结构

滚子链由滚子、套筒、销轴、外链板和内链板组成。

套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）；套筒与销轴、滚子与套筒均采

用间隙配合。

参数：P一节距，加一内链板间距，C一板厚，dl一滚子直径，d2一销轴直径，P,一排距

2,滚子链的标准

3、滚子链链轮

结构：1）整体式2）孔板式3）组合式

材料:

主要要求：1）足够的强度；2）足够的耐磨性；3）耐冲击。

常用材料：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金钢。

三、链传动的运动特性

IZIZZip%Z2PH2（

V=V=---------=----------（m/s\）

60x100060x1000

平均传动比im=/=—=Z[/z=const

结论：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。造成链运动速度的不均匀，

不恒定作有规律的周期性波动。

瞬时传动比

.W.cosy“

i,=—L=---------。co〃stan4

W2d\cos尸

四、滚子链传动的设计计算

1、链传动的主要失效形式

2、滚子链的实用功率曲线

3、链传动的设计计算

1、已知：P,载荷性质，工作条件，n,,n2=＞求办、Z?=P,列数，a,润滑方式等。

五链传动的布置、张紧与润滑

1、链传动的布置

2、链传动的张紧

其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定

方法：①移动轮系，以增大中心距a,如a不能调时；②也可用张紧轮一一注意张紧轮

应在靠近主动轮的从动边上。不带齿者可用夹布胶木制成。宽度比链轮约宽5mm,且直径应

尽量与小轮直径相近。

3、链传动的润滑

润滑有利于缓冲、减小摩擦、降低磨损，润滑良好否对承载能力与寿命大有影响。

I一一人工定期；II一一滴油润滑；III一一油浴或飞溅润滑；W——压力喷油润滑

小结：

1.传动链的结构及标准

2.链传动的运动特性

3.滚子链传动的设计计算

4.链传动的布置、张紧与润滑

思考题：

1、链传动和带传动相比有哪些优缺点？

2、影响链传动速度不均匀性的主要参数是什么？为什么？

3、链传动的主要失效形式有哪些？

第十五讲齿轮（一）

教学目标

（-）能力目标

1.会选择齿轮的类型

2.能根据齿轮的参数计算其几何尺寸

（二）知识目标

1.了解齿轮传动的类型、特点及应用

2.理解渐开线的形成及特性

3.掌握渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算

教学内容

1.齿轮机构的特点及类型

2.渐开线齿轮的齿廓及传动比

3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算

教学的重点与难点

重点：渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算。

难点：渐开线的形成及特性。

教学方法与手段

采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。

一、齿轮传动的特点及基本类型

1、齿轮传动的特点

2、齿轮传动的类型

齿轮传动的类型很多，按照齿轮轴线间相互位置、齿向和啮合情况，齿轮传动可分为如

下ISO

-内啮合

-直齿圆柱齿轮传动-外啮合

-齿轮齿条

「平面齿轮传动

rjma：

齿-斜齿圆柱齿轮传动-外啮合

轮-齿轮齿条

L人字齿齿轮运动

传

动

「M

r传递相交运动-斜齿

L曲线齿

空间齿轮传动

「交错轴斜齿轮传动

L传递交错轴运动-蜗杆涡轮

-准双曲面齿轮

齿轮传动最基本的要求是传动平稳、传动比保持恒定不变，同时要使传动负载能力大,

重量轻，结构尺寸合理。

二、渐开线齿轮的齿廓及传动比

2、渐开线的性质

3、渐开线方程

1、四线合一

啮合线、公法线、两基圆的内公切线、正压力的作用线一一四线合一。

2、渐开线齿廓啮合具有可分性。

o,_ON_0C_r

222h2=常数

°iN[OjCrbl

3、渐开线齿廓啮合的啮合角不变

4、齿面的滑动

三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算

1、齿轮各部分的名称和符号

o

齿顶圆：连接各轮齿齿顶的圆，其直径用之表示。

齿槽：相邻两齿之间的空间。

齿根圆：过齿槽底部连成的圆，其直径用a表示。

齿厚：任意直径心的圆周上，轮齿两侧齿廓之间的弧长，用Sk表示;

齿槽宽：齿槽两侧齿廓之间的弧长，用/表示；

齿距：相邻两齿同侧齿廓之间的弧长，用必表示。

显然，pt—Sk+eko

在直径为“的圆周长为RZ,同时又等于"4,即

向或

k=PkZdk=PLz

TC

2、标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算

4=碗

齿顶高

%=%+c=：=（耳+）

齿根高hm+cmcm

h=ha+hf=（2h；+c）m

式中%，一一齿顶高系数。正常齿，d=1；短齿，〃；=68；

c一一顶隙系数。正常齿，。*=025；短齿c*=0.3。

小结：

1、齿轮传动的类型、特点及应用