1、第 1 章 机械设计概要1-1 机械设计的基本要求一、设计机器的基本要求1.机器功能的要求2.经济性要求3.劳动保护要求4.环境保护要求5.可靠性要求二、设计机械零件的基本要求1.强度要求2.刚度要求3.耐磨性要求4.结构工艺性要求5.减小质量的要求1-2 机械设计的一般程序一、明确设计任务二、方案设计三、技术设计1.运动学设计 2.动力学设计 3.零件设计 4.总装配草图设计 5.总装配图与零件工作图设计四、编写技术文件1-3 机械零件的主要失效形式与设计准则机械零件由于某些原因而丧失工作能力称为失效。一、机械零件的主要失效形式1.断裂2.过大的变形3.表面破坏二、机械零件的设计准则1.强度
2、准则2.刚度准则3.耐磨性准则4.振动准则1-4 机械零件的设计方法与步骤一、机械零件的设计方法1.理论设计2.经验设计3.模型实验设计4.现代设计方法（1 ）优化设计（2）可靠性设计二、机械零件设计的步骤1-5 机械零件设计的基本原则一、选择材料的基本原则1.强度 2.刚度 3.磨损 4.制造工艺性 5.材料经济性二、标准化的原则第 2 章 机械零件的强度与耐磨性2-1 机械零件的疲劳强度一、机械零件的载荷根据机器的额定功率或负载，按理论力学的方法求出的作用在零件上的载荷称为名义载荷，用符号 或 表示。 在机械设计过程中，通常用一个修正系数来补偿名义载荷与零件实际载荷之间的差异，这个修正系数
3、称为载荷系数，用符号 表示。名义载荷乘以载荷系数就是设计计算时使用的计算载荷 ，即 。 =二、材料的疲劳曲线材料的真实疲劳机械对应的循环次数都比较大，因此工程上规定一个循环基数 ，而 对0 0应的应力就视为材料的疲劳极限 。材料的疲劳曲线公式： =0= (0）的齿轮，能在不改变中心距的前提下提高小齿轮的弯曲强度。采用(x1+x20)的角度变位传动，因中心距增大，故接触强度提高。6-5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析当主动轮是右旋时，用右手四指弯曲方向表示主动轮的回旋方向，拇指指向表示主动轮所受轴向力的方向；当主动轮是左旋时则用左手来判断，方法同上。注意此方法只适用于主动轮。二、齿
4、面接触疲劳强度计算斜齿圆柱齿轮节点处的曲率半径应按法面计算。三、齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲应力比载荷全部作用于齿顶的直齿轮小，为此用螺旋角系数 加以修正。螺旋角过大，导致轴向力剧增；过小，不能显示斜齿轮传动的优越性，通常 。=820同一轴上有 2 个斜齿轮，应合理配置齿轮旋向，使轴向力方向相反。6-6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算一、几何尺寸计算二、轮齿的受力分析三、齿面解除疲劳强度计算四、齿根弯曲疲劳强度计算6-7 渐开线圆柱齿轮精度一、齿轮精度检验项目1.单个齿距偏差 影响传动平稳性， |12m/s，采用喷油润滑。第 7 章 蜗杆传动7-1 蜗杆传动的类型及特点一、蜗杆传动的类型按蜗杆形状
5、：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。按蜗杆轮廓线形状：阿基米德蜗杆 ZA、法向直廓蜗杆 ZN、渐开线蜗杆 ZI二、蜗杆传动的特点优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性缺点：效率低7-2 圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸以中间平面上的参数和尺寸为基准。一、蜗杆传动的主要参数1.模数 m 和压力角 1=2=1=2ZA 蜗杆的轴向压力角 为标准值 20，ZN、ZI 蜗杆的法向压力角 为标准值 20。 2.蜗杆分度圆柱导程角 tan=11随导程角 增大效率提高。当两轴交角为 90时，保证蜗杆与涡轮正确配合，蜗杆分度圆导程角 应等于蜗轮分度圆螺旋角 且螺旋线方向相同。3.蜗杆分度圆直径 d1蜗
6、杆分度圆直径 d1 与模数的比值称蜗杆直径系数 q。4.蜗杆头数 z15.传动比 i 和蜗轮齿数 z2为增加传动的平稳性，蜗轮齿数应大于 28，蜗轮齿数一般不超过 80。6.蜗杆传动的中心距 a=(+2)2二、蜗杆传动变位的特点蜗杆传动的变位主要目的是凑中心距或改变传动比。三、圆柱蜗杆传动的几何尺寸7-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择一、蜗杆传动的失效形式及设计准则闭式传动中，容易发生磨损、胶合或点蚀；开式传动中，主要失效形式是磨损；轮齿的折断，只是在模数过小或是由于磨损使轮齿过薄时才发生。二、蜗杆传动的材料选择及许用应力1.蜗杆材料蜗杆一般用碳钢或合金钢制作，表面经热处理而获得较高的硬度。2
7、.蜗轮材料蜗轮材料通常采用青铜或铸铁，一般应根据齿面相对滑动速度选择。3.蜗轮材料的许用应力当采用锡青铜为材料时，主要失效形式是点蚀；当采用铸铁或铝青铜时，主要失效形式胶合。7-4 蜗杆传动的承载能力计算一、蜗杆传动的受力分析当蜗杆主动时， 的方向与蜗杆回转方向相反； 的方向由啮合点指向轮心； 的方向1 1 1由左（右）手定则判定。二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算三、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算四、蜗杆轴的刚度计算五、蜗杆传动的热平衡计算7-5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率 =123啮合时摩擦损耗， 轴承摩擦损耗， 浸入油池中的零件搅油时溅油损耗。1 2 3二、蜗杆传动的润滑为提
8、高蜗杆传动的抗胶合能力，宜选用粘度较高的润滑油。三、蜗杆传动的热平衡计算7-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计7-7 蜗杆传动的精度第 8 章 轴8-1 概述一、轴的分类1.转轴：工作中同时承受弯矩及转矩的轴。2.心轴：只承受弯矩而不承受转矩的轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴。3.传动轴：主要承受转矩而不承受弯矩的轴。二、轴设计的主要内容三、轴的材料8-2 轴的结构设计一、拟定轴上零件的装配方案二、轴上零件的定位和固定1.轴上零件的轴向定位和固定（1 ）轴肩和轴环（2 ）套筒（3 ）圆螺母（4 ）弹性挡圈和紧定螺钉（5 ）轴端挡圈和圆锥面2.轴上零件的周向定位和固定常用键、花键、紧定螺钉、销及过盈配
9、合等方法实现。三、确定轴的各段直径和长度四、轴的结构工艺性五、提高轴强度的措施1.改善轴的受力状况（1 ）载荷分流（2 ）合理布置轴上零件2.减少应力集中的影响8-3 轴的计算一、轴的强度计算二、轴的刚度计算三、轴的临界转速计算第 9 章 滚动轴承9-1 滚动轴承的结构、类型、代号及其选择一、滚动轴承的结构二、滚动轴承的主要类型向心轴承主要承受径向载荷，推力轴承主要承受轴向载荷。圆锥滚子轴承通常成对使用。三、滚动轴承的代号四、滚动轴承类型的选择1.轴承的载荷2.轴承的转速3.支承限位要求4.轴承的调心性能5.轴承的安装和拆卸9-2 滚动轴承的计算一、滚动轴承的失效形式及设计准则1.疲劳点蚀2.
10、塑性变形二、滚动轴承的寿命计算1.滚动轴承基本额定寿命90%的轴承在疲劳点蚀前能够达到或超过的总转数 （以 转为单位）或一定转速下的10 106工作小时数 （以 h 为单位）为轴承的基本额定寿命。102.滚动轴承基本额定动载荷滚动轴承的基本额定动载荷，就是指能使轴承的基本额定寿命达到 转时轴承所能承受的106载荷值，用字母 C 表示。3滚动轴承的寿命计算10=()10=10660()4.滚动轴承的当量动载荷5.角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷 的计算“压紧”轴承的轴向载荷等于除去自身内部轴向力，其余各轴向力的代数和。“防松”轴承的轴向载荷等于自身内部轴向力。三、不稳定载荷和不稳定转速时轴承的
11、寿命计算四、不同可靠度的滚动轴承寿命计算五、滚动轴承的静强度计算六、滚动轴承的极限速度9-3 滚动轴承轴系结构设计一、滚动轴承的轴向固定1.两端固定支承2.一端固定、一端游动支承3.两端游动支承二、滚动轴承游隙和部件组合的调整三、滚动轴承的预紧四、支承部分的刚度和同轴度五、滚动轴承的配合六、滚动轴承的装拆七、滚动轴承的润滑八、滚动轴承的密封1.接触式密封2.非接触式密封（1 ）沟槽式密封（2）迷宫式密封第 10 章 滑动轴承10-1 滑动轴承的类型和典型结构一、滑动轴承的类型二、滑动轴承的典型结构1.径向滑动轴承（1 ）整体式（2 ）剖分式（3 ）自动调心式2.推力滑动轴承10-2 轴瓦的结构
12、与材料一、轴瓦结构二、轴瓦材料轴瓦和轴承衬的材料统称轴瓦材料。10-3 滑动轴承的润滑一、润滑剂及选择润滑剂分为气体、液体、半固态和固体四种基本类型。1.润滑油粘度是润滑油抵抗运动的能力。2.润滑脂适用于要求不高、转速较低、难以经常供油或摆动工作的非液体摩擦滑动轴承。3.固体润滑剂如石墨、二氧化钼、聚氟乙烯树脂等。二、润滑方法及装置间歇式和连续式。10-4 非液体摩擦径向滑动轴承的设计计算一、失效形式和设计准则主要失效形式是磨损和胶合。二、计算方法和设计步骤1.确定轴承的结构形式2.确定轴瓦结构和材料3.确定轴承基本尺寸4.计算方法（1 ）验算平均压强 p（2 ）验算 pv 值（3）验算滑动速
13、度5.确定轴承间隙，选择相应配合10-5 液体动压径向滑动轴承的设计计算一、液体动压润滑的基本方程形成液体动压油膜的必要条件1.相对运动的两表面必须形成收敛的楔形间隙。2两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出。3.润滑油必须有一定的粘度，且供油要充分。二、径向滑动轴承动压油膜的形成过程三、液体动压径向滑动轴承的承载能力计算四、最小油膜厚度 hmin五、轴承的热平衡计算六、参数选择1.宽径比 B/d宽径比小，承载能力低。2.相对间隙 3.粘度 10-6 其他类型滑动轴承简介一、多油楔滑动轴承二、液体静压轴承三、气体轴承第 11 章 联轴器、离合器和制动
14、器11-1 联轴器一、联轴器的功用和分类功用：传递运动和转矩。分类：刚性联轴器和挠性联轴器。二、刚性联轴器可分为套筒式、夹壳式、凸缘式。三、挠性联轴器1.无弹性元件的挠性联轴器（1 ）滑块联轴器（2 ）齿式联轴器（3 ）滚子链联轴器（4 ）万向联轴器2.有弹性元件的挠性联轴器（1 ）弹性套柱销联轴器（2 ）弹性柱销联轴器（3 ）梅花形弹性联轴器四、联轴器的选择11-2 离合器一、离合器的功用和分类功用：根据需要在机器工作时随时使两轴连接或分离。分类：操纵离合器和自控离合器。二、操纵离合器1.牙嵌离合器2.圆盘摩擦离合器三、自控离合器1.超越离合器2.安全离合器四、离合器的选择11-3 制动器第 12 章 弹簧12-1 概述弹簧的主要功用1.缓和冲击和吸收振动2.控制机构的运动3.储存及输出能量4.测量力的大小12-2 圆柱螺旋弹簧的材料、结构及制造12-3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算12-4 其他类型弹簧简介一、扭簧二、板簧三、碟形弹簧四、空气弹簧五、橡胶弹簧
