1、機械設計基礎課程學習指導書 課程的性質和任務本課程是高校工科有關專業的一門重要的技術基礎課， 它在教學計劃中起著承上啟下的 作用。通過本課程的教學， 學生將初步受到有關機械設計的基礎理論、 設計方法和設計技能的 系統訓練，從而為進一步學習有關專業課和今后從事機械技術工作打下基礎。 課程的內容和基本要求本課程實際上是“機械原理”和“機械零件”兩門課程的合二為一。本課程著重討論機 械運動理論、 常用機構、 機器動力學基本知識和機械中一般參數、 一般工況的通用零件的工 作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法。1要求掌握的基本知識機械設計的基本要求。 常用機構的特點及其應用。 機械零件的主要類型、

2、 特點與應 用。潤滑和密封的基礎知識。機械零件的常用材料，有關標準和規范等。 2要求掌握的基本理論和方法基本理論： 機構組成原理和運動分析。 機械速度波動調節和轉子平衡的原理。 機械 零件的受力分析、應力狀態、失效形式。機械零件工作能力和計算準則（強度，剛度， 摩擦、磨損與潤滑，壽命，熱平衡等） 。計算方法（計算載荷，條件性計算，等強度計算，當量法，試算法等） 。 提高零件工作能力的措施 （改善載荷和應力分布不均勻的方法， 提高零件疲勞強度 的措施，降低或增強摩擦的途徑，提高零部件工藝性的途徑和方法，以及預應力、 變形 協調原則在設計中的應用） 。3要求掌握的基本技能簡單機器的機構運動簡圖繪制

3、。 結構設計和制圖技能。 查閱技術資料， 編制有關技 術文件的技能等。 學習材料1、基本教材機械設計基礎 （高教第 4 版）楊可楨、程光蘊主編2、輔導教材機械設計基礎學習指導 ，岳大鑫編（本書）3、參考資源 機械設計基礎網絡課件，岳大鑫、陳曉勇編著4、授課光盤西南科技大學制作的 24 學時的機械設計基礎教學實錄課程。 學習方法機械設計基礎是一門理論與工程實際相結合的課程，具有如下特點：1多科綜合性本課程涉及的常用機構、 通用零件， 從分析研究到設計計算， 直至完成工作圖，要用到 多門基礎課和技術基礎課的知識 （如機械制圖、工程材料、機械制造基礎、 理論力學和材料 力學等）。2表面上各章內容聯系

4、不緊，顯得零亂不系統 因本課程涉及機構和零件較多， 要用到較多的理論基礎。 學習者如用習慣的基礎課系統 性來看待本課，就會產生“不系統” 、“沒有統一研究規律”的錯覺。實際上，本課程的全部 內容可歸結為兩個問題： “機器怎樣才能實現人們需要的、理想的運動” ，“零件怎樣才能正 常工作”。學習中注意把握這兩個思路，就能在學習中逐步適應本課程的學習規律。3設計步驟和結果不唯一與基礎課問題結論的唯一性不同， 對于機械設計問題， 由于設計者考慮問題的角度、 著 重點不同，因而從機構選型、到選擇材料、確定參數，往往都可在一定范圍內變化，設計計 算步驟也因具體情況而變， 設計結果往往是不唯一的。 要注意：

5、 如果說基礎課比較關心理論 上的“是”、“非”問題，那么專業課更關心的是工程結果的“優” 、“劣”問題。學習本課程 的任務之一，就是學生要完成這樣一個指導思想的轉變。4機械設計中，計算重要但不唯一 學習者必需逐步培養把理論計算和結構設計、 工藝考慮等結合起來解決問題的能力。 一 般情況下，計算結果僅是必要條件，最終結果要視具體結構和工藝而定。推薦學習程序和方法 ：1首先瀏覽光盤上的課件，熟悉課件結構、功能和主要內容，以備需要時學習。 2按照本學習指導的要求，快速閱讀印刷教材或學習課件內容。3完成在線思考題、測試題，從中了解自己掌握方法、知識的情況。4對照發現的問題，精讀相關學習內容，再上機測試

6、。如此反復，必收效顯著。 學習內容與學時安排教學內容學時教學內容學時緒論1第 10 章 聯接5 6第 1 章 平面機構運動簡圖及自由度34第 11 章 齒輪傳動4 5第 2 章 平面連桿機構45第 12 章 蝸桿傳動3 4第 3 章 凸輪機構34第 13 章 帶、鏈傳動78第 4 章 齒輪機構7第 14 章 軸5 6第 5 章 輪系34第 15 章 滾動軸承4 5第 6 章 間歇運動機構23第 16 章 滑動軸承4 5第 7 章 機械速度波動的調節2第 17 章 聯軸器與離合器23第 8 章 回轉件的平衡23第 18 章 彈簧2第 9 章 機械零件設計概述34合計66 80第 1 章 平面機構

7、自由度及速度分析 學習目的和要求 1知道自由度、運動副、主動件、機架、復合鉸鏈、局部自由度、虛約束等概念。 2能正確計算平面機構的自由度。3能繪制簡單機械的機構運動簡圖。 考核目標考核知識點 平面機構的自由度計算 機構運動簡圖繪制考核要求 能正確計算平面機構的自由度 能繪制簡單機器的機構運動簡圖 重點與難點 重點：機構運動簡圖的繪制。機構自由度計算及具有確定相對運動的條件。 難點：機構運動簡圖的繪制。 補充說明1自由度計算中，應注意三桿鉸接的情況，此時應將三桿鉸接 視為一個構件參與組成三個轉動副。事實上，計算右圖 自由度知，三桿鉸接的自由度等于0。2畫機構運動簡圖，只關心相對運動的性質(轉動還

8、是平動、 不關心構件形狀和運動副的尺寸。例如，只要轉動角速度不變，構件是圓、是方，回轉副直徑是大還是小，都認為是相同的構件和運動副。3虛約束往往是結構需要的產物，機構運動 簡圖中畫出的兩個運動副往往實際上是一 個運動副。例如右圖圖 a) 的箱體中間要容 納齒輪，回轉副不可能做得太長，只能將 中間挖空；圖 b)導路太短，推桿剛度太小， 圖 c) 將移動副做得很長又不經濟，圖 d) 是不得以只好將移動副中間挖空的情況。 思考題1機構中復合鉸鏈、局部自由度、虛約束通常出現在什么地方。2試總結計算機構自由度的步驟。第 2 章 平面連桿機構 學習目的和要求1明確如下概念：行程速比系數、壓力角和傳動角、死

9、點。 2知道平面連桿機構的優缺點。3知道鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件是什么？ 4對機構演變的方法有所了解。5掌握四桿機構設計的前兩種方法。 考核目標考核知識點平面連桿機構的特點 鉸鏈四桿機構的運動特性考核要求 知道平面連桿機構的特點 會求行程速比系數、壓力角和傳動角，知道死點存在條件及其位置 知道鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件 重點與難點重點：鉸鏈四桿機構的基本形式；鉸鏈四桿機構的運動特性；曲柄存在條件。 難點：最小傳動角位置判定；平面四桿機構的演化；四桿機構的圖解設計。 補充說明1急回特性不僅曲柄搖桿機構有， 曲柄滑塊機構、 擺動導桿機構等都有急回特性。 總之， 從動件作往復運動，而連桿的極位夾角

10、不等于 0 的機構，都有急回特性。2四桿機構設計的關鍵是抓住連架桿上特殊點的軌跡（通常是圓弧或直線）。3機構演變諸方法中，變更機架法的本質是“相對運動不因參照系的改變而改變”，后面凸輪機構、輪系要用到的“反轉法”也就是變更機架法。4機構演化往往是多種方法的聯合應用（下圖），應用得當，可演變出許多新型、有用 思考題1何謂平面連桿機構，它有哪些優、缺點？ 2行程速比系數是一個周期中最大速度與最小速度之比嗎？ 3給出機構運動簡圖，您能求出機構的行程速比系數嗎？ 4何謂“壓力角” 、“傳動角”？若機架為最長桿，曲柄搖桿機構的最小傳動角出現在什 么位置？5消除平行四邊形機構運動不確定性的方法有哪些？ 6

11、曲柄滑塊機構是否具有急回特性？是否存在死點？其最小傳動角出現在什么位置？ 7機構演化的方法有哪些？請列舉應用。第 3 章 凸輪機構 學習目的和要求 1明確概念：基圓、理論廓線、柔性沖擊、剛性沖擊、反轉法、自鎖。 2知道凸輪機構的類型，明確凸輪機構的優缺點及適用的工業場合。 3能正確繪制從動件常用運動規律的位移線圖。 4掌握反轉法，能用圖解法繪制凸輪輪廓線。 5明確影響凸輪機構工作性能和空間尺寸的有關因素。 考核目標考核知識點 凸輪機構的類型及其特點。 從動件常用運動規律的位移線圖。 反轉法與凸輪廓線繪制。 影響凸輪機構性能的有關因素。考核要求 知道基圓、理論廓線、柔性沖擊、剛性沖擊、反轉法的概

12、念。 能正確繪制從動件常用運動規律的位移線圖。 知道壓力角、基圓對凸輪機構工作性能的影響。 重點與難點 重點：從動件常用運動規律；凸輪廓線的圖解設計；影響凸輪機構性能的因素。 難點：凸輪廓線的圖解設計。 思考題 1解釋：基圓、壓力角、剛性沖擊、柔性沖擊、運動失真。 2若給出凸輪機構運動簡圖，您能正確作出給定的推程角、給定位置的壓力角嗎？ 3簡述對心直動滾子從動件盤形凸輪機構凸輪廓線的繪制步驟。4試分析： 凸輪機構的滾子半徑、基圓半徑對凸輪機構性能的影響。若您所設計的凸輪 機構的最大壓力角超標，那么，可從哪些方面采取措施加以改進？第 4 章 齒輪機構 學習目的和要求 1知道齒輪機構的類型和特點。

13、 2知道漸開線的特性。 3知道齒輪機構連續平穩運轉的三個條件。 4會計算齒輪機構幾何尺寸，知道主要參數對齒輪性能的影響。 5知道漸開線齒輪切齒原理，各種加工方法的優缺點。 6知道變位對輪齒的影響。 7知道直齒、斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪的聯系與各自的特點。 考核目標 考核知識點 齒輪機構的類型和特點。 漸開線的特性。 正確嚙合條件。 主要參數影響及齒輪機構幾何尺寸計算。 斜齒圓柱齒輪機構的特點。考核要求 知道下列概念：基圓、節圓、分度圓、壓力角、嚙合角、模數、標準齒輪、根切、 最小齒數、當量齒數。知道齒輪機構的類型和特點。 知道正確嚙合條件。知道主要參數的影響。 會計算齒輪機構幾何尺寸。 知道斜齒

14、圓柱齒輪機構的特點。 重點和難點重點： 齒輪機構連續平穩運轉的條件； 齒輪尺寸計算； 加工方法； 斜齒圓柱齒輪的特點； 當量齒輪與當量齒數。難點：加工方法；根切現象與最少齒數；變位齒輪；當量齒輪與當量齒數。 補充說明1學習本章應以直齒圓柱齒輪為重點， 對于斜齒圓柱齒輪和直齒圓錐齒輪機構， 學習時 應注意將它們與直齒圓柱齒輪聯系和對比。2齒輪參數 m、z 對齒輪機構的工作平穩性、所占據的空間尺寸、加工制造成本、承載 能力等都有影響，要注意這兩個參數的取值問題。3掌握齒輪幾何尺寸的計算公式屬于基本要求，記憶時應將直齒圓柱齒輪、 平行軸斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪三者相結合。 思考題1 齒輪機構有哪些

15、優缺點？2 一對齒廓定比嚙合的條件是什么？3 “漸開線”有哪些性質？證明“漸開線齒廓滿足定比嚙合的條件”？4 齒輪機構的“正確嚙合條件”是什么？5 何謂標準齒輪？何謂標準中心距？6 說明齒輪模數、齒數改變對輪齒大小、形狀的影響（假定分度圓直徑不變）。7 對標準齒輪標準中心距安裝來講，齒輪壓力角與嚙合角有何關系？8 什么叫“根切”？正常齒制標準齒輪不產生根切的最小齒數是多少？9 斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件是什么？其法向壓力角、模數與端面壓力角、模數 有什么樣的關系？其當量齒數與實際齒數有什么樣的關系？10直齒圓錐齒輪傳動比與兩齒輪分度圓錐的錐角有何關系？其當量齒數與實際齒 數有什么樣的關系？第 5

16、 章 輪系 學習目的和要求1基本概念：定軸輪系、周轉輪系、行星輪系、差動輪系、轉化輪系。 2知道輪系的用途。3會計算輪系傳動比，會正確判定兩輪的相對轉向。 考核目標考核知識點 定軸輪系的傳動比計算。 周轉輪系的傳動比計算。考核要求 能正確區分定軸輪系和周轉輪系。 能正確計算輪系的傳動比，會正確判定兩輪的相對轉向。 重點與難點重點： 輪系的分類； 主從動輪轉向的判定；定軸輪系傳動比的計算；周轉輪系傳動比的 計算。難點：左、右手定則的熟練應用；反轉法原理的熟練應用。 補充說明 1反轉法的本質是：相對運動與選定的參照系無關。也就是說，無論參照系如何變化， 相對運動是不變的。2周轉輪系的求解關鍵是將定

17、軸輪系的傳動比公式應用于周轉輪系的轉化輪系，這種情況下的傳動比是各輪相對于行星架的轉速比，相對轉向也是相對于行星架而言的。 思考題 1解釋：“定軸輪系” 、“周轉輪系” 、“復合輪系” 。 2簡述“左（右）手定則”的方法？ 3i13和 i1H3的含義有何不同？ 5簡述計算復合輪系傳動比的方法？ 6輪系有哪些用途？第 6 章 間歇運動機構 學習目的和要求本章屬于了解性質，著重掌握各機構的工作原理和特點。第 7 章 機械運動速度波動的調節 學習目的和要求 1知道產生速度波動的原因及速度波動的危害。 2知道兩類速度波動的調節原理。 3掌握飛輪近似設計方法， 知道飛輪轉動慣量、 飛輪轉速、 速度不均勻

18、系數之間的關系。 4會確定最大盈虧功。 考核目標考核知識點 飛輪近似設計方法。考核要求知道產生速度波動的原因及速度波動的危害。 能正確計算所需飛輪的轉動慣量。 重點與難點 重點：飛輪轉動慣量、轉速、速度不均勻系數之間的關系，飛輪轉動慣量的確定。 難點：飛輪轉動慣量的確定。 思考題1速度波動會帶來哪些不良后果？能舉例嗎？ 2在機器中加裝飛輪，除了可降低速度波動外，還有其它作用嗎？ Amax3公式 Jm2 ax 說明了哪些問題？m24剪板機主軸轉速 n192（r/min ），剪板功率 4.8kW，剪切時間 0.2 秒， 0.1 。若 采用 3kW的電機作動力，應加裝多大轉動慣量的飛輪？第 8 章

19、回轉件的平衡 學習目的和要求 1明確概念：靜平衡、靜不平衡、動平衡、動不平衡。 2能正確進行平衡理論計算。3會作靜平衡試驗。 4知道機械式框架動平衡機的動平衡原理。 考核目標 考核知識點 平衡的理論分析與計算。考核要求知道靜平衡、靜不平衡、動平衡、動不平衡的概念。 能正確分析、計算不平衡轉子所需添加或去出的質徑積。 重點與難點平衡分析計算。 思考題 1導致回轉件不平衡的可能原因有哪些？ 2解釋：靜平衡、靜不平衡、動平衡、動不平衡。 3簡述雙面平衡的原理。4做靜平衡實驗時，如何才能消除摩擦力對平衡精度的影響？第 9 章 機械零件設計概論 學習目的和要求1明確概念：失效、工作能力、承載能力、計算準

20、則、強度、公差、間隙配合、過渡配 合、過盈配合。2會根據零件所受的載荷和工作情況判斷零件的應力性質。3知道影響零件疲勞強度的主要因素。4知道提高耐磨性的原則措施。 考核目標考核知識點 零件應力性質的判斷。 影響零件強度的主要因素。 提高耐磨性的原則措施。考核要求 知道失效、承載能力、公差、間隙配合、過渡配合、過盈配合等概念。 會根據零件所受的載荷和工作情況判斷零件的應力性質。 會分析比較兩零件強度的大小。 重點與難點重點：零件失效形式；零件的強度及其影響因素。 難點：疲勞強度及其影響因素。 補充說明1關于失效的概念 失效是指“產品因某種或某些原因而不能正常工作的現象” 。注意，“正常工作”的

21、意思是產品的技術性能指標完全達到設計指標要求。例如，一輛載重卡車只要尾氣排放 超標，哪怕其他功能皆正常，這輛卡車還是失效了。2多計算準則零件的設計問題 有些零件有多種失效形式，設計準則也就不止一個。對這樣的零件，一般是先根據最主要的設計準則進行設計， 初步確定零件結構、 尺寸后再校核其他設計準則是否滿足。3關于疲勞斷裂斷口的識別 疲勞斷裂的斷口性狀與應力集中程度、作用應力的大小等因素有關。應力集中嚴重 時，疲勞源出現早、數目多，裂紋擴展表面快、中間慢，前沿線趨于平直或凹弧線形； 反之，應力集中小時，疲勞源出現少，裂紋擴展速度較為一致，前沿線呈凸弧線形。應 力越大，疲勞區越小、也不太光滑，前沿線

22、少而明顯；應力小，疲勞區大而光滑，前沿 線多而模糊。4關于零件的設計壽命 一般來說，受重量和尺寸限制少、更新慢、長期連續使用的固定式或大型機器，設 計壽命應取長些；要求重量輕、尺寸小、更新換代快、間斷或偶爾使用的機器，設計壽 命應取短些；對于易損件，出于經濟性或結構尺寸方面的要求，可用預定期限作為設計 壽命。 思考題1概念：失效、承載能力、磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、公差、配合、基軸制、基 孔制。2根據應力循環特性，應力分為哪幾種？下圖中齒輪1、2、3 的齒根彎曲應力各為什么循環特性？齒面接觸應力呢？ 3簡述提高零件疲勞強度的因素。 4舉例說明安全系數與材質、重要度有關。 5試根據赫茲公式和

23、接觸強度判定條件簡述提高零件接觸疲勞強 度的措施。6簡述提高零件耐磨性的原則措施。第 10 章 聯 接 學習目的和要求1應知：影響螺紋副效率（或自鎖）的因素； 受拉、受剪螺栓聯接的結構特點； 防松原理與裝置； 提高聯接螺栓強度的措施； 平鍵、楔鍵、花鍵聯接的工作原理、結構、特點。2應會：判定螺旋線的旋向；螺栓的強度計算； 鍵聯接類型的正確選擇。 考核目標考核知識點 機械中常用的螺紋；螺紋聯接的類型；螺紋聯接的擰緊與放松；螺栓強度計算；提 高螺栓強度的措施；平鍵、楔鍵聯接的原理。考核要求 知道：自鎖條件，粗牙、細牙螺紋的特點，各種聯接類型的應用場合，受拉、受 剪螺栓聯接的結構特點，防松原理與常用

24、方法，平、楔鍵聯接的原理，提 高聯接螺栓強度的措施。應會：螺栓組聯接的受力分析與強度計算，鍵聯接類型的正確選擇。 重點與難點重點：螺紋參數與類型；螺紋副受力與效率分析；機械制造常用螺紋和螺紋聯接類型； 擰緊與防松；螺栓聯接強度計算與增強措施；鍵、花鍵聯接的工作原理及特點。 難點：螺紋副受力與效率分析；螺栓組聯接的受力分析與強度計算。 補充說明1緊螺栓聯接不控制預緊力時不宜采用小于M12的螺栓的問題參見公式（ 10-10 ），標準扳手的有效力臂 L15d，設工人加于扳手上的力 P200N， 于是擰緊力矩 T20015d，若采用 M10 的螺栓，并以螺紋小徑橫截面為危 險截面，可求得危險截面的計算

25、應力為350MPa。而常用的 5.6 級的螺栓的 min300MPa。顯然 M 10 的螺栓已不足以承受人力所施加的擰緊力矩了。 2關于適當增大預緊力能提高螺栓疲勞強度的問題受軸向載荷的緊螺栓聯接，適當增大預緊力也能提高螺栓疲勞強度。原因是：因為 Fa F0kb FE ，螺栓的總拉力隨著預緊力 F 0 的增大而增大，所需螺栓的直kb kc2k F徑 dc 也隨之增大，應力幅a2kbFE2 就相應減小，故疲勞強度得以提高。c a k b kc dc2 思考題1何謂“自鎖”？簡述螺紋副的自鎖條件。2細牙螺紋常用在什么情況下？3鉸制孔用螺栓與普通受拉螺栓的工作原理和結構有何不同？ 4在螺栓聯接中，為

26、什么有時要采用細光桿螺栓或空心桿螺栓？ 5“ 制造和裝配精度足夠高， 則螺紋旋合后各圈螺紋牙的受力就相等” 。這種說法正確嗎？ 為什么？6有一螺栓組聯接。被聯接件的剛度c2是螺栓剛度 c1的 3 倍，而預緊力 F=5000N。問： 螺栓承受的總拉力 F 0多大時，螺栓伸長量剛好是被聯接件壓縮量的 5 倍。 螺栓承受的工作載荷 F 為多大時，被聯接件的彈性變形等于零？ 7簡述平鍵、楔鍵的工作原理及鍵的選擇步驟（如何確定鍵類型、截面尺寸、長度）。第 11 章 齒輪傳動 學習目的和要求 1應知：齒輪的主要失效形式及其機理；常用齒輪材料；影響齒輪接觸疲勞強度、 彎曲疲勞強度的主要因素。2應會：計算作用

27、力的大小、判定作用力的方向；根據給定條件正確設計齒輪傳動。 考核目標考核知識點 齒輪的主要失效形式；作用力分析；接觸疲勞強度計算；彎曲疲勞強度計算。考核要求 知道齒輪的主要失效形式與增強措施。 會分析計算作用力。知道影響齒輪接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度的主要因素。 重點與難點重點： 齒輪主要失效形式； 各類齒輪傳動的作用力計算與作用力方向判定； 接觸疲勞強 度計算；彎曲疲勞強度計算。難點：齒輪接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度影響因素。 補充說明1關于參數選擇的問題 選擇齒數應考慮對強度、工作平穩性、制造成本等方面的影響。一般說來：對長 期連續工作的閉式軟齒面齒輪，可取z1=28 40，這樣可增大重合度

28、，提高傳動平穩性，并可減少金屬切削加工量，節省制造費用；對長期連續工作的閉式硬齒面齒輪，可取 z1=2028，以保證齒根彎曲疲勞強度足夠；對開式齒輪，取z1=17 22 為好。2關于設計中的數值圓整問題設計齒輪傳動時，有些參數是應該圓整的（例如齒寬b、斜齒圓柱齒輪傳動的中心距 a 以及齒輪輪芯部分的結構尺寸） ，有些參數是不能圓整的（如分度圓、齒頂圓、齒 根圓直徑，斜齒圓柱齒輪的螺旋角 ，圓錐齒輪幾個圓錐的參數以及標準直齒輪傳動的 中心距等 a），有些參數則必須是標準值（如壓力角、模數 m、齒頂高系數 ha 和頂隙a 系數 c* ）。0 也初定了，故由彎曲強圓柱斜齒輪傳動中心距的圓整過程如下：

29、 如果是按齒根彎曲強度設計的，則因z1、z2 已確定，mna0 2cos 0 z1 z2度設計式計算出模數 mnc 后，先將模數取為標準值 mn， 然后按右邊第一式計算出計算中心距a0，將中心距圓整為 a ，再按右邊第二式求出就行了；如是按接觸疲勞arccos mn z1 z22強度設計的，則根據強度計算得到d1c 后，確定 z1、z2，進而確定 mn 后校核齒根彎曲強度，最后再按上述步驟圓 整中心距。 思考題 1齒輪常用熱處理方法有哪些？各適合于什么場合？ 2齒輪傳動的可能失效形式有哪些？開、閉式齒輪失效形式有何異同？ 3一對相互嚙合的標準齒輪， 若大小齒輪的材質完全相同， 那么兩輪的齒根彎

30、曲疲勞強 度、齒面接觸疲勞強度關系怎樣？若小齒輪的材質遠優于大齒輪， 彎曲疲勞強度和接 觸疲勞強度又怎樣變化？ 4今有材質完全相同的兩對標準齒輪，將它們用于完全相同的工況下，兩對齒輪的 參數如下：、 z1=20、 z2=80、 m=4 ；、 z1=32、z2=128、m=2.5 。問：在高速 閉式傳動工況下，哪一對齒輪更好些？5怎樣判定斜齒輪傳動、蝸桿傳動作用力三個分量的方向？ 6一根軸上裝有兩個斜齒輪（一個主動，一個從動），要使兩個齒輪的軸向力相互抵消一些，兩輪的螺旋線方向應該怎樣？第 12 章 蝸桿傳動 學習目的和要求 知道：蝸桿傳動的特點、類型與適用場合；蝸桿傳動的失效形式以及對蝸桿蝸輪

31、 副材料組合的要求。應會：傳動尺寸計算；正確分析作用力；正確選材和確定蝸輪結構；正確設計蝸 桿傳動；熱平衡計算。 考核目標 考核知識點 蝸桿傳動的類型和特點 蝸桿傳動的失效形式及對蝸桿蝸輪副材料組合的要求 蝸桿傳動的計算（幾何尺寸計算、強度計算、熱平衡計算）考核要求知道：蝸桿傳動的類型和特點；失效形式；材料要求。 會：蝸桿傳動的幾何尺寸計算、強度計算、熱平衡計算。 重點與難點重點： 蝸桿傳動的參數與尺寸； 失效形式和材料選擇；受力分析和強度計算；效率和熱 平衡計算。 補充說明1含錫青銅的抗膠合機理 膠合的本質是接觸的金屬表面在局部產生高溫而導致粘著，摩擦功耗(與摩擦系數、速度 v 和壓強 p

32、成正比)越大，金屬之間的親和性越好，越易發生膠合失效。采用 含錫青銅與鋼蝸桿配對，一來銅與鋼間的親和性較差，不容易發生粘著；二是因為錫的 熔點低，在不太高的溫度下會熔化，起到液體潤滑劑的作用，從而避免運動副摩擦功耗 的進一步上升。 正是由于這兩方面的原因， 含錫青銅與鋼蝸桿配對有良好的抗膠合性能。 2關于蝸桿傳動的計算準則 和齒輪傳動一樣，蝸桿傳動也存在疲勞斷齒、疲勞點蝕這兩種失效形式。但對蝸桿 傳動而言，這兩種失效形式都集中發生在蝸輪上。這是因為蝸桿材料通常是鋼，材料的 機械性能比蝸輪要好的多，點蝕不可能發生在蝸桿上；蝸桿齒是連續齒，材質也佳，因 此蝸桿的齒根彎曲強度也比蝸輪大。單就蝸輪而言

33、，由于在中間平面上，蝸桿蝸輪的嚙 合相當于標準齒輪與齒條的嚙合，而在與中間平面平行的其他平面上，蝸輪齒都相當于 正變位齒輪，因此蝸輪的齒根彎曲疲勞強度相對于齒面接觸疲勞強度而言要大得多，故 在無特殊要求的情況下，計算準則采用接觸疲勞強度準則即可。 思考題1齒輪傳動的公式 i d2 和 a m(z1 z2) 對于蝸桿傳動也適用嗎？d12 1 22試證明蝸輪主動時自鎖的蝸桿傳動，蝸桿主動時嚙合效率50% 。3對于動力傳動，一般盡可能不用單頭蝸桿，其理由何在？ 4與齒輪傳動一樣， 蝸桿傳動的模數也是標準的。 那么， 國家為什么要將蝸桿的分度圓 直徑也標準化呢？5什么情況下要對蝸桿傳動進行熱平衡計算？

34、如果熱平衡計算不滿足要求，應從哪幾方面采取措施？6過盈配合的蝸輪齒圈的騎縫螺釘為什么要偏向鑄鐵輪芯一側？第 13 章 帶傳動和鏈傳動 學習目的和要求 1應知：帶、鏈傳動的特點與適用場合；打滑、彈性滑動、跳齒等概念；帶傳動設 計準則；影響帶傳動工作能力的因素；歐拉公式的物理意義及應用；帶、 鏈傳動的正確安裝和布置。2應會：正確設計 V 帶傳動；正確進行鏈的選擇計算；正確選擇鏈傳動的參數。 考核目標考核知識點 帶、鏈傳動的特點；帶傳動設計準則；影響帶傳動工作能力的因素；歐拉公式的物 理意義及應用；鏈傳動參數的正確選擇。考核要求知道：打滑、彈性滑動、跳齒等概念； ；帶傳動設計準則；帶傳動的影響因素；

35、 鏈傳動參數的正確選擇。能正確設計 V 帶傳動；能正確進行鏈的選擇計算。 重點與難點重點： 帶傳動受力分析； 帶的應力分析； 彈性滑動和傳動比； 鏈傳動的運動和受力分析； 鏈傳動的主要參數及選擇。難點：彈性滑動和傳動比；鏈傳動的運動和動力特性。 補充說明1影響帶傳動工作能力的因素 在帶為線彈性體的假設下，可推出在帶傳動即將打滑的臨界條件下，帶能傳遞的2 e 1 1最大功率為： pmax 2 F0 qv 2 e 1 1 v e11 由該式可得出如下結論： 其他條件不變的情況下，張緊力越大，傳遞功率越大。 帶與帶輪間的摩擦系數越大（接觸弧上單位長度上的摩擦力越大） ，傳遞功率越 大，這就是 V 帶

36、的傳動能力比平帶大的原因。 小帶輪包角越大（摩擦力的總和越大） ，傳遞的功率越大。 在一定的范圍內， 隨著速度的提高， 帶傳動的傳動能力增大， 但速度增大一倍時， 功率增大不到一倍。2關于參數 D1 的選擇 帶傳動的參數中 D1是很重要的參數。一般說來 D1 越小結構越緊湊，但彎曲應 力相應增大，帶速也小，故傳遞同樣的功率需要更多的V 帶；反之，適當增大 D1，可較好的發揮帶傳動的高速性能， 減少帶的根數。 盡管在 v=5 25m/s 范圍內帶傳動都是 可用的，但根據編者的經驗，設計時將帶速v 控制在 15 20m/s 范圍內為好。3關于鏈輪齒數的選擇先看一例：設鏈節數 L p=100，齒數

37、z1=26，z2=50。由于 Lp 與 z1 之間的公約數為 2，因此小鏈輪的每一個齒只能和一半的鏈節相嚙合；而大鏈輪的每個齒只能與 100/50=2個鏈節嚙合。由此可知：為了等磨損，大小鏈輪的齒數最好與鏈節數互質。如不能做到 互質，也應使二者的公約數為最小，而且應定期將鏈條卸下錯過一個齒重新安裝。 4關于跳齒失效小鏈輪轉動，鏈條跳過小鏈輪齒面不跟著運動的現象稱為跳齒。導致跳齒的原因有 兩種：其一是鏈條磨損，鏈節增長，導致鏈條與鏈輪齒嚙合時幾何爬高，當實際嚙合的 節圓直徑接近或等于齒頂圓直徑時就會發生跳齒。其二是傳遞的有效拉力太大，在小鏈 輪的包角范圍內不存在平衡點從而導致跳齒。 思考題1帶傳

38、動有哪些優缺點？鏈傳動呢？2動力傳動為什么多用 V 帶傳動而少用平帶傳動？ 3影響帶傳動傳遞能力的主要因素有哪些？ 4帶傳動為何存在彈性滑動？該現象能避免嗎？ 5帶傳動在什么情況下會出現打滑？若出現打滑，則打滑首先出現在何處？若出現斷帶的情況，帶應在何處斷？6帶傳動的設計準則是什么？7一 V 帶傳動傳遞功率一定，但工作時有兩種轉速（960、 1440）rpm。問：該帶傳動應按哪一個轉速設計？為什么？8帶傳動靠摩擦傳力，張緊力越大越好？帶輪工作面越粗糙越好？ 9試分析：鏈條節距增大會帶來的哪些利弊？ 10鏈條節距常取偶數，鏈輪齒數怎樣取最好？有一滾子鏈傳動，其鏈節數等于132，z1=22，z2=

39、66。問使用維護中應怎樣做才能延長該鏈傳動的使用壽命？11鏈傳動中，小鏈輪齒數太大或太小會出現什么問題？第 14 章 軸 學習目的和要求1應知：軸的功用和分類；影響軸強度、剛度的因素；結構設計原則和相應措施（軸 上零件軸向和周向固定的若干方法及其特點；提高軸強度和剛度的結構考慮； 提高制造和裝配工藝性的結構） 。2應會：正確選擇軸的材料及熱處理；具備結構設計能力；對軸進行必要的工作能力 計算。3了解：軸的臨界轉速的概念。 考核目標考核知識點 軸的功用和分類；軸的結構設計；軸的強度計算。考核要求 知道：軸的分類；軸結構設計的原則；影響軸強度的因素。 會：正確進行軸的結構設計；對軸進行必要的工作能

40、力計算。 重點與難點重點：軸的功用和類型；軸的結構設計；軸的強度計算。 難點：軸的結構設計。 補充說明軸的結構設計要考慮的問題很多，大致歸納如下： 軸的結構要便于裝拆零件。 通常是兩端小中間大的階梯形狀， 要注意非定位軸肩 （有時并沒有定位或固定要求，僅僅是為了便于裝配，也作出階梯，這種情況下階梯可以很小，甚至采用相同的名義直 徑，采用不同的公差帶來形成實際上的直徑差）的應用。 軸上零件應定位準確、固定可靠。 要注意軸肩處圓角或倒角與轂孔圓角、倒角相匹配。 要合理布置軸上零件或改進零件結構，使軸受力合理，做到材盡其用。 軸的結構要便于制造。 鍵槽應劃一，圓角盡可能劃一，注意采用合理的工藝結構（

41、如螺紋退刀槽、砂輪越 程槽等）。 思考題1知道什么是心軸、轉軸、傳動軸嗎？2在進行軸的結構設計時應遵循哪些原則？3影響軸強度、剛度的因素都有哪些？4試總結軸設計的大致步驟。第 15 章 滾動軸承 學習目的和要求1應知：滾動軸承特點和應用；滾動軸承的基本類型、特點和選擇原則；失效形式和 計算準則；概念（基本額定壽命、基本額定動載荷） 。2應會：滾動軸承的壽命計算；軸承組合結構設計。 3了解：滾動軸承的代號，具有一定的熟悉程度。 考核目標考核知識點 滾動軸承特點和應用；滾動軸承的基本類型、特點和選擇；失效形式和計算準則； 滾動軸承的壽命計算；軸承組合結構設計。考核要求知道： 滾動軸承的優缺點；滾動

42、軸承的基本類型； 基本額定壽命、 基本額定動載荷、 當量動載荷。能：正確選擇滾動軸承的類型；正確進行滾動軸承的壽命計算；正確進行軸承組合 結構設計。 重點與難點重點：滾動軸承的正確選擇和壽命計算；滾動軸承的組合結構設計。 補充說明1關于當量動載荷計算中判斷參數 e 根據滾動軸承的受力分析知道，對向心軸承來講，軸承在徑向載荷 Fr 和軸向載荷Fa 的作用下，剛好使半圈滾動體受載時軸承壽命最大，判斷參數e就是這種情況下的軸向與徑向載荷之比（ e=Fa/Fr）。顯然，在 Fa/Fre 的范圍內（受載滾動體不到一半） ， 軸向載荷 Fa 的存在或增大對軸承的壽命只有有利的影響， 故計算當量動載荷時可不

43、考慮 aFa，取 X=1、Y=0；而在 Fa/Fre 的范圍內（受載滾動體超過一半） ，Fa越大軸承壽命 越小，故在當量動載荷的計算中必須考慮Fa，因而這時 Y 值不再為 0。a 思考題1選用滾動軸承一般應考慮哪些問題？2什么叫做滾動軸承的基本額定壽命、基本額定動載荷？3簡述求角接觸向心軸承所受軸向力的方法。4滾動軸承的組合設計一般應考慮哪些問題？ 5間隙密封和接觸密封各有哪些特點？各適于什么情況？第 16 章 滑動軸承 學習目的和要求1應知：摩擦狀態及特性；滑動軸承的特點及應用范圍；滑動軸承的組成結構；對軸 瓦、軸承襯材料的性能要求；液體動壓潤滑機理與動壓形成條件。2應會：非液體摩擦滑動軸承

44、工作能力計算；正確選用軸承襯材料。 3了解：常用潤滑劑及潤滑裝置；雷諾方程的建立及其假設；靜壓軸承原理。 考核目標考核知識點 滑動軸承的特點及應用范圍；對軸瓦、軸承襯材料的性能要求；液體動壓潤滑機理 與動壓形成條件。考核要求 知道：滑動軸承的應用范圍；對軸瓦、軸承襯材料的性能要求；液體動壓潤滑形成 條件。應會：非液體摩擦滑動軸承工作能力計算。 重點與難點 重點：摩擦狀態及特性；常用軸瓦、軸承襯材料的性能；液體動壓潤滑原理。 難點：液體動壓潤滑原理。 補充說明1關于滑動軸承的應用一般工況下， 滾動軸承應用較滑動軸承為多， 但在下列幾種情況下， 采用滑動軸承更 好些： 載荷特重或轉速特高：這種情況下，滾動軸承因是點、線接觸而且是在變應力作 用下工作，壽命很低；而滑動軸承理論上是面接觸