机械设计基础课标

机械设计基础课标（精选6篇）

机械设计基础课标 第1篇

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：

机械设计基础课标 第2篇

机械设计部分

目录 机械零件设计概论 9 联 接 10 齿轮传动 11 蜗杆传动 12 带传 动 13 链传 动 14 轴 15 滑动轴承 16 滚动轴承 联轴器、离合器及制动器 18 弹 簧 机械传动系统设计机械零件设计概论

思 考 题

8-1 机械零件设计的基本要求是什么？

8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？ 8-4 复习材料及热处理问题。复习公差与配合问题。8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？

8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？ 8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？ 8-8 主要的摩擦状态有哪四种？

8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？ 8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？ 联 接

思 考 题

9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？ 9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为什么多线螺纹主要用于传动？ 9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？ 9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？ 9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？

9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？

9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。

9-11平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？

9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，相隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？ 9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。

9-14 简述销联接、焊接、粘接、过盈联接、弹性环联接和成形联接的主要特点和应用场合。

习题

9-1 试证明具有自锁性螺旋传动的效率恒小于50%。

9-2 试计算M24、M24×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性好。

9-3 图示为一升降机构，承受载荷F =150 kN，采用梯形螺纹，d = 60 mm，d2 = 56 mm，P

= 8 mm，线数n = 3。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。试计算：

(1)工作台稳定上升时的效率（螺纹副当量摩擦系数为0.10）。(2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。

(3)若工作台以720 mm/min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。(4)欲使工作台在载荷F作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩是多少？

题9-3图

题9-4图

F

题9-5图 导向滚轮

9-4 图示起重吊钩最大起重量F = 50 kN，吊钩材料为35钢。

牵曳力FR

齿轮

制动轮

推力球轴承

F

试确定吊钩尾部螺纹直径。

9-5 图示为一用两个M12螺钉固定的牵曳钩，若螺钉材料为Q235钢，装配时控制预紧力，F 结合面摩擦系数f = 0.15，求其允许的最大牵曳力。

9-6 图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N.m（静载荷）。联轴器用4个M16的铰制孔用螺栓联接，螺栓材料为Q235钢，试选择合适的螺栓长度，并校核该联接的强度。

题9-6图

题9-7图

9-7 图示为一用两个螺栓联接的钢制扳手。已知扳紧力F = 200 N，有关尺寸如图所示。试分别采用普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种方案设计此螺栓组，并分析比较设计结果。9-8 在图示夹紧螺栓中，已知螺栓数为2，螺纹为M20，螺栓材料为35钢，轴径d=50 mm，杆长l=300 mm,轴与夹壳之间的摩擦系数f=0.15,试求杆端部作用力F的最大允许值。9-9 图示为一钢制液压油缸，采用双头螺柱联接。已知油压p= 8 MPa，油缸内径D = 250 mm，为保证气密性要求，螺柱间距l不得大于4.5d（d为螺纹大径），试设计此双头

F

d 螺柱联接。

题9-8图

题9-9图

9-10 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接件间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力F= 15000 N，当受轴向工作载荷F = 10000 N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。滑块

差动杆

螺杆

机架 F 9-11 图示为一差动螺旋机构。螺杆与机架固联，其螺纹为右旋，导程SA=4 mm，滑块在机架上只能左右移动。差动杆内螺纹与螺杆形成螺纹副A，外螺纹与滑块形成螺纹副B，当沿箭头方向转动5圈时，滑块向左移动5 mm。试求螺纹副B的导程SB和旋向。

题9-11图

题9-12图

9-12 图示为一小型压床，最大压力为F = 30 kN，采用梯形螺纹，螺杆材料为45钢正火处理，螺母材料为ZCuAl10Fe3。设压头支撑面平均直径Dm等于螺纹中径，操作时螺纹副当量摩擦系数fˊ=0.12，压头支撑面摩擦系数fc=0.10，操作人员每只手用力约200 N，试求该压床的螺纹参数（要求自锁）和手轮直径D。9-13 在题9-6中，已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲击。试为该联轴器选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度。齿轮传动

思 考 题

10-1 齿轮传动中常见的失效形式有哪些？齿轮传动的设计计算准则有哪些？在工程设计实践中，对于一般的闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？ 10-2 在齿轮传动设计时，提高齿轮的疲劳强度的方法有哪些？ 10-3 与直齿轮传动强度计算相比，斜齿轮传动的强度计算有何不同？ 10-4 如何确定齿轮传动中的许用接触强度和许用弯曲强度值？

10-5 根据齿轮的工作特点，对轮齿材料的力学性能有何基本要求？什么材料最适合做齿轮？为什么？ 10-6 齿轮传动设计的流程怎样？如何用框图表示？ 10-7 在齿轮结构设计时，齿轮的结构主要由什么参数决定？

习题

10-1 有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大、小齿轮的许用接触应力[σH2]、[σH1]各提高30%，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭距和允许传递的功率可提高百分之几？ 10-2 单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮的材料为45钢调质处理，大齿轮的材料为ZG270-500正火，P=7.2kW，n1=960r/min，m=4mm，z1=25，z2=73，b1=84mm，b2=78mm，单向转动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动的强度。10-3 已知开式直齿圆柱传动i=2.3，P=3.2kW，n1=150r/min，用电动机驱动，单向转动，载荷均匀，z1=21，小齿轮为45钢调质，大齿轮为45钢正火，试计算此单级传动的强度。10-4 已知闭式直齿圆柱齿轮传动的传动比i=3.6，n1=1440r/min，P=25kW，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，采用硬齿面材料。试设计此齿轮传动，校核齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

10-5 在题图10-5中，当轮2为主动时，试画出作用在轮2上的圆周力Ft2、轴向力Fa2和径向力Fr2的作用线和方向。题图10-题图10-6

10-6 设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如题图10-6所示，试问：1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反；2)低速级螺旋角β应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。10-7 已知单级斜齿圆柱齿轮传动的P=18kW，n1=960r/min，电动机驱动，载荷平稳，双向转动。已知i=2.3，z1=21，mn=3mm，β=16°15′，b1=85mm，b2=80mm，小齿轮材料为40MnB调质，大齿轮材料为35SiMn调质，试校核此闭式传动的强度。10-8 设计一单级闭式斜齿轮传动，已知P=10kW，n1=1460r/min，i=3.3，工作机有中等冲击载荷。要求采用电动机驱动，选用硬齿面材料，z1=19。试设计此单级斜齿轮传动，校核疲劳强度。10-9 已知闭式直齿圆锥齿轮传动的δ1＋δ2=90°，i=2.7，z1=16，P=7.5kW，n1=840r/min，用电动机驱动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，故大、小齿轮的材料均选为40Cr表面淬火，试计算此传动。蜗杆传动

思 考 题

11-1 蜗杆传动的特点及应用场合是什么？

11-2 为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 11-3 蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？

11-4 蜗杆传动的传动比计算公式是什么？它是否等于蜗杆和蜗轮的节圆直径之比？ 11-5 如何进行蜗杆传动的受力分析？各力的方向任何确定？与齿轮传动的受力分析有什么不同？ 11-6 蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？

11-7 在蜗杆传动的强度计算中，为什么只考虑蜗轮的强度？蜗杆的强度任何考虑？蜗杆的刚度在什么情况下才需要计算？ 11-8 蜗杆传动的效率受哪些因素影响？为什么具有自锁特性的蜗杆传动，其啮合效率通常只有40%左右？ 11-9 为什么蜗杆传动要进行热平衡的计算？采用什么原理进行计算？当热平衡不满足要求时，可以采取什么措施？

习题

11-1 设某一标准蜗杆传动的模数m=5mm，蜗杆的分度圆直径d1=50mm，蜗杆的头数z1=2，传动比i=20。试计算蜗轮的螺旋角和蜗杆传动的主要尺寸。11-2 对图示的蜗杆传动，请根据已知的蜗杆的螺旋方向和转向，确定蜗轮的螺旋方向和转向。并在图中表出蜗杆和蜗轮的受力方向。

11-3 图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值。

题图11-2 题图11-3

11-4 试设计一单级圆柱蜗杆传动：传动由电动机驱动，电动机的功率为7kW，转数为1440r/min，蜗轮轴的转数为80r/min，载荷平稳，单向传动。带 传 动

思 考 题

12-1 带传动主要类型有哪些？各有什么特点？ 12-2 影响带传动工作能力的因素有哪些？ 12-3 带速为什么不宜太高也不宜太低？

12-4 带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的？对带传动有何影响？ 12-5 带传动的主要失效形式是什么？设计中怎样考虑？ 12-6 为什么带传动通常布置在机器的高速级？

12-7 带传动在什么情况下才会发生打滑？打滑通常发生在大带轮上还是小带轮上？刚开始打滑前，紧边拉力与松边拉力有什么关系？ 12-8 何谓滑动率？滑动率如何计算？ 12-9 带传动中带为何要张紧？如何张紧？

12-10 为何V带轮的轮槽角要小于400？为什么带轮的基准直径越小，轮槽槽角就越小？ 12-13 试分析带传动中参数

1、D1、i和a的大小对带传动的影响。

12-14 试分析比较普通V带、窄V带、多楔带、同步齿形带和高速带传动的特点和应用范围。

习题

12-1 一普通V带传动，已知带的型号为A，两轮基准直径分别为150 mm和400 mm，初定中心距a = 4500 mm，小带轮转速为1460 r/min。试求：(1)小带轮包角；(2)选定带的基准长度Ld；(3)不考虑带传动的弹性滑动时大带轮的转速；(4)滑动率 =0.015时大带轮的实际转速；(5)确定实际中心距。12-2 题12-1中的普通V带传动用于电动机与物料磨粉机之间，作减速传动，每天工作8小时。已知电动机功率P = 4 kW，转速n1=1460 r/min，试求所需A型带的根数。12-3 一普通V带传动传递功率为P = 7.5 kW，带速= 10 m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。12-4 设计一破碎机用普通V带传动。已知电动机额定功率为P = 5.5 kW，转速n1= 1440 r/min，从动轮为n2= 600 r/min，允许误差±5%，两班制工作，希望中心距不超过650 mm。12-5 在例题12-1中，已知大带轮轴的直径d = 50 mm，试确定大带轮的材料、各部分尺寸并绘制工作图。链 传 动

思 考 题

13-1 与带传动相比，链传动有哪些优缺点？

13-2 滚子链是如何构成的？其最主要的参数是什么？对传动有何影响？ 13-3 为什么一般链节数选偶数，而链轮齿数多取奇数？

13-4 链传动中为什么小链轮的齿数不宜过少？而大链轮的齿数又不宜过多？ 13-5 何谓链传动的多边形效应？如何减轻多边形效应的影响？ 13-6 在什么条件下链传动瞬时传动比为恒定？此时链速是否也恒定？ 13-7 链传动的紧边拉力和松边拉力各由哪几部分组成？ 13-8 简述滚子链传动的主要失效形式和原因。13-9 简述滚子链传动的布置、润滑和张紧要点。13-10 简述齿形链传动的特点。

习题

a 13-1 在如图所示链传动中，小链轮为主动轮，中心距a =(30～50)p。问在图a、b所示布置中应按哪个方向转动才合理？两轮轴线布置在同一铅垂面内（图c）有什么缺点？应采取什么措施？

a）

b）

c）

题图13-1

13-2 当其它条件相同时，试比较下列两种链传动设计方案的运动不均匀性和附加动载荷，哪一种较好？为什么？（１）p = 15.875 mm，z1=31；（２）p = 31.75 mm，z1=15。13-3 一单排滚子链传动，链轮齿数z1=

21、z2=

53、链型号为10A、链长Lp=100节。试求两链轮的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径以及传动的中心距。13-4 题13-3中，小链轮为主动轮，n1= 600 r/min，载荷平稳，试求：（1）此链传动能传递的最大功率；（2）工作中可能出现的失效形式；（３）应采用何种润滑方式。13-5 设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，压气机转速n2=320 r/min，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以调节）。13-6 一单排滚子链传动，已知小链轮齿数z1=

17、采用10A滚子链、中心距a = 500 mm，水平布置，传递功率P = 1.5 kW，主动链轮转速n1=130 r/min。设工作情况系数KA=1.2，静力强度安全系数S = 7，试验算此链传动。轴

思 考 题

14-1 轴的功用是什么？

14-2 什么是传动轴、心轴、转轴，他们的区别是什么？

14-3 分析一下自行车的前轴、中轴和后轴的受载情况，他们各属于什么轴？ 14-4 轴的一般设计步骤是什么？ 14-5 轴的常用材料有那些？

14-6 为什么当轴的刚度不够时，选用合金钢来代替普碳钢效果不明显？ 14-7 弯扭合成强度计算时，折算系数的意义是什么？ 14-8 在什么情况下要作轴的刚度计算？

习题

14-1 有一台水泵，由电动机驱动，传递的功率P=4.5kW，轴的转速n=960 r/min，设计时，轴材料采用45号钢，试按强度要求计算出轴所需的最小直径。14-2 已知一传动轴直径d=32mm，转速n=1440 r/min，如果轴上的扭切应力不允许超过50

N/mm2，问此轴能传递多少功率？ 14-3 在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。

题图14-3 14-4 如图所示单级直齿圆柱齿轮减速器，用电机驱动，电动机的功率P=12kW，转速n=1470r/min，齿轮的模数m=4mm，齿数z1=19，z2=72，若支承间跨距l=180mm（齿轮位于中央），轴材料为45号钢调质。试计算减速器输出轴的最小直径，并进行轴结构设计。

题图14-4 滑动轴承

思 考 题

15-1 滑动轴承的性能特点有哪些？主要的应用场合有哪些？ 15-2 滑动轴承的主要结构型式有哪几种？各有什么特点？

15-3 轴承材料应具备哪些性能？是否存在着能同时满足这些性能的材料？ 15-4 非液体润滑轴承的设计依据是什么？限制p和pv的目的是什么？

15-5 液体动压润滑的必要条件是什么？叙述向心滑动轴承形成动压油膜的过程？ 15-6 找出一滑动轴承应用实例，确定滑动轴承类型，分析其特点和采用滑动轴承的原因。

习

题

15-1 有一滑动轴承，轴转速n =650r/min，轴颈直径d =120mm，轴承上受径向载荷F =5000N，轴瓦宽度B =150mm，试选择轴承材料，并按非液体润滑滑动轴承校核。15-2 现有一非液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=100mm，轴瓦宽度B=100mm，转速n=1200r/min，轴承材料ZChPbSb 16-16-2，试问该轴承能承受多大的径向载荷？ 15-3 已知一推力轴承，其轴颈结构为空心，大径d0 =120mm，内径d1 =90mm，转速n =300r/min，轴瓦材料为青铜，试求该轴承能承受多大轴向载荷？滚动轴承

思 考 题

16-1 在机械设计中，选择滚动轴承类型的原则是什么？一般优先选用什么类型的轴承？ 16-2 滚动轴承的代号由几部分组成？基本代号又分几项内容？基本代号中各部分代号是如何规定的？ 16-3 滚动轴承的应力特性和主要失效形式是什么？

16-4 什么是滚动轴承的基本额定寿命？什么是滚动轴承的基本额定动载荷？ 16-5 当量动载荷的意义和用途是什么？如何计算？

16-6 滚动轴承寿命计算一般式是什么？考虑温度系数、载荷系数、可靠性系数后的计算公式是什么？ 16-7 何时要进行滚动轴承的静载荷计算？ 16-8 滚动轴承装置结构设计时应考虑哪些问题？ 16-9 自行车前后轮采用的是何种轴承？有什么结构特点？

习

题

16-1 试说明以下滚动轴承的类型、内径尺寸、精度：6210、7207C/P5、N208、31306、51205。16-2 有一深沟球轴承，受径向载荷Fr=8000N，常温下工作，载体平稳，转速n =1440r/min，要求设计寿命Lh =5000h，试计算此轴承所要求的额定动载荷。16-3 根据设计要求，在某一轴上安装一对7000C轴承（如图所示），已知两个轴承的径向载荷分别是：Fr1=1000N，Fr2=2060N，外加轴向力Fa=880N，轴颈d=40mm，转速n =5000r/min，常温下运转，有中等冲击，预期寿命Lh=2000小时，试选择轴承型号。

题图16-3

联轴器、离合器及制动器

思 考 题

17-1 什么是刚性联轴器？什么是弹性联轴器？两者有什么区别？ 17-2 固定式刚性联轴器与可移式刚性联轴器的主要区别是什么？ 17-3 可移式刚性联轴器与弹簧联轴器的异同点是什么？

17-4 参照机械设计手册，进一步了解联轴器、离合器和制动器的主要参数。17-5 拆解自动车上的超越离合器，绘出工作简图。

17-6 观察、分析各种自动车上的制动器和制动系统，绘制出三种以上的制动系统原理简图。

习

题

17-1 电动机与水泵之间用联轴器联接，已知电动机功率P=11kW,转速n=960r/min，电动机外伸轴端直径d1=42mm，水泵轴的直径为d’=38mm，试选择联轴器类型和型号。17-2 由交流电动直接带动直流发电机供应直流电。已知所需最大功率P = 18～20kW，转速n =3000r/min，外伸轴轴径d=45mm。（1）试为电动机与发电机之间选择一种类型的联轴器，并说明理由；（2）根据已知条件，定出型号。弹 簧

思 考 题

18-1 常用弹簧的类型有哪些？各用在什么场合？

18-2 对制造弹簧的材料有身哪些主要要求？常用的材料有哪些？

18-3 设计弹簧时为什么通常取弹旋绕比C为4～16？弹簧旋绕比C的含义是什么？ 18-4 弹簧刚度kp的物理意义是什么？弹簧刚kp与哪些因素有关？ 18-5 什么是弹簧的特性曲线？它与弹簧的刚度有什么关系？

18-6 圆柱螺旋拉，压弹簧受载后，弹簧丝截面上受有哪些载荷？各产生什么样的应力？ 18-7 圆柱螺旋拉，压弹簧的弹簧丝最先损坏的一般是内侧还是外侧？为什么？ 18-8 当圆柱螺旋压缩弹簧有失稳可能时，可采用什么防止措施？

习

题

18-1 已知一压缩螺旋弹簧的弹簧丝直径d＝6mm，中径D2 = 33 mm，有效圈数n＝10。采用II组碳素弹簧钢丝，受边载荷作用次数在103-105次。求：1）允许的最大工作载荷及变形量；2）若端部采用磨平端支承圈结构时（图18-8a），求弹簧的并紧高度Hs和自由高度H 0；3）验算弹簧的稳定性。18-2 试设计一能承受冲击载荷的弹簧。已知：F1=40N，F2=240N，工作行程y＝40mm，中间有30的芯轴，弹簧外径不大于45mm，材料用碳素弹簧钢丝II制造。18-3 设计一压缩螺旋弹簧。已知：采用d＝8 mm的钢丝制造，D2=48mm。该弹簧初始时为自由状态，将它压缩40mm后，需要储能25N.m。求：1）弹簧刚度；2）若许用

２切应力为400N/mm时，此弹簧的强度是否足够？3）有效圈数n。18-4 试设计一受静载荷的压缩螺旋弹簧。已知条件如下：当弹簧受载荷 F1 = 178N时，其长度H1 = 89mm；当F2 = 1160N时，H2 = 54mm；该弹簧使用时套在直径为30mm的芯棒上。现取材料为碳素弹簧钢丝，并要求所设计弹簧的尺寸尽可能小。18-5 一扭转螺旋弹簧用在760mm的门上。当门关闭时，手把上加4.5N的推力才能把门打

2开。当门转到180后，手把上的力为13.5N。若材料的许用力[]1100N/mm。求：1）该弹簧的弹簧丝直径d和平均直径D2；2）所需的初始角变形；3）弹簧的工作圈数。

题图18-5 机械传动系统设计

思 考 题

19-1 传动系统与工作机的作用有何不同？是否所有的机器都有传动系统？ 19-2 选择传动类型的基本原则是什么？

19-3 选择传动路线的主要依据是什么？是否根据工作机的多少确定？ 19-4 布置传动机构顺序时，应考虑哪些因素？

19-5 自行车链传动的主动大链轮齿数z1 = 48，小链轮齿数z2 = 18，车轮直径为28英寸（D

= 711.2mm）。试问：

（1）自行车为什么采用增速传动？能否采用带传动？为什么？（2）自行车行走1公里时，车轮、大链轮和小链轮各要转几圈？

19-6 给出五种把回转运动变为直线运动的机构，画出机构运动简图并说明其特点。

习题

19-1 图示为一运输机的传动方案，试分析该方案中各级传动安排有何不合理之处，并画出正确的传动方案图。

1-电动机；2-链传动； 3-齿轮减速器；4-带传动；5-工作机 题图19-1

19-2 立式搅拌机由电动机远距离传动，连续工作，搅拌机转速n = 40 r/min，电动机转速nd = 1440 r/min，功率P = 5.5 kW。试设计两种以上传动方案，并作比较。

1 1-电动机；2-搅拌机 题图19-2

19-3 图示为一螺旋推力机传动装置，已知电动机功率Pd = 5.5 kW，转速n = 1440 r/min，各齿轮齿数z1=26，z2=156，z3=22，z4=55，螺杆螺距P = 6 mm，取工作机效率w=0.82（包括螺旋传动和轴承效率），滚动轴承效率承=0.98，联轴器效率联=0.99，试求：

（1）传动装置的运动和动力参数；（2）螺旋的推力F；

（3）被推物料的移动速度；

（4）根据以上数据，分析该传动方案是否合适，并另外提出三种传动方案（其中包括一种不用螺旋机构的推力机方案）。

《机械设计基础》教学初探 第3篇

1 激发学生的学习兴趣

兴趣是学生最好的老师。学习兴趣是学生学习动机中最现实、最活跃的成分。它能促进学生思维过程积极化, 表现出积极探索、大胆猜想、深入研究问题的倾向, 还能使思维活跃, 灵活地运用知识来解决各种问题。因此, 教师必须在教学中充分调动学生的内在认识需要, 激发学生的学习兴趣。

2 营造良好的课堂氛围

良好的课堂氛围, 能使学生在课堂上保持健康向上的心理状态, 在轻松的气氛中学习, 能够活跃学生的思维, 发挥学生的潜力, 促进学生积极主动地学习。教师要用对教育事业的热情和对学生的关爱去感染学生, 给学生创造一个轻松、愉悦的学习环境, 使他们始终以一种良好的状态参与到课堂教学中。在教学中教师应当把学生当合作者, 而不是接受者, 学生接受教育的过程, 也是学习交流的过程。课堂教学是教师和学生的一种双边活动, 教师和学生之间需要充分交流、互动, 教师应注意多用激励性的语言提问和评价, 多鼓励、激励能使学生获得成就感, 增强自信, 让学生在一种积极的情感体验中学习, 在轻松、愉悦的环境中享受学习的乐趣。

2.1 还原知识的本源

由于学生往往缺乏机械方面的实践经验, 因此对书本中抽象的理论知识理解起来比较生硬, 如果教师一味地照本宣科, 学生学习的兴趣肯定不高。日常生活中机械的应用随处可见, 小到一颗螺丝钉、一根弹簧, 大到汽车、飞机, 都能够从中找到机械知识的应用。将书本知识还原于生活实践, 能够激发学生参与探索的欲望, 例如在讲“螺纹防松”一节时, 首先通过提出问题:“为什么大家平时在路面经常能够看到螺钉或螺帽?”让学生认识到螺纹防松的必要性, 然后通过提出问题:“为什么螺钉上一般都套有垫片?”引出摩擦防松这一常见的防松形式, 接着让学生列举自己见过的螺纹防松方法, 最后教师进行补充。这样学生的学习动机与兴趣将会最大限度地被激发出来, 享受了学习的乐趣, 丰富了生活实践经验, 促进了学习的兴趣。

2.2 充分运用现代化教学方法

随着计算机技术、信息化技术、数字化技术和网络技术的发展, 多媒体CAI课件、计算机模拟仿真技术、网络课程互动等越来越多的现代化教学手段正在迅速地改变着课堂的教学模式, 成为提高教学质量的重要途径。

现代化教学相对传统教学手段具有形象性、多样性、新颖性、趣味性、直观性、丰富性等特点, 能够将不容易理解的抽象的理论知识, 具体、直观地展现在学生面前, 使学生能够比较容易理解和接受。例如在讲齿轮部分时, 学生对范成法加工齿轮往往不易理解, 通过对范成法齿轮加工的三维动画仿真, 学生能够非常直观地看到加工过程, 自然容易理解。在讲轴承部分时, 利用互联网登陆国内外轴承企业网站, 能够使学生了解到除了通用轴承, 还有其他各种各样特殊结构和用途的轴承, 不仅使学生开阔了眼界, 扩充了教材之外的知识, 同时还能够调动学生学习的积极性, 激发学习的兴趣。

3 培养学生自主学习和实践创新能力

自主学习和实践创新能力, 是一种适应学习活动的综合能力, 是在学习的过程中, 发现问题、分析问题和解决问题的能力。在学习过程中, 学生要对新知识进行分析、理解、整合和吸收, 再将理论知识运用到实践中, 在实践中加深对理论知识的理解, 并取得创新性的成果。

3.1 转变教育理念

从传授到接受的传统教学模式, 对学生获取知识的确有简捷、快速的优势。但它的明显缺点是, 学生自主学习活动减少, 逐渐形成依赖教师的习惯, 使学生自主学习能力处于较低的水平, 极大地束缚了学生的实践能力和创新精神。“零工资就业”、“大学生技校回炉”等社会现象充分暴露了当前大学生自主学习和实践创新能力的不足。在当今信息时代, 科学技术发展飞速, 今天的知识很快可能就会变成明日黄花。现代教育理论提倡以学生为中心, 强调学生是学习的主人, 在教学中要充分发挥学生的主体性, 而教师的作用体现在组织、指导、帮助和促进学生的学习, 充分发挥学生的主动性、积极性和创造性, 从而使学生最有效地进行学习, 达到最优的教学效果。因此教师必须转变观念, 加强学生自主学习的能力培养为重点, 培养创新人才为核心目标, 改变过去传授知识为主的教育模式, 将教育改革贯穿于学生培养的全过程, 落实到日常教学的每个环节。

3.2 自主学习能力的培养

古语说:“授人以鱼, 不如授人以渔。”我国著名教育学家陶行知先生曾指出:“我以为好的先生不是教书, 不是教学生, 乃是教学生学。”美国心理学家罗斯也说过:“每个教师应当忘记他是一个教师, 应具有一个学习促进者的态度和技巧。”由此可见, 教师不仅要教学生学会, 更重要的是要教学生会学。

教师在教学中要树立以学生为主体的教育观念, 在教学活动中要保持与学生之间充分互动, 调动学生的学习主动性与自觉性, 把学习的主动权交给学生, 充分发挥学生的主动作用, 让学生自己去实践、去发现、去分析和总结, 使学生真正成为学习的主人。例如:提出问题“自行车都应用了哪些机械原理知识和典型的机械零件?”学生首先要对自行车进行认真的观察, 通过各种途径查询资料, 然后根据所学知识进行思考和判断, 最后将得到的结论进行分析和总结。学生们在获得答案的过程中, 能够初步掌握观察实践、独立思考、查询资料、整理信息、分析总结等学习方法, 从而使学生的自主学习能力得到了培养。

3.3 实践创新能力的培养

高等教育作为知识创新和技术创新体系的基础, 其责任就是要培养具有实践能力和创新精神的高级专业人才, 将实践能力和创新能力的培养融入到学校教育的全过程, 是时代发展的需要, 社会发展的需要, 更是教育自身发展的需要。作为机械类学科的基础课, 《机械设计基础》属于基础课向专业课过渡的一门课程, 课程的内容是以基础的理论知识为主, 但教师一定不要仅局限于课堂教学, 还应该更加重视课堂外的实践教学环节。

实验教学是一种常用的实践教学方式, 例如通过减速器装拆实验、带传动实验、液体动压轴承实验、轴系结构综合实验、转子动平衡实验等, 由学生自行调整实验设备, 设计实验程序, 采集和整理相关数据, 能够使学生增强学生的感性认识, 加深对课本知识的理解, 启发学生的创新意识, 初步掌握一些基本的机械设计研究手段和实验方法, 培养学生的实践创新能力。

课程设计也是一种重要的实践教学方式, 通过课程设计, 可以使学生将理论知识进行初步的实践应用。教师首先将设计任务下达给学生, 学生按机械设计步骤进行计算校核, 画草图、装配图、零件图, 编制设计说明书。鼓励和指导学生在计算校核过程中尽可能运用如VB、C等编写简单的程序进行计算, 绘制装配图、零件图时尽可能运用三维设计软件如Solidworks、Inventor等进行设计, 这样能够更大程度地提高学生的设计能力。

由教师提供或学生自拟题目, 进行一些简单的发明创造能够更好地培养学生的实践创新能力。可以利用学生的课余时间, 围绕着本专业知识, 根据学生的爱好和特长成立兴趣小组, 由教师指导学生自行设计并且制作一些简单的机械。我们指导学生多次参加省及中南地区设计大赛并获奖, 2004年参加中南地区设计大赛, 获二等奖2项, 2005年参加中南地区大学生机械设计与制造创新大赛, 获一等奖1项, 2005年参加河南省第四届大学生挑战杯赛, 获三等奖1项, 2007年参加河南省第五届大学生挑战杯赛, 获二等奖2项。通过进行简单的发明创造, 学生的创新精神和实践能力得到了进一步的提高。

4 结语

《机械设计基础》教改课题的研究, 不是一朝一夕就能完成的, 因为它受到教材、学时、实践条件、教学设施、考试方法以及教师综合素质等诸多因素的制约和影响, 我们将采用边研究、边实践、边完善的办法, 稳步推进教育改革步伐, 不断提高教学质量。

参考文献

[1]王骏.机械类专业实践教学探索[C].机械类课程报告论坛2006文集.北京:高等教育出版社, 2006.

[2]张美麟.机械基础实践教学环节的改革与研究[C].机械类课程报告论坛2007文集.北京:高等教育出版社, 2007.

[3]范恒彦.机械设计课程设计教学改革[C].机械类课程报告论坛2006文集.北京:高等教育出版社, 2006.

机械设计基础课标 第4篇

关键词：近机械类专业；机械设计基础；教学研究；教学方法

机械设计基础课是工程力学、机电一体化、化工过程机械等近机械类专业的一门重要的理论基础课，在学生专业课程学习中起着承上启下的关键作用，既是理论力学、固体力学、材料力学、机械制图、金工实习等先修课程的综合运用，又为学生学习各专业课程提供了必要的机械理论基础。该课程具有很强的理论性、综合性和实践性，要求学生不仅要牢固掌握基础理论知识，而且要结合生产实践中积累的技术经验，具备将所学知识运用到实际工程实践中的能力，从而研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械时遇到的理论和实际问题。因此，在课堂教学中，教师必须采用合适的教学方法，使该课程成为一门能切实提高学生理论知识水平和实际应用能力的课程。这是一项重要而具有一定难度的工作，也是该课程教师多年来一直探讨的热点问题。

一、机械设计基础课的教学内容和要求

机械设计基础课主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、计算方法和基本设计理论等。课程教材内容分为两部分，前半部分主要讲述各类机构共有的特点（机构自由度计算、运动分析、速度波动调节和回转件平衡）和各种常用机构（平面连杆机构、凸轮机构和齿轮机构）的基本原理和设计应用；后半部分主要讲述常用连接（螺纹连接、键连接、销连接）、机械传动（齿轮传动、带传动、链传动）、轴系零部件（轴承）等。

针对近机械类专业，教师在授课过程中应强调“夯实理论基础”和“加强知识运用”，突出基本素质和应用能力并重的培养理念，而不应过于强调理论知识的深度。因此，教师在教学中应强调学生对基本知识、基本原理的牢固掌握，并注重解决实际问题能力的培养，在整个教学过程中围绕这一教学要求与学生一起开展教学活动，并注重激发学生的学习兴趣和积极性。

二、机械设计基础课传统的教学形式

现今，课堂授课仍然是大学教师的主要教学方式，教学过程依然是一种“填鸭式”教学。在这种教学中，学生是被动地接受知识。例如：直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计，是机械设计基础课程中的一个重要教学内容，由于受到从动件运动规律、基圆半径、滚子尺寸、包络线画法等多种因素的影响，仅靠教师口头讲述，对近机械类专业学生来说，掌握起来比较困难。

机械设计基础课程是一门涵盖面广、内容庞杂、理论性和实用性很强的学科，而学时有限，仅有56学时，若只靠教师课堂讲授，一定会影响学生对更多机械方面知识的掌握，限制对学生分析、设计和解决问题能力的培养。而且，该课程要求学生必须具备扎实的数学、力学理论知识，特别是理论力学、流体力学、积分变换等知识。笔者在教学中发现，学生除了能运用一些高等数学中的知识，其他相关知识已经忘得差不多了。这样会影响学生的学习兴趣。此外，传统的教学形式相对单一，教师在课程教学中对于一些复杂抽象的内容，口头表述困难，学生理解起来也很吃力，教学效果不理想。

三、机械设计基础课教学方法探索与实践

针对机械设计基础课，授课教师不但需要有扎实的机械理论知识和丰富的工程实践经验，而且需要具备良好的“传道、授业、解惑”的能力，即注重采用先进、灵活、多样的教学方法，激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性，启发学生主动思考，活跃课堂气氛，提高课堂教学信息量，扩展学生的知识面，培养学生的实际应用能力。

1.教学方法的选择与设计

机械设计基础课涉及知识面广、知识点多，而近机械类专业和机械类专业要求不同，课程的内容设置也应有所不同。因此，在内容设置上应以一本教材为主，其他教材为辅，借助多媒体教学手段并结合现代化的网络工具，满足教学基本要求，精选内容，突出特色，反映学科新成就，充分注意教学内容的适用性和应用性，将不同来源渠道（教材、教辅书籍、网络、实物）的相关知识整合成适合学生学习的教学内容。同时，教师也应鼓励学生利用课余时间到图书馆或在网络上搜索相关知识，以课堂讨论的形式帮助学生巩固课堂所学和扩宽知识面。教师还应在这些过程中不断充实新内容，以做到不断更新、与时俱进。

2.教学方法的确定与实施

一是激发学生的学习兴趣和积极性。教师只有激发学生对新知识的好奇心和兴趣，学生才会更加积极主动地学习。在教材前半部分的教学中，教师要让学生在掌握机构的自由度计算和运动分析的基础上，认识各种常用机构，通过平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构3种典型的机构系统了解机构的组成形式、工作原理和运转特性，用系统的观点将各类机构联系起来。教师应向学生说明不要孤立地去认识单个的机构以及机构设计，而应前后联系起来，掌握机构分析、设计的基本理论和方法，确定机构设计的要求。例如：教师在讲授第一章“机构的自由度计算”时，明确机构自由度在实际工作中的重要意义，讲授计算自由度的方法，并列举工程实际中的相关例子进行练习。

教师在按顺序讲授平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构这三大常用机构时，通常会面临学生初学时难以建立各类机构间联系的问题。这时，教师可以内燃机为例，向学生展示一些图片和视频（如香港科技馆中展出的八缸和六缸往复式四冲程内燃机运动视频），让学生对内燃机有一些感性认识；然后介绍往复式四冲程内燃机工作过程的四个冲程运动，明确了三大机构在这一过程中的作用及相互连接关系，能就将这三大机构非常自然地联系起来。学生看到先进机器的视频，可以激发其浓厚的学习兴趣，更容易理解内燃机工作原理及组成，加深对三大机构的认识和理解，从而使教学收到良好的效果，并且，教师通过画出内燃机机构运动简图、计算自由度、考虑速度波动及转子平衡、螺纹连接、轴系设计等问题，很自然地将教材要求讲述的所有重要内容都联系在一起。所以，教师应该在讲授第一章内容时，详细介绍内燃机的工作原理，并在后面各章节的教学中注意联系。

二是采用多种手段丰富教学方法。在课程教学中，连杆机构、凸轮机构和齿轮机构设计计算部分，以及螺纹连接、带传动、轴系计算等部分都涉及较为复杂的数学计算，教师口头讲述费时费力，学生也感到枯燥无味，不能更好地从宏观的、工程的角度理解设计过程，无法进行创造性思维。为解决这个问题，笔者所在教研室做了很多工作。2006年基于VB开发了一套机械原理、机械设计基础课程机构教学辅助应用软件，以典型机构为分析对象，通过编程实现数据的输出、图形的输出以及程序设计辅导，其核心功能模块为设计计算演示模块。该软件包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三个独立的计算演示子模块。例如：凸轮机构模块可完成五种基本廓形的设计和分析，可实现五种不同的从动件运动规律，输入原始参数后可点击按钮输出凸轮理论廓线和实际廓线的纵、横坐标，以及从动件的位移、速度和加速度等参数，也可输出推程或回程的最大压力角等；还可以输出凸轮机构图形结果，包括动态演示、位移、速度、加速度运动规律曲线。该软件应用于课堂教学后，由于使用方便，设计结果显示直观，能够激发学生的学习兴趣，并显著提高学生计算机辅助机构设计与分析的能力，受到了学生普遍好评。因此，我们不断对该软件进行改进和完善，现已扩展不少功能，多年来一直是教学中不可缺少的辅助工具。

在教学中，笔者还利用大型通用软件进行相关内容的辅助教学，既可以避免大量的复杂计算，又可以将分析结果生成图形、动画等，使教学更加生动形象，从而激发学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性，训练学生的创造性思维。

针对近机械类专业的教学要求，笔者通过对传统教学模式的分析，在教学过程中进行教学方法的改进和实践，使学生较好地掌握了该课程的基本理论，并主动地将理论应用到实际中，积极以计算机为辅助工具进行工程分析与计算，为其将未来更好地从事相关专业工作打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]刘竹丽，陈江义，王迎佳. 基于VB的《机械原理》机构教学辅助工具开发[J]. 中原工学院学报，2006，（17）.

[2]杨可桢，程光蕴，李仲生. 机械设计基础（第五版）[M] .北京：高等教育出版社，2006.

机械设计基础教案 第5篇

专业 环境工程

年级 2004 级

课程性质 选 修

主讲教师 薛 勇

第一章．

1．章节名称：§1．绪论 1.1机器的组成及其特征；1.2机械设计的基本要求及程序

2．教学序次：第一讲

3．教学内容：机器的组成及其特征；机械设计的基本要求及程序。4．教学目标：熟悉机器的基本概念及其主要组成；熟悉机械设计的基本概念和要求。

5．本次课重点：机器的基本概念及其主要组成；机械设计的基本要求。6．本次课难点：机械与机构概念的建立

7．教学方法和手段：多媒体（PPT图像——图01—图03）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（举例：自行车、钟表等构件及组成；其零件形状特征等。。）

8．教学基本要求：熟悉零件、构件、机构基本概念及其主要组成；了解机器的主要组成、熟悉机械设计基本要求。

9．课后要求：

作业——思考题（A.什么是机器？B.机器的基本组成有哪些？C.机械设计的基本要求是什么？）

10． 参考资料

第二章．

1．章节名称：§2．平面机构的运动简图及自由度 2.1平面机构的组成；2.2平面机构的运动简图；2.3平面机构的自由度）

2．教学序次：第二、三讲

3．教学内容：平面机构的组成；平面机构的运动简图；平面机构的自由度。4．教学目标：熟悉运动副的基本概念；掌握机构运动简图的画法；熟悉平面机构自由度的计算方法。

5．本次课重点：机构运动简图的画法；平面机构自由度的计算方法及注意的问题。

6．本次课难点：零件及构件的简化；复合铰链及虚约束的判定；三心定理 的推导及应用等。

7．教学方法和手段：多媒体（PPT图像——图1.1—图1.24）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍重点和难点内容）；例题（讲解教材例题1.1—和1.7,例题1.8学生自学）

8．教学基本要求：熟悉运动副的基本概念，学会高副与低副的区别方法；掌握机构运动简图的画法；熟悉平面机构自由度的计算方法；了解三心定理的基本概念及在机构分析中的应用方法。

9．课后要求：

作业——思考题（A.何谓构件？何谓机构？两者的区别是什么？B.何谓运动副？高副和低副是如何确定的？C.什么是平面机构？平面机构和空间和空间机构是如何区别的？D.平面机构自由度计算时应注意那些问题？E.复合铰链、局部自由度和虚约束的定义是什么？举例说明其判别方法）。

作业——计算题（教材P16~P19，3、4、6、7、10、12、14、16）10． 参考资料

第三章．

1.章节点名称：§3．平面连杆机构 3.1铰链四杆机构的基本型式和特性；3.2铰链四杆机构有整转副的条件；3.3铰链四杆机构的演化；3.4平面四杆机构的设计

2.教学序次：第五、六、七讲。

3.教学内容：铰链四杆机构的基本型式和特性；铰链四杆机构有整转副的条件；铰链四杆机构的演化；平面四杆机构的设计。

4.教学目标：熟悉铰链四杆机构的基本概念和组成；熟悉常用机构的运动特点；理解铰链四杆机构有整转副的条件；了解铰链四杆机构的演化类型及其运动特点；了解平面四杆机构的设计方法和步骤。

5.本次课重点：铰链四杆机构的概念及基本组成；曲柄摇杆机构的运动特性；双曲柄和双摇杆机构的运动特点；铰链四杆机构有整转副的条件；平面四杆机构的设计方法。

6.本次课难点：平面四杆机构的设计方法。

7.教学方法和手段：多媒体（PPT图像——图2.1—图2.27）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍曲柄摇杆机构的运动特性；平面四杆机构的设计方法等）。

8.教学基本要求: 熟悉铰链四杆机构的基本概念和组成；熟悉双曲柄和双摇杆机构的运动特点；理解铰链四杆机构有整转副的条件；学会按给定的形成速度变化系数和按给定连杆位置设计平面四杆机构。

9.课后要求: 作业——思考题（A.什么是铰链四杆机构？其主要类型和运动特性有哪些？B.双曲柄机构、双摇杆机构及曲柄摇杆机构是如何区别的？其运动方式各有什么不同？C.铰链四杆机构的演化类型有哪些？其运动方式各有什么特点？D.平面四杆机构共有几种设计方法？其各自的特点是什么？

作业——计算题

（教材P35~P37，2-

1、2-

2、2-

4、2-

6、2-

8、2-10）10．参考资料

第四章．

1．章节点名称：§4.齿轮传动 4.1齿轮机构的特点和类型；4.2齿轮实现定角速比传动的条件；4.3渐开线齿廓；4.4齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸；4.5渐开线标准齿轮的啮合；4.6轮齿的失效和齿轮的材料；4.7标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算；4.8平行轴斜齿轮机构；4.9圆锥齿轮机构

2．教学序次：第八、九、十讲

3．教学内容：齿轮机构的特点和类型；齿轮实现定角速比传动的条件；渐开线齿廓；齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸；渐开线标准齿轮的啮合；轮齿的失效和齿轮的材料；标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算；平行轴斜齿轮机构；圆锥齿轮机构。

4．教学目标：熟悉齿轮传动的运动特点和适用范围；理解齿廓实现定传动比的条件；掌握渐开线齿廓的形成原理和运动特性；熟悉渐开线标准齿轮的基本结构和参数；理解渐开线标准齿轮的正确啮合条件。

5．本次课重点：齿轮啮合基本定律；渐开线的形成和特性；渐开线齿轮的主要参数及几何尺寸；渐开线标准齿轮的啮合。

6．本次课难点：齿轮啮合基本定律；渐开线标准齿轮的啮合。

7．教学方法和手段：多媒体（PPT图像——图4.1—图4.25）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍齿轮啮合基本定律、渐开线齿廓的形成和特性、渐开线标准齿轮的啮合条件等）。

8． 教学基本要求：熟悉齿轮传动的运动特点和适用范围；理解齿廓实现定传动比的条件；掌握渐开线齿廓的形成原理和运动特性；熟悉渐开线标准齿轮的基本结构和参数；理解渐开线标准齿轮的正确啮合条件；了解斜齿轮和圆锥齿轮机构的性能特点。

9．课后要求：

作业——思考题（A.齿轮传动的特点是什么？B.齿轮机构主要有哪些类型？主要适用于那些场合？C.齿轮时如何实现定角速比传动的？其条件是什么？D.渐开线齿廓是如何形成的？其传动特性是什么？E.齿轮主要有哪些部分组成？其基本参数是如何表示的？F.渐开线标准齿轮的的正确啮合条件是什么？其标准中心距和重合度是如何计算的？G.渐开线齿轮的加工方法主要有哪些？分别是如何加工的？H.齿轮的失效方式主要有哪些？应如何防止？I.制造齿轮的常用材料有哪些？J.标准直齿圆柱齿轮传动的强度使如何计算的？）

作业——计算题（教材P72~P73，4-

3、4-

4、4-

6、4-

8、4-

11、4-12）10． 参考资料

第五章．

1．章节点名称：§5.轮系 5.1齿轮系的分类；5.2定轴轮系传动比的计算；5.3周转轮系及其传动比的计算；5.4复合轮系及其传动比

2．教学序次：第十一、十二讲

3．教学内容：齿轮系的分类；定轴轮系传动比的计算；周转轮系及其传动比的计算；复合轮系及其传动比

4．教学目标：了解常用轮系的类型及工作特点；掌握轮系的主要组成及传动比的计算方法；理解周转轮系的组成特点和传动比的计算方法；了解复合轮系的结构及传动比的计算特点。

5．本次课重点：定轴轮系及其传动比；周转轮系及其传动比；复合轮系及其传动比。

6．本次课难点：周转轮系及其传动比；复合轮系及其传动比。

7．教学方法和手段：多媒体（PPT图像——图5.1—图5.15）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍周转轮系及其传动比；复合轮系及其传动比。）；例题（讲解教材例题5-

1、5-

3、5-4，例题5-2等学生自学）

8．教学基本要求：了解常用轮系的类型及工作特点；掌握轮系的主要组成及传动比的计算方法；理解周转轮系的组成特点和传动比的计算方法。

9．课后要求：

作业——思考题（A.定轴轮系的主要组成有哪些？其传动比是如何计算的？B.周转轮系的结构特点是什么？主要有哪些类型？C.行星轮系与定轴轮系比较，其传动比的计算特点是什么？D.复合轮系的结构与计算特点是什么？）。

作业——计算题（教材P86~P89，5-

1、5-

3、5-

6、5-

7、5-

9、5-

10、5-

11、5-

12、5-

15、5-

16、5-19）。

第六章．

1.章节点名称: §6.机械零件设计概论 6.1机械零件设计概述；6.2机械零件的强度；6.3机械零件的接触强度；6.4机械零件的耐磨性；6.5机械零件常用材料及其选择；6.6公差配合、表面粗糙度和优先数系；6.7机械零件的工艺性及标准化。

2.教学序次：第十四、十五、十六讲

3.教学内容：机械零件的强度；机械零件的接触强度；机械零件的耐磨性；机械零件常用材料及其选择；公差配合、表面粗糙度和优先数系；机械零件的工艺性及标准化。

4.教学目标：了解机械零件设计的基本要求和步骤；熟悉机械零件强度的计算方法；了解机械零件接触强度的基本概念；熟悉机械制造常用材料的种类及其选择方法；了解公差配合、表面粗糙度及优先数系的基本概念；了解机械零件工艺性及标准化的基本原则。

5.本次课重点：机械零件的强度；机械零件的接触强度；机械制造常用材料的确定及选择方法；公差配合；机械零件的工艺性及标准化。

6.本次课难点：机械零件的接触强度；公差配合。

7.教学方法和手段：多媒体（PPT图像——图9.1—图9.12）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍机械零件的强度、性能、常用材料及公差配合等）；例题（讲解教材例题9-

1、9-2，例题9-3学生自学）8.教学基本要求：了解机械零件设计的基本要求；熟悉机械零件强度的计算方法；了解机械零件接触强度的基本概念；熟悉机械制造常用材料的种类及其选择方法；了解公差配合、表面粗糙度及优先数系的基本概念及机械零件工艺性及标准化的基本原则。

9.课后要求：

作业——思考题[A.简要说明机械零件失效的基本概念及类型；B.简述机械零件的设计步骤；C.说明名义载荷、计算载荷、计算应力及许用应力的基本概念；D.何谓接触强度？零件抗压强度与接触强度的区别是什么？E.何谓机械零件的耐磨性？简述零件磨损的主要形式。F.机械零件常用材料（包括金属与非金属）主要有哪些？简述其选择原则；G.简述公差配合的基本概念（包括公差、公差带、配合、基准制等）；H.说明机械零件工艺性及标准化的基本原则]。

作业——计算题[教材P128-P130，9-

2、9-

4、9-

5、9-

8、9-

11、9-

14、9-

15、9-16]。

第七章．

1.章节点名称：§7.联接 7.1螺纹参数；7.2螺旋副的受力分析、效率和自锁；7.3机械制造常用螺纹；7.4螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件；7.5螺纹联接的预紧和防松；7.6螺栓联接的强度计算；7.7螺栓的材料和许用应力；7.8提高螺栓联接强度的措施；7.9螺旋传动；7.10键联接和花键联接；7.11 销联接

2.教学序次：第十七、十八、十九讲

3.教学内容：螺纹参数；螺旋副的受力分析、效率和自锁；机械制造常用螺纹；螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件；螺纹联接的预紧和防松；螺栓联接的强度计算；螺栓的材料和许用应力；提高螺栓联接强度的措施；螺旋传动；键联接和花键联接；销联接。

4.教学目标：掌握螺旋副受力分析方法，理解其效率和自锁的基本原理；熟悉螺纹联接的基本类型及螺纹禁锢件的主要组成；了解螺纹联接的常用预紧和防松方法；掌握螺栓联接强度的常用计算方法；熟悉螺栓所用材料的确定及许用应力的计算方法；熟悉提高螺栓联接强度的常用措施；了解螺旋传动的基本原理、螺杆强度及稳定性的计算与校核的基本步骤；了解键联接与花键联接的基本类型 和强度校核的方法。

5.本次课重点：螺旋副的受力分析、效率和自锁的基本原理；螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件的主要组成；螺纹联接的常用预紧和防松方法；螺栓联接（紧螺栓、松螺栓）强度的计算方法；螺栓所用材料的选择及许用应力的计算方法；提高螺栓联接强度的常用措施；螺杆强度及稳定性的计算与校核；键联接与花键联接的基本类型和强度校核。

6.本次课难点：螺旋副的受力分析、效率和自锁的基本原理；螺栓联接（紧螺栓、松螺栓）强度的计算方法。

7.教学方法和手段：多媒体（PPT图像——图10.1—图10.42）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授[着重介绍螺旋副的受力分析、效率和自锁的基本原理；螺栓联接（紧螺栓、松螺栓）强度的计算方法；螺栓所用材料的选择及许用应力的计算方法；螺杆强度及稳定性的计算与校核；键联接与花键联接的基本类型和强度校核]。例题（讲解教材例题10-

1、10-

2、10-4，例题10-3学生自学）

8.教学基本要求：掌握螺旋副受力分析方法，理解其效率和自锁的基本原理；熟悉螺纹联接的基本类型及螺纹禁固件的主要组成；掌握螺栓联接强度的常用计算方法；熟悉螺栓所用材料的确定及许用应力的计算方法；理解螺杆强度及稳定性的计算与校核的基本步骤；了解键联接与花键联接的基本类型和强度校核的方法。

9.课后要求：

作业——思考题[A.何谓联接？常用联接有哪些类型？B.螺纹参数有哪些？分别是如何表示的？C.矩形与非矩形螺纹的摩擦力矩是如何计算的？D.螺旋副效率是如何计算的？E.机械制造中的常用螺纹有哪些？其使用特点是什么？F.螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件基本组成有哪些？G.松螺栓联接与紧螺栓联接的受力有哪些差异？H.螺栓的常用材料有哪些？其许用应力分别是如何确定的？I.提高螺栓联接强度的措施主要有哪些？J.螺旋传动主要有哪些类型？其耐磨性、强度、稳定性是如何计算的？K.键联接的主要类型有哪些？其强度校核是如何进行的？L.销联接的主要类型和使用特点是什么？]。

作业——计算题[教材P157-P158，10-

1、10-

3、10-

4、10-

6、10-

10、10-15]。第八章

1.章节点名称：§8.蜗杆传动 8.1蜗杆传动的特点和类型；8.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸；8.3蜗杆传动的实效形式、材料和结构；8.4圆柱蜗杆传动的受力分析；8.5圆柱蜗杆传动的强度计算；8.6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。

2.教学序次：第二十、二十一、二十二讲

3.教学内容：蜗杆传动的特点和类型；圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸；蜗杆传动的实效形式、材料和结构；圆柱蜗杆传动的受力分析；圆柱蜗杆传动的强度计算；圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。

4.教学目标：熟悉蜗杆传动的特点；了解蜗杆传动的主要参数及几何尺寸的表示方法；理解蜗杆传动的受力分析和强度计算方法；掌握蜗杆传动的效率及热平衡计算方法。

6.本次课难点：蜗杆传动的受力分析和强度计算方法。

7.教学方法和手段：多媒体（PPT图像——教材图12.1—图12.11）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸；圆柱蜗杆传动的受力分析；圆柱蜗杆传动的强度计算；圆柱蜗杆传动的效率等。）；例题（讲解教材例题12-

1、12-

2、12-3）

8.教学基本要求：熟悉蜗杆传动的特点；了解蜗杆传动的主要参数及几何尺寸的表示方法；理解蜗杆传动的受力分析和强度计算方法；掌握蜗杆传动的效率及热平衡计算方法。

9.课后要求：

作业——思考题[A.蜗杆传动有哪些类型？蜗杆传动的主要特点是什么？B.圆柱蜗杆传动的主要参数有哪些？其几何尺寸是如何计算的？C.蜗杆传动的主要失效形式是什么？D.蜗杆与蜗轮的常用材料有哪些？圆柱蜗杆传动的强度是如何计算的？E.蜗杆传动的效率如何计算？]。

作业——计算题[教材P192-P193，12-

2、12-

4、12-

6、12-8]。.第九章，1.章节点名称：§9带传动和链传动 9.1带传动的类型和应用；9.2带传动的受力分析；9.3带的应力分析；9.4带传动的弹性滑动和传动比；9.5普通V 带传动的计算；9.6 V带轮的结构。

2.教学序次：第二十三、二十四讲

3.教学内容：带传动的类型和应用；带传动的受力分析；带的应力分析；带传动的弹性滑动和传动比；普通V带传动的计算；V带轮的结构。

4.教学目标：熟悉带传动的受力分析方法；理解带的应力分析方法；掌握带传动的弹性滑动与传动比的计算；掌握普通V带的计算方法。

5.本次课重点：带传动的受力分析方法；带的应力分析方法；带传动的弹性滑动与传动比的计算；普通V带的计算方法。

6.本次课难点：带的应力分析方法；带传动的弹性滑动与传动比的计算。7.教学方法和手段：多媒体（PPT图像——教材图13.1—图13.18）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍带传动的受力分析；带的应力分析；带传动的弹性滑动和传动比；普通V带传动的计算等。）；例题（讲解教材例题13-1；例题13-2学生自学）

8.教学基本要求：熟悉带传动的受力分析方法；理解带的应力分析方法；掌握带传动的弹性滑动与传动比的计算；掌握普通V带的计算方法。

9.课后要求：

作业——思考题[A.带传动主要有哪些类型？主要应用于那些场合？B.带传动松边和紧边拉力有什么不同？C.带传动最大应力发生在何处？为什么？D.弹性滑动是如何发生的？其传动比如何计算？E.简述普通V带的类型和结构；F.说明单根普通V带许用功率的计算及普通V带型号和根数的确定方法；G.简述V带轮的结构特点]。

作业——计算题[教材P223-224，13-

1、13-

2、13-6]。

第十章

1.章节点名称：§10.轴 10.1轴的功用和类型；10.2轴的材料；10.3轴的结构设计；10.4轴的强度计算；10.5轴的刚度计算；10.6轴的临界转速的概念。

2.教学序次：第二十五、二十六讲

3.教学内容：轴的功用和类型；轴的材料；轴的结构设计；轴的强度计算；轴的刚度计算；轴的临界转速的概念。4.教学目标：了解轴的主要功用和基本类型；熟悉轴的常用材料；了解轴的结构设计方法；掌握轴的强度计算方法；熟悉轴的刚度计算方法；了解轴的临界转速的概念。

5.本次课重点：轴的功用和类型；轴的常用材料；轴的强度和刚度计算。6.本次课难点：轴的强度计算；轴的结构设计。

7.教学方法和手段：多媒体（PPT图像——教材图14.1—图14.19）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍轴的功用和类型；轴的材料；轴的强度和刚度计算等）；例题（讲解教材例题14-

1、14-2）

8.教学基本要求：了解轴的主要功用和基本类型；熟悉轴的常用材料；掌握轴的强度计算方法；熟悉轴的刚度计算方法。

9.课后要求：

作业——思考题[A.轴在机器中的作用是什么？可分为那几种类型？B.轴的常用材料有哪些？应如何选择？C.轴的制造安装要求有哪些？轴上零件的定位是如何实现的? D.如何改善轴的收力状况，减少应力集中？E.轴的扭转强度及弯扭合成强度如何计算？F.为什么要考虑轴的刚度？轴的刚度如何计算？G.为什么要限定轴的临界转速？轴速过大会造成何种后果？]。

作业——计算题[教材P235-236，14-

1、14-

3、14-

5、14-

7、8]。

第十一章

1.章节点名称：§11.轴承 11.1滚动轴承的基本类型和特点；11.2滚动轴承的代号；11.3滚动轴承的选择计算；11.4滚动轴承的润滑和密封；11.5滚动轴承的组合设计。

2.教学序次：第二十七、二十八讲

3.教学内容：滚动轴承的基本类型和特点；滚动轴承的代号；滚动轴承的选择计算；滚动轴承的润滑和密封；滚动轴承的组合设计。

4.教学目标：熟悉滚动轴承的基本组成和使用特点；了解滚动轴承的基本类型和结构及受力特点；熟悉常用轴承代号的意义；掌握滚动轴承的选择计算方法；了解滚动轴承的润滑和密封方法；掌握滚动轴等的常用组合设计方法。

5.本次课重点：滚动轴承的基本类型和特性；滚动轴承的代号及其意义；滚动轴承的选择和寿命计算方法；滚动轴承的设计方法。6.本次课难点：滚动轴承的选择和寿命计算方法；滚动轴承的组合设计方法。

7.教学方法和手段：多媒体（PPT图像——教材图16.1—图16.18）；板书（章节，概念、术语的含义等）；口授（着重介绍滚动轴承的基本类型；滚动轴承的代号及其意义；滚动轴承的寿命计算方法；滚动轴承的设计方法等）；例题（讲解教材例题16-

1、16-

2、16-3；学生自学例题16-4）

8.教学基本要求：熟悉滚动轴承的基本组成和使用特点；了解滚动轴承的类型、结构和受力特点；熟悉常用轴承代号的意义；掌握滚动轴承的选择计算方法；了解滚动轴承的润滑和密封方法。

9.课后要求：

作业——思考题[A.滚动轴承一般有那及部分组成？B.滚动轴承的使用特点是什么？C.滚动轴承主要有哪些类型？其主要特性有哪些? D.说明滚动轴承后四位代号的意义。E.滚动轴承主要有哪些失效形式？轴承寿命和当量载荷是如何计算的？F.滚动轴承的常用润滑和密封方式有哪些？G.滚动轴承组合设计时主要考虑哪些因素？为什么？]。

作业——计算题[教材P267-268，16-

2、16-

机械设计基础小结 第6篇

2、压力角：连杆机构中，作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝度速度νc之间所夹的锐角α称为压力角。用压力角的余角γ（即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角）来判断传动力性能，γ称为传动角。

作用：压力角作为判断机构传动性能的标志，α越小，γ越大，机构传力性能越好；反之，α越大，γ越小，机构传力越费劲，传动效率越低。一般γmin≥400。

3、齿轮实现连续可靠传动的条件：重合度ε=实际啮合线段/啮合点间距 >= 1；ε值越大，轮齿平均受力越小，传动越平稳。

4、斜齿轮传动啮合过程：在两齿廓啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一位置以后又逐渐缩短，直至脱离接触，工作平稳。正确啮合时，两轮模数和压力角相等，两轮分度圆柱螺旋角β大小相等方向相反，即一为左旋，另一为右旋。（简言之就是先点接触，再线接触，最后点接触）

5、螺纹连接：a、螺栓连接，适用于被联接件厚度均小，不受被联接件材料限制，允许常拆卸。

b、螺钉连接，适用于不需要螺母，被联接件之一太厚，且不经常装拆的场合。

c、双头螺柱连接，适用于被联接件之一太厚，不便穿孔，结构要求紧凑，必须采用盲孔的联接或须经常装拆处。

d、紧定螺钉连接，适用于固定两零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩的场合。

6、螺纹连接预紧的目的：提高螺纹连接的可靠性、强度和密封性。充分发挥螺栓的工作能力和保证预紧可靠。

螺纹连接的防松方法：

1)摩擦防松

弹簧垫圈：利用其反弹力使螺纹间保持压紧力和摩擦力；

对顶螺母：利用两螺母的对顶作用使螺栓始终受到附加的拉力和附加的摩擦力；尼龙圈锁紧螺母：尼龙圈内孔胀大，箍紧螺栓。

2）机械防松

槽形螺母和开口销；圆螺母用带翅垫片；止动垫片。

3）永久防松

4）化学防松

三角螺纹用于联接，梯形螺纹和锯齿形螺纹用于传动。

7、普通平键的主要作用：普通平键用来把轴和套装在轴上的零件固定在一起，以便传递扭矩。普通平键用途广，结构简单，拆装方便，对中性好，适合高速、承受变载、冲击的场合。（简言之就是周向固定，传递运动和动力）

8、带传动和链传动的传动比为什么不固定？

在带传动过程中，由于弹性形变使弹性滑动不可避免，会使从动轮的速度低于主动轮的速度，致使传动比不会固定。

在链传动过程中，由于多变效应，瞬时链速和瞬时传动比都是变化的，且瞬时传动比是周期性变化的。（速度大小一样，方向不一样）

9、带传动张紧的目的：使带与带轮的接触面产生压力，主动轮回转时，依靠带与带轮接触面的摩擦力拖动从动轮一起回转，从而传递一定的运动和动力。

链传动张紧的目的：避免松边垂度过大而产生显著的振动，跳齿和脱链。0010、链传动中链节数应选取偶数（奇数节链有封闭作用，有附加弯矩），链轮齿数选取奇数，可使磨损较均匀。

11、在闭式齿轮传动中，齿面接触疲劳强度计算准则针对的失效形式是：齿面点蚀。

12、周期性速度波动的调节方法是在机械中加上一个转动惯量很大的回转件---飞轮；

非周期性速度波动采用反馈调节的方法来调节。飞轮调节不能使速度波动完全消失。

13、转轴：既传递转矩又承受弯矩；（齿轮减速器中的轴）

传动轴：只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小。（汽车的传动轴）

心轴：只承受弯矩而不传递转矩。（铁路车辆的轴，自行车的前轴）

（轴用来支持旋转和传递转矩）

14、轴承的基本额定寿命：90%的轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命称为基本额定寿命。

15、一个装有直齿圆柱齿轮的两端采用向心球轴承。（只受径向力）

16、三种铰链四杆机构中，曲柄摇杆机构有死点位置。（传动角为零的位置称为死点位置）

17、对于单个齿轮有分度圆的概念，节圆是两个齿轮相互啮合时才出现，标准安装的两齿轮

分度圆相切，此时节圆与分度圆重合。

18、仿形法（成形法）：盘形铣刀、指状铣刀

范成法：齿轮插刀、齿条插刀、齿轮滚刀

用仿形法来加工同一个模数不同齿数用多把刀具，而用范成法加工时用一把刀具。不发生根切的最少齿数为17，若允许略有根切，实际最少齿数可取14.轮齿的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。

19、构件是运动的单元，可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构；

零件是制造的单元，有通用零件和专用零件两种。

20、齿轮传动时温度过高，采取的措施有：

1）加散热片以增大散热面积

2）蜗杆轴端加风扇，强制用风冷却

3）在传动箱内安装循环冷却管道

4）喷油润滑循环冷却

21、模数m、齿数z、齿槽宽e（分度圆）、齿厚s（分度圆）、齿宽b（齿顶圆）、标准压力角α=200、标准齿顶高系数ha*=1.0、标准顶隙系数c*=0.25

齿顶高ha=ha*m、齿根高hf=（ha*+c*)m、全齿高h=ha+hf、齿距p=s+e=πm

分度圆直径d=zp/π=mz、齿顶圆直径da=d+2ha、齿根圆直径df=d-2hf

基圆直径db=dcosα、中心距a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/

2、标准齿轮s=e=p/2

顶隙c=c*m=hf-ha。

平面机构的自由度F=3n-2PL-PH，平面机构共有K个构件，则n=K-1。

（注意：复合铰链、局部自由度、虚约束）

定轴轮系传动比i1K=n1/nK=轮1至轮K间所有从动轮齿数的乘积/轮1至轮K间所有主 动轮齿数的乘积=（z2z3z4.....zK)/(z1z2,z3,....z(K-1),)（注意：判断正负号）

周转轮系传动比：

H