机械设计基础（第二版）课件全套 田亚平 第0-15章 教学大纲与成绩评定办法、绪论、机械设计的基础知识-轴

机械设计基础

FundamentalsofMechanicalDesign教学大纲课程性质——选修课课程类别——专业教育类学时数：理论29学时+实验2学时+习题1学时课程简介：

是一门研究机械共性问题（机械原理和机械零件）的主干专业基础课。目标是培养学生掌握常用机构与通用机械零部件的分析与选用的基本知识和基本技能，初步具有选择机械运动方案、分析和选择机械零件的能力。教学大纲支撑专业毕业要求的指标点：

2.1能通过文献研究，运用数学、自然科学基础知识基本原理对控制过程中的机械工程问题进行识别与判断，并结合专业知识进行关键环节和参数的有效分解。2.3具有能够基于科学原理并采用科学方法对控制过程中的机械工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论的能力。教学大纲教学基本要求：

通过本课程的学习，学生应掌握常用的机构类型，通用机械零部件的参数、机械零件材料的选取、设计手册的应用等基本能力，培养控制及供电领域的人才具有对机械系统方案选择、运动分析和零部件选择的基本素质。1）总体部分——机械及零件设计的基本原则、设计及计算理论；材料选择及钢的热处理；结构要求以及标准的应用等基本知识。2）常用机构——平面机构的组成原理；常用机构如平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇运动机构的工作原理、结构特点、应用范围及设计的基本知识；机械的平衡、机械运转速度波动的类型及其调节方法。3）机械传动——带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动。4）机械连接——螺纹连接、键连接、花键连接、无键连接、销连接等。5）轴系部分——轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器、离合器和制动器等。6）机械设计实例——减速器的结构、课程设计的内容和要求。教学大纲——教学内容课程成绩评定办法一、成绩构成及比例1．总评成绩总评成绩=平时总成绩（40%）+期末考试成绩（60%）2．平时成绩平时成绩=考勤成绩（占总评成绩的5%）+作业成绩（占总评成绩的20%）+实验成绩（占总评成绩的10%）+答疑成绩（占总评成绩的3%）+奖励成绩（占总评成绩的2%）。平时成绩优良率小于50%，优秀率小于15%，最后按百分制提交，教务系统中设置比例为40%。课程成绩评定办法二、各部分成绩评定办法1．考勤成绩考勤成绩占总评成绩的5%，总分5分。旷课一次扣1分，事假、病假请假1次扣0.5分，迟到或早退1次扣0.2分。课程成绩评定办法二、各部分成绩评定办法2．作业成绩

作业成绩占总评成绩的20%。本课程共开16周，每讲课都需布置作业，每2周收一次作业，共计8次作业成绩，每次作业满分10分，作业成绩为各次作业成绩的平均分。计分标准为：（1）作业完整，叙述清楚，内容正确，书写规范，得10分。（2）作业完整，叙述清楚，内容基本正确，书写规范，得8分。（3）作业完整，叙述较清楚，内容基本正确，书写较规范，得7分。（4）作业完整，叙述较清楚，内容基本正确，书写不规范，得6分。（5）作业欠完整，叙述较清楚，内容基本正确，书写规范，得5分。（6）作业不交或抄袭作业者为0分。（7）晚交、补交者每次先按照上面(1)～(6)评分，但最高不超过5分。注：若发现有雷同作业，涉及所有当事学生的本次作业成绩全按0分记。若查实两次均主动抄袭别人作业现象，取消当事学生期末考试资格。课程成绩评定办法二、各部分成绩评定办法3．实验成绩

实验成绩占总评成绩的10%。实验成绩为各次实验成绩的平均值。缺一次实验取消考试资格。

每次实验的评分说明：（1）每次实验纪律及考勤占实验成绩20%（即1分），遵守实验纪律，按时参加并完成实验任务。（2）每次实验表现占实验成绩40%（即2分），动手操作多，遇到问题积极答疑者，根据表现给奖励分数。（3）每次实验报告占实验成绩40%（即2分），做实验前认真阅读实验指导书，并填写实验报告中的相关内容，实验中正确记录实验数据，实验结束后能够认真处理实验数据并回答相关问题。

课程成绩评定办法二、各部分成绩评定办法4．答疑成绩

答疑成绩占总评成绩的3%。任课教师根据学生答疑次数、回答问题的基本情况等分别记入答疑成绩中。5．奖励成绩

奖励成绩占总评成绩的2%。任课教师可根据实际情况设置不超过2分的平时奖励分，如要求学生写小结（加1分）、或者课堂提问（0.5分）、知识拓展等，奖励分直接记入平时成绩。

课程成绩评定办法三、关于取消考试资格的说明1．缺课累计20学时及以上者取消考试资格。2．无故旷课12学时者取消考试资格。3．抄袭他人作业、实验报告情节严重者取消考试资格。4．未完成作业、实验环节的取消考试资格。

预祝大家：

学习愉快、学有所获！

机械设计基础绪论返回§0-1本课程研究的对象和内容§0-2本课程的性质和任务§0-1本课程研究的对象和内容本课程研究的对象是机械。

本课程研究的内容是有关机械的基础知识，即机械中常用机构和常用零部件设计的基本理论问题。

§0-1本课程研究的对象和内容从一般意义上讲，“机械”就是劳动工具。从专业意义上讲，机械(machinery)是“机器”(machine)和“机构”(mechanism)的总称。一、机器-定义机器：人类为了满足生产和生活上的需要创造出来的一种劳动工具，目的是为了减轻劳动、提高生产率。机器是根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，可以用来变换和传递能量、物料和信息。

根据工作类型的不同，机器可分为：动力机器：将任何一种能量变换成机械能。如内燃机、电动机。工作机器：完成有用的机械功或搬运物品。如汽车、机床、飞机、起重机。信息机器：完成信息的传递和变换。如复印机、传真机。一、机器-分类一、机器-各种类型的机器汽车飞机装载机机床洗衣机计算机一、机器-举例-单缸四冲程内燃机气缸体活塞连杆曲轴小齿轮大齿轮凸轮轴顶杆燃气推动活塞运动，进、排气阀有规律的启闭，将燃气的内能转变为曲轴转动的机械能。一、机器-举例-牛头刨床机架主动齿轮从动齿轮滑块导杆连杆滑枕刨刀固定在滑枕的前端，随同滑枕一起作往复直线运动，实现刨削运动。一、机器-举例-自行车大链轮链条小链轮A、机器是一种人为的实物组合；B、是执行机械运动的装置；C、能代替或减轻人的劳动，完成有效的机械功，进行能量、物料和信息的传递，或能量的变换。一、机器-特征传递运动和动力做功一台完善的现代化机器由四部分组成：原动机、传动机构、执行机构和控制系统。原动机部分传动部分执行部分润滑、显示、照明等辅助系统控制系统传感器传感器传感器一、机器-组成为机器运转提供动力，常用的原动机有电动机、内燃发动机、液压机、气动机等。电动机可以把电能转化成机械能；内燃机可把燃料燃烧的化学能转换成机械能。原动机经历了如下发展过程：蒸汽机、内燃机、汽轮机、电动机人力、畜力→水力机、风力机→一、机器-组成-原动机风力发电机一、机器-组成-原动机一、机器-组成-原动机蒸汽机车（蒸汽机）轿车上用的内燃机手扶拖拉机上用的内燃机12缸V型柴油机16缸V型柴油机一、机器-组成-原动机水平布置的电动机竖直布置的电动机一、机器-组成-原动机用来连接原动机机构和执行机构，将原动机的运动形式、运动参数及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动参数及动力参数。传动部分大多数采用机械传动机构，有时也采用液压或电力传动机构。如：常用的各种减速和变速装置均可作为传动机构。一、机器-组成-传动机构它是一部机器中最接近作业工作端的机构，它通过执行构件与被作业件相接触，以完成作业任务。如：起重机和挖掘机中的起重吊运和挖掘机构。一、机器-组成-执行机构用来处理机器各组成部分之间，以及与外部其它机器之间的工作协调关系，它通常由各种计算机和控制器组成。一、机器-组成-控制和辅助系统一、机器-组成-举例（小汽车）机器中的机械运动大多是通过各种“机构”实现的。一部机器通常包含一个或若干个机构，机构是机器的重要组成部分。机构是一个具有确定机械运动的构件系统，用来传递运动和动力的可动的装置，是人为的实物的组合，但不具备机器的第三个特征。二、机构连杆机构凸轮机构齿轮机构间歇运动机构带传动和链传动机构螺旋机构组合机构连杆机构凸轮机构常用的机构二、机构齿轮机构间歇运动机构螺旋机构组合机构二、机构曲柄滑块机构二、机构3CAB124齿轮机构二、机构凸轮机构二、机构

组成机构的各个相对运动的部分称为构件，它是一个整体或元件的刚性组合，是运动的单元。齿轮轴键(1)构件三、构件、零件和部件连杆是由连杆体1，连杆盖2，轴瓦3、4、5，螺栓6、螺母7、销8等元件刚性的连接在一起，元件之间无相对运动，构成了运动的最小单元。三、构件、零件和部件连杆构件

组成构件的单元称为零件。它是机器中制造的最小单元。有通用零件和专用零件。如：螺钉、螺母、垫圈、齿轮、凸轮、弹簧、轴、键等。三、构件、零件和部件(2)零件通用零件：各种机器中普遍使用的零件。三、构件、零件和部件专用零件：特定类型机器中所使用的零件。

机器中由若干零件所组成而协调工作的、不一定是刚性连接的装配单元，称为部件。如：减速器、离合器、顶尖、刀架、轴承等。三、构件、零件和部件(3)部件§0-2本课程的性质和任务注重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，常用机构的工作原理、设计方法以及零部件的强度计算与校核是本课程的主要内容；着重理解公式的应用条件、公式中参数的选择范围等；注意联系生产实际，特别是结构设计和工艺性问题；学习机械设计不仅在于继承，更重要的是应用创新，只有学会创新，才能把知识变成分析问题、解决问题的能力。三、本课程的学习方法第1章机械设计的基础知识返回§1-1机械设计的基本要求和一般程序§1-2机械零件的设计准则及设计步骤§1-3机械零件的常用材料及其选择§1-4机械零件的工艺性和标准化§1-1机械设计的基本要求和一般程序一、机械设计的基本要求使用要求所设计的机械应具有预定的使用功能正确选择工作原理，机器的各组成部分设计正确、配置合理经济性要求体现在设计、制造和使用的全过程设计：成本低、周期短；制造：省工省料、易装配；使用：高生产率、高效率、低能耗可靠性要求可靠性：在规定的时间内、规定的条件下能够完成规定功能的能力取决于设计、制造、管理、使用的各个阶段劳动保护环境保护按照人机工程学的观点布置各种按钮、手柄等排放、噪声等其他要求特殊要求（机床、飞机、流动机械、大型机械、食品机械）二、机械设计的一般程序§1-1机械设计的基本要求和一般程序功能、主要参数、工作环境、生产批量、预期成本、完成期限、使用条件方案设计技术设计计划阶段失效：机械零件由于某种原因而不能正常工作的现象。§1-2机械零件的设计准则及设计步骤一、机械零件的主要失效形式整体断裂应力超过强度极限发生的断裂；受到交变应力作用时发生的疲劳断裂例如：齿轮轮齿根部、螺栓的断裂、疲劳的铁丝等残余变形应力超过屈服极限产生残余塑性变形，影响零件的尺寸和形状例如：橡皮表面破坏腐蚀、磨损和接触疲劳例如：工作条件被破坏有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作例如：带传动、轴承一般材料的应力和应变的关系图§1-2机械零件的设计准则及设计步骤一、机械零件的主要失效形式1.强度准则2.刚度准则3.寿命准则4.振动稳定性准则5.可靠性准则§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则定义：零件在载荷作用下所产生的最大工作应力不得超过零件的许用应力。1.载荷和应力（1）静载荷和静应力（不随时间变化或变化缓慢）例如：重力及相应的应力§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则1.载荷和应力（2）变载荷和变应力（随时间作周期性变化的载荷和应力）应力循环：应力作周期性变化时，一个周期内所对应的应力变化。对称循环脉动循环§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则1.载荷和应力（2）变载荷和变应力（随时间作周期性变化的载荷和应力）§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则2.零件的整体强度（零件整体抵抗载荷作用的能力）其强度条件为：、：分别为零件材料的极限拉应力和极限剪切应力，MPa；S:安全系数；S1:考虑计算载荷及应力准确性的系数，一般取1-1.5，越不准确取值越大；S2:考虑材料机械性能均匀性的系数，对锻钢或轧制钢件取1.2-1.5，铸铁件取1.2-2.5，越不均匀取值越大；S3:考虑零件重要程度的系数，取1-1.5，越重要取值越大。

§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则2.零件的整体强度（零件整体抵抗载荷作用的能力）极限应力应该根据应力循环特性和材料性质来选择：（1）静应力下的强度对于塑性材料，应取材料的屈服极限作为极限应力，即对于脆性材料，应取材料的强度极限作为极限应力，即铸铁陶瓷玻璃§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则2.零件的整体强度（零件整体抵抗载荷作用的能力）极限应力应该根据应力循环特性和材料性质来选择：（2）变应力下的强度变应力下，零件的疲劳断裂是主要的失效形式。初始裂纹在变应力作用下，零件表面开始滑移而形成脆性断裂随着循环次数的增加，裂纹逐渐扩展零件疲劳断口§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则2.零件的整体强度（零件整体抵抗载荷作用的能力）极限应力应该根据应力循环特性和材料性质来选择：（2）变应力下的强度——曲线反映应力循环次数N与疲劳极限之间关系的曲线称为曲线。疲劳寿命曲线图§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-强度准则3.零件的表面接触强度——接触应力加载前：两个曲面呈现线接触或点接触；加载后：接触斑。接触应力图σH:最大接触应力；F:外载荷；B:接触线长度；ρ1和ρ2分别为两圆柱体在接触处的曲率半径，±：正号表示外接触；E1和E2：分别表示圆柱体材料的弹性模量；Μ1和μ2：分别表示两圆柱体材料的泊松比。§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-刚度准则刚度——零件抵抗弹性变形的能力。说明：大部分零件要有很好的刚度（如机床主轴、电动机的轴、变速器的轴）；但也有一部分零件要具有一定的柔度（如弹簧和一些减震设备）。ymax:零件所产生的最大弹性变形量；[y]：零件的许用变形量。§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-寿命准则影响零件寿命的主要因素：磨损、腐蚀和疲劳破坏。磨损尚无可供工程实际使用的定量计算方法影响因素复杂（载荷的大小和性质、滑动速度、润滑剂的性质等）腐蚀无实用有效的腐蚀寿命计算方法疲劳破坏曲线§1-2机械零件的设计准则和设计步骤二、机械零件的设计准则-振动稳定性准则各零件固有频率与激振源的频率错开，以免发生共振。例如：齿轮的啮合、滚动轴承中的共振等。§1-2机械零件的设计准则和设计步骤三、机械零件的设计步骤（1）选择零件的类型和结构；（2）确定作用在零件上载荷的大小；（3）选择合适的材料及热处理方法；（4）在已知工作条件下，根据衡量零件工作能力的最重要准则确定零件的尺寸，并使这些计算尺寸与标准值相符；（标准化）（5）绘制零件的工作图，并标注必要的技术要求§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——碳钢与合金钢钢材按照化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。钢的牌号表示“汉语拼音+化学元素符号+阿拉伯数字”§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——碳钢与合金钢碳素钢：含碳量在[0.0218％,2.11％]之间的铁碳合金。碳素钢以含S、P的量不同分为：普通碳素钢：0.04%<S<0.055%、0.04%<P<0.045%

比如：Q235（表示屈服强度为235MPa的普通碳素钢）优质碳素钢：S<0.04%、P<0.04%

前两位数字表示平均含碳量的万分数

比如：45（表示平均含碳量为0.45％的优质碳素钢）65Mn（表示平均含碳量为0.65％、含锰量约为1％的优质碳素钢）§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——碳钢与合金钢碳素钢以含C的量不同分为：低碳钢：C<0.25%10、20中碳钢：C:0.25%-0.6%35、45高碳钢：C>0.6%65§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——碳钢与合金钢合金钢：在优质碳素钢中加入适当的合金元素。牌号的前两位数字表示平均含碳量的万分数。

后面的数字表示主要合金元素的含量，以平均含量的百分之几表示，含量≤1.5％的一般不标含量。40Cr（平均含碳量0.4％，含铬量≤1.5％的合金钢）60Si2Mn（平均含碳量0.6％，平均含硅量2％，平均含锰量≤1.5％的合金钢）20CrMnTi§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——铸钢指可以通过铸造成型工艺获得难以用其他加工方法得到的复杂形状毛坯，并保持钢的性能。一般用于现状复杂、尺寸交大的零件。含碳量：0.20％-0.60％ZG230-450（表示屈服强度不小于230MPa、抗拉强度不小于450MPa的铸钢）§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——铸铁定义：指含碳量>2.11%的铁碳合金。优点：铸造工艺性好，价格低廉；缺点：抗拉强度、塑性和韧性较差。分类：灰口铸铁、白口铸铁、球墨铸铁等。代号：HT200（表示抗拉强度不小于200MPa的灰铸铁）QT500-7（表示抗拉强度不小于500MPa、伸长率为7％的球墨铸铁）§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——有色金属指铁基合金以外的金属，其物理、化学性能好，导电、导热性好、耐高温、抗蚀性好。铜合金具有良好的减磨性和耐磨性，优良的导电、导热、耐蚀性和延展性。分为黄铜和青铜两大类。可通过铸造或者碾压制备毛坯。铝合金切削性能好，耐腐蚀，不产生电火花，可用作贮存易燃、易爆物料的容器不耐磨，可通过镀铬的方法提高其耐磨性能。轴承合金具有优良的减磨性、耐磨性和导热性。又称巴氏合金，是锡、铅、锑、铜的合金，用来制造滑动轴承的轴瓦或轴承衬§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——非金属材料除金属材料外的所有工程材料。具有特殊特性，如耐磨性、抗腐蚀性、绝缘性、导热性、自润滑性等。工程塑料：有机高分子材料；橡胶：生胶为原料，加配合剂；玻璃：主要用于可视材料部件；木材：较好的绝缘性；陶瓷：硬、脆。§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——复合材料由两种或两种以上的金属或非金属材料复合而成的新材料。通常其中的一种作为基体起黏结作用，另一些作为增强材料，来提高承载能力。玻璃纤维复合材料：以环氧树脂等塑料为基体，以玻璃纤维为增强材料。碳纤维复合材料：以树脂、金属等为基体，以碳纤维为增强材料。§1-3机械零件的常用材料及其选择一、机械零件的常用材料——各种合金元素在钢中的作用碳（C）屈服强度和抗拉强度升高，硬度增加。但塑性和冲击性降低，焊接性能变坏，耐大气腐蚀能力降低，增加钢的冷脆性。铬（Cr）能显著提高强度、硬度和耐磨性；能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。降低塑性和韧性锰（Mn）是良好的脱氧剂和脱硫剂。强度、硬度、韧性增加，钢的热加工性能改善（工程机械的铲斗等）。减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。钛（Ti）强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。硅（Si）在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。含硅量增加，会降低钢的焊接性能.硫（S）是钢中有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.04%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。磷（P）是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求小于0.04%。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理

钢的热处理指在不同的加热与冷却条件下，控制钢在固态下相变，以改变其组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。

热处理能充分发挥材料潜能，延长零件的使用寿命。常用钢的热处理方法有：退火、正火、淬火、回火、表面热处理。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——退火将钢加热到一定温度(对45号钢一般在830～860℃)，保温一段时间，然后工件随炉温缓慢冷却。目的：通过退火可以消除因锻造、焊接等产生的内应力，降低硬度以改善切削加工性能。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——正火钢加热、保温、在空气中快速冷却。目的：提高硬度、强度。正火后钢的硬度和强度都有所提高，但消除内应力效果不如退火好。正火处理时间短，费用低，故低碳钢大多采用正火代替退火。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——淬火将钢加热到一定温度(对45号钢一般在830～850℃)，保温一定时间，而后急速冷却(水冷或油冷)。目的：提高硬度、耐磨性、疲劳强度。缺陷：淬火后钢的硬度急剧增加，但存在很大的内应力，脆性也相应增加，因此淬火后必须进行回火处理。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——回火将淬火钢重新加热、保温1-2小时、在空气中冷却。目的：减小淬火时引起的内应力和脆性，仍保持高的硬度和强度。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——回火根据加热温度不同回火分为：

低温回火：加热温度为150-250℃，目的是减小内应力和脆

性，保持高硬度和耐磨性。中温回火：加热温度为300-450℃，目的减小内应力和脆性，

提高了弹性，硬度有所下降。高温回火：加热温度为450-650℃，可以获得强度、硬度、

塑性和韧性等较好的综合力学性能。习惯上把淬火后高温回火的热处理方法称为调质。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——表面热处理表面热处理常用的方法：表面淬火、化学热处理。（提高硬度和耐磨性）表面淬火：将表面迅速加热到淬火温度，随即快速冷却的热处理方法。目的：提高表面疲劳强度、耐磨性。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——表面热处理零件进行表面淬火及低温回火后，表面硬度和耐磨性都得到提高，而芯部仍保持原有的韧性。表面淬火常用加热方法有火焰加热(氧—乙炔焰)或感应电流加热根据所用电流频率不同又分高频(1-500kHz)、中频(500—10000Hz)和工频(50Hz)淬火三种。采用表面淬火的零件材料一般为中碳结构钢或中碳合金结构钢，如45、40Cr、35SiMn等。齿轮、曲轴及主轴轴颈等零件。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——表面热处理化学热处理：将机械零件放在含有某种化学元素（如碳、氮、铬等）介质中加热保温，使该元素的活性原子渗入到零件表面的热处理方法。目的：改变表面机械性能的工艺。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——表面热处理常用的有渗碳、氮化、氰化。渗碳：低碳钢置于适当的富碳中，碳原子渗入钢制零件表面。内部韧性较好，表面硬度和耐磨性好，对工作时受到严重摩擦、冲击等的零件特别有利，如汽车中的齿轮、活塞销、凸轮轴、花键轴等。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——表面热处理氮化：氮原子渗入合金结构钢零件表面，形成氮化层。适用于合金结构钢，特别是含有铝，铬等合金元素的钢材，如40Cr、40CrNiMo。氮化是零件加工过程中接近最后的工序，有时只进行精磨和研磨。广泛用于精密量具、高精度机床主轴、精密丝杠和齿轮等。§1-3机械零件的常用材料及其选择二、钢的热处理——表面热处理氰化是向钢的表面同时渗入碳和氮的过程，及碳氮共渗。氰化的目的也是为了提高零件表面的硬度、耐磨性、抗蚀性和疲劳强度。氰化后的零件需经淬火和低温回火处理可以获得更高的硬度和耐磨性，并且还有相当好的抗胶合能力，氰化后可直接淬火，从而不仅简化了工艺，而且减少了工件的变形。氰化可用于碳钢和合金钢，因而比氮化适用的材料更广泛。§1-3机械零件的常用材料及其选择三、材料的选取原则使用要求是指强度、刚度、耐磨性、耐热性等要求。零件尺寸取决于整体强度，应选用高强度材料；取决于接触强度，应选用可以进行表面强化处理的材料；取决于刚度，则改变零件截面形状。工艺要求所选材料能用最简单的方法制造出来。对回转类零件，可采用棒料直接进行机械加工；对薄壁、深度小的零件，可采用塑性好的材料进行压力加工。经济要求所选材料能制造出成本最低的机器。大量生产宜用铸造毛坯，单间生产可采用焊接件。设计的零件在保证产品使用性能前提下，生产率高,劳动量小，成本低的方法制造出来。§1-4机械零件的工艺性和标准化一、机械零件的工艺性基本要求：1.选择合理的毛坯种类2.零件的结构要简单合理3.规定合理的制造精度和表面粗糙度§1-4机械零件的工艺性和标准化一、机械零件的工艺性——设计准则§1-4机械零件的工艺性和标准化一、机械零件的工艺性——设计准则从零件装配工艺性方面，要按照合理划分装配单元、零部件装拆方便和保证正确装配等原则来考虑§1-4机械零件的工艺性和标准化一、机械零件的工艺性——设计准则从机械加工工艺性方面，要按照使零件结构力求简单、便于加工和装卡、提高切削效率等原则来考虑§1-4机械零件的工艺性和标准化一、机械零件的工艺性——设计准则§1-4机械零件的工艺性和标准化一、机械零件的工艺性——设计实例内应力太大钻头刚度下降

通过对零件的尺寸，结构要素，材料性能，检验方法，设计方法，制图要求等，制定出各种各样的大家遵守的标准。目的：1.提高质量，降低成本；2.提高了可靠性；3.简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量，简化了机器维修工作。二、机械零件设计的标准化§1-4机械零件的工艺性和标准化在机械设计中，常用的标准包括：

(1)各种机械零部件标准，如螺栓、螺母、垫圈、键、花键、滚动轴承标准；

(2)机械零件参数标准，如标准直径、齿轮模数、螺纹形状、各种机械零件的公差等；

(3)材料标准，如各种材料的牌号、型钢的形状和尺寸等；

二、机械零件设计的标准化§1-4机械零件的工艺性和标准化标准的分类：①国家标准、行业标准、地方标准和企业标准②

强制性标准和推荐性标准二、机械零件设计的标准化§1-4机械零件的工艺性和标准化第2章平面机构的结构分析§2-1平面机构的组成§2-2平面机构的运动简图§2-3平面机构的自由度返回§2-1平面机构的组成一、运动副及其分类——自由度定义：一个自由构件可能出现的独立运动的个数。

平面运动的自由构件的自由度数？一个作平面运动的自由构件有三个独立运动(两个平动和一个转动)的可能性，故有3个自由度。§2-1平面机构的组成一、运动副及其分类——运动副定义：使两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的可动连接称为运动副。

§2-1平面机构的组成一、运动副及其分类——约束定义：两构件间的运动副所起的作用是限制构件间的相对运动，这种限制作用称为约束。

自由度减少的数目等于引入的约束数目。自由度数为1XOZ平面内xoy平面内§2-1平面机构的组成一、运动副及其分类根据平面运动副的两构件的接触情况进行分类：平面低副－凡是以面接触的运动副

平面高副－以点或线相接触的运动副转动副移动副§2-1平面机构的组成一、移动副及其分类——低副——转动副定义：两构件若只能在一个平面内做相对转动或摆动，该运动副称为转动副或铰链。引入了2个约束，保留了1个自由度。§2-1平面机构的组成一、运动副及其分类——低副——移动副定义：两构件若只能沿某一轴线作相对移动，该运动副称为移动副。引入了2个约束，保留了1个自由度。§2-1平面机构的组成一、移动副及其分类——高副定义：两构件通过点或线接触组成的运动副。引入了1个约束（法向），保留了2个自由度。公切线t-t公法线n-n§2-1平面机构的组成一、运动副及其分类——运动链定义：由两个以上的构件通过运动副连接构成的系统。首末封闭§2-1平面机构的组成二、平面机构的组成机构：将运动链中的一个构件加以固定作为参考系，则这种运动链便成为机构。机架机构中作为参考系的构件，是用来支撑活动构件的构件。相对于地面可以是固定的，也可以是活动的。主动件按照给定运动规律运动的构件。其运动规律已知，是由外界输入的。从动件随着主动件的运动而运动的构件。其运动规律取决于主动件的运动规律。§2-2平面机构的运动简图一、平面机构的运动简图的定义

考虑构件和运动副的数目、类型、位置（与外形无关），用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样绘制出的简明图形就称为机构运动简图。

为了表示机构的结构情况，不严格按比例绘制的机构简图，称为机构示意图。§2-2平面机构的运动简图二、机构运动简图中的常用符号——构件固定滑块固定齿轮固定轴杆固定铰链杆固连杆固连杆块固连杆-凸轮双转动副杆转、移两副杆§2-2平面机构的运动简图二、机构运动简图中的常用符号——低副§2-2平面机构的运动简图二、机构运动简图中的常用符号——高副——凸轮副滚子从动件平底从动件§2-2平面机构的运动简图二、机构运动简图中的常用符号——高副——齿轮副外啮合圆柱齿轮机构内啮合圆柱齿轮机构齿轮齿条机构圆锥齿轮机构蜗杆蜗轮机构§2-2平面机构的运动简图二、机构运动简图中的常用符号§2-2平面机构的运动简图三、平面机构的运动简图的绘制（1）分析机构的组成，确定机构的主动件和从动件，从主动件开始，沿运动传递顺序确定构件数目；

（2）分析机构的运动情况，确定机构中各构件的运动尺寸及运动副类型和数目；

（3）恰当地选择投影面，以能够简明地把机械结构及运动情况表示清楚为原则；

（4）选择合适的比例尺（实际尺寸（m）/图示尺寸（mm）），用简单的线条和各种运动副代号绘制机构运动简图；

（5）用箭头表示主动件的运动方向。

§2-2平面机构的运动简图三、平面机构的运动简图的绘制——举例§2-2平面机构的运动简图三、平面机构的运动简图的绘制——举例机架主动齿轮从动齿轮滑块导杆连杆滑枕§2-2平面机构的运动简图三、平面机构的运动简图的绘制——举例CAB12344'D55'63-连杆；4-曲轴§2-3平面机构的自由度一、平面机构的自由度计算公式

设一个平面机构有K个构件，其中必有一个构件为机架，机架的自由度为零，则活动件个数n=K-1；这些活动构件在未组成运动副之前总共有3n个自由度，组成运动副后，由于约束的增加，自由度将减少。

若机构中有PL个低副和PH个高副，则引入的约束数为(2PL+PH)，机构的自由度F为:F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH

每个低副引入的约束数1：每个低副引入的约束数§2-3平面机构的自由度一、平面机构的自由度计算公式例1：计算油泵机构机构的自由度解：n=3,ＰL=4,ＰH=0Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×3－２×4－0＝13个转动副，1个移动副§2-3平面机构的自由度一、平面机构的自由度计算公式例2：计算牛头刨床的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×6－２×8－1＝1§2-3平面机构的自由度二、机构具有确定运动的条件机构的功能：传递运动和动力？能！§2-3平面机构的自由度二、机构具有确定运动的条件机构的功能：传递运动和动力？不能！Ｆ>0，而原动件数<F，则构件间的运动是不确定的§2-3平面机构的自由度二、机构具有确定运动的条件机构的功能：传递运动和动力？不能！不能！F≤0，则机构不能运动§2-3平面机构的自由度二、机构具有确定运动的条件总结：

机构的自由度数目和机构原动件的数目与机构的运动有着密切的关系：1）若机构自由度F≤0，则机构不能运动。2）若Ｆ>0且与原动件数相等，则机构各构件间的相对运动是确定的；这就是机构具有确定运动的条件。3）若Ｆ>0，而原动件数<F，则构件间的运动是不确定的；4）若Ｆ>0，而原动件数>F，则构件间不能运动或产生破坏。§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题1.复合铰链2.局部自由度3.虚约束§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题1.复合铰链

由两个以上构件在同一处构成的重合转动副称为复合铰链。

由m个构件汇集而成的复合铰链应当包含（m-1）个转动副。§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题1.复合铰链

由两个以上构件在同一处构成的重合转动副称为复合铰链。

由m个构件汇集而成的复合铰链应当包含（m-1）个转动副。§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题2.局部自由度对整个机构（或其他构件）运动无关的自由度称为局部自由度。在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。实际机械中，采用局部自由度的目的是将高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦，以达到减少摩擦和磨损的目的。§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题3.虚约束在机构中存在的对运动起不到限制作用的重复约束称为虚约束。在计算机构自由度时，虚约束应除去不计。拆除构件4§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题3.虚约束——①移动副导路重合或平行当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，

其余都是虚约束。如图2-17a中的E和E'、图2-17b中的D和D'两处移动副导路重合；图2-17c中的两处移动副A或A'导路平行，计算自由度时，均仅计一个移动副。

§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题3.虚约束——②转动副轴线重合当两构件组成多个转动副，且轴线重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是

虚约束。如图2-18a中的A和A'构成两处转动副；图2-18b中的四缸发动机的曲轴和轴承在2、2'和2"构成三处转动副，计算自由度时，均仅计一个转动副，余者为虚约束。

§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题3.虚约束——③轨迹重合（两构件连接前后，连接点的轨迹重合）

如果机构中两活动构件上某两点之间的距离在机构运动过程中始终保持不变，此时若用具有两转动副的附加构件来连接这两个点，则会引入一个虚约束。

当机构运动时，构件1和3上E、F两点间的距离始终不变，若将E、F两点以构件4相连，则多引入一个虚约束，在计算自由度时，该机构可看作拆掉构件4连同E、F转动副，再计算自由度。

§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题3.虚约束——存在对运动不起作用的对称部分为了受力均衡，采用三个行星轮2、2‘和2“对称布置的结构，而事实上只要—个行星轮2就可以满足运动要求，其余两个行星轮2’和2”则引入两个虚约束，计算自由度时应予以排除。该机构有三个活动构件、三个转动副、两个高副，此机构的自由度F=1。

§2-3平面机构的自由度三、计算自由度时要注意的问题——小结复合铰链局部自由度虚约束移动副导路重合或平行转动副轴线重合轨迹重合对称部分§2-3平面机构的自由度举例1：配气机构自由度滚子F处有一个局部自由度，气门与机架在G或H处有一个虚约束。该机构包含6

个活动构件（n=6），6个转动副、2个移动副、一个高副。

§2-3平面机构的自由度举例2：内燃机机构自由度该机构包含5个活动构件（n=5），4个转动副、2个移动副、2个高副。

CAB12344'D55'6§2-3平面机构的自由度举例3：凸轮机构自由度该机构包含2个活动构件，1个转动副、1个移动副、1个高副。（局部自由度）

返回第3章

平面连杆机构§3-1平面连杆机构及其传动特点§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用简介§3-3平面四杆机构的演化§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性*§3-5平面连杆机构设计简介§3-1平面连杆机构及其传动特点定义：含有连杆的平面机构。由若干个构件通过平面低副连接而成的机构。共同特点：原动件的运动都要通过中间构件（不与机架相连）才能传递到从动件上。这个不与机架相连的中间构件称为连杆。1234§3-1平面连杆机构及其传动特点

主要优点：1）机构中所有运动副都是低副，两运动副元素为面接触，因此压强小、磨损小、承载能力大、便于润滑；2）运动副元素为平面或圆柱面，制造简单，成本较低，并能获得较高的精度；3）结构简单、设计方便，易于实现多种运动规律和运动轨迹的要求。§3-1平面连杆机构及其传动特点

缺点：1）机构的惯性力和惯性力矩不容易得到平衡，不适宜于高速传动；2）对多杆机构而言，随着构件和运动副数目的增加，累积误差较大，传动精度不高。§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用构件1：连架杆（能整周回转：曲柄）构件2：连杆（不与机架相连）构件3：连架杆（往复摆动：摇杆）构件4：机架平面四杆机构→铰链四杆机构（所有运动副均为转动副）转动副周转副：能做整周相对转动A和B摆转副：C和D§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用铰链四杆机构的分类（两连架杆能否做整周转动）1：曲柄；3：摇杆1：曲柄；3：曲柄1：摇杆；3：摇杆

§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用曲柄摇杆机构的应用（AB为曲柄，CD为摇杆）§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用曲柄摇杆机构的应用（AB为曲柄，CD为摇杆）§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用双曲柄机构的应用（AB、CD为曲柄）AB等速回转CD变速回转（AB≠CD）滑块6具有加速度（？）§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用双曲柄机构的应用（AB、CD为曲柄）两曲柄平行、相等、转向相同连杆始终作平行移动两曲柄不平行、相等、转向相反§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用双曲柄机构的应用（AB、CD为曲柄）——平行四边形机构？活塞杆一进一出§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用双曲柄机构的应用（AB、CD为曲柄）——反平行四边形机构§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用双摇杆机构的应用（AB、CD为摇杆）货物近似水平移动减少货物的升降保证货物平稳和减少能量消耗§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用双摇杆机构的应用（DA、CB为摇杆,AB为连杆）蜗杆装在风扇轴上风扇壳固连在摇杆AD上涡轮与连杆AB固连B是圆盘上的一点B点绕着A点转动！§3-2平面四杆机构的基本形式及其应用双摇杆机构的应用（AB、CD为摇杆）蜗杆涡轮机构§3-3平面四杆机构的演化一、改变相对杆长、转动副演化为移动副二、改变构件的形状和相对尺寸三、选取不同构件为机架§3-3平面四杆机构的演化一、改变相对杆长、转动副演化为移动副摇杆→环形滑块曲柄滑块（曲线导轨）弧形槽机架直槽机架方向错误§3-3平面四杆机构的演化二、改变构件的形状和相对尺寸A：回转中心B：几何中心§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架根据相对运动原理，对同一机构，选取不同构件为机架，各构件间的相对运动关系仍保持不变，但能演化出不同特性和不同用途的机构。1.变化铰链四杆机构的机架2.变化单移动副四杆机构的机架3.变化双移动副四杆机构的机架

§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

1.变化铰链四杆机构的机架AD-机架AB为机架BC为机架CD为机架AB-曲柄CD-摇杆A、B-周转副CD-摆转副

相对运动关系仍保持不变！基本型§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

2.变化单移动副四杆机构的机架AD-机架AB-曲柄C-滑块A、B-周转副相对运动关系仍保持不变！基本型滑块绕B点转动，同时沿杆4来回滑动杆4绕A点转动滑块绕C点转动杆4绕C点摆动在滑块中来回抽动AB-机架BC-曲柄

BC-机架AB-曲柄

C-机架AB-曲柄

§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

2.变化单移动副四杆机构的机架——导杆机构相对运动关系仍保持不变！A、B-周转副CD-摆转副§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

2.变化单移动副四杆机构的机架——曲柄摇块机构相对运动关系仍保持不变！A、B-周转副CD-摆转副§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

2.变化单移动副四杆机构的机架——定块机构相对运动关系仍保持不变！手摇抽水机§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

3.变化双移动副四杆机构的机架以构件1为机架，演化为双转块机构以构件3为机架，演化为双滑块机构（此时，4变为滑块！）§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

3.变化双移动副四杆机构的机架——双转块机构相对运动关系仍保持不变！§3-3平面四杆机构的演化三、选取不同构件为机架

3.变化双移动副四杆机构的机架——双滑块机构相对运动关系仍保持不变！一、平面四杆机构有曲柄的条件二、急回特性三、死点§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性一、平面四杆机构有曲柄的条件1、设a<d由△B2C2D

a+d≤b+c(1)由△B1C1Db≤(d-a)+c或c≤(d-a)+b即a+b≤d+c(2)a+c≤b+d(3)a≤da≤ca≤ba为最短杆曲柄与机架两次共线！§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性一、平面四杆机构有曲柄的条件（周转副！）1、设a>d由△B2C2D

a+d≤b+c(4)由△B1C1Db≤(a-d)+c或c≤(a-d)+b即d+b≤a+c(5)d+c≤a+b(6)d≤ad≤cd≤bd为最短杆§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性一、平面四杆机构有曲柄的条件①杆长条件：最短杆和最长杆长度之和应小于或等于其余两杆长度之和。②最短杆是连架杆或机架。（组成周转副的两杆中必一个是最短杆；连杆不能是最短杆）曲柄摇杆机构双曲柄机构§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性二、急回特性(quick-returnmotion)极位极位夹角曲柄与连杆两次共线！B2C2B1C1曲柄转角对应的时间摇杆点C的平均速度A21C34BDabcd摆角v1v2))§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性二、急回特性(quick-returnmotion)正行程：左极位AB1→右极位AB2;反行程：右极位AB2→左极位AB1曲柄与连杆两次共线！在曲柄等速回转的情况下，摇杆往复摆动速度快慢不同的运动，称为急回运动。机构具有急回运动的特性叫急回运动特性。在机械设计中应用急回特性来缩短空行程时间来提高劳动生产率。§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性二、急回特性(quick-returnmotion)在曲柄摇杆机构中，当以摇杆作为主动件，摇杆摆动到两个极限位置时，曲柄均与连杆共线，因此摇杆通过连杆加于曲柄的驱动力正好通过曲柄的转动中心A，所以不能产生使曲柄转动的力矩。机构的这种位置称为死点位置。

死点位置将使机构的从动件出现卡死或运动不确定的现象。§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性三、死点

(deadpoint)摇杆作为主动件？机构是否有死点位置与哪一构件为主动件有关。§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性三、死点

(deadpoint)例如：曲柄摇杆机构，当1为主动件时无死点位置，但有极限位置，当3为主动件时有死点位置。例：缝纫机借助于带轮的惯性通过死点。（1）利用飞轮惯性通过死点位置§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性三、死点——克服措施蒸汽机车车轮联动机构，左右车轮两组曲柄滑块机构中，曲柄AB与A’B’位置错开90°。（1）利用机构错位排列通过死点位置§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性三、死点——克服措施§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性三、死点——应用——钻床工件夹紧机构§3-4平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性三、死点——应用——飞机起落架机构飞机着陆时，连杆BC与从动杆CD共线，机构处于死点位置，机轮不能折回，提高了起落架工作的可靠性。第四章凸轮机构§4-1

凸轮机构的应用和分类§4-2

从动件的常用运动规律§4-3

图解法设计盘形凸轮轮廓曲线返回§4-1凸轮机构的应用和分类设计机构时的特定要求：从动件能够按照预定的规律运动（位移、速度和加速度必须严格按照预定规律变化时，尤其当原动件连续运动，而从动件需作间歇运动时）？低副→高副（齿轮机构、凸轮机构等）凸轮机构主要用在自动机械和自动控制装置中。§4-1凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的应用和定义

凸轮：是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮机构：是含有凸轮的一种高副机构，是由凸轮、从动件和机架三个构件、两个低副和一个高副组成的单自由度系统。作用？手柄靠板圆轮刀架凸轮从动件气阀§4-1凸轮机构的应用和分类二、凸轮机构的分类1.按凸轮的形状分具有变化向径的盘形构件凸轮回转中心趋于无穷远移动凸轮卷成圆柱体§4-1凸轮机构的应用和分类二、凸轮机构的分类2.按从动件的形状分适应性好，结构简单；点接触，易磨损；受力不大，转速较低场合端部安装有滚子；滚动摩擦，磨损小；受力较大，应用最广端部为平底形状；线接触，易磨损；受力平稳，高速传动场合§4-1凸轮机构的应用和分类二、凸轮机构的分类3.按从动件的运动形式分往复直线运动移动副转动副§4-1凸轮机构的应用和分类二、凸轮机构的分类4.按接触方式分力锁合：利用外力使从动件始终与凸轮轮廓保持接触形锁合：利用高副因素本身几何形状§4-1凸轮机构的应用和分类二、凸轮机构的分类4.按接触方式分力锁合：利用外力使从动件始终

与凸轮轮廓保持接触形锁合：利用高副因素本身几何形状§4-1凸轮机构的应用和分类三、凸轮机构的特点优点只须设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动；结构简单、紧凑、设计方便、应用广泛。缺点由于凸轮轮廓与从动件之间为点或线接触，因而较易磨损，所以多用在传动力不大的场合；凸轮轮廓的加工较为复杂和困难。§4-2从动件的常用运动规律一、凸轮机构的运动循环及基本名词术语基圆（最小向径r0）推程与推程运动角远休程与远休止角回程与回程运动角近休程与近休止角行程h位移线图从动件的运动规律圆弧段圆弧段位移线图反转法！§4-2从动件的常用运动规律二、从动件常用的运动规律等速运动规律等加速等减速运动规律（抛物线）余弦加速度运动规律（简谐运动规律）正弦加速度运动规律（摆线运动规律）运动规律位移速度加速度凸轮轮廓曲线§4-2从动件的常用运动规律二、从动件常用的运动规律——等速运动规律位移线图：斜直线速度线图：水平线加速度线图：始终为零特点：在运动开始和终止处，速度产生突变，其瞬时加速度为无穷大，因而产生无穷大的惯性力，对机构产生极大冲击。称为刚性冲击。应用：低速、轻载场合。§4-2从动件的常用运动规律二、从动件常用的运动规律——等加速等减速运动规律位移线图：两段光滑连接的抛物线速度线图：两段斜直线加速度线图：两段平行于横坐标的直线特点：在运动开始处、终止处、交接处，加速度存在有限值的突变，因而产生有限值的惯性力，对机构产生有限冲击。称为柔性冲击。应用：低速场合。§4-2从动件的常用运动规律二、从动件常用的运动规律——余弦加速度运动规律位移线图：连续速度线图：连续加速度线图：连续特点：在运动起始和终止处，加速度存在有限值的突变。因而产生柔性冲击。应用：中速运动场合。§4-2从动件的常用运动规律二、从动件常用的运动规律——正弦加速度运动规律位移线图：连续速度线图：连续加速度线图：连续特点：速度和加速度连续，无任何突变。在理论上，既无刚性冲击，也无柔性冲击。应用：高速运动场合。§4-3图解法设计盘形凸轮轮廓曲线一、凸轮轮廓曲线的设计原理——反转法原理凸轮：等角速度顺时针转动。

从动件沿着导路作往复移动。反转法原理：假设凸轮静止不动，其它构件（从动件、机架）相对于凸轮作反转运动（从动件又在其导路内作往复移动），作出从动件在这种复合运动中的一系列位置，将其顶点所占据的一系列位置连成光滑曲线即为所求凸轮轮廓曲线。反转法原理§4-3图解法设计盘形凸轮轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制——对心尖顶已知：凸轮基圆半径r0，逆时针回转，位移线图。从动件推程作等速运动，推程角为120°，远休止角为60°，从动件回程作等加速等减速运动，回程角为90°，近休止角为90°。目的：设计该凸轮的轮廓曲线。位移线图§4-3图解法设计盘形凸轮轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制——对心尖顶具体步骤：⑴

分等份。⑵

绘基圆。⑶得位置。⑷量位移⑸连成线位移线图§4-3图解法设计盘形凸轮轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制——偏置尖顶具体步骤：⑴

分等份。⑵

绘两圆（基圆、偏距圆）。⑶得位置。⑷绘切线，量位移。⑸连成线。位移线图§4-3图解法设计盘形凸轮轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制——偏置尖顶具体步骤：⑴

分等份。⑵

绘两圆。⑶得位置。⑷绘切线，

量位移。⑸连成线。§4-3图解法设计盘形凸轮轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制——滚子具体步骤：1.视滚子中心为从动件的尖顶，绘制理论轮廓曲线。⑴

分等份。⑵

绘两圆（基圆、偏距圆）。⑶得位置。⑷绘切线，量位移。⑸连成线。2.作内包络线，得出实际轮廓曲线。与尖顶相仿§4-3图解法设计盘形凸轮轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制——平底具体步骤：视A点为尖顶从动件的尖顶，得出一系列位置点，过这些点作表示平底的直线，最后作这些直线族的内包络线，得出实际轮廓曲线。误差较大！与滚子相仿第5章齿轮机构和轮系§5-1

齿轮机构的特点及类型§5-2

齿廓啮合的基本定律§5-3

渐开线及渐开线齿轮§5-4

渐开线标准齿轮的基本参数及几何尺寸§5-5

渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动§5-6

渐开线齿廓的切制原理和根切现象§5-7

斜齿圆柱齿轮机构§5-8

直齿锥齿轮机构§5-9

蜗杆涡轮机构§5-10

轮系的分类§5-11

轮系传动比的计算§5-12

轮系的功用返回§5-1齿轮机构的特点及类型一、齿轮机构的特点——高副机构、啮合传动优点：⑴

瞬时传动比恒定。⑵

传递的功率和速度范围广（功率可从1W～105kW，速度可达300m/s）。⑶结构紧凑。⑷传动效率高（可达0.99）。⑸工作可靠、寿命长。⑹可以传递空间任意两轴间的运动与动力。缺点：⑴

制造和安装精度要求较高。⑵

专用加工设备，成本高。⑶精度低时，振动和噪声大。⑷不适宜远距离传动。§5-1齿轮机构的特点及类型一、齿轮机构的特点——示例内燃机中的齿轮机构前视方向§5-1齿轮机构的特点及类型一、齿轮机构的特点——示例风电机组中的齿轮机构§5-1齿轮机构的特点及类型一、齿轮机构的特点——示例§5-1齿轮机构的特点及类型一、齿轮机构的特点——示例§5-1齿轮机构的特点及类型二、齿轮机构的类型齿轮机构圆形齿轮机构非圆齿轮机构平面齿轮机构空间齿轮机构相交轴交错轴（瞬时传动比恒定）平行轴§5-1齿轮机构的特点及类型二、齿轮机构的类型——平面齿轮机构外啮合直齿内啮合直齿齿轮-齿条外啮合斜齿外啮合人字齿转向相反转向相同作平面相对运动1.轴相互平行2.运行在同一平面上§5-1齿轮机构的特点及类型二、齿轮机构的类型——空间齿轮机构1.轴相互不平行2.运行在不同平面上§5-2齿廓啮合的基本定律：目的是计算传动比瞬时传动比：主、从动轮的瞬时角速度之比，即实际工程中，要求瞬时传动比（与齿廓形状有关）恒定不变。如图：两齿廓C1和C2在K点接触。两齿廓在K点的速度分别为：

公法线n-n在K点处不能有相对运动→分速度相等，即

连心线O1O2§5-2齿廓啮合的基本定律公法线n-n作点P、垂足为N1和N2,连心线O1O2使P点成为连心线上的一个固定点！节