机械零部件设计 第2版 课件全套 张金美 学习情境1-5 认识典型机械零部件 -设计带式输送机的传动装置

《机械零部件设计》

情境一

认识

典型机械零部件1、了解本课程所要学习的内容和完成的工作任务；2、了解通用零件的种类、特性及一般设计方法；3、培养学生分析和解决工程实际问题的能力、良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标1、通过参观机械零部件陈列室和机器模型、实物以及动画、视频、录像等多媒体课件，初步建立对机器及其基本组成的感性认识，认识具有代表性的机器和机构的功用及其组成，并完成学习情境（一）工作任务单中的问题：（1）什么是机器？机器有哪些特征？机器与机构的区别。（2）什么是零件？什么是构件？什么是部件？三者的区别。（3）什么是标准件、常用件和一般零件？三者的区别。

2、通过减速器拆装实验，进一步熟悉常用零件的结构与作用（如：齿轮、轴、轴承等），并完成学习情境（一）工作任务单中的问题：（1）减速器的工作原理以及结构组成。（2）减速器的拆装方法、步骤及注意事项。任务书任务一认识机器任务二认识典型部件任务三认识常用零件工作任务任务一认识机器工作任务1、本任务要求结合实际，正确认识机器，区分实际生产和生活中哪些是机器，哪些不是机器；2、区分机器和机构；3、认识构件和零件。学习目标1、机器的组成；2、机器的类型；3、机器的相关概念。主要内容观看机械零件陈列室

观看各类模型与实物

两个机器实例：1.内燃机功用：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器。组成：见右图。一、机器的组成气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮92.颚式破碎机功用：压碎物料组成：见右图。大带轮4电动机1V带3小带轮2肘板7定颚板8动颚板6偏心轴5一、机器的组成

（一）机器的结构组成机器的三个共同特征：（1）它们都是由若干实物人为组合而成的；（2）各实物之间具有确定的相对运动；（3）能实现能量的转换，代替或减轻人类的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。一、机器的组成（二）机器的功能组成（1）动力部分：是机器完成预定功能的动力源，应用较多的是电动机和内燃机。（2）执行部分：是直接完成工作任务的部分。（3）传动部分：介于动力部分与执行部分之间，用以完成运动和动力的传递与转换。（4）控制部分：是控制机器各部分工作的装置。可采用机械、电子、电气等控制方式。（5）信号与处理系统：采集、处理、传输信息的装置，大多由计算机完成。一、机器的组成（1）动力机器：用以将机械能转化成其他形式的能量，或者将其他形式的能量转化成机械能，例如发电机、电动机和内燃机。（2）工作机器：用以完成有用的机械功或搬运物料，如起重机、轧钢机、磨面机和各种机床等。（3）信息机器：用以实现信息的变换、处理和传递，例如照相机、复印机和传真机等。二、机器的类型1．机器、机构、机械机器：是由若干构件人为组合而成的，具有确定机械运动的装置，用以变换或传递能量、物料和信息。机构：是具有确定相对运动的构件组合体。机构只具有机器的前两个特征。因此机构和机器的根本区别在于：机构的功能只是用于传递运动和力，而机器的功能除传递运动和力外，还能实现能量、物料和信息的转换与传递。工程上习惯将机器与机构统称为机械。三、机器的相关概念常用机构

2．构件、零件和部件从运动的角度来分析，可以把机器看成是由若干个构件组成的，构件是机器的运动单元。单一零件——曲轴多个零件的刚性组合——连杆

三、机器的相关概念2．构件、零件和部件从制造的角度来分析，可以把机器看成是由若干个机械零件（简称零件）组成的，零件是机器的制造单元。从装配的角度来分析，可以认为比较复杂的机器是由若干部件组成的，部件是机器的装配单元。

内燃机连杆三、机器的相关概念零件装配三、机器的相关概念1、机器的概念，机器与机构的区别；2、零件、构件、部件三者的区别。小结1、机器与机构的区别和联系；2、构件与零件的区别和联系；3、机器由哪几部分组成，各有何功用？课后作业《机械零部件设计》

情境一

认识

典型机械零部件1、了解本课程所要学习的内容和完成的工作任务；2、了解通用零件的种类、特性及一般设计方法；3、培养学生分析和解决工程实际问题的能力、良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标1、通过参观机械零部件陈列室和机器模型、实物以及动画、视频、录像等多媒体课件，初步建立对机器及其基本组成的感性认识，认识具有代表性的机器和机构的功用及其组成，并完成学习情境（一）工作任务单中的问题：（1）什么是机器？机器有哪些特征？机器与机构的区别。（2）什么是零件？什么是构件？什么是部件？三者的区别。（3）什么是标准件、常用件和一般零件？三者的区别。

2、通过减速器拆装实验，进一步熟悉常用零件的结构与作用（如：齿轮、轴、轴承等），并完成学习情境（一）工作任务单中的问题：（1）减速器的工作原理以及结构组成。（2）减速器的拆装方法、步骤及注意事项。任务书任务一认识机器任务二认识典型部件任务三认识常用零件工作任务任务二认识典型部件工作任务1、初步认识一些典型部件的功能、原理和结构；2、了解一些常见机械结构，从而建立机械构造的一些基本常识；3、掌握减速器的拆装方法、步骤及注意事项。学习目标1、齿轮泵2、发动机3、减速器主要内容齿轮泵结构1.泵体2.圆柱销3.从动轴4.从动齿轮5.平键6.压盖7.螺母8.填料9.齿轮轴10.泵盖11.螺栓12.钢球13.弹簧14.调节螺钉15.防护螺母一、齿轮泵

单缸四冲程汽油机构造示意图1.气缸盖2.气缸3.活塞4.连杆5.飞轮6.曲轴7.曲轴箱8.齿轮9.齿轮10.凸轮11.凸轮12.活塞销13.进气门14.排气门二、发动机三、减速器三、减速器减速器的拆装1．减速器的功能分析

减速器是将高速运动（通常为旋转运动）转换为低速运动的一种传动装置。为什么要使用减速器呢？因为人们常用的动力源如电动机等转速通常较高，如果直接将其与工作机构部分相联，则会使工作机构的转速也较高，不能满足实际使用要求。因此在动力源与工作机构之间要使用减速器。减速器一般由封闭在刚性机体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动机构所组成，在少数场合也使用起增速作用的传动装置，称为增速器。

圆柱齿轮减速器2．主要类型（1）按传动和结构特点来划分1）齿轮减速器：主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆柱圆锥齿轮减速器三种。2）蜗杆减速器：主要有圆柱蜗杆减速器、环面蜗杆减速器、锥蜗杆减速器以及蜗杆齿轮减速器等。3）行星减速器：主要有渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器以及谐波齿轮减速器等。

圆柱齿轮减速器圆锥齿轮减速器

圆柱圆锥齿轮减速器蜗杆减速器2．主要类型

（2）按啮合齿轮的对数来划分按减速器内啮合齿轮的对数来划分，可分为单级、二级、三级和多级减速器等。减速器示意图（a）单级减速器（b）二级减速器（c）三级减速器3．减速器的结构分析及工作原理

减速器示意图1.联接螺栓2.定位销3.齿轮4.键5.箱座6.滚动轴承7.轴承端盖（1）轴系部件轴系部件是轴及轴上所安装的齿轮、套筒、轴承、轴承端盖等零件的总称。它是减速器的核心部分。轴系部件1.轴2.密封圈3.轴承座4.滚动轴承5.轴套6.齿轮7.键1）轴

曲轴

直轴

2）齿轮

齿轮3）滚动轴承

滚动轴承的基本结构1.内圈2.外圈3.滚动体4.保持架4）轴承端盖

嵌入式端盖凸缘式端盖（2）箱体

箱盖

箱座

（3）附件

减速器附件1.放油螺塞2.油标尺3.定位销4.窥视孔5.通气器6.箱盖7.吊环8.吊钩9.箱座减速器拆装实验注：参考实验指导书进行拆装1、典型部件的工作原理以及结构组成；2、学会减速器的拆装方法、步骤及注意事项。小结1、对照减速器实物，请说出其

中每一个零件的名称。2、请指出你所拆减速器是什么类型的减速器？课后作业课后作业1、对照减速器实物，请说出其中每一个零件的名称。2、请指出你所拆减速器是什么类型的减速器？《机械零部件设计》

情境一

认识

典型机械零部件1、了解本课程所要学习的内容和完成的工作任务；2、了解通用零件的种类、特性及一般设计方法；3、培养学生分析和解决工程实际问题的能力、良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标1、通过参观机械零部件陈列室和机器模型、实物以及动画、视频、录像等多媒体课件，初步建立对机器及其基本组成的感性认识，认识具有代表性的机器和机构的功用及其组成，并完成学习情境（一）工作任务单中的问题：（1）什么是机器？机器有哪些特征？机器与机构的区别。（2）什么是零件？什么是构件？什么是部件？三者的区别。（3）什么是标准件、常用件和一般零件？三者的区别。

2、通过减速器拆装实验，进一步熟悉常用零件的结构与作用（如：齿轮、轴、轴承等），并完成学习情境（一）工作任务单中的问题：（1）减速器的工作原理以及结构组成。（2）减速器的拆装方法、步骤及注意事项。任务书任务一认识机器任务二认识典型部件任务三认识常用零件工作任务任务三认识常用零件工作任务1、掌握零件的分类、常用标准件的名称及标记；2、能根据标准件的标记查阅《机械设计手册》，绘制标准件图样；3、建立标准的概念和感性机械常识，为后面的学习奠定基础。学习目标1、标准件2、常用件3、一般零件主要内容减速器内零件

标准件：在通用零部件中，结构形状、尺寸规格完全符合国家标准

或行业标准的零部件。一、标准件1．标准件的标记名称国家标准代号类型规格2．标记的含义名称：确定该标准件的大致功用；国家标准代号：确定标准件的结构形状；类型规格：确定标准件大小。3．标准件的图样表达标准件的图样表达，是由国家标准统一规定，采用规定画法。一、标准件螺栓连接双头螺柱连接一、标准件螺纹联接画法螺纹联接画法普通平键联接画法结构形状固定、部分尺寸参数符合国家标准的零件，称为常用件。

常用件二、常用件二、常用件

常用件的图样表达：与标准件相同，也由国家标准统一规定，采用规定画法。例：齿轮画法★齿顶圆画粗实线。★分度圆画点划线。★齿根圆在剖视图中画粗实线，在端视图中画细实线或省略不画。齿根圆齿顶圆分度圆

一般零件简称零件，零件的主要结构形状、尺寸大小由该零件在机器或部件上的功用确定，同时零件的结构形状还应满足加工、测量、装配等制造过程所提出的一系列工艺要求。三、一般零件1．轴套类2．盘盖类3．叉架类4．箱体类5．薄片类分类

一般零件简称零件，零件的主要结构形状、尺寸大小由该零件在机器或部件上的功用确定，同时零件的结构形状还应满足加工、测量、装配等制造过程所提出的一系列工艺要求。三、一般零件轴套类盘盖类叉架类箱体类

箱盖

箱座

三、一般零件1、标准件、常用件、一般零件三者的区别；2、标准件的标记、含义、图样。小结1、何谓标准件、常用件？2、为什么说标准件的标记一定，标准件的结

构、形状以及所有的尺寸大小都唯一确定？3、请画出下列标准件的图样，并注上尺寸：

螺栓M16×80

GB/T5782

螺栓M16×80

GB/T5783课后作业《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务一内燃机的结构分析工作任务1、掌握内燃机的组成；2、了解内燃机的分类；3、掌握内燃机的工作原理；4、了解内燃机的基本构造。学习目标1、内燃机的基本知识；2、内燃机的组成；3、内燃机的工作原理；4、内燃机的构造。主要内容

内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。常见的活塞式内燃机有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。一、内燃机的基本知识

气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮9二、内燃机的结构组成

活塞下行，进气阀打开，燃气被吸入汽缸活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞下行，经连杆带动曲轴输出转动

活塞上行，排气阀打开，排出废气三、内燃机的工作过程（1）曲柄连杆机构四、内燃机的基本构造

活塞连杆机构（2）配气机构四、内燃机的基本构造配气机构（3）燃料供给系统四、内燃机的基本构造

燃料供给系统

（4）润滑系统（5）冷却系统四、内燃机的基本构造

冷却系统（6）点火系统四、内燃机的基本构造

冷却系统（7）起动系统四、内燃机的基本构造

起动系统1、内燃机的组成与分类。2、内燃机的构造。3、内燃机的工作原理。小结《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务二平面机构运动简图绘制与自由度计算工作任务1、掌握平面机构运动副的概念；2、学会平面机构运动简图的绘制；3、掌握平面机构自由度的概念，学会平面机构自由度的计算方法和机构运动确定性的判定方法。学习目标1、完成学习情境（二）工作任务单中的问题：（1）什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个约束？（2）什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的步骤？（3）什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？（4）机构具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出现什么情况？2、完成内燃机机构运动简图的绘制；3、计算内燃机主体机构的自由度。任务书1、平面机构的运动副；2、平面机构运动简图；3、平面机构的自由度概念；4、平面机构的自由度计算；5、平面机构具有确定运动的条件。主要内容1．平面运动副的定义两个构件或两个以上构件直接接触，并且构件之间能产生一定形式的相对运动的可动联接称为运动副。若运动副只允许两构件在同一平面或相互平行平面上做相对运动，则称该运动副为平面运动副。一、运动副及其分类2．平面运动副的分类根据运动副中两构件接触方式的不同，平面运动副分为低副和高副。两构件通过面接触组成的运动副称为低副，包括转动副和移动副。两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副，包括凸轮副和齿轮副。一、运动副及其分类1）转动副若运动副只允许两个构件作相对转动，则称该运动副为转动副，也称铰链。（１）低副2）移动副若运动副只允许两个构件沿某一直线做相对移动，则称该运动副为移动副。（１）低副1）齿轮副：两个齿轮接触形成的运动副称为齿轮副。（2）高副2）凸轮副：与凸轮表面接触所形成的运动副称为凸轮副。（2）高副1.平面机构运动简图的概念

所有构件都只能在相互平行的平面上运动的机构称为平面机构。为了便于研究机构的运动，将机构中那些与运动无关的实际外形和具体结构略去，只用一些简单线条表示构件、用简单的规定符号表示运动副的类型，按一定比例确定出各运动副的相对位置及与运动有关的尺寸。这种表示机构各构件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。若不按比例绘制，则称为机构运动示意图。二、平面机构运动简图的绘制2.构件的分类

（1）机架：机构中相对固定的构件称为机架，它的作用是支承运动构件。（2）主动件：给定运动规律的构件称为主动件，一般主动件与机架相连。（3）从动件：机构中除主动件以外的全部活动件都称为从动件。二、平面机构运动简图的绘制3.绘制机构运动简图的目的1）用来分析现有机器能够了解机器由哪些构件、哪些机构组成的，还能根据这些机构的运动性能知晓其工作特点。甚至能预知其容易发生故障的部位，进而能正确操作、使用与维护。二、平面机构运动简图的绘制简易冲床1.主动轮2.凸轮3.杠杆4.冲头5.机架2）用来设计构思新机器设计任何一部新机器，首先要根据工作要求，进行设计构思，即拟定各种可能的不同设计方案，制作出机构运动简图（或者示意图），经过比较从中选出最佳设计方案。一开始就进行机器的结构设计，绘制零部件的工作图是不可能的，也是不必要的。二、平面机构运动简图的绘制4.平面机构运动简图的绘制1）绘制简图的比例尺及机构要素的符号绘制机构运动简图的比例尺μl为

μl=实际长度(mm)

图示长度(mm)

二、平面机构运动简图的绘制2）绘制平面机构运动简图的步骤（1）分析机构的构造和运动情况，搞清楚该机构是由多少个构件组成，各构件之间用何种运动副连接。（2）选择合适的①比例尺，②机构位置，③投影面。（3）按照机构运动简图的定义绘图，即用简单线条和规定符号分别表示构件和运动副，按比例确定各运动副之间的位置，用简单图形把机构运动情况反映出来。★图中各运动副顺次标以大写英文字母，各构件标以阿拉伯数字，用箭头标明主动件。二、平面机构运动简图的绘制机构运动简图符号绘制平面机构运动简图实例试绘制图示的自动卸货机构的运动简图。绘制平面机构运动简图实例试绘制下图所示颚式破碎机的机构运动简图。电机皮带曲轴动颚板肘板其运动传递为：绘制平面机构运动简图实例训练：绘制内燃机的机构运动简图训练：绘制内燃机的机构运动简图三、平面机构自由度的计算1、构件的自由度所谓构件的自由度，是指构件可能作的独立运动个数。一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。自由构件三、平面机构自由度的计算2、运动副的约束

2、运动副的约束平面低副的约束为2：

在低副中，十分显然转动副和移动副分别限制了构件的两个自由度（即两个移动或一个移动和一个转动），也就是说使机构减少了两个自由度；平面高副的约束为1：在高副中，只限制了两个构件沿接触点公法线方向的移动，也就是说构件减少了一个自由度。三、平面机构自由度的计算三、平面机构自由度的计算3、平面机构自由度的计算

平面机构可能做的独立运动个数称为平面机构的自由度。

设一个平面机构由N个构件组成，其中必有一个构件是机架，因机架为固定件，其自由度为零，故活动构件数n=N－1。这

n个活动构件在没有通过运动副连接时，共有3n个自由度，当用运动副将构件连接起来组成机构之后，其自由度就要减少。当引入一个低副，自由度就减少两个；当引入一个高副，自由度就减少一个。若机构中有PL个低副和PH个高副，则共减少2PL+PH个自由度。于是，平面机构的自由度F为

F=3n-2PL-PH[例]计算右图所示机构的自由度解：该图中总构件数N为6，转动副数为5，移动副数为2，没有高副。所以n=5，PL=7,PH=0，则自由度为：F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1机构自由度计算实例

机构具有确定运动的条件是：机构原动件的数目W应等于机构的自由度F，即W=F>0如果F与W不相等，则1）若F=0，则机构不能做独立运动，不能动；

2）若F<0，机构蜕变为刚性桁架，超静定，不能动；

3）若W>F，机构按动力较大的原动件的运动规律运动，发生运动干涉，机构的薄弱处可能遭到破坏。

4）若W<F，则机构的运动不确定。四、机构具有确定运动的条件五、计算平面机构自由度时应注意的问题1、复合铰链2、局部自由度3、虚约束训练：计算内燃机机构的自由度1、平面机构的运动副；2、平面机构运动简图；3、平面机构的自由度概念；4、平面机构的自由度计算；5、平面机构具有确定运动的条件。小结《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务三平面连杆机构的设计工作任务1、理解铰接四杆机构基本形式、演化形式的应用；2、掌握铰接四杆机构的工作特性；3、学会按给定连杆位置、行程速比系数K设计四杆机构。学习目标1、铰接四杆机构的类型及应用；2、含有一个移动副的平面四杆机构；3、平面四杆机构的工作特性；4、平面四杆机构的设计。主要内容定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构，称为平面连杆机构，也可称为平面低副机构。优点：平面连杆机构中相邻构件之间的接触面为平面或圆柱面，加工方便，接触面上的比压小、易润滑、磨损轻，适用于传递较大载荷的场合。缺点：高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。

一、平面连杆机构的基本形式及演化平面四杆机构的类型平面四杆机构铰链四杆机构(全转动副)含有移动副的平面四杆机构曲柄摇杆机构

双曲柄机构

双摇杆机构

曲柄滑块机构

曲柄导杆机构

曲柄摇块机构移动导杆机构1、铰链四杆机构的组成铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架；与机架相联的构件为连架杆，连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为曲柄，仅能在一定角度范围内往复摆动的称为摇杆；联接两连架杆且不与机架直接相联的构件称为连杆。一、平面连杆机构的基本形式及演化（1）曲柄摇杆机构铰接四杆机构的两个连架杆中，若一杆为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。2、铰接四杆机构的类型及应用2、铰接四杆机构的类型及应用（1）曲柄摇杆机构雷达天线调整机构，即为曲柄摇杆机构。天线固定在摇杆3上，当主动件曲柄1回转时，通过连杆2使摇杆3（天线）摆动。并要求摇杆3的摆动达到一定的摆角，以保证天线具有指定的摆角。2、铰接四杆机构的类型及应用（1）曲柄摇杆机构下图是汽车前窗刮雨器，当主动曲柄AB回转时，通过连杆BC使从动摇杆CD作往复摆动，利用摇杆CD的延长部分实现刮雨动作。2、铰接四杆机构的类型及应用（1）曲柄摇杆机构当摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动，如下图所示的缝纫机踏板。（2）双曲柄机构若铰接四杆机构中的两连架杆均为曲柄，则此机构称为双曲柄机构。2、铰接四杆机构的类型及应用机车车轮联动机构

2、铰接四杆机构的类型及应用（2）双曲柄机构

（3）双摇杆机构若铰接四杆机构中的两连架杆均为摇杆，则此四杆机构称为双摇杆机构，双摇杆机构在实际中的应用主要是通过适当的设计，将主动摇杆的摆角放大或缩小，使从动摇杆得到所需的摆角；或者利用连杆上某点的运动轨迹实现所需的运动规律。

起重机为双摇杆机构应用的例子。在双摇杆AB和CD的配合下，使悬挂在E点的货物，能沿近似水平的方向移动。2、铰接四杆机构的类型及应用

（3）双摇杆机构

2、铰接四杆机构的类型及应用

（3）双摇杆机构下图所示的飞机起落架收放机构即为双摇杆机构。飞机起飞后，需将轮5收起；飞机着陆前，要把轮5放下。这些动作是由主动摇杆1通过连杆2、从动摇杆3带动着陆轮5予以实现的。2、铰接四杆机构的类型及应用

（3）双摇杆机构在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构，如图所示的汽车前轮转向机构就是这种双摇杆机构。2、铰接四杆机构的类型及应用

汽车前轮转向机构

3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件

铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否有曲柄存在。而且，由于在生产实际中，驱动机械的原动机（电动机、内燃机等）一般都是做整周转动的，因此要求机构的主动件也能做整周转动，即原动件为曲柄。通过理论可证明，机构在什么条件下存在曲柄，与其机构的各构件相对尺寸的大小以及取哪个构件为机架有关。3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件

铰链四杆机构曲柄存在条件为：

1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；

2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。（称为杆长条件）

上述两个条件必须同时满足，否则机构不存在曲柄。

3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件

对铰链四杆机构三种基本形式的具体判别方法：

(1)当最短杆与最长杆的长度之和大于其他两杆的长度之和时，只能是双摇杆机构。

(2)当最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和时：

①最短杆为机架，是双曲柄机构；

②最短杆相邻杆为机架，是曲柄摇杆机构；

③最短杆的对面杆为机架，是双摇杆机构。训练：判别机构的形式

已知各构件长度如下图所示，若分别以构件AB、BC、CD、DA为机架，分别得到何种机构？（1）曲柄滑块机构

可看做曲柄摇杆机构中摇杆长度变为无穷大，形状变为滑块而演变成的机构。4、铰接四杆机构的演化形式（2）偏心轮机构通过扩大转动副B而形成的。

4、铰接四杆机构的演化形式（3）导杆机构当改变曲柄滑块机构中的固定构件时，可得到各种形式的导杆机构。导杆为能在滑块中作相对移动的构件。4、铰接四杆机构的演化形式（3）导杆机构

4、铰接四杆机构的演化形式摆动导杆机构转动导杆机构增加机架长度（4）摇块机构和定块机构当取曲柄滑块机构中的连杆2为机架时，则成为摇块机构。

4、铰接四杆机构的演化形式（4）摇块机构和定块机构当取曲柄滑块机构中的滑块3为机架时，杆1可作整周回转，杆4作往复移动，故称为定块机构。4、铰接四杆机构的演化形式归纳：

四杆机构的各种类型之间具有一定的内在联系。它们之间可以通过以下三种方式进行演化：１、改变构件的相对长度或形状。如改变铰链四杆机构中构件的相对长度与形状，可将其演化成含有移动副的四杆机构；又如改变导杆机构中构件的相对长度，形成了摆动导杆和转动导杆机构。２、扩大转动副半径，可形成偏心轮机构。３、通过选取不同构件做机架，可得到具有不同运动特性的四杆机构。如导杆机构、摇块机构、定块机构都是通过对曲柄滑块机构换机架演化而来的。1、急回特性在工程实际中，往往要求做往复运动的从动件，在工作行程时的速度慢些，使得工作平稳，而空回行程时的速度快些，以缩短非生产时间，从而提高生产率，这种特性就是所谓的急回特性。二、平面连杆机构的工作特性

下图曲柄摇杆机构中，设曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件。曲柄AB作等速转动，其回转一周，摇杆CD往复摆动一次。曲柄AB在回转一周的过程中，有两次与连杆BC共线，可得曲柄AB与连杆BC重叠和延伸的两个位置B1AC1、AB2C2，这时，从动摇杆CD分别处于两个位置C1D和C2D，称为极限位置，ψ称为最大摆角。主动曲柄AB在对应的两个位置之间所夹的锐角θ称为极位夹角。1、急回特性行程速比系数

为了表示从动件作往复运动时急回的程度，常用v1与v2的比值K来表示，K称为行程速比系数，即

可见，极位夹角θ越大，K就越大，表示急回程度越大；当θ=０°时，K=1，表示机构无急回作用。因此，行程速比系数K可表示机构的急回程度，K越大，生产率越高。

下图所示的曲柄摇杆机构中，从动摇杆3所受的力F与力作用点C的速度vc间所夹的锐角α称为压力角。2、压力角与传动角

由图可知：Ft=Fcosα,Fr=Fsinα

压力角α越小，Ft越大，所作的有用功也越大，传力性能越好。为度量方便，常用压力角α的余角γ（杆2与杆3所夹的锐角）来判断连杆机构的传力性能，γ角称为传动角。因γ=90°-α，α越小，γ越大，说明机构的传力性能越好。2、压力角与传动角传动角等于零度的机构位置称为死点位置。发生死点的条件是机构中往复运动构件主动，曲柄从动；发生死点的位置为连杆与曲柄的共线位置。3、死点位置1、按给定的连杆位置设计四杆机构

三、平面连杆机构的设计2、按给定的行程速比系数K设计四杆机构

三、平面连杆机构的设计1、铰链四杆机构的基本形式、演化形式及应用；2、曲柄存在的条件；3、平面四杆机构的工作特性；4、平面机构的的运动设计。小结《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务四凸轮机构设计工作任务1、掌握凸轮机构的组成、分类、特点及应用；2、掌握从动件的常用运动规律；3、掌握用反转法原理设计凸轮轮廓曲线的一般方法；4、明确凸轮机构设计中应注意的问题。学习目标1、凸轮机构的组成、分类；2、从动件的常用运动规律；3、尖顶对心和对心滚子移动从动件盘形凸轮设计；4、凸轮机构设计中的几个问题；5、凸轮的材料选择。主要内容1、凸轮机构的组成：

凸轮机构是自动控制系统与自动机械的重要机构。凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件及锁合装置组成，是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常凸轮为主动件作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。一、凸轮机构的组成、应用及特点2、凸轮机构的应用：

平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时，则常采用凸轮机构。内燃机配气阀门控制凸轮，凸轮连续转动时，从动件（气门）作断续往复运动，从而控制气门的开闭。一、凸轮机构的组成、应用及特点3、凸轮机构的特点：优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。一、凸轮机构的组成、应用及特点1.按凸轮形状分

（1）盘形凸轮。其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。工作时，从动件随凸轮半径的变化而在垂直于凸轮轴线的平面内运动；或随凸轮作往复摆动或移动。二、凸轮机构的分类1.按凸轮形状分（2）移动凸轮。其凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件。由盘形凸轮演变而来，它可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。如右图所示，凸轮作往复移动，从而使从动件上下运动。二、凸轮机构的分类

靠模车削机构

1.按凸轮形状分（3）圆柱凸轮。由移动凸轮演变而来，其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，可

看成是绕卷在圆柱体上

的移动凸轮，利用它可

使从动件得到较大行程。

凸轮作空间回转运动。二、凸轮机构的分类圆柱凸轮机构2.按从动件末端形状分：

（1）尖顶从动件凸轮机构其从动件的端部呈尖点，特点是能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实现任意预期的运动规律。只能用于轻载低速的场合。二、凸轮机构的分类2.按从动件末端形状分：（2）滚子从动件凸轮机构其从动件的端部装有滚子，由于从动件与凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损显著减少，能承受较大载荷，应用较广。不宜用于高速。二、凸轮机构的分类2.按从动件末端形状分：（3）平底从动件凸轮机构其从动件端部为一平底。传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。二、凸轮机构的分类3.按锁合方式分

锁合指保持从动件与凸轮之间的高副接触。

（1）力锁合。依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。

（2）形锁合。又称几何锁合。依靠凸轮和从动件几何形状来保证锁合。二、凸轮机构的分类4.按从动件相对机架的运动方式分

（1）移动从动件凸轮机构（2）摆动从动件凸轮机构二、凸轮机构的分类1.凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系

生产中对从动件运动的要求是多种多样的。凸轮机构中，凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律，反之，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同形状的轮廓。因此，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。

从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a等随凸轮转角δ而变化的规律。这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。二、从动件的常用运动规律

图a所示为一对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。图中，以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。

推程AB段：当凸轮以等角速度ω顺时针转过角θ0时，从动件尖顶与凸轮轮廓AB接触并按图b对应的运动规律上升至最高位置点B′，这个过程称为推程，从动件移动的最大位移h称为行程，对应的凸轮转角θ0称为推程角。2、凸轮机构的工作过程分析

远休止BC段：当凸轮继续转过角θs时，从动件尖顶与凸轮轮廓BC段接触，由于BC是一段圆弧，向径没有变化，从动件处于最高位置点静止不动，这一过程称为远程休止，对应的凸轮转角θs称为远休止角，在图b中表现为一水平线段。（停）

回程段CD：当凸轮继续转过角θh时，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，从动件按一定规律由最高位置点B′下降至最低位置点A，这个过程称为回程，对应的转角θh为回程角。（降）

近休止段DA：当凸轮继续转过角θj时，从动件尖顶与凸轮轮廓圆弧段DA接触，从动件处于最低位置静止不动，这一过程称为近程休止，对应的转角为θj为近休止角。（停）2、凸轮机构的工作过程分析2、凸轮机构的工作过程分析当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。推程、远停程（远休止）、回程、近停程（近休止）

等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数的运动规律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为h。从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。3、等速运动规律

由图可见，从动件在推程始末两点处，速度有突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，由于构件材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍会对机构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击”或“硬冲”。因此，单独采用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。3、等速运动规律3、等速运动规律自动机床的进刀机构

等加速等减速运动规律：为了使从动件在开始和终止时的速度不发生突变，通常令推程或回程的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，且加速加速度与减速加速度的绝对值相等，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。凸轮转速较高时，为了避免刚性冲击，可采用等加速等减速运动规律。4、等加速等减速运动规律

加速度曲线：从动件在等加速上升时，加速度a不变，因此从动件的a-δ曲线为一水平直线。a-δ曲线在速度转折处发生突变，则惯性力突变，但加速度不再是无穷大，由此将对机构造成有限大小的冲击，这种冲击称为“柔性冲击”或“软冲”。在高速情况下，柔性冲击仍会引起相当严重的振动、噪声和磨损，因此这种运动规律只适用于中速、中载的场合。

4、等加速等减速运动规律

4、等加速等减速运动规律运动线图及绘制：反转法原理：设想给凸轮机构加上一个绕凸轮轴心并与凸轮角速度等值反向的角速度。根据相对运动原理，机构中各构件间的相对运动并不改变，但凸轮已视为静止，而从动件则被看成随同导路以角速度绕点转动，同时沿导路按预定运动规律作往复移动。从动件尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓。这就是图解法绘制凸轮轮廓曲线的原理，称为“反转法”。三、凸轮轮廓曲线的设计1、尖顶对心直动从动件盘形凸轮

已知，如图（1）选与位移线图一致的比例作凸轮的基圆；（2）将基圆分成与位移线图中相对应的等份；（3）分别自基圆圆周向外量取从动件位移线图中相应的位移量；（4）光滑连接各点即为所求的凸轮轮廓。基圆半径Rb2、对心滚子移动从动件盘形凸轮

滚子从动件与尖顶从动件的不同点，只是从动件端部不是尖顶，而是装了半径为rT的小滚子。由于滚子的中心是从动件上的一个定点，此点的运动就是从动件的运动。在应用反转法绘制凸轮轮廓曲线时，滚子中心的轨迹与尖顶从动件尖端的轨迹完全相同，可参照前述方法绘制凸轮轮廓。

2、对心滚子移动从动件盘形凸轮

实际轮廓曲线

理论轮廓曲线

1.滚子半径

滚子从动件有摩擦及磨损小的优点，若仅从强度和耐磨性考虑，滚子的半径宜大些，但滚子的半径rT受到凸轮轮廓曲线曲率半径的限制。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题（1）内凹的轮廓曲线

可得：

ρa＝ρmin+rT

由于实际廓线的曲率半径ρa等于理论廓线最小曲率半径ρmin与滚子半径rT之和，所以无论滚子半径rT大小如何，对应的实际廓线的曲率半径ρa始终大于零，得到的是一条满足运动要求的光滑曲线。（2）外凸的轮廓曲线可得：

ρa＝ρmin-rT

（1）当ρmin＞rT时，ρa＞0，实际轮廓曲线为光滑曲线。（2）当ρmin

＝rT时，ρa

＝0，实际轮廓曲线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处极易磨损而因之改变原定的运动规律。（3）当ρmin＜rT时，ρa＜0，实际轮廓曲线相交，其交点以外的部分（图中的阴影部分）加工时将被切去，这就使得从动件达不到预期的工作位置，一部分运动规律难以实现。这种现象称为“运动失真”。（2）外凸的轮廓曲线

为了避免上述后两种情形，必须使得ρa＞0，也就是说滚子半径必须小于凸轮理论轮廓线的最小曲率半径。设计时通常取rT≤0.8ρmin。为了减小凸轮和滚子间的接触应力和磨损，还同时要求实际廓线的最小曲率半径ρamin不小于1～5mm。如果不能满足上述要求，就应适当减小滚子半径（在满足强度要求的前提下）或增大基圆半径（使ρmin增大）。2.压力角图示为凸轮机构在推程的某个位置。当不计摩擦时，凸轮加给从动件的压力P沿凸轮的法线N-N方向传递。凸轮机构的压力角α是指从动件上某点速度v与该点的压力P方向（法线N-N方向）所夹的锐夹角，其意义与前述连杆机构的压力角相同。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题2.压力角将力P分解成两个分力：（1）与从动件速度v方向一致的分力：P1=Pcosα；

（2）与速度v方向垂直的分力：P2=P

sinα。

P1是推动从动件运动的有效分力。当α增大时，P1减小，有害分力P2增大，摩擦阻力也增大。当α增大到某一数值时，从动件无法运动而被卡住，这种现象称为自锁。因此，设计中常对凸轮机构的压力角的最大值加以限制，推荐值如下：移动从动件的推程：α≤30°；摆动从动件的推程：α≤35°~45°。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题2.压力角回程时，从动件靠重力和弹簧力复位，一般不会产生自锁，可取α=80°。压力角的检验：在凸轮轮廓曲线画出以后，在轮廓曲线较陡、变化较大的地方选取几点，分别作轮廓线的法线和从动件速度方向的直线，用量角器检查其夹角是否超过许用值（如图所示）。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题3.基圆半径在设计凸轮轮廓时，基圆半径可采用初选的办法：

rb≥（1.6～2）rs+rg

其中：rs——凸轮轴半径；rg——滚子半径。

按初选的基圆半径rb设计凸轮轮廓，然后校核机构推程的压力角。

移动从动件盘形凸轮机构在推程时，最大压力角α一般出现在推程的起始位置，或从动件产生最大速度的位置附近。校核的办法如右图所示，设E为校核点，求该点的法线：四、凸轮机构设计中应注意的几个问题

平底从动件凸轮的失真

当发现压力角过大时，可加大基圆半径，按原位移曲线重画凸轮轮廓，以使压力角减小到允许范围内。对于平底从动件，当凸轮基圆半径过小时，凸轮有一部分工作轮廓（包络线）不能与从动件末端相切从而使运动出现失真。为了避免失真，也可采取加大基圆半径的方法。3.基圆半径四、凸轮机构设计中应注意的几个问题4.凸轮的材料、加工及固定（1）凸轮的材料

凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表面承受强烈磨损。因此，要求凸轮和滚子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时，可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料，并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。高速、重载凸轮可以用优质合金钢材料，并经表面淬火或滲氮处理。滚子材料用合金钢材料，经滲碳淬火，达到较大表面硬度。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题4.凸轮的材料、加工及固定（2）凸轮的加工

1）划线加工：划线加工采取钳工划线加工，为单件生产，适用于要求不高的凸轮。

2）微小分度法凸轮每转过一微小角度（0.5°～1°），改变一次刀具的位置；有时用圆弧来代替其他曲线，以减少操作上的麻烦和误差。微小分度法比划线加工精度高，但操作起来费时，只适用于单件生产。

3）数控铣床及线切割加工：此法也是一种微小分度法，但操作方便，加工精度较高，适用于小批量生产。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题四、凸轮机构设计中应注意的几个问题4.凸轮的材料、加工及固定（3）凸轮的固定

为保证凸轮机构工作的准确性，凸轮在轴上的轴向及周向固定都有一定的要求，尤其是轴向固定。1、凸轮机构的组成与分类；2、从动件的常用运动规律；3、盘形凸轮轮廓的设计方法——反转法；4、凸轮机构设计中的几个问题。小结《机械零部件设计》

情境三

设计

螺旋千斤顶

1、了解螺旋千斤顶的结构组成和工作原理；2、掌握螺纹连接的基本知识；3、了解螺旋传动的类型、结构和用途；4、掌握螺旋传动的设计方法；5、根据使用条件自行设计螺旋千斤顶，能正确绘制螺旋千斤顶的装配图和零件图；6、初步学会编写设计计算说明书。学习目标任务一螺旋千斤顶的结构分析

任务二螺旋传动的设计任务三螺旋千斤顶的设计计算工作任务任务一螺旋千斤顶的结构分析工作任务1、了解螺旋千斤顶的结构和工作原理；2、掌握螺纹连接的基本知识。学习目标1、螺旋千斤顶的结构；2、螺旋千斤顶的工作原理；3、螺纹连接的基本知识。主要内容1、千斤顶的功能和特点

千斤顶是一种起重高度小于1m的最简单轻小起重设备，它使用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶起重物。功能：千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。特点：其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。一、螺旋千斤顶的结构和工作原理2、千斤顶的分类

一、螺旋千斤顶的结构和工作原理千斤顶种类按结构特征齿条千斤顶螺旋千斤顶液压（油压）千斤顶按动力装置电动千斤顶手动千斤顶电动手动两用千斤顶3、结构主要由托杯、手柄、螺母、螺杆、底座等组成，如右图所示。4、工作原理利用螺旋传动来顶起重物或放下重物。一、螺旋千斤顶的结构和工作原理1—托杯；2—手柄；3—螺母；4—紧定螺钉；5—螺杆；6—底座；7—螺栓；8—挡圈螺旋千斤顶工作安全保障：精益求精、标准规范英国航空BAC-111客机事故1990年6月10日，英国航空公司一架BAC-111客机在爬升至17,300英尺的高度时驾驶室突然发出巨响，飞机主驾驶前方的挡风玻璃突然掉落，机长大半身体被吸出机外，全靠空乘拉住才幸免于难。事后调查员发现，该飞机于出事前27小时曾被更换挡风玻璃，可是安装在挡风玻璃里的90颗螺丝钉中，有84颗的直径为0.026英寸，比标准的小；其余的6颗的长度为0.1英寸，比标准的短。思考题如何设计出一个工作可靠、操作安全、加工方便和经济螺旋千斤顶？设计时应该注意哪些事项？设计之前应该储备哪些方面的知识？

1．螺纹的分类和主要参数（1）螺纹的分类

1）根据螺纹在圆柱面上的位置，螺纹可分为外螺纹和内螺纹，内外螺纹共同组成螺旋副用于连接和传动。

2）根据螺纹的螺旋线绕行方向的不同，螺纹可分为：

左旋螺纹和右旋螺纹二、螺纹连接的基本知识

二、螺纹连接的基本知识左旋螺纹和右旋螺纹

（1）螺纹的分类

3）根据螺纹螺旋线的数目，可将螺纹分为：

单线螺纹和多线螺纹单线螺纹主要用于连接，多线螺纹主要用于传动。二、螺纹连接的基本知识

二、螺纹连接的基本知识单线螺纹和多线螺纹

1．螺纹的分类和主要参数（1）螺纹的分类二、螺纹连接的基本知识4）根据螺纹轴向剖面的形状即螺纹的牙型，可分为：三角形矩形梯形锯齿形主要用于连接多用于传动二、螺纹连接的基本知识

（2）螺纹的主要参数

1）外径（大径）d（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径。

2）内径（小径）d1(D1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。

3）中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想柱面的直径，d2≈0.5(d+d1)。二、螺纹连接的基本知识

4）螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离6）线数n——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造，n≤4

螺距、导程、线数之间关系：S=nP

二、螺纹连接的基本知识

7）螺旋升角λ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(1)螺栓联接普通螺栓联接铰制孔螺栓联接2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(2)双头螺柱连接双头螺柱连接2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(3)螺钉联接螺钉联接2．螺纹连接的基本类型二、螺纹连接的基本知识(4)紧定螺钉联接紧定螺钉联接3．螺纹的预紧和防松（1）螺纹的预紧一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，称为预紧。预紧的目的是防止工作时连接出现缝隙和滑移，增强连接的可靠性、紧密性和防松能力。预紧的螺栓连接称为紧连接，不预紧的螺栓连接称为松连接。预紧的目的是增强螺栓连接的可靠性，提高紧密性和防止松脱。对于受拉力作用的螺栓连接，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受横向载荷的紧螺栓连接，有利于增大连接中的摩擦力。预紧使螺栓所受到的拉力称为预紧力。如果预紧力过小，则会使连接不可靠；若预紧力过大，则会导致连接件的损坏。二、螺纹连接的基本知识3．螺纹的预紧和防松（1）螺纹的预紧

对于一般的连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但对重要的连接就要严格控制其预紧力，可通过控制拧紧力矩来实现。生产中常用测力矩扳手（见下图（a））和定力矩扳手（见下图（b））来控制拧紧力矩。要求较精确控制时，则可采用测螺栓伸长变形的方法，见下页图。二、螺纹连接的基本知识(a)测力矩扳手；(b)定力矩扳手3．螺纹的预紧和防松（1）螺纹的预紧

二、螺纹连接的基本知识测量螺栓伸长量的方法3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松连接中常用的单线螺纹和管螺纹都能满足自锁条件，即螺纹升角λ小于当量摩擦角φ，在静载荷或冲击振动不大、温度变化不大时，不会自行松脱。但在冲击、振动载荷或变载荷下，当温度变化大时，连接有可能松动，甚至松脱，这就可能发生事故。所以在设计时，必须考虑防松问题。常用的防松方法：二、螺纹连接的基本知识摩擦防松机械防松:不可拆防松弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母开口销圆螺母用止动垫片止动垫片串联钢丝3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识摩擦防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识对顶螺母摩擦防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识尼龙圈锁紧螺母摩擦防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识开口销机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识圆螺母用止动垫片机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识止动垫片机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识串联钢丝机械防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识冲点法不可拆防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识粘合法不可拆防松3．螺纹的预紧和防松（2）螺纹的防松

二、螺纹连接的基本知识焊点法不可拆防松4．螺栓组连接的结构设计

机器中多数螺纹连接件一般都是成组使用的，其中螺栓组连接最具典型性。在对螺栓组连接进行结构设计时应考虑以下几方面的问题：

（1）接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状（见下页图），使螺栓组的几何中心与接合面的形心重合，保证接合面受力均匀，且便于加工制造。二、螺纹连接的基本知识4．螺栓组连接的结构设计

二、螺纹连接的基本知识螺栓组连接接合面常用形状（2）螺栓的布置应使螺栓的受力合理二、螺纹连接的基本知识

（3）受横向载荷的螺栓组，应避免沿横向载荷方向布置过多的螺栓（一般不超过8个），以免受力不均匀。（4）同一组螺栓在连接中，各螺栓的直径和材料均应相同。分布在同一圆周上的螺栓数目应取3、4、6、8、12等，以便于画线和分度。二、螺纹连接的基本知识

（5）螺栓组排列应有一定的间距，螺栓中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离应根据扳手空间大小和连接的密封性要求确定。下图所示的扳手空间尺寸可查手册，对压力容器密封性要求较高的重要连接的螺栓排列的间距不得大于下页表表的推荐值。二、螺纹连接的基本知识

二、螺纹连接的基本知识

螺栓间距

（6）应避免螺栓承受偏心载荷（见下图）。为减小载荷相对于螺栓轴心的偏距，以保证螺栓头部支承面平整并与螺栓轴线相垂直，被连接件上应采用凸台、沉头座或斜面垫圈（见下图）结构。二、螺纹连接的基本知识1．螺旋千斤顶的结构组成和工作原理；2．螺纹的类型和主要参数；3．螺纹连接的基本类型和标准螺纹连接件；4．螺纹的预紧和防松；5．螺栓组连接结构设计时应考虑的几个问题。小结《机械零部件设计》

情境三

设计

螺旋千斤顶

1、了解螺旋千斤顶的结构组成和工作原理；2、掌握螺纹连接的基本知识；3、了解螺旋传动的类型、结构和用途；4、掌握螺旋传动的设计方法；5、根据使用条件自行设计螺旋千斤顶，能正确绘制螺旋千斤顶的装配图和零件图；6、初步学会编写设计计算说明书。学习目标任务一螺旋千斤顶的结构分析

任务二螺旋传动的设计任务三螺旋千斤顶的设计计算工作任务任务二螺旋传动的设计工作任务1．了解螺旋传动类型、结构和用途；2．掌握螺旋传动的设计方法。学习目标1．螺旋传动的用途和运动方式；2．螺旋传动的分类；3．滑动螺旋传动的设计。主要内容

1．螺旋传动的用途

螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求，主要用于将回转运动变为直线运动，同时传递运动和动力。一、螺旋传动的用途和运动方式

2．螺旋传动的运动方式

一、螺旋传动的用途和运动方式

2．螺旋传动的运动方式

一、螺旋传动的用途和运动方式

2．螺旋传动的运动方式

一、螺旋传动的用途和运动方式

2．螺旋传动的运动方式

一、螺旋传动的用途和运动方式

1．根据用途的不同分类

（1）传力螺旋应保证螺旋具有足够的强度和刚度，同时一般还应具有自锁能力。二、螺旋传动的分类

1．根据用途的不同分类

（2）传导螺旋—进给机构要求有较高的传动精度。

二、螺旋传动的分类

1．根据用途的不同分类

要求有可靠的自锁性能和精度。

（3）调整螺旋-千分尺（3）调整螺旋-虎钳钳口调节机构二、螺旋传动的分类

2．根据摩擦性质的不同分类

（1）滑动螺旋：在传动中螺杆与螺母间产生滑动摩擦。（2）滚动