第一篇：機械設計教案

《機械設計》

教案

總學時：64 其中實驗學時：12 講課學時：44，習題課學時：8

目錄

第一章：緒論

第二章：機械設計總論

第十章：齒輪傳動 第三章：機械零件的強度

第十一章：蝸桿傳動 第五章：螺紋聯接

第十二章：滑動軸承 第六章：鍵、花鍵和銷聯接

第十三章：滾動軸承

第八章：帶傳動

第十四章：聯軸器和離合器 第九章：鏈傳動

第十五章：軸

北方工業大學機電學院

譚曉蘭

第一講（1）

緒論

【教學目標】 了解“機械設計”課程的地位和作用； 了解“機械設計”課程的研究對象、研究內容和學習方法； 3 了解機械設計學科的最新發展。【教學重點】

1“機械設計”課程的研究對象和研究內容。【教學過程】

一、課程的地位和作用 動畫演示：自動生產線中帶式運輸機.2 展示：帶式運輸機平面圖.3 討論：帶式運輸機設計問題.4 講授：“機械設計”課程的地位和作用.二、研究對象和研究內容

1展示：帶式運輸機平面圖.2討論：機器的組成，引出機械零部件的基本概念.3講授：機械零部件的基本概念.4 動畫演示：減速器拆裝過程.5 討論：減速器中的機械零部件.6 總結和板書：機械零部件分類.7 講授和板書：本課程的研究對象和研究內容.三、學習方法

舉例：單因素思維和多因素思維的區別.四、學科的最新發展 1講授：發展方向.2舉例：科研成果.3演示：成果圖片或動畫.五、總結和結尾 總結：機械零部件分類以及本課程的研究對象和研究內容.2 結尾：指出本課程根據機械零部件的分類情況，分3大部分展開.第一講（2）

機械設計總論

【教學目標】 了解對機器的主要要求； 熟悉機械零件的主要失效形式及應滿足的基本要求； 3 掌握機械零件的計算準則及設計方法； 4 熟悉機械設計的一般步驟。【教學重點】

1機械零件的主要失效形式及計算準則。【教學過程】

一、對機器的主要要求

講授：對機器提出的主要要求

二、研究對象和研究內容

1展示：齒輪、軸承等的失效圖片

2講授：失效的基本概念和主要的失效形式

3討論：零件在具體工作條件下發生何種失效形式與哪些因素有關

三、設計零件時應滿足的基本要求

講授：設計零件時應滿足的基本要求.四、機械零件的計算準則

1討論：如何針對失效形式確定計算準則及相應的設計方法.2講授：機械零件的幾種計算準則.五、機械零件設計的一般步驟 展示：機械零件設計一般步驟框圖.2 講授：機械零件設計的一般步驟

六、總結

本章內容比較多，由于學時有限，我們只能做概括介紹，希望同學們課下將本章內容系統復習。

第二講

機械零件的強度

【教學目標】 了解機械零件強度的基本概念； 2 了解載荷和應力的分類； 3 熟悉材料的疲勞特性； 熟悉機械零件的強度計算和提高零件疲勞強度的措施。【教學重點】

1材料的σ—N疲勞曲線和極限應力線圖； 2零件的極限應力線圖。【教學過程】

一、機械零件強度的基本概念

講授：判斷零件強度的基本方式和強度分類；

二、載荷和應力的分類

1舉例說明：靜載荷和變載荷的概念

2討論：名義載荷和計算載荷； 3展示：靜應力與變應力圖示 講授：變應力的分類及描述穩定循環變應力的5個參量； 5 展示：穩定循環變應力分類圖示； 討論：非對稱、對稱、脈動及靜應力的循環特性及各參量之間的關系。.三、材料的疲勞特性

1講授：疲勞破壞及其特點；

2講授：材料的疲勞曲線：σ—N疲勞曲線和極限應力線圖； 3展示：材料的σ—N疲勞曲線并分析各段意義 4講授：材料的極限應力線圖及繪制

四、機械零件的疲勞強度計算 1講授：零件的極限應力線圖

2自學與討論：單向穩定變應力時機械零件的疲勞強度計算

五、總結

本章內容較多，由于學時有限，我們只介紹疲勞強度計算的一些基本知識。但對于要考研的同學還要對本章內容進行深入自學，因為考研題往往都有這部分的內容。

第三講

螺紋聯接1

【教學目標】 了解螺紋聯接的基本類型以及其間的區別； 了解螺紋聯接擰緊的目的和擰緊力矩的計算方法； 了解螺紋聯接防松的必要性以及防松的基本原理和措施。【教學重點】

1螺紋聯接類型間的區別；

2防松的必要性、基本原理和具體措施。【教學過程】

一、螺紋聯接的基本類型 提問：機械零部件分類（引出本部分研究對象——聯接件）.2討論：聯接件之間的區別（給出聯接件分類）.3板書：聯接件分類.4展示：螺紋聯接的4種基本類型.5 講授：各類螺紋聯接在結構、應用和承載機理方面的區別.二、螺紋聯接的擰緊

1講授和板書：螺紋聯接擰緊的目的.2講授和板書：螺紋聯接擰緊力矩的計算.三、螺紋聯接的防松 討論和板書：螺紋聯接防松的必要性.2講授和板書：螺紋聯接防松的基本問題.3 講授和板書：螺紋聯接防松的基本原理和具體方法.4展示：防松的具體方法(圖片和動畫).四、總結和結尾 總結：螺紋聯接的基本類型及其間的區別；防松的必要性、基本原理、具體方法。結尾：指出本部分屬螺紋聯接的基本知識，以此為基礎，應該進一步展開螺紋聯接基本設計理論和基本設計方法的學習.第四講

螺紋聯接2（螺栓聯接強度計算）

【教學目標】 掌握受剪螺栓（鉸制孔螺栓）聯接強度計算方法； 2掌握受拉螺栓（普通螺栓）聯接強度計算方法。【教學難點】

1既受預緊力又受工作載荷的受拉緊螺栓聯接強度計算。【教學過程】 討論：螺栓聯接可能的失效形式.一、受剪螺栓聯接強度計算

1展示：受剪螺栓受力分析圖和動畫.2講授和板書：受剪螺栓強度計算公式.3舉例：說明受剪螺栓強度計算公式應用.二、受拉螺栓聯接強度計算(1)受拉松螺栓

1展示：受拉松螺栓受力分析圖.2講授：受拉松螺栓受力特點和強度計算公式.3 板書：受拉松螺栓強度計算公式.(2)只受預緊力緊螺栓

1展示：只受預緊力緊螺栓受力分析圖.2 討論：只受預緊力緊螺栓強度計算方法.3講授：只受預緊力緊螺栓受力特點和強度計算公式.4 板書：只受預緊力緊螺栓強度計算公式.(3)既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓

1展示：既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓受力分析圖以及動畫演示.2展示：受拉螺栓聯接力－變形關系圖.3講授：受拉螺栓聯接力－變形關系圖.4講授：預緊力、剩余預緊力和工作載荷之間關系的三個基本公式.5板書：預緊力、剩余預緊力和工作載荷之間關系的三個基本公式.6展示：拉力變化圖.7講授和板書：拉力幅計算公式.8討論：既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓強度計算方法.9板書：既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓強度計算公式.三、總結和結尾 總結：螺栓聯接承載機理、失效形式、受力特點和強度計算的區別.2 結尾：指出螺栓一般成組使用，關鍵是求出受力最大螺栓及其載荷.第五講

螺紋聯接3

【教學目標】 掌握螺栓組受力分析的方法；

2掌握提高螺栓聯接強度的幾項措施。【教學重點】

1螺栓組受力分析。【教學難點】

1受翻轉力矩螺栓組的受力分析。【教學過程】 討論：科學和假設的關系.2講授和板書：螺栓組受力分析的任務和假設.一、受拉螺栓組聯接受力分析(1)受拉螺栓組聯接受橫向力 1展示：受力分析圖.2講授和板書：預緊力計算公式.(2)受拉螺栓組聯接受旋轉力矩 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：預緊力計算公式.(3)受拉螺栓組聯接受縱向力 1展示：受力分析圖.2講授和板書：工作拉力計算公式.(4)受拉螺栓組聯接受翻轉力矩 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：最大工作拉力計算公式.二、受剪螺栓組聯接受力分析(1)受剪螺栓組聯接受橫向力 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：工作載荷計算公式.(2)受剪螺栓組聯接受旋轉力矩 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：最大工作載荷計算公式.討論：定量分析和定性分析的關系.三、提高螺栓聯接強度的措施(1)改善螺紋牙間載荷分布 展示：動畫演示.2 講授：螺紋牙間載荷分布的不均勻性.3展示和講授：改善措施.(2)避免附加彎曲應力 舉例：附加彎曲應力的危害性.2 展示和講授：改善措施.(3)減小應力集中

1講授：應力集中的存在和危害.2 講授和板書：改善措施.(4)減小應力幅

1講授和板書：減小應力幅的效果.2講授和板書：根據應力幅計算公式分析.3講授和展示：根據力——變形關系圖分析.四、總結和結尾 總結：螺栓組聯接受不同載荷時受力分析的區別；提高螺紋聯接強度的4項措施.2 結尾：螺栓組受力一般均可化為上述基本受力情況的組合，將通過設計實例理解和掌握其綜合分析方法.8

第六講

螺紋聯接習題課

【教學目標】 掌握螺栓組聯接力分析和強度計算的基本技能； 2進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1螺栓組受力分析。【教學難點】

1根據不同的工作要求綜合確定預緊力。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：受力分析方法和強度條件.二、螺栓組聯接受力分析 1板書：螺栓總拉力計算公式.2分析：受力分析的基本步驟.3 講授和板書：力系簡化.4講授和板書：最大工作拉力計算.5講授和板書：由不滑移條件和不離縫條件聯合確定預緊力.6 練習：圖表查閱和系數選取.7講授和板書：螺栓總拉力計算.二、螺栓參數確定

1講授和板書：螺栓直徑計算.2講授和板書：螺栓標準直徑選取.三、擠壓強度校核

1講授和板書：擠壓強度計算公式.四、應力幅校核

1講授和板書：應力幅計算公式.五、總結和結尾 總結：本設計實例為3種基本受力情況的組合，設計的核心工作是受力分析，其中考慮多種工作要求綜合確定預緊力是解決問題的關鍵.2 結尾：通過本設計實例基本掌握螺栓聯接的設計方法，還有許多其它類型聯接的設計方法有待于學習和掌握.第七講

鍵、花鍵和銷聯接

【教學目標】 了解鍵聯接的主要類型和應用特點； 2掌握平鍵聯接的強度校核方法； 了解花鍵聯接的類型、特點和應用； 4了解銷聯接的類型、特點和應用。【教學重點】

1平鍵聯接的強度校核方法。【教學過程】

提問：聯接類型.一、鍵聯接(1)分類

1講授和板書：鍵聯接分類.2 展示：平鍵聯接結構圖.3講授和板書：平鍵聯接承載機理和應用特點.4展示：半圓鍵聯接結構圖.5講授和板書：半圓鍵聯接承載機理和應用特點.6展示：楔鍵聯接結構圖.7講授和板書：楔鍵聯接承載機理和應用特點.8展示：切向鍵聯接結構圖.7講授和板書：切向鍵聯接承載機理和應用特點.(2)平鍵聯接的強度校核 1展示：受力分析圖.2講授和板書：失效形式和強度校核公式.二、花鍵聯接 討論：平鍵聯接的優缺點.2講授和板書：花鍵聯接的優缺點.3 展示：花鍵聯接基本類型圖.4 講授和板書：花鍵聯接分類.5 展示：花鍵聯接定心方式圖.6講授和板書：花鍵聯接定心方式.三、銷聯接(1)銷聯接功用

1講授和板書：銷聯接功用.(2)銷聯接分類

1展示：銷聯接基本類型圖.2講授和板書：銷聯接分類、特點和應用.四、總結和結尾 總結：鍵聯接的結構、特點和應用，平鍵聯接強度校核.2 結尾：螺栓聯接、鍵、花鍵和銷聯接均屬可拆聯接.尚有其它幾類可拆聯接以及不可拆聯接也在工程中獲得廣泛應用，需要了解.11

第八講

帶傳動1(帶傳動基礎知識和基本理論)

【教學目標】 了解帶傳動的類型、特點和應用情況； 2熟悉普通V帶的結構和標準； 掌握帶傳動工作原理、受力分析和應力分布、彈性滑動和打滑等基本理論；

4掌握帶傳動的失效形式和計算準則、承載能力確定方法。【教學重點】

1帶傳動的基本理論。【教學難點】

1彈性滑動和打滑。【教學過程】

提問：機械零部件分類.總結：機械傳動基本類型.一、帶傳動概述(1)特點和應用

1展示：帶傳動動畫.2講授和板書：帶傳動優缺點.3展示：帶傳動應用動畫.4講授：帶傳動應用特點.(2)帶傳動分類

1講授和板書：帶傳動基本類型.2展示和講授：各類帶傳動的結構和應用特點.(3)V帶的結構、型號和長度 1展示和講授：V帶的基本結構.2講授和板書：V帶的型號和長度.二、帶傳動基本理論(1)帶傳動工作原理

1展示和講授：帶傳動工作原理.(2)受力分析.1 展示：受力分析圖.2講授和板書：有效拉力及最大有效拉力計算公式.3講授和板書：最大有效拉力計算公式推導(包括歐拉公式推導).(3)應力分析 展示：應力分布圖.2講授和板書：拉應力.3講授和板書：離心應力.4 講授和板書：彎曲應力.5講授和板書：總應力計算公式和最大應力作用位置.6動畫演示：帶傳動總應力分布.(4)彈性滑動和打滑 1 展示：應力分布圖.2講授和板書：彈性滑動現象及其后果.3展示：接觸弧組成圖.4 講授和板書：打滑及其后果.5講授和板書：彈性滑動和打滑的關系和區別.6動畫演示：彈性滑動和打滑現象.(5)失效形式和計算準則

1討論和板書：帶傳動失效形式.2講授和板書：帶傳動計算準則.(6)承載能力確定

1講授和板書：帶傳動傳遞功率計算公式推導.三、總結和結尾 總結：以上為關于帶傳動的基礎知識和基本理論，其中力和應力分析以及彈性滑動和打滑為其核心內容.2 結尾：帶傳動的設計方法將以上述基本理論為基礎而展開.13

第九講

帶傳動2(帶傳動設計和張緊裝置)

【教學目標】 掌握帶傳動設計參數選擇和計算方法； 2了解帶傳動張緊的原因和張緊裝置。【教學重點】

1帶傳動設計參數選擇和計算方法。【教學過程】

提問：帶傳動應力分布、彈性滑動和打滑、失效形式和計算準則.討論：多未知量問題的求解特點.一、帶傳動設計(1)參數選擇

1講授和板書：最小帶輪直徑選擇.2講授和板書：帶速選擇.3講授和板書：中心距選擇.4展示：帶傳動幾何關系圖.5講授和板書：小帶輪包角計算公式.6 討論和板書：小帶輪包角選擇原則.7講授和板書：初拉力選擇原則.(2)帶型號、長度和根數確定 1講授和板書：帶型號確定原則.2展示和講授：各類帶傳動的結構和應用特點.3展示：帶傳動幾何關系圖.4講授和板書：帶長計算公式及其確定方法.5講授和板書：根數確定方法和計算公式.二、帶傳動張緊

1講授和板書：張緊原因.2講授和板書：張緊方法.3展示：張緊裝置圖.4講授和板書：張緊輪位置選擇.三、總結和結尾 總結：以上為帶傳動的設計方法，其中參數選擇是關鍵.2 結尾：依據上述設計方法，我們將完成帶式運輸機中帶傳動的設計計算工作.第十講

帶傳動習題課

【教學目標】 掌握機械傳動裝置總體設計的基本方法； 2掌握帶傳動設計計算的基本技能；

3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1帶傳動設計計算能力訓練。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：機械傳動裝置的一般設計步驟.一、傳動裝置總體設計 1講授和板書：電機選擇.2講授和板書：總傳動比確定及其分配.3 講授和板書：運動學計算.二、帶傳動設計

1分析和板書：帶傳動設計已知條件.2講授和板書：帶型號確定.3講授和板書：帶輪直徑確定.4 討論：帶速不合適如何調整.5講授和板書：帶長、中心距和包角確定.6討論：包角不合適如何調整.7講授和板書：帶根數確定.8講授和板書：帶初拉力和壓軸力確定.三、總結和結尾 總結：以上為帶傳動的一般設計過程，其中關鍵是參數選擇，設計參數調整能力是重要的設計技能.2 結尾：帶式運輸機中帶傳動部分已經設計完成，尚有齒輪傳動和鏈傳動有待于設計.第十一講

鏈傳動

【教學目標】 熟悉鏈傳動的類型、特點和應用情況； 2 掌握鏈傳動的運動特性； 掌握套筒滾子鏈的設計計算方法； 4 熟悉鏈傳動的布置和張緊方法。【教學重點】

1鏈傳動的運動特性和設計計算。【教學過程】

提問：機械傳動分類.總結：鏈傳動的應用實例.一、鏈傳動概述(1)特點和應用

1、錄像：鏈傳動的特點

2講授和板書：鏈傳動優缺點.3展示和講授：鏈傳動應用實例動畫演示和應用特點.(2)鏈傳動分類

1講授和板書：鏈傳動基本類型.2展示：各類鏈傳動結構圖片.3講授：各類鏈傳動的結構和應用特點.(2)傳動鏈的結構特點 1錄像：滾子鏈結構

2展示：套筒滾子鏈傳動結構圖和接頭形式圖.3講授和板書：套筒滾子鏈的結構和接頭形式.4錄像：齒形鏈結構

二、鏈傳動的運動特性(1)運動不均勻性

1展示：運動不均勻性分析模型圖.2講授和板書：鏈傳動的運動不均勻性.3展示：鏈傳動的運動不均勻性動畫演示.4講授和板書：運動不均勻性影響因素.(2)動載荷

1講授和板書：鏈傳動的動載荷.2講授和板書：動載荷影響因素.三、滾子鏈的設計計算(1)參數選擇

1講授和板書：傳動比選擇.2講授和板書：鏈輪齒數選擇.3展示：跳鏈動畫演示.4講授和板書：節距選擇.5講授和板書：中心距和鏈節數選擇.(2)失效形式和許用功率曲線圖 1講授和板書：失效形式.2展示和講授：許用功率曲線圖.(3)設計計算公式

1講授和板書：強度校核公式.2講授和板書：靜強度校核公式.3講授和板書：受力分析.四、鏈傳動的布置和張緊方法(1)鏈傳動的布置

1展示：鏈傳動的布置方式圖.2講授和板書：鏈傳動的布置原則.(2)張緊方法

1講授和板書：張緊目的.2講授和板書：張緊方法.五、總結和結尾 總結：本章主要介紹了鏈傳動的運動不均勻性、動載荷、參數選擇和設計計算方法.2 結尾：傳動尚需支撐于軸和軸承等軸類零件上才可以實現.17

第十二講（1）

齒輪傳動1(齒輪傳動概述和材料、失效及計算準則)

【教學目標】 熟悉齒輪傳動的類型、特點和應用情況； 2 掌握齒輪傳動的材料、失效形式和計算準則。【教學重點】

1齒輪傳動的材料、失效形式和計算準則。【教學過程】

提問：機械傳動分類.總結：機械傳動最主要類型.一、齒輪傳動概述(1)特點和應用

1講授和板書：齒輪傳動優缺點.2展示和講授：齒輪傳動應用實例和應用.(2)齒輪傳動分類

1講授和板書：齒輪傳動基本類型.2展示：各類齒輪傳動動畫演示.3講授：各類齒輪傳動的結構和應用特點.二、齒輪傳動材料、失效形式和計算準則(1)齒輪傳動材料

1講授和板書：齒輪傳動材料的基本要求.2講授和板書：各類齒輪材料及其應用特點.(2)失效形式

1講授和板書：齒輪傳動的失效形式.2展示：齒根折斷形成機理動畫以及實例照片.3講授和板書：齒根折斷形成機理、特征及其分類.4展示：齒面點蝕形成機理動畫以及實例照片.5講授和板書：齒面點蝕形成機理、特征及其分類.6展示：齒面膠合實例照片.7講授和板書：齒面膠合形成機理及特征.8展示：齒面磨損實例照片.9講授和板書：齒面磨損形成機理及特征.10展示：齒面塑性變形形成機理動畫以及實例照片.11講授和板書：齒面塑性變形形成機理及特征.(3)計算準則

1講授和板書：齒輪傳動設計計算準則.三、總結和結尾 總結：齒輪傳動的材料、失效形式和計算準則.2 結尾：以后的強度設計將針對相應的失效形式，根據計算準則展開.19

第十二講（2）

齒輪傳動2(受力分析和計算載荷)

【教學目標】 掌握齒輪傳動受力分析的基本方法； 掌握齒輪傳動計算載荷的基本概念、各種載荷系數的影響因素及確定方法。【教學重點】

1齒輪傳動受力分析和計算載荷。【教學過程】

討論：齒輪傳動強度設計的基礎是受力分析.一、齒輪傳動受力分析

(1)直齒圓柱齒輪傳動受力分析

1展示：直齒圓柱齒輪傳動受力分析動畫.2講授和板書：直齒圓柱齒輪傳動受力計算公式及其方向判斷規則.3例題1：一級直齒圓柱齒輪傳動受力分析示例

(2)斜齒圓柱齒輪傳動受力分析

1展示：斜齒圓柱齒輪傳動受力分析動畫.2講授和板書：斜齒圓柱齒輪傳動受力計算公式及其方向判斷規則.3例題2：一級斜齒圓柱齒輪傳動受力分析示例 4例題3：兩級斜齒圓柱齒輪傳動受力分析示例(3)直齒錐齒輪傳動受力分析

1展示：直齒錐齒輪傳動受力分析動畫.2講授和板書：直齒錐齒輪傳動受力計算公式及其方向判斷規則.3例題4：一級直齒錐齒輪傳動受力分析示例 4例題5：圓錐——圓柱齒輪傳動受力分析示例

二、齒輪傳動的計算載荷

1講授和板書：齒輪傳動計算載荷的概念和計算公式.2講授和板書：使用系數考慮的基本因素及其確定方法.3講授和板書：動載系數考慮的基本因素及其確定方法.4講授和板書：齒間載荷分配系數考慮的基本因素及其確定方法.5講授和板書：齒向載荷分布系數考慮的基本因素及其確定方法.6 展示：齒輪傳動偏載現象動畫演示.三、總結和結尾 總結：齒輪傳動的受力分析要點和計算載荷考慮的基本因素.結尾：受力分析的結果將帶入強度公式進行強度計算.21

第十三講

齒輪傳動3(直齒圓柱齒輪傳動強度計算)

【教學目標】 掌握直齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度計算公式的力學模型、推導思路及應用注意事項；

2掌握直齒圓柱齒輪傳動齒根彎曲疲勞強度計算公式力學模型、推導思路及應用注意事項。【教學重點】

1直齒圓柱齒輪傳動強度計算。【教學過程】

提問：齒輪傳動設計計算準則.一、齒面接觸疲勞強度(1)公式推導

1展示：赫茲接觸模型動畫演示.2講授和板書：赫茲接觸應力計算公式.3展示：赫茲接觸應力變化規律動畫演示.4講授和板書：計算特征點.5展示：計算模型圖.6講授和板書：齒面接觸疲勞強度計算公式推導.(2)應用說明

1分析和板書：中心距和分度圓直徑對接觸疲勞強度的影響.2分析和板書：齒面硬度對接觸疲勞強度的影響.二、齒根彎曲疲勞強度(1)公式推導

1講授和板書：基本假設.2展示：彎曲應力計算模型動畫演示.3講授和板書：齒根彎曲應力計算公式推導.(2)應用說明

1分析和板書：模數對齒根彎曲應力的影響.三、總結和結尾 總結：直齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲接觸疲勞強度公式的推導過程及其應用注意事項.2 結尾：上述公式可以直接用于工程實際解決具體設計問題.第十四講（1）

齒輪傳動4(斜齒輪強度計算和錐齒輪傳動)

【教學目標】 掌握斜齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度以及齒根彎曲疲勞強度計算公式的力學模型、推導思路及應用注意事項； 掌握直齒圓錐齒輪傳動幾何關系、受力分析和強度計算方法。【教學重點】

1斜齒圓柱齒輪傳動強度計算。【教學過程】

提問：直、斜齒輪傳動區別和聯系.一、斜齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度(1)公式推導

1展示：計算模型圖.2講授和板書：赫茲接觸應力計算公式.3講授和板書：齒面接觸疲勞強度計算公式推導.(2)應用說明

1分析和板書：直、斜齒輪傳動承載能力比較.二、斜齒圓柱齒輪傳動齒根彎曲疲勞強度(1)公式推導

1講授和板書：基本假設.2講授和板書：齒根彎曲應力計算公式推導.三、直齒圓錐齒輪傳動(1)直齒圓錐齒輪傳動特點.1講授和板書：直齒圓錐齒輪傳動特點.(2)直齒圓錐齒輪傳動幾何關系及當量齒輪基本參數 1 展示：直齒圓錐齒輪傳動幾何關系和當量關系.2講授和板書：直齒圓錐齒輪傳動幾何關系.3講授和板書：當量齒輪基本參數.(3)受力分析

1展示：受力分析模型動畫演示.2 講授和板書：直齒圓錐齒輪傳動力計算公式和方向判別原則.(4)接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度

1講授和板書：接觸應力計算公式推導.2講授和板書：彎曲應力計算公式推導.3講授和板書：應用注意事項.四、總結和結尾 總結：直、斜齒圓柱齒輪以及圓錐傳動齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度公式的區別和聯系.2 結尾：上述公式可以直接用于工程實際解決具體設計問題.24

第十四講（2）

齒輪傳動5(齒輪傳動設計參數和許用應力)

【教學目標】 掌握齒輪傳動設計參數意義、選擇原則和方法； 2掌握齒輪傳動許用應力選擇原則和方法； 3 了解齒輪的常用結構形式。【教學重點】

1設計參數和許用應力選擇。【教學過程】

一、設計參數和許用應力(1)接觸強度

1分析和板書：齒寬系數對接觸疲勞強度的影響.2分析和板書：許用接觸應力確定方法及分析.(2)彎曲強度

1分析和板書：重合度系數確定方法.2分析和板書：齒形系數對齒根彎曲應力的影響.3分析和板書：許用彎曲應力確定方法及分析.4講授和板書：小齒輪齒數確定原則.(3)斜齒輪傳動

1分析和板書：螺旋角選擇原則.2講授和板書：螺旋角系數確定.3講授和板書：齒形系數確定.二、齒輪結構 展示：齒輪結構圖.2 講授：齒輪結構類型.三、總結和結尾 總結：齒輪傳動設計參數和許用應力的選擇是設計過程的關鍵.2 結尾：以設計公式為基礎，具有設計參數和許用應力的選擇能力即可以解決工程實際中的具體設計問題.26

第十五講（1）

直齒圓柱齒輪傳動習題課

【教學目標】 掌握直齒圓柱齒輪傳動設計計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1齒輪傳動參數的確定和調整方法。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計計算公式選擇.一、參量選擇

1講授和板書：傳動精度選擇.2講授和板書：齒輪材料和熱處理方式選擇.3 講授和板書：小齒輪齒數選擇.4講授和板書：齒寬系數選擇.二、小齒輪分度圓直徑計算 1分析和板書：設計公式.2講授和板書：載荷系數確定.3講授和板書：彈性系數和重合度系數等確定.4講授和板書：許用應力確定.5講授和板書：小齒輪分度圓直徑計算和圓周速度校驗.6講授和板書：傳動參數確定和調整及幾何尺寸計算.三、彎曲強度校驗

1講授和板書：彎曲強度校驗公式.2講授和板書：系數確定和強度校驗.四、總結和結尾 總結：以上為齒輪傳動的一般設計過程，其中關鍵是參數選擇，設計參數調整能力是重要的設計技能.2 結尾：帶式運輸機中帶傳動和齒輪傳動部分已經設計完成，尚有鏈傳動有待于設計，此外，齒輪傳動部分尚可以選用斜齒輪和人字齒輪.28

第十五講（2）

斜齒圓柱齒輪傳動習題課

【教學目標】 掌握斜齒圓柱齒輪傳動設計計算的基本技能； 2進行查閱圖表和運用標準的基本訓練； 齒輪傳動受力分析訓練以及設計計算公式分析訓練。【教學重點】

1斜齒圓柱齒輪傳動設計計算。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計計算公式選擇.一、參量選擇

1講授和板書：傳動精度選擇.2講授和板書：齒輪材料和熱處理方式選擇.3 講授和板書：小齒輪齒數選擇.4講授和板書：齒寬系數選擇.二、小齒輪分度圓直徑計算 1分析和板書：設計公式.2講授和板書：載荷系數確定.3講授和板書：彈性系數和重合度系數等確定.4講授和板書：許用應力確定.5講授和板書：小齒輪分度圓直徑計算和圓周速度校驗.6講授和板書：傳動參數確定和調整及幾何尺寸計算.三、彎曲強度校驗

1講授和板書：彎曲強度校驗公式.2講授和板書：系數確定和強度校驗.四、受力分析題(1)圓柱齒輪傳動 展示：二級圓柱齒輪傳動簡圖、已知條件和待求量.2 練習：各力方向確定.3 總結和答案：力方向確定原則和各力正確方向.(2)圓錐齒輪傳動 展示：二級圓錐——圓柱齒輪傳動簡圖、已知條件和待求量.2 練習：各力方向確定.3 總結和答案：力方向確定原則和各力正確方向.五、設計計算公式分析題

1展示：已知條件和具體問題.2 討論和提問：學生回答問題.3 總結：正確答案.五、作業（P79第十題）

六、總結和結尾 總結：斜齒輪傳動一般設計過程，設計參數調整，受力分析規律.2 結尾：帶式運輸機中傳動形式尚有可能采用蝸桿傳動等.31

第十六講（1）

蝸桿傳動1(蝸桿傳動概述和參數選擇幾何計算)

【教學目標】 熟悉蝸桿傳動的類型、特點和應用情況； 掌握蝸桿傳動的參數選擇原則和幾何計算方法。【教學重點】

1蝸桿傳動的參數選擇。【教學過程】

提問：機械傳動分類.總結：機械傳動的第二大傳動類型.一、蝸桿傳動概述(1)特點和應用

1講授和板書：蝸桿傳動優缺點.2展示和講授：蝸桿傳動應用實例和應用特點.(2)蝸桿傳動分類

1講授和板書：蝸桿傳動基本類型.2展示：各類蝸桿傳動動畫演示.3講授：各類蝸桿傳動的結構和應用特點.(3)普通蝸桿傳動的嚙合特點 1展示：普通蝸桿傳動主平面圖.2講授和板書：普通蝸桿傳動主平面概念和嚙合特點.二、蝸桿傳動參數選擇和幾何計算(1)參數選擇

1講授和板書：模數和壓力角.2講授和板書：蝸桿中圓直徑和直徑系數.3 講授和板書：蝸桿頭數和蝸輪齒數.4講授和板書：蝸桿導程角.(2)幾何計算

1講授和板書：普通蝸桿傳動幾何計算公式.三、總結和結尾 總結：蝸桿傳動一般設計過程，參數選擇的關鍵作用.2 結尾：進行實際蝸桿傳動尚需建立基于計算準則的強度設計公式.32

第十六講（2）

蝸桿傳動2(蝸桿傳動失效形式和受力分析)

【教學目標】 掌握蝸桿傳動的材料、失效形式和失效特點以及計算準則； 2 掌握蝸桿傳動的受力分析方法。【教學重點】

1蝸桿傳動的材料、失效特點、計算準則和受力分析。【教學過程】

提問：齒輪傳動失效形式.一、蝸桿傳動的材料、失效形式和計算準則(1)蝸桿傳動材料

1講授和板書：蝸桿傳動材料的基本要求.2講授和板書：蝸桿材料種類和應用.3講授和板書：蝸輪材料種類和應用.(2)蝸桿傳動失效形式和失效特點 1講授和板書：蝸桿傳動失效形式.2展示：蝸桿傳動失效形式.3講授和板書：蝸桿傳動失效特點.(3)蝸桿傳動設計計算準則

1講授和板書：蝸桿傳動的設計計算準則.二、蝸桿傳動受力分析

1展示：蝸桿傳動受力分析動畫演示以及受力分析圖.2講授和板書：蝸桿和蝸輪受力計算公式.3 講授和板書：蝸桿和蝸輪受力方向確定原則.三、總結和結尾 總結：蝸桿傳動材料決定其失效形式，失效形式決定了設計計算準則；而受力分析是應力求解的基本條件。結尾：本部分工作是強度設計的重要基礎和依據。

第十七講（1）

蝸桿傳動3(強度計算和熱平衡計算)

【教學目標】 掌握蝸桿傳動的接觸疲勞強度和彎曲疲勞 強度計算模型、推導過程以及應用注意事項； 掌握蝸桿傳動效率計算方法和熱平衡計算方法。【教學重點】

1蝸桿傳動的強度公式和熱平衡計算方法。【教學過程】

提問：蝸桿傳動的材料、失效形式和計算準則.一、蝸桿傳動接觸疲勞強度計算(1)公式推導

1展示：計算模型圖.2講授和板書：蝸桿傳動計算模型.3講授和板書：赫茲公式.4講授和板書：綜合曲率半徑計算.5講授和板書：計算載荷計算.6講授和板書：接觸線長度計算.7講授和板書：接觸強度設計和校核公式.(2)公式應用注意

1講授和板書：許用接觸應力確定.2講授和板書：載荷系數計算特點.二、蝸桿傳動彎曲疲勞強度計算(1)公式推導

1講授和板書：比較法給出彎曲疲勞強度設計和校核公式.(2)公式應用注意

1講授和板書：齒形系數確定方法.2講授和板書：螺旋角系數確定方法.三、蝸桿傳動效率和熱平衡計算

1講授和板書：蝸桿傳動效率計算公式.2講授和板書：蝸桿傳動熱平衡計算公式.3 討論：改善散熱條件的措施.四、總結和結尾 總結：本節給出了蝸桿傳動接觸疲勞強度計算公式、彎曲疲勞強度計

算公式以及熱平衡計算公式。結尾：上述公式的靈活應用即可以解決工程實際中的蝸桿傳動設計問題。

第十七講（2）

蝸桿傳動習題課

【教學目標】 掌握普通蝸桿傳動設計計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1傳動參數的選擇和調整。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計計算公式選擇.一、參量選擇

1講授和板書：材料和熱處理方式選擇.2講授和板書：精度選擇.3 講授和板書：蝸桿頭數選擇.二、強度計算

1分析和板書：設計公式.2講授和板書：蝸輪軸扭距確定.3講授和板書：載荷系數確定.4講授和板書：彈性系數確定.5講授和板書：許用應力確定.6講授和板書：傳動參數確定和調整.7講授和板書：導程角計算.三、傳動參數和尺寸確定 1講授和板書：中心距計算.2講授和板書：中圓直徑計算.3講授和板書：圓周速度和相對滑動速度校驗.四、彎曲強度校驗

1講授和板書：系數確定.2講授和板書：強度校驗.五、熱平衡校驗

1講授和板書：參量確定.2講授和板書：熱平衡校驗.六、作業（P95第八題）

七、總結和結尾 總結：以上為蝸桿傳動的一般設計過程，其中關鍵是參數選擇，設計參數調整能力是重要的設計技能.36 結尾：蝸桿傳動尚可用于許多場合.第十八講

滑動軸承1(概述和條件性計算)

【教學目標】 熟悉滑動軸承的分類、特點、應用場合；

2掌握滑動軸承的主要材料及其選擇原則，軸瓦結構； 3 掌握非液體摩擦滑動軸承的條件性計算方法。【教學重點】

1滾動軸承的材料選擇和條件性計算。【教學過程】

提問：曲軸軸承如何選擇.總結：滑動軸承應用.一、概述

(1)滑動軸承分類

1展示：滑動軸承摩擦狀態圖.2講授和板書：滑動軸承分類.(2)滑動軸承特點

1講授和板書：滑動軸承優缺點.(3)滑動軸承應用

1講授和板書：滑動軸承應用場合.二、滑動軸承的材料選擇(1)基本要求

1講授和板書：滑動軸承材料的基本要求.(2)常用材料

1講授和板書：軸承合金.2講授和板書：軸承青銅.3講授和板書：軸承黃銅.4講授和板書：鑄鐵.5講授和板書：粉末冶金材料.6講授和板書：軸承塑料.三、軸瓦結構

1展示：軸瓦結構圖.2講授和板書：軸瓦基本結構.3展示：油孔、油溝和油室結構圖.4講授和板書：油孔、油溝和油室的作用和布置.四、非液體摩擦滑動軸承的條件性計算

1講授和板書：非液體摩擦滑動軸承的失效形式和計算準則.2展示：徑向滑動軸承計算模型圖.3講授和板書：徑向滑動軸承條件性計算公式.4展示：推力滑動軸承計算模型圖.5講授和板書：推力滑動軸承條件性計算公式.五、總結和結尾 總結：以上重點為滑動軸承的材料選擇和條件性計算方法.2 結尾：條件性計算的應用場合討論..38

第十九講

滑動軸承2(液體摩擦滑動軸承承載機理)

【教學目標】 熟悉流體動壓方程的基本假設以及方程的推導過程； 2掌握動壓油膜形成原理及必要條件。【教學重點】

1動壓油膜形成原理及必要條件。【教學過程】

提問：液體摩擦與非液體摩擦的區別.討論：托爾實驗.一、流體動壓方程推導

(1)流體動壓方程的基本假設 1展示：流體動壓方程.2講授和板書：流體動壓方程的基本假設.3講授和板書：流體平衡方程應用.4講授和板書：牛頓內摩擦定律應用.5講授和板書：速度分布.6講授和板書：流量計算.7講授和板書：連續性條件應用得出流體動壓基本方程(雷諾方程).二、油楔承載機理

1展示：油楔內壓力分布和速度分布圖.2講授和板書：動壓油膜形成的必要條件.3分析和板書：收斂油楔.4分析和板書：擴散油楔和平行油楔.五、總結和結尾 總結：以上重點為油楔承載機理和動壓油膜形成條件.2 結尾：軸承內容全部結束了，軸類零件尚有聯軸器等零部件需要了解..39

第二十講

滾動軸承1(概述和結構設計)

【教學目標】 熟悉滾動軸承的分類、特點、應用和類型選擇原則；

2掌握滾動軸承的失效形式、基本額定壽命等重要概念和壽命計算方法。【教學重點】

1滾動軸承的尺寸選擇計算。【教學難點】

1角接觸滾動軸承的當量動負荷計算。【教學過程】

提問：軸如何支撐.總結：滾動軸承和滑動軸承區別.一、概述

(1)滾動軸承構造

1展示：滾動軸承構造動畫.2講授和板書：滾動軸承的基本構造.(2)滾動軸承材料

1講授和板書：滾動軸承材料.(3)滾動軸承特點

1講授和板書：滾動軸承優缺點.(4)滾動軸承設計任務

1講授和板書：滾動軸承設計任務.二、滾動軸承的類型選擇(1)滾動軸承分類

1展示：滾動軸承基本類型結構圖.2講授和板書：滾動軸承基本類型.(2)滾動軸承代號

1講授和板書：滾動軸承代號.2講授和板書：滾動軸承基本代號.(3)滾動軸承類型選擇

1講授和板書：滾動軸承類型選擇原則.三、滾動軸承尺寸選擇計算(1)載荷分布和應力變化

1展示：滾動軸承載荷分布和應力變化圖及動畫演示.2講授和板書：載荷分布和應力變化特點.(2)滾動軸承失效形式和計算準則

1展示：滾動軸承失效形式動畫演示和實例照片.2講授和板書：滾動軸承的主要失效形式和計算準則.(3)滾動軸承壽命計算

1講授和板書：滾動軸承基本概念（基本額定壽命、基本額定動負荷及當量動負荷）.2講授和板書：壽命計算公式.3講授和板書：角接觸軸承軸向載荷計算.(4)滾動軸承靜負荷計算

1講授和板書：滾動軸承基本概念（基本額定靜負荷及當量靜負荷）.2講授和板書：靜負荷計算公式.(5)極限轉速計算

1講授和板書：極限轉速基本概念.2講授和板書：極限轉速計算公式.四、總結和結尾 總結：以上為滾動軸承類型選擇和尺寸選擇計算的基本理論和基本方法.2 結尾：滾動軸承設計尚有一個組合設計的問題.41

第二十一講

滾動軸承2(結構設計)

【教學目標】 熟悉滾動軸承的分類、特點、應用和類型選擇原則；

2掌握滾動軸承的失效形式、基本額定壽命等重要概念和壽命計算方法。【教學重點】

1滾動軸承的尺寸選擇計算。【教學難點】

1角接觸滾動軸承的當量動負荷計算。【教學過程】

提問：軸如何支撐.總結：滾動軸承和滑動軸承區別.一、概述

(1)滾動軸承構造

1展示：滾動軸承構造動畫.2講授和板書：滾動軸承的基本構造.(2)滾動軸承材料

1講授和板書：滾動軸承材料.(3)滾動軸承特點

1講授和板書：滾動軸承優缺點.(4)滾動軸承設計任務

1講授和板書：滾動軸承設計任務.二、滾動軸承的類型選擇(1)滾動軸承分類

1展示：滾動軸承基本類型結構圖.2講授和板書：滾動軸承基本類型.(2)滾動軸承代號

1講授和板書：滾動軸承代號.2講授和板書：滾動軸承基本代號.(3)滾動軸承類型選擇

1講授和板書：滾動軸承類型選擇原則.三、滾動軸承尺寸選擇計算(1)載荷分布和應力變化

1展示：滾動軸承載荷分布和應力變化圖及動畫演示.2講授和板書：載荷分布和應力變化特點.42

(2)滾動軸承失效形式和計算準則

1展示：滾動軸承失效形式動畫演示和實例照片.2講授和板書：滾動軸承的主要失效形式和計算準則.(3)滾動軸承壽命計算

1講授和板書：滾動軸承基本概念（基本額定壽命、基本額定動負荷及當量動負荷）.2講授和板書：壽命計算公式.3講授和板書：角接觸軸承軸向載荷計算.(4)滾動軸承靜負荷計算

1講授和板書：滾動軸承基本概念（基本額定靜負荷及當量靜負荷）.2講授和板書：靜負荷計算公式.(5)極限轉速計算

1講授和板書：極限轉速基本概念.2講授和板書：極限轉速計算公式.四、總結和結尾 總結：以上為滾動軸承類型選擇和尺寸選擇計算的基本理論和基本方法.2 結尾：滾動軸承設計尚有一個組合設計的問題.43

第二十二講

滾動軸承3(組合設計)

【教學目標】

1掌握滾動軸承組合設計的基本內容和基本方法。【教學重點】

1滾動軸承的組合設計。【教學過程】

提問：滾動軸承設計計算準則.總結：滾動軸承設計的重要組成部分為組合設計.一、軸系固定的結構形式(1)兩端固定

1展示：兩端固定滾動軸承部件動畫演示.2講授和板書：兩端固定軸承部件的結構特點和應用.(2)一端固定一端游動

1展示：一端固定一端游動滾動軸承部件動畫演示.2講授和板書：一端固定一端游動軸承部件的結構特點和應用.(3)兩端游動

1展示：兩端游動滾動軸承部件動畫演示.2講授和板書：兩端游動軸承部件的結構特點和應用.二、滾動軸承的配合

1講授和板書：滾動軸承的配合特點.三、滾動軸承潤滑和密封(1)滾動軸承潤滑

1講授和板書：滾動軸承潤滑種類和應用特點.(2)滾動軸承密封

1講授和板書：滾動軸承的密封種類和應用特點.四、滾動軸承的間隙調整

1展示：滾動軸承間隙調整方法動畫演示.2講授和板書：滾動軸承的間隙調整目的和方法.五、滾動軸承的拆卸

1展示：滾動軸承拆卸裝置結構圖

2講授和板書：滾動軸承的拆卸方法和注意事項.六、總結和結尾 總結：以上為滾動軸承組合設計的基本內容.2 結尾：滾動軸承組合設計的基本內容是工程實際設計的重要基礎.44

第二十三講

滾動軸承習題課

【教學目標】 掌握滾動軸承選擇計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1滾動軸承當量動負荷計算。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計一般程序.一、軸承類型和尺寸選擇

1講授和板書：軸承類型選擇(深溝球軸承).2講授和板書：軸承尺寸選擇和性能指標.二、當量動負荷計算

1講授和板書：徑向力和軸向力計算.2講授和板書：當量動負荷計算.三、滾動軸承壽命計算

1講授和板書：滾動軸承壽命計算.四、角接觸軸承壽命計算

1講授和板書：改選角接觸軸承、查得性能指標.2講授和板書：徑向力和軸向力計算.3講授和板書：當量動負荷計算.4講授和板書：滾動軸承壽命計算.5 討論：角接觸軸承和深溝球軸承壽命比較.6 提問：提高滾動軸承壽命的其它方法.五、作業（P129第六題）

七、總結和結尾 總結：以上為滾動軸承的一般設計過程，其中關鍵是當量動負荷計算.2 結尾：滾動軸承應用最為廣泛，有些場合不合適.46

第二十四講

聯軸器和離合器

【教學目標】 掌握聯軸器的功用、分類和選擇方法；

2掌握幾種常用聯軸器的結構、特點和應用場合。3 了解常用離合器的類型及特點。【教學重點】

1聯軸器的分類以及常用聯軸器的結構特點。【教學過程】

提問：機器組成.總結：聯軸器連接機器各組成部分.一、概述

(1)聯軸器功用

1講授和板書：聯軸器功用.2講授和板書：聯軸器和離合器的區別.(2)聯軸器分類

1展示：兩軸位移的基本形式.2講授和板書：兩軸位移的基本形式.3講授和板書：聯軸器分類.(3)離合器種類

1講授和板書：離合器種類.(4)聯軸器選擇

1講授和板書：聯軸器選擇基本程序.2講授和板書：許用扭距計算.二、常用聯軸器(1)剛性聯軸器

1展示和講授：凸緣聯軸器.2展示和講授：套筒聯軸器.3展示和講授：夾殼聯軸器.(2)位移補償方法

1講授和板書：位移補償的兩種基本方法.(3)無彈性元件撓性聯軸器 1展示和講授：滑塊聯軸器.2展示和講授：齒輪聯軸器.3展示和講授：滾子鏈聯軸器.4展示和講授：萬向聯軸器.47

(4)金屬彈性元件撓性聯軸器 1展示和講授：蛇形彈簧聯軸器.2展示和講授：徑向簧片聯軸器.(5)非金屬彈性元件撓性聯軸器 1展示和講授：彈性套柱銷聯軸器.2展示和講授：彈性柱銷聯軸器.三、總結和結尾 總結：以上重點為聯軸器的分類方法和常用聯軸器的結構特點.2 結尾：離合器部分不再講解，作為同學們課下的自學內容，要求了解常用離合器的類型及特點。

第二十五講

軸1(概述和結構設計)

【教學目標】 熟悉軸的功用、類型、特點及應用情況；

2了解軸設計的主要問題，熟悉軸的材料、剛度計算和振動穩定性計算的基本思路； 掌握軸結構設計的基本因素和基本方法。【教學重點】 1軸的結構設計。【教學過程】

提問：機械零件分類.總結：機械傳動支撐于軸上.一、概述(1)軸分類

1講授和板書：軸的基本類型和應用特點.2展示：各類軸的結構圖.3 練習：軸類型判別.(2)軸設計的主要問題

1講授和板書：軸設計的主要問題.2講授和板書：振動穩定性計算思路.3講授和板書：剛度計算思路.4講授和板書：軸的常用材料.二、軸的結構設計

(1)軸結構設計的基本問題 1講授和板書：基本問題.2展示：結構設計實例圖.(2)初算

1講授和板書：初算公式.(3)結構設計基本因素 1展示：軸系結構圖.2展示：結構設計基本因素結構圖.3講授和板書：結構設計基本因素.三、總結和結尾 總結：以上為軸結構設計的基本考慮因素.2 結尾：如何綜合應用將通過設計實例體會.49

第二十六講(1)軸2(軸的強度計算)

【教學目標】 掌握軸強度校核的許用彎曲應力法； 2掌握軸強度校核的安全系數法。【教學重點】

1軸強度校核的安全系數法。【教學過程】

提問：軸受力特點和可能的失效形式.總結：軸的失效形式.一、許用彎曲應力法

1講授和板書：第三強度理論及當量應力計算公式.2講授和板書：軸當量應力計算.3 展示：應力循環變化圖.4講授和板書：引入應力校正系數考慮應力變化.5講授和板書：給出強度條件.二、安全系數法

1講授和板書：強度計算基本判據.2講授和板書：許用安全系數確定.3講授和板書：安全系數計算.4講授和板書：靜強度條件建立.5講授和板書：危險截面確定原則.三、總結和結尾 總結：以上為軸強度校核的基本方法，分別用于一般用途軸和重要軸.2 結尾：通過下一次課的設計實例將訓練上述強度公式的具體使用方法.50

第二篇：機械設計教案

機械設計教案

第一講 機械設計概論

【教學目標】 了解“機械設計”課程的地位和作用； 了解“機械設計”課程的研究對象、研究內容和學習方法； 3 了解機械設計學科的最新發展。【教學重點】

1“機械設計”課程的研究對象和研究內容。【教學過程】

一、課程的地位和作用 動畫演示：自動生產線中帶式運輸機.2 展示：帶式運輸機平面圖.3 討論：帶式運輸機設計問題.4 講授：“機械設計”課程的地位和作用.二、研究對象和研究內容 1展示：帶式運輸機平面圖.2討論：機器的組成，引出機械零部件的基本概念.3 板書：機械零部件的基本概念.4 動畫演示：減速器拆裝過程.5 討論：減速器中的機械零部件.6 總結和板書：機械零部件分類.7講授和板書：本課程的研究對象和研究內容.三、學習方法 舉例：單因素思維和多因素思維的區別.四、學科的最新發展 1講授：發展方向.2舉例：科研成果.3演示：成果圖片或動畫.五、總結和結尾 總結：機械零部件分類以及本課程的研究對象和研究內容.2 結尾：指出本課程將根據機械零部件的分類情況，分3大部分展開.第二講 帶傳動1(帶傳動基礎知識和基本理論)【教學目標】 了解帶傳動的類型、特點和應用情況； 2熟悉普通V帶的結構和標準； 掌握帶傳動工作原理、受力分析和應力分布、彈性滑動和打滑等基本理論；

4掌握帶傳動的失效形式和計算準則、承載能力確定方法。【教學重點】

1帶傳動的基本理論。【教學難點】

1彈性滑動和打滑。【教學過程】

提問：機械零部件分類.總結：機械傳動基本類型.一、帶傳動概述(1)特點和應用

1展示：帶傳動動畫.2講授和板書：帶傳動優缺點.3展示：帶傳動應用動畫.4講授：帶傳動應用特點.(2)帶傳動分類

1講授和板書：帶傳動基本類型.2展示和講授：各類帶傳動的結構和應用特點.(3)V帶的結構、型號和長度 1展示和講授：V帶的基本結構.2講授和板書：V帶的型號和長度.二、帶傳動基本理論(1)帶傳動工作原理

1展示和講授：帶傳動工作原理.(2)受力分析.1 展示：受力分析圖.2講授和板書：有效拉力及最大有效拉力計算公式.3講授和板書：最大有效拉力計算公式推導(包括歐拉公式推導).(3)應力分析 展示：應力分布圖.2講授和板書：拉應力.3講授和板書：離心應力.4 講授和板書：彎曲應力.5講授和板書：總應力計算公式和最大應力作用位置.6動畫演示：帶傳動總應力分布.(4)彈性滑動和打滑 1 展示：應力分布圖.2講授和板書：彈性滑動現象及其后果.3展示：接觸弧組成圖.4 講授和板書：打滑及其后果.5講授和板書：彈性滑動和打滑的關系和區別.6動畫演示：彈性滑動和打滑現象.(5)失效形式和計算準則

1討論和板書：帶傳動失效形式.2講授和板書：帶傳動計算準則.(6)承載能力確定

1講授和板書：帶傳動傳遞功率計算公式推導.三、總結和結尾 總結：以上為關于帶傳動的基礎知識和基本理論，其中力和應力分析以及彈性滑動和打滑為其核心內容.2 結尾：帶傳動的設計方法將以上述基本理論為基礎而展開.第三講 帶傳動2(帶傳動設計和張緊裝置)【教學目標】 掌握帶傳動設計參數選擇和計算方法； 2了解帶傳動張緊的原因和張緊裝置。【教學重點】

1帶傳動設計參數選擇和計算方法。【教學過程】

提問：帶傳動應力分布、彈性滑動和打滑、失效形式和計算準則.討論：多未知量問題的求解特點.一、帶傳動設計(1)參數選擇

1講授和板書：最小帶輪直徑選擇.2講授和板書：帶速選擇.3講授和板書：中心距選擇.4展示：帶傳動幾何關系圖.5講授和板書：小帶輪包角計算公式.6 討論和板書：小帶輪包角選擇原則.7講授和板書：初拉力選擇原則.(2)帶型號、長度和根數確定 1講授和板書：帶型號確定原則.2展示和講授：各類帶傳動的結構和應用特點.3展示：帶傳動幾何關系圖.4講授和板書：帶長計算公式及其確定方法.5講授和板書：根數確定方法和計算公式.二、帶傳動張緊

1講授和板書：張緊原因.2講授和板書：張緊方法.3展示：張緊裝置圖.4講授和板書：張緊輪位置選擇.三、總結和結尾 總結：以上為帶傳動的設計方法，其中參數選擇是關鍵.2 結尾：依據上述設計方法，我們將完成帶式運輸機中帶傳動的設計計算工作.第四講 帶傳動3（習題課）

【教學目標】 掌握機械傳動裝置總體設計的基本方法； 2掌握帶傳動設計計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1帶傳動設計計算能力訓練。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：機械傳動裝置的一般設計步驟.一、傳動裝置總體設計 1講授和板書：電機選擇.2講授和板書：總傳動比確定及其分配.3 講授和板書：運動學計算.二、帶傳動設計

1分析和板書：帶傳動設計已知條件.2講授和板書：帶型號確定.3講授和板書：帶輪直徑確定.4 討論：帶速不合適如何調整.5講授和板書：帶長、中心距和包角確定.6討論：包角不合適如何調整.7講授和板書：帶根數確定.8講授和板書：帶初拉力和壓軸力確定.三、作業

四、總結和結尾 總結：以上為帶傳動的一般設計過程，其中關鍵是參數選擇，設計參數調整能力是重要的設計技能.2 結尾：帶式運輸機中帶傳動部分已經設計完成，尚有齒輪傳動和鏈傳動有待于設計.第五講 齒輪傳動1(齒輪傳動概述和材料失效計算準則)【教學目標】 熟悉齒輪傳動的類型、特點和應用情況； 2 掌握齒輪傳動的材料、失效形式和計算準則。【教學重點】

1齒輪傳動的材料、失效形式和計算準則。【教學過程】

提問：機械傳動分類.總結：機械傳動最主要類型.一、齒輪傳動概述(1)特點和應用

1講授和板書：齒輪傳動優缺點.2展示和講授：齒輪傳動應用實例和應用.(2)齒輪傳動分類

1講授和板書：齒輪傳動基本類型.2展示：各類齒輪傳動動畫演示.3講授：各類齒輪傳動的結構和應用特點.二、齒輪傳動材料、失效形式和計算準則(1)齒輪傳動材料

1講授和板書：齒輪傳動材料的基本要求.2講授和板書：各類齒輪材料及其應用特點.(2)失效形式

1講授和板書：齒輪傳動的失效形式.2展示：齒根折斷形成機理動畫以及實例照片.3講授和板書：齒根折斷形成機理、特征及其分類.4展示：齒面點蝕形成機理動畫以及實例照片.5講授和板書：齒面點蝕形成機理、特征及其分類.6展示：齒面膠合實例照片.7講授和板書：齒面膠合形成機理及特征.8展示：齒面磨損實例照片.9講授和板書：齒面磨損形成機理及特征.10展示：齒面塑性變形形成機理動畫以及實例照片.11講授和板書：齒面塑性變形形成機理及特征.(3)計算準則

1講授和板書：齒輪傳動設計計算準則.三、總結和結尾 總結：齒輪傳動的材料、失效形式和計算準則.2 結尾：以后的強度設計將針對相應的失效形式，根據計算準則展開.第六講 齒輪傳動2(受力分析和計算載荷)【教學目標】 掌握齒輪傳動受力分析的基本方法； 掌握齒輪傳動計算載荷的基本概念、各種載荷系數的影響因素及確定方法。【教學重點】

1齒輪傳動受力分析和計算載荷。【教學過程】

討論：齒輪傳動強度設計的基礎是受力分析.一、齒輪傳動受力分析

(1)直齒圓柱齒輪傳動受力分析

1展示：直齒圓柱齒輪傳動受力分析動畫.2講授和板書：直齒圓柱齒輪傳動受力計算公式及其方向判斷規則.(2)斜齒圓柱齒輪傳動受力分析

1展示：斜齒圓柱齒輪傳動受力分析動畫.2講授和板書：斜齒圓柱齒輪傳動受力計算公式及其方向判斷規則.二、齒輪傳動的計算載荷

1講授和板書：齒輪傳動計算載荷的概念和計算公式.2講授和板書：使用系數考慮的基本因素及其確定方法.3講授和板書：動載系數考慮的基本因素及其確定方法.4講授和板書：齒間載荷分配系數考慮的基本因素及其確定方法.5講授和板書：齒向載荷分布系數考慮的基本因素及其確定方法.6 展示：齒輪傳動偏載現象動畫演示.三、總結和結尾 總結：齒輪傳動的受力分析要點和計算載荷考慮的基本因素.2 結尾：受力分析的結果將帶入強度公式進行強度計算.第七講 齒輪傳動3(直齒圓柱齒輪傳動強度計算)【教學目標】 掌握直齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度計算公式的力學模型、推導思路及應用注意事項；

2掌握直齒圓柱齒輪傳動齒根彎曲疲勞強度計算公式力學模型、推導思路及應用注意事項。【教學重點】

1直齒圓柱齒輪傳動強度計算。【教學過程】

提問：齒輪傳動設計計算準則.一、齒面接觸疲勞強度(1)公式推導

1展示：赫茲接觸模型動畫演示.2講授和板書：赫茲接觸應力計算公式.3展示：赫茲接觸應力變化規律動畫演示.4講授和板書：計算特征點.5展示：計算模型圖.6講授和板書：齒面接觸疲勞強度計算公式推導.(2)應用說明

1分析和板書：中心距和分度圓直徑對接觸疲勞強度的影響.2分析和板書：齒面硬度對接觸疲勞強度的影響.二、齒根彎曲疲勞強度(1)公式推導

1講授和板書：基本假設.2展示：彎曲應力計算模型動畫演示.3講授和板書：齒根彎曲應力計算公式推導.(2)應用說明

1分析和板書：模數對齒根彎曲應力的影響.三、總結和結尾 總結：直齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲接觸疲勞強度公式的推導過程及其應用注意事項.2 結尾：上述公式可以直接用于工程實際解決具體設計問題.第八講 齒輪傳動4（習題課1）

【教學目標】 掌握直齒圓柱齒輪傳動設計計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1齒輪傳動參數的確定和調整方法。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計計算公式選擇.一、參量選擇

1講授和板書：傳動精度選擇.2講授和板書：齒輪材料和熱處理方式選擇.3 講授和板書：小齒輪齒數選擇.4講授和板書：齒寬系數選擇.二、小齒輪分度圓直徑計算 1分析和板書：設計公式.2講授和板書：載荷系數確定.3講授和板書：彈性系數和重合度系數等確定.4講授和板書：許用應力確定.5講授和板書：小齒輪分度圓直徑計算和圓周速度校驗.6講授和板書：傳動參數確定和調整及幾何尺寸計算.三、彎曲強度校驗

1講授和板書：彎曲強度校驗公式.2講授和板書：系數確定和強度校驗.四、作業

五、總結和結尾 總結：以上為齒輪傳動的一般設計過程，其中關鍵是參數選擇，設計參數調整能力是重要的設計技能.2 結尾：帶式運輸機中帶傳動和齒輪傳動部分已經設計完成，尚有鏈傳動有待于設計，此外，齒輪傳動部分尚可以選用斜齒輪和人字齒輪.第九講 齒輪傳動5(斜齒輪強度計算和錐齒輪傳動)【教學目標】 掌握斜齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度以及齒根彎曲疲勞強度計算公式的力學模型、推導思路及應用注意事項； 掌握直齒圓錐齒輪傳動幾何關系、受力分析和強度計算方法。【教學重點】

1斜齒圓柱齒輪傳動強度計算。【教學過程】

提問：直、斜齒輪傳動區別和聯系.一、斜齒圓柱齒輪傳動齒面接觸疲勞強度(1)公式推導

1展示：計算模型圖.2講授和板書：赫茲接觸應力計算公式.3講授和板書：齒面接觸疲勞強度計算公式推導.(2)應用說明

1分析和板書：直、斜齒輪傳動承載能力比較.二、斜齒圓柱齒輪傳動齒根彎曲疲勞強度(1)公式推導

1講授和板書：基本假設.2講授和板書：齒根彎曲應力計算公式推導.三、直齒圓錐齒輪傳動(1)直齒圓錐齒輪傳動特點.1講授和板書：直齒圓錐齒輪傳動特點.(2)直齒圓錐齒輪傳動幾何關系及當量齒輪基本參數 1 展示：直齒圓錐齒輪傳動幾何關系和當量關系.2講授和板書：直齒圓錐齒輪傳動幾何關系.3講授和板書：當量齒輪基本參數.(3)受力分析

1展示：受力分析模型動畫演示.2 講授和板書：直齒圓錐齒輪傳動力計算公式和方向判別原則.(4)接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度

1講授和板書：接觸應力計算公式推導.2講授和板書：彎曲應力計算公式推導.3講授和板書：應用注意事項.四、總結和結尾 總結：直、斜齒圓柱齒輪以及圓錐傳動齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度公式的區別和聯系.2 結尾：上述公式可以直接用于工程實際解決具體設計問題.第十講 齒輪傳動6(齒輪傳動設計參數和許用應力)【教學目標】 掌握齒輪傳動設計參數意義、選擇原則和方法； 2掌握齒輪傳動許用應力選擇原則和方法； 3 了解齒輪的常用結構形式。【教學重點】

1設計參數和許用應力選擇。【教學過程】

一、設計參數和許用應力(1)接觸強度

1分析和板書：齒寬系數對接觸疲勞強度的影響.2分析和板書：許用接觸應力確定方法及分析.(2)彎曲強度

1分析和板書：重合度系數確定方法.2分析和板書：齒形系數對齒根彎曲應力的影響.3分析和板書：許用彎曲應力確定方法及分析.4講授和板書：小齒輪齒數確定原則.(3)斜齒輪傳動

1分析和板書：螺旋角選擇原則.2講授和板書：螺旋角系數確定.3講授和板書：齒形系數確定.二、齒輪結構 展示：齒輪結構圖.2 講授：齒輪結構類型.三、總結和結尾 總結：齒輪傳動設計參數和許用應力的選擇是設計過程的關鍵.2 結尾：以設計公式為基礎，具有設計參數和許用應力的選擇能力即可以解決工程實際中的具體設計問題.第十一講 齒輪傳動7（習題課2）

【教學目標】 掌握斜齒圓柱齒輪傳動設計計算的基本技能； 2進行查閱圖表和運用標準的基本訓練； 齒輪傳動受力分析訓練以及設計計算公式分析訓練。【教學重點】

1斜齒圓柱齒輪傳動設計計算。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計計算公式選擇.一、參量選擇

1講授和板書：傳動精度選擇.2講授和板書：齒輪材料和熱處理方式選擇.3 講授和板書：小齒輪齒數選擇.4講授和板書：齒寬系數選擇.二、小齒輪分度圓直徑計算 1分析和板書：設計公式.2講授和板書：載荷系數確定.3講授和板書：彈性系數和重合度系數等確定.4講授和板書：許用應力確定.5講授和板書：小齒輪分度圓直徑計算和圓周速度校驗.6講授和板書：傳動參數確定和調整及幾何尺寸計算.三、彎曲強度校驗

1講授和板書：彎曲強度校驗公式.2講授和板書：系數確定和強度校驗.四、受力分析題(1)圓柱齒輪傳動 展示：二級圓柱齒輪傳動簡圖、已知條件和待求量.2 練習：各力方向確定.3 總結和答案：力方向確定原則和各力正確方向.(2)圓錐齒輪傳動 展示：二級圓錐——圓柱齒輪傳動簡圖、已知條件和待求量.2 練習：各力方向確定.3 總結和答案：力方向確定原則和各力正確方向.五、設計計算公式分析題 1展示：已知條件和具體問題.2 討論和提問：學生回答問題.3 總結：正確答案.五、作業

六、總結和結尾 總結：斜齒輪傳動一般設計過程，設計參數調整，受力分析規律.2 結尾：帶式運輸機中傳動形式尚有可能采用蝸桿傳動等.第十二講 蝸桿傳動1(蝸桿傳動概述和參數選擇幾何計算)【教學目標】 熟悉蝸桿傳動的類型、特點和應用情況； 掌握蝸桿傳動的參數選擇原則和幾何計算方法。【教學重點】

1蝸桿傳動的參數選擇。【教學過程】

提問：機械傳動分類.總結：機械傳動的第二大傳動類型.一、蝸桿傳動概述(1)特點和應用

1講授和板書：蝸桿傳動優缺點.2展示和講授：蝸桿傳動應用實例和應用特點.(2)蝸桿傳動分類

1講授和板書：蝸桿傳動基本類型.2展示：各類蝸桿傳動動畫演示.3講授：各類蝸桿傳動的結構和應用特點.(3)普通蝸桿傳動的嚙合特點 1展示：普通蝸桿傳動主平面圖.2講授和板書：普通蝸桿傳動主平面概念和嚙合特點.二、蝸桿傳動參數選擇和幾何計算(1)參數選擇

1講授和板書：模數和壓力角.2講授和板書：蝸桿中圓直徑和直徑系數.3 講授和板書：蝸桿頭數和蝸輪齒數.4講授和板書：蝸桿導程角.(2)幾何計算

1講授和板書：普通蝸桿傳動幾何計算公式.三、總結和結尾 總結：蝸桿傳動一般設計過程，參數選擇的關鍵作用.2 結尾：進行實際蝸桿傳動尚需建立基于計算準則的強度設計公式.第十三講 蝸桿傳動2(蝸桿傳動失效形式和受力分析)【教學目標】 掌握蝸桿傳動的材料、失效形式和失效特點以及計算準則； 2 掌握蝸桿傳動的受力分析方法。【教學重點】

1蝸桿傳動的材料、失效特點、計算準則和受力分析。【教學過程】

提問：齒輪傳動失效形式.一、蝸桿傳動的材料、失效形式和計算準則(1)蝸桿傳動材料

1講授和板書：蝸桿傳動材料的基本要求.2講授和板書：蝸桿材料種類和應用.3講授和板書：蝸輪材料種類和應用.(2)蝸桿傳動失效形式和失效特點 1講授和板書：蝸桿傳動失效形式.2展示：蝸桿傳動失效形式.3講授和板書：蝸桿傳動失效特點.(3)蝸桿傳動設計計算準則

1講授和板書：蝸桿傳動的設計計算準則.二、蝸桿傳動受力分析

1展示：蝸桿傳動受力分析動畫演示以及受力分析圖.2講授和板書：蝸桿和蝸輪受力計算公式.3 講授和板書：蝸桿和蝸輪受力方向確定原則.三、總結和結尾 總結：蝸桿傳動材料決定其失效形式，失效形式決定了設計計算準則；而受力分析是應力求解的基本條件。結尾：本部分工作是強度設計的重要基礎和依據。

第十四講 蝸桿傳動3(強度計算和熱平衡計算)【教學目標】 掌握蝸桿傳動的接觸疲勞強度和彎曲疲勞 強度計算模型、推導過程以及應用注意事項； 掌握蝸桿傳動效率計算方法和熱平衡計算方法。【教學重點】

1蝸桿傳動的強度公式和熱平衡計算方法。【教學過程】

提問：蝸桿傳動的材料、失效形式和計算準則.一、蝸桿傳動接觸疲勞強度計算(1)公式推導

1展示：計算模型圖.2講授和板書：蝸桿傳動計算模型.3講授和板書：赫茲公式.4講授和板書：綜合曲率半徑計算.5講授和板書：計算載荷計算.6講授和板書：接觸線長度計算.7講授和板書：接觸強度設計和校核公式.(2)公式應用注意

1講授和板書：許用接觸應力確定.2講授和板書：載荷系數計算特點.二、蝸桿傳動彎曲疲勞強度計算(1)公式推導

1講授和板書：比較法給出彎曲疲勞強度設計和校核公式.(2)公式應用注意

1講授和板書：齒形系數確定方法.2講授和板書：螺旋角系數確定方法.三、蝸桿傳動效率和熱平衡計算

1講授和板書：蝸桿傳動效率計算公式.2講授和板書：蝸桿傳動熱平衡計算公式.3 討論：改善散熱條件的措施.四、總結和結尾 總結：本節給出了蝸桿傳動接觸疲勞強度計算公式、彎曲疲勞強度計算公式以及熱平衡計算公式。結尾：上述公式的靈活應用即可以解決工程實際中的蝸桿傳動設計問題。

第十五講 蝸桿傳動4（習題課）

【教學目標】 掌握普通蝸桿傳動設計計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1傳動參數的選擇和調整。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計計算公式選擇.一、參量選擇

1講授和板書：材料和熱處理方式選擇.2講授和板書：精度選擇.3 講授和板書：蝸桿頭數選擇.二、強度計算

1分析和板書：設計公式.2講授和板書：蝸輪軸扭距確定.3講授和板書：載荷系數確定.4講授和板書：彈性系數確定.5講授和板書：許用應力確定.6講授和板書：傳動參數確定和調整.7講授和板書：導程角計算.三、傳動參數和尺寸確定 1講授和板書：中心距計算.2講授和板書：中圓直徑計算.3講授和板書：圓周速度和相對滑動速度校驗.四、彎曲強度校驗

1講授和板書：系數確定.2講授和板書：強度校驗.五、熱平衡校驗

1講授和板書：參量確定.2講授和板書：熱平衡校驗.六、作業

七、總結和結尾 總結：以上為蝸桿傳動的一般設計過程，其中關鍵是參數選擇，設計參數調整能力是重要的設計技能.2 結尾：蝸桿傳動尚可用于許多場合.第十六講 軸1(概述和結構設計)【教學目標】 熟悉軸的功用、類型、特點及應用情況；

2了解軸設計的主要問題，熟悉軸的材料、剛度計算和振動穩定性計算的基本思路； 掌握軸結構設計的基本因素和基本方法。【教學重點】 1軸的結構設計。【教學過程】

提問：機械零件分類.總結：機械傳動支撐于軸上.一、概述(1)軸分類

1講授和板書：軸的基本類型和應用特點.2展示：各類軸的結構圖.3 練習：軸類型判別.(2)軸設計的主要問題

1講授和板書：軸設計的主要問題.2講授和板書：振動穩定性計算思路.3講授和板書：剛度計算思路.4講授和板書：軸的常用材料.二、軸的結構設計

(1)軸結構設計的基本問題 1講授和板書：基本問題.2展示：結構設計實例圖.(2)初算

1講授和板書：初算公式.(3)結構設計基本因素 1展示：軸系結構圖.2展示：結構設計基本因素結構圖.3講授和板書：結構設計基本因素.三、總結和結尾 總結：以上為軸結構設計的基本考慮因素.2 結尾：如何綜合應用將通過設計實例體會.第十七講 軸2(軸的強度計算)【教學目標】 掌握軸強度校核的許用彎曲應力法； 2掌握軸強度校核的安全系數法。【教學重點】

1軸強度校核的安全系數法。【教學過程】

提問：軸受力特點和可能的失效形式.總結：軸的失效形式.一、許用彎曲應力法

1講授和板書：第三強度理論及當量應力計算公式.2講授和板書：軸當量應力計算.3 展示：應力循環變化圖.4講授和板書：引入應力校正系數考慮應力變化.5講授和板書：給出強度條件.二、安全系數法

1講授和板書：強度計算基本判據.2講授和板書：許用安全系數確定.3講授和板書：安全系數計算.4講授和板書：靜強度條件建立.5講授和板書：危險截面確定原則.三、總結和結尾 總結：以上為軸強度校核的基本方法，分別用于一般用途軸和重要軸.2 結尾：通過下一次課的設計實例將訓練上述強度公式的具體使用方法.第十八講 軸3（習題課）

【教學目標】 掌握一般轉軸設計計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1結構設計和強度校核。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計一般程序.一、參量選擇

1講授和板書：材料和熱處理方式選擇.2講授和板書：潤滑方式選擇.3 講授和板書：密封方式選擇.二、結構設計

1講授和板書：外形設計.2講授和板書：箱體尺寸確定.3講授和板書：軸徑初算.4講授和板書：軸尺寸確定.三、強度校核

1講授和板書：支點、受力點確定.2講授和板書：求支反力、畫彎矩圖.3講授和板書：危險截面判斷.4講授和板書：安全系數校核.四、作業

五、總結和結尾 總結：以上為軸的一般設計過程，其中關鍵是結構設計.2 結尾：軸支撐傳動件但需支撐于軸承上.第十九講 滾動軸承1(概述和結構設計)【教學目標】 熟悉滾動軸承的分類、特點、應用和類型選擇原則；

2掌握滾動軸承的失效形式、基本額定壽命等重要概念和壽命計算方法。

【教學重點】

1滾動軸承的尺寸選擇計算。【教學難點】

1角接觸滾動軸承的當量動負荷計算。【教學過程】

提問：軸如何支撐.總結：滾動軸承和滑動軸承區別.一、概述

(1)滾動軸承構造

1展示：滾動軸承構造動畫.2講授和板書：滾動軸承的基本構造.(2)滾動軸承材料

1講授和板書：滾動軸承材料.(3)滾動軸承特點

1講授和板書：滾動軸承優缺點.(4)滾動軸承設計任務

1講授和板書：滾動軸承設計任務.二、滾動軸承的類型選擇(1)滾動軸承分類

1展示：滾動軸承基本類型結構圖.2講授和板書：滾動軸承基本類型.(2)滾動軸承代號

1講授和板書：滾動軸承代號.2講授和板書：滾動軸承基本代號.(3)滾動軸承類型選擇

1講授和板書：滾動軸承類型選擇原則.三、滾動軸承尺寸選擇計算(1)載荷分布和應力變化

1展示：滾動軸承載荷分布和應力變化圖及動畫演示.2講授和板書：載荷分布和應力變化特點.(2)滾動軸承失效形式和計算準則

1展示：滾動軸承失效形式動畫演示和實例照片.2講授和板書：滾動軸承的主要失效形式和計算準則.(3)滾動軸承壽命計算

1講授和板書：滾動軸承基本概念（基本額定壽命、基本額定動負荷及當量動負荷）.2講授和板書：壽命計算公式.3講授和板書：角接觸軸承軸向載荷計算.(4)滾動軸承靜負荷計算

1講授和板書：滾動軸承基本概念（基本額定靜負荷及當量靜負荷）.2講授和板書：靜負荷計算公式.(5)極限轉速計算

1講授和板書：極限轉速基本概念.2講授和板書：極限轉速計算公式.四、總結和結尾 總結：以上為滾動軸承類型選擇和尺寸選擇計算的基本理論和基本方法.2 結尾：滾動軸承設計尚有一個組合設計的問題.第二十講 滾動軸承2(組合設計)【教學目標】

1掌握滾動軸承組合設計的基本內容和基本方法。【教學重點】

1滾動軸承的組合設計。【教學過程】

提問：滾動軸承設計計算準則.總結：滾動軸承設計的重要組成部分為組合設計.一、軸系固定的結構形式(1)兩端固定

1展示：兩端固定滾動軸承部件動畫演示.2講授和板書：兩端固定軸承部件的結構特點和應用.(2)一端固定一端游動

1展示：一端固定一端游動滾動軸承部件動畫演示.2講授和板書：一端固定一端游動軸承部件的結構特點和應用.(3)兩端游動

1展示：兩端游動滾動軸承部件動畫演示.2講授和板書：兩端游動軸承部件的結構特點和應用.二、滾動軸承的配合

1講授和板書：滾動軸承的配合特點.三、滾動軸承潤滑和密封(1)滾動軸承潤滑

1講授和板書：滾動軸承潤滑種類和應用特點.(2)滾動軸承密封

1講授和板書：滾動軸承的密封種類和應用特點.四、滾動軸承的間隙調整

1展示：滾動軸承間隙調整方法動畫演示.2講授和板書：滾動軸承的間隙調整目的和方法.五、滾動軸承的拆卸

1展示：滾動軸承拆卸裝置結構圖

2講授和板書：滾動軸承的拆卸方法和注意事項.六、總結和結尾 總結：以上為滾動軸承組合設計的基本內容.2 結尾：滾動軸承組合設計的基本內容是工程實際設計的重要基礎.第二十一講 滾動軸承3（習題課）

【教學目標】 掌握滾動軸承選擇計算的基本技能； 3進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1滾動軸承當量動負荷計算。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：設計一般程序.一、軸承類型和尺寸選擇

1講授和板書：軸承類型選擇(深溝球軸承).2講授和板書：軸承尺寸選擇和性能指標.二、當量動負荷計算

1講授和板書：徑向力和軸向力計算.2講授和板書：當量動負荷計算.三、滾動軸承壽命計算

1講授和板書：滾動軸承壽命計算.四、角接觸軸承壽命計算

1講授和板書：改選角接觸軸承、查得性能指標.2講授和板書：徑向力和軸向力計算.3講授和板書：當量動負荷計算.4講授和板書：滾動軸承壽命計算.5 討論：角接觸軸承和深溝球軸承壽命比較.6 提問：提高滾動軸承壽命的其它方法.五、作業

六、總結和結尾 總結：以上為滾動軸承的一般設計過程，其中關鍵是當量動負荷計算.2 結尾：滾動軸承應用最為廣泛，有些場合不合適.第二十二講 聯軸器

【教學目標】 掌握聯軸器的功用、分類和選擇方法；

2掌握幾種常用聯軸器的結構、特點和應用場合。【教學重點】

1聯軸器的分類以及常用聯軸器的結構特點。【教學過程】

提問：機器組成.總結：聯軸器連接機器各組成部分.一、概述

(1)聯軸器功用

1講授和板書：聯軸器功用.2講授和板書：聯軸器和離合器的區別.(2)聯軸器分類

1展示：兩軸位移的基本形式.2講授和板書：兩軸位移的基本形式.3講授和板書：聯軸器分類.(3)離合器種類

1講授和板書：離合器種類.(4)聯軸器選擇

1講授和板書：聯軸器選擇基本程序.2講授和板書：許用扭距計算.二、常用聯軸器(1)剛性聯軸器

1展示和講授：凸緣聯軸器.2展示和講授：套筒聯軸器.3展示和講授：夾殼聯軸器.(2)位移補償方法

1講授和板書：位移補償的兩種基本方法.(3)無彈性元件撓性聯軸器 1展示和講授：滑塊聯軸器.2展示和講授：齒輪聯軸器.3展示和講授：滾子鏈聯軸器.4展示和講授：萬向聯軸器.(4)金屬彈性元件撓性聯軸器 1展示和講授：蛇形彈簧聯軸器.2展示和講授：徑向簧片聯軸器.(5)非金屬彈性元件撓性聯軸器

1展示和講授：彈性套柱銷聯軸器.2展示和講授：彈性柱銷聯軸器.三、總結和結尾 總結：以上重點為聯軸器的分類方法和常用聯軸器的結構特點.2 結尾：聯軸器部分結束了，意味著軸系零件部分的結束以及全部內容的結束。尚需深刻體會，融會貫通，真正掌握機械設計的基本技能和基本方法。

第二十三講（2）螺紋聯接1 【教學目標】 了解螺紋聯接的基本類型以及其間的區別； 了解螺紋聯接擰緊的目的和擰緊力矩的計算方法； 了解螺紋聯接防松的必要性以及防松的基本原理和措施。【教學重點】

1螺紋聯接類型間的區別；

2防松的必要性、基本原理和具體措施。【教學過程】

一、螺紋聯接的基本類型 提問：機械零部件分類（引出本部分研究對象——聯接件）.2討論：聯接件之間的區別（給出聯接件分類）.3板書：聯接件分類.4展示：螺紋聯接的4種基本類型.5 講授：各類螺紋聯接在結構、應用和承載機理方面的區別.二、螺紋聯接的擰緊

1講授和板書：螺紋聯接擰緊的目的.2講授和板書：螺紋聯接擰緊力矩的計算.三、螺紋聯接的防松 討論和板書：螺紋聯接防松的必要性.2講授和板書：螺紋聯接防松的基本問題.3 講授和板書：螺紋聯接防松的基本原理和具體方法.4展示：防松的具體方法(圖片和動畫).四、總結和結尾 總結：螺紋聯接的基本類型及其間的區別；防松的必要性、基本原理、具體方法。結尾：指出本部分屬螺紋聯接的基本知識，以此為基礎，應該進一步展開螺紋聯接基本設計理論和基本設計方法的學習.第二十四講 螺紋聯接2（螺栓聯接強度計算）

【教學目標】 掌握受剪螺栓聯接強度計算方法； 2掌握受拉螺栓聯接強度計算方法。【教學難點】

1既受預緊力又受工作載荷的受拉緊螺栓聯接強度計算。【教學過程】 討論：螺栓聯接可能的失效形式.一、受剪螺栓聯接強度計算

1展示：受剪螺栓受力分析圖和動畫.2講授和板書：受剪螺栓強度計算公式.3舉例：說明受剪螺栓強度計算公式應用.二、受拉螺栓聯接強度計算(1)受拉松螺栓

1展示：受拉松螺栓受力分析圖.2講授：受拉松螺栓受力特點和強度計算公式.3 板書：受拉松螺栓強度計算公式.(2)只受預緊力緊螺栓

1展示：只受預緊力緊螺栓受力分析圖.2 討論：只受預緊力緊螺栓強度計算方法.3講授：只受預緊力緊螺栓受力特點和強度計算公式.4 板書：只受預緊力緊螺栓強度計算公式.(3)既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓

1展示：既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓受力分析圖以及動畫演示.2展示：受拉螺栓聯接力－變形關系圖.3講授：受拉螺栓聯接力－變形關系圖.4講授：預緊力、剩余預緊力和工作載荷之間關系的三個基本公式.5板書：預緊力、剩余預緊力和工作載荷之間關系的三個基本公式.6展示：拉力變化圖.7講授和板書：拉力幅計算公式.8討論：既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓強度計算方法.9板書：既受預緊力又受工作載荷的緊螺栓強度計算公式.三、總結和結尾 總結：螺栓聯接承載機理、失效形式、受力特點和強度計算的區別.2 結尾：指出螺栓一般成組使用，關鍵是求出受力最大螺栓及其載荷.第二十五講 螺紋聯接3 【教學目標】 掌握螺栓組受力分析的方法；

2掌握提高螺栓聯接強度的幾項措施。【教學重點】

1螺栓組受力分析。【教學難點】

1受翻轉力矩螺栓組的受力分析。【教學過程】 討論：科學和假設的關系.2講授和板書：螺栓組受力分析的任務和假設.一、受拉螺栓組聯接受力分析(1)受拉螺栓組聯接受橫向力 1展示：受力分析圖.2講授和板書：預緊力計算公式.(2)受拉螺栓組聯接受旋轉力矩 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：預緊力計算公式.(3)受拉螺栓組聯接受縱向力 1展示：受力分析圖.2講授和板書：工作拉力計算公式.(4)受拉螺栓組聯接受翻轉力矩 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：最大工作拉力計算公式.二、受剪螺栓組聯接受力分析(1)受剪螺栓組聯接受橫向力 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：工作載荷計算公式.(2)受剪螺栓組聯接受旋轉力矩 1展示：受力分析圖和動畫.2講授和板書：最大工作載荷計算公式.討論：定量分析和定性分析的關系.三、提高螺栓聯接強度的措施(1)改善螺紋牙間載荷分布 1 展示：動畫演示.2 講授：螺紋牙間載荷分布的不均勻性.3展示和講授：改善措施.(2)避免附加彎曲應力 舉例：附加彎曲應力的危害性.2 展示和講授：改善措施.(3)減小應力集中

1講授：應力集中的存在和危害.2 講授和板書：改善措施.(4)減小應力幅

1講授和板書：減小應力幅的效果.2講授和板書：根據應力幅計算公式分析.3講授和展示：根據力——變形關系圖分析.四、總結和結尾 總結：螺栓組聯接受不同載荷時受力分析的區別；提高螺紋聯接強度的4項措施.2 結尾：螺栓組受力一般均可化為上述基本受力情況的組合，將通過設計實例理解和掌握其綜合分析方法.第二十六講 螺紋聯接4（習題課）

【教學目標】 掌握螺栓組聯接力分析和強度計算的基本技能； 2進行查閱圖表和運用標準的基本訓練。【教學重點】

1螺栓組受力分析。【教學難點】

1根據不同的工作要求綜合確定預緊力。【教學過程】 展示和板書：設計實例（結構、受力和已知條件）.2討論：受力分析方法和強度條件.二、螺栓組聯接受力分析 1板書：螺栓總拉力計算公式.2分析：受力分析的基本步驟.3 講授和板書：力系簡化.4講授和板書：最大工作拉力計算.5講授和板書：由不滑移條件和不離縫條件聯合確定預緊力.6 練習：圖表查閱和系數選取.7講授和板書：螺栓總拉力計算.二、螺栓參數確定

1講授和板書：螺栓直徑計算.2講授和板書：螺栓標準直徑選取.三、擠壓強度校核

1講授和板書：擠壓強度計算公式.四、應力幅校核

1講授和板書：應力幅計算公式.五、作業

六、總結和結尾 總結：本設計實例為3種基本受力情況的組合，設計的核心工作是受力分析，其中考慮多種工作要求綜合確定預緊力是解決問題的關鍵.2 結尾：通過本設計實例基本掌握螺栓聯接的設計方法，還有許多其它類型聯接的設計方法有待于學習和掌握.第二十七講 鍵、花鍵和銷聯接

【教學目標】 了解鍵聯接的主要類型和應用特點； 2掌握平鍵聯接的強度校核方法； 了解花鍵聯接的類型、特點和應用； 4了解銷聯接的類型、特點和應用。【教學重點】

1平鍵聯接的強度校核方法。【教學過程】

提問：聯接類型.一、鍵聯接(1)分類

1講授和板書：鍵聯接分類.2 展示：平鍵聯接結構圖.3講授和板書：平鍵聯接承載機理和應用特點.4展示：半圓鍵聯接結構圖.5講授和板書：半圓鍵聯接承載機理和應用特點.6展示：楔鍵聯接結構圖.7講授和板書：楔鍵聯接承載機理和應用特點.8展示：切向鍵聯接結構圖.7講授和板書：切向鍵聯接承載機理和應用特點.(2)平鍵聯接的強度校核 1展示：受力分析圖.2講授和板書：失效形式和強度校核公式.二、花鍵聯接 討論：平鍵聯接的優缺點.2講授和板書：花鍵聯接的優缺點.3 展示：花鍵聯接基本類型圖.4 講授和板書：花鍵聯接分類.5 展示：花鍵聯接定心方式圖.6講授和板書：花鍵聯接定心方式.三、銷聯接(1)銷聯接功用

1講授和板書：銷聯接功用.(2)銷聯接分類

1展示：銷聯接基本類型圖.2講授和板書：銷聯接分類、特點和應用.四、總結和結尾

總結：鍵聯接的結構、特點和應用，平鍵聯接強度校核.2 結尾：螺栓聯接、鍵、花鍵和銷聯接均屬可拆聯接.尚有其它幾類可拆聯接以及不可拆聯接也在工程中獲得廣泛應用，需要了解.

第三篇：機械設計教案

機械設計教案

機械設計總學時為64學時共4個學分，因實驗為單獨設課，所以講課為64學時。

一、課程的性質、目的與任務

機械設計是以一般通用零部件的設計為核心的設計性課程，而且是論述它們的基本設計理論與方法，用以培養學生具有設計一般機械的能力的技術基礎課程。本課程的目的與任務在于培養學生：

1、掌握通用機械零部件的工作原理、特點、選用及設計理論與設計計算方法。

2、初步樹立正確的設計思想，了解設計的一般規律，具有設計機械傳動部件及簡單機械的能力，以及培養學生獨立解決問題和分析問題的能力。

3、具有運用標準、規范、手冊、圖表和查閱有關資料的能力。

4、學會典型零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練。

二、課程的內容與基本要求 第一章 緒論(一)內容

1、機器在經濟建設中的作用

2、機器的基本組成要素

3、本課程的內容、性質、任務(二)基本要求

了解機器在經濟建設中的作用及機器的組成；明確零件的概括分類及零件與機器的關系。明確本課程的內容、性質和任務；注意本課程與先修課程及后續課程的關系和相應的學習方法。(三)重點、難點及學習注意事項

一是機器的主體及其基本組成要素和機械零件的分類，機械零件(局部)和機器(總體)的關系；二是本課程的內容、性質與任務。

學習時的注意要點是，除了掌握本章的基本內容外，還應聯系本課程的性質與特點，積極探索具有針對性的學習方法。(四)本章用時1個課時

第二章、機械及機械零件設計概要(一)內容

1、機器的組成

2、設計機器的一般程序

3、對機器的主要要求

4、機械零件的主要失效形式

5、設計機械零件時應滿足的基本要求

6、機械零件的計算準則、設計方法

7、機械零件設計的一般步驟

8、機械零件材料的選用原則

9、機械零件設計中的標準化(二)基本要求

1、明確機器的組成，了解機器的要求及其設計程序。

2、深刻理解機械零件的失效形式及應滿足的基本要求。

3、深刻理解機械零件的設計準則及設計方法。

4、了解機械零件的一般設計方法，重視結構設計及標準化工作。

5、一般了解機械零件的材料及選用原則。(三)重點、難點及學習注意事項

本章特點在于從機器設計的總要求出發，引出與機械零件設計有關的一些原則性問題。這些問題，例如設計機器的一放程序、機械零件失效形式、零件的設計要求、設計準則、設計方法、設計步驟及材料選擇等，始終貫穿在本書以后的各章中。在本章的學習中，由于學生還沒有接觸到各個具體零件的設計內容，所以不大容易深刻地掌握本章的內容．也無法和以后的各章建立聯系。因此，本章的學習首先就是要從總體上建立起機器設計，尤其是機械零件設計的總括性的概念，即從機器的總體要求出發，引出對機械零件的要求，根據零件的失效形式，擬定出設計準則，在選擇出適用的材料后，按一定的步驟，用理論設計或經驗設計的方法，設汁出機械零件來。這個過程的系統性是很嚴密的。它對以后各章的學習都具有提綱挈領的作用。其次，還要掌握對機器和機械零件的基本要求。這些要求不管列出多少條，從本質上講卻只有兩條：1)提高機器總體效益；2)避免失效。第一條要求是相對的，隨著科學技術的發展，對總體效益的要求總是不斷變化的。第二條要求卻是最基本的，即在達到設計壽命前的任何時候，對機器和零件總是有避免失效的要求的。以上學習要求可能一下子難于掌握，因此要求學生在以后各章節的學習中，不斷地結合各章的具體分析來逐步加深理解。(四)本章用時2個課時 第三章、機械零件的強度(一)內容

材料疲勞的兩種類別

高周疲勞和機械零件的疲勞強度計算

3、機械零件的接觸強度(二)基本要求

掌握常用的強度理論，并能正確運用；正確選用強度計算中的極限應力；熟練掌握極限應力線圖的繪制與分析；熟練掌握穩定變應力時的疲勞強度計算及等效轉化概念；了解單向不穩定變應力的疲勞強度計算。(三)重點、難點及學習注意事項

常用強度理論的正確運用及強度計算中極限應力的正確選定；極限應力線圖的意義、繪制；穩定變應力時的疲勞強度計算。強度準則是最重要的設計準則。本章把各種零件強度計算的共性問題集中到一起，略去零件的具體內容，而突出闡述強度設計計算的基本理論和方法。使學生了解，以后各章中各種強度計算方法從本質上來講都是一樣的。不同零件的強度計算公式在形式上的不同，僅來源于零件本身的特殊性，以及設計工作中沿用的一些慣例，而不是強度計算方法的原則有什么不同。

1．對§3—2疲勞曲線內容的說明

絕大多數通用零件都是在變應力下工作的，因此，各式各樣的疲勞破環是通用零件的主要破壞形式。

1)式(3—1)是描述疲勞曲線右側(CD)部分的一種公式。除該式以外，在專門討論疲勞強度的文獻中還會看到其它形式的公式。但式(3－1)是有關公式中形式最簡單、參數最少、又能滿足工程計算的精確性要求，并且應用起來員為方便的公式，所以在設計中應用最廣泛。2)教材圖3—3上N0和ND是兩個不同的循環次數。N0是人為規定的值，所以在不同的文獻中，其值常有差異。而ND是隨著材料所固有的性質的不同，通過試驗來確定的一個常數。由于試驗技術上的原因，各文獻上對同一材料所介紹的從值也往往有所不同。這主要是因為試驗條件及方法不同所致。2．對§3—2極限應力線圖的說明

要得到疲勞強度計算時的極限應力線圖，應當在各種不同應力循環待性r條件下進行材料的疲勞試驗，先求出各不同r時的疲勞曲線。然后，根據這些不同的疲勞曲線，得到很多個對應于不同循環特性時的材料的疲勞極限σrN。利用這些σrN，才能在σa=σm坐標上繪制出材料的極限應力線因。這是一條曲線，即圖3-1所示。可是要得到這一條曲線，需要耗費驚人的物力及時間。因此，人們提出只利用很少的幾個試驗數據來近似地求得在工程應用上足夠精確的極限應力曲線的方法。

3．對§3—2單向穩定變應力時機械零件的疲勞強度計算的說明 單向穩定變應力雖然在實際的機械零件中是較少見的工作狀況，但它的計算方法卻是疲勞強度計算的基礎。這是因為人們所知道的材料抗疲勞破壞的機械性能——σ－1或σ0都是在實驗室中按照單向穩定變應力的工作狀況用試驗方法決定的原故。因此，一定要學好本節的內容。

在本節內容中，平均應力σm和應力幅σa作為描述變應力的一對參量。

首先要明確的是：在一個已知的工作應力點(σm，σa)條件下，由于零件中應力變化規律的不同，可以求出對應于此工作應力點的無數個極限應力，即極限應力曲線上任何一個點所代表的極限應力都有可能作為該工作應力的極限應力。對于基本的典型曲應力變化規律，可以列出r＝c，σm＝c及時σmin＝C這三種情況下的極限應力計算方法。

其次，零件在任一種應力變化規律下，都有可能出現靜應力破壞或疲勞破壞的情況。到底哪一種破壞更易于發生，則取決于應力變化曲線首先和極限應力曲線的哪一段相交。如首先和AG部分相交，就說明零件將會首先發生疲勞破壞；如和GC部分相交，則首先會發生靜應力破壞。由此導出不同的強度校核公式。

4．對§3—2單向不穩定變應力時疲勞強度計算的說明

單向不穩定變應力時強度計算的依據是疲勞損傷累積假說，邁納爾(Miner)法則。這是一個基于能量觀點的假說。該假說認為材料發生疲勞破壞，是該材料上所作用的外力對材料所作的功積累到一定值時的必然結果，并認為同等的變應力中每一應力循環都作同等的功，都對材料起同樣的損傷作用。雖然Miner法則在許多實驗條件下與試驗數據不能很好地吻合，但作為概念，它還是反映了總和損傷率的統計關系。因此，就工程計算精確性的意義上來說還是可用的。

5．對§3—2雙向穩定變應力時的疲勞強度計算的說明

雙向穩定變應力時的計算依據是圖3—12及式(3—33)。式(3—33)是用于間相位對稱循環的彎曲和扭轉變應力聯合作用的情況。

對于—般的平面應力狀態，可以應用最大切應力理論進行強度計算。事實上式(3—33)就是彎曲、扭轉聯合作用下最大切應力理論的表達式。由此可見，在變應力條件下最大切應力理論也是大致符合于試驗結果的。

6．對§3－3機械零件接觸強度的說明 和所有其它條件下的強度一樣，接觸強度計算也包括接觸應力的計算、極限應力與許用應力的確定以及強度條件的校核三部分。極限應力與許用應力的確定，就是根據試驗數據來確定接觸疲勞極限，然后再根據使用經驗確定安全系數，從而計算出許用應力。應當特別指出，用試驗方法求接觸疲勞極限時，由于試驗條件的不同，可能有純滾動及滾動帶滑動兩種情況。同樣的材料在這兩種條件下得到的接觸疲勞極限值是有不小的差別的。

(四)本章用時5個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第三章內容及機械設計作業集選2題。

第五章、螺紋聯接和螺旋傳動(一)內容

1、螺紋

2、螺紋聯接的類型及標準聯接件。

3、螺紋聯接的預緊

4、螺紋聯接的防松

5、螺栓聯接的強度計算

6、螺栓組聯接的設計

7、螺紋聯接件的材料及許用應力

8、提高螺紋聯接強度的措施

9、螺旋傳動(二)基本要求

1、了解螺紋及螺紋聯接的類型、結構、主要參數及應用等基礎知識，結合機械設計手冊進行學習。

2、理解預緊的目的及預緊力矩的計算，明確防松的必要性及其基本方法。

3、熟練掌握單個螺栓聯接的變形協調關系、受力分析及強度計算。

4、熟練掌握螺栓組聯接的結構設計、受力分析及強度計算。

5、對螺紋聯接的材料及許用應力作一般了解，能正確選用；注意螺栓及螺母材料的級別及含義。

6、正確理解提高螺栓聯接強度的各項措施及原理。

7、能參照教材設計螺旋傳動。(三)重點、難點及學習注意事項

各類不同外載荷情況下，螺栓組中各螺栓的受力分析； 螺栓聯接的強度計算，尤其是承受軸向拉伸載荷的緊螺栓聯接的強度計算。其中較為復雜的問題是承受傾覆力矩的底板螺栓組聯接的設計。提高螺栓聯接強度的措施

§5—1和§5—4都是敘述性的內容，對做好螺栓聯接的設計是必不可少的基本知識，應當結合閱讀機械設計手冊，仔細復習。螺紋及螺紋聯接件大都已標準化。設計時，對不太重要的螺紋聯接一般只需根據不同情況進行選用，不需自行設計。對重要的螺紋聯接，設計計算也只是確定螺栓危險截面的直徑(螺紋小徑)，螺栓聯接的其它部分尺寸由標準選定。但是，這并不排斥在個別特殊情況下，根據特殊的需要而自行設計某種非標準的螺紋聯接件。螺紋聯接的設計主要是螺栓組聯接的設計(因為工程實際中螺栓聯接通常是成組使用的)。其設計工作包括兩部分內容：第一部分內容是正確進行結構設計，通過受力分析找出受力最大的螺栓；第二部分內容是按照單個螺栓聯接的強度計算公式來設行這個受力最大的螺校的尺寸．其余的螺栓則按同樣尺寸選用。

在設計螺栓組聯接時，應正確解決以下幾個問題：

①螺栓組的布置螺栓組中螺栓的個數及其在接合面上的市置方案，一般可參考現有設備按經驗確定。不同的布置方案將影響總的載荷在各個螺栓上的分配。在計算總載荷在各螺栓中的分配時，可以采用這樣的步驟：先將總載荷分解，分解后所得到的載荷不外乎軸向力、橫向力、扭矩和彎矩等四種基本情況；接著就按這四種情況分別進行載荷分配計算，然后再迭加起來，便得到了總載荷在各螺栓中的分配情況。在這四種基本情況中，承受傾覆力矩的底板螺拴組聯接的載荷分配計算是一個難點，學習時要注意所采用的簡化假定及受載前后各部分的載荷相應力變化的關系。②確定螺栓的擰緊力矩緊螺栓聯接所需要的扳子力矩和由此而產生的預緊力的大小，可以利用機械原理中關于螺旋副摩擦阻力的公式進行計算。擰緊力矩過大，將對強度產生不利的影響，而過小又不能保證聯接的可靠性。因此，對于重要的螺拴聯接，擰緊力矩或預緊力必需加以控制。所以，進行計算是必要的，而且應將計算的結果標注到相應的裝配圖紙上。與這一問題相連系的扳手擰緊力矩或預緊力的測定方法，以及擰緊后的防松措施，也必需考慮好。③確定螺栓直徑螺柱的直徑計算是整個螺栓聯接設計的核心部分。因為只要直徑定了，就可以根據標準確定螺栓其它部分的尺寸(螺栓的長度可根據被聯接零件的厚度和螺母、墊圈等的厚度來確定)。教材中介紹了螺栓直徑的簡化計算方法，以及螺栓疲勞強度的精確校核方法。在螺栓疲勞強度的精確校核中，螺栓聯接的受力變形線圖應該給于特別的注意。弄清楚為什么當緊螺栓聯接受到軸向拉仲裁荷時，它的預緊力會變小，而螺栓組總載荷并不是預緊力與外載荷的和。在這個基礎上，了解為什么降低螺栓剛度、增大被聯接件剛度以及增大頂緊力盯以提高螺栓的抗疲勞能力。④提高螺栓聯接強度的措施在初步確定以上三個問題的解決方案的基礎上，還庇該進一步考慮如何提高螺栓聯接的強度。在各類機器中所見到的各種螺紋聯接件，大多數是標準化了的。但也有許多重要的螺栓聯接，所用的螺栓、螺母或墊圈都有各種非標準的形狀。其原因可以從提高螺栓聯接強度的措施這一節中找到答案。應該注意的是，提高螺栓聯接強度并不是只有加粗直徑這一途徑。有時候，其它的措施可能更為合理，更為有效。特別是對于受變載荷的螺栓聯接。

6、螺旋傳動(§5—9)學習這一部分內容時，應該注意螺旋傳動與前面的螺紋聯接的差別。雖然它們都由帶螺紋的零件組成，但兩者工作情況完全不同，從而在要求上也有很大差別。對螺旋傳動來講，出于要傳遞運動、主要要求保證螺旋副有較高的傳動效率相磨損壽命。從這一基本點出發，去理解它的結構設計、材料和設計計算方法的待點以及與螺紋聯接的差別。

(四)本章用時6個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第五章內容及機械設計作業集選3題。

(五)本章結束布置第一個大作業，螺旋千斤頂的設計。第六章 鍵、花鍵、無鍵聯接和銷聯接(一)內容 鍵聯接 花鍵聯接 無鍵聯接 銷聯接

(二)基本要求

1、了解鍵及花鍵的類型、特點、工作原理、結構形式及適用場合。

2、學會鍵及花鍵的受力分析、定心方式及類型選擇。掌握鍵及花鍵聯接的主要失效形式和強度計算。(三)重點、難點及學習注意事項

本章重點是鍵與花鍵的類型、尺寸選擇和強度校核方法。學習本章時應該注意：

1．根據軸與轂是否有相對軸向移動，平鍵聯接和花鍵聯接都可分為靜聯接與動聯接。由于靜聯接與動聯接的失效形式不同，因而計算準則也不相同。對于靜聯接與動聯接，強度校核公式中的主要區別在于許用值不同。

2．平鍵聯接和花鍵聯接中，存在著載荷分布不均的問題，在用花鍵聯接或沿周向多于一個平鍵聯接時，還存在著載荷分配不均問題；其它機械零件工作時也常存在這方面的問題。因此，零件的計算模型與零件實際工作情況之間必然存在著差距，該差距的大小與計算模型的簡化程度有關。在機械零件的強廈計算中，這方面的影響常用由試驗得到的許用應力或用修正系數零來考慮。在平鍵聯接和花鍵聯接中，載荷分配不均的影響是由修正系數來考慮，而載荷分心不均的影響是在許用應力中加以考慮的。

(四)本章用時3個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第六章內容及機械設計作業集選2題。

第八章 帶傳動(一)內容

本章主要內容是帶傳動的類型、工作原理、特點及應用，帶傳動的受力情況、帶的應力、彈性滑動和打滑，以及v帶傳動的設計準則和設計方法等。最后對高速帶傳動和同步帶傳動作了簡單介紹。(二)基本要求

1、了解帶傳動的類型、工作原理、特點及應用。

2、正確分析帶傳動的受力情況及應力。

3、正確理解帶的彈性滑動及打滑現象。

4、掌握帶傳動的失效形式及設計準則。

5、掌握V帶傳動的參數選擇和設計方法。了解帶傳動的張緊目的及方法。(三)重點、難點及學習注意事項

1、在§8—1中主要應掌握：

1)對帶傳動的工作原理，重點是從本質上了解帶傳動是一種摩擦傳動。同時明確靠摩擦傳遞動力時，摩擦面向一定要有足夠的正壓力，而帶與帶輪間的正壓力是靠把帶張緊而產生的。2)對各種帶傳動的特點，應著重了解平帶傳動與v帶傳動的特點．并加以比較。3)對v帶的結構，應著重了解各種v帶的結構特點，并加以比較。

4)對普通v帶的結構及其標準，應注意將簾布芯結構與繩芯結構加以比較。

5)在分析v帶傳動的工作原理時，應該聯系槽面摩接理論。v帶的工作面是兩個側面，因而與平帶相比，在同樣的張緊力下，帶與帶輪間能產生較大的正壓力及摩接力，所以能傳遞較大的圓周力。

2．帶傳動工作情況分析(§8—2)一節是本章的理論基礎，包括以下主要內容：

1)帶傳動的受力情況分析。其核心就是要找出緊邊拉力F1、松邊拉力F2、初拉力F0、有效拉力Fe，的關系式。從這些關系式中可以得到以下重要結論：

①帶工作時，帶的兩邊即產生拉力差，繞上主動輪的一邊拉力增大而成緊邊，繞出主動輪的一邊拉力減小而成松邊，而巳緊邊拉力的增加量應等于松邊拉力的減少量．緊邊拉力F1與松邊拉力F2之間存在著F1／F2＝efα的關系。

②有效拉力Fe等于帶與帶輪整個接觸面上的總摩擦力Ff，即等于緊邊拉力F1與松邊拉力F2之差，見式(8—2)。

2)關于最大有效拉力。學習這一部分內容時，應該明確以下幾個概念：

①柔韌體摩擦的歐拉公式(8—5)是在具有打滑趨勢時摩擦力達到極限值的條件下推導出來的。

②式(8—5)F1／F2＝efα中，只給出了F1／F2的比值，并未給出F1和F2的實有值。③在一定的F1／F2的條件下，F1與F2的具體數值取決于初拉力F0的大小，故F0對傳動有很大約作用，例如F0等于0時，就根本不能傳動。④由式(8—7)可知，最大有效拉力Fec的大小取決于初拉力F0、包角α和摩擦系數f的大小。⑤實際有效拉力的數值與傳動中的包角大小和摩擦系數無關，它是一個己知數，是由傳遞的功率P和帶的速度v決定的。

3)關于帶的應力分析，應注意以下幾點：

①分析帶在工作時的各種應力，包括拉應力σ、彎曲應力σb、離心應力σc的分布情況以及最大應力發生在何處。

②彎曲應力σb與帶的厚度h和帶輪直徑D有關，這就是要限制h／D，待別是要限制小帶輪直徑D1的原因。

③離心應力σc實際上是由離心力(慣性力)引起的拉應力的增量。其根本原因在于帶繞帶輪作等速圓周運動時，必須有一個使帶連續向輪心彎轉的力，以產生向心加速度2v2／D，因而就必然產生一個與該力方向相反的離心力。這個離心力就產生了帶的拉應力增量，即稱為離心應力。

④離心應力與帶的線密度(kg／m)和帶的速度有關，這就是需要限制帶速的原因。⑤根據帶工作時應力大小和變化情況，以及保證帶傳動時不打滑的條件，來分析帶傳動的失效形式和確定帶傳動的設計準則。4)帶的彈性滑動與打滑，是本章中的一個重點，也是一個難點。為了加深對這一概念的理解，可通過帶傳動的實驗來建立感性認識。學習這一部分內容，應該明確以下幾點： ①帶在工作時產生彈性滑動的根本原因在于帶本身是彈性體，而且帶的緊邊與松邊之間存在著拉力差。由于帶從緊邊轉到松邊時，其拉力減小，要產生彈性收縮；反之，帶從松邊轉到緊邊時，其拉力增大，要產生彈性伸長。因而帶在工作過程中就不可避免地要產生彈性滑動。②帶的彈性滑動并不是發生在相對于全部包角的接觸弧上，而總是發生在位于滑動角內的那一部分接觸弧上。

③由于彈性滑動的影響，將使實際平均傳動比大于理論傳動比。但在一般的傳動中，因滑動率并不大(ε＝1％一2％)。故可不予考慮。

④打滑是由于要求帶所傳遞的圓周力超過了帶與帶輪間的最大摩擦力(即最大有效拉力)，使滑動角擴大到幾何包角而引起的，它是必須避免的。

3．關于v帶傳動的設計計算，著重于學會v帶傳動的設計方法和步驟。應該明確為什么要使小帶輪直徑D1≥Dmin，帶的速度5m/s＜v＜25m/s，主動輪包角α≥120°(至少90°)，帶的根數z＜10。另外還應搞清楚包角系數Kα，長度系數KL，計及傳動比影響時單根帶所能傳遞的功率增量ΔP0等的意義。當傳動比i＝l時，應該取Kα＝1，ΔP0＝0。

本節中計算帶傳動作用在軸上的壓力Q主要是為以后進行軸的設計作準備的，它在帶傳動的設計中是用不著的。4．“v帶輪的設計”一節中，除應了解v帶輪應滿足的要求外，還應著重掌握根據帶輪直徑來選擇其結構型式，根據帶的型號來確定輪槽的尺才。見表8—12。

5．在§5—6一節中。主要是對高速帶傳動和同步帶傳動作一般性的介紹。對于高速帶傳動應著重了解其設計持點。同步帶傳動是—種新型傳動，對它應著重了解其工作原理和特點。(四)本章用時3個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第八章內容及機械設計作業集選2題。

第九章 鏈傳動(一)內容

本章介紹了鏈傳動的工作原理、特點及應用范圍；重點分析了鏈傳動的運動不均勻性(即多邊形效應)產生的原因和鏈傳動的失效形式；闡明了功率曲線圖的來歷及使用方法；著重討論了滾子鏈傳動的設計計算方法及主要參數選擇；簡要介紹了齒形鏈的結構特點以及鏈傳動的潤滑和張緊的方法。(二)基本要求

了解鏈傳動的工作原理、特點、結構、標準及應用。了解滾子鏈鏈輪的結構和材料。

3、理解鏈傳動的運動特性、受力分析及產生動載荷的原因。

4、掌握鏈傳動的失效形式和設計準則。

5、掌握鏈傳動參數的合理選擇及不同鏈速時的選型計算。

6、了解鏈傳動的布置、張緊和潤滑。(三)重點、難點及學習注意事項

1．在學習§9—1鏈傳動的待點及應用時，應注意以下幾點：

1)鏈傳動屬于嚙合傳動，能獲得準確的平均傳動比，又能實現較大中巾心距的傳動。由于剛性鏈節在鏈輪上呈多邊形分布，引起瞬時傳動比周期性變化和嚙合時的沖擊(常稱為多邊形效應)，因而其傳動平穩性差，不宜用于分度機構。

2)鏈傳動可在多粉塵、油污、泥沙、潮濕、高溫及有腐蝕性氣體等惡劣環境中工作，如用于掘土機的運行機構中。這是由于它是一種非共軛嚙合傳動，對鏈輪齒形加工誤差、鏈條幾何形狀(如鏈節距不均勻性)誤差要求不嚴。并且對嚙合時嵌入的污物有很大的容納能力。3)鏈傳動不宜用于載荷變化很大和急速反向的傳動中。這是由于鏈傳動的緊邊工作時形如弦索，它們的自振頻率較易與外界干擾力合拍而引起振動。此外，鏈傳動的松邊及緊邊呈懸垂線狀態，在起動、制動及反轉時，能引起傳動系統的慣性沖擊。因此，鏈傳動工作時有噪聲，在急速反向傳動中更為嚴重。

2．學習§9－4時，著重點了解鏈傳動的“多邊形效應”，也就是說，了解鏈傳動的運動不均勻性及動載荷是怎樣產生的。通過學習本節必須認識到，鏈傳動的瞬時傳動比在傳動過程中是不斷變化的。由于剛性鏈節在鏈輪上呈多邊形分布，在鏈條每轉過一個鏈節時，鏈條前進的瞬時速度周期性地由小變到大，再由大變到小。鏈條沿垂直于運動方向的分速度也在作周期性變化，從而導致運動的不均勻性。

鏈傳動運動不均勻及剛性鏈節嚙入鏈輪齒間時引起的沖擊，必然要引起動載荷。當鏈節不斷嚙入鏈輪齒間時，就會形成連續不斷的沖擊、振動和噪聲，這種現象通常稱為“多邊形效應”。鏈的節加越大，鏈輪轉速超高，“多邊形效應”就越嚴重。

在設計時，必須對鏈速加以限制。此外，選取小節距的鏈條，也有利于降低鏈傳動的運動不均勻性及動載荷。

3．學習§9—6時，首先要了解確定滾子鏈傳動的承載能力的主要依據是什么。隨著鏈傳動技術納發展．磨損已不再是限定其承載能力的主要失效形式。這是由于鏈條及鏈輪材料、熱處理工藝的改進，鏈條零件表面硬度及耐磨性有很大提高的緣故。又因近代潤滑技術的發展和對鏈條工作時鉸鏈潤滑狀態的試驗研究發現，當鏈條嚙入鏈輪齒問而相對轉動360°／z(z為鏈輪齒數)時，鉸鏈內部潤滑油可形成承載油楔，這時套筒和銷軸間處于流體動力潤滑狀態。實踐證明：一個設計和安裝正確、潤滑得當、質量臺乎標準的滾子鏈傳動，在運轉中由于磨損產生的伸長率還沒有達到全長的3％時，鏈條元件已產生疲勞破壞或膠合。所以確定滾子鏈傳動的承載能力，通常以抗按勞強度為中心的多種失效形式的功率曲線因為依據，見圖9—

12、9—13；只有在惡劣的渭滑狀態下工作的短傳動，磨損才依然作為限定其承裁能力的依據。

學習本節時，還必須弄清額定功率曲線圖(圖9—12和圖9－13)的意義和實驗條件。圖9—12為單列滾子鏈額定功率曲線，曲線1、2、3組成的封閉區說明了鏈傳動的各種失效形式都在一定條件下限制其承載能力，曲線1是由鏈板疲勞強度所限定，曲線2是由套筒、滾子沖擊疲勞強度所限定，曲線3是由鉸鏈膠合強度所限定。實際使用的功率曲線為圖9—13，它較圖9—12作了些修正，比較安全。修正的主要依據是，鏈傳動各種失效形式的強度試驗數據較分散，特別是膠合強度試驗數據離散性較大。由于在高速區內，隨著轉速的增加，極限功率下降迅速，故圖9—13中功率曲線的最右端均有一垂直線，用以限定小鏈輪的最高轉速。

4．學習§9—6時，還要了解鏈傳動主要參數對傳動性能的影響，學會合理地選擇參數，并掌握鏈傳動的設計步驟。

鏈傳動的設計計算通常是根據所傳遞的功率P、工作條件、鏈輪轉速n1、n 2等，選定鏈輪齒數z1、z2，確定鏈的節距、列數、傳動中心距、鏈輪結構、材料、潤滑方式等。(四)本章用時3個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第九章內容及機械設計作業集選2題。

第十章、齒輪傳動(一)內容

1、概述

2、齒輪傳動的失效形式及設計準則

3、齒輪的材料及其選擇原則

4、齒輪傳動的計算載荷

5、標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算

6、齒輪傳動的設計參數、許用應力與精度選擇

7、標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算

8、標準圓錐齒輪傳動的強度計算

9、齒輪的結構設計

10、齒輪傳動的潤滑(二)基本要求

1、了解齒輪傳動的特點、應用、材料及其選擇原則、結構設計和潤滑。

2、掌握不同條件下，齒輪傳動的失效形式及提高齒輪工作能力的有效措施。

3、掌握齒輪傳動的基本設計原理，熟悉強度計算公式中各參數的含義及合理取值。

4、熟練掌握齒輪傳動的受力分析，結合轉向、旋向及主從動輪，準確確定各力的作用點、方向和大小。

5、熟悉齒輪傳動的設計參數選擇、許用應力確定和強度計算說明。

6、一般了解齒輪的精度及其選擇。(三)重點、難點及學習注意事項

1．本章重點為標準直齒圓柱齒輪傳動的設計原理及強度計算方法。

2．本章難點是如何針對不同條件恰當地確定設計準則和選用相應的設計數據。3．學習本章時應當注意：

1)檢查與復習有關的先修知識。為了排除學習時的障礙，應當切實檢查對下列內容掌握的程度，如有必要時應進行認真的復習。

①“機械原理”方面；嚙合原理；漸開線的基本特性；齒輪傳動的幾何計算；單齒對嚙合及雙齒對嚙合區，嚙合區內輪齒嚙合線總長；端面重合度與軸向重合度；斜齒輪的當量直齒輪及當量齒數；圓錐齒輪的背錐、當量圓柱齒輪及當量齒數；齒輪的變位及變位齒輪的特性等。②“金屬材料及熱處理”方面：碳鋼、合金鋼的特性與應用；常化、調質、淬火、滲碳、氯化等熱處理的特性及應用。③“機械制圖”、“公差及互換性測量”方面：齒輪傳動精度及公差的選定與標注。

2)要能根據齒輪傳動的工作條件及失效情況，辯證地確定設計準則。具體確定設計準則時，應注意掌握幾個基本點：損傷出現于輪齒的什么部位，損傷的基本原因，損傷表明了輪齒的什么能力(或強度)不足，以及保證齒輪傳動所需工作壽命應采取的措施等。3)掌握好有關金屬材料及熱處理的基本句識是學好§10—3的先決條件。這里必須注意兩點：一是選材時要遵循“齒面要硬，齒芯要韌”的基本原則；二是要密切結合生產實際，除了特殊需要外，一般應考慮生產單位所能提供的材料及毛坯，并力求符合技術經濟原則。

4)學習§10—4時。主要是注意搞清KA、Kv、Kα、Kβ4個系數的基本含義、實質以及它們之間的差別。對減小Kβ、Kv的措施有個基本認識即可。

要學會查用各個系數的圖表。查用圖表時應注意有關說明及表注。

5)§10—5為齒輪強度計算的主要內容，并且是§10—

7、§10－ 8的基礎，因而必須切實學好。

從設計準則到實用的強度計算公式，有一個如何處理及演化的過程，要綜合考慮輪齒的嚙合位置(是單齒對嚙合還是雙齒對嚙合)及實際嚙合狀況(齒輪精度高低、誤差大小及輪齒的彈性變形大小)，從齒頂進入嚙合起，到齒根退出嚙合止(或相反)，沿整個工作齒廓找幾個有代表性的嚙合位置，逐一分析，對比輪齒受載情況及產生應力的大小，從而確定按輪齒的哪一個嚙合位置計算其強度(齒根及齒面強度)較為合理，并符合實際情況。

對于按照分析所思結論導出設計公式的過程，只要求能夠看懂，能說清楚是按什么準則、什么結論建立的，公式中各符號的含義以及如何分別確定它們的代人數值和單位。

6)必須注意，輪齒的受力分析是個不能忽視的問題，如果把力的大小或方向搞錯了，就會帶來一系列的錯誤，甚至造成嚴重的后果。所以對輪齒受力（包括后面斜齒、錐齒及蝸桿蝸輪章節的內容）的分析應當著重學習，并多作幾次練習。

7)凡是影響輪齒形狀的因素都要影響到系數YFa及YSa。影響輪齒形狀的因素有基準齒形(它包含4個參數：α、ha*、c*及ρ)內、外齒，齒數及變位系數。因此查用系數YFa、YSa的圖表時，一定要注意這幾個影咱因素是否與設計的情況相符，若有一個不符都不能查用。表l0－5所列的系數YFa、YSa為標準外齒輪(變位系數x＝o)的數值。其它說明見表注。

8)實際選定齒輪的設計參數(z1、φd)時，不必受書上薦用數值的限制。要做到合適，應參考現有機器設備，并逐漸從實踐中積累。

9)齒輪的精度及公差主要應在“公差及互換性測量”課程中學習，本章只要求能夠正確地選擇和應用它們。

10)“齒輪傳動的強度計算說明”中應注意明確兩點：一為設計齒輪時應以哪一個許用彎曲應力值[或[σ]F／(YFa YSa)]代入設計公式計算才算合理；二為確定齒輪許用接觸應力[σ]H的辦法。

11)斜齒輪與直齒輪的強度計算基本原理是一樣的學習的重點主要是掌握它的計算特點。①斜齒輪輪齒上所受的力及其強度都按法面分析計算，故應采用法面上的各個參數。按表10—5查取斜齒輪的系數YFa、YSa時，必須按當量齒數zv查表。

②搞清強度計算式中引入重合度εα，彎曲強度計算式中引入螺旋角影響系數Yβ的意義。③接觸強度計算式中僅系數ZH的含義與直齒輪的不同。各公式的推導只要能看懂即可。

12)對圓錐齒輪傳動設計計算的學習重點亦是掌握其特點：處理直齒圓錐齒輪傳動設計計算最基本的一點，就是把直齒圓錐齒輪的強度看作是與其平均分度圓處的當量直齒圓校齒輪的強度相當，因而強度計算式及其推導過程都可沿用直齒圓柱齒輪的，只是采用直齒圓錐齒輪平均分度圓處的當量圓柱齒輪的參數而已，這一基本特點應切實掌握。

13)教材中對齒輪的結構設計只作了原則性的說明，實際設計時還應從生產條件出發，作全面的工藝性考慮。為了裝配圓柱齒輪時不致因軸向錯位而導致嚙合齒寬減小，往往把小齒輪的齒寬在計算齒寬的基礎上再加寬一些。各式齒輪的結構及尺寸可參考生產圖紙或有關手冊。14)齒輪傳動的潤滑是個重要問題，而且是一種專門性的學問，§10—11只作了簡要介紹，若須深入了解時，應學習有關專門性著作。

(四)本章用時6個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第十章內容及機械設計作業集選4題。

第十一章、蝸桿傳動

(一)內容

1、蝸桿傳動的類型、特點及應用

普通圓柱蝸桿傳動的主要參數及幾何尺寸計算 普通圓柱蝸桿傳動承載能力的計算 圓弧圓柱蝸桿傳動設計計算

5、普通圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算

6、普通圓柱蝸桿和蝸輪的結構設計(二)基本要求

1、了解阿基米德蝸桿及蝸輪的加工方法、齒廓形狀、尺寸計算、結構設計及材料。

2、對蝸桿傳動的精度和潤滑作一般了解。

3、掌握蝸桿傳動的主要參數、模數和壓力角的標準值及其所在平面。

4、掌握蝸桿傳動的失效形式、設計準則。

5、熟練掌握蝸桿傳動的受力分析、載荷計算；能熟練地運用左（右）手定則，在不同轉向、旋向及主從動輪的情況下，正確確定各分力的大小、方向及作用點。握蝸桿傳動的強度計算及熱平衡核算。(三)重點、難點及學習注意事項

1．蝸桿的分度因直徑d1及蝸桿傳動的傳動比i12 設計蝸桿傳動時，除了模數m取標準值外，蝸桿的分度圓直徑dl亦需取標準值。這樣做的主要目的是為了限制切制蝸輪時所需的滾刀數目，以提高生產的經濟性，并保證配對的蝸桿與蝸輪能正確地嚙合。要引起注意的是蝸桿的分度圓直徑不等于mz1，而是d1＝mq，式中q為蝸桿的直徑系數。因此其傳動比的計算也就不能用i12＝d1/d2的公式，而只能用i12＝n1/n2＝z2/z1(蝸桿為主動件)。2．蝸輪齒數z2的選擇

選擇蝸輪齒數即時，應注意避免在用蝸輪滾刀切制蝸輪時產生根切，并滿足傳動比的要求。具體選擇時，除了用于分度機構外，一般可采用表11—1中的薦用值。3．圓弧圓柱蝸桿傳動的齒形角及齒廓圓弧半徑ρ

在標準中推薦齒形角α＝20°~24°，但考慮到蝸桿、蝸輪的加工，嚙合時接觸線的形狀，以及承載能力等，常取α＝23°。

ρ這個參數對承裁能力的影內極大，較小的ρ值對承載能力是有利的，但太小了，將會產生干涉現象。因此，實際應用中，推薦ρ＝(5~5.5)m。4．蝸桿傳動的受力分析

蝸桿傳動的受力分析參看圖11—13。分析的目的在于找出蝸桿、蝸輪上作用力的大小和方向。它們是進行強度計算和軸的計算時所必需的。分析的方法類似于齒輪傳動的分析方法，但各力的對應關系不同于齒輪傳動的情況，這一點要特別注意。5．蝸桿傳動的強度計算

1)蝸桿傳動的強度計算是本章的重點。應該明確，由于蝸桿傳動的相對滑動速度大，效率低，發熱量大，故蝸輪齒面的主要失效形式是膠合，其次才是點蝕和磨損。但目前對膠合和磨損的計算還缺乏妥善的方法，因而通常只仿照圓柱齒輪進行齒面及齒根強度的條件性計算，并在選取許用應力時，根據蝸輪的特性來考慮膠合和磨損失效因素的影響。

2)在普通蝸桿傳動的強度計算中，蝸輪看成一個斜齒圓柱齒輪，因此，其強度計算是仿照斜齒圓柱齒輪的計算方法進行的。

3)這里要注意，由于蝸桿螺旋部分從材質上來看，其強度總是高于蝸輪輪齒的強度，故失效常發生在蝸輪輪齒上，這是蝸桿傳動中的薄弱環節。因而在進行齒面接觸強度和齒根彎曲強度計算時，是以蝸輪為主的。而進行剛度計算時，由于蝸桿軸較細，且支承間距較長，故應以蝸桿軸為主。

6．蝸桿傳動的熱平衡

在閉式齒輪傳動中，并不是都要進行熱平衡計算。而在普通圓柱蝸桿傳動中，因為有很大的滑動速度，摩擦損耗大(特別是輪齒的嚙合摩擦損耗)，所以傳動的效率低，工作時發熱量大。由于蝸桿傳動結構緊湊，箱體的散熱面小，散熱能力差，所以在閉式傳動中，所產生的熱量不能及時散去，泊溫就急劇升高，這樣就容易使齒面產生膠合。這就是要進行熱平衡計算的原因。

熱平衡計算的基本原理是單位時間內產生的熱量等于或小于同時間內散發出去的熱量，即H1≤H2。

在實際工作中，主要是利用熱平衡條件，找出工作條件下應該控制的油溫t0。只要油的工作溫度能滿足要求，蝸桿傳動就能正常地進行工作。

(四)本章用時2個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第十一章內容及機械設計作業集選2題。

(五)本章結束布置第二個大作業，設計一機器的原動和傳動部分。第十二章、滑動軸承(一)內容 概述

徑向滑動軸承的典型結構

3、軸承材料和軸瓦結構

4、不完全液體摩擦滑動軸承的設計計算

5、向心動壓滑動軸承的工作情況及主要幾何參數

6、液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算(二)基本要求

了解軸承類型、應用及典型結構

了解軸瓦的結構、材料及其選用原則，學會油孔、油槽的合理開設及形狀。掌握不完全液體摩擦滑動軸承的失效形式、設計準則及設計方法。熟悉液體動力潤滑徑向滑動軸承的工作情況及主要幾何參數。

理解液體動力潤滑徑向滑動軸承的承載能力分析及最小油膜厚度的確定；對其設計計算只要求初步了解。

一般了解滑動軸承的常用潤滑劑及其選用原則。(三)重點、難點及學習注意事項 1．本章重點

1)軸瓦材料及其選用。

2)不完全液體潤滑滑動軸承的設計難則及設計方法 3)液體動力潤滑徑向滑動物承的設計。

2．本章難點為液體動力徑向滑動軸承的設計。3．本章內容分析及學習注意事項

1)首先應結合§12－1重點了解軸承的分類、滑動軸承的特點及應用場合。

2)滑動軸承的典型結構，包括軸瓦結構，可結合陳列的實物或模型，重點了解各類徑向滑動軸承及鈾瓦結構。

3)關于軸瓦，首先應搞清楚為什么要用軸瓦。由于軸瓦的材料和結構對滑動軸承的設計十分重要，因而對軸瓦材料的要求，常用材料的類別應給予一定的重視，掌握這些常用鈾瓦材料的性能、特點及其選用原則。軸瓦上開油孔或油槽的原則及具體開油槽的方法必須搞清楚，這是軸瓦結構設汁的一個重要問題。

4)在不完全液體潤滑滑動軸承設計計算的一節中，對于不完全液體潤滑軸承的失效形式和設計準則(注意與第四章相聯系)，重點應明確p≤[p]、pV≤[pV]、V≤[V]的物理實質在于保證摩擦表面間的吸附油膜不致破裂。因為p間接地表示了軸瓦中的壓應力，所以從強度和疲勞觀點出發需要限制p，另外，從宏觀角度看，為了控制兩摩擦表面的局部接觸壓力，以減小磨損，也需要限制p的值，而pV，從理論上講表征了軸承單位承壓面積上單位時間內產生的摩擦熱量，能否保證形成吸附油膜等，因而是不完全液體潤滑滑動軸承承載能力的一個重要指標；驗算V的原因，教材中己作了說明．這里就不贅述了。不完全液體潤滑徑向滑動軸承和止推滑動軸承的設計計算雖方法類同，但應注意它們在計算p、V及確定[p]，[V]時的區別。5)關于§l 2—7內容的說明

本節主要要求掌握以下幾個基本內容：

①流體動力潤滑基本方程及其在設計計算中的應用在推導一維流動的動壓軸承的基本方程時要注意基本假設，即推導公式時的前提。具體的推導過程并不主要，重要的是根據式(12—8)以得出形成動壓油膜的基本條件。由此，使第四章中有關液體動力潤滑的物理解釋得到嚴密的理論證明。

②液體潤滑徑向滑動軸承形成液體動力潤滑的過程學習這一段內容的中心目的．是為了使學生理解滑動軸承動壓油膜形成過程中備階段里的物理現象，以加深認識。③學習軸承的熱平衡計算這部分內容要注意以下幾個問題： 首先要搞清為什么要進行熱平衡計算；其次，再稿清楚為什么熱平衡計算最后歸結為控制其油的入口溫度，即應滿足35℃≤ti≤40℃。

(四)本章用時4個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第十二章內容及機械設計作業集選2題。

第十三章、滾動軸承

(一)內容 概述

滾動軸承的主要類型及其代號 滾動軸承類型的選擇 滾動軸承的工作情況 滾動軸承尺寸的選擇 軸承裝置的設計(二)基本要求

了解滾動軸承的基本結構。熟悉各類常用滾動軸承的主要類型、性能、特點及代號。熟練掌握滾動軸承壽命的計算方法。

掌握根據外載荷求一個軸承所受的軸向載荷A和徑向載荷R的方法。掌握軸承裝置的設計。

(三)重點、難點及學習注意事項

滾動軸承是一個多種元件的組合體(部件)，是由專門工廠大量生產的標準件，而且是用試驗與統計的方法按90％的可靠度來規定它的基本額定動載荷的。因而在計算理論和方法上都 與其它各章有著較大的區別。

1．本章重點是軸承尺寸的選擇，也就是如何最后確定所需軸承的代號。

2．本章難點是向心推力軸承(指角接觸球軸承與圓錐該子軸承，下同)的受力分析。3．學習注意事項

1)為了能夠正確地選擇軸承的類型，必須注意了解滾動軸承的主要類型、性能、特點及代號等；為了能夠正確地使用軸承，必須注意分析對比各種軸承裝置的結構待點和適用場合(包括考慮軸承的類型、工況、裝拆、固定、調整、預緊、潤滑、密封等)。

滾動軸承類型選擇時要考慮的主要因素，包括軸承所受的載荷、軸承的轉速、調心性能的要求、軸向游動的要求以及安裝和拆卸的要求等。在這些因素中，軸承所受的載荷(包括大小和方向)和轉速的大小一般是最主要的。調心性能和軸向游動的要求，只是在某些特殊情況(例如多支點長袖或工作時有較大的溫度差時)才需要考慮。但是在任何情況下，軸承應保證軸相對于軸承座體有確定的軸向位置。因此，—般不能在同一根軸的兩邊都采用沒有軸向限位作用的圓柱滾子軸承。另外，對某些在特殊條件下使用的軸承，還可能提出特殊的要求，例如當徑向尺寸受限制時．可能要使用滾針軸承或不包括內圈的圓柱滾子軸承；當軸向尺寸受限制時，可能要使用內圈分為兩半的角接觸球軸承等等。

2)為了正確選擇軸承的尺寸，必須注意對波動軸承壽命值的概率意義有深刻的理解，搞清壽命計算的理論和方法的特點。

滾動軸承尺寸的選擇通常依據安裝軸承處的結構尺寸、軸承承受載荷的大小、軸承的壽命和可靠性的要求進行的。一般情況下，首先初選軸承的尺寸，然后進行軸承壽命的驗算。因此，關于滾動軸承壽命的計算方法是本節的主要內容，這也是本章的重點內容之一。

3)正確的受力分析是軸承壽命計算的基礎。在選擇軸承尺寸時，首先要根據外載荷弄清楚每一個軸承所受到的徑向載荷和軸向載荷值。這里，向心推力軸承所受的徑向載荷與軸向載荷的計算，又是這一部分的難點，應該予以特別注意。進行滾動軸承壽命計算時所用的載荷是當量動載荷。當量動載荷可由表13—5確定載荷系數X和Y之后，根據軸承的軸向載荷和徑向載荷利用公式(13—8)求得。因此，應充分掌握表13—5的使用方法。這些內容將在上課時詳細講解，并舉例分析說明。

5)對于那些在工作載荷下基本上不旋轉的軸承，或者慢慢地擺動以及轉速極低的軸承，均應按照軸承的靜強度來選擇軸承的尺寸。

6)正確地進行軸承裝置設計對于保證軸承的正常工作是非常重要的。為了滿足同樣的要求，可能有不同的設計方案。學習這一部分內容時要注意分析比較，多看一些圖冊作為參考。軸承裝置設計是保證軸承正常工作所不可少的。教材中只列舉了少量典型的支承結構。上課時可結合多媒體，展示更多的結構。通過這些結構，可了解滾動軸承在潤滑、密封、安裝、固定、調整諸方面可能采用的基本方法以及它們的優缺點和適用范圍，以備在今后設計中能正確地使用它們。在具體設計時，由于條件不同，不要照抄硬搬，而是應該根據具體條件加以靈活運用。這一點在進行軸承裝置設計時必需特別注意。

(四)本章用時6個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第十三章內容及機械設計作業集選3題。第十五章、軸

(一)內容

軸的分類、用途及材料 軸的結構設計 軸的計算(二)基本要求

了解軸的分類及常用材料。

掌握軸的結構設計和軸的強度計算。對軸的剛度校核計算作一般了解。(三)重點、難點及學習注意事項

軸的設計與其它零件的設汁有所不同，由于軸上零件的輪轂尺寸和軸承尺少需根據軸徑來確定，而計算軸徑所需的受力點和支承位置又與軸上零件和軸承的尺寸相位置有關。因此，軸的設計步驟通常是先估算出軸徑，在此基礎上進行軸的結構設計，然后進行軸的強度(或剛度)校核計算，如遇強度(或剛度)不足時，再對軸的結構尺寸進行適當的調整，必要時還應再作相應的校核(只有在轉速較高時，才需校核其振動穩定性)，即軸的設計過程是結構設計與強度(或剛度)校核計算交替進行，逐步完善的。

本章的重點為階梯軸的結構設計和強度、剛度校核計算。學習本章時應該注意：

1．軸的結構設計沒有個固定的程序，它是根據軸上載荷大小、方向和分布情況，軸上零件的布置和固定方法，以及軸的加工和裝配方法等而靈活決定的，以軸上零件裝拆方便、定位準確、固定牢靠等來衡量軸結構設計的好壞。作軸的結構設計時，往往可以先擬定幾種不同方案進行比較后加以取舍。

2．學習軸的強度校核計算時應注意下列問題：

1)當軸的結構尺寸尚未確定之前，往往來取先初估軸徑的方法，把軸的受力狀態簡化為軸只承受扭矩。對圓截面軸受扭矩時，其強度條件如式(15—1)所示。初估的軸徑一般可作為軸最細處的直徑。然后根據軸上零件的安裝、定位和布置等要求，進行整個軸的結構設計，定出軸的全部形狀和尺寸，以備進行強度校核。

2)按彎組合成強度條件計算。這種計算方法，對于應力集中、絕對尺寸和表面狀態等因素的影響，只是采取降低許用彎曲應力的粗略辦法來加以考慮，因而只適用于主要承受彎短的一般用途的軸。

3)按疲勞強度條件進行精確校核。這種精確校核方法是在軸的結構形狀和尺寸初步確定后，充分考慮應力集中、絕對尺寸和表面狀態等影響因素，精確校核軸在變應力情況下工作的安全程度。通過對一個或幾個危險截面的核算，使其滿足計算安全系數Sca＞設計安全系數S的要求。這種方法只用于重要的軸的核算。

3．軸的剛度計算實質上是限制軸的彎曲變形和扭轉變形必須在一定的允許范圍內，以免影響軸上零件的正常工作狀態。對于有些軸，剛度的要求是十分嚴格的，如齒輪軸，機床主軸等，如果它們強度足夠，但不能說明其剛度是滿足要求的，因此，在進行強度計算后，還要進行剛度的核算，使其同時滿足規定的要求。

(四)本章用時4個課時，作業為光盤“機械設計自測CAI”第十五章內容及機械設計作業集選2題。

(五)本章結束布置第三個大作業，兩級斜齒圓柱齒輪減速器的軸系設計。(五)考核辦法

本課程期末進行考試。評分方式以百分制記，其中：平時成績占40%(其中：大作業及大作業答辯占30%、到課率、學習態度、質疑、釋疑等占10%)。期末考試范圍大綱已將各章節內容區分為了解（知道）、理解（熟悉）、掌握（學會）等三個層次，后面兩個層次內容將作為綜合性考試的重點。學生必須在全面復習、熟悉基礎知識的前提下，對重點內容作深入鉆研，做到能綜合、靈活應用。考題有判斷、選擇、填空、分析、計算及結構設計等形式。考試方法采用一頁開卷。

六、教材與參考書 教材

機械設計，西北工業大學濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社，1996年。主要參考書

（1）機械設計，西北工業大學濮良貴主編，高等教育出版社，1989年。（2）機械設計，許鎮宇、邱宣懷主編，1996年，高等教育出版社。

第四篇：機械設計基礎課教案

4-1解

分度圓直徑

齒頂高

齒根高

頂 隙

中心距

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

基圓直徑

齒距

齒厚、齒槽寬

4-2解由

分度圓直徑

可得模數

4-3解 由

得

4-4解

分度圓半徑

分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑

分度圓上漸開線齒廓的壓力角

基圓半徑

基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為 0；

壓力角為。

齒頂圓半徑

齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑

齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角

4-5解

正常齒制漸開線標準直齒圓柱齒輪的齒根圓直徑：

基圓直徑

假定

故當齒數 齒根圓。則解

得，基圓小于 時，正常齒制漸開線標準直齒圓柱齒輪的基圓大于齒根圓；齒數

4-6解

中心距

內齒輪分度圓直徑

內齒輪齒頂圓直徑

內齒輪齒根圓直徑

正好在刀具 4-7 證明 用齒條刀具加工標準漸開線直齒圓柱齒輪，不發生根切的臨界位置是極限點 的頂線上。此時有關系：

正常齒制標準齒輪、，代入上式

短齒制標準齒輪、，代入上式

圖 4.7 題4-7解圖

4-8證明 如圖所示，、兩點為卡腳與漸開線齒廓的切點，則線段。

即為漸開線的法線。根據漸

開線的特性：漸開線的法線必與基圓相切，切點為

再根據漸開線的特性：發生線沿基圓滾過的長度，等于基圓上被滾過的弧長，可知：

AC

對于任一漸開線齒輪，基圓齒厚與基圓齒距均為定值，卡尺的位置不影響測量結果。

圖 4.8 題4-8圖

圖4.9 題4-8解圖

4-9解 模數相等、壓力角相等的兩個齒輪，分度圓齒厚

相等。但是齒數多的齒輪分度圓直徑

大，所以基圓直徑就大。根據漸開線的性質，漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓小,則漸開線曲率 大,基圓大，則漸開線越趨于平直。因此，齒數多的齒輪與齒數少的齒輪相比，齒頂圓齒厚和齒根圓齒 厚均為大值。

4-10解 切制變位齒輪與切制標準齒輪用同一把刀具，只是刀具的位置不同。因此，它們的模數、壓 力角、齒距均分別與刀具相同，從而變位齒輪與標準齒輪的分度圓直徑和基圓直徑也相同。故參數、、不變。、、變位齒輪分度圓不變，但正變位齒輪的齒頂圓和齒根圓增大，且齒厚增大、齒槽寬變窄。因此、變大，變小。

是一對齒輪嚙合傳動的范疇。

嚙合角 與節圓直徑 4-11解

因

螺旋角

端面模數

端面壓力角

當量齒數

分度圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

4-12解（1）若采用標準直齒圓柱齒輪，則標準中心距應

說明采用標準直齒圓柱齒輪傳動時，實際中心距大于標準中心距，齒輪傳動有齒側間隙，傳動不 連續、傳動精度低，產生振動和噪聲。

（2）采用標準斜齒圓柱齒輪傳動時，因

螺旋角

分度圓直徑

節圓與分度圓重合，4-13解

4-14解

分度圓錐角

分度圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

外錐距

齒頂角、齒根角

頂錐角

根錐角

當量齒數

4-15答： 一對直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數和壓力角必須分別相等，即、。

一對斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數和壓力角分別相等，螺旋角大小相等、方向 相反（外嚙合），即、、。、一對直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的大端模數和壓力角分別相等，即。

5-1解： 蝸輪 2和蝸輪3的轉向如圖粗箭頭所示，即 和。

圖 5.圖5.6

5-2解： 這是一個定軸輪系，依題意有：

齒條 6 的線速度和齒輪 5 ′分度圓上的線速度相等；而齒輪 5 ′的轉速和齒輪 5 的轉速相等，因此有：

通過箭頭法判斷得到齒輪 5 ′的轉向順時針，齒條 6 方向水平向右。5-3解：秒針到分針的傳遞路線為： 6→5→4→3，齒輪3上帶著分針，齒輪6上帶著秒針，因此有：。

分針到時針的傳遞路線為： 9→10→11→12，齒輪9上帶著分針，齒輪12上帶著時針，因此有：。

圖 5.7

圖5.8

5-4解： 從圖上分析這是一個周轉輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2為行星輪，構件 為行星架。則有：

∵

∴ ∴

當手柄轉過，即 時，轉盤轉過的角度，方向與手柄方向相同。

5-5解： 這是一個周轉輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，構件 為行星架。

則有：

∵，∴

∴

傳動比 為10，構件 與 的轉向相同。

圖 5.9

5.10

圖5-6解： 這是一個周轉輪系，其中齒輪 1為中心輪，齒輪2為行星輪，構件 為行星架。

則有：

∵，∵

∴

∴

5-7解： 這是由四組完全一樣的周轉輪系組成的輪系，因此只需要計算一組即可。取其中一組作分 析，齒輪 4、3為中心輪，齒輪2為行星輪，構件1為行星架。這里行星輪2是惰輪，因此它的齒數

與傳動比大小無關，可以自由選取。

（1）

由圖知（2）

又挖叉固定在齒輪上，要使其始終保持一定的方向應有：（3）

聯立（1）、（2）、（3）式得：

圖 5.11

圖5.12

5-8解： 這是一個周轉輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，為行星架。

∵，∴

∴

與 方向相同

5-9解： 這是一個周轉輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，為行星架。

∵設齒輪 1方向為正，則，∴ ∴

與 方向相同

圖 5.1圖5.14

5-10解： 這是一個混合輪系。其中齒輪 1、2、2′

3、組成周轉輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，為行星架。而齒輪4和行星架 組成定軸輪系。

在周轉輪系中：（1）

在定軸輪系中：（2）

又因為：（3）

聯立（1）、（2）、（3）式可得： 5-11解： 這是一個混合輪系。其中齒輪 4、5、6、7和由齒輪3引出的桿件組成周轉輪系，其中齒輪4、7為中心輪，齒輪5、6為行星輪，齒輪3引出的桿件為行星架

。而齒輪1、2、3組成定軸輪系。在周轉輪系中：（1）

在定軸輪系中：（2）

又因為：，聯立（1）、（2）、（3）式可得：

（1）當，時，的轉向與齒輪1和4的轉向相同。

（2）當 時，（3）當，時，轉向與齒輪1和4的轉向相反。

圖 5.1圖5.16 的 5-12解： 這是一個混合輪系。其中齒輪 4、5、6和構件 心輪，齒輪5為行星輪，組成周轉輪系，其中齒輪4、6為中

是行星架。齒輪1、2、3組成定軸輪系。

在周轉輪系中：（1）

在定軸輪系中：（2）

又因為：，（3）

聯立（1）、（2）、（3）式可得：

即齒輪 1 和構件 的轉向相反。

5-13解： 這是一個混合輪系。齒輪 1、2、3、4組成周轉輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2為

行星輪，齒輪4是行星架。齒輪4、5組成定軸輪系。

在周轉輪系中：，∴（1）

在圖 5.17中，當車身繞瞬時回轉中心 轉動時，左右兩輪走過的弧長與它們至 點的距離

成正比，即：（2）

聯立（1）、（2）兩式得到：，（3）

在定軸輪系中：

則當： 時，代入（3）式，可知汽車左右輪子的速度分別為，5-14解： 這是一個混合輪系。齒輪 3、4、4′、5和行星架 中心輪，齒輪4、4′為行星輪。齒輪1、2組成定軸輪系。

組成周轉輪系，其中齒輪3、5為在周轉輪系中：（1）

在定軸輪系中：（2）

又因為：，（3）

依題意，指針 轉一圈即（4）

此時輪子走了一公里，即（5）

聯立（1）、（2）、（3）、（4）、（5）可求得

圖 5.18

圖5.19

5-15解： 這個起重機系統可以分解為 3個輪系：由齒輪3′、4組成的定軸輪系；由蝸輪蝸桿1′和5組成的定軸輪系；以及由齒輪1、2、2′、3和構件

組成的周轉輪系，其中齒輪1、3是中心輪，齒輪4、2′為行星輪，構件 是行星架。

一般工作情況時由于蝸桿 5不動，因此蝸輪也不動，即（1）

在周轉輪系中：（2）

在定軸齒輪輪系中：（3）

又因為：，（4）

聯立式（1）、（2）、（3）、（4）可解得：。

當慢速吊重時，電機剎住，即，此時是平面定軸輪系，故有：

5-16解： 由幾何關系有：

又因為相嚙合的齒輪模數要相等，因此有上式可以得到：

故行星輪的齒數：

圖 5.20

圖5.21

5-17解： 欲采用圖示的大傳動比行星齒輪，則應有下面關系成立：

（1）

（2）

（3）

又因為齒輪 1與齒輪3共軸線，設齒輪1、2的模數為，齒輪2′、3的模數為，則有：

（4）

聯立（1）、（2）、（3）、（4）式可得

（5）

當 能取到1。時，（5）式可取得最大值1.0606；當 時，（5）式接近1，但不可因此 圖示的 的取值范圍是（1，1.06）。而標準直齒圓柱齒輪的模數比是大于1.07的，因此，大傳動比行星齒輪不可能兩對都采用直齒標準齒輪傳動，至少有一對是采用變位齒輪。5-18解： 這個輪系由幾個部分組成，蝸輪蝸桿 1、2組成一個定軸輪系；蝸輪蝸桿5、4′組成一個定軸輪系；齒輪1′、5′組成一個定軸輪系，齒輪4、3、3′、2′組成周轉輪系，其中齒輪2′、4是中心輪，齒輪3、3′為行星輪，構件

在周轉輪系中：

是行星架。

（1）

在蝸輪蝸桿 1、2中：（2）

在蝸輪蝸桿 5、4′中：（3）

在齒輪 1′、5′中：（4）

又因為：，，（5）

聯立式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）式可解得：，即。

5-19解： 這個輪系由幾個部分組成，齒輪 1、2、5′、組成一個周轉輪系，齒輪 1、2、2′、3、組成周轉輪系，齒輪3′、4、5組成定軸輪系。

在齒輪 1、2、5′、組成的周轉輪系中：

由幾何條件分析得到：，則

（1）

在齒輪 1、2、2′、3、組成的周轉輪系中：

由幾何條件分析得到：，則

（2）

在齒輪 3′、4、5組成的定軸輪系中：

（3）

又因為：，（4）

聯立式（1）、（2）、（3）、（4）式可解得：

第五篇：機械設計課程設計教案

湖 南 農 業 大 學 工 學 院

講

稿

機械設計、機械設計基礎課程設計

課程名稱：

機械設計 課程代碼：

40330B0 設計時間：

3周學

分：

面向專業：機械設計制造及其自動化

農業機械化及其自動化

主講教師：

高英武 職

稱：

教

授

機械設計、機械設計基礎課程設計講稿

一、課程名稱：機械設計

二、課程代碼：40330B0

三、設計時間：3周四、學分：3

五、面向專業：機械設計制造及其自動化、農業機械化及其自動化

六、教案正文：

2）傳動裝置的總體設計及傳動零件的設計計算

2、傳動比的分配

i總?i1?i2?????in

允許3～5% 1)各種傳動裝置允許的傳動比范圍，表1-8P5表13—2（P188）2)各級傳動裝置的結構尺寸協調、均勻、合理、不干涉

①帶+齒

i帶

i帶<2.5

大帶輪直徑不能太大

②齒+鏈

i鏈<3

齒輪傳動比不為整數,齒數互質

③齒+齒

i齒單<4 檢查干涉：單級，如皮帶輪半徑大于中心高就會產生干涉 3）兩級齒輪傳動 ① 不干涉

中間軸上大齒輪可能碰到低速軸 ② 浸油潤滑

兩大齒輪直徑不能相差太大

Δd=da2-da4<10 i高=1.1～1.5i低

四）傳動裝置的運動和動力參數計算P196~197

1、各軸轉速 n1 n2 n3

2、各軸的軸功率（輸入功率）P1 P2 P3 P1=Pd?η01 P2=P1?η12

3、各軸輸入轉矩

T1，T2，T3 P10（或2-11）

一般按電機額定功率計算。軸編號后列一欄表

（三）傳動零件的設計計算（P198-P202）應注意的問題

1、對帶傳動 Z≤4 D1>Dmin 教材P155157，D2不能太大，i<2～2.5

2、鏈傳動 選擇單排滾子鏈

節距盡量小，節數為偶數，Z1參看教材P177 鏈輪齒數要奇數，不能整除鏈節數

3、齒輪傳動：各計算數值必須精確，小數點后三位。

A、精度

7～8級

B、齒寬系數 Φd 直齒：Φd ?大 硬?小 斜齒：Φd ?小 軟?大

C、設計準則

軟齒面 按齒面接觸強度設計為主

硬齒面 按齒根彎曲強度設計為主 d、結果要合理

2≤m≤4 動力用齒輪，結構又不太大 e、中心距范圍

便于布圖（太大圖紙畫不下，太小結構有問題，如軸承）單級：100

f、兩級齒輪傳動要檢驗 i da2?da4?10

ii

不干涉，3齒輪不會與Ⅲ軸相干涉，距離10～15

4、聯軸器的選擇 P，n?

高速宜選 用有彈性元件撓性聯軸器，緩沖吸振

低速轉矩大，安裝精度高，剛性聯軸器;如果安裝精度不高，無彈性元件撓性聯軸器

注意：軸孔與電動機軸頸接近

注意：將計算數據和尺寸整理、保留。

2）鑄造工藝性 圖3-1 P224~226

最小壁厚，壁厚均勻，有拔模斜底，鑄造圓角P20表1-36~40 3）加工工藝性

盡量減少加工面、凸臺、凹坑、螺釘、軸承、座底等位置 一根軸上兩個軸承要大小、型號一致（加工孔一致）

三）潤滑與密封

6、齒輪潤滑 用浸油潤滑

1）浸油深度為一個全齒高（2.25m），不小于10mm 最高油面在此基礎上加高5～10mm 2）裝油量的計算

hm=(0.35～0.7)

ps(mm)

3)潤滑油的牌號選擇P85~86 表7-1，表7-2

7、滾動軸承潤滑方式的選擇

1）V齒≧2m/s，采用飛濺潤滑，參考圖16-32結構

箱體與箱蓋結合面加油溝與引油結構，把油引入軸承，小齒輪處加擋油盤P250圖19-4。

2）V齒<2m/s，采用脂潤滑，參考圖16-31結構

所有軸承處加封油環，箱體上油溝要把油引入油箱P258圖19-11

8、密封P218表16-1 1）、軸的伸出端～表16-13 軸承蓋開槽，P166表11-10，氈圈密封P90~92表7-12~19 2）、非伸出端 加密封墊片

四）其它附件(P88~89表7-7~11)

1、軸承蓋P166

2、檢視窗P161

3、油標 油尺P88~89

4、放油螺塞（細牙）

5、通氣器

6、吊耳P161

7、定位銷（標準件）錐銷P56,表4-4，箱體聯接輔助件，P226~229，8、起蓋螺釘P227~228 端部制成圓柱形光滑倒角或半球形

9、尺寸標注：外形尺寸，安裝尺寸，配合尺寸，參考圖例雙P265,單P250

10、配合代號 P236表17-2

11、技術要求和技術特性（圖紙在下方）P251

12、零件編號、明細表、標題欄在右下角

13、尺寸P8，內容參考圖例

14、圖代號

（二）規定畫法，標注法和簡化畫法 按國家標準

（三）加深后的裝配圖 其它內容P232完成裝配圖

名稱+型號+低速級中心距+公稱傳動比 代號 ZDY 單級硬齒面

ZLY 雙級硬齒面 ZSY 三級硬齒面 ZDR 單級軟齒面 ZLR 雙級軟齒面 ZSR 三級軟齒面

示例：減速器ZLY560-11.2，560-低速級中心距，11.2-公稱傳動比

③ 鍵槽公差P53，表4-1 ④ 中心孔P13

9、形位公差P237 P237，表17-

3、4有推薦項目，具體值P116～121表9-8～12

10、技術要求 熱處理

未注圓角、倒角、粗糙度 參考圖例

（四）齒輪的零件工作圖

一般兩個視圖表示P252圖19-5

11、粗糙度P138表10-

16、17

12、形位公差

① 鍵槽（與軸一樣）

② 齒輪毛坯公差P137表10-12~14

13、嚙合特性表P252右上角 三組精度，每組定出一兩個

照表上項目填，具體數字查表 P125