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1、机械设计基础讲课提纲教学安排：教学时数：56学时（实验6学时），3.5学分考核方式：综合考虑卷面考试、平时（作业、出勤率、实验）等方面进行考核。课程设计环节：单独计分：2学分教材：杨可桢，程光蕴，李仲生主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，2006(第5版)主要内容:（考虑到为非机类专业，且教学时数较少，从教材中选讲如下章节）第1章 平面机构的自由度和速度分析第2章 平面连杆机构第3章 凸轮机构第4章 齿轮机构第5章 轮系第10章 连接第11章 齿轮传动第13章 带传动和链传动第14章 轴第16章 滚动轴承主要参考文献：1孙桓主编.机械原理. 北京：高等教育出版社，2001年（第6版）.2
2、濮良贵、纪名刚主编. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2001（第7版）.绪 论01 本课程研究的对象和内容n 研究对象：机械u 机械、机器、机构的定义（机器、机构的基本特征）u 机构的分类u 典型机器分析u 机器的分类u 机器的基本组成u 机器与机构的区别u 零件和构件n 主要研究内容：机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。u 常用机构u 通用零件02 本课程在教学中的地位n 课程性质：学科基础课n 作用： 承前启后n 培养目标：通过本课程的学习和课程设计实践，培养同学们初步具备运用手册设计简单机械装备的能力，为日后从事技术革新创造条件。03 机械设计的基
3、本要求和一般过程本章基本要求：1）掌握基本概念：机械、机器、机构、构件、零件等2）本课程的研究对象、主要研究内容、性质、培养目标第1章 平面机构的自由度和速度分析n 平面机构的定义及示例n 本章内容：11 运动副及其分类12 平面机构的运动简图13 平面机构的自由度14 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用11 运动副及其分类n 基本概念构件、自由度、运动副（定义及示例、运动副元素、约束）n 运动副的分类按引入的约束数分类；按相对运动范围分类；按运动副元素分类n 机构u 构件的类型：机架、原（主）动件、从动件（输出构件）及示例u 机构的组成12 平面机构的运动简图n 平面机构的运动简图的定义、作
4、用n 机构示意图n 表达方法：u 运动副表示（转动副、移动副、平面高副等）u 构件的表示（原动件、机架、其他构件）n 机构运动简图应满足的条件n 绘制机构运动简图的步骤及示例n 运动链的定义（开式链、闭式链等）13 平面机构的自由度n 定义n 机构具有确定运动的条件n 平面机构的自由度计算及示例n 计算平面机构自由度的注意事项u 复合铰链（示例、定义、处理方法）u 局部自由度（示例、定义及作用、识别、处理方法）u 虚约束（示例、定义及作用、常见场合及其识别、处理方法）*14 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用n 速度瞬心及其求法u 绝对瞬心和相对瞬心u 瞬心数目u 机构瞬心位置的确定u 三心定
5、律n 速度瞬心在机构速度分析中的应用示例本章基本要求：1)掌握机构运动简图的测绘方法。2)掌握平面机构自由度的计算。基本概念：运动副、复合铰链、局部自由度、虚约束计算公式：平面机构的自由度数：F=3n(2PL +Ph )3)掌握机构运动确定性条件作业：题1-8, 题1-9, 题1-10 (p19)第2章 平面连杆机构n 平面连杆机构、特点及应用实例n 连杆机构的分类及命名本章重点内容是介绍平面四杆机构。n 本章内容：21 平面四杆机构的基本类型及其应用22 平面四杆机构的基本特性23 平面四杆机构的设计21 平面四杆机构的基本类型及其应用n 平面四杆机构的基本类型n 平面四杆机构的演化方式一、
6、铰链四杆机构n 组成（机架、连架杆、连杆）n 铰链四杆机构的基本类型（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）n 曲柄摇杆机构、特征及作用、示例n 双曲柄机构、特征及作用、示例n 双摇杆机构、特征及作用、示例二、含一个移动副的四杆机构n 曲柄滑块机构（对心曲柄滑块机构、偏心曲柄滑块机构）及应用n 导杆机构及应用n 摇块和定块机构及应用三、含二个移动副的四杆机构n 双滑块机构u 两个移动副不相邻（正切机构）u 两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联（正弦机构）u 两个移动副相邻，且均不与机架相关联（滑块联轴器）u 两个移动副相邻，且均与机架相关联（椭圆仪）四、具有偏心轮的四杆机构偏心轮机构的
7、演化、特点及应用场合五、四杆机构的扩展22 平面四杆机构的基本特性本节介绍的主要内容：n 铰链四杆机构有整转副的条件n 急回特性n 压力角和传动角n 死点位置一、铰链四杆机构有整转副的条件曲柄存在的条件二、急回特性以曲柄摇杆机构为例，介绍极位、摆角、急回运动、行程速度变化系数（或称行程速比系数）等概念三、压力角和传动角定义、度量最小传动角min出现的位置 四、死点位置定义、消除死点位置影响的措施、死点位置的应用23 平面四杆机构的设计n 平面四杆机构设计的主要任务n 常见的给定设计条件n 常用的设计方法一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构（作图法）n 曲柄摇杆机构n 导杆机构二、按预定连杆位
8、置设计四杆机构（作图法）n 给定连杆两组位置n 给定连杆三组位置三、给定两连架杆对应位置设计四杆机构（解析法和实验法）本章基本要求：1.熟悉平面四杆机构的基本形式及其演化机构；2.重点掌握平面四杆机构的特性：1)急回运动和行程速度变化系数2)压力角和传动角3)死点位置3.掌握铰链四杆机构有整转副的条件；4.掌握按连杆二组位置、三组位置、连架杆三组对应位置、行程速比系数设计四杆机构的原理与方法。作业：习题2-1、2-3、 2-4 （p38）第3章 凸轮机构n 本章内容：31 凸轮机构的应用和类型32 从动件的常用运动规律33 凸轮机构的压力角34 图解法设计凸轮轮廓35 解析法设计凸轮轮廓31
9、凸轮机构的应用和类型结构、作用、优点、缺点及应用n 分类u 按凸轮形状分u 按从动件的型式分u 按从动件运动分u 按保持接触方式分32 从动件的常用运动规律n 凸轮机构设计的基本任务n 从动件的常用运动规律（等速运动、简谐运动、正弦加速度运动）n 名词术语：基圆、基圆半径、推程、推程运动角、远休止角、回程、回程运动角、近休止角、升程、运动规律等速运动推程、回程运动方程、运动线图、应用场合刚性冲击简谐运动推程、回程运动方程、运动线图、应用场合柔性冲击正弦加速度（摆线）运动推程、回程运动方程、运动线图、应用场合改进型运动规律33 凸轮机构的压力角定义一、压力角与作用力的关系自锁、许用压力角二、压力
10、角与凸轮机构尺寸的关系34 图解法设计凸轮轮廓凸轮廓线设计方法的基本原理直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制1、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮2、对心直动滚子从动件盘形凸轮滚子半径的确定保证凸轮实际轮廓曲线既不变尖、更不出现交叉现象的条件3、对心直动平底从动件盘形凸轮避免出现运动失真的措施二、摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制摆动尖顶从动件凸轮机构35 解析法设计凸轮轮廓本章基本要求：1)了解凸轮机构的类型、特点及适用场合；2)掌握凸轮机构设计中的一些基本概念，如基圆、压力角、升程等；3)掌握从动件常用运动规律的特点和适用场合；4)掌握理论轮廓与实际轮廓的关系；5)理解凸轮压力角与基圆半径r0的关系；6)掌握用
11、图解法设计盘形凸轮轮廓曲线的步骤与方法。作业：题3-1、3-2、3-4(p52)第4章 齿轮机构n 本章内容：41 齿轮机构的特点和类型42 齿廓实现定角速度比传动的条件43 渐开线齿廓44 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸45 渐开线标准齿轮的啮合46 渐开线齿轮的切齿原理47 根切、最少齿数及变位齿轮48 平行轴斜齿轮机构49 锥齿轮机构41 齿轮机构的特点和类型n 结构特点、作用优点缺点n 齿轮机构的分类42 齿廓实现定角速度比传动的条件1.齿廓啮合基本定律n 齿廓实现定角速度比传动的条件n 共轭齿廓n 节圆及中心距2.齿廓曲线的选择本章只研究渐开线齿轮43 渐开线齿廓一、 渐开
12、线的形成和特性二、渐开线齿廓的啮合特性44 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸一、外齿轮1.名称与符号齿顶圆、齿根圆齿厚、齿槽宽齿距 （周节）、法向齿距模数、分度圆齿顶、齿顶高；齿根、齿根高； 齿全高 2.基本参数齿数、模数、齿顶高系数 ha*、顶隙系数 c*、分度圆压力角3.齿轮各部分尺寸的计算公式分度圆直径、齿顶高、齿根高、全齿高齿顶圆直径、齿根圆直径基圆直径、法向齿距和基节标准齿轮齿厚、齿槽宽、齿距 （周节）二、齿条的结构特点三、内齿轮的结构特点45 渐开线标准齿轮的啮合啮合线一、正确啮合条件二、标准中心距及标准安装三、重合度1.一对轮齿的啮合过程实际啮合线段AE（齿廓的实际工作段
13、）理论啮合线段N1N22.连续传动条件重合度的定义、许用重合度46 渐开线齿轮的切齿原理一、成形法加工原理及的特点二、范成法1. 齿轮插刀2. 齿条插刀3. 齿轮滚刀范成法加工的特点4.用标准齿条型刀具加工标准齿轮4.1标准齿条型刀具4.2用标准齿条型刀具加工标准齿轮47 根切、最少齿数及变位齿轮一、根切现象及后果二、渐开线齿轮不发生根切的最少齿数三、变位齿轮及其齿厚的确定*48 平行轴斜齿轮机构一、斜齿轮的共轭齿廓曲面直齿轮与斜齿轮传动比较：齿廓曲面、接触线、啮合特点二、斜齿轮的基本参数1、斜齿轮的螺旋角2. 模数 mn、mt3. 压力角：n、t一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件三、 渐开线标准斜齿轮传动的几何尺寸分度圆直径、齿顶高、齿根高、全齿高中心距齿顶圆直径、齿根圆直径四、斜齿轮传动的重合度与端面齿廓相同的直齿轮比较来介绍斜齿轮传动的重合度*斜齿圆柱齿轮的当量齿轮及当量齿数斜齿轮不发生根切的最少齿数五、 斜齿轮的主要优缺点49 锥齿轮机构一、圆锥齿轮概述作用、结构特点（与圆柱齿轮比较）为了计算和测量的方便，取大端参数(如m)为标准值。圆锥齿轮类型二、背锥及当量齿轮*当量齿轮、当量齿数三、 直齿圆锥齿轮几何尺寸计算正确啮合条件避免根切的最少齿数分度圆直径传动比本章基本要求：1)了解齿轮机构的特点及主要类型；
