机械零件设计基础

《机械设计基础》教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解机械设计的基本原理和方法；（2）掌握机械零件的主要参数和选型依据；（3）熟悉机械系统的运动分析和动力分析；（4）能够运用机械设计软件进行简单的机械设计。

2. 过程与方法：（1）通过案例分析，培养学生的创新意识和解决问题的能力；（2）利用模拟实验和实际操作，提高学生的动手能力和实践能力；（3）采用小组讨论和课堂讲解，培养学生的团队协作和沟通能力。

3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对机械设计的兴趣和热情；（2）增强学生对机械工程领域的认同感和责任感；（3）培养学生追求卓越、精益求精的职业精神。

二、教学内容第1课时：机械设计概述1. 机械设计的意义和任务2. 机械设计的过程和方法3. 机械设计师的要求和素质第2课时：机械零件的设计方法1. 机械零件的设计原则2. 机械零件的选材和加工3. 机械零件的强度计算和校核第3课时：机械系统的运动分析1. 机械系统的自由度和平衡条件2. 机械系统的运动学分析3. 机械系统的动力学分析第4课时：机械系统的动力分析1. 机械系统的动力源和动力传递2. 机械系统的负载分析和计算3. 机械系统的动力性能优化第5课时：机械设计实例分析1. 机械设计案例介绍2. 机械设计案例分析3. 机械设计案例总结和启示三、教学资源1. 教材：《机械设计基础》2. 辅助材料：PPT课件、教学图样、设计软件教程3. 实验设备：机械设计实验台、测量工具、模拟实验器材四、教学过程1. 导入：通过展示实际机械产品，引发学生对机械设计的兴趣，激发学习动机。

2. 讲解：结合PPT课件和教材，讲解本节课的重点内容，引导学生主动思考和提问。

3. 案例分析：分析机械设计实例，让学生了解机械设计的过程和方法，培养学生的创新意识和解决问题的能力。

4. 实践操作：安排学生进行模拟实验或实际操作，巩固所学知识，提高学生的动手能力和实践能力。

5. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，分享学习心得和设计思路，培养学生的团队协作和沟通能力。

机械零件设计的基本准则与步骤引言机械零件设计是机械工程中非常重要的一环。

它涉及到零件的功能、结构、材料、加工工艺等方面的考虑。

在设计过程中，遵循一定的准则和步骤可以提高设计的效率和质量。

本文将介绍机械零件设计的基本准则与步骤，以帮助工程师们更好地完成机械零件的设计工作。

一、机械零件设计准则在进行机械零件设计时，需要考虑以下准则：1. 功能性机械零件的设计首先要满足其预定的功能要求。

因此，在设计之初，需要明确该零件的功能需求，并结合整个机械系统的工作原理和要求，确定该零件所承担的功能角色。

在设计过程中，要时刻关注功能性需求，确保设计的零件能够准确、可靠地完成其预定的功能。

2. 结构合理性机械零件的结构设计要合理，即要考虑零件的外形、尺寸、连接方式、布置等因素。

要尽量使结构简单、紧凑，减少零件的数量和体积。

此外，还要注意结构之间的配合与协调，确保零件可以良好地配合使用。

3. 强度与刚度机械零件在运行过程中会承受一定的载荷，因此要保证设计的零件具有足够的强度和刚度，以防止因载荷引起的变形、断裂等失效问题。

在设计过程中，需要进行强度和刚度的计算与分析，以确定合适的材料选择和尺寸设计。

4. 可靠性与安全性机械零件设计要确保零件的可靠性与安全性。

可靠性是指零件在规定条件下连续正常工作的能力，而安全性则是指零件在工作过程中不会产生意外事故或造成人员伤害的能力。

因此，在设计过程中，需要充分考虑零件的耐久性、稳定性、故障率等因素，并遵循相关的安全标准和规范。

5. 经济性机械零件的设计还要考虑经济性。

设计师应该在保证零件功能和质量的前提下，力求减少材料、加工和使用成本，提高设计的经济效益。

在设计过程中，需要综合考虑成本与性能的平衡，选择合适的材料、工艺和加工方式。

二、机械零件设计步骤在进行机械零件设计时，可以按照以下步骤进行：1. 确定设计要求首先，明确机械零件的功能要求以及所处的工作环境和使用条件。

了解零件的工作原理和特点，分析其受力情况和运动要求。

题9—3 已知某合金钢的σ-1= 370 MPa,σs = 880 MP ɑ,σ0= 625 MPa 。

（1） 试按比例绘制此材料（试件）的σm -σa 简化极限应力图； （2） 设此试件受σmax = 300 MPa,σmin = -120 Mpa的变应力作用，试用所绘制的极限应力图求出该试件在这种情况下的极限应力σr 。

解答：1．选比例尺⎪⎭⎫⎝⎛=μσmm MPa 10绘制试件的简化疲劳极限应力图（题解1—8图）。

题解1—8图2．求试件的应力参数（σm 、σa 、γ），并在简化疲劳极限应力图中标出试件的工作点N （σm ，σa ）的位置。

40300120MPa 210MPa 2120300290MPa MPa 21203002max min .min max a min max m -=-=σσ=γ=+=σ-σ=σ=-=σ+σ=σ3．求极限应力σr ：连ON 并将其延长交极限应力线图AD 于M ′点，可得M ′的坐标为（140，350）。

σr =σm ′+σa ′=（140+350）MPa = 490 MPa题9—4 一受转矩T 作用的单向回转轴，轴材料为中碳钢，τ-1=230MP a ,τS= 390 MP a , Ψτ =0.05，现知该轴某危险截面处的直径d = 50 mm ，该截面处的疲劳强度综合影响系数（K τ）D =τττβεK =3.07，轴的转速n =955 r/min ，若要求安全系数S τ=2.0，试求此时该轴能传递的最大功率P 。

DG （880，0）题解9—3图解题分析：根据题意，单向回转的轴，其截面受脉动循环变应力，即：τa =τm =τ/2。

解答：轴危险截面处的安全系数（P198,10-12）为：S τ =m a D K τψττττ+-)(1=)2/()2/()(1τψττττ+-D k = 2.0故可求得轴危险截面处的剪应力： τ = ττψτ+-D K )(1=05.007.3230+ MPa = 73.72MPa∵ τ = W T = 16//1055.936d nP π⨯⨯ ∴ 该轴能传递的最大功率： P = 636310559169555073.721055916⨯⨯⨯⨯π⨯=⨯⨯⨯π⨯τ..n d kW = 180.94 kW题9—6某材料受弯曲变应力作用，其力学性能为： ,MPa 3501=σ-9=m ，60105⨯=N 。

机械设计零件基础知识点机械设计是机械工程学科的核心内容之一，它涉及到各种机械零件的设计、制造和应用。

在机械设计中，掌握零件的基础知识是非常重要的，下面将介绍一些机械设计零件的基础知识点。

一、螺纹连接螺纹连接是机械设计中常用的一种连接方式，它具有良好的拆卸性和可靠性。

常见的螺纹连接包括螺母和螺杆的连接、螺栓和螺孔的连接等。

在螺纹连接中，需要掌握螺纹的基本参数，如螺纹直径、螺距、螺纹类型等，以确保连接的牢固性。

二、轴承轴承是机械设备中常用的零件，它可以承受轴的旋转或者往复运动，并且能够减少摩擦和传递力量。

轴承的种类繁多，常见的有滚动轴承、滑动轴承等。

在选择和设计轴承时，需要考虑载荷、转速、工作环境等因素，以满足机械设备的使用要求。

三、齿轮齿轮是机械传动中常见的零件，它能够实现不同轴的动力传递和变速。

根据齿轮的啮合方式，可以分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等。

在设计齿轮时，需要注意齿轮的模数、齿数、齿轮啮合角等参数，以确保传动的平稳性和高效性。

四、弹性元件弹性元件是机械设计中常见的零件，它能够储存和释放能量，起到减震、缓冲和联接的作用。

常见的弹性元件包括弹簧、橡胶制品等。

在选择和设计弹性元件时，需要考虑载荷、变形量、工作环境等因素，以满足机械设备的使用要求。

五、密封件密封件是机械设计中用于防止液体、气体或粉尘泄漏的零件，常见的有O型圈、油封等。

在选择和设计密封件时，需要考虑压力、温度、介质等因素，以确保有效的密封效果。

六、连接件连接件是机械设计中用于连接和固定零件的零件，常见的有螺栓、钉子、销子等。

在选择和设计连接件时，需要考虑承载力、连接方式、工作环境等因素，以确保连接的牢固性和稳定性。

七、紧固件紧固件是机械设计中用于紧固零件的零件，常见的有螺母、螺栓、螺钉等。

在选择和设计紧固件时，需要考虑紧固力、螺纹类型、工作环境等因素，以确保紧固的可靠性。

以上是机械设计零件的一些基础知识点，掌握了这些知识，将有助于进行机械设计的工作。

1、机械零件常用材料：普通碳素结构钢（Q屈服强度）优质碳素结构钢（20平均碳的质量分数为万分之20）、合金结构钢（20Mn2锰的平均质量分数约为2%）、铸钢（ZG230-450屈服点不小于230，抗拉强度不小于450）、铸铁（HT200灰铸铁抗拉强度）2、常用的热处理方法：退火（随炉缓冷）、正火（在空气中冷却）、淬火（在水或油中迅速冷却）、回火（吧淬火后的零件再次加热到低于临界温度的一定温度，保温一段时间后在空气中冷却）、调质（淬火+高温回火的过程）、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）3、机械零件的结构工艺性：便于零件毛坯的制造、便于零件的机械加工、便于零件的装卸和可靠定位4、机械零件常见的失效形式：因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损、打滑或过热；连接松动；容器、管道等的泄露；运动精度达不到设计要求5、应力的分类：分为静应力和变应力。

最基本的变应力为稳定循环变应力，稳定循环变应力有非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种6、疲劳破坏及其特点：变应力作用下的破坏称为疲劳破坏。

特点：在某类变应力多次作用后突然断裂；断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限；即使是塑性材料，断裂时也无明显的塑性变形。

确定疲劳极限时，应考虑应力的大小、循环次数和循环特征7、接触疲劳破坏的特点：零件在接触应力的反复作用下，首先在表面或表层产生初始疲劳裂纹，然后再滚动接触过程中，由于润滑油被基金裂纹内而造成高压，使裂纹扩展，最后使表层金属呈小片状剥落下来，在零件表面形成一个个小坑，即疲劳点蚀。

疲劳点蚀危害：减小了接触面积，损坏了零件的光滑表面，使其承载能力降低，并引起振动和噪声。

疲劳点蚀使齿轮。

滚动轴承等零件的主要失效形式8、引入虚约束的原因：为了改善构件的受力情况（多个行星轮）、增强机构的刚度（轴与轴承）、保证机械运转性能9、螺纹的种类：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹10、自锁条件：λ≤ψ即螺旋升角小于等于当量摩擦角11、螺旋机构传动与连接：普通螺纹由于牙斜角β大，自锁性好，故常用于连接；矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹因β小，传动效率高，故常用于传动12、螺旋副的效率：η=有效功/输入功=tanλ/tan（λ+ψv）一般螺旋升角不宜大于40°。

机械设计第五版李建工答案机械及机械零件的设计基础一、填空题1．在零件强度设计中，当载荷作用次数此时，可按______条件进行设计计算，而当载荷作用次数>此时，则应当按______条件进行设计计算。

[国防科技大学2002年]【答案】静强度；疲劳强度查看答案【解析】当载荷的作用次数次，零件发生破坏的主要原因为静强度不够。

因此，设计是需要按静强度条件进行设计计算；当载荷的作用次数次，零件发生破坏的原因为疲劳强度不够。

因此，设计时需要按疲劳强度条件进行设计计算。

2．变应力可由______产生，变应力特性可用______等五个参数中的任意两个来描述。

[北京航空航天大学2001研]【答案】静载荷；最大应力、最小应力、平均应力、应力幅、应力循环特性查看答案二、选择题1．由试验知，有效应力集中，绝对尺寸，表面质量和表面强化只对零件的______有影响。

[中南大学2005研]A．应力幅B．平均应力C．应力幅和平均应力【答案】A查看答案【解析】有效应力集中，绝对尺寸，表面质量和表面强化只对零件的应力幅有影响。

2．受稳定径向载荷的一转轴，轴截面产生的弯曲应力为______应力。

[武汉理工大学2004研]A．静B．对称循环变C．脉动循环变D．非对称循环变【答案】B查看答案【解析】轴截面的弯矩是不变的，但随着轴的转动，拉压应力区则变化。

所以对于一点来说，轴截面的弯曲应力是正负变化的，故为对称循环变应力。

3．影响零件疲劳强度的综合影响系数或与______等因素有关。

[华东理工大学2005研]A．零件的应力集中、加工方法、过载B．零件的应力循环特性、应力集中、加载状态C．零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中D．零件的材料、热处理方法、绝对尺寸【答案】C查看答案【解析】影响疲劳极限的因素：应力集中、绝对尺寸、表面状态。

第一章 机械零件常用材料和结构工艺性Q235：Q ：“屈”，235：屈服点值50号钢：平均碳的质量分数为万分之50的钢第二章：机械零件工作能力计算的理论基础(必考或者二选一)+计算1， 在零件的强度计算中，为什么要提出内力和应力的概念因为要确定零件的强度条件内力：外力引起的零件内部相互作用力的改变量。

应力为截面上单位面积的内力。

2， 零件的受力和变形的基本形式有哪几种试各列出1~2个实例加以说明。

轴向拉伸和压缩；剪切和挤压；扭矩；弯曲△第四章 螺旋机构 P68四选一1、试比较普通螺纹与梯形螺纹有哪些主要区别为什么普通螺纹用于连接而梯形螺纹用于传动普通螺纹的牙型斜角β较大，β越大，越容易发生自锁，所以普通螺纹用于连接。

β越小，传动效率越高，固梯形螺纹用于传动。

2、在螺旋机构中，将转动转变为移动及把移动转变为转动有什么条件限制请用实例来说明螺母与螺杆的相对运动关系。

转动变移动升角要小，保证可以自锁；而升角大的情况下，移动可转为转动3、具有自锁性的机构与不能动的机构有何本质区别自锁行的机构自由度不为0，而不能动的机构自由度为04、若要提高螺旋的机械效率，有哪些途径可以考虑降低摩擦，一定范围内加大升角，降低牙型斜角；采用多线螺旋结构EAL F L N=∆第五章平面连杆1、为什么连杆机构又称为低副机构它有那些特点因为连杆机构是由若干构件通过低副连接而成的特点是能实现多种运动形式的转换2、铰链四连杆机构有哪几种重要形式它们之间只要区别在哪里1，曲柄摇杆机构2，双曲柄机构3，双摇杆机构区别：是否存在曲柄，曲柄的数目，以及最短杆的位置不同。

3、何谓“整转副”、“摆转副”铰链四杆机构中整转副存在的条件是什么整转副：如果组成转动副的两构件能作整周相对转动，则该转动副称为整转副摆转副：如果组成转动副的两构件不能作整周相对转动……条件：1，最长杆长度+最短杆长度≤其他两杆长度之和（杆长条件）2，组成整转副的两杆中必有一个杆为四杆中的最短杆。

机械设计基础机械零件的加工与装配机械设计基础——机械零件的加工与装配机械设计是一门重要的工程学科，通过对机械零件的加工与装配，可以实现机械设备的正常运转。

本文将围绕机械设计基础展开，探讨机械零件加工与装配的相关内容。

一、材料的选择与加工在机械零件的加工与装配中，材料的选择和加工工艺至关重要。

材料的选择应根据零件的功能和使用环境来确定，常用的材料有钢材、铝合金等。

加工工艺包括铸造、锻造、切削加工等。

铸造是将熔化的金属注入到模具中，通过冷却凝固得到所需形状的零件。

锻造则是将金属加热至一定温度后进行锻打成型。

切削加工包括车削、铣削、钻削等工艺，通过切削去除材料，得到所需尺寸和形状。

在加工过程中，严格控制工艺参数和工艺流程，以确保零件的质量。

二、加工工艺与工装夹具为了提高机械零件的精度和效率，需要采用适当的加工工艺和工装夹具。

加工工艺是指完成机械零件加工所采取的一系列工艺操作，如车、铣、钻、刨等。

工艺操作的顺序、刀具的选择和切削参数的设置都会对零件加工质量产生影响。

工装夹具是用于加工中将工件固定在机床上的装置。

它能够保证零件的位置和姿态，提高加工精度和稳定性。

常见的工装夹具有机械手、定位销、夹具等。

三、零件的装配与调整机械零件的装配是指将各个零件按照设计要求进行组装，形成完整的机械设备。

装配工艺需要考虑零件之间的配合与连接方式，以及装配工具的选择。

配合是指零件间的相互连接方式，包括间隙配合、过盈配合、套接配合等。

不同配合方式有不同的装配要求和工艺。

在装配过程中，要注意零件的方向、位置和顺序，确保装配的准确性。

装配工具是完成装配过程中所需的辅助工具。

常见的装配工具有扳手、螺丝刀、橡胶锤等。

选择合适的装配工具可以提高装配效率和质量。

四、质量检验与调整机械零件的质量检验是确保零件符合设计要求的关键环节。

常见的质量检验方式包括外观检验、尺寸检验、材料检验等。

外观检验是通过目视或使用显微镜等工具对零件的表面质量进行检查。

机械设计基础(课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握机械设计的基础知识，包括机械零件的选型、设计原则和设计方法等。

具体目标如下：1.知识目标：使学生了解机械设计的基本概念、原理和方法，掌握常用机械零件的设计方法和计算公式，了解机械设计中的标准和规范。

2.技能目标：培养学生运用机械设计原理解决实际问题的能力，能独立完成简单机械零件的设计和计算，提高学生的动手能力和创新能力。

3.情感态度价值观目标：培养学生对机械设计的兴趣和热情，树立正确的工程观念，培养团队合作精神和责任感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.机械设计的基本概念和原理：介绍机械设计的定义、目的和意义，讲解机械设计的基本原则和方法。

2.常用机械零件的设计：讲解齿轮、轴承、联轴器等常用机械零件的设计方法和计算公式。

3.机械设计中的标准和规范：介绍国家标准和行业标准，讲解机械设计中常用的公差、配合和表面粗糙度等。

4.机械设计实例分析：分析实际工程中的机械设计案例，让学生了解机械设计的过程和方法。

三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解机械设计的基本概念、原理和方法，使学生掌握基本知识。

2.案例分析法：分析实际工程中的机械设计案例，让学生了解机械设计的过程和方法。

3.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。

4.实验法：安排课后实验，让学生动手实践，巩固所学知识，提高创新能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的机械设计教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：推荐相关参考书籍，拓展学生的知识视野。

3.多媒体资料：制作精美的PPT，生动展示机械设计的相关概念和实例。

4.实验设备：准备充足的实验设备，确保每个学生都能动手实践。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课将采用以下评估方式：1.平时表现：关注学生在课堂上的积极参与程度、提问回答等情况，给予相应的表现评价。