第1章机械设计总论

《机械设计》作业一 —— 机械设计总论及螺纹连接姓名班级学号成绩一、填空题1、若一零件的应力循环特性r=+0.5，σa =70N/mm 2，则此时σm 为210N/ mm 2，σmax 为280 N/mm 2，σmin 为140 N/mm 2。

2、材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1 =300N/mm 2，循环基数N 0=106，寿命指数m=9，当应力循环次数N=105时，材料的弯曲疲劳极限 σ-1N =387.5N/mm 2。

3、在变应力工况下，机械零件的损坏将是疲劳断裂，这种损坏的断面包括光滑区和粗糙区。

4、机械零件常见的失效形式有整体断裂、过大的残余变形、表面破坏、正常工作条件的破坏。

5、螺纹的公称直径是指螺纹的___大径__。

6、粗牙螺纹的定义是_同一螺纹公称直径下螺距最大的那种规格的螺纹。

7、螺纹的升角是指螺纹中径处的升角,拧紧螺母时效率公式为)(v tg tg ρψψη+=。

8、在螺纹连接中，当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔、采用普通螺栓连接时，往往采用_____螺钉___连接或双头螺柱连接。

9、三角形螺纹主要用于联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。

10、螺纹连接常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、破坏防松。

11、螺纹连接的拧紧力矩包括克服螺纹副相对转动的阻力矩和螺母与被联接件支承面间的摩擦阻力矩。

12、计算螺栓强度时用螺栓的小径，分析螺纹的受力时用螺栓的中径。

13、仅承受预紧力的是紧螺栓连接强度计算时，螺栓危险截面上有拉伸和扭转载荷联合作用。

因此，在截面上有拉应力和剪应力。

14、采用经机械加工制成的凸台或沉头座孔做为螺栓与螺母接触的支承面是为了避免螺栓受到偏心载荷。

15、螺栓强度等级标记6.6级，6⨯6⨯10=360MPa表示材料的屈服强度；螺母强度等级标记8级，8⨯100=800MPa表示材料的抗拉强度。

16、对于重要的联接不宜用小于M12-M16的螺栓主要是因为避免预紧时拧断螺栓。

《机械设计》课程教案院（系、部）机电工程学院教研室机械工程系课程名称机械设计适用专业机械类本科主讲教师姓名张翔职称、职务教授使用教材机械设计（濮良贵、纪名刚主编第八版）福建农林大学教案编号： 01 课时安排：3 学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□ 其它□授课题目：第1章机械设计总论1.1“机械设计”的概念1.2课程性质、任务、教与学教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：z了解：机械、机器、机械零件、机械设计等概念，设计机器的一般过程。

z熟悉：机械零件中的通用零部件与专用零部件z掌握：零件的工作能力与强度的概念。

z能力培养注意点：设计性课程与素质教育、能力培养的关系与影响。

z重点、难点的解决方法：从零件的失效概念为线索，重温材料力学的强度、刚度再引入耐磨性、温升等概念；从设计的内涵来诠释设计与决策、设计与创新的关系。

教学内容（包括基本内容、重点*、难点#、疑点？）：第1章机械设计总论1.1“机械设计”的概念机械、机器、机械零件、机械设计的概念1.2课程性质、任务、教与学1.1.1性质1.2.2任务与作用（1）知识获取(2) 能力培养1.2.3教与学若干问题（1）内容（2）教学环节1.3机械设计概述1.3.1 机器系统的组成1.3.2 设计机器的一般过程*1.3.3零件的工作能力(1)设计的基本要求(2)零件的工作能力(3)零件的失效(4)零件的承载能力*1.3.4主要计算准则1.3.5机械零件设计的一般步骤1.4课程内容的主要结构、作用教学方式（请打√）：讲授√讨论□示教□指导□其他□手段、媒介（请打√）：多媒体√模型□实物□挂图□ 音像□其他□思考题：例举常用热处理方法，说明相应的热处理工艺，对改善零件或材料的效果作业：吴宗泽主编，机械设计。

北京：高等教育出版社， 2001李柱国主编，机械设计与理论。

北京：科学出版社， 2003张祖立主编，机械设计。

北京：中国农业出版社，2004彭文生等主编，机械设计。

第一章绪论1.通用零件、专用零件有哪些？P4通用零件：传动零件——带、链、齿轮、蜗轮蜗杆等；连接零件——平键、花键、销、螺母、螺栓、螺钉等；轴系零件——滚动轴承、联轴器、离合器等。

专用零件：汽轮机的叶片、内燃机的活塞、纺织机械中的纺锭、织梭等。

第二章机械设计总论1.机器的组成。

P5机器的组成：原动机部分、传动机部分、执行部分、测控系统、辅助系统。

2.机械零件的主要失效形式有哪些？P13①整体断裂；②过大的残余变形；③零件的表面破坏；④破坏正常工作条件引起的失效。

3.机械零件的设计准则有哪些？P16①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。

第三章机械零件的强度1.交变应力参数有哪些？应力比r的定义是什么？r = -1、r =0、r=1分别叫什么？P27最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm=σmax+σmin2、应力幅度σa=σmax−σmin2、应力比（循环特性系数）r=σminσmax。

最小应力与最大应力之比称为应力比（循环特性系数）。

r = -1：对称循环应力、r =0：脉动循环应力、r =1：静应力。

第五章螺纹连接和螺旋传动1.连接螺纹有哪些？各有哪些特点？P71①普通螺纹。

牙型为等边三角形，牙型角α=60°，内、外螺纹旋合后留有径向间隙。

同一公称直径螺纹按螺距大小可分为粗牙螺纹和细牙螺纹。

②55°非密封管螺纹。

牙型为等腰三角形，牙型角α=55°。

管螺纹为英制细牙螺纹。

可在密封面间添加密封物来保证密封性。

③55°密封管螺纹。

牙型为等腰三角形，牙型角α=55°。

螺纹旋合后，利用本身的变形就可以保证连接的紧密型。

④米制锥螺纹。

牙型角α=60°，螺纹牙顶为平顶。

2.传动螺纹有哪些？各有哪些特点？P72①矩形螺纹。

牙型为正方形，牙型角α=0°。

传动效率比其他螺纹高。

②梯形螺纹。

牙型为等腰梯形，牙型角α=30°。

第一章绪论1-1机器的基本组成要素是什么？答：机械零件1-2什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。

答：零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。

如齿轮、轴、螺钉等。

构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。

如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。

部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器、联轴器。

1-3什么是通用零件？什么是专用零件？答：通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。

在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。

1-4机械设计课程研究的内容是什么？答：机械系统设计的基础知识和一般尺寸和参数的通用零件设计方法。

第二章机械设计总论2-1答：一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。

原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分用来完成机器的预定功能；传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。

2-2答：设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。

设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。

2-3答：机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。

常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。

2-4答：强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。

强度条件为[]σσ≤。

提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸；b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩；c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能；d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷；e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。

一、填空题1、 若一零件的应力循环特性r=+0.5，二a =70N/mm 2，则此时 5为210N/ mm 2，二max 为 280 N/mm 2，-口和为 140 N/mm 2。

2、 材料对称循环弯曲疲劳极限 二i =300N/mm 2，循环基数 N °=106， 寿命指数 m=9，当应力循环次数N=105时，材料的弯曲疲劳极限2<1N =387.5N/mm 。

3、 在变应力工况下，机械零件的损坏将是疲劳断裂，这种损坏的断 面包括光滑区和粗糙区。

4、 机械零件常见的失效形式有整体断裂、过大的残余变形、表面破 坏、正常工作条件的破坏。

5、 螺纹的公称直径是指螺纹的_大径_。

6、 粗牙螺纹的定义是 _同一螺纹公称直径下螺距最大的那种规格的螺纹 。

7、 螺纹的升角是指螺纹 中径处的升角，拧紧螺母时效率公式为n 一 tgWtg 「 6)&在螺纹连接中，当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔、采用 普通螺栓连接时，往往采用螺钉—连接或双头螺柱连接。

9、三角形螺纹主要用于 联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 传动。

《机械设计》作业一 姓名班级学号成绩机械设计总论及螺纹连接10、螺纹连接常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、破坏防松11、螺纹连接的拧紧力矩包括克服螺纹副相对转动的阻力矩和螺母与被联接件支承面间的摩擦阻力矩。

12、计算螺栓强度时用螺栓的小径，分析螺纹的受力时用螺栓的中径。

13、仅承受预紧力的是紧螺栓连接强度计算时，螺栓危险截面上有拉伸和扭转载荷联合作用。

因此，在截面上有拉应力和剪应力。

14、采用经机械加工制成的凸台或沉头座孔做为螺栓与螺母接触的支承面是为了避免螺栓受到偏心载荷。

15、螺栓强度等级标记6.6级，6 6 10=360MPa表示材料的屈服强度；螺母强度等级标记8级，8 100=800MPa S示材料的抗拉强度。

16、对于重要的联接不宜用小于M12-M16的螺栓主要是因为避免预紧时拧断螺栓。

《机械设计》课程教学大纲一、课程名称：机械设计Machine Design课程负责人：龙振宇二、学时与学分：60学时3学分三、适用专业：机械设计制造及自动化专业四、课程教材：龙振宇主编，机械设计，机械工业出版社，2002年8月五、参考教材：濮良贵纪名刚主编，机械设计（第七版），高等教育出版社，2001年6月邱宣怀主编，机械设计（第四版），高等教育出版社，1998年2月余俊等主编，机械设计（第二版），高等教育出版社，1986年六、开课单位：机械工程学院七、课程的目的、性质和任务《机械设计》是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课。

在机械类各专业教学计划中，它是主要课程。

本课程在教学内容方面应着重基本知识，基本理论，基本方法和创新思维，在培养实践能力方面应着重创新能力设计构思和设计技能的基本训练。

本课程的目的及主要任务是培养学生：1．掌握通用机械零部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律；突出创新意识和创新能力的培养，具有机械系统综合设计能力。

2．树立正确的设计思维，了解国家当前的有关技术经济政策。

3．具有应用计算机技术的能力。

4．具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。

5．掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。

6．对机械设计的新发展有所了解。

八、课程的主要内容1．教学基本内容机械设计总论：机械设计的一般程序，机械系统总体方案设计，技术设计的主要内容，机器设计的基本原则，标准化等。

机械零件设计基础：机械零件的失效，机械零件的工作能力和计算准则，摩擦、磨损和润滑，寿命和可靠性概述，机械零件常用材料和选用原则，机械零件的工艺性等。

联接件设计：螺纹联接，键、花键联接，过盈配合联接等。

传动件设计：带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动，螺旋传动等。

轴系零、部件设计：轴，滑动轴承，滚动轴承，联轴器，离合器等。

其它零部件设计：弹簧，机架零件，减速器，无级变速器等。

创新设计：创新设计重要性、基本原则及基本方法，实例分析。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊机械手毕业设计论文第一章总论1.1 机械手的概况及要求1.1.1 机械手的概况工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置等构成，它是一种能够仿人操作、自动控制、可以重复编制程序、并能够在三维空间完成各种作业的机电一体化生产设备。

机器人技术是结合了计算机、控制、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代十分活跃且应用尤其广泛的领域。

它的应用情况如何，是一个国家工业自动化水平的标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器的特长的一种拟人的电子装置，既有人对环境的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上来说它是机器发展过程的必然产物，是工业以及非产业界的重要生产和服务性的设备，也是先进的自动化生产过程中不可缺少的自动化设备。

机械人的应用会带来巨大的社会效益和经济效益。

社会效益：1、可以改善工作人员的劳动环境，使工人安全性提高，劳动强度降低。

2、在科学研究和生产等众领域机器人可以代替人类做人类难以完成的工作。

3、在无故障的情况下，工作时不会受到情绪的影响。

经济效益：1、可以提高生产效率。

2、可以提高产品质量。

3、可以减少工作场地。

4、可以降低成本，包括劳动成本，节能和节省原材料。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5、可以简化管理，降低库存。

6、可以做到产品批量可大可小，品种多样化，转产周期快1.1.2 对机械手的一般要求机械工业中应用机械手的主要目的，一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条件，降低劳动强度，提高劳动生产率和降低成本。

因此要求机械手成本低，品种多样化，零件、元件系列化、通用化、标准化、性能化、性能稳定可靠。

一、降低机械手的成本为扩大机械手的使用范围，必须降低机械手的成本。

作业答案（第一章至第六章）第一章、绪论填空题1、标准化、系列化、通用化2、零件第二章机械设计总论一、填空1、原动机部分、传动部分、执行部分2、理论设计、经验设计、试验设计二、名称解释1、通用零件：各种机器都能应用的零件；专用零件：某一种或有一类机器使用的零件；方案设计：确定机器的原理性方案；技术设计：对机器进行详细设计，包括机器的装配图、零部件图等；纸上装配：对设计好的零部件安装机器零件在机器中的装配关系组成机器的装配图。

2、失效：机器零件不能完成该零件在机器中所承担的功能称为失效；刚度：零件的弹性变形不能超过准许的限度，其抵抗弹性变形的能力称为刚度；强度：零件在工作中不许断裂或永久性变形，其抵抗断裂或永久性变形的能力称为强度；可靠度：零件能够不出现失效的可靠性程度；浴盆曲线：零件的失效的概率和时间的关系的图形和浴盆的形状类似，该曲线称为可靠性曲线；计算安全系数：根据强度条件计算得到的安全系数为计算安全系数；设计安全系数：根据设计要求要满足的安全系数为设计安全系数。

三、简答题1、对机器的要求主要包括哪些方面？主要包括使用要求、经济型要求、安全性要求等2、机器的设计过程包括哪几个阶段？任务提出阶段、方案设计阶段、技术设计阶段和文件编制阶段3、机械零件的失效形式主要有哪些？包括断裂失效、过大残余变形失效、表面破坏失效、正常工作条件引起失效等4、设计机械零件时应满足哪些基本要求？寿命期限内避免失效（包括强度要求、刚度要求、寿命要求）、工艺性要求、经济性要求、可靠性要等5、什么是机械设计中的“三化”？标准化、通用化、系列化第三章、机械零件的强度一、名称解释1、循环特性r ：变应力的最小应力与最大应力之比m axm in σσ=r 称为循环特性；对称循环：当r=-1时的循环称为对称循环；当r=0时的循环称为脉动循环；2、静强度：当零件的应力大小不发生变化时的强度称为静强度，通常将应力变化次数小于103次的零件强度称为静强度；疲劳强度：零件或材料在变应力作用下其应力在小于其屈服极限（对脆性材料为强度极限）下发生破坏，这时的零件的强度为疲劳强度；高周疲劳：循环次数在104以上时为高周疲劳；低周疲劳：循环次数在103-104之间时为低周疲劳；N -σ曲线：应力和循环次数来描述疲劳性质的曲线为N -σ曲线；等寿命曲线：在一定的循环次数下，疲劳极限的应力幅a σ和平均应力m σ的关系曲线称为等寿命曲线或称极限应力线图。