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3、本课程的研究内容
4、本课程的任务
三、学习方法
小结：
1.机械设计基础研究的对象
2.本课程的作用
3.机械设计的基本要求和一般过程
作业与思考：
1、何谓机器，何谓机构？
它们有什么区别与联系？
2、参照内燃机的机构分析，说明它是由哪些机构组成的。
第二讲摩擦、磨损及润滑概述
1.会分析摩擦副类型，会选择润滑方式及润滑剂类型
2.会选择密封方式
1.掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑的类型及润滑剂类型
2.掌握密封方式的选择
1.摩擦与磨损
2.润滑
3.密封方法及装置
1.润滑方式及润滑剂类型的选择。
2.密封方法的确定。
密封方法的确定。
应用工程实例讲解，总结归纳式教学。
一、摩擦与磨损
摩擦：
两接触的物体在接触表面间相对运动或有相对运动趋势时产生阻碍其发生相对运动的现象叫摩擦
磨损：
由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。
使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏。
润滑：
减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
1、摩擦及其分类
1干摩擦2液体摩擦3混合摩擦
2、磨损及其过程
1磨合磨损过程：
2稳定磨损阶段：
3急剧磨损阶段：
3、磨损分类
1磨粒磨损2粘着磨损3疲劳磨损（点蚀）4腐蚀磨损
二、润滑
1、润滑剂及主要性能
润滑剂分液体、单固体、固体和气体润滑剂等。
常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。
1润滑油
润滑油是目前使用最多的润滑剂，主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广的为矿物油。
（1）动力粘度η
（2）运动粘度v：
（3）条件粘度（相对粘度）：
恩氏粘度°
Et
2、润滑脂
3、固体润滑剂
常用滑剂有石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、金属及金属化合物等。
4、气体润滑剂
包括空气、氢气、氦气、水蒸汽及液体金属蒸汽。
5、润滑剂的选择
2、润滑方法和润滑装置
A油润滑装置B脂润滑装置C固体润滑装置D气体润滑装置
3、密封方法及装置
1.摩擦与磨损2.润滑3.密封方法及装置
1、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类？
各有何特点？
2、典型的磨损分哪三个阶段？
磨损按机理分哪几种类型？
3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？
第三讲平面机构的运动简图
能根据实物绘制机构运动简图
1.了解机构组成原理
2.理解自由度、运动副、约束的概念及三者的关系
1.运动副及其分类
2.平面机构的运动简图
平面机构的运动简图的绘制。
绘制简图时构件及运动副的准确表示。
多媒体教学，采用动画演示、实例分析、启发引导的教学方式。
一、机构的组成
1、运动副
运动副：
两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的联接称为运动副。
1、高副
2、低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。
平面低副可分为转动副和移动副。
2、自由度和运动副的约束
1、构件的自由度
平面内自由的构件，有3个自由度，而空间内自由的构件，有6个自由度。
2、运动副的约束
3、运动链和机构
两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称为运动链。
机构是由主动件、从动件和机架三部分组成的。
二、平面机构的运动简图
1、构件的表示方法
1、构件
（1）参与形成两个运动副的构件
2、转动副构件组成转动副时，其表示方法如图。
3、移动副
两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。
4、平面高副
2、机构运动简图的绘制步骤
1.运动副及其分类
2.平面机构的运动简图
1、平面机构中若引入一个高副将带入（）个约束，而引入一个低副将带入（）个约束。
约束数与自由度数的关系是（）。
2、两个做平面平行运动的构件之间为（）接触的运动副称为低副；
而为（）或（）接触的运动副称为高副。
第四讲平面机构自由度
熟练掌握机构自由度计算，并能准确判断机构运动是否确定
能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理
平面机构的自由度的计算
平面机构的自由度的计算。
机构中复合铰链、局部自由度和虚约束的判断。
多媒体教学，注重举引典型实例进行分组讨论、归纳总结。
1、平面机构的自由度
机构的自由度：
机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。
若某机构由N个构件组成，除去机架，机构中共有n=N－1个活动件。
构件在连接之前，全部活动件共有3n个自由度。
而在联接后，构件的自由度由于运动副的约束而减少。
设在机构中有PL个低副，PH个高副，则该机构全部运动副的约束数目共有2PL+PH个。
则机构自由度
F＝3n－2PL－PH
2、机构具有确定相对运动的条件
机构具有确定运动的条件：
原动件数目W应等于机构的自由度F。
即
W＝F＝3n－2PL－PH
原动件数＜自由度数，机构无确定运动
原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏
3、计算机构自由度时应注意的事项
1、复合铰链
定义：
若两个以上的构件在同一处组成几个转动副，且各转动副轴线重合，则称该处联接为复合铰链。
计算自由度时，若复合铰链由m个构件组成，则联接处有（m—1）个转动副。
2、局部自由度
机构中某些构件所具有的不影响其余构件运动的自由度，称为局部自由度。
计算机构自由度时，应将局部自由度除去不计。
1、一个平面运动链的原动件数目小于此运动链的自由度数时，则此运动链（）。
A．具有确定的相对运动B.只能作有限的相对运动
C．运动不能确定D.不能运动
2、机构具有确定运动的条件是什么？
第五讲平面四杆机构
（一）
（一）能力目标。
能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型
熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化
1.平面连杆机构概述
2.平面连杆机构基本类型
3.平面连杆机构的演化
平面四杆机构的基本型式、应用及其演化。
平面四杆机构类型的判断。
多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论联系实际。
一、概述
二、四杆机构的基本型式及演化
由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。
如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。
如果连架杆能绕轴线作360o的回转运动，称为曲柄；
若只能在某一角度（小于360°
）内摆动，称为摇杆。
与机架不相连接的构件BC称为连杆。
铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。
1、曲柄摇杆机构
雷达天线俯仰角调整机构缝纫机踏板机构
2、双曲柄机构
铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。
惯性筛机车车轮联动机构
3、双摇杆机构
铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构。
码头起重机
三、平面四杆机构的演化
1、曲柄滑块机构
2、导杆机构
3、摇块机构和定块机构
（1）摇块机构
（2）定块机构
4、偏心轮机构
这种机构常用于冲床、剪床等机器中。
1、铰链四杆机构有那几种基本型式？
各有什么特点？
2、铰链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构？
试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的？
第六讲平面四杆机构
（二）
理解平面四杆机构工作特性的工程应用。
理解平面四杆机构的几个工作特性
平面连杆机构几个工作特性
平面四杆机构的工作特性。
急回特性、死点位置。
利用动画辅助理解急回特性、死点位置概念，工程案例展示其应用。
1、铰链四杆机构有曲柄的条件
在铰链四杆机构中，曲柄存在的条件为：
（1）曲柄为最短构件，又称最短构件条件；
（2）最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和，又称构件长度和条件。
2、压力角和传动角
3、急回特性
的大小表示急回的程度。
铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角
，
角越大，急回运动特性也越显著。
4.5.4死点
小结：
1、双摇杆机构的四个构件长度应满足什么条件？
2、曲柄存在的条件是什么？
3、什么是连杆机构的压力角、传动角？
它们的大小对连杆机构的工作有什么影响？
偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在什么位置？
4、铰链四杆机构中有可能存在死点位置的机构有哪些？
它们存在死点位置的条件是什么？
试举出一些克服死点位置的措施和利用死点位置的实例。
第七讲凸轮机构
1.掌握不同场合下凸轮机构从动件常用运动规律的应用
2.能够绘制位移线图
1.了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用
2.掌握从动件的常用运动规律；
了解其冲击特性及应用
1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用
2.从动件的常用运动规律及选择
凸轮机构的从动件的常用运动规律。
立体凸轮机构运动的实现
。
利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。
一、概述
1、凸轮机构的应用
凸轮机构的组成：
凸轮、从动件和机架—高副机构。
凸轮是凸轮机构的主动件。
2、凸轮机构的分类
1、按凸轮形状分
（1）盘形凸轮它是凸轮的最基本形式，是一个绕固定轴线转动并且具有变化半径的盘形构件。
如内燃机配气凸轮机构。
（2）移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿工作直线往复运动时，推动从动件作往复运动。
如靠模车削机构。
（3）圆柱凸轮
2、按从动件端部形状分
（1）尖顶从动件这种从动件结构简单，尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能实现预期的运动规律。
但由于尖顶容易磨损，所以只适用于载荷较小的低速凸轮机构。
（2）滚子从动件由于接触处是滚动摩擦，不易磨损，因此是一种最常用的从动件。
（3）平底从动件由于平底与凸轮面间容易形成楔形油膜，能减少磨损，常用于高速重载的凸轮机构中。
它的缺点是不能用于具有内凹轮廓的凸轮机构。
二、常用的从动件运动规律
1、平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数
2、常用的从动件运动规律
1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用
2.从动件的常用运动规律及选择
1、凸轮机构的类型有哪些？
在选择凸轮机构类型时应考虑哪些因素？
2、用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？
移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？
3、何谓凸轮的偏距圆？
第八讲其它常用机构简介
掌握棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构在工程实际中的应用
1.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合
2.了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能及适用场合
1.棘轮机构
2.槽轮机构
3.不完全齿轮机构
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。
利用动画演示棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。
一、棘轮机构
1、棘轮机构的工作原理
棘轮机构主要由棘轮、主动棘爪、止回棘爪和机架组成。
棘轮机构的其它类型：
1．摩擦棘轮（无声棘轮）
由于摩擦传动会出现打滑现象，不适于从动件转有要求精确的地方。
2、双向棘轮
2、棘轮转角的调节
1、调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角
2.用遮板调节棘轮转角
3、棘轮机构的特点与应用
二、槽轮机构
1、槽轮机构的工作原理
组成：
具有径向槽的槽轮、具有圆销的构件、机架
工作原理：
构件1→连续转动；
构件2（槽轮）→时而转动，时而静止。
当构件1的圆销A尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。
当构件1的圆销A开始进入槽轮径向槽的位置，锁住弧被松开，圆销驱使槽轮传动。
当圆销开始脱出径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。
4个槽的槽轮机构：
构件1转一周，槽轮转
周。
6个槽的槽轮机构：
2、槽轮机构的类型、特点及应用
1、平面槽轮机构。
2、空间槽轮机构
3、槽轮槽数Z和拨盘圆柱销数k的选择
运动系数（τ）：
槽轮每次运动的时间tm对主动构件回转一周的时间t之比。
当z＝3时，k可取1～5；
当z＝4或5时，k可取1～3；
当z>
6时，k取1或2。
三、不安全齿轮机构
1、不安全齿轮机构
1、不完全齿轮机构的工作原理和类型
2、凸轮式间歇运动机构
1、棘轮机构有几种类型，它们分别有什么特点，适用于什么场合？
2、牛头刨床工作台横向进给机构为什么要选用双向式棘轮机构？
第九讲螺纹联接
掌握螺纹联接的主要类型及应用场合
1.熟悉螺纹的类型、主要参数、特点及应用
2.螺纹联接的预紧和防松方法
1.螺纹联接的基本知识
2.螺纹联接的预紧和防松
螺纹联接的主要类型及应用场合。
各种螺纹连接的画法、螺纹联接的防松。
多媒体教学，结合机械制图、联系工程实际。
一、螺纹连接的基本知识
联接：
在机器中，将两个或两个以上的零件联成一体的结构。
机械动连接：
机器工作时，被联接零件间有相对运动的联接。
机械静连接：
机器工作时，被联接零件间没有相对运动的联接。
机械静连接又分为可拆联接和不可拆联接。
可拆联接：
不须毁坏联接中的任何一个零件就可以拆开的联接。
如键联接、螺栓联接等。
不可拆联接：
至少必须毁坏联接中的某一部分才可以拆开的联接。
如铆钉连接、焊接等。
1、螺纹的类型
常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。
前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。
2、螺纹的主要参数
3、常用螺纹的特点及应用
三角螺纹主要用于联接；
矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。
用于联接的三角螺纹又有普通螺纹、英制螺纹以及用于管路系统联接的圆柱螺纹，即管螺纹。
在各种螺纹中，除矩形螺纹外，均已标准化。
4、螺纹联接的主要类型
5、标准螺纹联接件
二螺纹联接的预紧和防松
1、螺纹联接的预紧
预紧力：
在螺栓承受工作载荷之前受到的力，以F0表示。
预紧的目的：
为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。
2、螺纹联接的防松
1、摩擦防松：
双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等
2、机械防松：
开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。
3、永久防松：
端铆、冲点（破坏螺纹）、点焊
4、化学防松：
粘合
1.螺纹联接的基本知识
2.螺纹联接的预紧和防松
1.简述螺纹连接的主要类型、特点及应用
2.螺纹联接的预紧和防松方法是什么？
第十讲单个螺栓连接
1.掌握单个螺栓连接的强度计算
2.螺栓组连接的设计
2.掌握单个螺栓连接的受力分析
3.螺栓组连接的受力分析和结构设计
1.单个螺栓联接的强度计算
2.螺栓组联接的结构设计
掌握单个螺栓连接的强度计算。
螺栓组连接的受力分析和结构设计。
多媒体，举工程实例。
一、单个螺栓连接的强度计算
1、受拉螺栓联接
1、松螺栓连接
特点：
只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。
螺栓工作载荷为：
F=P
P——轴向外载
σ＝F/A=4F/Πd14≤〔σ〕
2、紧螺栓连接
（1）只受预紧力的紧螺栓连接
（2）受横向载荷的紧螺栓联接
（3）承受轴向静载荷的紧螺栓连接
2、受剪螺栓连接
σp≤〔σp〕τ≤〔τ〕
二螺栓组联接的设计与受力分析
1、螺栓组的结构设计
2、螺栓组联接的受力分析
1、受轴向载荷螺栓组联接，如汽缸螺栓
只能用普通螺栓，有间隙，外载/螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。
单个螺栓工作载荷为：
F=P/Z
P——轴向外载；
Z——螺栓系数
2、受横向载荷的螺栓组联接
普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载⊥螺栓轴线、防滑
普通螺栓——受
拉伸作用
铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。
3、受横向扭矩螺栓组联接
普通螺栓联接取联接板为受力对象，由静平衡条件
则各个螺栓所需的预紧力为：
（N）
4、受倾覆（纵向）力矩螺栓组联接
取板为受力对象：
由静平衡条件：
设单个螺栓工作载荷为Fi
（a）
同理由变形协调条件：
→
代入（a）式得：
1.单个螺栓联接的强度计算
2.螺栓组联接的结构设计
1、单个螺栓连接的强度计算方法分几类？
2、如何进行螺栓组连接的受力分析和结构设计？
第十一讲螺栓组连接
掌握提高螺栓联接强度的措施
1.熟悉螺纹连接件的材料和许用应力
2.了解提高螺纹联接强度的常用措施和螺旋传动的设计
1.螺纹连接件的材料和许用应力
2.提高螺栓联接强度的措施
3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松
提高螺栓联接强度的措施。
多媒体教学，结合工程实际分组讨论。
一、螺纹连接件的材料和许用应力
1、螺纹连接件的材料
一般条件下，螺纹连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35和45钢，受冲击、振动和变载荷作用的螺纹连接件可采用合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi和15CrVB等；
有腐蚀、防磁、导电、耐高温等特殊要求时采用1Cr13、2Cr!
3、CrNi2等。
螺纹连接件的常用材料的力学性能见表7－7。
2、螺纹连接的许用应力
螺纹连接的许用应力见表7－8。
二、提高螺栓联接强度的措施
1、改善螺纹牙间载荷分布不均状况
a）悬置螺母——强度↑40%（母也受拉，与螺栓变形协调，使载荷分布均匀）
b）环槽螺母——强度↑30%（螺母接近支承面处受拉）
c）内斜螺母——强度↑20%（接触圈减少，载荷上移）
d）（b）（c）结合螺母——强度↑40%
e）不同材料匹配——强度↑40%
2、降低螺栓应力幅（
）
3、减小应力集中
螺纹牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的过渡处等均可能产生应力集中。
1）加大过渡处圆角
2）改用退刀槽↑20~40%（螺纹收尾处）
3）卸载槽
4）卸载过渡结构。
4、采用合理的制造工艺
1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度↑30~40%
2）冷作硬化，表层有残余应力（压）、氰化、氮化、喷丸等。
可提高疲劳强度
3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度↑70~100%，此法具有优质、高产、低消耗功能。
4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。
三、滑动螺旋传动简介
螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。
1、螺旋传动的类型
7.7.2螺旋传动的结构及材料
1、螺母结构
（1）整体螺母
（2）组合螺母（3）对开螺母
2、螺杆结构
3、材料
螺杆材料的选用原则：
（1）高精度传动时多选碳素工具钢。
（2）需要较高硬度，如50～56HRC时，可采用铬锰合金钢；
当需要硬度为35～45HRC时，采用65Mn钢。
（3）一般情况下采用45、50钢。
1、螺栓组联接受力分析中，联接受什么载荷？
采用什么螺栓时，螺栓只受预紧力F′？
联接受何种载荷时，螺栓同时受到预紧力F′和工作载荷F？
2、螺栓和被联接件的刚度对螺栓的总拉力F0有何影响？
采用什么措施可以减小螺栓的刚度和提高被联接件的刚性？
3、联接螺纹都是自锁的，为何螺纹联接中大多数联接仍采用防松措施？
说明各种防松方法的原理和常用结构。
第十二讲带传动
1.掌握带传动的受力、应力分析
2.能区别弹性滑动与打滑
1.了解带传动的类型与特点。
2.掌握带传动的应力分布规律
1.带传动的工作原理、类型、特点及应用
2.V带和带轮
3.带传动的工作情况分析
带传动
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