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第一章第一章 绪绪 论论一一.课程的性质课程的性质二二.课程的内容课程的内容三三.课程的任务课程的任务本课程是一门以一般通用零件的设计为核心的设计性课程.论述它们的基本设计理论与方法,培养学生具有设计一般机械能力的技术技术基础课程基础课程。综合运用已学知识：制图 力学 金属学（材料及工艺）公差配合等了解、应用机械设计的新理论、新方法 一.课程的性质机械零件可以分为两大类（应用）通用零件通用零件：各种机械中经常用到的一般参数的零件。例如：螺钉 齿轮 链轮 直轴专用零件专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件。例如：飞机螺旋桨 内燃机曲轴 部件：协同工作的零件组成的独立制造（装配）的组合体标准件：制定了国家标准，并由专门工厂生产的零部件非标准件：进行单独设计、加工的零件一般参数（尺寸，精度，温度，压力一般参数（尺寸，精度，温度，压力等）的通用零件等）的通用零件联接零件：螺钉、键、花键、过盈机械传动件：带、链、齿轮、蜗轮轴系零部件：轴、轴承、联轴器其它零部件：弹簧、机座、减速箱二二.课程内容课程内容F培养学生掌握通用零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律；F树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；F具有使用标准、规范、手册、图册及查阅资料的能力；F掌握典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练；F了解机械设计的新发展。培养创新能力。三.课程的任务 第二章 机械设计总论机械设计总论 一.机器的组成二.设计机器的一般程序与主要要求三.机械零件的主要失效形式四.设计机械零件时应满足的基本要求五.机械零件的设计准则六.机械零件的设计方法七.机械零件设计的一般步骤八.机械零件的材料及其选用九.机械零件设计中的标准化十.机械现代设计方法简介 设计问题的综合性 1.机器的组成辅助系统，例如：润滑、显示、照明等原动机部分传动部分控制系统执行部分2.设计机器的一般程序计划阶段方案设计技术设计技术文件的编制试制、试验、鉴定、生产信息反馈、修改3.对机器的主要要求使用功能的要求经济性要求F“三化”-标准化、系列化、通用化劳动保护要求可靠性要求其它专业要求 4.机械零件的主要实效形式（1）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现象：局部折断整体折断现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。齿面点蚀点蚀实例齿面胶合严重的粘着磨损现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。齿面磨粒磨损现象：金属表面材料不断减小疲劳点蚀塑性变形失效零部件不能满足工作要求称为失效。零部件不能满足工作要求称为失效。机机械械零零件件的的主主要要失失效效形形式式过大的残余应力破坏正常工作条件引起的失效：整体断裂：拉，压，弯，扭过大的残余应力：加工，热处理零件表面的破坏：磨损，热处理打滑，共振，胶合5.机械零件设计的基本要求（1）避免在预期寿命期内失效强度、刚度、寿命（2）结构工艺性的要求便于生产和装配（3）经济性要求降低成本（4）质量小的要求节约材料、减小惯性、增加运载量（5）可靠性要求工作条件和零件性能随机变化尽可能小；监测维护强度要求：避免在工作中发生断裂或不允许的残余变形；刚度要求：避免零件在工作时的弹性变形超过允许的限度；寿命要求：保证零件正常工作延续的时间。6.机械零件的设计准则 6.机械零件的设计准则7.机械零件的设计方法理论设计理论设计lim/s 或 F/A lim/s(1)设计计算 A SF/lim(2)校核计算=F/A F lim A/s Sca=lim/S lim s经验设计经验设计模型实验设计模型实验设计结果分析与设计机械设计的内容1.类型选择2.受力分析3.失效分析8.绘图写说明书7.校核计算5.根据设计准则确定尺寸4.选择材料6.零件结构设计第三章 机械零件的强度(1)设计机械零件的最基本准则:强度准则(2)机械零件的强度分为:静应力强度 N 10N 104 4)题题1.1.图示交变应力的循环特征图示交变应力的循环特征()()1/3 2/3 2 3 题2.图示交变应力循环特征图示交变应力循环特征，应力幅，应力幅aa和平均应力和平均应力mm分别为分别为()()2，a20MPa，m10MPa2，a40MPa，m10MPa2，a30MPa，m10MPa2，a30MPa，m30MPa（一）（一）-N-N 疲劳曲线疲劳曲线有限寿命有限寿命,无限寿命无限寿命高周疲劳高周疲劳,低周疲劳低周疲劳 有限寿命区间任意循环次有限寿命区间任意循环次数数N N时的疲劳极限时的疲劳极限rN -寿命系数m,N0见教材23页例题例题:某钢材在有限寿命区的对称循环的疲某钢材在有限寿命区的对称循环的疲劳极限劳极限-1-1=260MPa若此钢材循环基数为若此钢材循环基数为N0=5 10105 5,指数指数 m m=9=9求求:循环次数为循环次数为30000时的有限寿命疲时的有限寿命疲劳极限劳极限?（二）等寿命疲劳曲线（极限（二）等寿命疲劳曲线（极限应力线图）应力线图）等寿命疲劳曲线(极限应力曲线）例题例题:已知:-1-1,s s ,0绘制此材料的绘制此材料的 简化极限应力线图简化极限应力线图.3-2机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算弯曲疲劳极限的综合影响系数弯曲疲劳极限的综合影响系数（一）单向稳定变应力时（一）单向稳定变应力时的疲劳强度计算的疲劳强度计算r=c r=c 转轴中的应力状态转轴中的应力状态 m m =c=c 振动中弹簧振动中弹簧 min min=c=c轴向变载荷紧螺栓轴向变载荷紧螺栓联接联接（二）单向不稳定变应力时的疲劳强度计算（二）单向不稳定变应力时的疲劳强度计算 (二二)单向不稳定变应力时的单向不稳定变应力时的 疲劳强度计算疲劳强度计算(1)变应力值变应力值 1 1,2 2 ,Z Z (2)极限循环次数极限循环次数 N1,N2,NZ(3)应力循环次数应力循环次数 n1,n1,nZ(4)对材料的损伤率对材料的损伤率n1/N1,n2/N2,nz/NZ (5)极限状态时极限状态时根据式有:将上式代入式:得:如材料未破坏则如材料未破坏则:令令:(三)双向稳定变应力时的疲劳强度计算双向稳定变应力时的疲劳强度计算（四）提高机械零件疲劳强度的措施（四）提高机械零件疲劳强度的措施1 1）降低零件上应力集中）降低零件上应力集中 的影响的影响2 2）选用材料、热处理、）选用材料、热处理、强化工艺强化工艺3 3）提高零件表面质量）提高零件表面质量4 4）减小或消除表面初始）减小或消除表面初始 裂纹尺寸裂纹尺寸3-3机械零件的接触强度机械零件的接触强度 机械零件的接触强度 载荷 曲率半径 材料 大连理工大学考研试题两圆柱体沿母线相压两圆柱体沿母线相压,载荷为载荷为F F时时,最最大接触应力为大接触应力为 H H,若载荷增大到若载荷增大到2F2F时时,最大接触应力变为最大接触应力变为:(1)1.26 H H;(2)1.41 H H;(3)1.59 H H;(4)1.2 H H;国防科技大学考研试题绘制塑性材料的简化的极限应力绘制塑性材料的简化的极限应力图时图时,所必须的已知数据是所必须的已知数据是:(1)-1 1.0,0,K K (2)0,0,s s(3)-1,-1,0,0,0,0,(4)-1,-1,s,s,K K ,北京理工大学考研试题北京理工大学考研试题当转轴所受力大小当转轴所受力大小,方向不变时方向不变时,其外其外圆表面上任一点的弯曲应力属于圆表面上任一点的弯曲应力属于:(1)(1)静应力静应力;(2)(2)对称循环应力对称循环应力;(3)(3)脉动循环应力脉动循环应力;(4)(4)随机应力随机应力.大大连连理理工工大大学学考考研研试试题题
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