开课单位：机械基础中心 主讲教师 冯海全 15247192984

参考书目1.《机械设计》濮良贵、纪名刚主编.高等教育出版社.第八 版

2.《机械设计课程设计指导书》龚桂义主编.高等教育出版社

3.《机械设计课程设计图册》龚桂义主编.高等教育出版社

1、学期成绩评定：A:期末考试成绩(70%) B:课后作业(20%) C:实验成绩(10%)

2、课程要求：A: 独立完成作业 B: 按时交作业，迟交无成绩 C:作业总量不足2/3,取消考试资格 D: 点名3次不到者取消考试资格

重点和难点第一章：基本概念(机械，构件，零件，部件) 第二章：失效形式，设计基本要求，计算准则，设计方法 第三章：极限应力图的绘制及应用，单双向变应力疲劳强度 第四章：摩擦基本性质，典型磨损过程，润滑剂的特性 第五章：螺纹连接的类型，防松，受力分析，强度计算，螺旋 第六章：键连接的功能、分类，键连接的强度计算 第八章：受力分析，临界摩擦力，应力分布，弹性打滑，设计 第十章：失效形式和设计，材料与热处理，受力分析，强度计算 设计参数选择，斜齿轮受力分析和计算，圆锥齿轮受力分析 第十一章：传动特点，类型，主要参数，受力分析 第十二章：结构型式 ，轴瓦结构，液体动力润滑，承载能力 第十三章：轴承的代号，寿命计算，固定，调整，密封，润滑 第十四章：联轴器，离合器类型，特点及应用 第十五章：轴的结构设计，强度计算

§2-4 机械零件的主要失效形式失效 零部件不能满足工作要求称为失效。整体断裂：拉、压、弯、剪、扭

机 械 零 件 的 主 要 失 效 形 式

过大的残余变形零件表面的破坏：腐蚀、磨损，接触 疲劳 破坏正常工作条件引起的失效： 打滑、共振、胶合

§2-5 设计机械零件时应满足的基本要求一、避免在预期寿命期内失效的要求强度、刚度、寿命

二、结构工艺性的要求零件具有良好的结构工艺性

三、经济性要求零件本身的生产成本要低

四、质量小的要求减小质量的优点：节约材料、减小惯性

五、可靠性要求

§2-6 机械零件的计算准则设计准则 强度准则 刚度准则 寿命准则 振动稳定性 准则 可靠性准则 计算公式 σ≤σlim/S y≤[y] 满足额定寿 命 0.85f >fp或 1.15f<fp R=N/N0 失效形式 断裂、疲劳 破坏、残余 变形 弹性变形 腐蚀、磨损、 疲劳 共振产生的 工作失常 典型零部件 轴、齿轮、 带轮等 轴、蜗杆等 滚动轴承等 滚动轴承、 齿轮、滑动 轴承

§2-7 机械零件的设计方法一、设计方法分类1、常规(传统)设计方法：理论设计、经验设计、模型实验设计 2、现代设计方法

二、常规设计方法理论设计

:根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行 的设计。(以受拉杆为例) lim F lim 或S A S

对公式的两种处理方法：A、设计计算： A SF lim B、校核计算： 1)应力校核 F [ ] 3)校核安全系数 S ca lim S A F [ ] A 4)校核极限应力 lim S

2)力校核

零件的极限应力线图σa σ-1 A′ Aσ-1e=σ-1/Kσ

D′ Dσ0/2Kσ

1 K 1eG

45°O 0 / 2

45°

CσS

σm

式中：σ-1-材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1e-零件对称循环弯曲疲劳极限

1、r=C的情况σaA M1'σ0/2Kσ

a max min 1 r C' m max min 1 rD G N N1' 45° C

σ-1e =σ-1/Kσ

M

O

1 ( m a ) 1 max K a m K a m ' OM ' lim max 1 Sca S OM max K a m S ON ' lim S Sca S ON max a m' ' ' max ae me

0 2

σS

σm

2、σm=C的情况σaA M2' D

σ-1e =σ-1/Kσ

M

σ0/2Kσ

G

N2'

N 45° C H

O

0 2

σS

σm

' max

1e m (1

K

' lim max Sca max

K 1 ( K ) m S K ( m a )

)

1 ( K ) m

3、σmin=C的情况σaA

M 3'M 45°

J G N I C N3'

L

O

σS

σm

' 2 1 ( K ) min lim max Sca S max ( K )(2 a min )

(二)单向不稳定变应力时疲劳强度计算分类：非规律性、规律性不稳定变应力 规律性不稳定变应力研究方法：疲劳损伤累积假说(Miner法则)σmax σ1 σ2 σ3 σ-1∞ σ4 n O n1 n2 n3 N1 N2 N3 σr σ1 σ2 σ3 σ-1∞

O

n1

n2

n3

n4

ND

N

当损伤率达到100%时，材料发生疲劳破坏，故极限状况为 z z ni n1 n2 n3 ni 0.7 ~ 2.2 1 1 N1 N 2 N 3 i 1 N i i 1 N i

(三)双向稳定变应力时疲劳强度计算 'a 'a 1 1e 1e 2 2

a 1e AC′

M′ M

S ca

OM ' OC ' OD ' OM OC OD

C

OC '

'a ' , OC a , OD ' a , OD a 1e 1e 1e 1e

O

a 1eD D′ B

'a a S ca ,即 'a S ca a 1e 1e S ca a 1e S ca S τ S ca a 1e2 2 2

'a S ca a ,即 'a S ca a 1e 1e 1e Sτ aS ca Sσ S τ2 Sσ S τ2

1

2

1e Sσ a

S ca S 1 σ

二、滑动摩擦分类1、干摩擦：指表面间无任

何润滑剂或保护膜的纯金 属接触时的摩擦。 2、边界摩擦：当运动副的摩擦表面被吸附在表面的 边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附 性能时的摩擦。 3、流体摩擦：当运动副的摩擦表面被流体膜隔开， 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 4、混合摩擦：当摩擦状态处于边界摩擦及流体摩擦 的混合状态时的摩擦。

边 界 润 滑、 流 体 润 滑、 混 合 润 滑

三、摩擦状态的判定方法 膜厚比：

hmin 2 2 1/ 2 ( Rq1 Rq 2 )

hmin-两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度，μm;Rq1、Rq2-分别为两表面轮廓的均方根偏差， μm。 λ<1,边界摩擦(润滑)状态； λ>3,流体摩擦(润滑)状态；

1≤λ≤3,混合摩擦(润滑)状态。