机械设计总复习
《机械设计》复习总结
绪论识记：失效、专用零件、刚度、机械零件的强度要求是最基本的要求。
机械零件由于某些原因不能正常工作时，称为失效。
曲轴、螺旋桨、活塞等在某些机械中专用的零件称为专用零件刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
强度是指零件在载荷作用下抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。
强度准则是指零件中的应力不得超过允许的限度，即许用应力。
螺纹连接识记：螺纹的公称直径、预紧力、工作载荷、残余预紧力、螺栓的刚度、被连接件的刚度、螺栓的相对刚度。
公称直径：与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称大径d预紧力：预紧使联接中的零件受到的力，称为“预紧力”。
预紧力：、工作载荷F：、残余预紧力：、螺栓的刚度：、被连接件的刚度：、螺栓的相对刚度：理解：螺纹联接分类（按实现联接的方法的不同）、螺纹联接预紧的目的、提高螺纹联接强度的主要措施。
影响螺栓疲劳强度的主要因素、普通螺栓和铰制孔螺栓靠什么传递横向载荷。
受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠被联接件接合面之间的摩擦来承受横向载荷的。
采用加高螺母以增加旋合圈数不能提高连接强度。
螺栓的机械性能等级的含义。
螺纹连接基本类型1、螺栓连接2、螺钉连接3、双头螺柱连接4、紧定螺钉连接螺纹联接预紧的目的：预紧使被连接件的结合面之间压力增大,因此提高了连接的紧密性和可靠性。
但预紧力过大会导致整个连接的结构尺寸增大,也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断,因此为保证所需预紧力又不使螺纹连接件过载,对重要的螺纹连接,在装配时要设法控制预紧力。
提高螺纹联接强度的主要措施：1、改善螺纹牙间的载荷分配2、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅3、减小应力集中4、避免附加应力5、采用合理的制造工艺。
影响螺栓疲劳强度的主要因素：应力幅采用普通螺栓连接时,靠接合面间产生的摩擦力来传递横向载荷铰制孔螺栓靠螺杆的侧面传递横向载荷受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠被联接件接合面之间的摩擦来承受横向载荷采用加高螺母以增加旋合圈数不能提高连接强度。
机械设计复习题(附答案)
一、是非题(用“√”表示正确，“×”表示错误，填在题末的括号中)。
1、受静载荷作用的零件只能产生静应力，受变载荷作用的零件才能产生变应力。
（×）2、受交变横向载荷作用的普通螺栓联接，在正常工作时螺栓杆所受到的拉力不变。
（√）3、为了使V带的工作侧面能与V带轮轮槽的工作侧面紧紧贴合，因为V带的剖面楔角为40º，因而V带轮轮槽角也相应为40º 。
（×）4、为了避免带打滑，可将带轮上与带接触的表面加工得粗糙些以增大摩擦。
（×）5、对轮齿沿齿宽作适当的修形（鼓形齿），可以大大改善载荷沿接触线分布不均匀的现象。
（√）6、齿面点蚀是润滑良好的软齿面闭式齿轮传动常见的失效形式。
（√）7、直齿圆锥齿轮的强度计算中，通常近似地以大端分度圆处的当量圆柱齿轮来代替圆锥齿轮进行强度计算。
（×）8、与齿轮传动的变位方法相类似，不仅可以对蜗杆进行变位加工，而且也可以对蜗轮进行变位加工。
（×）9、在V带传动中，采用张紧轮调节带传动的张紧力时，张紧轮应安装在紧边内侧，靠近小带轮处。
（Х）10、某45钢轴的刚度不足，可以采取改用40Cr合金钢措施来提高其刚度。
（×）11、滚动轴承的基本额定寿命是指一组轴承中10%的轴承发生疲劳破坏，而90%的轴承不发生疲劳破坏前的转数（以106为单位）或工作小时数。
（√）12、断裂和塑性变形、过大的弹性变形、工作表面的过度磨损或损伤、发生强烈的振动、联接的松弛、摩擦传动的打滑等都是零件的失效形式。
（√）13、用于紧固联接的螺纹不仅自锁性要好，而且传动的效率也要高。
（×）14、受交变横向载荷作用的普通螺栓组联接，在正常工作时螺栓杆所受到的拉力不变。
（√）蜗杆传动的传动比i=n1/n2=d2/d1=z2/z1。
（Х）15、对于受转矩作用的普通螺栓组联接，各螺栓杆将受到不等的剪力作用，且其剪力的大小与螺栓杆轴线到螺栓组联接的转动中心之距离成正比。
机械设计总复习考试知识点
机械设计总复习考试知识点机械设计总复习⼀、填空题1、在V带传动中，带的型号是由计算功率和⼩带轮转速两个参数确定的。
2、在圆柱齿轮传动设计中，在中⼼距a及其他条件不变时，增⼤模数m，其齿⾯接触应⼒不变；齿根弯曲应⼒减⼩。
3、普通外圆柱螺纹联接的公称直径指的是螺纹的⼤径，计算螺纹的危险截⾯时使⽤的是螺纹的⼩径。
4、6312表⽰轴承内径为60mm，类型为深沟球轴承。
5、对⼀般参数的闭式齿轮传动，软齿⾯传动的主要失效形式为齿⾯疲劳点蚀，硬齿⾯传动的主要失效形式为轮齿折断。
6、在⼀般情况下，链传动的平均传动⽐为常数，瞬时传动⽐不为常数。
7、带传动主要失效形式为打滑和带的疲劳损坏，其设计准则是在保证传动不打滑的前提下使带具有⾜够的疲劳强度。
8、链传动⽔平布置时，最好紧边在上，松边在下。
9、蜗杆传动的主要缺点是齿⾯间的相对滑动速度很⼤，因此导致传动的效率较低、温升较⾼。
10、转速与基本额定动载荷⼀定的球轴承，若将轴承的当量动载荷增加⼀倍，则轴承寿命将变为原来的1/8。
11、在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为⽆限寿命区；；当N＜N0时，为有限寿命区。
12、由于弹性滑动现象，使带传动的传动⽐不准确。
带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳损坏。
13、按键齿齿廓曲线的不同，花键分为矩形花键和渐开线花键。
14、径向滑动轴承的条件性计算主要是限制平均压强、平均压强与轴颈圆周速度的乘积pv 和轴颈圆周速度v不超过许⽤值。
15、按受载情况不同，轴可分为⼼轴；转轴；传动轴。
16、螺纹的公称直径是⼤径，对外螺纹它是指螺纹⽛顶所在圆柱的直径。
17、对⼀般参数的闭式齿轮传动，软齿⾯传动的主要失效形式为齿⾯疲劳点蚀，硬齿⾯传动的主要失效形式为轮齿折断。
18、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称为：部件19、零件表⾯的疲劳是受到接触应⼒长期作⽤的表⾯产⽣裂纹或微粒剥落的现象。
20、键连接的主要类型有：平键、半圆件、楔键、切向件21、普通 V 型带共有七种型号，按传递功率⼤⼩依次排为： E 、D、C、B、A、Z 、Y ；22、轮齿的主要失效形式有：轮齿折断、齿⾯磨损、齿⾯点蚀、齿⾯胶合、塑性变形五种。
机械设计基础复习资料(综合整理)
机械设计基础复习资料一、基础知识0、零件（独立的机械制造单元）组成（无相对运动）构件（一个或多个零件、是刚体；独立的运动单元）组成（动连接）机构（构件组合体）；两构件直接接触的可动连接称为运动副；运动副要素（点、线、面）；平面运动副、空间运动副；转动副、移动副、高副（滚动副）；点接触或线接触的运动副称为高副（两个自由度、一个约束）、面接触的运动副称为低副（一个自由度、两个约束，如转动副和移动副）0.1曲柄存在的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和。
连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
0.2在四杆机构中，不满足曲柄存在条件的为双摇杆机构，满足后，若以最短杆为机架，则为双曲柄机构；若以最短杆相对的杆为机架则为双摇杆机构；若以最短杆的两邻杆之一为机架，则为曲柄摇杆机构0.3 凸轮从动件作等速运动规律时，速度会突变，在速度突变处有刚性冲击，只能适用于低速凸轮机构；从动件作等加等减速运动规律时，有柔性冲击，适用于中、低速凸轮机构；从动件作简谐运动时，在始末位置加速度也会变化，也有柔性冲击，之适用于中速凸轮，只有当从动件做无停程的升降升连续往复运动时，才可以得到连续的加速度曲线（正弦加速度运动规律），无冲击，可适用于高速传动。
0.4凸轮基圆半径和凸轮机构压力角有关，当基圆半径减小时，压力角增大；反之，当基圆半径增大时，压力角减小。
设计时应适当增大基圆半径，以减小压力角，改善凸轮受力情况。
0.5.机械零件良好的结构工艺性表现为便于生产的性能便于装配的性能制造成本低1.按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动两种。
1.1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【齿面疲劳点蚀】1.2对于闭式软齿面来说，齿面点蚀，轮齿折断和胶合是主要失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按齿面弯曲疲劳强度进行校核。
1.3闭式齿轮传动中的轴承常用的润滑方式为飞溅润滑1.4. 直齿圆锥齿轮的标准模数规定在_大_端的分度圆上。
机械设计基础总复习
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二、 机器的组成 （以汽车为例）
1、动力部分 提供动力（发动机） 2、传动部分 提供变速、改变运动方向或运动形式等
（变速箱、传动轴、离合器） 3、工作部分 直接完成设计者的构想，代替或减轻人类的
工作（车轮，转向器） 4、控制部分 使机器各部分运动协调。可以是手控、
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3、曲柄存在的条件 1）四杆机构中，最长杆和最短杆之和小于其余
两杆长度之和。 2）曲柄为最短杆，且是连架杆或机架。 4、对四杆机构的判断：
在四杆机构中，没有曲柄存在，就是双摇杆 机构，若存在曲柄，，哪一个是机架，就构成不 同的机构。
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1）和最短杆相连的杆是机架，为曲柄摇杆机构。 2）最短杆是机架，为双曲柄机构。 3）最短杆对过的杆是机架，为双摇杆机构。
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第十一章 联接
螺纹联接
1、大径 d：螺纹标准中的公称直径，螺纹的最大直径
2、小径 d1: 螺纹的最小直径，强度计算中螺杆危险断 面的计算直径。
3、中径 d2: 近似于螺纹的平均直径， d2 (d1 + d) / 2 4、螺距 p: 相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。
5、导程 s: 同一条螺纹线上两螺纹牙之间的距离。
Fx1 = - Ft2 切向力
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已知：蜗杆的旋向和转向，画出蜗杆和 蜗轮三个分力的方向。
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•第八章 带传动
普通V带已标准化：按GB/T 13575.1－2008标准， 按截面尺寸 的大小不同，由小到大，分为： Y、Z、A、B、C、D、E七种。
具体尺寸见表8—2。带的楔角 大于带轮沟槽 角。 • 带的节面宽度叫节宽bp ， 当带弯曲时，此宽度不变，带的
机械设计总复习
机械设计总复习一、判断题1、在带传动中，打滑先出现在大轮上，因为大轮的包角α较大。
（）2、链传动只有在传动比i＞1的情况下，才有可能保持瞬时传动比恒定。
（）3、为了减小齿轮传动的动载荷，其方法之一是采用鼓形齿。
（）4、空载时，带的紧边拉力与松边拉力的关系是：F1=F2e fα。
（）5、滑动轴承的相对间隙主要根据载荷和速度选取。
速度愈高，相对间隙应愈大；载荷愈大，对间隙应愈小。
（）6、既传递转矩又承受弯矩的轴称为传动轴. （）7、公称直径相同时，细牙螺纹的自锁性比粗牙螺纹好。
（）8、应力循环特性系数r = －1的应力是静应力。
9、设计零件时，计算应力σca允许达到的最大值叫做许用应力[σ]，为使零件安全工作，须保证σca≤[σ]。
（）10、当螺栓组受旋转力矩作用时，该螺栓组的螺栓必受剪切力作用。
（）11、在链传动中，由于链节数一般取偶数，为了均匀磨损，链轮齿数也最好取偶数。
（）12、键的断面尺寸（b×h）是根据键所在的轴段直径的大小在标准中选取的。
（）13、V带的公称长度就是基准长度，实际上是其内周长。
（）14、齿轮传动中，经过热处理的齿面称为硬齿面，而未经过热处理的齿面称为软齿面。
（）15、在蜗杆传动中，由于相对滑动速度较大，所在磨损和胶合是主要失效形式。
16、十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。
（）17、由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。
（）18、稳定磨损阶段的磨损率和磨损量都保持不变。
（）19、凸缘联轴器具有位移补偿功能。
（）20、蜗杆的头数越多自锁性越差。
（）21. 变应力一定是由变载荷产生的。
（）22．润滑油的粘度随着温度的升高而降低。
（）23．链传动的瞬时传动比恒定。
（）24．普通螺栓连接受剪切应力。
（）25. 齿式联轴器、弹性柱销联轴器，都属于挠性联轴器。
（）26、有一受稳定变应力的合金钢零件（r=－1）。
已知：该零件材料的极限应力为：σ－1=450Mpa, σs=750Mpa, σ0=600Mpa, 寿命系数K N=1.2, 该零件的疲劳极限为450Mpa。
机械设计期末总复习
第3章 螺纹连接
§3-1 螺 纹 螺纹的类型和应用 一、螺纹的类型和应用 类型： 类型： 普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、 普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形 螺纹、锯齿形螺纹 螺纹、
60o 30o 33o
二、螺纹的主要参数 螺纹的主要参数 d
d2
大径 d —公称直径 公称直径 强度计算直径 小径 d1 —强度计算直径 螺纹的螺旋线数目 d 2 线数 n —螺纹的螺旋线数目 螺距 p —螺纹相邻两个牙型 螺纹相邻两个牙型 上对应点间的轴向距离
解: 1、将外力P 向螺 、将外力 栓组形心简化。 栓组形心简化。
=800000Nmm
L
F1
2、分析在各载荷作用 、 每个螺栓的受力。 P 下，每个螺栓的受力。
d
F2
F
转矩T 转矩
F2 F
P : F1 = = 2000N
P 2
F1
P
T 800000 T : F2 = = z ⋅ r 2 × 50 2× =8000Ν
例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已 ：一横板用两个普通螺栓联在立柱上， 知P=4000N，L=200mm，b=100mm, f =0.15, ， ，
K S = 1.2 , [σ ] = 300MPa, 试求螺栓小径d . 1
L P 螺栓组受载 横向力： 横向力： P b P
转矩T 转矩 转矩： 转矩： T=P×L ×
FP
K S F∑ FP ≥ f Zi
2、受转矩的螺栓组连接
a.用普通螺栓连接 a.用普通螺栓连接
T
r i
FP f FP f
FP ≥
K ST f ∑ ri
i =1 z
连接的不转动条件： 连接的不转动条件： FP f ri ≥ K ST
机械设计期末总复习
河北工业大学机械设计基础第一章机械设计概论复习思考题1、机械设计的基本要求包括哪些方面？2、机械设计的一般程序如何？3、对机械零件设计有哪些一般步骤？4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求?习题1．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？2．机械零件常用的计算准则有哪些？第二章机械零件的强度复习思考题1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。
3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素Kσ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？8、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？习题1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801=-σMPa 。
取循环基数N 0=5×106，m =9，试求循环次数N 分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
2．已知材料的机械性能为σs =260MPa ，σ-1=170MPa ，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。
3．圆轴轴肩处的尺寸为：D =54mm ，d =45mm ，r =3mm 。
如用上题中的材料，设其强度极限B =420MPa ，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq =1。
4．如上题中危险剖面上的平均应力σm =20MPa ，应力幅σa =30MPa ，试分别按①γ=C ，②σm =C ，求出该载面的计算安全系数S ca 。
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三基：基本知识、基本理论、基本技能
三线：力学线、工艺线、经济线
第一篇 总论
机械设计总复习
第一章 绪论
第二节
通用零件包括： 齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；
轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承； 螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件； 弹簧、机架、箱体等。
通用零件是本课程的主要学习对象，而专用零件的设计方法 应在有关专业课中学习。
原动机部分
传感器
传动部分
传感器
执行部分
传感器
控制系统
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（一）整体断裂
机械零件的主要失效形式
机械零件的主要失效形式1
整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力
超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，
危险截面发生的疲劳断裂。
（二）过大的残余变形
当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件 将产生残余变形。
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（三）零件的表面破坏
机械零件的主要失效形式2
零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲
劳（点蚀）。
（四）破坏正常工作条件引起的失效
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜 时才能正常工作。
带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常工作。
机械设计总复习
设计机械零件时应满足的基本要求 设计机械零件时应满足的基本 要求
D点以后的疲劳曲线呈一水平线，
代表无限寿命区其方程为：
s s rN r N （ N D )
由于ND很大，所以在作疲劳试验时，常 规定一个循环次数N0(称为循环基数)，用N0
s－N疲劳曲线
及其相对应的疲劳极限σr来近似代表ND和 σr∞，于是有：
srm N NsrmN0C
有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为：
srN srmNN0 srKN
N
sr s rN
m
N0
式中， sr、N0及m的值由材料机械试设验计确总复定习。
材料的疲劳特性
三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图） 极限应力线图
机械零件材料的疲劳特性除用s－N曲线表示外，还可用等
寿命曲线来描述。该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的性。
在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。
计算安全系数及疲劳强度条件为：
Scas sm m aax xs sm m s saa S
机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种：
应力比为常数：r=C 平均应力为常数σm=C 最小应力为常数σmin=C
机械设计总复习
机械设计总复习
第四章 摩
一、 ４种滑动摩擦状态
机械设计总复习
本课程的内容、性质与任务
第三节１
本课程的主要内容是：学习机械系统设计的基础知识； 学习一般尺寸和参数的通用零件设计方法。 机械设计结果的表现形式为：机械工程图、说明书和 计算机程序。
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第二章 机械设计总论 机器的组成 机器的组成1
一台完整的机器的组成大致可包括：
润滑、显示、照明等辅助系统
一、零件的极限应力线图
机械零件的疲劳强度计算1
由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
与零以件弯对曲称疲循劳环极弯限曲的疲综劳合极影限响σ-系1e的数比Ｋ值σ表，示即材料对K称s循环ss弯11e 曲疲劳极限σ-1
将零件材料的极限应力线图 中的直线A'D'G' 按比例向下移， 成为右图所示的直线ADG，而极 限应力曲线的 CG 部分，由于是 按照静应力的要求来考虑的，故 不须进行修正。这样就得到了零 件的极限应力线图。
用A'Ｇ'C折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。
A'Ｇ'直线的方程为：
s1sassm
CＧ'直线的方程为：
sasm ss
σ为试件受循环弯曲应力时的材 料常数，其值由试验及下式决定：
s
2s1 s0 s0
对于碳钢，σ≈0.1~0.2，对于机械合设金计总钢复，习 σ≈0.2~0.3。
机械零件的疲劳强度计算
机械零件的计算准则1
强度准则 ：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形， 是最基本的设计准则。
刚度准则 ：确保零件不发生过大的弹性变形。 寿命准则 ：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。
振动稳定性准则 可靠性准则
机械设计总复习
机械零件的设计方法
机械零件的设计方法
机械零件的设计方法通常分为常规设计方法 和现代设计方法两大类。
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r s min s max
描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立的。
r = -1 对称循环应力
r=0 脉动循环应力
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r=1 静应力
二、 s－N疲劳曲线
材料的疲劳特性
机械零件的疲劳大多发生在s－N
疲劳曲线
曲线的CD段，可用下式描述：
srm N N C (N C N N D )
避免在预定寿命期内失效的要求 应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。
结构工艺性要求 设计的结构应便于加工和装配。
经济性要求
零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。
质量小的要求 质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。
可靠性要求 应降低零件发生故障的可能性（概率）。
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机械零件的设计准则
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机械零件的疲劳强度计算
二、单向稳定变应力时的疲劳强度计算
机械零件的疲劳强度计算2
进行零件疲劳强度计算时，首先根据零件危险截面上的 σmax 及 σmin确定 平均应力σm与应力幅σa，然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应
力点M或N。
相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线
上的某一个点所代表的应力(sm ,sa) 。
常规设计方法： 理论设计 经验设计 模型实验设计
零件设计中的标准化1
标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材料性 能、设计方法、制图要求等，制定出大家共同遵守的标 准。
标准化的益处：
标准化有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件 的互换和组织专业化的大生产，以降低生产成本。
与设计有关的标准:
国际标准 国家标准 行业标准 企业标准等
如： ISO
GB JB、HB
QB
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第三章 零件的强度材料的疲劳特性
一、交变应力的描述
材料疲劳的两种类别
sm─平均应力； sa─应力幅
smax─最大应力； smin─最小应力
r ─应力比（循环特性）
sm
sm
axsm
2
in
sa
sm axsm in