第一章 机械设计总论要点
机械设计总论
根据机器传递的功率、运动特性和各个零、部件的具体工作 情况，计算出任一零、部件上的载荷，进而从机器的总体出 发考虑各个零、部件所需的工作能力（强度、刚度、寿命 等）、体积、重量及技术经济性等一系列问题设计或选择出 各个零、部件。
(三)本课程的主要内容
是讨论一般尺寸和参数的通用零件的设计和计算方法， 主要涉及三大类零件：
1、连接零件：主要任务是连接两个相对静止的零件， 如螺纹连接、键连接。
2、传动零件：主要任务是传递运动和动力，如带传动、 齿轮传动、蜗杆传动。
3、轴系零件：主要任务是支承或连接传动零件，如轴、 轴承、联轴器。
(四)本课程的性质
是以一般通用零件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本 设计理论与方法的技术基础课程。
心和工业化的原动力，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。而 机械产品及其制造系统的创新是提高企业竞争力的关键因素。
从20世纪初到60年代末，机械设计业的竞争是以成本为测度的数量扩张 时代，企业核心竞争力因素是成本最低，即规模经济方式，在这种情况下 ，对于大多数进行工业化的国家和地区来讲，需要的不是产品创新，而是 引进产品与生产设备。
(六)在专业教学计划中的地位与作用
本课程是机械类专业教学计划中的主干课程之一，
要求学生结合本课程的学习，能够综合运用所学的基础理论和技术知识， 联系生产实际和机器的具体工作条件，设计出合用的零部件及简单的机 械。
本课程是从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程，具有从基础 课程过渡到专业课程的承先启后的桥梁作用。
(五)任务
1、通过本课程的学习，树立正确的设计思想
2、掌握一般通用零件的工作原理、特点、选用及设计理论和计算方法。
机械设计知识点总结
机械设计第一篇总论第二章机械设计总论1、机械零件的失效形式：整体断裂、过大的残余变形（塑性变形）、零件的表面破坏（主要是腐蚀、磨损和接触疲劳）、破坏正常工作条件引起的失效。
2、机械零件的设计准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则第三章机械零件的强度1、提高机械零件疲劳强度的措施1）尽可能降低零件上应力集中的影响（首要措施）2）在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采用减载槽来降低应力集中的作用；3）在综合考虑零件的性能要求和经济性后，采用具有高疲劳强度的材料，并配以适当的热处理和各种表面强化处理。
4）适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部位的表面加工质量，必要时表面作适当的防护处理。
5）尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。
第四章摩擦、磨损及润滑概述1、四种滑动摩擦状态：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦2、磨损磨粒磨损冲蚀磨损微动磨损粘附磨损疲劳磨损腐蚀磨损3、形成流体动力润滑的条件1）两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2）两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；13）两工件表面必须有相对滑动速度，其运动方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面流出。
第二篇连接1、机械连接有两大类：机械动连接和机械静连接。
2、连接根据其工作原理的不同可分为三类：形锁合连接、摩擦锁合连接及材料锁合连接。
3、连接根据其可拆性分为可拆连接和不可拆连接。
可拆连接常用的有螺纹连接、键连接及销连接不可拆连接铆接、焊接、胶接第五章螺纹连接和螺旋传动1、三角形螺纹（普通螺纹）的牙型角α=60。
，适用于连接，而梯形螺纹的牙型角α=30。
，适用于传动。
常用螺纹牙型中矩形螺纹效率最高，三角形螺纹自锁性最好。
2、螺纹的主要参数大径d——螺纹的最大直径（公称直径）小径d1——螺纹的最小直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。
机械设计基础分章知识点
机械设计基础分章知识点第一章：机械设计概述机械设计是一门工程技术学科，主要研究机械系统的结构、工作原理、选材、制造工艺等方面内容。
它是机械工程学科的重要组成部分，对于各个行业的机械产品设计与开发具有重要意义。
第二章：材料力学基础在机械设计中，对材料的力学性能有着重要的考虑。
了解材料力学基础知识对于正确选择合适的材料、设计结构具有指导作用。
材料力学基础涉及弹性、塑性、疲劳等内容。
第三章：机械连接机械连接是机械设计中不可或缺的部分。
它包括螺栓连接、键连接、销连接等，具有固定和传递力的作用。
机械连接的设计需考虑连接强度、连接刚度和连接可靠性等因素。
第四章：轴系设计轴系设计主要涉及轴的强度计算、轴的选择和轴的配合等内容。
合理的轴系设计可以保证机械系统的正常运行，减少故障和失效。
第五章：机械零件设计机械零件设计是机械设计的重要组成部分。
它包括零件的尺寸设计、几何形状设计、加工工艺选择等内容。
合理的零件设计可以提高机械产品的性能和可靠性。
第六章：机械传动机械传动是机械设计中的关键部分。
它包括齿轮传动、带传动、链传动等多种形式。
机械传动的设计需要考虑传动比、传动效率和传动可靠性等因素。
第七章：机械弹性变形机械弹性变形是指机械在受到外力作用时产生的变形。
了解机械弹性变形的原因、计算方法等对于机械结构的设计和使用具有重要意义。
第八章：机械设计的优化机械设计的优化是指通过改变设计参数，使设计方案在满足设计要求的前提下，具有更好的性能和更低的成本等。
机械设计的优化需要综合考虑多个因素，包括力学性能、制造成本、使用寿命等。
第九章：机械设计的检验与试验机械设计的检验与试验是为了验证设计方案的可行性和性能是否满足要求。
它包括静态试验、动态试验和性能测试等内容。
合理的检验与试验可以及时发现问题，提高设计方案的可靠性。
第十章：机械设计的CAD与CAMCAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）技术在机械设计中的应用越来越广泛。
机械设计重点总结
第1、2、3章一、任何机械设备都是由许多机械零件、部件组合而成的。
机械零件：组成机器的不可拆的基本单元（即制造的基本单元）。
机械零件可分为：通用零件、专用零件。
部件：为完成同一使命而协同工作的许多零件的组合。
二、一台完整的机器通常由四部分组成： 原动机、传动部分、执行部分、自动控制系统和辅助系统部分。
三、强度—是零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效（磨损、腐蚀除外）的能力。
强度准则：是设计零件时，必须满足的最基本的设计准则。
四、变应力特性：可用max σ、min σ、m σ、a σ、r 这五个参数表示。
其中，只要已知两者，其余参数即可知道。
所以，一般只用采用2个参数来描述变应力的特征。
五、对称循环变应力、脉动循环变应力六、静应力——只能由静载荷产生；而变应力——可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。
七、折线A’G’C——材料的极限应力曲线：零件受到的应力处于折线以内，表示不发生疲劳破坏；超出折线，则表示一定要发生破坏；正好在折线上，表示处于极限状态。
注意：OD’与水平轴成45度夹角。
八、零件疲劳极限的综合影响系数：九、接触应力任意一点的接触应力只能在0—之间改变，所以接触变应力是一个脉动循环变应力。
一、螺纹的应用：二、螺纹联接的预紧：三、螺纹联接防松：防松原理——即消除（或限制）螺纹副之间的相对运动。
放松的方法及实例，见表5-3。
四、只受预紧力F0作用的紧螺栓联接：拧紧过程中：F0为螺栓受到的轴向拉伸载荷，产生拉应力；同时，拧紧过程中，螺纹副在摩擦力矩T的作用下使螺栓受扭，产生扭转切应力τ。
五、受预紧力F0和轴向工作载荷F的普通紧螺栓联接六、受预紧力F0普通紧螺栓联接，若工作载荷为变载荷时：七、铰制孔螺栓联接受横向工作外载荷时：其螺栓杆受到剪切和挤压的作用。
八、普通紧螺栓连接在受到横向工作外载荷时：由于预紧力的的作用，将在接合面上产生摩擦力（=F0×f)来抵抗接合面的受载滑动。
第1章机械设计总论
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 可靠性要求
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采用组合部件
第1章机械设计总论
1.4 设计机械零件时应满足的基本要求
n 设计机械零件时应满足的基本要求
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
质量小则可节约材料 ；
质量小则灵活、轻便 。
质量小的要求 可靠性要求
n 机械零件的设计准则
强度准则
确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。
刚度准则 寿命准则 振动稳定性准则
零件中的应力不得超过许用值。
即： σ ≤ σlim
σlim --材料的极限应力
脆性材料：σlim = σB (强度极限) 塑性材料：σlim = σS (屈服极限)
为了安全起见，引入安全系数S，得：
2. 刚度要求
结构工艺性要求 提高零件刚度的措施有：
经济性要求
▲增大零件的截面尺寸或增大惯性矩； ▲缩短支承的跨距或采用多点支承。
质量小的要求
可靠性要求
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第1章机械设计总论
1.4 设计机械零件时应满足的基本要求
n 设计机械零件时应满足的基本要求
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、刚度和寿命 。
破坏正常工作条 件引起的失效
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第1章机械设计总论
1.3 机械零件的主要失效形式
n 机械零件的主要失效形式
整体断裂
(1) 某一危险截面的应力超过零件的强度极限 (2) 在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。
过大的残余变形
零件的表面破坏
破坏正常工作条 件引起的失效
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机设辅导—第一讲 机械设计总论(极限应力)
a与 m的比值必须保持不变
• C点位于OA′E′O疲劳安全区时
σ • 疲劳极限应力点 C( rm , ra ) ——OC 射线与零件疲劳极限曲线的交点
a
AA ′
(0, 1) C(
rm
,
B
( 0
2
ra
)
B
′
,
0
2
)
E
(0, kN 1 ) 疲劳 安全区
E′
K
C( m , a )
塑性安全区
135°
S( s ,0)
• 无限寿命设计 • 有色金属和高强度合金钢没有无限寿命区
3．循环次数为N时的疲劳极限
• 疲劳曲线方程式
m rN
m rN
N N
m r
N
0
m r
N
0
C C'
• 循环次数为N时的疲劳极限
• 寿命系数
rN
m
N0 N
r
k N r
rN
m
N0 N
r
kN r
kN
m
N0 N
三、影响机械零件疲劳强度的主要因素
• 零件的屈服强度安全系数
S
σlim σ
σm ax σmax
rm ra m a
σS σm σa
[S ]
4. 平均应力为常数
m (或 m ) 常数
5. 最小应力为常数 min(或 min) 常数
1. 不同循环次数 N 时材料的疲劳曲线
在某种循环特性下，试验所得某种材料的极限应力和应力循环次数 的关系曲线如下
• 影响零件疲劳强度的主要因素：
应力集中、零件尺寸、表面状态
• 实际零件的疲劳极限要小于标准试件的疲劳极限
(完整版)机械设计复习大纲
第一章机械设计总论本章节包括5个知识点，1.机械零件的主要失效形式及计算准则；（重点）2.机械零件设计的一般步骤；3.材料的疲劳特性4.机械零件的强度计算；（重点）5.机械零件的抗剪裂强度和接触强度。
在复习每一个知识点的过程中，首先要了解知识点，通过熟悉教材内容，识记一般的知识点，尽可能脑中对零件有总体的认识，再通过本讲义如下内容对应的例题，从分析、解题、注意易错点到完成老师布置的作业完成相应知识点的掌握过程。
【知识点1】机械零件的主要失效形式及计算准则【例题1】机械零件的主要失效形式有哪些？分析：基本知识点的熟记解题：断裂，表面压碎，表面点蚀，塑形变形，过量弹性变形，共振，过热，过量磨损易错点：回答不够全面作业：《机械设计与机械原理考研指南》P18 页第20、21、22 等题习题：简述机械零件的计算准则【知识点2】机械零件的强度计算【例题2】简述应力特征r 的取值范围及应力分类分析：基本知识点的熟记解题：-1≤r≤1，r=1 时为静应力，r=-1 是为循环变应力，r=0 时为脉动变应力易错点：分类理解不清作业：《机械设计与机械原理考研指南》P19 页第36、37 等题习题：简述载荷与应力的类型第二章平面连杆机构及其设计（不考）第三章凸轮机构及其设计（不考）第四章步进机构及其设计（不考）第五章齿轮传动设计本章节包括6 个知识点，1.齿轮传动的主要参数及几何尺寸计算；2.齿轮常用材料及热处理方法；3.硬齿面，软齿面，开式传动，闭式传动等概念4.齿轮传动的的常见失效形式，受力分析；（重点）5.直齿，斜齿圆柱齿轮传动的强度计算6.齿轮设计准则。
（重点）其中必须掌握的知识点是3 个，1.硬齿面，软齿面，开式传动，闭式传动等概念2.齿轮传动的的常见失效形式，受力分析；3.齿轮设计准则。
【知识点1】齿轮传动的的常见失效形式【例题1】简述齿轮传动的常见失效形式分析：这一考题在历年考研试卷中比较常见，或考简答，或变换形式考填空解题：1.轮齿折断，多发生在脆性材料轮齿根部2.齿面点蚀，多发生在润滑良好的闭式软齿面齿轮中3.齿面胶合，多发生在高速重载热条件差的闭式齿轮中4.齿面磨损，多发生在开式齿轮传动中5.齿面塑性变形，多发生在底速过载，频繁启动的软齿面齿轮传动中易错点：回答不够准确作业：《机械设计与机械原理考研指南》P43 页第1、2 题，p46 页第43、44、45、46 题习题：齿面点蚀首先出现在齿面节线附近的原因。
第1章机械设计总论
二、本课程的任务：
1）树立正确的设计思想 2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。 3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。） 4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。 5）树立创新意识，培养机械设计的创新能力。 6）了解机械设计的最新动态 。
本课程的设计性、综合性和实践性都较强。
标准分为国家标准（ＧＢ）和行业标准（JＢ） 主要参数系列化 零部件的通用化：不同的产品中，可以有此零
件或部件是相同的 “三化”：标准化、通用化、系列化
§1—5 机械设计的最新进展
1、系统工程理论用于机械设计 2、可靠性设计 3、运用机械学理论新成果解决机械设计问题（机构学、振
动学、结构强度学、摩擦学、传动机械学、机器人机械 学）
工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件 工作能力计算依据的基本原则（计算所依据的 条件）
1、强度准则
强度、屈服极限
零件在载荷作用下抵抗破坏的能力
2、刚度准则
[ ] lim
S
[ ] lim
S
lim
(
lim
)
B S
( (
B) S)
学习本课程的注意事项：
1）注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统 中加以考虑。(系统性)
2）注意掌握零部件的共性，机械零部件设计的一般思路 (典 型性)
3）综合性 4）工程性
三、机械设计的类型
1、开发性设计 工作原理和结构都是新的
2、适应性设计 工作原理和设计方案不变，作局部变更或增
４、计算机在机械设计中的应用
5、人机工程的发展 6、运用价值工程理论 7、机械设计的实验研究技术有了很大的发展和提高，实验