第一章 机械零件设计的基本知识
机械设计基础各章知识点
机械设计基础各章知识点第一章：机械设计基础概述机械设计基础是机械工程学科的基础内容，是机械设计的理论和基本方法。
它包含了机械设计的基本原理、基本方法和基本规范，并介绍了机械设计的基本流程和设计过程中常用的软件和工具。
机械设计基础的学习对于理解和掌握机械设计的核心思想和基本技能具有重要意义。
第二章：机械工程材料机械工程材料是机械设计中非常重要的一部分内容。
机械工程材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料包括钢、铁、铝、铜等，非金属材料包括陶瓷、聚合物等。
机械工程材料的选择应根据设计要求、使用条件和成本等因素进行综合考虑。
第三章：机械零件设计机械零件设计是机械设计中的关键环节。
机械零件设计应遵循设计规范和原则，确保零件的功能和性能满足设计要求。
机械零件设计需要考虑零件的材料选择、尺寸设计、工艺性和可制造性等问题。
在进行机械零件设计时，还需要考虑零件与其他零件的配合、连接和传递力的问题。
第四章：机械传动基础机械传动是机械设计中的常见问题，它是将动力从一个部件传递到另一个部件的过程。
机械传动有很多种形式，包括齿轮传动、链传动、皮带传动等。
机械传动的设计需要考虑传动效率、传动比、传动扭矩和传动功率等因素。
第五章：机械结构设计机械结构设计是机械设计的一个重要方面。
机械结构设计包括机架、支撑件、外壳等结构的设计。
机械结构的设计应考虑结构的刚性、强度、稳定性和装配性等因素。
第六章：机械设计中的涉及计算机械设计中经常涉及到各种各样的计算。
比如，机械设计中常用的计算有力学计算、热传导计算、流体力学计算等。
机械设计中的计算需要掌握相应的计算方法和工具，以确保设计的正确性和可靠性。
第七章：机械设计中的创新方法机械设计中的创新方法是提高设计质量和效率的关键。
机械设计中的创新方法包括设计思维、设计过程和设计工具等。
在机械设计中，创新方法可以提高设计的可操作性、可靠性和适应性，同时也能够减少设计的时间和成本。
总结：机械设计基础各章知识点涵盖了机械设计的核心内容和基本方法。
机械部件设计综合知识点
机械部件设计综合知识点一、引言机械部件设计是现代机械工程的重要组成部分，它涉及到材料力学、热力学、流体力学等多个学科的知识点。
本文旨在综合介绍机械部件设计的相关知识点，以便读者对该领域有更全面的了解。
二、机械部件设计的基本原则1. 安全性原则：机械部件设计应保证使用过程中的安全性，防止事故的发生。
2. 可靠性原则：机械部件设计应确保其正常工作的可靠性，减少故障率，延长使用寿命。
3. 经济性原则：机械部件设计应在满足功能要求的前提下，尽可能降低成本。
4. 可制造性原则：机械部件设计应考虑到制造工艺和设备的限制，保证部件的可制造性。
三、机械部件设计的重要参数1. 尺寸：机械部件的尺寸是设计中最基本的参数，它直接影响到部件的功能和性能。
2. 荷载：机械部件在使用过程中所承受的荷载是设计时需要考虑的重要因素，包括静载荷和动载荷。
3. 材料：机械部件的选材需要考虑到其物理特性、力学性能、耐磨性等因素，以满足设计要求。
4. 安全系数：安全系数是机械部件设计中的重要参数，它用于衡量部件的强度和可靠性。
5. 精度：机械部件的精度要求与其功能和使用要求密切相关，需要根据实际情况加以确定。
四、常见机械部件的设计要点1. 轴承设计：合理选择轴承的类型、尺寸和材料，使其能够承受荷载并保证正常运转。
2. 齿轮设计：齿轮设计需要考虑齿轮的模数、齿数、齿型等参数，以保证传动的稳定性和高效性。
3. 连接件设计：连接件的设计需要选择适当的连接形式和材料，保证连接的牢固性和可靠性。
4. 气动元件设计：气动元件的设计需要考虑气动特性和使用环境，保证气动系统的工作效率和稳定性。
五、机械部件设计的计算方法1. 强度计算：对于承受荷载的机械部件，需要进行强度计算以确保其受力状态安全可靠。
2. 刚度计算：刚度计算用于衡量机械部件在受力下的变形情况，保证其稳定性和精度要求。
3. 运动学分析：通过运动学分析，可以确定机械部件在工作过程中的运动轨迹和速度等参数。
机械及机械零件设计基础知识
机械及机械零件设计基础知识1. 引言机械设计是机械工程领域的一项重要任务，它涉及到各种机械设备的设计、制造和维护。
在进行机械设计之前，我们需要掌握一些基础知识，这些知识将成为我们设计过程中的指导和依据。
本文将介绍机械及机械零件设计的基础知识，包括材料选择、设计原则、机械连接、机械零件的功能需求等。
2. 材料选择机械设计中，材料的选择是至关重要的。
不同的材料具有不同的物理和机械性质，对于不同的应用场景，我们需要选择合适的材料。
常见的机械材料包括金属材料、塑料材料和复合材料。
金属材料通常具有良好的强度和刚性，适用于承受重载的部件；塑料材料具有良好的韧性和耐腐蚀性，适用于制造需要轻巧和绝缘的零件；复合材料具有优异的特性组合，例如高强度和低密度，适用于制造空间限制且需要高性能的部件。
在选择材料时，我们需要考虑以下因素：•强度：材料的强度直接影响到零件的承载能力，需要选择具有足够强度的材料。
•刚度：材料的刚度决定了零件在负载下的变形程度，需要选择足够刚度的材料。
•耐腐蚀性：如果零件会暴露在腐蚀介质中，需要选择具有良好耐腐蚀性的材料。
•热膨胀系数：材料的热膨胀系数决定了零件在温度变化时的变形程度，需要选择与应用环境相适应的材料。
3. 设计原则在机械设计中，设计原则是指设计师在设计过程中应该遵循的基本原则和规范。
3.1. 安全性原则安全性是机械设计中最重要的考虑因素之一。
设计师应该确保设计的机械设备能够安全运行，并符合安全标准和规定。
为了确保安全性，设计师需要考虑以下方面：•避免设计缺陷和潜在的危险因素。
•设计合适的安全装置，例如防护罩、传感器等。
•考虑人机工程学原则，确保操作方便和人体工程学。
3.2. 功能性原则机械设备的设计应该符合其预期的功能需求。
设计师需要充分了解设备的使用场景和工作原理，确保设计的零件和结构能够满足设备的功能要求。
3.3. 经济性原则设计师在设计机械设备时，应该尽量减少材料和能源的浪费，并控制成本。
第1章机械设计的基础知识
? ? (t )dt
e ?0
★浴盆曲线 —描述机械产品典型的失效率λ（t）与时间 t 的关系的曲线。
dN
? (t)
? (t) ? ? dt
N
Ⅰ
阶段：正常使用阶段；
第Ⅲ阶段：损坏阶段。
0
t
图1.1 失效率曲线
1.2 机械零件的强度计算
★ 机械零件的强度计算是机械零件设计中最基本的计算。 静应力强度
max
?
t
min
? min ? ?? max ? ? a
r=－1 （对称）
1.2.2 材料疲劳的类别 ★依作用在零件上的变应力循环次数的不同，零件材料的疲劳 分为两种。
低周疲劳（应变疲劳） 循环次数低于103次 或104次 ； 高周疲劳 循环次数高于 104次 。
1.2.3 高周疲劳的机械零件的疲劳强度计算 1. 疲劳曲线（机械零件材料的） 曲线的得出： 实验的结果 实验目的： ①建立疲劳极限σmax 与应力循次数N的关系曲线。 ②建立极限平均应力σm与极限应力幅σa的关系曲线。 实验限定条件： 特定材料、特定的应力比 r 或特定循环次数N。
名义载荷—根据额定功率用力学公式计算出的
按照计算要求分
载荷。
计算载荷—考虑各种因素综合影响计算的载荷。
2．应力分类
静应力— 不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力；
变应力—随时间变化的应力称为变应力。
?
Ⅰ
?
F
t
F A
Ⅰ
变应力―大小、方向随时间变化的应力 对称循环变化的弯曲
截应面力Ⅰ由―静载Ⅰ荷所受F 引应起力为变应力
强度分类 变应力强度
静应力强度计算适用的场所：
①静应力作用的零件的强度校核 ； ②变应力作用的零件的强度校核 ，但应力循环次数 N＜103 ； ③有短时过载的零件的强度校核 。
河北普通(统招)专升本机械设计基础-黄金考点汇编
2024年河北省统招专升本《机械设计基础》第1章机械设计的基本知识考点一、机械零件设计概述1.机械设计应满足的要求（1）实现预定功能（2）满足可靠性要求（3）满足经济性要求（4）操作方便、工作安全（5）造型美观、减少污染2.机械零件设计的步骤（1）根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零件的载荷。
（2）根据零件工作情况的分析，判定零件的失效形式，从而确定其计算准则。
（3）进行主要参数选择，选定材料，根据计算准则求出零件的主要尺寸，考虑热处理及结构工艺性要求等。
（4）进行结构设计。
（5）绘制零件工作图，制订技术要求，编写计算说明书及相关技术文件。
3.机械零件的失效机械零件丧失预定功能或预定功能指标降低到许用值以下的现象，称为机械零件的失效。
由于强度不够而引起的破坏是最常见的零件失效形式，但并不是零件失效的唯一形式。
（1）零件常见的失效形式断裂、过量变形、表面失效、破坏正常工作条件引起的失效。
考点二、机械零件的设计计算准则同一零件对于不同失效形式的承载能力也各不相同。
根据不同的失效原因而建立起来的工作能力判定条件，称为设计计算准则，主要包括以下几种：1.强度准则强度是零件应满足的基本要求。
强度是指零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效（磨粒磨损、腐蚀除外）的能力。
强度可分为整体强度和表面强度（接触与挤压强度）两种。
（1）利用强度准则判断零件强度的常用方法当机械零件按强度条件判定时，可采用许用应力法或安全系数法。
2.刚度准则刚度是指零件受载后抵抗弹性变形的能力，其设计计算准则为：零件在载荷作用下产生的弹性变形量应小于或等于机器工作性能允许的极限值。
3.耐磨性准则设计时应使零件的磨损量在预定限度内不超过允许量。
由于磨损机理比较复杂，通常采用条件性的计算准则，即零件的压强p不大于零件的许用压强[p]。
4.散热性准则零件工作时如果温度过高将导致润滑剂失去作用，材料的强度极限下降，引起热变形及附加热应力等，从而使零件不能正常工作。
机械设计基础知识
机械设计基础知识第一章机械设计基础知识1.2以部机器一般有哪几部分组成？机械设计课以研究哪一部分为主？1.3 什么叫零件，构件和部件？什么叫通用机械零件？什么叫专用机械零件？1.4 研究通用机械零件设计方法的一般步骤是什么？以某一机械零件和机械产品为例来体会这一问题？1.5试述本课程的内容，性质和任务，说明本课程在机械专业中所占的重要地位。
1.6本课程与那些先修课程有关？为了学好本课程，你准备怎样复习这些先修课程？1.7机械设计的一般程序是什么？各个阶段大致需要完成哪些任务？1.8设计机器应满足的基本要求是什么？试以某一机器为例来说明。
1.9什么是标准化，系列化和通用化？在机械设计中采用”三化”有那些重要意义？1.10机械设计应该满足那些基本准则？1.11写出零件的强度条件表达式，并说明各个符号代表的物理意义。
1.12零件材料的极限应力如何确定？1.13什么叫机械零件的里雅失效？机械零件的主要的实效形式有哪些？1.14什么是可靠性？可发现与可靠度有什么区别？为什么要对零件进行可靠性计算？1.15机械设计中为什么常用等可靠度的零件？1.16提高机械零件强度的措施有哪些？1.17在什么条件下要按刚度条件设计零件？提高零件的刚度有哪些措施？某轴的材料从碳刚改为合金钢，其尺寸形状不变，轴的刚度能否提高？1.18选用机械零件材料时主要考虑什么原则？1.19 钢常用的热处理方法有几种？各种热处理方法的目的是什么？1.20铸造零件与锻造零件相比有和优点，缺点？设计时如何选择？1.21设计机械零件时，应从哪些方面考虑以及如何改善零件的工艺性？1.22举例说明什么叫静载荷，动载荷，静应力和变应力呢？1.23变应力有哪几种基本类型？怎样区别他们？1.24什么是名义载荷，载荷系数及计算载荷？他们之间的在关系怎样？1.25 什么是零件的工作应力，计算应力，极限应力和许用应力？1.26影响材料的极限应力的因素有哪些？1.27??δa,δm ,δmax ,δmin ,r5个参数各代表什么？绘图说明当δm等于250MPa时,r等于0.25 时，应力随时间变化的曲线。
第一章精密机械设计的基础知识
变应力：疲劳点蚀——齿轮、滚动轴承的常见失效形式。
多数出现疲劳点蚀（局部应力大于许用强度）——在循环应力作用下接触表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致表面小块 金属脱落。点蚀又分：扩张性点蚀（产生于硬度大的材料）；局限性点蚀（产生于软载荷小的材料），疲劳点蚀使零件表 面失去正确形状、降低工作精度、产生噪声和振动、降低零件使用寿命。
在表面接触应力作用下的零件强度称 为接触强度
计算依据：弹性力学的赫兹公式
1）表面接触强度（应力）
(1)两圆柱体接触
2021/9/23
Hmax Hmax
F
1 b
2a 2
F
20
H
F
1Eµ 112
1µ22 E2
δH ——最大接触应力； Fμ——接触线单位长度上的应力，=Ｆ／b； ρ——两圆柱体在接触处的综合曲率半径。
B）对变应力情况下的强度：零件失效形式主要为疲劳断裂 （先形成初始裂纹---扩展直到断裂），它不仅与应力的大 小有关，还与应力循环次数有关。因此提出疲劳极限用 δrN的概念 特别是 当r=一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时
2021/9/2的3 最大应力称为表示。N—δrN关系图为应力疲劳曲线15
应力-应变图
2021/9/23
14
2）将零件在载荷作用下的实际安全系数sδ、sτ与许用安全 系数 [sδ]、[sτ]比较，其强度条件为
sδ=δlim/δ< [sδ]、sτ=τlim/τ< [sτ]
1）
A）对静应力情况下的强度：可以使用以上两种判断方法。 对塑性材料制成的零件取材料的屈服极限δs、τs作为零 件的极限应力；对脆性材料制成的零件取材料的强度极 限sb、τb作为零件的极限应力。
机械设计零件基础知识点
机械设计零件基础知识点机械设计是机械工程学科的核心内容之一，它涉及到各种机械零件的设计、制造和应用。
在机械设计中，掌握零件的基础知识是非常重要的，下面将介绍一些机械设计零件的基础知识点。
一、螺纹连接螺纹连接是机械设计中常用的一种连接方式，它具有良好的拆卸性和可靠性。
常见的螺纹连接包括螺母和螺杆的连接、螺栓和螺孔的连接等。
在螺纹连接中，需要掌握螺纹的基本参数，如螺纹直径、螺距、螺纹类型等，以确保连接的牢固性。
二、轴承轴承是机械设备中常用的零件，它可以承受轴的旋转或者往复运动，并且能够减少摩擦和传递力量。
轴承的种类繁多，常见的有滚动轴承、滑动轴承等。
在选择和设计轴承时，需要考虑载荷、转速、工作环境等因素，以满足机械设备的使用要求。
三、齿轮齿轮是机械传动中常见的零件，它能够实现不同轴的动力传递和变速。
根据齿轮的啮合方式，可以分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等。
在设计齿轮时，需要注意齿轮的模数、齿数、齿轮啮合角等参数，以确保传动的平稳性和高效性。
四、弹性元件弹性元件是机械设计中常见的零件，它能够储存和释放能量，起到减震、缓冲和联接的作用。
常见的弹性元件包括弹簧、橡胶制品等。
在选择和设计弹性元件时，需要考虑载荷、变形量、工作环境等因素，以满足机械设备的使用要求。
五、密封件密封件是机械设计中用于防止液体、气体或粉尘泄漏的零件，常见的有O型圈、油封等。
在选择和设计密封件时，需要考虑压力、温度、介质等因素，以确保有效的密封效果。
六、连接件连接件是机械设计中用于连接和固定零件的零件，常见的有螺栓、钉子、销子等。
在选择和设计连接件时，需要考虑承载力、连接方式、工作环境等因素，以确保连接的牢固性和稳定性。
七、紧固件紧固件是机械设计中用于紧固零件的零件，常见的有螺母、螺栓、螺钉等。
在选择和设计紧固件时，需要考虑紧固力、螺纹类型、工作环境等因素，以确保紧固的可靠性。
以上是机械设计零件的一些基础知识点，掌握了这些知识，将有助于进行机械设计的工作。
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(4)力求改善零件的工艺性，合理组织生产过程。 3、劳动保护要求 (1)要使机器的操作者安全方便和安全。 (2)改善操作者机器的环境 4、可靠性要求 可靠性是由可靠度 R 来衡量，机器的可靠度是指在规定的使用时间内 （寿命）和工作环境下，器能够正常工作的概率，不能工作称失效，所以失效 的概率和可靠度相加应等于 1。 随着机器的日益复杂化，所用零件越来截止多，有时其中某一个零件的 失效可能导致整个机器的失效， 因此， 可靠性要求起来越受到重视， 对于飞机， 火箭，航空，航天，卫星及核反应设施等装置，其可靠性尤为需要，因为它的 失效可能导致重大的人员伤亡及财产损失， 而对一些失效不会导致重大损失的 机器可靠性可以小些。 5、其它要求 对于不同的机器，还有一些特定的要求，如对机床，有长期保持精度的 要求，对飞机，有质量小，飞机阻力小的要求。对流动使用的机器（钻探机械） 有便于安装和拆卸的要求。 第 二 节 机械零件的主要失效形式及计算准则
一、机械零件材料的选择原则 制造机械零件的材料是多种多样的，主要有钢、铸铁、铜合金、非金属材 料及复合材料等。 正确选择材料是设计中一个非常重要的环节。 各种通用零件 的常用材料及其牌号将在以后各章节中详细介绍。下面仅就材料的选择原则， 加以介绍： 1、使用要求 满足使用要求是选择零件材料的最基本原则。 使用要求一般是指零件的工 作状况、受载情况、零件的重要性及对零件尺寸和重量的限制等。 零件的工作状况是指零件所处的环境、 工作温度、 摩擦性质、 介质种类等。 在湿热环境下工作的零件， 其材料应有良好的防锈和耐腐蚀的能力， 因此要选 用不锈钢或铜合金等材料。 工作温度对材料的选择有很大影响， 一方面要考虑
2
完成作业， 有助于复习巩固， 本课程特点一听就懂， 一做题没门， 通过做作业， 及时复习所学的内容。可以帮你解决。 三、设计机器的一般程序 1、调查决策阶段本阶段包括： （1）任务的提出（生产，生活需要。国家建设等需要） （2）分析对新设计机器的需要（如产量，产品性能，加工物料等）其他要求， 如使用环境，经济性，加工性及时间限制等。 （3）最后写成任务书的形式（应对新设计的机器在工作原理及应用前景，有 关技术情报和专利、用户意见和要求、市场供销的基础上，制定新产品开发计 划书。 ） 2 、设计阶段。 （1）功能设计研究 （2）新产品的技术设计 包括机器的运动学设计，动力学计算，零部件的工 作能力计算部分或整机的装配因设计， 零件草图的设计及主要零件的校核。 最 后绘制零件的工作图。然后根据那些零件的工作图，重新绘制其总装图。 技术文件的编制阶段 技术文件应包括：设计计算说明书、使用说明书、明细表及验收质量标 准等文件。 实际当中很可能就不那么理想，有可能边干边改一干好几年 3、样机的试制评定阶段 4、生产 、销售服务阶段一部机器的质量关键取决于设计质量，设计阶段是决 定机器好坏的关键。 四 、机器应满足的基本要求 不管什么机器，必须满足下列要求： 1、具有预定使用功能的要求 即必须预期的使用要求，如汽车的速度要求， 载重量要求，生产机器的 生产能力要求 2、经济性要求 机器的经济性体现在设计制造和使用安全过程，设计制造的经济性表现 为成本低，使用的经济性表现为生产率、高效率、消耗的能源、原材料及辅助 材料少，管理及维护费用低等。日本轿车就是靠这点赢得市场的。 提高设计制造的经济性的途径： (1)用先进的设计方法手段，达到尽可能精的结果，加快设计进程。 (2)大限度地标准化、系列化、通用化产品。 (3)尽可能采用新带轮等。 （4）轴系部分：滑动轴承、滚动轴承、轴等。 理论教学 60 学时，三个实验，三周课程设计。 通过本课程学习后，学生能达到如下要求： （1）掌握通用机械的设计原理，方法，具有设计一般机械的能力。 （2）具有应用标准，规范，手册，图册及查阅有关技术资料的能力。 （3）掌握典型机械零件的设计方法。 （4）对机械设计新方法有所了解。 2 、本课程的性质 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，从承载能 力出发，考虑零件的材料、结构、强度及工艺性。 从传统意义及时间安排上是一门技术基础课。 从教学要求上是一门重中之 重的考试课。 3、本课程特点 （1）工程设计性 a 设计出来的东西除满足理论计算的要求外， 更应注意其加工性， 装配 性，经济性等。 b 没有统一的理论，大量地使用图表，标准，经验。数据及经验公式等， 很多人高数拿高分，这门就不见得。 （2）综合性 要用到以前学过的几乎所有课程知识。 如用到理论力学和机械原理的知识分析零件工作时的力， 速度， 加速度分 析； 要用材料力学的知识计算危险截面上的应力； 在选材时要用金属学及热处 理；在完成理论计算之后，需要画出零件图，要用到制图知识，要标注尺寸公 差及表面粗糙度，所以要用到公差知识，要确定其结构，还要用到加工工艺性 的知识，由此可见，是一门综合性很强的课。 （3）实践性 4、学习方法提示 （1） 、少问为什么，多问怎么样。 对于一些设计公式，着重明白其出发点，如齿轮设计时，出发点是齿的 折断及齿面的点蚀，而对其设计公式的推导过程，某些经验数据的取得，某些 曲线的来历不必深究， 把重点放在应用现有的公式， 数据来解决实际的问题上。 （2） 、注意使用设计手册，设计资料，机械设计离不开手册，标准及各 种经验资料，尽可能地查阅这些资料是机械零件课的任务之一，尽可能地多 阅读各种类型结构。 (3） 、记好笔记，及时完成作业。 机械零件被同学称为“机械零碎” ，因为其内容多、而杂，各部分内容之 间又缺少联系，若不及时归纳，很易忘记。考试现复习，现抓不行。及时独立
4
接触应力的表面则可能发生疲劳。 4、破坏正常工作条件而失效 很多元件必须在一定的工作条件下才能正常地工作。 如， 液体磨擦的滑动 轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常地工作，带传动和摩擦轮传动， 只有在传递的有效圆周力小于临界磨擦力时才能正常地工作。 二、 设计机械零件时应满足的计算准则 所谓计算准则： 就是为了防止某种失效形式的出现， 设计零件时所必须遵 循的要求。 针对具体的零件，要根据其主要的失效形式，采用相应的计算准则。主要 计算准则有： 1、强度准则 强度是指零件抵抗破坏的能力。破坏是指整体断裂、表面接触疲劳、塑性 变形等。强度不足，零件根本无法工作，因此是最基本的计算准则。 强度准则的一般表达式为： σ≤〔σ〕 2、刚度准则 刚度是指零件抵抗弹性变形的能力， 如果零件刚度不足， 将改变其工作中 允许的几何尺寸和形位， 从而改变零件的受力状态而影响零件的正常工作， 凡 是对弹性变形， 变形稳定性、 精度或振动有要求的零件， 都应具有足够的刚度。 例如： 受压的长杆， 受外压力的容器， 其承载能力取决于它们对变形的稳定性， 所以要提高其承载能力， 一般要从提高其刚度着手。 零件在载荷作用下产生弹 性变形量 y （它广义地代表任何形式的弹性变形量） ，小于或等于机器工作性 能所允许的极限值[y] （即许用变形量） ， 就叫做满足刚度要求或符合了刚度计 算准则。其表达式为： y≤[y] 3、寿命准则 影响零件寿命的主要因素有疲劳、磨损和腐蚀。疲劳、磨损和腐蚀从它们 产生的机理到发展规律完全不同， 因而属于三个不同的范畴。 疲劳寿命的计算， 通常是求出使用寿命时的疲劳极限来作为计算依据。 迄今为止， 还没有提出实 用有效的腐蚀寿命的计算方法， 因而也无法列出腐蚀的计算准则。 可能产生磨 损的原因很多，影响因素也很多，并且其产生的机理还没有完全搞清楚，因而 还没有能够进行定量计算的方法。 4、振动稳定性准则 机器中许多运动的零件（齿轮、轴）都是振动源，如果激振频率 fp 接近 共振频率 f 时， 易发生共振， 致使机器或零件发生失效。 所谓振动稳定性准则，
5
就是设计时使机械零件的激振频率 fp 远离其共振频率 f。 fp＜0.87f 或 fp＞1.18f 若不能满足上述条件， 则必须采取措施减振。 主要措施有： 提高系统刚度； 提高零件制造精度；增加阻尼系统；采取减振隔离措施；对回转件进行动平衡 试验等。 5、耐磨性准则 磨损将改变零件的形状及尺寸。因此，在满足设计要求的前提下，应力求 提高零件的耐磨性或尽量降低磨损。对于磨损，目前还没有理论计算公式，通 常是采取条件性限制。 ① 限制压强不超过许用值，以防止压强过大，使零件工作表面油膜破坏而 产生过快磨损，其验算式为： P ≤[p] (MPa) ② 对相对滑动速度较大的摩擦表面，还要控制摩擦表面的温度，以防止润 滑油出现解析现象从而导致磨损加剧。 因此， 要限制单位接触面上单位时间产 生的摩擦力不要过大， 当摩擦系数 f 为常数时， 则可验算 pv 值不超过许用值， 即： pv≤[pv] (MPa m/s) 6.可靠性准则 根据产品的类型与用途确定可靠性指标， 即可靠度值， 再根据可靠度值确 定机器与零件的安全系数。 机械系统组成的单元越多，零件越多，可靠性越低，因此要尽量减少机器 的组成单元。 零件的可靠性与工作寿命密切相关， 可靠性要求越高， 寿命越短。 对零件的可靠性计算是在统计与概率的基础上发展起来的， 是机械设计的 一个新的分枝。 第三节 机械零件的材料及制造工艺性
所谓失效是指机械零件丧失工作能力或不能按设计要求进行工作。 一、 机械零件的主要失效形式 1、整体断裂 当零件受拉、压、弯、剪等外载荷作用时，由于某危险栽面上的超过零 件的强度而发生断裂， 或者零件受变应力作用时， 危险截面上发生的断裂均属 此类。 2、过大的残余变形 如果作用于零件上的压力超过了材料的屈服极限，则零件将产生残余变 形。如：机床上的夹持零件出现残余变形，将降低加工精度。 3、零件的表面破坏 零件的表面破坏，主要是腐蚀、 磨蚀和接触疲劳。腐蚀的结果是使表面 生锈， 它是指金属表面发生的化学侵蚀现象， 磨蚀是指两表面由于相对运动使 物质丧失或转移的现象。 零件表面的疲劳是指长期是受接触变压力的零件表面产生裂纹微粒剥落 的现象。 它们均是随工作时间的增加而逐渐发生的失效形式。 处于潮湿空气中或与 水、 汽长期接触的零件易受腐蚀作相对运动的零件均可能发生磨损， 而受交变
第一章
机械设计的基本知识
机械设计概述
第 一 节 一、机器和机械零件
机械（机器）是人类进行生产时为了减轻劳动强度，提高生产效率，提高 产品质量而设计制造出来的工具。 人类对生活的要求总是不断提高， 为了满足人们为不断增长的物质文化需 要，人们总是不停地改进生产工具，可以说，人类的文明史， 就是生产工具 的发展史，进步史，人们开始运输东西用手搬、肩挑， 后来采用马车，人力 车继而又出现汽车，火车，飞机等。 一个国家的强大与发达与否，很大程度上取决于其机械工业的发展，如英 国之所以上世纪能强大是因为它领导了工业革命，首先制造了蒸汽机，发明了 纺织机械， 我国之所以落后、 穷， 在某种程度上就是我们的机械化程度跟不上。 为了提高生产率，提高产品质量，各行业都出现了大量的生产机械、如运 输机械、化工机械、冶金机械、矿山机械、煤矿机械、食品机械水泥、建筑机 械等，而且各种机械都有复杂化、大型化的趋势，尤其实现高度的机械化，电 气化和自动化。面对着众多的机械，我们咋一看，这些机构真有“老虎吃天， 无从下手”的感觉。 其实，任何机械都是由成千上万的基本要素按一定位置相互联接而成，各 要素之间又按一定规律相联接而成， 各要素之间又按一定规律作相对运动， 这 些基本要素称为机械零件。 零件：组成机器的最小单元。 分类 （1）通用零件：一般机器中经常出现的零件。螺钉、齿轮、键。本课 程解决。 （2）专用零件：特殊类型机械有：曲轴、叶片、螺旋浆。 专业课解决。 二、课程的内容、性质、特点及学习方法提示 1、内容：是研究普遍工作条件下一般尺寸、一般参数的通用零件的设计 计算问题。 一般尺寸（不是太大，太小）重型机的一个地脚螺栓 180 公斤，矿山卷扬 机齿轮直径 10 m，而有些仪器仪表的重量以克表示，这些均不是研究范围。 一般参数（速度在中低转速在 100m/s 以下，功率中等以下） 具体内容： （1）总论部分：机器及零件设计的基本准则（设计计算理论，材料选 择，结构要求，以及 摩擦，磨损，润滑等方面的）基本知识。 （2）联接部分：螺纹、键、销联接、铆接、焊接等。