04第三章机械零部件设计总论
机械零部件的可靠性优化设计探究
机械零部件的可靠性优化设计探究1 机械零部件可靠性设计的作用可靠性设计是指以形成产品可靠性为目标的设计技术,又称概率设计,将外载荷、承受能力、零部件尺寸等各设计参数看作随机性的变量,并服从一定的分布,应用数理统计、概率论与力学理论,综合所有随机因素的影响,得出避免零部件出现破坏概率的相关公式,由此形成与实际情况相符合的零部件设计,确保零部件的可靠性和结构安全,控制失效的发生率在可接受的范围内。
概率设计法的作用体现在两个问题的解决。
首先,分析计算根据设计而进行,确定了产品的可靠度;其次,根据任务提出的可靠性指标,确定零部件的参数,从而帮助设计者和生产者对零部件可靠性有清晰明确的了解。
2 机械零部件可靠性优化设计现状目前,主要使用可靠性优化设计方法还是传统的设计方法。
这种方法在设计机械零件时,一般都将零件的强度、应力和安全系数都是当作是单值的,将安全系数与根据实际使用经验规定的某一数值相比较,如果前者大于后者,就说明零件是安全的。
但是由于没有考虑到各参数的随机性,把各个设计参数看成是单一的确定值,因此并不能预测零部件可靠运行的概率,很难与客观实际的最优化方案相符,设计人员也不好把握其设计产品的可靠性。
以概率论和数理统计等作为工具的可靠性设计方法,避开了主观的人为因素在设计过程中的影响,外界条件变化得到了从整体上的把握,设计结果更贴近客观情况。
可靠性设计广泛应用在机械零部件可靠性设计的各种问题中,更科学地解决了许多繁琐的传统设计方法有心无力的问题。
3 机械零部件可靠性设计方法机械零部件可靠性的设计不仅需要的是与时俱进、把脉时代的创新精神,更需要把握零部件质量保证和可靠性优化设计的科学方法。
机械零部件可靠性设计是基于传统机械设计以及其他的优化设计方法进行的,由于机械产品有着千差万别的功能和结构相异之处,因此,机械零部件可靠性的设计方法以及优化方式的选择需要因地制宜。
3.1 权衡与耐环境设计权衡设计是对可靠性、质量、体积、成本等要素进行综合衡量后,制定出最佳方案的设计方法。
机械设计制造工艺质量检测与标准规范全书要点
机械设计制造工艺质量检测与标准规范全书作者闻世济册数规格全四卷＋1CD 16开精装出版社金版电子出版社2005年6月出版优惠价450元定价998元机械设计、制造工艺、质量检测与标准规范全书机械设计、制造工艺、质量检测与标准规范全书详细目录第一篇机械设计制造总论第一章机械设计制造常用资料第二章机械系统的组成第三章机械设计的一般程序第四章机械制造工艺分类与过程第五章机械制造工艺管理第二篇机械设计第一章机械设计概述第二章机械联接件设计第三章机械传动设计第四章机械零部件设计第五章现代设计方法第三篇机械制图第一章制图的基本技能与方法第二章机件常用表达方法第三章标准件与常用件第四章零件图与装配图第五章公差配合与表面粗糙度第六章表面展开第四篇机械加工机床、夹具与刀具第一章机床传动原理第二章机械加工机床第三章数控机床第四章工件在夹具中的定位与夹紧第五章机床专用夹具第六章刀具材料第七章各种切削刀具第五篇机械工程材料与热处理技术第一章金属的晶体结构与力学性能第二章钢铁及其合金第三章有色金属第四章非金属材料与复合材料第五章钢的热处理第六章典型零部件的热处理第六篇机械制造工艺第一章铸造工艺第二章锻压工艺第三章焊接、切割与粘接工艺第四章切削与磨削工艺第五章特种加工第七篇机械表面处理技术第一章热喷涂技术第二章电镀技术第三章化学镀技术第四章电刷镀技术第五章镀膜技术第六章高能束技术第八篇机械设计制造信息技术第一章面向21世纪的信息化制造第二章计算机辅助设计与制造第三章基于网络的设计与制造第四章计算机辅助工艺规程第五章敏捷制造与虚拟制造第九篇机械控制技术与系统第一章控制技术概论第二章可编程控制器与控制仪表第三章电气控制线路与液压控制回路第四章控制技术第五章顺序控制系统第六章过程控制系统第十篇机械制造检测技术第一章机械检测量具第二章角度与锥度检测第三章螺纹检测第四章表面粗糙度检测第五章形位误差检测第六章切削刀具检测第七章机械制造工艺检测第八章检测新技术第十一篇机械设计制造相关标准规范。
机械零部件设计中的模态响应分析
机械零部件设计中的模态响应分析随着科技的进步，机械工程领域的发展日新月异。
在机械零部件的设计过程中，模态响应分析是一个非常重要的环节。
本文将就机械零部件设计中的模态响应分析进行探讨，旨在帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、模态响应分析的概念及意义模态响应分析是通过计算机建立机械零部件的有限元模型，针对该模型进行模态分析，得到零部件在不同工作条件下的固有频率及振型的分析方法。
这一分析方法是通过数值模拟手段来预测机械零部件在实际工作环境中的动态响应。
模态响应分析的意义在于，它可以帮助工程师更好地理解和优化机械零部件的结构。
通过模态响应分析，我们可以了解到零部件在不同频率下的振动模式，从而找到并解决潜在的结构问题。
此外，模态响应分析还可以为机械零部件的疲劳寿命估计和冲击响应等提供参考。
二、模态分析的基本步骤在进行模态响应分析之前，我们首先需要建立机械零部件的有限元模型。
建模过程需要考虑零件的几何形状、材料性能及约束条件等因素。
接下来，我们可以按照以下步骤进行模态响应分析。
1. 预处理：将有限元模型导入分析软件，并对模型进行预处理。
预处理包括对材料属性、约束条件和荷载进行定义。
2. 计算刚度矩阵：通过施加外力变形，计算机将根据材料的力学性质计算相应的刚度矩阵。
刚度矩阵用于描述零部件在受到外力作用下的刚度响应。
3. 计算特征值：根据刚度矩阵计算机求解模态分析的特征值和特征向量。
特征值表示零部件在不同频率下的固有频率，而特征向量则代表对应频率下的振动模态。
4. 后处理：根据计算结果，进行后处理分析。
通过绘制模态形状和固有频率的图表，工程师可以更直观地了解零部件的模态响应特性。
三、模态响应分析的应用领域模态响应分析广泛应用于机械零部件的设计和优化。
以下列举几个常见的应用领域。
1. 振动吸收器设计：通过模态响应分析，可以找到最佳的振动吸收器设计方案。
振动吸收器的使用可以减少机械零部件受到外界波动时的振动响应。
机械设计的内容
设计类问题没有标准答案且不唯一。
绪论及总论
1. 2. 3. 4.
再论机械 机械工程发展 关于本课程 机械设计总论
设计为了满足某一特定要求而进行的创造过程。机械设计 可以是应用新的原理或概念，开发创造新的机器，也可以是 在已有机器的基础上，重新设计或做局部的改进。
本课程中“设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及 零件的应力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考 虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等。
航空发动机厂家
汽轮机原理
锅 化学能 (燃料)
炉 蒸汽
发电机 电能 机械能
热能
机械工程应用
农业机械 矿山机械 车辆工程 高速列车、磁悬浮 发电装备 大型飞机、战斗机
机械工业为国民经济提供技术装备（地位）
制造业是指对采掘的自然物质资源和工农生产的原材料进行 加工和再加工，为国民经济其他部门提供生产资料，为全社 会提供日用消费品的社会生产制造部门。 机械制造业的任务：“围绕各种工程材料的加工技术，研究 其工艺并设计和制造各种工艺装备，也为新兴的产业群提供 从未有过的技术装备。” 在机床行业： 美国：1980年NC机床自给率80%，1981~1987年，机床企业从 1400家减少到500家，进口率达50%； 日本：1988年机床产值居世界首位，占世界总量1/4；
1.
制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机 美国：68% 的财富来源于制造业；日本：49% 的国民 生产总值（GNP）来源于制造业；中国：2001年制造业 增加值：37613.1 亿元占国民生产总值的 39.21%，占 工业生产总值的 77.61%。上交税金4398.17亿元，占国 家税收总额的30%和财政收入的27%。 2. 制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的重要基石 3. 制造技术支持着制造业的健康发展，先进的制造技术使 一个国家的制造业乃至国民经济处于有竞争力的地位。 忽视制造技术的发展，就会导致国家经济的衰退。 4. 制造业是国家安全的重要保障。
机械设计总论附螺纹连接答案
一、填空题1、 若一零件的应力循环特性r=+0.5，二a =70N/mm 2，则此时 5为210N/ mm 2，二max 为 280 N/mm 2，-口和为 140 N/mm 2。
2、 材料对称循环弯曲疲劳极限 二i =300N/mm 2，循环基数 N °=106， 寿命指数 m=9，当应力循环次数N=105时，材料的弯曲疲劳极限2<1N =387.5N/mm 。
3、 在变应力工况下，机械零件的损坏将是疲劳断裂，这种损坏的断 面包括光滑区和粗糙区。
4、 机械零件常见的失效形式有整体断裂、过大的残余变形、表面破 坏、正常工作条件的破坏。
5、 螺纹的公称直径是指螺纹的_大径_。
6、 粗牙螺纹的定义是 _同一螺纹公称直径下螺距最大的那种规格的螺纹 。
7、 螺纹的升角是指螺纹 中径处的升角，拧紧螺母时效率公式为n 一 tgWtg 「 6)&在螺纹连接中，当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔、采用 普通螺栓连接时，往往采用螺钉—连接或双头螺柱连接。
9、三角形螺纹主要用于 联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 传动。
《机械设计》作业一 姓名班级学号成绩机械设计总论及螺纹连接10、螺纹连接常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、破坏防松11、螺纹连接的拧紧力矩包括克服螺纹副相对转动的阻力矩和螺母与被联接件支承面间的摩擦阻力矩。
12、计算螺栓强度时用螺栓的小径，分析螺纹的受力时用螺栓的中径。
13、仅承受预紧力的是紧螺栓连接强度计算时，螺栓危险截面上有拉伸和扭转载荷联合作用。
因此，在截面上有拉应力和剪应力。
14、采用经机械加工制成的凸台或沉头座孔做为螺栓与螺母接触的支承面是为了避免螺栓受到偏心载荷。
15、螺栓强度等级标记6.6级，6 6 10=360MPa表示材料的屈服强度；螺母强度等级标记8级，8 100=800MPa S示材料的抗拉强度。
16、对于重要的联接不宜用小于M12-M16的螺栓主要是因为避免预紧时拧断螺栓。
机械设计、制造工艺、质量检测与标准规范(精)
机械设计、制造工艺、质量检测与标准规范第一篇机械设计制造总论第一章机械设计制造常用资料第二章机械系统的组成第三章机械设计一般程序第四章机械制造工艺分类与过程第五章机械制造工艺管理第二篇机械设计第一章机械设计概述第二章机械联接件设计第三章机械传动设计第四章机械零部件设计第五章现代设计方法第三篇机械制图第一章制图的基本技能与方法第二章机件常用表达方法第三章标准件与常用件第四章零件图与装配图第五章公差配合与表面粗糙度第六章表面展开第四篇机械加工机床、夹具与刀具第一章机床传动原理第二章机械加工机床第三章数控机床第四章工件在夹具中的定位与夹紧第五章机床专用夹具第六章刀具材料第七章各种切削刀具第五篇机械工程材料与热处理技术第一章金属的晶体结构与力学性能第二章钢铁及其合金第三章有色金属第四章非金属材料与复合材料第五章钢的热处理第六章典型零部件的热处理第六篇机械制造工艺第一章铸造工艺第二章锻压工艺第三章焊接、切割与粘接工艺第四章切割与磨削工艺第五章特种加工第七篇机械表面处理技术第一章热喷涂技术第二章电镀技术第三章化学镀技术第四章电刷镀技术第五章镀膜技术第六章高能束技术第八篇机械设计制造信息技术第一章面向21世纪的信息化制造第二章计算机辅助设计与制造第三章基于网络的设计与制造第四章计算机辅助工艺规程第五章敏捷制造与虚拟制造第九篇机械控制技术与系统第一章控制技术概论第二章编程控制器与控制仪表第三章电气控制线路与液压控制回路第四章控制技术第五章顺序控制系统第六章过程控制系统第十篇机械制造检测技术第一章机械检测量具第二章角度与锥度检测第三章螺纹检测第四章表面粗糙检测第五章形位误差检测第六章切削刀具检测第七章机械制造工艺检测第八章检测新技术第十一篇机械设计制造相关标准规范第一篇机械总体设计常用数据及标准规范第一章机械设计概述第二章机械系统的组成第三章机械系统设计的基本原理第四章机械系统的总体方案设计第五章动作行为载体及其创新设计第六章机械系统的协调设计第二篇机械创新设计常用数据及标准规范第一章常用创新技术第二章机械创新技术第三章结构方案的创新设计第三篇机械可靠性设计基本数据及标准规范第一章可靠性概论第二章可靠性实验及数据处理方法第三章模糊可靠性计算方法第四篇机械精度设计基本数据及标准规范第一章尺度精度设计第二章形状和位置精度设计第三章几何参数检测技术基础第四章计算机辅助设计第五篇机械液压系统设计常用数据及标准规范第一章液压系统的设计与实例第二章液压缸的设计第三章集成油路的设计第四章液压站的设计第六篇机械零件设计常用数据及标准规范第一章常用资料和一般标准第二章公差配合、表面粗糙度及齿轮精度第三章交流三相异步电动机第七篇机械结构设计应注意的主要问题及其应用的标准规范和数据第一章提高强度和刚度的结构设计第二章提高耐磨性的结构设计第三章提高精度的结构设计第四章考虑人机学的结构设计问题第五章考虑发热、腐蚀、噪声等问题的结构设计第六章铸造结构设计第七章锻造的冲压件结构设计第八章机械加工件结构设计第九章热处理和表面处理件结构设计第十章装配和维修机械结构设计第十一章过盈配合结构设计第十二章机架结构设计第十三章导轨的结构设计第八篇机械制图标准规范和常用数据第一章制图基本知识第二章投影作图第三章机件形状的表达方法第九篇机械制图新旧标准代换评解第一章概述第二章制图的基本规定第三章常用的零部件和结构要素的特殊表示法第四章尺寸及技术要求的表示法第十篇机械制造和加工技术常用数据及标准规范第一章机械制造概论第二章机械加工装备与方法第三章机械加工工艺规程制定第四章车削加工第五章铣削加工第六章齿轮加工第七章铝削加工第八章镗削加工第九章其他加工方法第十一篇机械制造自动化常用数据及标准规范第一章制造自动化第二章制造模式与制造系统第三章制造系统的管理与控制第四章制造科学——先进制造的科学基础第十二篇机电自动控制常用数据及标准规范第一章可编程序控制器原理及应用技术第二章电器控制系统设计及模拟调试第三章数字控制原理及应用技术第十三篇机电一体化常用数据及标准规范第一章概论第二章机械系统第三章机电一体化系统典型实例第十四篇数控机床总体设计基本数据及标准规范第一章数控机床概论第二章数控机床总体设计第十五篇机械和钣金加工计算常用数据第一章平面和立体图形的测量第二章集合图形的作图步骤第三章机械加工的公式与计算第四章钣金设计和加工公式第十六篇冲压工艺及模具设计常用数据第一章概述第二章附件（一）、国家标准法定计量单位与公制换算（二）、公差等级新旧国家标准对照表（三）、冲压常用公差与配合的新旧国家标准对照表（四）、冲载件的工艺计算及模具设计（五）、计算常用公式和数表（六）、常用压力机规格（七）、冲压件及模具常用材料第一篇机械现代制造技术总论第一章现代制造技术的发展现状与趋势第二章现代制造技术的内涵与特点第三章现代制造技术的体系结构与分类第四章现代制造技术的范畴与技术前沿第二篇现代机械设计技术第一章现代机械设计技术概述第二章机械优化设计技术第三章机械可靠性设计技术第四章机械创新设计技术第五章并行设计技术第六章虚拟设计技术第七章模糊设计技术第八章绿色产品设计技术第九章设计试验技术第三篇现代机制制造工艺技术第一章现代机械制造工艺概述第二章精密洁净铸造技术第三章精密塑性成形技术第四章优质高效焊接与切割技术第五章超精密、超高速加工技术第六章现代特种加工技术第七章快速成形制造技术第八章拟实成形与加工技术第四篇现代热处理制造技术第一章现代热处理制造技术概述第二章可控气氛热处理技术第三章真空热处理技术第四章感应热处理技术第五章离子化学热处理技术第六章热处理冷却技术第五篇现代表面工程技术第一章现代表面工程概述第二章金属表面喷涂技术第三章镀膜技术第四章粉末涂料与涂装技术第五章磨擦电喷镀与复合电刷镀技术第六章激光熔覆技术第七章化学与电化学表面处理技术第六篇机械CAD/CAM技术第一章 CAD/CAM技术概述第二章计算机辅助图形处理技术第三章 CAD/CAM建模与数据处理技术第四章计算机辅助工艺规程第五章计算机集成制造技术第六章 CAD/CAM技术应用第七篇机械制造自动化技术第一章机床数控技术第二章工业机器人第三章柔性制造技术第四章网络化制造技术第五章传感技术第八篇自动检测与精密测量技术第一章自动信号处理技术第二章自动检测技术第三章精密测量技术第四章微位移技术第五章误差在线检测与补偿技术第六章机械制造过程监测第九篇现代制造生产模式第一章现代制造生产模式概述第二章并行工程第三章精益生产第四章敏捷制造第五章虚拟制造第六章成组技术第十篇现代管理技术第一章现代管理技术概述第二章企业资源计划第三章产品数据库管理系统第四章现代企业组织第五章现代管理的信息化第六章现代人才培训体系的建立新编机械设计知识百科(20U5最新版)——常用技术资料、计算方法、标准数据速用速查第一章常用技术资料和数据速用速查一、标准代号二、计量单位和单位换算关系三、常用数据第二章标准规范速用速查一、机械制图部分标准二、机械加工一般标准规范三、操作件结构要素第三章极限与配合、形状与位置公差和表面粗糙度技术速用速查一、极限与配合二、圆锥公差与配合三、形状与位置公差第四章机械工程常用材料速用速查一、钢铁(黑色)金属二、非铁(有色)金属三、非金属材料及其制品第五章螺纹速用速查一、螺纹的种类、特点和应用二、螺纹的主要几何参数三、普通螺纹第六章螺纹联接速用速查一、螺纹联接概述二、螺纹联接件标准第七章轴毂联接和销联接速用速查一、键联接二、花键联接三、无键联接第八章焊接和粘接速用速查一、焊接基本知识二、电焊条三、焊缝符号第九章带传动速用速查一、带传动的类型、特点与和应用二、V带传动三、平带传动第十章链传动速用速查一、链条的主要类型和应用特点二、滚子链三、齿形链第十一章锥齿轮传动速用速查一、概述二、锥齿轮传动的几何尺寸计算第十二章蜗杆传动速用速查一、蜗杆传动的种类和特点二、蜗杆、蜗轮的主要标准参数第十三章渐开线齿轮传动速用速查第十四章螺旋传动速用速查第十五章减速器速用速查第十六章轴速用速查第十七章联轴器、离合器和制动器速用速查第十八章弹簧速用速查第十九章滚动轴承速用速查第二十章滑动轴承速用速查第二十一章润滑与密封速用速查第二十二章机械无级变速器速用速查第二十三章液压与气动速用速查第三十四章电机与低压电器速用速查第三十五章计算机与机械设计速用速查第一篇机械设计基础第一章机械设计概论第二章平面要构第三章凸轮机构第四章带传动屯链传动第五章齿轮传动第六章蜗杆传动第七章轮系第八章间歇运动机构第九章螺纹联接与螺旋传动第十章轴及轴联接第十一章滚动轴承第十二章滑动轴承第十三章联轴器和离合器第十四章弹簧第十五章机械动力学第二篇创新设计第一章创新概论第二章创新思维与创造原理第三章原理方案的创新设计第四章机械的创新设计第五章机械结构的创新设计第六章反求工程及创新设计第七章机械创新设计实例第三篇并行设计第一章概论第二章并行设计学科第三章人员协同集成的并行设计法第四章面向下游环节的并行设计第五章计算机网络环境下的并行设计支持技术第六章CAD/CAP/CAM集成技术第七章并行设计中的产品数据表达与管理第八章并行设计中的知识表达与处理第九章分布协同并行设计原理与应用第四篇虚拟设计第一章绪论第二章虚拟现实技术体系结构第三章虚拟现实硬件基础第四章虚拟现实软件技术第五章虚拟设计中的建模技术第六章虚拟实验示例虚拟风洞第七章一个基于图像的汽车虚拟原型第八章虚拟装配第九章虚拟制造第十章分布式虚拟现实第五篇优化设计第一章优化设计概述第二章无约束优化方法第三章线性规划第四章约束优化方法第五章多目标及离散变量优化问题简介第六章机械优化设计实例第六篇保质设计第一章保质设计的基本思想与策略第二章质量规划与分析第三章质量合成与优化第四章保质设计中的质量评价第五章鲁棒设计方法第六章计算机辅助公差设计与评价方法第七篇可靠性设计第一章可靠性概念、特征量和设计程序第二章可靠性数据的统计处理.第三章材料的概率统计数据第四章零件的可靠性设计第五章系统的可靠性第六章维修性设计第八篇绿色产品设计第九篇摩擦学设计第一章摩擦与摩擦因数第二章磨损控制第三章润滑设计第四章润滑剂第五章润滑方法与润滑系统设计第六章摩擦副材料及其选用第十篇计算机辅助设计第一章几何变换和图形处理基础第二章CAD的分析计算和仿真第三章计算机绘制工程图样和数据交换标准第四章三维CAD和产品模型数据交换标准第五章CAD系统中的人工智能技术第六章软件开发的一般步骤与文档编写第十一篇疲劳强度设计第一章概述第二章疲劳试验第三章疲劳图和疲劳数据表第四章影响疲劳强度的因素第五章高周疲劳第六章低周疲劳第七章腐蚀疲劳第八章高温疲劳和低温疲劳第九章热疲劳第十章接触疲劳第十一章疲劳强度的现代设计第十二章提高零件疲劳强度的方法第十二篇蠕变设计第一章概述第二章蠕变试验第三章蠕变极限和持久强度数据第四章蠕变计算第五章应力松弛第十三篇机电一体化系统设计第一章总论第二章机械系统的部件选择与设计第三章执行元件的分类及控制用电机的驱动第四章微机控制系统及接口设计第五章机电一体化系统的元、部件特性分析第六章机电有机结合的分析与设计第十四篇快速响应变型设计和反求设讨第一章绪论第二章快速响应变型设计的体系结构第三章快速响应变型设计的关键技术第四章关系型产品模型理论及其应用第五章基于实例推理的快速响应变型设计第六章产品建模技术实现快速响应变型设计第七章反求工程和快速成型第十五篇价值工程第一章价值工程的基本原理第二章机械产品价值工程对象的选择和情报收集第三章机械产品的功能分析第四章机械产品设计方案的创造和评价第五章价值工程应用实例第十六篇机械设计禁忌第一章提高强调和刚度的结构设计禁忌第二章提高耐磨性的结构设计禁忌第三章提高精度的结构设计禁忌第四章考虑人机学的结构设计问题第五章考虑发热、腐蚀、噪声等问题的结构设计禁忌第六章铸造结构设计禁忌第七章锻造和冲压件结构设计禁忌第八章焊接零件毛坯的结构禁忌第九章机械加工件结构设计禁忌第十章热处理和表面处理件结构设计禁忌第十一章考虑装配和维修的机械结构禁忌第十二章螺蚊联接结构设计禁忌第十三章定位销、联接销结构设计禁忌第十四章粘接件结构设计禁忌第十五章键与花键结构设计禁忌第十六章过盈配合结构设计禁忌第十七章挠性传动结构设计禁忌第十八章齿轮传动结构设计禁忌第十九章蜗杆传动结构设计禁忌第二十章减速器和变速器结构设计禁忌第二十一章传动系统结构设计禁忌第二十二章联轴器、离合器结构设计禁忌第二十三章轴结构设计禁忌第二十四章滑动轴承结构设计禁忌第二十五章滚动轴承轴系结构设计禁忌第二十六章密封装置结构设计禁忌第二十七章油压系统和管道结构设计禁忌第二十八章机架结构设计禁忌第二十九章导轨的结构设计禁忌第三十章弹簧结构设计禁忌第一篇机械设计基础第一章机械设计概论第二章平面要构第三章凸轮机构第四章带传动屯链传动第五章齿轮传动第六章蜗杆传动第七章轮系第八章间歇运动机构第九章螺纹联接与螺旋传动第十章轴及轴联接第十一章滚动轴承第十二章滑动轴承第十三章联轴器和离合器第十四章弹簧第十五章机械动力学第二篇创新设计第一章创新概论第二章创新思维与创造原理第三章原理方案的创新设计第四章机械的创新设计第五章机械结构的创新设计第六章反求工程及创新设计第七章机械创新设计实例第三篇并行设计第一章概论第二章并行设计学科第三章人员协同集成的并行设计法第四章面向下游环节的并行设计第五章计算机网络环境下的并行设计支持技术第六章CAD/CAP/CAM集成技术第七章并行设计中的产品数据表达与管理第八章并行设计中的知识表达与处理第九章分布协同并行设计原理与应用第四篇虚拟设计第一章绪论第二章虚拟现实技术体系结构第三章虚拟现实硬件基础第四章虚拟现实软件技术第五章虚拟设计中的建模技术第六章虚拟实验示例虚拟风洞第七章一个基于图像的汽车虚拟原型第八章虚拟装配第九章虚拟制造第十章分布式虚拟现实第五篇优化设计第一章优化设计概述第二章无约束优化方法第三章线性规划第四章约束优化方法第五章多目标及离散变量优化问题简介第六章机械优化设计实例第六篇保质设计第一章保质设计的基本思想与策略第二章质量规划与分析第三章质量合成与优化第四章保质设计中的质量评价第五章鲁棒设计方法第六章计算机辅助公差设计与评价方法第七篇可靠性设计第一章可靠性概念、特征量和设计程序第二章可靠性数据的统计处理.第三章材料的概率统计数据第四章零件的可靠性设计第五章系统的可靠性第六章维修性设计第八篇绿色产品设计第九篇摩擦学设计第一章摩擦与摩擦因数第二章磨损控制第三章润滑设计第四章润滑剂第五章润滑方法与润滑系统设计第六章摩擦副材料及其选用第十篇计算机辅助设计第一章几何变换和图形处理基础第二章CAD的分析计算和仿真第三章计算机绘制工程图样和数据交换标准第四章三维CAD和产品模型数据交换标准第五章CAD系统中的人工智能技术第六章软件开发的一般步骤与文档编写第十一篇疲劳强度设计第一章概述第二章疲劳试验第三章疲劳图和疲劳数据表第四章影响疲劳强度的因素第五章高周疲劳第六章低周疲劳第七章腐蚀疲劳第八章高温疲劳和低温疲劳第九章热疲劳第十章接触疲劳第十一章疲劳强度的现代设计第十二章提高零件疲劳强度的方法第十二篇蠕变设计第一章概述第二章蠕变试验第三章蠕变极限和持久强度数据第四章蠕变计算第五章应力松弛第十三篇机电一体化系统设计第一章总论第二章机械系统的部件选择与设计第三章执行元件的分类及控制用电机的驱动第四章微机控制系统及接口设计第五章机电一体化系统的元、部件特性分析第六章机电有机结合的分析与设计第十四篇快速响应变型设计和反求设讨第一章绪论第二章快速响应变型设计的体系结构第三章快速响应变型设计的关键技术第四章关系型产品模型理论及其应用第五章基于实例推理的快速响应变型设计第六章产品建模技术实现快速响应变型设计第七章反求工程和快速成型第十五篇价值工程第一章价值工程的基本原理第二章机械产品价值工程对象的选择和情报收集第三章机械产品的功能分析第四章机械产品设计方案的创造和评价第五章价值工程应用实例第十六篇机械设计禁忌第一章提高强调和刚度的结构设计禁忌第二章提高耐磨性的结构设计禁忌第三章提高精度的结构设计禁忌第四章考虑人机学的结构设计问题第五章考虑发热、腐蚀、噪声等问题的结构设计禁忌第六章铸造结构设计禁忌第七章锻造和冲压件结构设计禁忌第八章焊接零件毛坯的结构禁忌第九章机械加工件结构设计禁忌第十章热处理和表面处理件结构设计禁忌第十一章考虑装配和维修的机械结构禁忌第十二章螺蚊联接结构设计禁忌第十三章定位销、联接销结构设计禁忌第十四章粘接件结构设计禁忌第十五章键与花键结构设计禁忌第十六章过盈配合结构设计禁忌第十七章挠性传动结构设计禁忌第十八章齿轮传动结构设计禁忌第十九章蜗杆传动结构设计禁忌第二十章减速器和变速器结构设计禁忌第二十一章传动系统结构设计禁忌第二十二章联轴器、离合器结构设计禁忌第二十三章轴结构设计禁忌第二十四章滑动轴承结构设计禁忌第二十五章滚动轴承轴系结构设计禁忌第二十六章密封装置结构设计禁忌第二十七章油压系统和管道结构设计禁忌第二十八章机架结构设计禁忌第二十九章导轨的结构设计禁忌第三十章弹簧结构设计禁忌。
机械零件设计准则
机械零件设计准则机械零件的设计具有众多的约束条件，设计准则就是设计所应该满足的约束条件。
技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。
例如振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或零件的固有频率时，将发生共振现象，这时振幅将急剧增大，有可能导至零件甚至整个系统的迅速损坏。
振动性稳定准则就是限机械零件的设计具有众多的约束条件，设计准则就设计所应该满足的约束条件。
一、技术性能准则技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能，既指静态性能，也指动态性能。
例如，产品所能传递的功率、效率、使用寿命、强度、刚度、抗摩擦、磨损性能、振动稳定性、热特性等。
技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。
例如振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或零件的固有频率时，将发生共振现象，时振幅将急剧增大，有可能导致零件甚至整个系统的迅速损坏。
振动性稳定准则就是限制机械系统或零件的相关振动数，如固有频率、振幅、噪声等在规定的允许范围之内。
又如机器工作时的发热可能会导致热应力、热应变，甚至会造成热损坏。
热特性准则就是限制各种相关的热参数(如热应力、热应变、温升等)在规定范围内。
二、标准化准则与机械产品设计有关的主要标准大致有：概念标准化：设计过程中所涉及的名词术语、符号、计量单位等应符合标准；实物形态标准化：零部件、原材料、设备及能源等的结构形式、尺寸、性能等，都应按统一的规定选用。
方法标准化：操作方法、测量方法、试验方法等都应按相应规定实施。
标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。
现已发布的与机械零件设计有关的标准，从运用范围上来讲，可以分为家标准、行业标准和企业标准三个等级。
从使用强制性来说，可分为必须执行的和推荐使用的两种。
三、可靠性准则可靠性：产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。
可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。
机械设计作业答案(1～6)教材
作业答案（第一章至第六章）第一章、绪论填空题1、标准化、系列化、通用化2、零件第二章机械设计总论一、填空1、原动机部分、传动部分、执行部分2、理论设计、经验设计、试验设计二、名称解释1、通用零件：各种机器都能应用的零件；专用零件：某一种或有一类机器使用的零件；方案设计：确定机器的原理性方案；技术设计：对机器进行详细设计，包括机器的装配图、零部件图等；纸上装配：对设计好的零部件安装机器零件在机器中的装配关系组成机器的装配图。
2、失效：机器零件不能完成该零件在机器中所承担的功能称为失效；刚度：零件的弹性变形不能超过准许的限度，其抵抗弹性变形的能力称为刚度；强度：零件在工作中不许断裂或永久性变形，其抵抗断裂或永久性变形的能力称为强度；可靠度：零件能够不出现失效的可靠性程度；浴盆曲线：零件的失效的概率和时间的关系的图形和浴盆的形状类似，该曲线称为可靠性曲线；计算安全系数：根据强度条件计算得到的安全系数为计算安全系数；设计安全系数：根据设计要求要满足的安全系数为设计安全系数。
三、简答题1、对机器的要求主要包括哪些方面？主要包括使用要求、经济型要求、安全性要求等2、机器的设计过程包括哪几个阶段？任务提出阶段、方案设计阶段、技术设计阶段和文件编制阶段3、机械零件的失效形式主要有哪些？包括断裂失效、过大残余变形失效、表面破坏失效、正常工作条件引起失效等4、设计机械零件时应满足哪些基本要求？寿命期限内避免失效（包括强度要求、刚度要求、寿命要求）、工艺性要求、经济性要求、可靠性要等5、什么是机械设计中的“三化”？标准化、通用化、系列化第三章、机械零件的强度一、名称解释1、循环特性r ：变应力的最小应力与最大应力之比m axm in σσ=r 称为循环特性；对称循环：当r=-1时的循环称为对称循环；当r=0时的循环称为脉动循环；2、静强度：当零件的应力大小不发生变化时的强度称为静强度，通常将应力变化次数小于103次的零件强度称为静强度；疲劳强度：零件或材料在变应力作用下其应力在小于其屈服极限（对脆性材料为强度极限）下发生破坏，这时的零件的强度为疲劳强度；高周疲劳：循环次数在104以上时为高周疲劳；低周疲劳：循环次数在103-104之间时为低周疲劳；N -σ曲线：应力和循环次数来描述疲劳性质的曲线为N -σ曲线；等寿命曲线：在一定的循环次数下，疲劳极限的应力幅a σ和平均应力m σ的关系曲线称为等寿命曲线或称极限应力线图。
机械设计题库(第八版
NT
40
失效率 Q = 1− R = 1 − 0.825 = 17.5%
KUST
4
一 名词解释
吴老师机械设计教学资料
第3章 机械零件的强度
(1) 静应力：静应力:大小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静 断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。
(2) 变应力：大小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷 产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。
(3) 在载荷几何形状相同的条件下，钢制零件间的接触应力 Ｃ 铸铁零件间的接触应力。
A. 小于
B. 等于
C. 大于
(4) 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 Ａ 。
A. 相等
B. 不相等
C. 是否相等与材料和几何尺寸有关
5
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(5) 在图 3-1 所示某试件的σ m − σ a ，极限应力简图中，如工作应力点 M 所在的 ON 线与横轴间夹角 θ = 45 °，则该试件受的是 Ｃ 。
3
答：机器主要由五部分组成：
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① 原动机 主要提供动力，如汽车的发动机；
② 传动部分 提供变速、改变运动方向或运动形式等，如汽车的变速箱、传动轴、离合器等；
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，如汽车的车轮、转向器等；
④ 控制部分 使机器各部分运动协调。可以是手控、电控、遥控等。如汽车的各个按钮、手柄等；
(3) 工作应力：用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力:σ p , σ c , σ F ,τ , τ T
机械制造装备设计-第三章复习题及答案
机械制造装备设计-第三章复习题及答案第三章⼀、单项选择题：1.机床的精度主要是指机床的（ C ）和⼯作精度。
A.尺⼨精度B.形状精度C.⼏何精度D.位置精度2.滚珠螺旋传动（ B ）。
A.结构简单B.外形尺⼨⼩C.传动效率⾼D.传动时运动不稳定3.主轴箱的（ A ）通过轴承在主轴箱体上实现轴向定位。
A.传动轴B.固定齿轮C.离合器D.滑动齿轮4.进给箱内传动轴的轴向定位⽅法，⼤都采⽤（ B ）定位。
A.⼀端B.两端C.三⽀承D.以上三项5.车削深孔时，⼑杆刚性差容易让⼑，因此⼯件会产⽣（ D ）误差。
A.平⾏度B.垂直度C.形状D.圆柱度6.主轴的旋转精度是指机床装配后，在⽆载荷、（ C ）转动条件下，在安装⼯件或⼑具的主轴部位的径向和端⾯圆跳动。
A.⼯作速度B.⾼速C.低速D. 以上三项7.主轴部件的精度保持性是指长期保持其原始制造精度的能⼒。
主轴部件丧失其原始制造精度的主要原因是（ D ）。
A.精度B.刚度C.操作不当D. 磨损8.在主轴部件结构设计时，三⽀承主轴部件采⽤（ A ）⽀承为主要⽀承的型式较为常见。
A.前、中B.前、后C.中、后D. 以上三项9.主轴上传动件轴向布置时，应尽量靠近（ B ）⽀承。
A.辅助B.前C.后D. 中间10.主轴前、后轴承都采⽤⾓接触球轴承，这种主轴轴承配置型式是（ C ）配置。
A.精度型B.刚度型C.速度型D. 刚度速度型11.主轴⽀承轴承中，前轴承的精度⽐后轴承的精度对主轴部件的旋转精度影响（ D ）。
A.基本⼀致B.视情况⽽定C.较低D. 较⼤12.⼀般将肋条配置于⽀承件某⼀内壁上时，主要⽤来提⾼⽀承件的（ A ）刚度。
A.局部刚度B.整体刚度C.接触刚度D. 动刚度13.不属于回转运动导轨的截⾯形状的是（ C ）导轨截⾯形状。
A.平⾯环形B.锥⾯环形C.圆柱形D. 双锥⾯14.主轴前轴承采⽤双列圆柱滚⼦轴承承受径向载荷，60°⾓接触双列推⼒球轴承承受轴向载荷，后轴承采⽤双列圆柱滚⼦轴承。
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第二篇 机械设计基础
本篇主要介绍轴的设计、齿轮传动设计、蜗杆传动设计、带传动设计、链传
动设计、滚动轴承、滑动轴承、螺纹联接设计、轴系联接零件等九部分的内容。
这些内容包含机械设计的基础知识、基本理论和基本设计方法，它对学习专门工
艺学是非常重要的，对从事机械方面的工作也是必备的基础知识。
第三章 机械零部件设计总论
具体内容 机械零件设计的一般步骤；机械零件的常用材料和选用原则；机
械零件的工艺性能及标准化；机械零件的主要失效形式及计算准则；摩擦、磨损
和润滑基础。
重点 机械零件的主要失效形式及计算准则；机械零件的常用材料和选用
原则。
难点 无。
第一节 机械零件设计的一般步骤
零件种类不同，具体的设计步骤也不同，但一般可按下列步骤进行：
（1）类型的选择 根据使用条件及载荷性质、尺寸大小选择零件的类型。
（2）受力分析 通过受力分析求出作用在零件上的载荷，以便进行设计计算。
（3）选择材料 根据零件工作条件及受力分析情况，选择合适的材料，并确
定计算中的许用应力等。
（4）确定计算准则 根据失效分析，确定出零件的设计计算准则。
（5）理论设计计算 由设计准则得到的设计计算公式，确定出零件的主要几
何尺寸和参数。
（6）结构设计 根据功能要求、加工及装配工艺性能要求、强度要求等进行
零件的结构设计。
（7）精确校核 零件全部设计完成后，对有些重要的零件应进行详细的校核
计算，以判定结构的合理性。
（8）绘制零件工作图 理论设计和结构设计最终都要通过零件工作图体现出
来。在工作图上除了标注详细的零件尺寸外，还要对零件的配合尺寸等标注尺寸
公差及必要的形位公差，标注表面粗糙度及技术条件等。
（9）编写设计计算说明书 将设计计算的资料整理成简练的设计计算说明
书，作为技术文件存档备查。
第二节 机械零件的常用材料和选用原则
机械零件的常用材料主要有钢、铸铁及有色金属合金，其次是非金属材料（高
分子材料、陶瓷材料、复合材料等）。
选择材料时，主要考虑三个方面的要求：
（1）使用要求 材料的机械性能、物理性能、化学性能能够适合零件的工作
条件。
（2）工艺要求 材料的加工性能好，便于加工制造。
（3）经济性要求 材料的费用、加工制造费用、维护维修费用等费用总和要
经济。
第三节 机械零件的工艺性能及标准化
一、机械零件的工艺性
在一定的生产规模和生产条件下，花费劳动量最小，加工、装配及维修费用
少，这样的零件就认为具有良好的工艺性。
从工艺角度出发，对零件设计提出以下三点要求：
1、造型简单合理
一般来讲，结构和形状越复杂，制造、装配和维修越困难，成本也越高。在
满足使用要求的情况下，几何形状应尽量简单，最好为平面或圆柱面。
2、合理选择毛坯种类
零件毛坯可用铸造、锻造、轧制、焊接等方法制造。选择毛坯种类时，要根
据零件的使用要求、尺寸和形状、生产条件及生产批量，如大件且结构复杂、批
量生产时，宜采用铸件。
3、规定合理的制造精度及表面粗糙度
零件表面粗糙度过小或尺寸精度过高，将会增加零件的制造成本，因此不应
盲目地提高零件的尺寸精度和降低表面粗糙度。
二、机械设计中的标准化
现在的标准化包括三个方面的内容，即标准化、系列化和通用化。
标准化是对产品规格、零件尺寸、结构要求、材料性质、检验方法、设计方
法或参数、公差配合及机械一般规范等所制定出的标准。
系列化是按产品的规格尺寸大小依次分档，制定系列化产品，以减少规格品
种满足生产的广泛需要。
通用化是把同类型机械系列化的产品种有关零、部件特别是易损件最大程度
地实现通用互换。
设计者在设计时必须认真地贯彻标准化。设计时贯彻标准化有如下的益处：
①采用标准件和通用件，可减少设计工作量，缩短设计周期。
②减少设计、制造上的技术差错。
③便于零件的维修和更换。
第四节 机械零件的主要失效形式及计算准则
一、机械零件的主要失效形式
机械零件在规定的时间内，在规定的条件下，不能正常工作称为失效。常见
的失效形式主要有以下几种：
（1）整体断裂 如螺栓破断、齿轮断齿、断轴等。整体断裂分为静强度断
裂和疲劳断裂。静强度断裂是由于静应力过大产生的；疲劳断裂是由于变应力的
反复作用产生的。机械零件整体断裂失效中，80％属于疲劳断裂。
（2）塑性变形 过大载荷零件发生塑性形变，零件的尺寸和形状随之发生
变化而丧失工作能力。
（3）过大的弹性变形 弹性变形量超过许用范围。弹性变形过大，①将破
坏零件间的相互位置及配合关系；②会引起附加动载荷及振动；③影响工作精度。
如，机床主轴的弹性变形过大会降低加工零件的精度。
（4）磨损 零件表面的尺寸、形貌及精度发生变化，使运动性能降低，摩
擦增大，能耗增加，严重时导致零件完全不能工作。
（5）功能失效 零件的工作条件被破坏。如带传动的打滑，螺栓连接的松
动。
二、机械零件的设计计算准则
为保证机械零件在预定的使用期间内不发生失效，设计时要根据其主要失效
形式采用相应的计算准则。
1、强度准则
MPa
MPa
该
准则。
2、刚度准则
yy
此准则是针对弹性变形的
3、耐磨性准则
smMPapp
MPapp
式中，p—摩擦表面的压强；p—摩擦功。此准则是针对磨损和胶合的
4、振动性准则
ffffpp18.1
87.0
式中，pf—外载荷作用频率；f—系统或零件固有频率。
第五节 摩擦、磨损和润滑基础
一、常见的摩擦状态
按摩擦表面的润滑情况，摩擦分为三种状态：
1、干摩擦状态
两摩擦表面间不加任何润滑物质，两表面直接接触。如图3.1（a）所示。此
状态下，两表面相对运动时，摩擦功损失严重、磨损严重。机械零件中不允许出
现干摩擦状态。
（a） （b） （c）
图3.1 不同摩擦状态
2、边界摩擦状态
两表面间加有少量润滑剂时，润滑剂与金属表面的吸附或化学反应作用，在
金属表面上形成极薄的边界油膜。当两表面相对运动时，表面间的微凸峰仍能直
接接触，相互搓削。见图3.1（b）所示。此状态下，两表面间的摩擦系数远小于
干摩擦状态下的，1.0~08.0f。
3、液体摩擦状态
若两摩擦表面间有充足的润滑油，并形成足够厚度的油膜，将两表面完全分
开，消除了两表面的直接接触。如图3.1（c）所示。此状态下，摩擦只发生在润
滑油的分子之间，摩擦系数极小，008.0~001.0f。这是理想的摩擦状态。
二、磨损
摩擦面间的相对运动产生摩擦，由此造成表面不同程度的材料损失或损伤，
被称为磨损。
根据破坏机理不同，磨损可分为：
1、磨料磨损 摩擦表面的硬凸峰或外界掺入的硬粒，在摩擦过程中对摩擦
表面起切削或碾破作用，引起表面材料的脱落。
2、点蚀 表面出现小块的，甚至是片状的麻点或凹坑。
3、腐蚀磨损 摩擦表面与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损。
4、胶合 弹性变形使摩擦表面的吸附膜破裂。同时，因摩擦产生的高温造成
基体金属的“焊接”现象。当摩擦表面相对滑动时，切向力将粘着点切开呈撕脱
状态。被撕脱的金属粘在摩擦表面上形成表面凸起。
三、润滑剂
1、润滑剂的分类
润滑剂主要分为流体润滑剂、气体润滑剂、半固体润滑剂和固体润滑剂。
流体润滑剂多为石油产品。
气体润滑剂以纯净空气为多见。
半固体润滑剂即为润滑脂，多用液基添加添加剂制成。
固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯。
2、润滑剂的性能指标
润滑剂的常用性能指标有：粘度、凝点、闪点、燃点、油性、滴点、锥入度。
粘度—表达液体间粘性阻力大小的指标。粘度越小，液体越稀；反之，越稠。
凝点—液、固转变的温度。
闪点—加热时，润滑油与空气的混合气体在火焰下发生瞬间闪火时的最低加
热温度。
燃点—闪火持续5秒以上时的最低加热温度。
油性—润湿、吸附性能。
滴点—脂受热后，从标准测量杯孔口滴下第一滴时的温度。
锥入度—重1.5牛的标准锥体，在25℃恒温下，置于润滑脂表面经5秒压下
的深度。
3、润滑剂的选用
环境含水量高时，宜选用钙基脂。
承载要求高时，选用锥入度小的润滑脂。
相对滑动速度大且温度高时，选用锥入度大、闪点及燃点高的润滑脂，一般
工作温度比滴点低20℃。