第一章機械設(shè)計概述一、現(xiàn)代制造業(yè)的特點與設(shè)計的地位面臨全球性的市場、資源、技術(shù)和人員的競爭開放的國際市場更具有選擇性，個性化、多樣化的消費需求使得市場快速多變傳統(tǒng)的價格與質(zhì)量已不再是決定因素。柔性和響應(yīng)速度的競爭，以適應(yīng)全球市場的動態(tài)變化現(xiàn)代制造業(yè)的T、Q、C、S、ET（Time）：時間、產(chǎn)品開發(fā)的生命周期、交貨期Q（Quality）:質(zhì)量C（Cost）：成本S（serve）：服務(wù)E（Environment）：環(huán)境二、機械零件的設(shè)計方法理論設(shè)計根據(jù)長期總結(jié)出來的設(shè)計理論和實驗數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計設(shè)計計算用于能通過簡單的力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計的零件校核計算用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)力分布較復(fù)雜，但又能用現(xiàn)有的應(yīng)力分析方法（以強度為設(shè)計準(zhǔn)則時）或變形分析方法（以剛度為設(shè)計準(zhǔn)則時）進(jìn)行計算的場合經(jīng)驗設(shè)計根據(jù)已有的設(shè)計與使用實踐而歸納出的經(jīng)驗關(guān)系式，或工作經(jīng)驗用類比的方法所進(jìn)行的設(shè)計對使用要求不大變動而結(jié)構(gòu)形狀已典型化的零件，很有效。例如箱體、機架、傳動零件的結(jié)構(gòu)要素。模型實驗設(shè)計

對尺寸巨大而機構(gòu)又很復(fù)雜的重要零件，尤其是重型整體機械零件，為了提高設(shè)計質(zhì)量，可采用模型實驗設(shè)計的方法。三、機械設(shè)計的一般過程社會需求設(shè)計任務(wù)定義問題已知條件合適的假設(shè)方案設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計編制技術(shù)文件機械零件設(shè)計的步驟受力分析→選擇材料→確定計算準(zhǔn)則→理論計算(參數(shù)設(shè)計)→結(jié)構(gòu)設(shè)計(CAD/CAE)→技術(shù)文檔設(shè)計方案的評價標(biāo)準(zhǔn)功能作用原理結(jié)構(gòu)（最小原則）安全可靠性人機學(xué)加工制造檢驗裝配運輸使用維修回收費用法律四、本課程的性質(zhì)、任務(wù)、內(nèi)容性質(zhì)

機類各專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課任務(wù)

樹立正確的設(shè)計思想和設(shè)計方法具有初步設(shè)計傳動裝置和簡單機械的能力內(nèi)容轎車的組成本課程的內(nèi)容機械設(shè)計的一般理論、準(zhǔn)則與方法，重點討論在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零部件的設(shè)計問題重點分析的零部件分為三類：傳動

包括帶、齒輪、蝸桿等傳動支承

包括滾動軸承、滑動軸承、軸、聯(lián)軸器、離合器、制動器、彈簧連接

包括螺紋連接和軸轂連接不同的視角機器的組成(從運動觀點看)由機構(gòu)組成(從制造觀點看)由零件組成曲柄滑塊機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)五、機械零件的工作能力與計算準(zhǔn)則工作能力在一定的條件下(載荷、環(huán)境、使用期)，零件不發(fā)生失效的安全工作限度主要失效形式斷裂、過大的殘余應(yīng)變、表面磨損、腐蝕、零件表面的接觸疲勞和共振等某一結(jié)構(gòu)、機器或機器零件的尺寸、形狀或材料性能發(fā)生改變而不能滿意地執(zhí)行預(yù)期的功能，就稱為機械失效。據(jù)美國1982年統(tǒng)計，斷裂失效損失為ll40億美元，其中可避免的為360億美元；腐蝕失效損失為720億美元，可避免的為100億美元；其中磨損失效損失數(shù)目很大還未包括在內(nèi)。強度準(zhǔn)則σ≤[σ]剛度準(zhǔn)則y≤[y]θ≤[θ]耐磨性準(zhǔn)則p≤[p]pv≤[pv]振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則耐熱性準(zhǔn)則機械零件的計算準(zhǔn)則六、常用材料的選用原則使用要求載荷的大小和性質(zhì)，應(yīng)力的大小、性質(zhì)及其分布狀況零件的工作情況零件的工作情況是指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損的程度等工藝要求零件的尺寸及質(zhì)量零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及材料的加工可能性

經(jīng)濟(jì)效益材料的經(jīng)濟(jì)性材料的供應(yīng)狀況

七、載荷、應(yīng)力、安全系數(shù)1、載荷靜載荷：大小或方向不隨時間變化或變化極緩慢變載荷：大小或方向隨時間變化的載荷：工作載荷：機械正常工作時所受的實際載荷(比較難以確定)名義載荷：近似地按原動機的功率通過計算求得的載荷計算載荷：計及零部件工作中所受的各種附加載荷得到的載荷Fc＝K·F，Tc＝K·T載荷：力和力矩2、應(yīng)力應(yīng)力靜應(yīng)力：不隨時間而變的應(yīng)力變應(yīng)力：隨時間而變的應(yīng)力穩(wěn)定循環(huán)：不穩(wěn)定循環(huán)：隨機：不隨時間變之一隨時間變變化無規(guī)律僅討論穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力nP●an注意：變載荷→變應(yīng)力靜載荷→靜應(yīng)力？或變應(yīng)力變應(yīng)力作用下零件的主要失效形式：疲勞破壞(1)穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力變化的周期、應(yīng)力變化的幅度或平均值，其中之一隨時間而變化應(yīng)力隨時間按一定規(guī)律周期性變化，而應(yīng)力變化的幅度和平均值保持常數(shù)(2)非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力隨機性非穩(wěn)定變應(yīng)力穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力1）變應(yīng)力的種類最大應(yīng)力最小應(yīng)力應(yīng)力幅平均應(yīng)力循環(huán)特征已知2個參數(shù)確定其余參數(shù)變應(yīng)力參數(shù)(以正應(yīng)力為例、可將替換)max、min：絕對值最大和絕對值最小的應(yīng)力max、min在橫坐標(biāo)軸同側(cè)時，r取正號；在異側(cè)時，r取負(fù)號2）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力各參數(shù)之間關(guān)系幾種穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力(1)對稱循環(huán)變應(yīng)力(2)脈動循環(huán)變應(yīng)力(3)靜應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力靜應(yīng)力(4)非對稱循環(huán)變應(yīng)力非對稱循環(huán)變應(yīng)力正應(yīng)力：剪應(yīng)力：極限應(yīng)力脆性材料取強度極限塑性材料取屈服極限由零件的強度條件(1)靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力與材料性能有關(guān)3）零件的極限應(yīng)力

(2)變應(yīng)力下的極限應(yīng)力與材料、循環(huán)次數(shù)N、循環(huán)特征r等有關(guān)在循環(huán)特征為r的變應(yīng)力作用下對一組試樣作疲勞試驗一個值、記錄下試樣破壞的N值當(dāng)值小到某一數(shù)值時，“無數(shù)”次循環(huán)試樣都不會疲勞破壞，則用替代“無數(shù)”次。與對應(yīng)的應(yīng)力疲勞曲線：循環(huán)基數(shù)：材料的持久極限應(yīng)力：當(dāng)為對稱循環(huán)變應(yīng)力時，