第一章機械設計概論§1-1引言§1-2機器的基本組成要素§1-3本課程的內容、性質與任務§1-3機械零件的計算準則§1-1引言§1-1引言機械工業的生產水平是一個國家現代化建設水平的重要標志。

機械工業肩負著為國民經濟各個部門提供裝備和促進技術改造的重任。

大量地設計制造和廣泛采用各種先進的機器，可大大促進國民經濟發展的力度，加速我國的現代化建設。人類社會的進步源于不斷地創新，產品的創新首先是從設計工作開始的。

設計是生產產品的第一道工序，要想生產出好的產品，首先要有好的設計。機械設計是機械工程的“靈魂”。§1-2機器的基本組成要素§1-2機器的基本組成要素機械――機器和機構的總稱。

機械零件――是機器的制造單元。分為：通用零件：各種機器中常用的。(是本課程的主要學習對象）例如：齒輪、鏈傳動、帶傳動、軸、聯軸器軸承、螺栓、鍵、鉚、焊結構件、彈簧等。專用零件：只在某些特定的機器中才用到的。（在有關專業課中學習）例如：葉片、曲軸等。

部件――為完成同一使命在結構上組合在一起并協同工作的零件。

例如：滾動軸承、減速器等。機械零件－－常用泛指零件和部件§1-3本課程的性質和內容和特點§1-3本課程的性質、內容和特點一、本課程的性質和內容本課程是研究機械裝置和機械系統的設計問題，培養同學們具有機械設計能力的技術基礎課，是機械類專業的一門非常重要的主干課。

機械零件的設計是機械設計的基礎，是機械設計的重要組成部分。

本課程是一門適用性廣、實用性強的設計性課程。主要介紹通用零件的基本設計方法。

本課程的基本教學內容主要是通用零件的設計和計算。

本課程的最終目的在于培養同學們綜合運用各種機械零件和機構以及其他先修課的知識，設計機械傳動裝置和簡單機械的能力。本課程的性質和內容潤滑、顯示、照明等輔助系統二、機器的組成原動機傳動裝置執行機構控制系統傳動裝置――在原動機與執行機構之間傳遞運動、轉換運動方式的裝置。機械傳動裝置是本課程研究的主要內容之一。

本課程的性質、內容和特點四、注意的幾個問題著重學習零件的設計方法以及零件參數的合理選擇。除了理論分析和計算以外，更應重視零件結構設計的學習。

──設計決非只是計算。性能要求與經濟性

──永遠是一對矛盾，應學會合理地解決這一對矛盾。經驗設計與現代設計

──二者均重要，前者是后者的基礎。本課程的性質、內容和特點注意的問題

§1-4機械零件的計算準則§1-4機械零件的計算準則一、幾個名詞：1）失效：機械零件由于某種原因不能正常工作時，稱為失效。注意：a)失效并不單純指破壞，破壞只是失效的形式之一。

機械零件的可能失效形式很多，歸納起來主要有強度、剛度、耐磨性、振動穩定性以及溫度等方面的失效。b)同一種零件可能的失效形式往往有若干種。

例如：軸在工作中可能產生斷裂、過大彈性變形、共振等失效。2）工作能力：即機械零件在一定條件下抵抗失效的能力。3）承載能力：對載荷而言的工作能力。（也就是用載荷表示的工作能力）4）工作能力計算準則：為防止機械零件發生某種失效而應滿足的條件。（也可以理解為是機械零件不發生失效的“安全條件”，是設計零件時的理論依據）。載荷和應力2名義載荷：在理想平穩條件下所受的載荷。（不考慮動載荷的影響）計算載荷＝載荷系數K×名義載荷。（代表機器或零件實際所受載荷）載荷系數K：用于計入在實際工作中受到的各種動載荷的影響。額定載荷：由原動機的額定功率推算出的載荷。2應力應力分為靜應力循環應力：機械零件的計算準則smax─最大應力；smin─最小應力sm─平均應力；sa─應力幅值r─應力比（循環特性）循環應力載荷和應力3對稱循環脈動循環常見的循環應力有：對稱循環應力r=-1、sm＝0脈動循環應力r=0、smin＝0靜應力r=1靜應力（可看作是循環應力的一個特例）機械零件的計算準則注：靜應力只在靜載荷作用下產生，循環應力可由變載荷產生，也可由靜載荷產生。另外，應力還分為名義應力：根據名義載荷求得的應力計算應力：根據計算載荷求得的應力強度準則三、強度準則強度：指機械零件工作時抵抗破壞（斷裂或塑性變形）的能力。強度條件有兩種表示方法：1）用應力表示：≤＝2）用安全系數表示：≥＝式中：—計算最大應力—極限應力—計算安全系數—許用應力—許用安全系數注：對于切應力，只須將上述各公式中的換成即可。機械零件的計算準則靜應力下的強度1靜應力下的強度在靜應力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性變形或斷裂。材料種類不同，所取極限應力也不同。塑性材料單向應力狀態下：，復合應力狀態下：按第三或第四強度理論計算當量應力。脆性材料單向應力狀態下：，復合應力狀態下：按第一強度理論計算當量應力。機械零件的計算準則注：1）對于塑性材料和組織不均勻的材料（如灰鑄鐵），在計算靜強度時，可不考慮應力集中的影響。2）對于組織均勻的低塑性材料（如淬火鋼），在計算靜強度時，應考慮應力集中的影響。接觸強度2循環應力下的強度計算變應力下的強度時，應取疲勞極限（詳見第二章）。

3許用安全系數

合理選擇許用安全系數是設計中的一項重要工作。過大，則機器會過于笨重；過小，可能不安全。因此，在保證安全的前提下，應盡可能選用較小的許用安全系數。的取值主要受下列因素的影響1）

計算的準確性；2）材料的均勻性；3）零件的重要性。4表面接觸疲勞強度

對于高副零件，理論上是點、線接觸，但實際上在載荷作用下材料發生彈性變形后，理論上的點、線接觸變成了很小的面接觸，在接觸處機械零件的計算準則接觸強度2局部會產生很高的應力，這樣的應力稱為表面接觸應力，用表示。的大小用赫茲公式計算，公式見教材。機械零件的計算準則

實際中的高副零件所受的接觸應力都是循環變化的。例如齒輪的輪齒，接觸嚙合時受應力作用，脫離嚙合時不受應力作用。

在接觸循環應力作用下的強度稱為表面接觸疲勞強度。強度條件為：≤接觸循環應力作用下的失效形式是：疲勞點蝕（簡稱點蝕）。點蝕的危害：1）破壞零件的光滑表面，引起振動和噪音。2）減小零件的有效工作面積。剛度準則及振動穩定性機械零件的計算準則剛度條件為：實際變形量≤［許用變形量］式中：實際變形量可用相關理論計算或由實驗方法確定。［許用變形量］－－是保證正常工作所允許的變形量。注：1）零件材料的彈性模量E越大，則其剛度越大。2）用合金鋼代替碳鋼能提高零件的強度，但不能提高零件的剛度。五、振動穩定性準則

當作用在零件上的周期性外力的變化頻率接近或等于零件的自激振動頻率（固有頻率）時，便發生共振，導致零件失效。這種現象稱之為“失去振動穩定性”。振動穩定性準則：使零件的自激振動頻率f遠離外力變化的頻率。即＜0.85f

或＞1.15

f耐磨性計算機械零件的計算準則六、摩擦學準則（耐磨性計算）到目前為止對于磨損失效還沒有一個完善的計算方法。通常只進行條件性計算，通過限制影響磨損的主要因素防止產生過大的磨損量。