吉林大学机械设计要点解析

第1章机械设计概要

1-1机械设计的基本要求

一、设计机器的基本要求

1.机器功能的要求

2.经济性要求

3.劳动保护要求

4.环境保护要求

5.可靠性要求

二、设计机械零件的基本要求

1.强度要求

2.刚度要求

3.耐磨性要求

4.结构工艺性要求

5.减小质量的要求

1-2机械设计的一般程序

一、明确设计任务

二、方案设计

三、技术设计

1.运动学设计

2.动力学设计

3.零件设计

4.总装配草图设计

5.总装配图与零件工作图设计

四、编写技术文件

1-3机械零件的主要失效形式与设计准则

机械零件由于某些原因而丧失工作能力称为失效。

一、机械零件的主要失效形式

1.断裂

2.过大的变形

3.表面破坏

二、机械零件的设计准则

1.强度准则

2.刚度准则

3.耐磨性准则

4.振动准则

1-4机械零件的设计方法与步骤

一、机械零件的设计方法

1.理论设计

2.经验设计

3.模型实验设计

4.现代设计方法

（1）优化设计（2）可靠性设计

二、机械零件设计的步骤

1-5机械零件设计的基本原则

一、选择材料的基本原则

1.强度

2.刚度

3.磨损

4.制造工艺性

5.材料经济性

二、标准化的原则

第2章机械零件的强度与耐磨性

2-1机械零件的疲劳强度

一、机械零件的载荷

根据机器的额定功率或负载，按理论力学的方法求出的作用在零件上的载荷称为名义载荷，用符号F n或T n表示。

在机械设计过程中，通常用一个修正系数来补偿名义载荷与零件实际载荷之间的差异，这个修正系数称为载荷系数，用符号K表示。名义载荷乘以载荷系数就是设计计算时使用的计算载荷F ca，即F ca=KF n。

二、材料的疲劳曲线

材料的真实疲劳机械对应的循环次数都比较大，因此工程上规定一个循环基数N0，而N0对应的应力就视为材料的疲劳极限σr。

材料的疲劳曲线公式：σrN m N=σr m N0=C (N c

三、材料的极限应力图

循环极限应力σm+σa=σr，屈服极限应力σm+σa=σs。

四、影响机械零件疲劳强度的因素

1.应力集中的影响

kσ=σ−1σ−1e

2.尺寸效应的影响

εσ=σ−1d σ−1

3.表面质量的影响

β=σ−1q σ−1

综合影响系数

Kσ=kσεσβ

用零件的工作应力幅σa乘以综合影响系数Kσ或材料极限应力的幅值除以综合影响系数Kσ来考虑上述因素对零件疲劳强度的影响。

五、单向稳定变应力下零件的疲劳强度

1.对称循环变应力

2.非对称循环变应力

六、单项不稳定变应力下零件的疲劳强度

1.疲劳损伤累积假说

∑N i′

N i

=1

n

i=1 2.不稳定变应力下零件的疲劳强度计算（1）计算当量应力（2）计算当量循环次数七、复合应力状态下的疲劳强度计算

2-2机械零件的接触强度

2-3机械零件的耐磨性

一、摩擦的分类

1.干摩擦

2.边界摩擦

3.流体摩擦

4.混合摩擦

二、磨损

零件的磨损阶段可分为：1.初期磨损阶段2.稳定磨损阶段3.剧烈磨损阶段

零件的磨损种类可分为：1.粘着磨损（胶合）2.腐蚀磨损3.磨料磨损4.接触疲劳磨损（点蚀）

第3章螺纹连接

3-1螺纹

一、螺纹的类型和应用

二、螺纹的主要参数

大径d—螺纹的最大直径，在标准中规定为公称直径，表示螺纹大小。

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。

中径d2—通过螺纹轴向截面内牙型上的牙厚等于牙间宽处的假想圆柱面的直径，它近似等于螺纹的平均直径，d2≈(d+d1)/2。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。

线数n—螺纹的螺旋线数目。

螺距P—螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。

导程S—螺纹上任意一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离，S=nP。

螺纹升角ψ—螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。

牙型角α—螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。

接触高度ℎ—内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。

三、常用螺纹的类型、特点和应用

1.普通螺纹(α=60°)

当量摩擦系数也较大，自锁性能好，主要用于连接。普通螺纹有粗牙和细牙之分。

2.管螺纹(α=55°)

主要用于管件连接的紧密螺纹。管螺纹有圆柱管螺纹和圆锥管螺纹之分。

3.矩形螺纹(α=0°)

主要用于传动。

4.梯形螺纹(α=30°)

主要用于传动。

5.锯齿形螺纹(α1=3°,α2=30°)

主要用于传动。

四、螺纹精度

标准中规定三种精度：精密、中等、粗糙。

3-2螺纹连接的类型及应用

一、螺纹连接的基本类型

1.螺栓连接

普通螺栓连接的结构特点是被连接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单，装拆方便，因此应用广泛。

铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。

2.双头螺柱连接

适用于结构上下不能采用螺栓连接的场合，如连接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比较软，且需要经常拆装时。

3.螺钉连接