【正文】 穿全課程的始末，并涉及本課程的前后關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計在設(shè)計工作量中一般占較大比重，因而必須給予足夠的重視。既然機械設(shè)計是一門實踐性很強的設(shè)計性課程，那就應(yīng)該除了努力學(xué)好課堂教學(xué)內(nèi)容外，還要認真學(xué)好各個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容，并注意把主要精力用于鉆研零件的結(jié)構(gòu)、選材、制法、標準、規(guī)范、適用場合、工作情況、受力及應(yīng)力狀態(tài)、失效形式及其機理、設(shè)計準則、設(shè)計方法與步驟，以及可能出現(xiàn)的問題與對策上，而對公式的推導(dǎo)、經(jīng)驗數(shù)據(jù)的取得、某些曲線的來歷等，只需作一般的了解，不必反復(fù)深鉆，以免偏離重點。因此，學(xué)習機械設(shè)計課程時，在學(xué)習方法上就面臨著一個新的轉(zhuǎn)折點，如果仍舊沿用以前的學(xué)習方法，那就會輕重倒臵，不得要領(lǐng)。五、本課程要求的學(xué)習方法前面已指出，本課程要起到“從理論性課程過渡到結(jié)合工程實際的設(shè)計性課程，從基礎(chǔ)課程過渡到專業(yè)課程”的作用，因而必須認清這個“過渡”對學(xué)習方法提出的特殊要求。這樣雖然圖形很多，也就不難對付了。教材中的公式，有解析性的、經(jīng)驗性的、半經(jīng)驗性的、定義性的等，其中有些是在先修課程里學(xué)過的，有些則是新遇到的，還有的是只要求會用而不要求懂得其理論根據(jù)和推導(dǎo)方法的(如零件曲面接觸應(yīng)力的計算公式是引自彈性力學(xué))?！耙蠖唷笔怯捎谌婵紤]、分別論述的結(jié)果，而對于具體的零(部)件，則應(yīng)該用“具體問題具體分析”的方法來處理。所以，絕對不應(yīng)把一個個的零件孤立起來，否則就難免產(chǎn)生內(nèi)容零碎雜亂的感覺。這就形成了“關(guān)系多”的特點。由于本課程研究對象和性質(zhì)上的特點,決定了教材內(nèi)容本身的繁雜性。各章內(nèi)容的一般順序是:首先介紹零(部)件的主要類型、構(gòu)造、功能、材料、制法、標準、優(yōu)缺點、適用場合等基本知識,以便對該章論述的零(部)件有初步的了解,從而為學(xué)習設(shè)計準備條件。所以一定要善于全面分析、綜合協(xié)調(diào)、靈活處理，并富有想象力、洞察力、探索精神和創(chuàng)新勇氣，從而對各式各樣的設(shè)計問題作出機敏的工程判斷。這一點，務(wù)必提醒每個學(xué)生都必須充分注意，并隨時加以警惕。4．掌握典型機械零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本動訓(xùn)練。二、本課程的性質(zhì)與任務(wù)本課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,屬于設(shè)計性的課程。一、本課程在專業(yè)教學(xué)計劃中的地位與作用本課程是機械類各專業(yè)教學(xué)計劃中的一主門干課程,屬技術(shù)基礎(chǔ)課。因而它不僅要求學(xué)生預(yù)先學(xué)完工程制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料、機械制造基礎(chǔ)、機械原理、公差與技術(shù)測量等先修課程,而且要求學(xué)生結(jié)合本課程的學(xué)習,能夠綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識,聯(lián)系生產(chǎn)實際和機器的具體工作條件,去設(shè)計合用的零(部)件及簡單的機械,以便為順利地過渡到專業(yè)課程的學(xué)習及進行專業(yè)產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計打下初步的基礎(chǔ)。本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生: 、部件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律,具有設(shè)計機械傳動裝臵和簡單的機械的能力。5．對機械設(shè)計的新發(fā)展有所了解。如果學(xué)生在作習題、設(shè)計作業(yè)和課程設(shè)計時，不注意進行理論和技術(shù)分析，不認真查閱手冊、圖冊和有關(guān)資料；做實驗時不詳細弄清實驗?zāi)康?、原理、儀表功能及測試方法；在現(xiàn)場教學(xué)中不細心觀察零件的結(jié)構(gòu)、材料、制法、工作情況、失效形式和有關(guān)機器的運轉(zhuǎn)性能，就不可能學(xué)好這門課程，也不可能成為一個優(yōu)秀的機械設(shè)計者。而這些能力是要靠一系列課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)來綜合培養(yǎng)的。然后論述工作情況、受力分析、應(yīng)力狀態(tài)、失效形式、設(shè)計準則、設(shè)計方法與步驟、參數(shù)選擇原則、常用參考資料以及有關(guān)注意事項等,以便初步掌握零(部)件的設(shè)計理論與方法。只有對這一點有較深的認識和充分的思想準備,才能在整個教學(xué)過程中加以正確的處理。因此在教學(xué)過程中，需要經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生回顧檢查自己對各有關(guān)先修課程內(nèi)容掌握的程度，并及時復(fù)習與深化有關(guān)的內(nèi)容，清除學(xué)習道路上的障礙，提高學(xué)習效率與質(zhì)量。3)由于設(shè)計機械零件時，除了需要滿足強度、剛度、耐久性、工藝性、體積、質(zhì)量、經(jīng)濟、安全、方便、美觀等一系列一般要求外，有時還要滿足絕緣、抗磁、耐酸、防銹等特殊要求。4)由于本課程是設(shè)計性課程，內(nèi)容自應(yīng)緊密圍繞零(部)件的設(shè)計問題。盡管公式很多，但除了一些定義性公式(如許用正應(yīng)力[σ]=σlim／S；標準直齒圓柱齒輪的模數(shù)m=d／z等)應(yīng)在理解的基礎(chǔ)上記住外，其余公式只要求能正確使用而不必硬記。6)由于設(shè)計性課程的教材需要附有為了闡明問題和作簡單習題所必須的最基本資料(其余的則可查閱手冊、圖冊、標準、規(guī)范等)，這就形成了“表格多”的特點。機械設(shè)計課程的學(xué)習方法,不僅和過去學(xué)習公共基礎(chǔ)課時有根本的差別,而且和學(xué)習理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理等技術(shù)基礎(chǔ)課時的方法也大不相同。因而如果在學(xué)習方法上“轉(zhuǎn)折”得好，那就會事半功倍，迅速提高聯(lián)系實際分析問題與解決問題的能力。譬如在學(xué)習過程中，在適當?shù)臅r候到實驗室去親手拆裝一臺較簡單的機器或一個完整的部件(例如減速器),詳細了解一下它的構(gòu)造、功能、機構(gòu)、零件、材料、毛坯、加工、裝配、潤滑、密封、運轉(zhuǎn)、維護等，就會幫助學(xué)生較全面地了解這門課程，抓住較好的學(xué)習方法。二是必須明白，教材中給出的例題或某個零件的設(shè)計步驟及結(jié)果，僅為表明如何運用基礎(chǔ)知識和經(jīng)驗資料去解決一個實際問題的范例，而不是唯一正確的答案或一切設(shè)計方法的終結(jié)；論述某個零件的設(shè)計方法和步驟，決非僅僅為了使學(xué)生學(xué)會那個零件的設(shè)計，而是為了培養(yǎng)學(xué)生掌握這些“武器”,從而具備設(shè)計各種有關(guān)零件的能力。講好緒論課對搞好該門課程的教學(xué)工作是至關(guān)重要的,必須予以高度重視,做好充分準備,保證把緒論講好根據(jù)教育部和我院制定的《機械設(shè)計教學(xué)大綱》,本章的教學(xué)要求為: 1）明確《機械設(shè)計》在國民經(jīng)濟建設(shè)中的重要作用； 2）弄清機械零件設(shè)計在機械設(shè)計中的地位；3）了解本課程的內(nèi)容、性質(zhì)、特點、與先修及后續(xù)課程之間的關(guān)系，以及相應(yīng)的學(xué)習方法，從而對整個課程獲得一個鳥瞰。本章難點是，除了掌握本章的基本內(nèi)容之外，還應(yīng)結(jié)合本課程的性質(zhì)與特點，積極探索具有針對性的學(xué)習方法。2167。24及以后的各節(jié)。本章的教學(xué)要求：首先就是要從總體上建立起機器設(shè)計，尤其是機械零件設(shè)計的總括性的概念，即從機器的總體要求出發(fā)，引出對機械零件的要求，根據(jù)零件的失效形式，擬定出設(shè)計準則，在選擇出適用的材料后，按一定的步驟，用理論設(shè)計或經(jīng)驗設(shè)計的方法，設(shè)計出機械零件來。這些要求不管列出多少條，從本質(zhì)上講卻只有兩條，第一是提高機器總體效益；第二是避免失效。以上要求不可能一下子掌握，因此要求在以后各章節(jié)的教學(xué)中，不斷的結(jié)合各章的具體分析來逐步加深。1．機器的組成（167。這一點，一定要牢牢記住。機器的設(shè)計程序已成為一門新的專業(yè)課程。不可展開講。4．機械零件的主要失效形式（167。5．設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求（167。對于剛度，要明確它涉及到的是零件的彈性變形，不能把它和殘余變形相混淆。結(jié)構(gòu)工藝性要求是應(yīng)給予足夠重視的一個基本要求。6．機械零件的計算準則（167。式（26是一個概括性很強的公式，隨著失效率λ的函數(shù)形式的不同，可以得到多種不同的可靠度變化規(guī)律。b)失效率和可靠度之間既有嚴格區(qū)別又有相互聯(lián)系，失效率越高，則在某一固定時刻的可靠度也就愈低。兩次失效件的平均工作時間（MTBF）通常是用統(tǒng)計的方法來確定的。本節(jié)提出常規(guī)設(shè)計方法和現(xiàn)代設(shè)計方法兩個大類別。所以要擺正這兩種設(shè)計方法件的關(guān)系。相反，它恰恰是在理論還不成熟時，用來解決各種問題的一種可靠的方法。28）本節(jié)只勾劃出零件設(shè)計步驟的一個輪廓。9．機械零件材料的選用原則（167。選用材料的基本方法，是在分析與總結(jié)已有的成功地使用經(jīng)驗及選材不當?shù)慕逃?xùn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合對材料的了解，全面衡量，妥善取定?？梢园迅鞣N設(shè)計標準分為兩類：一類是在設(shè)計中可以靈活處理的，例如直徑標準、長度標準等；另一類通常是要嚴格遵守的，例如螺紋尺寸標準、齒輪模數(shù)標準等。第三章 機械零件的強度一、本章主要內(nèi)容、特點及教學(xué)要求強度準則是最重要的設(shè)計準則。本章的教學(xué)要求：1．了解疲勞曲線及極限應(yīng)力曲線的來源、意義及用途，能從材料的幾個基本機械性能(σ0，σs，σ1)及零件的幾何特性，繪制零件的極限應(yīng)力簡化線圖。5．會查用附錄中的有關(guān)線圖及數(shù)表。除該式以外，在專門討論疲勞強度的文獻中還會看到其它形式的公式。而ND是隨著材料所固有的性質(zhì)的不同，通過實驗來確定的一個常數(shù)。順便提一下，對于中碳鋼一類的材料，在拉壓、彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下，由于ND的值不很大，所以常常以ND值作為N0值，即N0=ND。利用這些σrN才能在σaσm坐標上繪制出材料的極限應(yīng)力線圖。，是用光滑的(無應(yīng)力集中源的）、標準尺寸的試件通過試驗的方法求出的，曲線A′D′B為極限應(yīng)力曲線。這就是圖34所示的材料的簡化極限應(yīng)力圖。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，人們發(fā)現(xiàn)A′和A以及D′和D點的縱坐標的比值基本上都等于Kσ。（37a）的“試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時的材料特性”φσ，其含義就相當于某種材料能把所承受的彎曲平均應(yīng)力轉(zhuǎn)化成等效的彎曲應(yīng)力幅的一種特性，所以也叫做“彎曲平均應(yīng)力轉(zhuǎn)化系數(shù)”，亦即彎曲應(yīng)力的平均應(yīng)力部分被它乘了之后，就具有與彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅同等的疲勞損傷作用了。圖c的平均應(yīng)力又可等效轉(zhuǎn)化為圖d所示的對稱循環(huán)變應(yīng)力了。除此以外，還有其它的kσ的表達式。32單向穩(wěn)定變應(yīng)力時機械零件的疲勞強度計算單向穩(wěn)定變應(yīng)力雖然在實際的機械零件中是較少遇見的工作狀況，但它的計算方法卻是疲勞強度計算的基礎(chǔ)。這等效于用σmaxσmin和r中的任何兩個作為參量的描述方法。到底哪一種破壞更易于發(fā)生，則取決于應(yīng)力變化曲線首先和極限應(yīng)力曲線的那一段相交。32單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時疲勞強度計算單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時強度計算的依據(jù)是疲勞損傷累計假說，即式（326）。因此，設(shè)該變應(yīng)力循環(huán)N次使材料發(fā)生疲勞破壞，則每一應(yīng)力循環(huán)中外力所作的功就是引起破壞的總能量1，這個值就是一次循環(huán)的損傷率。至于轉(zhuǎn)化成具有什么參數(shù)的穩(wěn)定變應(yīng)力，雖然可以在各級不穩(wěn)定變應(yīng)力中任選一級變應(yīng)力作為典型應(yīng)力，但實用上通常是選擇其中絕對值最大且作用時間也較長的一級變應(yīng)力作為典型應(yīng)力。這就是教材中的式(331)。極限應(yīng)力與許用應(yīng)力的確定，就是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)來確定接觸疲勞極限，然后再根據(jù)使用經(jīng)驗確定安全系數(shù)，從而計算出許用應(yīng)力。對于大多數(shù)工程專業(yè)的大學(xué)生來說，在學(xué)機械設(shè)計課程以前是不會安排彈性力學(xué)課程的。第四章 摩擦、磨損及潤滑概述一、本章主要內(nèi)容、特點及學(xué)習要求1．主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容是對摩擦學(xué)所研究的主要對象（即摩擦、磨損和潤滑的基本問題）作簡單扼要的介紹，重點在于闡述摩擦和磨損的分類與機理，形成油膜的動壓和靜壓原理，以及彈性流體動力潤滑的基本知識。2）對于干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦、流體摩擦的機理與物理要有扼要的了解。二、本章重點、難點及注意事項1．本章重點為：1）各類摩擦的機理與物理特征；2）各類磨損的機理與物理特征；3）流體動力潤滑的基本原理。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料和能源的節(jié)約日益重要，因此形成了一門新興的學(xué)科—摩擦學(xué)。學(xué)習時要注意了解各種摩擦的機理及其狀態(tài)。重點弄清以下概念：a）簡單粘附理論認為真實接觸面積Ar取決于軟金屬的壓縮屈服極限σSy和法向載荷Fn。因此，真實接觸面積Ar應(yīng)該是考慮法向載荷的影響所得到的接觸面積與摩擦力產(chǎn)生的面積增量之和。事實上，將按簡單理論算得的摩擦系數(shù)絕對值與通過試驗側(cè)得的數(shù)值作一比較，就可以證明它是不完全的。明確前兩種邊界膜的潤滑性能稱為潤滑油的油性，后一種則叫極壓性。③混合摩擦 首先應(yīng)了解產(chǎn)生混合摩擦的條件，明確混合摩擦是一種兼有干摩擦、邊界摩擦和流體摩擦的平均性質(zhì)的摩擦。④流體摩擦 本小節(jié)中，對液體摩擦只作為一種摩擦狀態(tài)來介紹，沒有涉及一些理論分析問題，因而只需掌握兩點：a）由于流體摩擦時摩擦面件的油膜厚度足夠大（λ5），油分子大都不受金屬表面的吸附作用的支配而能自由移動，摩擦表現(xiàn)為油的粘性；b)形成流體摩擦是有一定條件的。對這五中磨損形式的機理，讀者應(yīng)有一個概括性的認識。對于通常的機械摩擦副，主要是隨相對滑動速度和載荷的變化而變化。潤滑油的諸質(zhì)量指標中，重點要了解粘度指標，明確潤滑油是牛頓液體，油的粘度是流體潤滑中極為重要的一個因素。④ 潤滑油或潤滑脂的供應(yīng)方法在設(shè)計中是很重要的，最好能結(jié)合生產(chǎn)實際掌握這一部分內(nèi)容。對彈性流體動力潤滑這一部分內(nèi)容只要求建立一個初步的概念。因為局部壓力很高，這時接觸區(qū)的局部彈性變形量與油膜厚度差不多具有同樣的數(shù)量級，因而都不能予以忽略。根據(jù)對彈性流體動力潤滑理論進行的大量計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了如下的普遍規(guī)律： a)在靠近接觸區(qū)口處突然出現(xiàn)第二峰值壓力（見圖418）。關(guān)于流體靜力潤滑只需了解其原理與流體動力潤滑的本質(zhì)區(qū)別即可。2．本章特點是內(nèi)容包括螺紋聯(lián)接和螺旋傳動兩個部分。51～167。57），應(yīng)掌握其結(jié)構(gòu)設(shè)計原則及強度計算的理論與方法，能正確進行螺拴組的受力分析，能較為合理的設(shè)計出可靠的螺栓組聯(lián)接。實用中，常把這種螺栓組聯(lián)接設(shè)計成傾覆力矩作用在結(jié)合面的垂直對稱面內(nèi)，并做出一些假設(shè)（如底板為絕對剛性體、地基與螺栓皆為均質(zhì)彈性體等），使問題得到簡化。2）螺紋及螺紋聯(lián)接件大都已標準化。3）螺紋聯(lián)接的設(shè)計主要是螺栓組聯(lián)接的設(shè)計（因為工程實際中螺栓聯(lián)接通常是成組使用的）。在計算總載荷在各螺栓中的分配時，可以采用這樣的步驟：先講總載荷分解，分解后所得到的載荷不外乎軸向力、橫向力、扭矩和彎矩的等四種基本情況；接著就按這四種情況分別進行載荷分配計算；然后再迭加起來，便得到了總載荷在各螺栓中的分配情況。因此，對于重要的螺栓聯(lián)接，擰緊力矩或預(yù)緊力必需加以控制。因為只要直徑確定了，就可以根據(jù)標準確定螺栓其它部分的尺寸（螺栓的長度可根據(jù)杯聯(lián)接零件的厚度和螺母、墊圈等的厚度來確定）。在這個基礎(chǔ)上，了解為什么降低螺栓剛度、增大被聯(lián)接件剛度以及增大預(yù)緊力可以提高螺栓的抗疲勞能力。其原因可以從提高螺栓聯(lián)接強度的措施這一節(jié)中找到答案。三、本章內(nèi)容的分析與補充1．螺紋（167。因此，一般地說，不能用它們來滿足某種定位的要求。緊釘螺釘聯(lián)接及地腳螺栓聯(lián)接則是兩類特殊用途的聯(lián)接，因而具有與一般聯(lián)接螺紋不同的形狀。應(yīng)該注意到，由于螺紋聯(lián)接中實際產(chǎn)生的預(yù)緊力比扳手一端所施加的擰緊力要大許多倍。凡能達到這個目的的措施，都可列為防松方法。由于螺栓的相對剛度不易計算準確，總拉力也不宜計算準確，因此，這一計算時近似的，但可以認為是偏于安全的。而安全系數(shù)則由表511查出。6．螺栓組聯(lián)接的設(shè)計（167。下面對受傾