【正文】 3．螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（167。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。52）螺紋聯(lián)接的種類很多，基本形式有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和螺釘聯(lián)接三種。因此，一般地說，不能用它們來滿足某種定位的要求。因而，在講授表51時，要從工藝性、工作時的自鎖性、強度、適宜于承受載荷的類型、密封性、傳動效率等方面進行互相比較，掌握它們的特點及應(yīng)用范圍。三、本章內(nèi)容的分析與補充1．螺紋（167。有時候，其它的措施可能更為合理，更為有效。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。在各類機器中所見到的各種螺紋聯(lián)接件，大多數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)化了的。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。在螺栓疲勞強度的精確校核中，螺栓聯(lián)接的受力變形線圖應(yīng)該給予特別的注意。因為只要直徑確定了，就可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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）。于這一問題相聯(lián)系的扳手?jǐn)Q緊力矩或預(yù)緊力的測定方法，以及擰緊后的防松措施，也必需考慮好。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。②確定螺栓的擰緊力矩 緊螺栓聯(lián)接所需要的扳手力矩和由此而產(chǎn)生的預(yù)緊力的大小，可以利用機械原理中關(guān)于螺旋副摩擦阻力的公式進行計算。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。4）在設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，應(yīng)正確解決以下幾個問題①螺栓組的布臵 螺栓組中螺栓的個數(shù)及其在結(jié)合面上的布臵方案，一般可參考現(xiàn)有設(shè)備按經(jīng)驗確定。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）。對重要的螺紋聯(lián)接，設(shè)計計算也只是確定螺栓危險截面的直徑（螺紋小徑），螺紋聯(lián)接的其它部分尺寸由標(biāo)準(zhǔn)選定。2）螺紋及螺紋聯(lián)接件大都已標(biāo)準(zhǔn)化。51～167。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。二、本章重點、難點、及注意事項1．本章重點有兩個：其一是各類不同外載荷情況下，螺栓組中各螺栓的受力分析；其二是螺栓聯(lián)接的強度計算，尤其是承受軸向拉伸載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度計算。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。2）對于螺紋聯(lián)接設(shè)計及強度計算部分（167。51～167。二者在內(nèi)容上雖有一定的聯(lián)系，但在設(shè)計要求上卻有很大的差別。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。以多媒體手段結(jié)合掛圖為主來共同完成該章的教學(xué)任務(wù)。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。b)在出口處的油膜厚度出現(xiàn)一種縮頸現(xiàn)象，使得hmin比接觸區(qū)平行部 的油膜厚度h0小25%，這可解釋為，當(dāng)油從高壓接觸區(qū)排出后就迅速擴散開，壓力便急劇下降，此時要保持流動的連續(xù)性，通道截面（即油膜厚）即必須減小，因而形成了這一油膜局部收縮現(xiàn)象。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）。兩個受潤零件是否能形成彈性流體動力潤滑，不僅要看局部受載的大小和形成流體動壓油膜的所需的條件如何，而且還取決于接觸體材料的彈性和油的粘壓特性。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。彈性流體動力潤滑理論是計入了高壓下油的粘壓特性在流體動壓油膜形成中所起的重要作用，以及引起接觸區(qū)材料彈性變形的壓力與流體動力潤滑油膜壓力的相互關(guān)系。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。44）中，流體動力潤滑時學(xué)習(xí)本門課程時需掌握的一個重要內(nèi)容。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。關(guān)于其它指標(biāo)，只需建立一個印象，以便需要時查閱有關(guān)手冊。潤滑油的諸質(zhì)量指標(biāo)中，重點要了解粘度指標(biāo)，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）講授167。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。對腐蝕磨損、沖蝕磨損以及復(fù)合形式的磨損（即粘附、磨粒、疲勞和腐蝕磨損形式的復(fù)合）—微動磨損則只需有個基本概念即可。對這五中磨損形式的機理，讀者應(yīng)有一個概括性的認(rèn)識。42“磨損”一節(jié)內(nèi)容時應(yīng)注意的問題①首先應(yīng)對機件磨損的普遍規(guī)律（及圖46所表示的磨損曲線）有一個初步的認(rèn)識，從而明確設(shè)計者的職責(zé)在于采取措施，力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損期的到來。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?xí)r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。如何評定混合摩擦?xí)r表面微觀峰尖與油墨分擔(dān)載荷的情況，教材中介紹了膜厚比公式（41），即λ=hmin/(Ra1+Ra2),它表示隨著λ的增加，油膜所承擔(dān)的載荷也增加。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。實際上，我們所說的邊界摩擦都是邊界摩擦與干摩擦的混合。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。②邊界摩擦 首先應(yīng)該了解邊界摩擦的性質(zhì)，即這種摩擦特性主要取決于潤滑油和金屬表面的化學(xué)性質(zhì)，其特征就在于相對滑動的兩金屬表面上形成了邊界膜。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。對于大多數(shù)金屬，比值τB/σSy均較接近，因而各種金屬的摩擦系數(shù)相差很小。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。修正粘附理論認(rèn)為真實接觸面積是與金屬材料的塑性變形決定的。重點弄清以下概念：a）簡單粘附理論認(rèn)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。目前認(rèn)為粘附理論對金屬摩擦在宏觀上提出了最滿意地解釋。學(xué)習(xí)時要注意了解各種摩擦的機理及其狀態(tài)。2)講授167。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)。3．本章內(nèi)容分析及學(xué)習(xí)注意事項 1）概述部分本部分應(yīng)了解摩擦學(xué)所包含的主要內(nèi)容和研究對象，以及摩擦、磨損與潤滑之間的有機聯(lián)系。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。4）了解潤滑的作用及潤滑劑（油、脂）的主要指標(biāo)。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。這里只要求搞清概念，而無需做更深的探討。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(xí)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。三、本章教學(xué)工作的組織及學(xué)時分配本章的教學(xué)內(nèi)容安排4個學(xué)時。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。同樣的材料在這兩種條件下得到的接觸疲勞極限值是有不小的差別的。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。32雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強度計算雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時的計算依據(jù)是圖312及式(333).式(333),式(333)就是彎曲、．對167。這就是教材中的式(331)。公式中以σ1作為選取的典型應(yīng)力值，其它各級變應(yīng)力都向σ1等效轉(zhuǎn)化為相當(dāng)于對稱循環(huán)N’次的穩(wěn)定變應(yīng)力σ1（），然后合并起來最后折算成ksσ1為應(yīng)力幅的對稱循環(huán)變化N0次的穩(wěn)定變應(yīng)力（）。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。因此，就工程計算精確性的意義上來說還是可用的。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。這是一個基于能量觀點的假說。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）。由此道出不同的疲勞強度校核公式。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。對于基本的典型的應(yīng)力變化規(guī)律，可以列出r=C, σm=C及σmin=C這三種情況下的極限應(yīng)力計算方法。這等效于用σmaxσmin和r中的任何兩個作為參量的描述方法。因此本節(jié)內(nèi)容非常重要。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)。不同資料不得混用。除此以外，還有其它的kσ的表達式。這個應(yīng)力等效轉(zhuǎn)化的概念，就是把的工作應(yīng)力，轉(zhuǎn)化成在強度上具有等效影響的對稱循環(huán)變應(yīng)力。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。不過，這樣的分析是以應(yīng)力的循環(huán)特性不變的工作情況為前提的。（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(dāng)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。這個意思在不少的書籍中表述為：綜合影響系數(shù)只對應(yīng)力幅有作用，對平均應(yīng)力不發(fā)生影響。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(biāo)的比值基本上都等于Kσ。有應(yīng)力集中源的試件中的應(yīng)力是按照公稱（名義）應(yīng)力來計算的，即根據(jù)截面尺寸不考慮應(yīng)力集中作用來計算應(yīng)力的。這就是圖34所示的材料的簡化極限應(yīng)力圖。D（由圖可知，這樣簡化，誤差很小，但計算公式大大簡化）；對于塑性材料承受靜應(yīng)力時，其極限應(yīng)力為屈服極限σs，故可用CG來表示其極限應(yīng)力線（注意CG上任一點所代表的極限應(yīng)力均為σmax=σa+σm=σs）；再將AD延長到G＇,與CG＇交于G＇。，是用光滑的(無應(yīng)力集中源的）、標(biāo)準(zhǔn)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?？墒且玫竭@一條曲線，需要耗費驚人的物力及時間。利用這些σrN才能在σaσm坐標(biāo)上繪制出材料的極限應(yīng)力線圖。32極限應(yīng)力線圖要得到疲勞強度計算時的極限應(yīng)力線圖，應(yīng)當(dāng)在各種不同應(yīng)力循環(huán)特性r條件下進行材料的疲勞試驗，先求出各不同的r時的疲勞曲線。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。這主要是因為試驗條件及方法不同所致。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)。2）教材圖33上N0和ND是兩個不同的循環(huán)次數(shù)。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。32疲勞曲線內(nèi)容絕大多數(shù)通用零件都是在變應(yīng)力下工作的，因此，各式各樣的疲勞破壞是通用零件的主要失效形式。5．會查用附錄中的有關(guān)線圖及數(shù)表。3．了解疲勞損傷累計假說（Miner法則）的意義及其應(yīng)用，認(rèn)識到以應(yīng)力和以載荷計算的情況系數(shù)之間的聯(lián)系及差別。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。以后各章中各種強度的計算方法從本質(zhì)上來講都是一樣的。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(zhǔn)則是最重要的設(shè)計準(zhǔn)則。三、本章教學(xué)工作的組織及學(xué)時分配本章的教學(xué)內(nèi)容安排2學(xué)時?？梢园迅鞣N設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)分為兩類：一類是在設(shè)計中可以靈活處理的，例如直徑標(biāo)準(zhǔn)、長度標(biāo)準(zhǔn)等；另一類通常是要嚴(yán)格遵守的，例如螺紋尺寸標(biāo)準(zhǔn)、齒輪模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。210）標(biāo)準(zhǔn)化是設(shè)計工作中的一個重要的內(nèi)容，要在熟悉現(xiàn)行的各種有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，在設(shè)計中運用和遵守標(biāo)準(zhǔn)。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(dāng)?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。所以本節(jié)只重點說明材料的選用原則。9．機械零件材料的選用原則（167。例如，有時可先做結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后根據(jù)計算準(zhǔn)則進行必要的驗算。28）本節(jié)只勾劃出零件設(shè)計步驟的一個輪廓。模型實驗設(shè)計是在理論設(shè)計知識還不完備，原有的經(jīng)驗又不足以解決設(shè)計問題時，人們獲取新經(jīng)驗和發(fā)展新理論的一種設(shè)計方法。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。經(jīng)驗設(shè)計“是很有效的設(shè)計方法”。所以要擺正這兩種設(shè)計方法件的關(guān)系。現(xiàn)代設(shè)計方法是在新的設(shè)計思想以及有了現(xiàn)代的設(shè)計技術(shù)物質(zhì)手段的條件下，由常規(guī)設(shè)計方法發(fā)展而來的，在必要時用來彌補常規(guī)設(shè)計方法的不足，但它并不能完全取代常規(guī)設(shè)計方法，因為現(xiàn)代設(shè)計方法本身是離不開常規(guī)設(shè)計方法的。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。27）本節(jié)從設(shè)計方法的類比來討論設(shè)計方法，而不是各種設(shè)計方法的具體細節(jié)內(nèi)容。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。因此，說可靠度，必須同時指明工作壽命。b)失效率和可靠度之間既有嚴(yán)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。這個概念是符合于常識的。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。關(guān)于零件的靠性，可以從不同的失效模型研究，得到不同的可靠度規(guī)律。6．機械零件的計算準(zhǔn)則（167。此外，在機械設(shè)計工作中，從工作量上來說，處理結(jié)構(gòu)工藝性的問題所花費的精力也是相當(dāng)可觀的。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。對于高溫下工作的機器及其零部件，或者對于工程塑料零件，蠕邊變形也是影響壽命的一個因素。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。