【正文】 要求的。二、本章重點(diǎn)及難點(diǎn)本章重點(diǎn)是與機(jī)械零件設(shè)計有關(guān)的幾節(jié)。本章的難點(diǎn)還在于本章的內(nèi)容非常原則而不具體，它的具體化要在以后的各章中才能體現(xiàn)。21）本節(jié)概括的介紹了一部機(jī)器的組成情況。即使在今天高科技時代，高水平的機(jī)電一體化機(jī)器，其任何部分，包括控制系統(tǒng)在內(nèi)，也都離不開機(jī)械。2．設(shè)計機(jī)器的一般程序（167。必須說明，本課程并不能負(fù)擔(dān)起關(guān)于整部機(jī)器一般設(shè)計程序所涉及的所有問題的研究任務(wù)。該章對機(jī)器的設(shè)計程序僅作一般的簡略介紹，其目的除了使學(xué)生對機(jī)器設(shè)計過程有一個總體概念以外，還在于著重說明零件和部件設(shè)計在整部機(jī)器中所占的地位及其重要性。讓學(xué)生仔細(xì)地閱讀教材第7頁上“（三）技術(shù)設(shè)計階段”的內(nèi)容。3．對機(jī)器的主要要求（167。對機(jī)器的要求在很大程度上是要靠零件滿足設(shè)計要求來保證的。24）本節(jié)介紹的僅為零件失效形式的主要類型，是從完成零件技術(shù)功能的觀點(diǎn)來定義失效的，并不涉及社會經(jīng)濟(jì)分析問題。從廣義上講，這也是一種失效形式。25）本節(jié)所提出的五項基本要求中，避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求和結(jié)構(gòu)工藝性要求是最主要的；經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量小得要求是不言而喻的；可靠性要求是隨著機(jī)器越來越復(fù)雜而]提出的新要求的。這和以后選擇零件材料的極限應(yīng)力有密切聯(lián)系。對于壽命，要注意主要制約壽命的技術(shù)因素是疲勞、腐蝕、和磨損。本課程是討論通用機(jī)械零件設(shè)計問題的，所以只列舉了前三個因素。要讓學(xué)生正確理解和掌握結(jié)構(gòu)工藝性的要求，必須熟悉從毛坯生產(chǎn)到最后使用的全過程的有關(guān)工藝知識。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時，工藝知識還不夠全面，因而要特別強(qiáng)調(diào)這一要求。26）強(qiáng)度、剛度、壽命及振動穩(wěn)定性各準(zhǔn)則，與先修的力學(xué)課程密切相關(guān)，比較容易理解。本章所述的指數(shù)規(guī)律，是在不具體考察零件失效的原因，而只從失效的表現(xiàn)來研究零件的可靠性時所采用的規(guī)律。對于它的理解應(yīng)當(dāng)是：a)隨著工作時間的延長，零件的可靠度R總是逐漸降低的。從數(shù)學(xué)上看，零件的失效率λ總是一個正值。可靠度總是時間的函數(shù)，而失效率卻既可以是時間的函數(shù)，也可以不是時間的函數(shù)而為某一常數(shù)。兩個零件的可靠度只有在同一壽命下才是可比的。7．機(jī)械零件的設(shè)計方法（167。不同零件的設(shè)計方法有不同的不表現(xiàn)形式，這在以后各種零件設(shè)計的有關(guān)章節(jié)中再行討論。不能誤解為有了現(xiàn)代設(shè)計方法，常規(guī)的設(shè)計方法就是過時了或不需要了。例如優(yōu)化設(shè)計方法中很多約束條件就是要依靠常規(guī)設(shè)計方法來建立。學(xué)生們一般對理論設(shè)計方法易于接受，但對經(jīng)驗(yàn)設(shè)計方法卻往往不予重視。所謂經(jīng)驗(yàn)，總會隨著社會的不斷發(fā)展而不斷積累，經(jīng)驗(yàn)并不總是陳舊的、過時的東西。后面各章中就有不少經(jīng)驗(yàn)設(shè)計的內(nèi)容，很多經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以廣義理解為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計的內(nèi)容，從這一意義上來說，理論設(shè)計也是離不開經(jīng)驗(yàn)設(shè)計的。8．機(jī)械零件設(shè)計的一般步驟（167。在實(shí)際運(yùn)用時，由于所掌握的已知條件的多寡不同，它會有相當(dāng)?shù)撵`活性。有時還可能要反復(fù)地進(jìn)行若干步驟的工作。29）由于后續(xù)各章將會對各種零件常用的材料作具體介紹。選用材料的前提是對材料性能（包括機(jī)械、物理和工藝性能）以及經(jīng)濟(jì)性的全面了解。10．機(jī)械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化（167。標(biāo)準(zhǔn)是人制訂的，是為設(shè)計工作服務(wù)的。雖然如此，在某些特定條件下，這類標(biāo)準(zhǔn)也可以不予遵守，例如在航空航天工業(yè)中，由于部件的尺寸及質(zhì)量的大小需要嚴(yán)格限制，也不乏采用非標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)的情況。以課堂講授和板書表達(dá)為主，注意條理化。本章把各種零件強(qiáng)度計算的共性問題集中到一起，略去零件的具體內(nèi)容，而突出闡述強(qiáng)度設(shè)計計算的基本理論和方法。不同零件的強(qiáng)度計算公式在形式上的不同，僅來源于零件本身的特殊性，以及設(shè)計工作中沿用的一些慣例，而不是強(qiáng)度計算方法的原則有什么不同。2．學(xué)會單項變應(yīng)力時的強(qiáng)度計算方法，了解應(yīng)力等效轉(zhuǎn)化的概念。4．學(xué)會雙向變應(yīng)力時的強(qiáng)度校核方法。二、本章重點(diǎn)、難點(diǎn)及注意事項1．167。1）式（31）式描述疲勞曲線右側(cè)（CD）部分的一種公式。但式（31）式有關(guān)公式中形式最簡單、參數(shù)最少（只有m和C兩個）、又能滿足工程計算的精確性要求，并且應(yīng)用起來最為方便的公式，所以在設(shè)計中應(yīng)用最廣泛。N0是人為規(guī)定得值，所以在不同的文獻(xiàn)中，其值常有差異。由于試驗(yàn)技術(shù)上的原因，各文獻(xiàn)上對同一材料所介紹的ND值也往往有所不同。在本節(jié)中，主要的是要知道N0和ND在定義上是不同的，至于它們的具體數(shù)值，在以后各章節(jié)中用到時都會給出的。2．167。然后，根據(jù)這些不同的疲勞曲線，得到很多個對應(yīng)于不同循環(huán)特形式的材料的疲勞極限σrn。這是一條曲線。因此，人們提出只利用很少的幾個試驗(yàn)數(shù)據(jù)來近似地求得在工程應(yīng)用上足夠精確的極限應(yīng)力曲線的方法。為了便于計算，可用A⌒D近似地代替A175。經(jīng)過這樣的簡化，就得到了A＇D＇G＇和G＇C兩條分別對應(yīng)于變應(yīng)力及靜應(yīng)力情況下的極限應(yīng)力線。教材圖35是用有應(yīng)力集中源的試件作實(shí)驗(yàn)求得的簡化極限應(yīng)力線圖。由于有應(yīng)力集中源，致使試件在N0循環(huán)時發(fā)生破壞的試驗(yàn)載荷要比無應(yīng)力集中源試件的破壞載荷低得多，因而求得的公稱應(yīng)力值就低得多。因此，彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)Kσ只是在相同平均應(yīng)力條件下，材料的與零件的極限應(yīng)力幅的比值。這就是式(37a)所表達(dá)的意思。這個轉(zhuǎn)化可以用圖3..2來說明。由圖可見，圖a中的單向不對稱循環(huán)變應(yīng)力，可以分解為圖b所示的平均應(yīng)力。因此，這個應(yīng)力的轉(zhuǎn)化過程也可以叫做不對稱循環(huán)變應(yīng)力的等效轉(zhuǎn)化。式(310)是各種文獻(xiàn)中計算彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)kσ的公式的一種。kσ的計算式是人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬合的，也就是說它是該書的作者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識提出的，而不是一個理論公式。3.167。這是因?yàn)槿藗兯赖牟牧峡蛊谄茐牡臋C(jī)械性能——σ1或σ0是在實(shí)驗(yàn)室中按照單向穩(wěn)定變應(yīng)力的工作狀況用試驗(yàn)方法決定的緣故。我們用平均應(yīng)力σm和應(yīng)力幅σa作為描述變應(yīng)力的一對參量。首先要明確的是：在一個已知的工作應(yīng)力點(diǎn)（σm,σa）條件下，由于零件中應(yīng)力變化規(guī)律的不同，可以求出對應(yīng)于此工作應(yīng)力點(diǎn)的無數(shù)個極限應(yīng)力，即極限應(yīng)力曲線上任何一個點(diǎn)所代表的極限應(yīng)力都有可能作為該工作應(yīng)力的極限應(yīng)力。其次，零件在任一種應(yīng)力變化規(guī)律下，都有可能出現(xiàn)靜應(yīng)力破壞或疲勞破壞的情況。如首先和AG部分相交，就說明零件將會首先發(fā)生疲勞破壞；如和GC部分相交，則首先會發(fā)生靜應(yīng)力破壞。4．167。有些文獻(xiàn)上把它叫做PalmgrenMiner假說，或者簡單的叫做邁納爾（Miner）法則。該假說認(rèn)為材料發(fā)生疲勞破壞，是材料上所作用的外力對材料所作的功積累到一定值時的必然結(jié)果，并認(rèn)為同等的變應(yīng)力中每一應(yīng)力循環(huán)都做同樣的功，都對材料起同樣的損傷作用。雖然Miner法則在許多試驗(yàn)條件下與試驗(yàn)的N數(shù)據(jù)不能很好的吻合，但作為概念，它還是反映了總和損傷率的統(tǒng)計關(guān)系。式（330）中的應(yīng)力情況系數(shù)Ks的作用，是把對稱循環(huán)的不穩(wěn)定變應(yīng)力（）轉(zhuǎn)化為等效的對稱循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力。對于那些在零件整個工作壽命中循環(huán)很少次數(shù)的峰值過載應(yīng)力，只要它通過了靜強(qiáng)度計算，一般不作為典型應(yīng)力。所以，安全系數(shù)計算值Sca及強(qiáng)度條件就應(yīng)當(dāng)為Sca=(σ1/ksσ1)≥S。如果原來作用的是不對稱循環(huán)的不穩(wěn)定變應(yīng)力時,就先對各級應(yīng)力的乘以,再加上該級的應(yīng)力幅,把各級不對稱循環(huán)變應(yīng)力等效對稱化,(332)中的載荷情況系數(shù)與的意義相同,只不過是施加于變載荷(使之轉(zhuǎn)化為等效的穩(wěn)定載荷).167。33機(jī)械零件接觸強(qiáng)度的說明和所有其它條件下的強(qiáng)度一樣，接觸強(qiáng)度計算也包括接觸應(yīng)力的計算、極限應(yīng)力與許用應(yīng)力的確定以及強(qiáng)度條件的校核三部分。應(yīng)當(dāng)特別指出，用試驗(yàn)方法求接觸疲勞極限時，由于試驗(yàn)條件的不同，可能有純滾動及滾動帶滑動兩種情況。接觸應(yīng)力的分析必須借助于彈性力學(xué)的方法。因此，對這個公式，只要會使用就可以了。以多媒體手段和板書推導(dǎo)相結(jié)合來共同完成該章的教學(xué)任務(wù)。2．特點(diǎn)因本章涉及的內(nèi)容較廣，為了使讀者對摩擦學(xué)有一個概括的了解，因而本章包含的內(nèi)容是較多的。3．教學(xué)要求1）明確摩擦學(xué)所包含的主要內(nèi)容、研究對象及發(fā)展摩擦學(xué)的重要經(jīng)濟(jì)價值。3）初步了解磨損的一般規(guī)律（即磨損曲線）及各種磨損（粘附磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損、腐蝕磨損和微動磨損）的機(jī)理和物理特征。5）掌握流體動力潤滑的基本概念及楔效應(yīng)承載原理，而對于彈性流體動力潤滑和流體靜力潤滑只需有一個初步了解即可。2．本章難點(diǎn)為楔效應(yīng)承載理論及彈性流體動力潤滑原理。明確摩擦是因其能量損耗的主要原因，磨損是造成零件失效和材料損耗的主要原因，而潤滑則是減小摩擦和磨損的最有效的手段。它是研究相對運(yùn)動中相互作用者的表面工作情況的科學(xué)和技術(shù)。41“摩擦”一節(jié)內(nèi)容時應(yīng)注意的問題本節(jié)所討論的摩擦，不是先修課程內(nèi)容的簡單重復(fù)，而是更著重于摩擦的機(jī)理和物理本質(zhì)。①干摩擦 關(guān)于干摩擦的理論，主要有機(jī)械嚙合理論、分子機(jī)械理論、靜電力理論的粘附理論。用粘附理論，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，證明了經(jīng)典摩擦定律的正確性，得出了干摩擦?xí)r的摩擦力與表觀接觸面積無關(guān)而與載荷成正比的結(jié)論[見教材第四章公式（42）及（43）]。但這一結(jié)論有一定的局限性。這是考慮在有摩擦的情況下，由于接觸區(qū)同時作用有法向應(yīng)力及切應(yīng)力，并假設(shè)當(dāng)最大切應(yīng)力達(dá)到臨界值時，材料發(fā)生屈服。b)簡單粘附理論指出摩擦系數(shù)f=τB/σSy,其中τB、σSy皆指兩金屬中較軟者的應(yīng)力。文獻(xiàn)[12]對此的解釋，認(rèn)為是由于當(dāng)兩種硬金屬發(fā)生摩擦?xí)r，其τB及σSy都較高而真實(shí)接觸面積Ar卻很小，當(dāng)軟金屬對硬金屬摩擦?xí)r，其τB及σSy都較低而Ar卻較大的緣故。修正后的粘附理論是一種較符合實(shí)際的理論，雖然它仍以簡單理論的模型為根據(jù)并作了若干假設(shè)，但它卻能解釋不少的摩擦現(xiàn)象。進(jìn)而應(yīng)搞清楚物理吸附膜、化學(xué)吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜形成的機(jī)理和特點(diǎn)。因?yàn)榧兇獾倪吔缒Σ林皇窃诶硐氲墓庹砻骈g才能實(shí)現(xiàn)，而這種理想的光整表面實(shí)際上并不存在，因此不可能有純粹的邊界摩擦。例如，當(dāng)兩摩擦表面間的間隙很小或機(jī)器起動機(jī)停車時，均會出現(xiàn)這種摩擦狀態(tài)。例如，在滑動軸承中當(dāng)軸頸滑動速度不足或潤滑不足，而載荷過大時，便可產(chǎn)生這種混合摩擦（如內(nèi)燃機(jī)的連桿銷、十字滑快銷和活塞銷等）；甚至正確設(shè)計和計算能達(dá)到流體摩擦的軸承在啟動、停車及在磨合時間內(nèi)也不可避免的會產(chǎn)生混合摩擦；此外，如在油中有硬質(zhì)顆粒，其尺寸超過了油膜厚度，也會發(fā)生混合摩擦。這是一個主要用于定性，且可粗略用來定量的公式，可供設(shè)計是確定摩擦狀態(tài)的參考。3）講授167。②教材中所討論的五種形式的磨損。其中，粘附磨損、磨粒磨損和疲勞磨損是應(yīng)掌握的重點(diǎn)。順便指出，這些磨損形式可隨工作條件的變化而轉(zhuǎn)化。③這幾種磨損形式中的粘附磨損、磨粒磨損及疲勞磨損，在以后分析齒輪傳動、蝸桿傳動、滑動軸承和滾動軸承的失效形式時均會碰到，因而要善于把三種磨損形式的機(jī)理和有關(guān)基本概念與以后有關(guān)章節(jié)中所講到的零件具體的聯(lián)系起來，以便進(jìn)一步深化概念。43“潤滑劑和潤滑方法”一節(jié)時應(yīng)注意的問題 ① 首先應(yīng)對潤滑的作用，潤滑劑的種類有一個初步的了解② 對于潤滑油、潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)這一小節(jié)中，重點(diǎn)是潤滑油，對潤滑脂只作一般了解即可。對常用的粘度單位（動力粘度、運(yùn)動粘度、條件粘度）的定義、量綱及不同粘度單位的相互換算方法應(yīng)能掌握，并對潤滑油的粘溫特性、粘壓特性有一個初步概念。③ 潤滑油、潤滑脂的添加劑種類很多，主要了解添加劑的作用，特別是油性添加劑、極壓添加劑對提高潤滑油邊界膜的強(qiáng)度所起的作用。5）流體潤滑原理這一節(jié)（167。學(xué)習(xí)流體動力潤滑時，主要在于搞清兩滑動表面間動壓油膜的形成原理。這部分內(nèi)容寫的比較概括，為便于理解，這里作一些簡單的補(bǔ)充說明。例如，對于某些做相對滾動或滾動滑動的兩個受潤零件，載荷的傳遞是通過零件的局部接觸來實(shí)現(xiàn)的（如外嚙合齒輪的輪齒之間，滾動軸承的滾動體與套圈之間，凸輪與從動件之間等）。在這種載荷條件下，接觸體的局部彈性變形構(gòu)成立了受潤零件間的油膜形狀，而這個油膜形成的流體動壓力又起到使接觸體產(chǎn)生彈性變形的作用，它們之間相互影響，互為因果，這就構(gòu)成了彈性流體動力潤滑理論的研究內(nèi)容。彈性流體動力潤滑理論的研究目的是根據(jù)這種理論來求出高副接觸處的最小油膜厚度。第二峰值壓力不可忽視，因?yàn)樗臄?shù)值很大而范圍極窄，可能產(chǎn)生很高的表層下的應(yīng)力，從而導(dǎo)致零件的點(diǎn)蝕破壞。c)為了實(shí)現(xiàn)彈性流體動力潤滑，必須計算其膜厚比是否能滿足要求。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個學(xué)時。第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動一、本章主要內(nèi)容、特點(diǎn)、及教學(xué)要求1．本章主要內(nèi)容包括兩部分：第一部分為螺栓聯(lián)接的設(shè)計，包括螺栓聯(lián)接的預(yù)緊、強(qiáng)度計算、螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力分析及提高聯(lián)接強(qiáng)度的措施；第二部分為滑動螺旋傳動的設(shè)計計算方法。前者屬于聯(lián)接，后者屬于傳動。3．本章的教學(xué)要求1）對于螺紋聯(lián)接的基本知識（167。54），應(yīng)了解螺紋及螺紋聯(lián)接的類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場合及有關(guān)的防松方法等，以便在設(shè)計時能夠正確的選用它們。55～167。3）對于螺旋傳動部分，主要是掌握螺旋傳動性能（效率、自鎖等）對螺紋選型的要求及主要零件（螺桿、螺母）的設(shè)計計算方法，并通過一種基本類型—螺旋起重器的設(shè)計，了解滑動螺旋傳動的主要設(shè)計過程。2．本章中較為復(fù)雜的問題是承受傾覆力矩的底板螺栓組聯(lián)接的設(shè)計。3．本章教學(xué)注意事項1）167。54都是敘述性的內(nèi)容，對做好螺栓聯(lián)接的設(shè)計是必不可少的基本知識，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生閱讀機(jī)械設(shè)計手冊。設(shè)計時，對不太重要的螺紋聯(lián)接一般只需根據(jù)不同情況進(jìn)行選用，不許自行設(shè)計。但是，這并不排斥在個別特殊情況下，根據(jù)特殊的需要而自行設(shè)計某種非標(biāo)準(zhǔn)的螺紋聯(lián)接件。其設(shè)計工作包括兩部分內(nèi)容：第一部分內(nèi)容是正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過受力分析找出受力最大的螺栓；第二部分內(nèi)容是按照單個螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算公式來設(shè)計這個受力最大的螺栓的尺寸，其余的螺栓則按同樣尺寸選用。不同的布臵方案將影響總的載荷在各個螺栓上的分配。在這四種基本情況中，承受傾覆力矩的地板螺栓組聯(lián)接的載荷分配計算是一個難點(diǎn)，學(xué)習(xí)時要注意所采用的簡化假定及受載前后各部分的載荷和應(yīng)力變化的關(guān)系。擰緊力矩過大，將對強(qiáng)度產(chǎn)生不利的影響，而過小又不能保證聯(lián)接的可靠性。所以，進(jìn)行計算是必要的，而且應(yīng)將計算的結(jié)果標(biāo)注到相應(yīng)的裝配圖紙上。③確定螺栓直徑 螺栓的直徑計算是整個螺栓聯(lián)接設(shè)計的核心部分。教材中介紹了螺栓直徑的簡化計算方法，以及螺母按疲勞強(qiáng)度的精確校核方法。弄清楚為什么當(dāng)緊螺栓受到軸向拉伸載荷時