《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教案

1、關(guān)于機(jī)械設(shè)計課程的說明講授任何一門課程 ,都得首先對它有個輪廓的了解 ,因而有必要先對機(jī)械設(shè)計課 程作一簡要說明。一、本課程在專業(yè)教學(xué)方案中的地位與作用本課程是機(jī)械類各專業(yè)教學(xué)方案中的一主門干課程 ,屬技術(shù)根底課。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(jī)械制造根底、 機(jī)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(xí) ,能夠綜合 運用所學(xué)的根底理論和技術(shù)知識 ,聯(lián)系生產(chǎn)實際和機(jī)器的具體工作條件 ,去設(shè)計合 用的零 部件及簡單的機(jī)械 ,以便為順利地過渡到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及進(jìn)行專業(yè)產(chǎn)品 與設(shè)備的設(shè)計打下初步的根底。因此 ,本課程具有從理論性課程過渡到結(jié)合

2、工程實 際的設(shè)計性課程 ,從根底課程過渡到專業(yè)課程的承先啟后的橋梁作用。另一方面 ,本 課程所討論的內(nèi)容 ,主要是通用機(jī)械零 部件的設(shè)計和選用方面的根本知識 、根本理 論和根本方法 ,所以是一般機(jī)械工程技術(shù)人員必備的根底。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(jī)械設(shè)計能力的技術(shù)根底課 ,屬于設(shè)計性的課程。 本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生 :1. 掌握通用機(jī)械零、部件的設(shè)計原理、方法和機(jī)械設(shè)計的一般規(guī)律 ,具有設(shè)計 機(jī)械傳動裝置和簡單的機(jī)械的能力。2. 樹立正確的設(shè)計思想 ,了解國家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。3. 具有運用標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。4掌握典型機(jī)械零件的實驗方法

3、，獲得實驗技能的根本動訓(xùn)練。5對機(jī)械設(shè)計的新開展有所了解三、本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)及特殊性本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)除了 包括自學(xué) 外，還應(yīng)有習(xí)題課、討論課、實驗課、現(xiàn) 場教學(xué)、答疑輔導(dǎo)、設(shè)計作業(yè)及課程設(shè)計等。雖然課堂教學(xué)是一個非常重要方面， 但它遠(yuǎn)非本課程的全部，因而企圖通過單單學(xué)習(xí)書本知識就把這門課程學(xué)好，最 后必將落得一知半解，缺乏實踐能力和設(shè)計素養(yǎng)，不能到達(dá)本課程的學(xué)習(xí)要求。 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。如果學(xué)生在作習(xí) 題、設(shè)計作業(yè)和課程設(shè)計時，不注意進(jìn)行理論和技術(shù)分析，不認(rèn)真查閱手冊、圖 冊和有關(guān)資料；做實驗時不詳細(xì)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

4、細(xì)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(jī) 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(jī)械設(shè)計者。 所以學(xué)習(xí)本課程時必須明確，書本知識固屬重要，但在工程實際中，很少是靠單 獨運用書本知識就能正確解決問題的，而是還需掌握一定的經(jīng)驗資料和具備較強(qiáng) 的工程判斷能力。因為實際的機(jī)械設(shè)計問題幾乎都不會只有一個答案的，新理論、 新技術(shù)、新材料、新工藝以及新的市場信息等，都將使答案發(fā)生變化。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(jī)敏的工程判斷。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

5、。本課程應(yīng)該負(fù)擔(dān)培養(yǎng)的局部，那么是通過 前述全部教學(xué)環(huán)節(jié)來實現(xiàn)的，決不是單單課堂教學(xué)就能奏效。四、本課程的特點1.論述機(jī)械零 部件設(shè)計時的一般順序及目的?機(jī)械設(shè)計?中 ,除第一篇“總論是綜合論述本課程的主要內(nèi)容、性質(zhì)、任務(wù)及一般機(jī)械設(shè)計的共性問題外 ,以后四篇都是分章論述常用的通用機(jī)械零 部件設(shè)計問題。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(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)缺點、適用場合等根本知識 ,以便對該章論述的零 部件有初步 的了解 ,從而為學(xué)習(xí)設(shè)計準(zhǔn)備條件。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(zhǔn)那么、設(shè)計方法與步驟、參數(shù)選擇原那么、常用參考資料以及有關(guān)注

6、意事項等 ,以便初步掌握零 部件的設(shè)計理論與方法。最后給出釋義例題 包括典型 的工作圖 ,以便引向設(shè)計實踐 ,并給出假設(shè)干習(xí)題 ,以便試行運用所學(xué)的有關(guān)知識、設(shè) 計理論、設(shè)計方法及參考資料 ,進(jìn)行初步的設(shè)計鍛煉 ,從而加深與穩(wěn)固所學(xué)的知識與 技能 ,進(jìn)一步開發(fā)智力 ,提高設(shè)計能力。這樣就為進(jìn)行設(shè)計作業(yè)、課程設(shè)計和某些簡 單的機(jī)械的設(shè)計 ,準(zhǔn)備了必要的條件。2. 機(jī)械設(shè)計的繁雜性及其對策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。只有對 這一點有較深的認(rèn)識和充分的思想準(zhǔn)備 ,才能在整個教學(xué)過程中加以正確的處理。 教材內(nèi)容的繁雜性主要表現(xiàn)“關(guān)系多、門類多、要求多、公式多、圖形多

7、、表格 多。形成上述“六多的主要原因是 :1由于本課程是建立在前述很多門先修課程的根底之上的 即“血緣很雜 , 因而必須和那些先修課程內(nèi)容時時掛鉤 ,緊密聯(lián)系，才能把它們綜合地運用來為機(jī) 械設(shè)計效勞。這就形成了“關(guān)系多的特點。因此在教學(xué)過程中，需要經(jīng)常引導(dǎo) 學(xué)生回憶檢查自己對各有關(guān)先修課程內(nèi)容掌握的程度，并及時復(fù)習(xí)與深化有關(guān)的 內(nèi)容，去除學(xué)習(xí)道路上的障礙，提高學(xué)習(xí)效率與質(zhì)量。2由于本課程要分門別類地選擇一些典型的通用零 部件，分章論述 實際上有 些章里還包含了幾個獨立的局部 ，而各種零 部件本身都包含著很多類型，所以 就形成了“門類多的特點。為此，教學(xué)時要引導(dǎo)學(xué)生從各種零件的工作性能和 適用場

8、合等方面多作比照，從它們在機(jī)器中的功能、相互影響、裝配關(guān)系等方面 多作分析，找出各零件間的關(guān)聯(lián)；更要從設(shè)計理論及方法上找出各章之間的共性 和特性，要認(rèn)真分析各個零件之間的內(nèi)在聯(lián)系，特別是要從中總結(jié)出某些普遍規(guī) 律，以便用來解決現(xiàn)在沒有學(xué)到而將來可能遇到的新型零件的設(shè)計問題。所以， 絕對不應(yīng)把一個個的零件孤立起來，否那么就難免產(chǎn)生內(nèi)容零碎雜亂的感覺。3由于設(shè)計機(jī)械零件時，除了需要滿足強(qiáng)度、剛度、耐久性、工藝性、體積、 質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、平安、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。對于部件還常會提出更多的要求，這就形成了“要求多 的特點。因此，教學(xué)時務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生學(xué)

9、會善于全面分析比較，權(quán)衡輕重，區(qū)別對 待?！耙蠖嗍怯捎谌婵紤]、分別論述的結(jié)果，而對于具體的零部件，那么應(yīng)該用“具體問題具體分析的方法來處理。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。設(shè)計包括多方面的內(nèi)容，但其主要局部通常是工作能力設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，而工作能力設(shè) 計一般須進(jìn)行某些計算 如強(qiáng)度計算、剛度計算、壽命計算、熱平衡計算等，這就形成了“公式多的特點。因此，教學(xué)時務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會徹底搞清公式的性質(zhì)、 使用條件、符號意義及代入單位、計算結(jié)果的單位等，然后才能正確應(yīng)用它們。 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，有些那么是

10、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)。盡管公式很多，但除了一些定義性公式如許用正應(yīng)力0-= dim /S；標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的 模數(shù)m=d /z等應(yīng)在理解的根底上記住外，其余公式只要求能正確使用而不必硬 記。5由于本課程很多內(nèi)容要用圖形表達(dá)， 這就必然形成“圖形多 的特點。因此， 教學(xué)時務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生把所有的插圖一一看懂，并分清哪些是分析圖，哪些是結(jié)構(gòu) 圖，哪些是示意圖；哪些是定性的， 哪些是定量的；哪些圖曲線圖相當(dāng)于表格 但 比表格直觀，可以利用“引出線直接查找數(shù)據(jù)而不需插算，只是精確性比用表 格差些 等等。這樣雖然圖形很多

11、，也就不難對付了。6由于設(shè)計性課程的教材需要附有為了說明問題和作簡單習(xí)題所必須的最基 本資料 其余的那么可查閱手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)等 ，這就形成了“表格多的特 點。教學(xué)時務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生弄清每個表格的適用場合及如何查用，并應(yīng)注意一些表 格下方的“標(biāo)注，無視了這點就會造成查用上的錯誤，甚至帶來嚴(yán)重的后果。 還應(yīng)注意觀察與分析表中數(shù)據(jù)的變化情況 遞減還是遞增，中間小還是兩頭小，原 因何在 ，這會有助于了解有關(guān)各量之間的相互影響及概略的變化規(guī)律。五、本課程要求的學(xué)習(xí)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，從根底課程過渡到專業(yè)課程的作用，因而必須認(rèn)清這個“過渡對學(xué)習(xí)方

12、 法提出的特殊要求。機(jī)械設(shè)計課程的學(xué)習(xí)方法 ,不僅和過去學(xué)習(xí)公共根底課時有根 本的差異 ,而且和學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理等技術(shù)根底課時的方法也大 不相同。例如 :材料力學(xué)由于研究范圍的不同 ,對于一個受有垂直集中載荷的簡支梁 , 并不管梁上的載荷是哪個物體 零件傳給它的 ,這個物體是怎樣安裝在梁上的 ,更不 要求設(shè)計或選擇出兩端所需的支承；機(jī)械原理研究一個機(jī)構(gòu)時，只要求確定各個 構(gòu)件的長度，并不要求確定構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、加工方法、強(qiáng)度、剛度、壽 命等。但是到了機(jī)械設(shè)計課，就得解決一系列的實際問題，直到每個零件能夠有 效地完成其工作職能，并到達(dá)預(yù)期的工作壽命。因此，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計課程時

13、，在 學(xué)習(xí)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(xí)方法，那就會輕 重倒置，不得要領(lǐng)。 因而如果在學(xué)習(xí)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。所以學(xué)習(xí)方法正確與否，是具有重 要意義的。怎樣才能在學(xué)習(xí)方法上 “轉(zhuǎn)折 得好，關(guān)鍵在于是否真正摸清了這門課程的性 質(zhì)。既然機(jī)械設(shè)計是一門實踐性很強(qiáng)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、適用場合、工作情況、受力及應(yīng)力 狀態(tài)、失效形式及其機(jī)理、設(shè)計準(zhǔn)那么、設(shè)計方法與步驟，以及可能出現(xiàn)的問題與 對策

14、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。譬如在學(xué)習(xí)過程中，在適當(dāng)?shù)臅r候到實驗 室去親手拆裝一臺較簡單的機(jī)器或一個完整的部件 例如減速器 ,詳細(xì)了解一下它 的構(gòu)造、功能、機(jī)構(gòu)、零件、材料、毛坯、加工、裝配、潤滑、密封、運轉(zhuǎn)、維 護(hù)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(xí)方法。教學(xué)時務(wù)必 告訴學(xué)生。最后，還要特別向?qū)W生提醒兩點：一是必須明確， 設(shè)計決非只是計算，計算雖也重要，但它只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供 一個根底，而零件、部件和機(jī)器的最后尺寸和形狀，通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計取定的， 計算所得的數(shù)字 ,最后往往會被結(jié)構(gòu)設(shè)計所修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計

15、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。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， 僅為說明如 何運用根底知識和經(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。?機(jī)械設(shè)計?教案第一章 緒論一、本章的主要內(nèi)容、特點及教學(xué)要求 本章主要內(nèi)容是：機(jī)器的作用，組成機(jī)器的根本要素零件 ；零件的概括分 類；零件局部與機(jī)器 總體 的關(guān)系；機(jī)械設(shè)計的主要內(nèi)容及處理有關(guān)矛盾的原 那么；本課程的內(nèi)容、性質(zhì)與任務(wù)。本章

16、的特點是：它既是本課程的序幕，又是本課程的總綱。因而它的內(nèi)容要 貫穿全課程的始末，并涉及本課程的前后關(guān)系。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(zhǔn)備 ,保證把緒論講好 根據(jù)教育部 << 機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)根本要求 >> 和我院制定的?機(jī)械設(shè)計教學(xué) 大綱? ,本章的教學(xué)要求為 :1明確?機(jī)械設(shè)計?在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要作用；2弄清機(jī)械零件設(shè)計在機(jī)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(xí)方法，從而對整個課程獲得一個鳥瞰。4使學(xué)生對機(jī)械設(shè)計學(xué)科的開展前沿有所了解。總的來說，本章的教學(xué)要求

17、就是要使學(xué)生搞清楚“為什么學(xué)？ 、“學(xué)什么？和“如何學(xué)？這三大問題，并樹立起學(xué)好本課程的決心與信心。二、本章重點及難點本章重點，一是機(jī)器的主體及其根本組成要素和機(jī)械零件的分類， 機(jī)械零件局 部和機(jī)器總體的關(guān)系；二是本課程的內(nèi)容性質(zhì)與任務(wù)。本章難點是，除了掌握本章的根本內(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(xí)方法。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 1 個學(xué)時。另外 ,在課外應(yīng)再組織學(xué)生參觀一些實際機(jī)械 如印刷廠的印刷機(jī)、切紙機(jī)、零件陳列室的實物模型等。通過現(xiàn)場教學(xué)使學(xué)生從 感性上進(jìn)一步了解本課程研究的對象和內(nèi)容 ,體會學(xué)習(xí)本課程的目的 ,并進(jìn)一步調(diào) 動他

18、們學(xué)習(xí)本課程的興趣和積極性 .第二章 機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計概要一、本章主要內(nèi)容、特點及教學(xué)要求本章內(nèi)容概括起來講可分為兩局部：第一局部是關(guān)于及其總體設(shè)計的概述，包括§ 2-1 、§2-2 及§2-3 三節(jié)。第二部 分是關(guān)于機(jī)械零件設(shè)計的概述，包括§ 2-4 及以后的各節(jié)。本章特點在于從機(jī)器設(shè)計的總體要求出發(fā)， 引出與機(jī)械零件設(shè)計有關(guān)的一些原 那么性問題。這些問題，例如設(shè)計機(jī)器的一般程序、機(jī)械零件失效形式、零件的設(shè) 計要求、計算準(zhǔn)那么、設(shè)計方法、設(shè)計步驟及材料選擇等，始終貫穿在本書以后的 各章中。在講授本章時，由于學(xué)生還沒有接觸到各個具體零件的設(shè)計內(nèi)容，所以

19、 不大容易較為深刻地掌握本章的內(nèi)容，也無法和以后的各章建立聯(lián)系。本章的教學(xué)要求：首先就是要從總體上建立起機(jī)器設(shè)計，尤其是機(jī)械零件設(shè)計的總括性的概念， 即從機(jī)器的總體要求出發(fā)，引出對機(jī)械零件的要求，根據(jù)零件的失效形式，擬定出設(shè)計準(zhǔn)那么，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(jī)械零件來。這個過程的系統(tǒng)性是很嚴(yán)密的。它對以后各章的學(xué)習(xí)都具有提綱挈領(lǐng)的作用。其次，要掌握對機(jī)器和機(jī)械零件的根本要求。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(jī)器總體效益；第二是避免失效。第一條要求是相對的，隨著科學(xué)技術(shù)的開展，對總體效益的要求總是不 斷變化的。第二條要求卻是最

20、根本的。即在到達(dá)設(shè)計壽命前的任何時候，對機(jī)器 和零件總是有防止失效的要求的。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。二、本章重點及難點 本章重點是與機(jī)械零件設(shè)計有關(guān)的幾節(jié)。本章的難點不在于各節(jié)的具體內(nèi)容， 而在于對各節(jié)的內(nèi)容要從總體上以及它們的相互聯(lián)系上予以理解，了解各節(jié)之間 在邏輯上的相互關(guān)系。本章的難點還在于本章的內(nèi)容非常原那么而不具體，它的具 體化要在以后的各章中才能表達(dá)。1機(jī)器的組成§2-1 本節(jié)概括的介紹了一部機(jī)器的組成情況。教學(xué)時要注意到，不管是機(jī)器的基 本組成局部，還是其余局部，都包含有由機(jī)械零、部件構(gòu)成的機(jī)械系

21、統(tǒng)。即使在 今天高科技時代，高水平的機(jī)電一體化機(jī)器，其任何局部，包括控制系統(tǒng)在內(nèi)， 也都離不開機(jī)械。這一點，一定要牢牢記住。2設(shè)計機(jī)器的一般程序§ 2-2 本節(jié)從最一般的概念上介紹了一部機(jī)器的設(shè)計程序。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)。機(jī)器的設(shè)計程序已成為一門新的專業(yè)課程。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。本門課程主要效勞于機(jī)器設(shè)計程序 中的技術(shù)設(shè)計階段。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。不可展

22、開講。3對機(jī)器的主要要求§ 2-3 本節(jié)是為了能從其中引出對零件的根本要求而設(shè)的。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。4機(jī)械零件的主要失效形式§ 2-4 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)功能的觀點來 定義失效的，并不涉及社會經(jīng)濟(jì)分析問題。事實上，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有時 有些機(jī)械零、部件甚至整部機(jī)器雖然沒有出現(xiàn)教材中所列舉的任何一種失效形式， 但由于它們已不能適應(yīng)技術(shù)開展的需要而必須予以淘汰或報廢。從廣義上講，這 也是一種失效形式。5設(shè)計機(jī)械零件時應(yīng)滿足的根本要求§ 2-5 本節(jié)所提出的五項根本要求中，防止在預(yù)定壽命期內(nèi)

23、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。對于強(qiáng)度，要明確強(qiáng)度既與零件的斷裂有關(guān)，也與零件的不允許的剩余變形 有關(guān)。這和以后選擇零件材料的極限應(yīng)力有密切聯(lián)系。對于剛度，要明確它涉及到的是零件的彈性變形，不能把它和剩余變形相混 淆。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。對于高溫下工作的機(jī)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。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。 結(jié)構(gòu)工藝性要求是應(yīng)給予足夠重視的一個根本要求。要讓學(xué)生正確理解和掌 握結(jié)構(gòu)工藝

24、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。 此外，在機(jī)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。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。6機(jī)械零件的計算準(zhǔn)那么§ 2-6 強(qiáng)度、剛度、壽命及振動穩(wěn)定性各準(zhǔn)那么，與先修的力學(xué)課程密切相關(guān)，比較 容易理解。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。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。式2-6是一個概括性很強(qiáng)的公式，隨著失效率入的函數(shù)形式的不同，可以得到多種不同的可靠度變

25、化規(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。這個概念是符合 于常識的。從數(shù)學(xué)上看，零件的失效率入總是一個正值。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， 那么在某一固定時刻的可靠度也就愈低?？煽慷瓤偸菚r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)。因此，說可靠度，必須同時指明工作壽命。兩個零件的可靠度只有在同一壽命下才是可比的。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。7機(jī)械零件的設(shè)計方法§ 2-7 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(xì)節(jié)內(nèi) 容。不同零件

26、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。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。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?，F(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)計方法開展而來的，在 必要時用來彌補(bǔ)常規(guī)設(shè)計方法的缺乏，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。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。所以要擺正這兩種設(shè)計方法件的關(guān)系。學(xué)生們一般對理論設(shè)計方法易于接受，但對經(jīng)驗設(shè)計方法卻往往不予重視。 經(jīng)驗設(shè)計“是很有效的設(shè)計方法 。所謂經(jīng)

27、驗，總會隨著社會的不斷開展而不斷 積累，經(jīng)驗并不總是陳舊的、過時的東西。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。后面各章中就有不少經(jīng)驗設(shè)計的內(nèi)容，很 多經(jīng)驗數(shù)據(jù)也可以廣義理解為經(jīng)驗設(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)驗設(shè)計的。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)驗又缺乏以解決設(shè)計問 題時，人們獲取新經(jīng)驗和開展新理論的一種設(shè)計方法。8機(jī)械零件設(shè)計的一般步驟§ 2-8 本節(jié)只勾劃出零件設(shè)計步驟的一個輪廓。在實際運用時，由于所掌握的條件的多寡不同，它會有相當(dāng)?shù)撵`活性。例如，有時可先做結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后根據(jù)計算準(zhǔn)那么進(jìn)行必要的驗算。有時還可能

28、要反復(fù)地進(jìn)行假設(shè)干步驟的工作。9機(jī)械零件材料的選用原那么§ 2-9 由于后續(xù)各章將會對各種零件常用的材料作具體介紹。所以本節(jié)只重點說明 材料的選用原那么。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。選用材料的根本方法，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)的根底上，結(jié)合對材料的了解，全面衡量，妥善取定。10 機(jī)械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化§ 2-10 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)。標(biāo)準(zhǔn)是人制訂的，是為設(shè)計工作效勞的?？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

29、，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。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。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。以課堂講授和板書表達(dá)為主，注意條理化。第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度一、本章主要內(nèi)容、特點及教學(xué)要求強(qiáng)度準(zhǔn)那么是最重要的設(shè)計準(zhǔn)那么。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)計計算的根本理論和方法。以后 各章中各種強(qiáng)度的計算方法從本質(zhì)上來講都是一樣的。不同零件的強(qiáng)

30、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)度計算方法的原那么有什么不同。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，能從材料的幾個根本機(jī)械性能O0,os ,61及零件的幾何特性，繪制零件的極限應(yīng)力簡化線圖。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。3了解疲勞損傷累計假說 Miner 法那么的意義及其應(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)系及差異。4學(xué)會雙向變應(yīng)力時的強(qiáng)度校核方法。5會查用附錄中的有關(guān)線圖及數(shù)表。二、本章重點、難點及本卷須知1 §3-2 疲勞曲線內(nèi)容 絕大多數(shù)通用零件

31、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。1 式3-1 式描述疲勞曲線右側(cè)CD 局部的一種公式。除該式以外，在 專門討論疲勞強(qiáng)度的文獻(xiàn)中還會看到其它形式的公式。但式 3-1 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。2教材圖3-3上No和Nd是兩個不同的循環(huán)次數(shù)。No是人為規(guī)定得值，所 以在不同的文獻(xiàn)中，其值常有差異。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)。由于試驗技術(shù)上的原因，各文獻(xiàn)上對同一材料所介紹的 N D 值也往往有所不同。這主要

32、是因為試驗條件及方法不同所致。在本節(jié)中，主要的是要知道 No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。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No值, 即 N o=N D。2 §3-2 極限應(yīng)力線圖 要得到疲勞強(qiáng)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(jìn)行材料的疲勞試驗， 先求出各不同的 r 時的疲勞曲線。 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c rn。利用這些c rN才能在ca- Cm坐標(biāo)上繪制出材料的極限應(yīng)力線圖。這

33、是一條曲線，即圖3.1上ADB 曲線。可是要得到這一條曲線，需要消耗驚人的物力及時間。因此，人們提 出只利用很少的幾個試驗數(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。圖 3.1 所示的材料的極限應(yīng)力圖， 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。為了便于計算，可用A D近似地代替A Q 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c s,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C max= Ca+ Cm = Cs；再將AD延 長到

34、Gz ,與CG，交于Gz0經(jīng)過這樣的簡化，就得到了 A/ D/ G，和Gz 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。這就是圖 3-4 所示的材料的簡 化極限應(yīng)力圖。教材圖 3-5 是用有應(yīng)力集中源的試件作實驗求得的簡化極限應(yīng)力線圖。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。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。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，人們發(fā)現(xiàn) A '和A以及D'SD點的縱坐標(biāo)的比值基 本上都等于因此，彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)

35、Ko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。這就是式3-7a所表達(dá)的意 思。3-7a 的“試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時的材料特性，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)力局部被它乘了之后，就具 有與彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅同等的疲勞損傷作用了。這個轉(zhuǎn)化可以用圖3.2 來說明。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。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)

36、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。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。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(qiáng)度上具有等效影響的對稱循環(huán)變應(yīng)力。式3-10是各種文獻(xiàn)中計算彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)k疔的公式的一種。除此以外，還有其它的 k。的表達(dá)式。k。的計算式是人們根據(jù)經(jīng)驗擬合的，也就是 說它是該書的作者根據(jù)自己的經(jīng)驗和認(rèn)識提出的，而不是一個理論公式。不同資 料不得混用。3.§3-2 單向穩(wěn)定變應(yīng)力時機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計算 單向穩(wěn)定變應(yīng)力雖然在實際的機(jī)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(qiáng)

37、度計算的根底。這是因為人們所知道的材料抗疲勞破壞的機(jī)械性能T -1或00是在實驗室中按照單向穩(wěn)定變應(yīng)力的工作狀況用試驗方法決定的緣故。因此本節(jié)內(nèi)容非常重要。我們用平均應(yīng)力O m和應(yīng)力幅oa作為描述變應(yīng)力的一對參量。這等效于用0 max Omin和r中的任何兩個作為參量的描述方法。首先要明確的是：在一個的工作應(yīng)力點O m,o 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)力點的無數(shù)個極限應(yīng)力，即極限應(yīng) 力曲線上任何一個點所代表的極限應(yīng)力都有可能作為該工作應(yīng)力的極限應(yīng)力。對 于根本的典型的應(yīng)力變化規(guī)律，可以列出r=C, om=C及omin=C這三種情況下的極限應(yīng)力計算方法。其次，零

38、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。到底哪一種破壞更易于發(fā)生，那么取決于應(yīng)力變化曲線首 先和極限應(yīng)力曲線的那一段相交。 如首先和AG局部相交，就說明零件將會首先發(fā) 生疲勞破壞；如和GC局部相交，那么首先會發(fā)生靜應(yīng)力破壞。由此道出不同的疲勞 強(qiáng)度校核公式。4 . §3-2單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時疲勞強(qiáng)度計算單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時強(qiáng)度計算的依據(jù)是疲勞損傷累計假說，即式3-26 。有些文獻(xiàn)上把它叫做 Palmgren-Miner假說，或者簡單的叫做邁納爾Miner 法那么。這是一個基于能量觀點的假說。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

39、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。因此，設(shè)該變應(yīng)力循 環(huán)N次使材料發(fā)生疲勞破壞，那么每一應(yīng)力循環(huán)中外力所作的功就是引起破壞的總 能量的命，這個值就是一次循環(huán)的損傷率。雖然Miner法那么在許多試驗條件下與試驗數(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。因此，就工程計算精確性的意義上來說還是可用的式(3-30 )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(圖3.3a )轉(zhuǎn)化為等效的對稱循環(huán)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

40、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。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。公式中以c i作為選取的典型應(yīng)力值，其它各級變應(yīng)力 都向廠等效轉(zhuǎn)化為相當(dāng)于對稱循環(huán) N '次的穩(wěn)定變應(yīng)力c 1 (圖3.3b ),然后合并 起來最后折算成ksci為應(yīng)力幅的對稱循環(huán)變化No次的穩(wěn)定變應(yīng)力(圖3.3c)。所 以，平安系數(shù)計算值Sca及強(qiáng)度條件就應(yīng)當(dāng)為Sca=( cl/ks cl)?S。這就是教材中的 式 (3-31) 。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

41、幅 ,把各級不對稱循環(huán)變應(yīng)力等效對稱化,然后再用系數(shù)進(jìn)行等效穩(wěn)定化 .這樣就可以當(dāng)作對稱循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力來處理 .式(3-32) 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 )情況下的系數(shù)而已 .5.§3-2 雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時的計算依據(jù)是圖 3-12 及式(3-33). 式(3-33) 是用于同相位對 稱循環(huán)的彎曲和扭轉(zhuǎn)變應(yīng)力聯(lián)合作用的情況 .對于一般的平面應(yīng)力狀態(tài) ,可以應(yīng)用 最大切應(yīng)力理論進(jìn)行強(qiáng)度計算 .事實上 ,式(3-33) 就是彎曲、扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用下最大且 應(yīng)力理論也是大致符合于試驗結(jié)果的 .6對§

42、3-3 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)力確實定以及強(qiáng)度條件的校核三局部。極限應(yīng)力與許用應(yīng)力確實定，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)驗確定平安系數(shù)，從而計算出許用應(yīng)力。應(yīng)當(dāng)特別指出，用試驗方法求接觸疲勞極限時，由于試驗條件的不同，可能有純滾動及滾動帶滑動兩種情 況。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異的。接觸應(yīng)力的分析必須借助于彈性力學(xué)的方法。對于大多數(shù)工程專業(yè)的大學(xué)生 來說，在學(xué)機(jī)械設(shè)計課程以前是不會安排彈性力學(xué)課程的。因此，對這個公式， 只要會使用就可以了。三、本章教學(xué)工作的組織

43、及學(xué)時分配本章的教學(xué)內(nèi)容安排 4 個學(xué)時。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)。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、磨損和潤滑的根本問 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(jī)理，形成油膜的動 壓和靜壓原理，以及彈性流體動力潤滑的根本知識。2特點因本章涉及的內(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。這里只要求搞清概念，而無需做更深的探討。3教學(xué)要求1明確摩擦學(xué)所包含的主要內(nèi)容、研究對象及開展摩擦學(xué)的重要經(jīng)濟(jì)價值。2對于干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦、流體摩

44、擦的機(jī)理與物理要有扼要的了 解。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。4了解潤滑的作用及潤滑劑油、脂的主要指標(biāo)。5 掌握流體動力潤滑的根本概念及楔效應(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。二、本章重點、難點及本卷須知1 本章重點為： 1各類摩擦的機(jī)理與物理特征； 2各類磨損的機(jī)理與物理 特征； 3流體動力潤滑的根本原理。2本章難點為楔效應(yīng)承載理論及彈性流體動力潤滑原理。3本章內(nèi)容分析及學(xué)習(xí)本卷須知1概述局部本局部應(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

45、有機(jī)聯(lián)系。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，而潤滑那么是減小摩擦和磨損的最有效的手段。隨著科學(xué)技 術(shù)的開展，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)。 它是研究相對運動中相互作用者的外表工作情況的科學(xué)和技術(shù)。2講授§4-1 “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)。學(xué)習(xí)時要注意了解各種摩擦的機(jī)理及其狀態(tài)。 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。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。用粘附理論，結(jié)

46、合試驗結(jié)果，證明了經(jīng)典摩擦定律的正確性，得出了干摩擦 時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 4-2 及4-3 。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C Sy和法 向載荷Fn。但這一結(jié)論有一定的局限性。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。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)力到達(dá)臨界值時，材料發(fā)生屈服。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。b簡單粘附理論指出摩擦系數(shù)f= T/ OSy,其中TB、OSy

47、皆指兩金屬中較軟者的應(yīng) 力。對于大多數(shù)金屬，比值T B/ OSy均較接近，因而各種金屬的摩擦系數(shù)相差很小。 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T B及oSy都較高而 真實接觸面積Ar卻很小，當(dāng)軟金屬對硬金屬摩擦?xí)r，其T B及0Sy都較低而Ar卻較 大的緣故。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。修正后的粘附理論是一種較符合實際的理 論，雖然它仍以簡單理論的模型為根據(jù)并作了假設(shè)干假設(shè)，但它卻能解釋不少的摩 擦現(xiàn)象。 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 滑油和金屬外表的化學(xué)性質(zhì)，其特征就在

48、于相對滑動的兩金屬外表上形成了邊界膜。進(jìn)而應(yīng)搞清楚物理吸附膜、化學(xué)吸附膜和化學(xué)反響膜形成的機(jī)理和特點。明 確前兩種邊界膜的潤滑性能稱為潤滑油的油性，后一種那么叫極壓性。因為純粹的邊界摩擦只是在理想的光整外表間才能實現(xiàn)，而這種理想的光整 外表實際上并不存在，因此不可能有純粹的邊界摩擦。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。例如，當(dāng)兩摩擦外表間的間隙很小或機(jī)器起 動機(jī)停車時，均會出現(xiàn)這種摩擦狀態(tài)。 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。例如，在滑動軸承中當(dāng)軸頸滑動 速度缺乏或潤滑缺乏，而載荷過大時，便可產(chǎn)生這種

49、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)計和計算能到達(dá)流體摩擦的軸承在啟動、 停車及在磨合時間內(nèi)也不可防止的會產(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。如何評定混合摩擦?xí)r外表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4-1 ,即A=h min/R al+R a2,它表示隨著入的增加，油膜所承擔(dān)的載荷也增加。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。 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

50、 足夠大入5 ,油分子大都不受金屬外表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。3講授§4-2 “磨損一節(jié)內(nèi)容時應(yīng)注意的問題 首先應(yīng)對機(jī)件磨損的普遍規(guī)律及圖 4-6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。 教材中所討論的五種形式的磨損，主要根據(jù)提出的分類方法。對這五中磨損形式的機(jī)理，讀者應(yīng)有一個概括性的認(rèn)識。其中，粘附磨損、磨粒 磨損和疲勞磨損是應(yīng)掌握的重點。 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)合微動磨損那么只需有

51、個根本概念即可。順便指出，這些磨損形式可隨工作條件的變化而轉(zhuǎn)化。對于通常的機(jī)械摩擦 副，主要是隨相對滑動速度和載荷的變化而變化。 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)根本概念與以后有關(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。4講授§4-3 “潤滑劑和潤滑方法一節(jié)時應(yīng)注意的問題 首先應(yīng)對潤滑的作用，潤滑劑的種類有一個初步的了解 對于潤滑油、潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)這一小節(jié)中，重點是潤滑油，對潤滑 脂只作一般了解即可。潤滑油的諸質(zhì)量指標(biāo)中，重點要了解粘度指

52、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。對常用的粘度單位動力粘度、運動粘度、 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。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、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。 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 握這一局部內(nèi)容。5流體潤滑原理這一節(jié)§ 4-4 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。學(xué)習(xí)流體動力潤滑時，主

53、要在于搞清兩滑動外表間動壓油膜的 形成原理。對彈性流體動力潤滑這一局部內(nèi)容只要求建立一個初步的概念。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。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。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 。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。在這種

54、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。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。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。根據(jù)對彈性流體動力潤滑理論進(jìn)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 4-18 。第二峰值壓力不可 無視，因為它的數(shù)值很大而范圍極窄，可

55、能產(chǎn)生很高的表層下的應(yīng)力，從而導(dǎo) 致零件的點蝕破壞。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ho小25%，這可解釋為，當(dāng)油從高壓接觸區(qū)排出后就迅速擴(kuò)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。c為了實現(xiàn)彈性流體動力潤滑，必須計算其膜厚比是否能滿足要求。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。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。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)。第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動一、本章主要內(nèi)容、特點、及教學(xué)要求1 本章主

56、要內(nèi)容包括兩局部：第一局部為螺栓聯(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；第二局部 為滑動螺旋傳動的設(shè)計計算方法。2本章特點是內(nèi)容包括螺紋聯(lián)接和螺旋傳動兩個局部。前者屬于聯(lián)接，后者 屬于傳動。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異。3本章的教學(xué)要求1對于螺紋聯(lián)接的根本知識§ 5-1§5-4 ，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2對于螺紋聯(lián)接設(shè)計及強(qiáng)度計算局部§ 5-5§5-7 ,應(yīng)掌握其結(jié)構(gòu)設(shè)計原那么 及強(qiáng)度計算的理論

57、與方法，能正確進(jìn)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。3 對于螺旋傳動局部，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，并通過一種根本類型螺 旋起重器的設(shè)計，了解滑動螺旋傳動的主要設(shè)計過程。二、本章重點、難點、及本卷須知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(qiáng)度計算，尤其是承受軸向拉伸載荷的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng) 度計算。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。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、

58、地基與螺栓皆為均質(zhì)彈性體等 ，使問題得到簡化。3本章教學(xué)本卷須知1§5-1§5-4 都是表達(dá)性的內(nèi)容，對做好螺栓聯(lián)接的設(shè)計是必不可少的根本 知識，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生閱讀機(jī)械設(shè)計手冊。2 螺紋及螺紋聯(lián)接件大都已標(biāo)準(zhǔn)化。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。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)接的其它局部尺寸由標(biāo)準(zhǔn)選定。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。其設(shè)計工作包括兩局部內(nèi)容： 第一局部內(nèi)容是正確