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南京学习机械设计 Date: 2017-07-07 10:14 
一、课程的性质、目的与任务 机械设计是以一般通用零部件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本设计理论与方法，用以培养学生具有设计一般机械的能力的技术基础课程。
本课程的目的与任务在于培养学生：
1、掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计理论与设计计算方法。
2、初步树立正确的设计思想，了解设计的一般规律，具有设计机械传动部件及简单机械的能力，以及培养学生独立解决问题和分析问题的能力。
3、具有运用标准、规范、手册、图表和查阅有关资料的能力。
4、学会典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。
二、课程的内容与基本要求 第一章 绪论
(一)内容 1、机器在经济建设中的作用
2、机器的基本组成要素
3、本课程的内容、性质、任务 
了解机器在经济建设中的作用及机器的组成；明确零件的概括分类及零件与机器的关系。明确本课程的内容、性质和任务；注意本课程与先修课程及后续课程的关系和相应的学习方法。
(三)重点、难点及学习注意事项
一是机器的主体及其基本组成要素和机械零件的分类，机械零件(局部)和机器(总体)的关系；
二是本课程的内容、性质与任务。 学习时的注意要点是，除了掌握本章的基本内容外，还应联系本课程的性质与特点，积极探索具有针对性的学习方法。
(四)本章用时1个课时 第二章、机械及机械零件设计概要 (一)内容 1、机器的组成 2、设计机器的一般程序 3、对机器的主要要求 4、机械零件的主要失效形式 5、设计机械零件时应满足的基本要求 6、机械零件的计算准则、设计方法 7、机械零件设计的一般步骤 8、机械零件材料的选用原则 9、机械零件设计中的标准化 (二)基本要求 1、明确机器的组成，了解机器的要求及其设计程序。 2、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。
3、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法。
4、了解机械零件的一般设计方法，重视结构设计及标准化工作。
5、一般了解机械零件的材料及选用原则。
(三)重点、难点及学习注意事项 本章特点在于从机器设计的总要求出发，引出与机械零件设计有关的一些原则性问题。
这些问题，例如设计机器的一放程序、机械零件失效形式、零件的设计要求、设计准则、设计方法、设计步骤及材料选择等，始终贯穿在本书以后的各章中。
在本章的学习中，由于学生还没有接触到各个具体零件的设计内容，所以不大容易深刻地掌握本章的内容．也无法和以后的各章建立联系。
因此，本章的学习首先就是要从总体上建立起机器设计，尤其是机械零件设计的总括性的概念，即从机器的总体要求出发，引出对机械零件的要求，根据零件的失效形式，拟定出设计准则，在选择出适用的材料后，按一定的步骤，用理论设计或经验设计的方法，设汁出机械零件来。这个过程的系统性是很严密的。
它对以后各章的学习都具有提纲挈领的作用。其次，还要掌握对机器和机械零件的基本要求。这些要求不管列出多少条，从本质上讲却只有两条：1)提高机器总体效益；2)避免失效。第一条要求是相对的，随着科学技术的发展，对总体效益的要求总是不断变化的。
第二条要求却是最基本的，即在达到设计寿命前的任何时候，对机器和零件总是有避免失效的要求的。
以上学习要求可能一下子难于掌握，因此要求学生在以后各章节的学习中，不断地结合各章的具体分析来逐步加深理解。
(一)内容 1、材料疲劳的两种类别
2、高周疲劳和机械零件的疲劳强度计算
3、机械零件的接触强度
(二)基本要求 掌握常用的强度理论，并能正确运用；正确选用强度计算中的极限应力；
熟练掌握极限应力线图的绘制与分析；熟练掌握稳定变应力时的疲劳强度计算及等效转化概念；
了解单向不稳定变应力的疲劳强度计算。 (三)重点、难点及学习注意事项 常用强度理论的正确运用及强度计算中极限应力的正确选定；
极限应力线图的意义、绘制；稳定变应力时的疲劳强度计算。 强度准则是最重要的设计准则。本章把各种零件强度计算的共性问题集中到一起，略去零件的具体内容，而突出阐述强度设计计算的基本理论和方法。
使学生了解，以后各章中各种强度计算方法从本质上来讲都是一样的。不同零件的强度计算公式在形式上的不同，仅来源于零件本身的特殊性，以及设计工作中沿用的一些惯例，而不是强度计算方法的原则有什么不同。
1．对§3—2疲劳曲线内容的说明 绝大多数通用零件都是在变应力下工作的，因此，各式各样的疲劳破环是通用零件的主要破坏形式。
1)式(3—1)是描述疲劳曲线右侧(CD)部分的一种公式。除该式以外，在专门讨论疲劳强度的文献中还会看到其它形式的公式。
但式(3－1)是有关公式中形式最简单、参数最少、又能满足工程计算的精确性要求，并且应用起来员为方便的公式，所以在设计中应用最广泛。
2)教材图3—3上N0和ND是两个不同的循环次数。N0是人为规定的值，所以在不同的文献中，其值常有差异。而ND是随着材料所固有的性质的不同，通过试验来确定的一个常数。
4、由于试验技术上的原因，各文献上对同一材料所介绍的从值也往往有所不同。这主要是因为试验条件及方法不同所致。
2．对§3—2极限应力线图的说明 要得到疲劳强度计算时的极限应力线图，应当在各种不同应力循环待性r条件下进行材料的疲劳试验，先求出各不同r时的疲劳曲线。然后，根据这些不同的疲劳曲线，得到很多个对应于不同循环特性时的材料的疲劳极限σrN。利用这些σrN，才能在σa=σm坐标上绘制出材料的极限应力线因。
这是一条曲线，即图3-1所示。可是要得到这一条曲线，需要耗费惊人的物力及时间。
因此，人们提出只利用很少的几个试验数据来近似地求得在工程应用上足够精确的极限应力曲线的方法。
3．对§3—2单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算的说明 单向稳定变应力虽然在实际的机械零件中是较少见的工作状况，但它的计算方法却是疲劳强度计算的基础。这是因为人们所知道的材料抗疲劳破坏的机械性能——σ－1或σ0都是在实验室中按照单向稳定变应力的工作状况用试验方法决定的原故。因此，一定要学好本节的内容。 在本节内容中，平均应力σm和应力幅σa作为描述变应力的一对参量。 首先要明确的是：在一个已知的工作应力点(σm，σa)条件下，由于零件中应力变化规律的不同，可以求出对应于此工作应力点的无数个极限应力，即极限应力曲线上任何一个点所代表的极限应力都有可能作为该工作应力的极限应力。对于基本的典型曲应力变化规律，可以列出r＝c，σm＝c及时σmin＝C这三种情况下的极限应力计算方法。 其次，零件在任一种应力变化规律下，都有可能出现静应力破坏或疲劳破坏的情况。到底哪一种破坏更易于发生，则取决于应力变化曲线首先和极限应力曲线的哪一段相交。如首先和AG部分相交，就说明零件将会首先发生疲劳破坏；如和GC部分相交，则首先会发生静应力破坏。由此导出不同的强度校核公式。
4．对§3—2单向不稳定变应力时疲劳强度计算的说明 单向不稳定变应力时强度计算的依据是疲劳损伤累积假说，迈纳尔(Miner)法则。这是一个基于能量观点的假说。该假说认为材料发生疲劳破坏，是该材料上所作用的外力对材料所作的功积累到一定值时的必然结果，并认为同等的变应力中每一应力循环都作同等的功，都对材料起同样的损伤作用。虽然Miner法则在许多实验条件下与试验数据不能很好地吻合，但作为概念，它还是反映了总和损伤率的统计关系。因此，就工程计算精确性的意义上来说还是可用的。
5．对§3—2双向稳定变应力时的疲劳强度计算的说明 双向稳定变应力时的计算依据是图3—12及式(3—33)。
式(3—33)是用于间相位对称循环的弯曲和扭转变应力联合作用的情况。 对于—般的平面应力状态，可以应用最大切应力理论进行强度计算。事实上式(3—33)就是弯曲、扭转联合作用下最大切应力理论的表达式。由此可见，在变应力条件下最大切应力理论也是大致符合于试验结果的。
6．对§3－3机械零件接触强度的说明 和所有其它条件下的强度一样，接触强度计算也包括接触应力的计算、极限应力与许用应力的确定以及强度条件的校核三部分。极限应力与许用应力的确定，就是根据试验数据来确定接触疲劳极限，然后再根据使用经验确定安全系数，从而计算出许用应力。应当特别指出，用试验方法求接触疲劳极限时，由于试验条件的不同，可能有纯滚动及滚动带滑动两种情况。同样的材料在这两种条件下得到的接触疲劳极限值是有不小的差别的。
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