§1.機械產品設計過程產品規劃結構方案設計原理方案設計總體設計施工設計試制、批量生產、銷售可行性報告設計任務書原理方案圖結構設計草圖總裝配圖部裝圖、零件圖技術文檔機械設計基礎內容第二章機械設計總論1機械零件常見失效形式失效：喪失預定功能或預定功能指標降低到許用值以下。失效的主要形式是破壞，但不僅僅指破壞。常見主要失效形式有：斷裂：如軸、齒輪輪齒發生斷裂表面點蝕：工作表面片狀剝落塑性變形：零件發生永久性變形過大彈性變形表面破壞過大振動和噪聲、過熱等例如軸可能的失效形式：斷裂、塑性變形、過大彈性變形、共振強度問題剛度問題耐磨性問題Fn§2機械零件的主要失效形式及設計準則設計零件時應滿足的基本要求

工作可靠、成本低2工作能力準則工作能力：不失效條件下零件的安全工作限度這個限度通常是以零件承受載荷的大小來表示，所以又常稱為“承載能力”如：吊鉤最大起重量——50kN工作能力或承載能力——50kN工作能力準則：衡量零件工作能力的指標對零件設計，針對其主要失效形式選擇適合的工作能力準則進行設計具體有：強度準則、剛度準則、耐磨性準則、振動穩定性準則、耐熱性準則50kN3強度準則機械零件工作能力的最基本準則強度：材料抵抗斷裂或殘余變形的能力強度準則：工作應力≤許用應力

σ≤[σ]或τ≤[τ]針對失效形式：斷裂、疲勞破壞、殘余變形典型零部件：軸、齒輪、帶輪等正應力：剪應力：極限應力表面磨損:p≤[p](比壓、壓強)→耐磨性表面壓潰:p≤[p](擠壓應力)→擠壓強度接觸疲勞:

H≤[H](接觸應力)→接觸強度(點蝕)（齒輪為例）

表面強度:→疲勞破壞整體斷裂(脆性材料)過大的殘余變形（塑性材料）→整體

破壞靜強度→疲勞斷裂(塑、脆性材料)→疲勞強度整體強度:變應力靜應力齒輪、滾動軸承等4剛度準則剛度：材料抵抗彈性變形的能力剛度準則：實際變形量≤許用變形量彎曲剛度：撓度條件：y≤[y]

傾角條件：θ≤[θ]

扭曲剛度：扭角條件：j≤[j]針對失效形式：過大的彈性變形典型零部件：軸、蝸桿等5耐磨性準則耐磨性：零件抗磨損的能力磨損是相當復雜的物理化學過程影響磨損的因素包括載荷的大小和性質、滑動速度、潤滑劑的化學性質和物理性質等具體有：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖蝕磨損、微動磨損耐磨性準則：

P

針對失效形式：零件表面破壞典型零部件：齒輪、軸承、鏈等6耐熱性準則高溫引起承載能力降低、蠕變，也會造成熱變形、附加熱應力，破壞正常的潤滑條件，改變零件間的間隙，降低精度等耐熱性準則：工作溫度低于許用值針對失效形式：高溫引起的潤滑不良、蠕變典型零部件：蝸桿、齒輪、滑動軸承等7其他計算準則共振：當機器的自振固有頻率f與周期性激振頻率fp相同或整數倍時，就會發生共振，此時振幅急劇增大，導致零件破壞或機器工作條件失常等振動穩定性：機器工作時振幅不能超過許可值振動穩定性準則：0.85f>fp

或

1.15f<fp針對失效形式：共振產生的工作失常典型零部件：軸等振動穩定性準則可靠性

可靠度=正常工作數／總數

其它

破壞正常工作條件引起的失效（聯接松動、帶傳動打滑、腐蝕、過熱高溫蠕變......）§3機械零件的設計方法與步驟

理論設計（常規、現代）經驗設計模型實驗設計關鍵:①σ的計算②σlim的取值①設計計算②校核計算強度條件：其中步驟：選類型載荷計算確定計算準則選材確定基本尺寸結構設計校核畫零件工作圖等。鋼和鑄鐵，其次是有色金屬和非金屬§4機械零件的材料及其選擇

1金屬材料（1）鑄鐵:含Ｃ＞2％的鐵碳合金稱為鑄鐵→良好的液態流動性（易成型）、吸振、耐磨、價廉。（2）鋼:含Ｃ量＜2％的鐵碳合金稱為鋼→具有高的強度、韌性和塑性，可用熱處理改變其特性按化學成分，鋼分為：

A.碳素鋼：低碳鋼(C)<0.25%、中碳鋼(C)=0.25%～