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第一章机械设计基础东北大学国家工科机械基础课程教学基地

第一章机械设计基础（Generalconcepts）11.1绪论21.2机械设计一般程序31.3零件的失效形式与设计准则41.5对称循环变应力下零件疲劳强度计算51.6非对称循环变应力下零件疲劳强度计算61.4静应力下零件的强度计算71.7规律性非稳定变应力零件疲劳强度计算81.8双向变应力下零件疲劳强度计算9

§1.1绪论（Introduction）一、机械的定义具有确定相对运动的构件组合能实现能量转换或作有用功例：电动机—挖掘机—电能→机械能内燃机：热能→机械能→驱动液压系统→铲斗作功（机器+机构）

§1.1绪论（Introduction）二、机械的组成二、机械的组成传动装置原动机工作机皮带运输机传动简图原动机工作机传动装置控制系统抽象：

§1.1绪论（Introduction）二、机械的组成制造分析（机械设计）零件制造单元运动分析具体：（机械原理）构件运动单元零件—构件—机械（机构、机器）连杆

§1.1绪论（Introduction）三、课程的内容与特点三、课程的内容、特点、任务研究机械设计理论、方法，阐述机械设计的共性问题。含通用零件的工作原理、设计理论与方法、标准规范等。内容：联接件：螺纹联接、键联接传动件：齿轮、蜗杆、带、链支撑件：轴、轴承（滚动、滑动）其他：联轴器、离合器、弹簧

§1.1绪论（Introduction）三、课程的内容与特点理论内容章节间联系差,应用中相互联系密切。特点：技术基础课—理论+工程实际考虑因素多—修正系数多掌握机械设计基础理论，任务：具备设计传动装置及简单机械的能力培养机械装置整体构思能力

§1.2机械设计一般程序

(Generalprocedureofmachinedesign)一、机械应满足的要求1、使用要求：完成预定功能，生产率高2、安全可靠、寿命足够3、制造、运行费用低，维护方便4、其他：运输方便、造型美观

拟定系统组成、方案选择§1.2机械设计一般程序二、机械设计一般程序二、机械设计一般程序运动与动力学设计施工设计控制系统设计调试方案设计设计任务分析明确设计目的、要求考虑结构、公差工艺要求，绘装配图、零件图调试测试控制功能确定原动机功率、零件运动动力参数工程试验、修改设计

§1.2机械设计一般程序三、机械零件设计步骤三、机械零件设计步骤选择材料分析失效形式、设计准则、定形状和主要尺寸按工艺、标准规范要求，圆整设计尺寸确定零件上的载荷建立计算模型拟定零件的计算简图工程试验、修改设计

一、失效概念（Failure）§1.3零件的失效形式与设计准则

(Failuretypesanddesigncriteria)规定使用条件下规定的寿命期限内不能完成规定功能失效零件例:齿轮轴断裂—失效

二、失效形式（Failuretypes）1、整体断裂过载断裂疲劳断裂2、表面破坏磨损冷胶合热胶合点蚀塑性变形过大弹变5、功能失效3、变形过大胶合4、过大振动

四、常用设计准则（Designcriterias）1、强度准则强度—抗整体断裂、接触疲劳、塑变的能力强度准则：（基本准则）σ≤[σ]；τ≤[τ]2、刚度准则刚度—抗弹变能力刚度准则：y≤[y]三、工作能力准则（设计准则）工作能力准则：预定使用寿命期限内，零件安全工作的限度--承载能力指标、受失效形式限定、确定零件尺寸的依据

寿命准则：设计寿命L≥[L]要求寿命耐磨性—零件抗磨损失效的能力压强条件：p≤[p]防表面间油膜破坏产生磨损pv值条件：pv≤[pv](v—滑动速度)防表面间温升过高，油膜破坏加剧磨损—胶合4、耐磨性准则01fP＜0.87f0fP