课程：机械设计A 祝同学们在新学期学习进步！.

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1 课程：机械设计A 祝同学们在新学期学习进步！

2 绪 论 (课程的内容、性质、目标及设置) 机器的组成： 2

3 绪 论 机器的组成： 3

4 绪 论 机器的组成： 4

5 绪 论 机器的组成： 辅助系统（比如润滑、显示、照明等) 原动部分 传动部分 执行部分 控制部分

6 ｛ ｛ 机器传动部分的结构组成： 各种 机构 零部件 通用零件:轴、齿轮、轴承 专用零件 通用零件 本课程内容：
连接件 通用零件 ｛ (螺纹连接、键连接等) 传动件 (带、链、齿轮、蜗杆传动) 轴系零部件 (轴、轴承、联轴器) 本课程内容： 研究通用零件的设计理论及方法

7 课程的性质： 专业基础课 课程的目标： 1、掌握通用零件的设计原理、方法。机器设计的一般规律； 2、掌握典型零件的实验方法；
3、培养运用标准、规范和设计资料 进行设计工作的能力。 4、了解机械方案设计、现代设计理论与方法。

8 课程的设置 4 学分,闭卷考试课. 课程实验： 8 学时 1、机械零件认识实验(2学时) 2、带传动实验 (2学时)
课堂理论教学：6～20周，60学时， 4 学分,闭卷考试课. 课程实验： 8 学时 1、机械零件认识实验(2学时) 2、带传动实验 (2学时) 3、轴系结构设计实验(2学时) 4、滑动轴承特性实验(2学时)

9 网址：http://cae.jlu.edu.cn 实验选课
《机械设计A》课程选实验须知 选实验时间： （10月 8 和 9日） 网址： 实验选课 实验项目 实验学时 实验地点 机械零件认识 2学时 三教111 带传动 三教109 轴系部件结构设计 三教108 滑动轴承特性实验

10 设计实践（课程设计）： 3周，3学分 教材参考书: 《机械设计》 第3版 授课、考试都以新教材为准。 人手一册。 不得复印。

11 教材参考书: 《机械设计学习指导》 第一版 实验指导、作业、大作业、模拟试题等。作业，实验报告在指导上完成，交指导。人手一册。 不得复印。

12 作业，实验报告以班级为单位、按学号的先后顺序排好，由课代表统一送到三教214，批阅后统一取回。

13 教材参考书: 《机械设计课程设计》 第 2 版 2014年 作业、课程设计用 ——查阅标注、规范。

14 教材参考文献中 [1]、 [2]、[3]、 [4] 习题集：[13]、[14]、[15] 课程的网上资源： 吉林大学课程中心机械设计A 机械设计虚拟实验：

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17 实验选课网址：http://cae.jlu.edu.cn 《机械工程综合实验》须知 适用专业：机械工程及自动化及汽车、生物实验班
选实验时间： (10月 8、9日) 实验选课网址： 实验项目 实验学时 实验地点 几何精度（一） 2学时 逸夫材料馆540 几何精度（二） 齿轮设计（一） 三教第五教室 齿轮设计（二） 齿轮设计（三） 齿轮制造 工科基地白楼一楼 齿轮检测 逸夫材料馆543

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19 课程规范及学习要求： 平时成绩占 25% ；期末： 75% 包括：平时作业、测验、考勤、实验 作业按时，上课前交
写清楚班级、姓名、学号（新、旧） 选课序号。 发现抄作业的按不交处理。 作业以班为单位交，按序号排序。 每班一个课代表。

20 第1章 机械设计概要 §1-1 机械设计的基本要求 §1-2 机械设计的一般步骤 §1-3 零件的主要失效形式与设计准则
§1-4 机械零件的设计方法与步骤 §1-5 机械零件设计的基本原则

21 第1章 机械设计概要 §1-1 机械设计的基本要求 一、设计机器的基本要求： 零件应满足要求？ 1.机器功能要求 1、强度、刚度、耐磨性
2.经济性要求 2、合理工艺、材料 3.劳动保护要求 4.环境保护要求 3、新技术、创新 5.可靠性要求 4、零件的寿命要求

22 §1-2 机械设计的一般程序 明确设计任务 ↓ 拟定设计方案 编写技术文件 计算说明书 使用说明书 标准件明细表 外购件明细表 验收条件 ↓
技术设计 运动学设计 动力学设计 零件设计 装配草图设计 装配图设计 零件图设计 装配草图设计

23 §1-3 零件的主要失效形式与设计准则 一、主要失效形式： 二、零件设计准则： 1.整体断裂 1.强度准则 2.过大的变形 2.刚度准则
失效：零件由于某种原因丧失工作能力 一、主要失效形式： 二、零件设计准则： 1.整体断裂 1.强度准则 2.过大的变形 （弹性变形、残余变形） 2.刚度准则 3.零件的表面失效 3.耐磨性准则 4.破坏正常工作条 件引起的失效 4.振动准则

24 ｛ §1-4 机械零件的设计方法与步骤 一、设计方法 1.理论设计 许用应力法 验算式 安全系数法 设计式 2.经验设计 优化设计；
3.模型实验设计 可靠性设计； 4.现代设计方法： 有限元法； V1 V2

25 二、机械零件设计的步骤 1.按机器原理方案选择零件类型; 2.根据机器的工作要求， 计算零件上的载荷; 3.选择零件的材料;
※ 2.根据机器的工作要求， 计算零件上的载荷; ※ 3.选择零件的材料; 4.分析零件的主要失效形式，选定设计准则，设计主要尺寸; ※ 5.结构设计; 6.必要的验算; 7.绘制零件工作图，写设计说明书。

26 第1章 机械设计概要 §1-1 机械设计的基本要求 §1-3 零件的主要失效形式 与设计准则 §1-4 机械零件的设计方法与步骤

27 第2章 机械零件的强度与耐磨性 拉杆强度条件： 塑性材料 静应力 ｛ ｛ 脆性材料 疲劳极限 变应力 提高强度?

28 §2-1 机械零件的疲劳强度计算 名义载荷(公称载荷):Fn, Tn , Mn 计算载荷 ： —载荷系数 载荷变化大，K 大。
一、机械零件的载荷 名义载荷(公称载荷):Fn, Tn , Mn 计算载荷 ： —载荷系数 载荷变化大，K 大。

29 应力循环特性 变应力:

30 材料的疲劳曲线（srN—N） 什么是疲劳曲线，疲劳曲线的方程； 疲劳曲线在机械设计中应用，例题。 讲授教师：吉林大学 寇尊权

31 1、材料疲劳曲线（srN—N）

32 1、材料疲劳曲线（srN—N） 指材料疲劳极限srN 与应力循环次数N 之间关系的曲线。 N 循环基数 ？ N

33 N N 当 有限寿命 疲劳极限 当 无限寿命 疲劳极限

34 对于有限寿命疲劳极限srN可表示为： ——寿命系数 疲劳曲线的另一种形式：两边取对数：

35 X Y -——斜率为-1/m的直线

36 对数坐标下的 疲劳曲线

37 寿命系数： 对于寿命系数的两边可否对数？？ 对数坐标系下直线的斜率为多少？

38 对数坐标下的 寿命系数KN

39 2、材料疲劳曲线在机械设计中的应用 a）确定给定寿命下的疲劳极限 =600.0MPa
例1：某齿轮材料调质处理，已知齿根弯曲疲劳极限为sFlim=450MPa，疲劳曲线的寿命幂指数m=6.22，循环基数N0=3×106，求应力循环次数N=5×105 时的疲劳极限sFlim N。 =600.0MPa

40 b）用寿命系数法确定给定寿命下的疲劳极限
例1：某齿轮材料调质处理，已知齿根弯曲疲劳极限sFlim=450MPa，寿命系数曲线图，求应力循环次数N=5×105时的疲劳极限sFlim N。 弯曲寿命系数 YN=1.35 =607MPa

41 c）从疲劳寿命系数图获得的数据 弯曲寿命系数 寿命系数： N0=3×106 →m=6.22

42 内容小结： 什么是疲劳曲线，疲劳曲线的方程； 疲劳曲线在机械设计中应用，例题。

43 三、极限应力图 已知材料的 极限应力 、 、 可绘制简化的 材料的极限应力图

44 四、影响机械零件疲劳强度的因素 综合影响系数 考虑应力集中 考虑表面质量 考虑尺寸效应 *只降低极限应力幅,不影响平均应力

45 零件的极限应力图 A1 B1 A B D C

46 （ ， ） B C A D 可绘制零件 极限应力图 已知

47 五、单向稳定变应力时零件的疲劳强度 1.对称循环变应力 (r=-1) M 工作应力点W（0,σa）→（0,σmax）

48 安全系数与强度条件: 2.非对称循环变应力 F M

49 已知工作应力点W（ ， ） 找极限应力点W1（ ， ） A D （ , ） (1) r = C

50 (1) r = C （ , ） A D ｝ 求 、

51 K a m + - s y 1 K a m + - s y 1 ≥S （ , ） 疲劳强度计算 A （ , ） D C 静强度计算 ≥S

52 (2) s m C = ｝ 求 、 （ , ） （ , ） K

53 (2) s m C = 求应力幅安全系数

54 (3) （ , ） （ , ） K

55 (3) 求应力幅安全系数

56 对于有限寿命 求安全系数 如果应力变化规律难以确定,则按照 r=C 计算。

57 六、单向不稳定变应力时 零件的疲劳强度 σ t a.随机变应力 t σ b.周期性变应力 t σ c.周期性不稳定变应力

58 六、单向不稳定变应力时 零件的疲劳强度 1.疲劳损伤累积假说

59 损伤率 极限条件 =1 安全工作 对零件的损伤率 ＋ =

60 2.疲劳强度计算 极限条件: 安全工作条件:

61 当量应力：

62 非对称不稳定循环变应力？ t σ 等效对称循环变应力？

63 七、复合应力状态下的疲劳强度计算 ≥[S]

64 八、提高零件疲劳强度的措施 1、降低应力集中 2、提高表面质量 3、采用强化工艺 4、采用高强度材料

65 练习题： 1、零件上的应力是静应力，采用塑性材料（如35钢）制造，强度设计时，极限应力应取为材料的 极限；若采用脆性材料（如灰铁TH250）制造，强度设计时，极限应力应取为材料的 极限。 2、有限寿命疲劳曲线反映____________ _________之间的关系。 屈服 强度 疲劳极限与 应力循环次数

66 （d）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。
3、下列四种说法中______是正确的。 （a）变应力只能由变载荷产生 ； （b）静载荷不能产生变应力； （c）变应力是由静载荷产生 ； （d）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。 （d）

67 4、某零件的极限应力图和工作应力点如图示，分析比较三种典型应力变化规律情况下，安全系数Sca大小 ?

68 5、已知材料的对称循环弯曲疲劳极限s-1 =200MPa，循环基数N0=107，m = 9，试计算应力循环次数 N 为 次时，材料的有限寿命弯曲疲劳极限s-1N？ 若零件上对称循环应力幅为sa＝90MPa 综合影响系数Ks＝2.3,试计算零件有限寿命安全系数Sca＝？ =273.4 MPa

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