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机械设计基础第三章和第四章PPT大纲

CATALOGUE目录机械设计概述第三章：机械零件的强度与耐磨性设计第四章：机械零件的疲劳设计机械零件的失效形式及预防措施机械设计中的优化方法第三章与第四章知识融合应用

01机械设计概述

03促进科技创新机械设计涉及多个学科领域，是推动科技进步和创新的重要手段。01实现产品功能机械设计是将需求转化为具体产品的关键环节，直接影响产品的性能、质量和成本。02提升生产效率优秀的机械设计能够降低生产难度，提高生产效率，减少资源浪费。机械设计的重要性

满足使用要求保障安全性经济性合理便于制造和维护机械设计的基本原则设计应首先满足产品的使用要求，包括功能、性能、寿命和可靠性等。设计应在满足使用要求和安全性的前提下，尽可能降低成本，提高经济效益。设计应确保产品在使用过程中的安全性，防止对人员和环境造成危害。设计应考虑产品的制造工艺和维护保养的便捷性，以降低生产成本和维修成本。

机械设计的发展历程手工设计阶段早期机械设计主要依靠手工绘图和简单计算，设计效率低下且精度不高。计算机辅助设计阶段随着计算机技术的发展，CAD等设计软件广泛应用于机械设计领域，大大提高了设计效率和精度。智能化设计阶段近年来，人工智能、大数据等技术在机械设计中的应用逐渐增多，推动机械设计向智能化、自动化方向发展。

02第三章：机械零件的强度与耐磨性设计

强度理论阐述四种常用强度理论（最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论）及其应用范围。强度计算方法介绍基于强度理论的强度计算方法，包括静强度、疲劳强度等。应力与应变概念介绍应力、应变定义及其相互关系，阐述材料力学行为基础。强度设计基础

介绍摩擦、磨损定义及其分类，分析磨损产生原因及影响因素。摩擦与磨损概念耐磨性材料选择耐磨性设计方法根据零件工作条件，合理选择耐磨性材料，提高零件使用寿命。介绍常用耐磨性设计方法，如表面强化、结构优化等。030201耐磨性设计基础

分析强度与耐磨性之间的相互影响，阐述在提高强度时如何考虑耐磨性要求。相互影响探讨如何在满足强度要求的前提下，通过合理设计提高零件耐磨性。优化设计强度与耐磨性的关系

选用高强度、高耐磨性材料，提高零件整体性能。材料选择通过热处理工艺改善材料内部组织，提高零件强度和耐磨性。热处理强化采用表面涂层、表面改性等技术，提高零件表面强度和耐磨性。表面处理技术优化零件结构设计，降低应力集中，提高零件整体强度和耐磨性。结构优化提高零件强度与耐磨性的措施

03第四章：机械零件的疲劳设计

疲劳曲线与极限S-N曲线表示应力与循环次数的关系，疲劳极限是材料在无限多次交变应力作用下而不破坏的最大应力。应力集中对疲劳强度的影响零件截面尺寸发生突然变化处会出现应力集中现象，显著降低零件的疲劳强度。疲劳破坏概念在循环应力作用下，零件发生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生断裂的过程。疲劳设计基础

工作应力低于疲劳极限，零件可无限期使用，适用于重要零件和特殊场合。无限寿命设计工作应力高于疲劳极限，零件在有限循环次数内发生疲劳破坏，需进行寿命计算和校核。有限寿命设计假定零件内存在初始裂纹或类裂纹缺陷，通过断裂力学方法分析裂纹扩展规律，确保在裂纹扩展到临界尺寸前能被发现并更换。损伤容限设计疲劳设计方法

合理选材选择高强度、高韧性、抗疲劳性能好的材料。优化结构设计避免应力集中，降低零件表面粗糙度，采用圆角过渡等。热处理强化通过淬火、回火等热处理方法提高材料强度和韧性。表面强化处理采用喷丸、滚压、渗碳淬火等表面强化处理方法提高零件表面硬度和抗疲劳性能。提高零件疲劳强度的措施

04机械零件的失效形式及预防措施

123机械零件在规定条件下，丧失规定功能的现象。失效定义断裂、变形、磨损、腐蚀等。失效分类设计、材料、工艺、使用维护等多方面因素。失效原因失效形式概述

断裂失效定义零件在受到外力作用时，某一截面上的应力超过强度极限而发生的断裂。断裂失效类型韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂等。预防措施合理设计零件结构、选用高强度材料、提高制造工艺水平、避免过载使用等。断裂失效及预防措施

零件在受到外力作用时，产生不可恢复的永久变形。变形失效定义弹性变形、塑性变形等。变形失效类型合理设计零件结构、选用高刚度材料、提高制造工艺水平、控制使用温度等。预防措施变形失效及预防措施

0102磨损失效定义零件表面在相对运动时，因摩擦而导致表面损伤。磨损失效类型磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损等。腐蚀失效定义零件在腐蚀性介质中，因化学或电化学反应而导致损伤。腐蚀失效类型化学腐蚀、电化学腐蚀等。预防措施合理选用摩擦副材料、降低表面粗糙度、提高润滑效果、选用耐腐蚀材料等。同时，加强设备维护和保养，定期检查并更换磨损严重的零件，以延长设备使用寿命。030405磨