正文 第一章 機械設計基礎學習指導(五)(2 / 3)

(1)較強的實踐性任何零件設計問題的分析都是以工程實際情況為前提,其基本理論源於工程實踐,又直接服務於工程實踐。

(2)涉及的基礎知識麵較廣涉及到的內容是以數學、物理等基礎理論學科為基礎,綜合運用機械製圖、工程力學(或理論力學和材料力學)、金屬材料及熱處理、公差配合與技術測量、金屬工藝及金工實習,以及本課程的機械原理部分等技術基礎學科的基本理論知識,完成對機械零件設計問題、設計方法的分析。

(3)章節間的聯係較鬆散這部分的章節之間具有一定的相對獨立性、自成係統。有些章節順序可以調換,並不會因此而影響教學效果和教學任務的順利完成。

(4)參數、係黎和公式鋅多,而複雜這主要是從工程實際考慮,機械等功能與設計計算的影響因素較多,很多影響因素都不能單純由理論計算解決,常需用各種參數、係數來考慮。其中有的由實驗獲得,有的則由經驗或半經驗給出。即使計算也不完全是理論公式,很多都是實驗的、經驗的或半經驗的公式,甚至有的是理論、實驗和經驗的綜合。

(5)機械零件設計、解題結果的多樣性和設計過程的反複性由於考慮各種影響因素的參數、係數的取值都有一定的允許範圍或適用範圍,加之每個設計者對影響因素的理解、設計的經曆和經驗的不同,取值就會不同,甚至差別很大,結果自然也就不同。設計結果的評判也不再僅僅是對與錯,而是合理與否或優、劣之分。由於工程實際中對零件設計的影響十分複雜,即使有經驗的敘計者也難免在設計中出現紕漏;當某—步發現問題或不妥之處,都必須返到前麵有關步驟去修改。因此,設計過程是一個不斷返回,不斷完善,逐漸接近優化結果的過程。

鑒於機械零件設計部分的上述特點,就其學習方法提出如下注意事項。

(1)在學習過程中要結合本教材的有關內容,有目的地複習先修課程所學知識,這樣做可收到事半功倍的效果。

(2)要善於總結,抓住重點,找出各種零、部件設計的基本規律。

(3)學習的重點應放在對基本知識、基本理論和各種參數、係數的幾何與物理意義、在零件設計中的作用、影響其取值的因素、選取原則等諸方麵的理解上,在理解的基礎上做到比較熟練掌握。

(4)由於計算公式的來源複雜,其推演過程隻要有所了解即可,重點應放在掌握它們要解決的問題、準則、原理、條件性和應用範圍上。

(5)重視習題課,因習題課是教師結合設計題目對本章內容的一次總結;對學生則是一次本章所學基本概念、基本理論知識的理解和掌握程度以及利用所學知識解決設計問題能力的檢查。

(6)完成課外作業時,要克服單純任務觀點和重設計計算、輕結構設計的偏向,盡量獨立完成,並結合習題對本章內容進行全麵複習、鞏固和加深理解。

總之,機械零存設計部分的學習中主要精力要放在屬於需理解深透的基本理論,應弄懂弄通的基本概念和應知應會的基本知識上。在深入理解的基礎上熟練掌握,最忌死記硬背。

機械零件設計概論這一章所闡述的都是進行機械零件設計的基本知識和應遵循的基本原則。其中大部分內容都是在先修課中學過、需在本課程中鞏固概念、加深理解、特別是結合到機械零件設計中運用方麵的內容。因此,要結合本章內容對相關課程的知識進行認真地複習。例如結合機械零件的強度一節,複習材料力學關於載荷、應力種類、強度理論與變應力等論述的章節;結合材料,鋼的熱處理概念一節,複習金屬材料及熱處理關於材料種類、牌號規定、機械性能和各種熱處理方法的工藝過程、作用及選用原則等章節;結合結構與製造工藝性內容,複習金屬工藝學及金工實習有關基本知識;並把這些內容與機械零件的設計知識聯係起來。

此外,本章學習中要把失效與破壞的概念區分清楚。機械零件喪失工作能力或達不到設計要求的性能時,稱為宍效。零件破壞了,當然也就失效了,但它隻是失效形式的一種,實際上,失效的含義比破壞廣泛得多。例如,依靠摩擦工作的零件發生打滑,髙速旋轉的零件因振動而不能保證運動的準確度,以及螺栓聯接喪失了保證緊密性的能力等都不一定發生零件的破壞,但這些零件已不能正常工作,均已失效。常見失效形式見教材。

機械零件失效分析的一個重要目的就是為了尋找適當措施以防止或延效的發生,從理論設計、結構設計、製造工藝等方麵入手解決。本課程中的失效分用,主要在於分析失效的機理和影響因素,以痗出設計中的工作能力計算準則和相同的計算方法,進而提出一些設計指南,因此,材料選擇、參數優化、強度計算、結構統計、工藝擬定等等,很多都是從零件的主要失效形式分析擴展開的;學習時也要抓住這個分析,以便對於擴展的方方麵麵有深入的理解,並用於實際設計問題中。

機械零件的強度準則是機械零件設計中應用最廣泛的工作能力計算準則之一。有關機械零件強度計算的內容在工程力學(或材料力學)中已經學過,在此起著複習和銜接的作用,亦有的在力學基礎上有所擴展和加深。這些都是機械零件設計的基礎,必須熟練掌握,並在學習以後各章時緊密聯係本章有關內容,以便加深理解。通常機械零件危險剖麵強度的判據可寫成工作應力。

其中材料極限應力應根據工作應力類型不同來選擇。工作應力為靜應力時,極限應力對脆性材料為強度極限,對於塑性材料為屈服極限;工作應力為變應力時,極限應力為疲勞極限。對於零件的表麵強度計算上式也適用,僅需把相應的極限應力代入即可,例如工作應力為接觸應力時,極限應力為接觸疲勞極限。許用應力和許用安全係數是機械零件強度的主要依據。在設計中,常采用查表法,啊時也用鈾分係數法。查表法的特點是簡單、具體、可靠,但一般一種表格隻適用於的條件和範圍,這是在確定許用應力和許用安全係數值時應特別注意的。

材料與熱處理方法的選擇、結構與製造工藝性的確定以及標準化的實施,都應圍繞提高零件的工作能力、降低生產成本等問題進行。本章對這些問題僅提供了一般性的原則,至於具體的零件應在一段原則的基礎上,根據後續各章的介紹決定。