機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)匯總

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)匯總機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第 一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。那么，機(jī)械設(shè)計(jì)的 基礎(chǔ)知識(shí)有哪些呢？下面就和XX起看看吧！機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)匯總1、 機(jī)械零件常用材料：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 （Q 屈服強(qiáng)度 ） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 （20 平均碳的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為萬分之 20） 、合金結(jié)構(gòu)鋼 （20Mn2 錳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) 約為 2%）、鑄鋼 （ZG230-450 屈服點(diǎn)不小于 230，抗拉強(qiáng)度不 小于 450） 、鑄鐵 （HT200 灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度 ）2、常用的熱處理方法：退火 （隨爐緩冷 ）、正火 （在空 氣中冷卻 ）、淬火 （在水或油中迅速冷卻 ） 、回火（吧淬火

2、后的 零件再次加熱到低于臨界溫度的一定溫度，保溫一段時(shí)間后 在空氣中冷卻 ）、調(diào)質(zhì) （淬火+高溫回火的過程 ） 、化學(xué)熱處理 （ 滲碳、滲氮、碳氮共滲 ）3、機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性：便于零件毛坯的制造、便 于零件的機(jī)械加工、便于零件的裝卸和可靠定位4、機(jī)械零件常見的失效形式：因強(qiáng)度不足而斷裂 ; 過 大的彈性變形或塑性變形 ; 摩擦表面的過度磨損、打滑或過 熱;連接松動(dòng) ;容器、管道等的泄露 ; 運(yùn)動(dòng)精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要 求5、應(yīng)力的分類：分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力。最基本的變應(yīng) 力為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力，穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng) 力有非對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對稱循環(huán)變 應(yīng)力三種6、疲勞破壞及其特點(diǎn)：變應(yīng)力作用下的

3、破壞稱為疲勞 破壞。特點(diǎn)：在某類變應(yīng)力多次作用后突然斷裂 ; 斷裂時(shí)變 應(yīng)力的最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服極限 ; 即使是塑性材料， 斷裂時(shí)也無明顯的塑性變形。確定疲勞極限時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)力 的大小、循環(huán)次數(shù)和循環(huán)特征7、接觸疲勞破壞的特點(diǎn)：零件在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用 下，首先在表面或表層產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后再滾動(dòng)接觸 過程中， 由于潤滑油被基金裂紋內(nèi)而造成高壓， 使裂紋擴(kuò)展， 最后使表層金屬呈小片狀剝落下來，在零件表面形成一個(gè)個(gè) 小坑，即疲勞點(diǎn)蝕。疲勞點(diǎn)蝕危害：減小了接觸面積，損壞 了零件的光滑表面， 使其承載能力降低， 并引起振動(dòng)和噪聲。 疲勞點(diǎn)蝕使齒輪。滾動(dòng)軸承等零件的主要失效形式8、引入虛約束

4、的原因：為了改善構(gòu)件的受力情況（ 多個(gè)行星輪 ） 、增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的剛度 （軸與軸承 ） 、保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性 能9、螺紋的種類：普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形 螺紋、鋸齒形螺紋10、自鎖條件：入W書即螺旋升角小于等于當(dāng)量摩擦角11、 螺旋機(jī)構(gòu)傳動(dòng)與連接：普通螺紋由于牙斜角B大， 自鎖性好，故常用于連接 ; 矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋因B小，傳動(dòng)效率高，故常用于傳動(dòng)12、 螺旋副的效率：n =有效功/輸入功=tan入/tan（入+ 書v） 般螺旋升角不宜大于 40。在d2和P一定的情況下， 鎖著螺紋線數(shù)n的增加，入將增大，傳動(dòng)效率也相應(yīng)增大。 因此，要提高傳動(dòng)效率，可采用多線螺旋傳動(dòng)13、螺旋機(jī)構(gòu)的類

5、型及應(yīng)用： 變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)， 傳力螺旋 （ 千斤頂、壓力機(jī)、臺(tái)虎鉗 ） 、傳導(dǎo)螺旋 （ 車窗進(jìn)給 螺旋機(jī)構(gòu) ） 、調(diào)整螺旋 （ 測微計(jì)、分度機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、道具 進(jìn)給量的微調(diào)機(jī)構(gòu)）變直線運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)14、 螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：具有大的減速比; 具有大的里的增益 ; 反行程可以自鎖 ; 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，工作可靠; 各種不同螺旋機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率差別很大 （具有自鎖能力的的螺旋 副效率低于 50%）15、連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用的原因：能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換; 連桿機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)副均為低副，壓強(qiáng)小、磨損輕、便于潤滑、壽命長 ; 其接觸表面是圓 柱面或平面，制造比較簡易，易于獲得較高的制造精度16、 曲柄

6、存在條件：最短桿長度+最長桿長度w其他 兩桿之和最短桿為連架桿或機(jī)架。17、凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律及沖擊特性：等速：剛性沖擊、低 速輕載等加速等減速： 柔性沖擊、 中速輕載余弦加速度：柔性沖擊、中速中載正弦加速度：無沖擊、高速輕載18、 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與基圓半徑關(guān)系：r0=v2/( 3 tan a )-s，其中r0為基圓半徑，s為推桿位移量19、 滾子半徑選擇：p a= p -r，當(dāng)p =r時(shí)，在凸輪實(shí)際 輪廓上出現(xiàn)尖點(diǎn)，即變尖現(xiàn)象，尖點(diǎn)很容易被磨損；當(dāng)p r , 通常取r 1（實(shí)際 嚙合線段B1B2的長度大于輪齒的法向齒距）124 、齒廓嚙合基本定律：作平面嚙合的一對齒廓，它們 的瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線，

7、必于兩齒輪的連心線交于相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)C,該節(jié)點(diǎn)將齒輪的連心線所分的兩個(gè)線段的與齒輪的角速成反比。25、根切：產(chǎn)生原因：用齒條型刀具 （或齒輪型刀具） 加工齒輪時(shí)。若被加工齒輪的齒數(shù)過少，道具的齒頂線就會(huì)超過輪坯的嚙合極限點(diǎn)，這時(shí) 會(huì)出現(xiàn)刀刃把齒輪根部的漸開線齒廓切去一部分的現(xiàn)象，即 根切; 后果： 使得齒輪根部被削弱， 齒輪的抗彎能力降低， 重合度減小 ; 解決方法： 正變位齒輪 26 、正變位齒輪優(yōu)點(diǎn)： 可以加工出齒數(shù)小于 Zmin 而不發(fā)生根切的齒輪，使齒輪傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸減小 ; 選擇適當(dāng)變位量來滿足實(shí)際中心距得的要求提高小齒輪的抗彎能力，從而提高一對齒輪傳動(dòng)的總體強(qiáng)度27 、齒輪的失效形式：

8、 齒輪折斷、 齒面點(diǎn)蝕、 齒面膠合、 齒面磨損 ; 開式齒輪主要失效形式為齒輪磨損和輪齒折斷 ; 閉式齒輪主要是齒面點(diǎn)蝕和輪 齒折斷 ; 蝸桿傳動(dòng)的失效形式為輪齒的膠合、點(diǎn)蝕和磨損28、齒輪設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：對于一般使用的齒輪傳動(dòng)，通常只 按保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度及保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì) 算29、參數(shù)選擇：齒數(shù)：保持分度圓直徑不變，增加齒數(shù)能增大重合度，改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性，節(jié)省制造費(fèi)用，故在滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，齒數(shù)多一些好；閉式z=2040開式z=1720;齒寬系數(shù)：大 齒輪齒寬 b2=b;小齒輪 b仁b2+（210）mm;齒數(shù)比：直齒 u 5;斜齒uw 67;開式齒輪或手動(dòng)齒輪 u可取到8

9、1230、 直齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊和噪聲大; 斜齒輪傳動(dòng) 平穩(wěn)，沖擊和噪聲小，適合于高速傳動(dòng)31、輪系的功用： 獲得大的傳動(dòng)比 （減速器 ）; 實(shí)現(xiàn)變速、 變向傳動(dòng) （ 汽車變速箱 ）; 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 （ 差速器、汽 車后橋 ）; 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng) （ 發(fā)動(dòng)機(jī)主減速器、行 星減速器 ）32、帶傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：具有良好的彈性，能緩沖吸振，尤其是 V 帶沒有接頭，傳動(dòng)較平穩(wěn)，噪聲小; 過載時(shí)帶在帶輪上打滑，可以防止其他器件損壞; 結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護(hù)方便，成本低 ; 適用于中心距較大的傳動(dòng) ; 缺點(diǎn)： 工作中有彈性滑動(dòng)，使傳動(dòng)效率降低，不能準(zhǔn)確的保持主動(dòng) 軸和從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速比關(guān)系

10、 ; 傳動(dòng)的外廓尺寸較大 ; 由于需要 張緊，使軸上受力較大 ; 帶傳動(dòng)可能因摩擦起電， 產(chǎn)生火花， 故不能用于易燃易爆的場合33、影響帶傳動(dòng)承載能力的因素：初拉力Fo 包角 a 摩擦系數(shù) f 帶的單位長度質(zhì)量 q 速度 v34、帶傳動(dòng)的主要失效形式：打滑和疲勞破壞; 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在不打滑的前提下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。35、彈性滑動(dòng)與打滑：打滑：由于超載所引起的帶在帶 輪上的全面滑動(dòng)，可以避免 ; 彈性滑動(dòng)：由于帶的彈性變形 而引起的帶在帶輪上的滑動(dòng)，不可避免36 、螺紋連接的基本類型：螺栓連接 （ 普通螺栓連接、鉸制孔用螺栓連接 ） 、雙 頭螺柱連接、螺釘連接、緊螺釘連接37、螺紋連接的

11、防松：摩擦防松 （ 彈簧墊圈、雙螺母、 橢圓口自鎖螺母、橫向切口螺母 ） 、機(jī)械防松 （ 開口銷與槽形 螺母、止動(dòng)墊圈、圓螺母止動(dòng)墊圈、 串連鋼絲 ） 、永久防松 （沖 點(diǎn)法、端焊法、黏結(jié)法 ）38、提高螺栓連接強(qiáng)度的方法： 避免產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力 ; 減少應(yīng)力集中39、鍵連接類型： 平鍵連接 （側(cè)面 ） 、半圓鍵連接 （ 側(cè)面） 、 楔鍵連接 （ 上下面 ） 、花鍵連接 （ 側(cè)面）40、平鍵的剖面尺寸確定：鍵的截面尺寸b X h（鍵寬X鍵高） 以及鍵長 L 41 、聯(lián)軸器與離合器區(qū)別：連這都是用來 連接兩軸 （ 或軸與軸上的回轉(zhuǎn)零件 ） ，使它們一起旋轉(zhuǎn)并傳遞 扭矩的器件，用聯(lián)軸器連接的兩根軸

12、，只有在停止運(yùn)轉(zhuǎn)后用 拆卸的方法才能將他們分離 ; 離合器則可在工作過程中根據(jù) 工作需要不必停轉(zhuǎn)隨時(shí)將兩軸接合或分離42、聯(lián)軸器分類：剛性聯(lián)軸器 （ 無補(bǔ)償能力 ） 和撓性聯(lián)軸 器（ 有補(bǔ)償能力 ）43、聯(lián)軸器類型的選擇：對于低速、剛性大的短軸可選 用剛性聯(lián)軸器 ; 對于低速、剛性小的長軸可選用無彈性元件 的撓性聯(lián)軸器 ; 對傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械可選用齒式聯(lián)軸 器; 對于高速、有振動(dòng)和沖擊的機(jī)械可選用有彈性元件的撓 性聯(lián)軸器 ; 對于軸線位置有較大變動(dòng)的兩軸，則應(yīng)選用十字 軸萬向聯(lián)軸器44、軸承摩擦狀態(tài)：干摩擦狀態(tài)、邊界摩擦狀態(tài)、液體 摩擦狀態(tài)、混合摩擦狀態(tài) ; 邊界和混合摩擦統(tǒng)稱為非液體摩

13、 擦45、驗(yàn)算軸承壓強(qiáng) p：控制其單位面積的壓力，防止軸 瓦的過度磨損；演算pv :控制單位時(shí)間內(nèi)單位面積的摩擦功 耗 fpv ，防止軸承工作時(shí)產(chǎn)生過多的熱量而導(dǎo)致摩擦面的膠 合破壞；演算V：當(dāng)壓力比較小時(shí)，p和pv的演算均合格的 軸承，由于滑動(dòng)速度過高，也會(huì)發(fā)生因磨損過快而報(bào)廢，因 此需要保證V 46、非液體摩擦滑動(dòng)軸承的主要失效形式為磨損和膠合47、軸的分類：心軸 （ 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸、固定心軸 ； 只承受彎矩 不承受扭矩 ） 、轉(zhuǎn)軸（即承受彎矩又承受扭矩 ）、傳動(dòng)軸 （主要 承受扭矩，不承受或承受很小彎矩 ）48、軸的計(jì)算注意：軸上有鍵槽時(shí)，放大軸徑：一個(gè) 鍵槽 3 -5 ； 兩個(gè)鍵槽 7-10 式中彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜 應(yīng)力時(shí)，取a =；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取a =；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取a =1 （ a為折合系數(shù)）49 、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般原則：軸的受力合理，有利于滿足 軸的強(qiáng)度條件 ； 軸和軸上的零件要可靠的固定在準(zhǔn)確的工作 位置上 ； 軸應(yīng)便于加工 ； 軸上的零件要便于拆裝和調(diào)整 ； 盡量 減少應(yīng)力集中等50、滾動(dòng)軸承類型選擇影響因素：轉(zhuǎn)速高低、受