機械設(shè)計基礎(chǔ)知識點整理

1、1、 機械零件常用材料：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q屈服強度）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（20平均碳的質(zhì)量分數(shù)為萬分之 20）、合金結(jié)構(gòu)鋼 （20Mn2 錳的平均質(zhì)量分數(shù)約為 2%）、鑄鋼（ ZG230-450 屈服點不小于230，抗拉強度不小于 450）、鑄鐵（HT200灰鑄鐵抗拉強度）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，保溫一段時間后 在空氣中冷卻） 、調(diào)質(zhì)（淬火 +高溫回火的過程） 、化學熱處理（滲碳、 滲氮、 碳氮共滲）3、機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性：便于零件毛坯的制造、便于零件的機械加工、便于零件的

2、裝卸 和可靠定位4、機械零件常見的失效形式：因強度不足而斷裂；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；容器、管道等的泄露；運動精度達不到設(shè)計要求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：變應(yīng)力作用下的破壞稱為疲勞破壞。特點：在某類變應(yīng)力多次作用 后突然斷裂；斷裂時變應(yīng)力的最大應(yīng)力遠小于材料的屈服極限；即使是塑性材料，斷裂 時也無明顯的塑性變形。確定疲勞極限時，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：零件在接觸應(yīng)力的反復作用下，首

3、先在表面或表層產(chǎn)生初始疲勞 裂紋，然后再滾動接觸過程中，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個小坑，即疲勞點蝕。疲勞點蝕 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，并引起振動和噪 聲。疲勞點蝕使齒輪。滾動軸承等零件的主要失效形式8、引入虛約束的原因：為了改善構(gòu)件的受力情況（多個行星輪）、增強機構(gòu)的剛度（軸與軸承）、保證機械運轉(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：入即螺旋升角小于等于當量摩擦角11、 螺旋機構(gòu)傳動與連接：普通螺紋由于牙斜角B大，自鎖性好，故常用于連接

4、；矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋因B小，傳動效率高，故常用于傳動12、 螺旋副的效率：n =有效功/輸入功=tan入/tan （入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，傳動效率也相應(yīng)增大。因此，要提高傳動效率，可采用多線螺旋傳動13、螺旋機構(gòu)的類型及應(yīng)用：變回轉(zhuǎn)運動為直線運動，傳力螺旋（千斤頂、壓力機、臺虎 鉗）、傳導螺旋（車窗進給螺旋機構(gòu)） 、調(diào)整螺旋（測微計、分度機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)、道具 進給量的微調(diào)機構(gòu)）變直線運動為回轉(zhuǎn)運動14、螺旋機構(gòu)的特點：具有大的減速比；具有大的里的增益；反行程可以自鎖；傳動平穩(wěn)， 噪聲小，工作可靠；各種不同螺

5、旋機構(gòu)的機械效率差別很大（具有自鎖能力的的螺旋副 效率低于 50%）15、 連桿機構(gòu)廣泛應(yīng)用的原因： 能實現(xiàn)多種運動形式的轉(zhuǎn)換； 連桿機構(gòu)中各運動副均為低副， 壓強小、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架。17、凸輪運動規(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1

6、9、滾子半徑選擇：p a=p -r，當p =r時，在凸輪實際輪廓上出現(xiàn)尖點，即變尖現(xiàn)象，尖點很容易被磨損；當pv r時，實際廓線發(fā)生相交，交叉線的上面部分在實際加工中被切掉，使得推桿在這一部分的運動規(guī)律無法實現(xiàn)，即運動失真；所以應(yīng)保證P>r，通常取r< 0.8 p, 般可增大基圓半徑以使p增大20、 齒輪傳動的優(yōu)缺點：優(yōu)點：適用的圓周速度和功率范圍廣；傳動比精確；機械效率高； 工作可靠；壽命長；可實現(xiàn)平行軸、相交軸交錯軸之間的傳動；結(jié)構(gòu)緊湊；缺點：要 求有較高的制造和安裝精度，成本較高；不適宜于遠距離的兩軸之間的傳動21、 漸開線的特性：發(fā)生線在基圓上滾過的一段長度等于基圓上被滾過

7、的弧長；漸開線上任一點的法線必與基圓相切，且N點位漸開線在 K點的曲率中心，線段 NK為其曲率半徑；cos a k=ON/OK=rb/r k漸開線上各點的壓力角不等，向徑rk越大，其壓力角越大，基圓上壓力角為零；漸開線的形狀取決于基圓大小，隨著基圓半徑增大，漸開線上對應(yīng)點的曲率半徑也增大，當基圓無限大時，漸開線成為直線，故漸開線齒條的齒廓為直 線；基圓以內(nèi)無漸開線22、齒輪嚙合條件：必須保證處于嚙合線上的各對齒輪都能正確的進入嚙合狀態(tài)， m1=m2=m ； a 1= a 2= a即模數(shù)和壓力角都相等；斜齒輪還要求兩輪螺旋角必須大小相 等，旋向相反；錐齒輪還要求兩輪的錐距相等；渦輪蝸桿要求蝸桿的

8、導程角與渦輪的螺 旋角大小相等，旋向相同23、 輪齒的連續(xù)傳動條件：重合度&=B1B2/p b > 1 （實際嚙合線段 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，它們的瞬時接觸點的公法線，必于兩齒輪的連心線交于相應(yīng)的節(jié)點 C,該節(jié)點將齒輪的連心線所分的兩個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。若被加工齒輪的齒數(shù) 過少，道具的齒頂線就會超過輪坯的嚙合極限點，這時會出現(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

9、法：正變位齒輪26、 正變位齒輪優(yōu)點：可以加工出齒數(shù)小于Zmin而不發(fā)生根切的齒輪，使齒輪傳動結(jié)構(gòu)尺 寸減??；選擇適當變位量來滿足實際中心距得的要求；提高小齒輪的抗彎能力，從而提 高一對齒輪傳動的總體強度27、齒輪的失效形式：齒輪折斷、齒面點蝕、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蝕和輪齒折斷；蝸桿傳動的失效形式為 輪齒的膠合、點蝕和磨損28、 齒輪設(shè)計準則：對于一般使用的齒輪傳動，通常只按保證齒面接觸疲勞強度及保證齒根 彎曲疲勞強度進行計算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， 改善傳動的平穩(wěn)性，節(jié)省制造費用，故在滿足

10、齒根彎曲疲勞強度的條件下，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uw 5;斜齒u < 67;開式齒輪或手動齒輪 u可取到81230、 直齒輪傳動平穩(wěn)性差，沖擊和噪聲大；斜齒輪傳動平穩(wěn)，沖擊和噪聲小，適合于高速傳動31、 輪系的功用：獲得大的傳動比（減速器）；實現(xiàn)變速、變向傳動（汽車變速箱）；實現(xiàn)運 動的合成與分解（差速器、汽車后橋）；實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動（發(fā)動機主減速器、 行星減速器）32、 帶傳動優(yōu)缺點：優(yōu)點：具有良好的彈性，能緩沖吸振，尤其是V帶沒有接頭，傳動 較平穩(wěn)，噪聲?。贿^載時帶在帶輪

11、上打滑，可以防止其他器件損壞；結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護方便，成本低；適用于中心距較大的傳動；缺點：工作中有彈性滑動，使傳動效 率降低，不能準確的保持主動軸和從動軸的轉(zhuǎn)速比關(guān)系；傳動的外廓尺寸較大；由于需 要張緊，使軸上受力較大；帶傳動可能因摩擦起電，產(chǎn)生火花，故不能用于易燃易爆的 場合33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、影響帶傳動承載能力的因素： 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 v 帶傳動的主要失效形式：打滑和疲勞破壞；設(shè)計準則：在不打滑的前提下，具有一定的疲勞強度和壽命。彈性滑動與打滑： 打

12、滑： 由于超載所引起的帶在帶輪上的全面滑動， 可以避免； 彈性滑 動：由于帶的彈性變形而引起的帶在帶輪上的滑動，不可避免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、緊螺釘連接螺紋連接的防松：摩擦防松（彈簧墊圈、雙螺母、橢圓口自鎖螺母、橫向切口螺母）、機械防松（開口銷與槽形螺母、 止動墊圈、 圓螺母止動墊圈、 串連鋼絲）、永久防松 （沖 點法、端焊法、黏結(jié)法）提高螺栓連接強度的方法：避免產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；減少應(yīng)力集中 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）平鍵的剖面尺寸確定：鍵的截面尺寸b

13、 x h （鍵寬X鍵高）以及鍵長 L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，只有在停止運轉(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)隨時將兩軸接合或分離 聯(lián)軸器分類：剛性聯(lián)軸器（無補償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補償能力） 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)矩較大的重型機械可選用齒式聯(lián)軸器； 對于高速、有振動和沖擊的機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 變動的兩軸，則應(yīng)選用十字軸萬向聯(lián)軸器

14、 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)稱為非液體摩擦驗算軸承壓強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 間內(nèi)單位面積的摩擦功耗 fpv,防止軸承工作時產(chǎn)生過多的熱量而導致摩擦面的膠合破 壞；演算v：當壓力比較小時，p和pv的演算均合格的軸承，由于滑動速度過高，也會 發(fā)生因磨損過快而報廢，因此需要保證v < v非液體摩擦滑動軸承的主要失效形式為磨損和膠合 軸的分類：心軸（轉(zhuǎn)動心軸、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） 、傳動軸（主要承受扭矩，不承受或承受很小彎矩）軸的計算注意：軸上有鍵槽時，放大軸徑：一個鍵槽3° -5°兩個鍵槽 7° -10°式中彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，當扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，取a=0.3;當扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，取a=0.6 ；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時，取a=1（a為折合系數(shù)）軸結(jié)構(gòu)設(shè)計一般原則： 軸的受力合理， 有利于滿足軸的強度條件； 軸和軸上的零件要可 靠的固定在準確的工作位置上；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)力集中等滾動軸承類型選