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?下面就和小編一起看看吧!

　　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(wàn)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(guò)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(jiàn)的失效形式：因強(qiáng)度不足而斷裂;過(guò)大的彈性變形或塑性變形;摩擦表面的過(guò)度磨損、打滑或過(guò)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(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對(duì)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(wú)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(guò)程中，由于潤(rùn)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(lái)，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：λ≤ψ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β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β小，傳動(dòng)效率高，故常用于傳動(dòng)

　　12、螺旋副的效率：η=有效功/輸入功=tanλ/tan(λ+ψv)一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，λ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)的類型及應(yīng)用：①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(cè)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))②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(rùn)滑、壽命長(zhǎng);其接觸表面是圓柱面或平面，制造比較簡(jiǎn)易，易于獲得較高的制造精度

　　16、曲柄存在條件：①最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度≤其他兩桿之和②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：①等速：剛性沖擊、低速輕載②等加速等減速：柔性沖擊、中速輕載③余弦加速度：柔性沖擊、中速中載④正弦加速度：無(wú)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/(ωtanα)-s，其中r0為基圓半徑，s為推桿位

　　移量

　　19、滾子半徑選擇：ρa(bǔ)=ρ-r，當(dāng)ρ=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)ρr，通常取r≤0.8ρ，一般可增大基圓半徑以使ρ增大

　　20、齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：適用的圓周速度和功率范圍廣;傳動(dòng)比精確;機(jī)械效率高;

　　工作可靠;壽命長(zhǎng);可實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng);結(jié)構(gòu)緊湊;②缺點(diǎn)：要求有較高的制造和安裝精度，成本較高;不適宜于遠(yuǎn)距離的兩軸之間的傳動(dòng)

　　21、漸開線的特性：

　�、侔l(fā)生線在基圓上滾過(guò)的一段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng);

　�、跐u開線上任一點(diǎn)的法線必與基圓相切，且N點(diǎn)位漸開線在K點(diǎn)的曲率中心，線段NK為其曲率半徑;

　�、踓osαk=ON/OK=rb/rk漸開線上各點(diǎn)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;

　�、軡u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(duì)應(yīng)點(diǎn)的曲率半徑也增大，當(dāng)基圓無(wú)限大時(shí)，漸開線成為直線，故漸開線齒條的齒廓為直線;

　�、莼鶊A以內(nèi)無(wú)漸開線

　　22、齒輪嚙合條件：必須保證處于嚙合線上的'各對(duì)齒輪都能正確的進(jìn)入嚙合狀態(tài)，m1=m2=m;α1=α2=α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導(dǎo)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(dòng)條件：重合度ε=B1B2/ρb>1(實(shí)際嚙合線段B1B2的長(zhǎng)度大于輪齒的法向齒距)1

　　24、齒廓嚙合基本定律：作平面嚙合的一對(duì)齒廓，它們的瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線，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：①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(guò)少，道具的齒頂線就會(huì)超過(guò)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;②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;③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(lái)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(duì)齒輪傳動(dòng)的總體強(qiáng)度

　　27、齒輪的失效形式：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(duì)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：①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=20~40開式z=17~20;②齒寬系數(shù)：大齒輪齒寬b2=b;小齒輪b1=b2+(2~10)mm;③齒數(shù)比：直齒u≤5;斜齒u≤6~7;開式齒輪或手動(dòng)齒輪u可取到8~12

　　30、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)：①優(yōu)點(diǎn)：具有良好的彈性，能緩沖吸振，尤其是V帶沒(méi)有接頭，傳動(dòng)較平穩(wěn)，噪聲小;過(guò)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(jiǎn)單，制造和

　　維護(hù)方便，成本低;適用于中心距較大的傳動(dòng);②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;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(chǎng)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(zhǎng)度質(zhì)量q速度v

　　34、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×h(鍵寬×鍵高)以及鍵長(zhǎng)L 41、聯(lián)軸器與離合器區(qū)別：連這都是用來(lái)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(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(guò)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(wú)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(duì)于低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器;對(duì)于低速、剛性小的長(zhǎng)軸可選用無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器;對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械可選用齒式聯(lián)軸器;對(duì)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(duì)于軸線位置有較大變動(dòng)的兩軸，則應(yīng)選用十字軸萬(wàn)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(guò)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(guò)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(guò)高，也會(huì)發(fā)生因磨損過(guò)快而報(bào)廢，因此需要保證v≤[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：①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°

　�、谑街袕澢鷳�(yīng)力為對(duì)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α=0.3;當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取α=0.6;若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取α=1 (α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、受軸向力還是徑向力、載荷大小、安裝尺寸的要求等

　　51、機(jī)械速度波動(dòng)：①原因：原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力和工作機(jī)的阻抗力都是變化的，若兩者不能時(shí)時(shí)相適應(yīng)，就會(huì)引起機(jī)械速度的波動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)功大于阻抗功時(shí)，機(jī)器出現(xiàn)盈功，機(jī)器的動(dòng)能增加，角速度增大，反之相反。②危害：速度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致在運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加動(dòng)壓力，并引起機(jī)械振動(dòng)，降低機(jī)械的壽命，影響機(jī)械效率和工作質(zhì)量;③調(diào)節(jié)方法：周期性：在機(jī)械中加上一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的回轉(zhuǎn)件飛輪;非周期性：采用調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)

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