机械设计基础知识"/> <metaname="description"content="对某一阶段的工作、学习或思想中的经验或情况进行分析研究(精选

机械设计基础知识总结 篇1

第一章 绪论

1、机械的组成：完整的机械系统由原动机、传动装置、工作机、和控制系统四大基本组成部分

2、机械结构组成层次：零件→构件→机构→机器

3、机械零件：加工的单元体

4、机械构件：运动的单元体

5、机械机构：具有确定相对运动的构件组合体

第二章 机械设计概论

1、机械设计的基本要求：使用功能、工艺性、经济性、其他

2、机械设计的一般程序：

（1） 确定设计任务书

（2）总体方案设计

（3）技术设计

（4）编制技术文件

（5）技术审定和产品鉴定

3、机械零件的失效：机械零件不能正常工作、失去所需的工作效能

4、设计计算准则：保证零件不产生失效

5、机械零件的结构工艺性：

铸造工艺性；模锻工艺性；

焊接工艺性；热处理工艺性；

切削加工工艺性；装配工艺性；

6、工程材料：金属材料、非金属材料

7、金属材料的机械性能：强度、刚度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度

8、金属材料的工艺性能：铸造性、铸造性、焊接性、切削加工性

9、钢的热处理方式：退火 、正火、淬火与回火、表面淬火、表面化学热处理

10、常用金属材料：铸铁 、碳素钢 、合金钢、有色金属材料

11、配合：

间隙配合：具有间隙的配合，孔的公差带在轴公差带上

过盈配合：具有过盈的配合，孔的公差带在轴公差带下

过度配合：可能具有间隙或过盈的配合，孔的公差带与轴的公差带相互交叠

12、基准值：基孔制、基轴制（优先选用基孔制）

13、运动副：构件与构件之间通过一定的相互接触和制约，构成保持相对运动的可动连接

低副：通过面接触构成的运动副，分为回转副和移动副

高副：两构件通过电线接触构成的运动副

14、机构中的构件：机架、原动件、从动件

15、机构具有确定运动的条件：

（1）机构的自由度F>0

（2）机构的原动件数等于机构的自由度F

16、机构自由度的计算：

机构自由度计算的注意事项：

复合铰链：两个以上的构件同时在一处用转动副相联结就构成复合铰链。由K个构件组成的复合铰链应含有(K-1)个转动副

局部自由度：在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自由度，称局部自由度（或多余自由度）。计算机构自由度时应予排除

虚约束：在机构中与其他运动副作用重复，而对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束

例一：

F = 3n–2PL–PH

= 3×3-2×4

=1

例二：

F = 3n–2PL–PH

= 3×2-2×2-1

=1

第三章 平面连杆机构

1、平面连杆机构的基本形式：铰链四杆机构

2、铰链四杆机构的构成：机架，连架杆（曲柄、摇杆），连杆，整转副，摆转副

3、铰链四杆机构的基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构

4、铰链四杆机构曲柄存在条件：

（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和

（2）最短杆为连架杆或机架

5、急回运动：在曲柄匀速回转情况下，摇杆在摆回时具有较大的平均角速度的运动特性

6、极位夹角：摇杆处在两极限位置时，曲柄所对应的两个位置之间的锐角

7、压力角：作用于从动摇杆上的力F 的作用线与力的作用点的速度方向之间所夹锐角

8、传动角：压力角的余角（压力角越小，传动角越大，机构的传力性能越好）

9、机构的死点位置：机构传动角=0°时的位置

10、速度瞬心：两构件做平面运动时，都绕某一重合点做相对运动，该点为瞬时速度中心

11、瞬心数目：N = n(n -1)/2 （n为机构数）

第四章 凸轮机构

1、凸轮机构：由凸轮、推杆、机架组成

2、凸轮机构特点：凸轮具有曲线工作表面，利用不同的凸轮轮廓线可实现各种预定的运动规律，结构简单紧凑

3、凸轮机构基本名词术语: 凸轮基圆、偏距、行程、推杆推程、推杆回程、推杆远近休程、推杆的运动规律

4、常用的推杆运动规律：

等速运动规律；等加速等减速运动规律；

余弦加速度运动规律；正弦加速度规律

5、凸轮机构的压力角：推杆上所受法向力的方向与受力点速度方向之间所夹的锐角

第五章 带传动与链传动

1、带传动：两个或多个带轮之间用带作为中间挠性零件的传动，工作时借助带与带轮直接的摩擦来传递运动和动力

2、带传动的力分析：紧边拉力（工作时由于带与带轮之间的摩擦力使其一边的拉力加大到F1）、松边拉力（另一边减小为F2）、圆周力（带沿带轮接触弧上的摩擦力总和，F1-F2）

3、带传动的应力分析：

紧边和送边拉力产生的拉应力；

离心力产生的拉应力；

弯曲应力。

4、带传动的设计准则：在保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和使用寿命

5、带传动的失效形式：打滑和疲劳破坏

6、弹性滑动 : 由带材料的弹性和紧边、送边的拉力差引起的，不可避免

7、打滑：过载引起的全面滑动，应当避免

8、链传动：两个或多个链轮之间用链作为挠性拉拽元件的一种传动

9、滚子链的结构：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板

10、滚子链传动的失效形式：

（1）铰链元件由于疲劳强度不足而破坏

（2）润滑不好，铰链销轴磨损造成脱链现象

（3）转速过高时，销轴和套筒的摩擦表面发生胶合破坏

（4）过载造成链条拉断

第六章 齿轮传动

1、齿轮传动的特点和类型：

优点：传动比准确，传动效率高，传递功率大，使用寿命长，适用的速度和功率范围广，工作可靠，可实现平行轴、相交轴及交错轴之间的传动

缺点：要求较高的制造和安装精度，成本较高，不宜与远距离两轴之间的传动。

类型：（1）按两齿轮轴线相对位置分：平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动。

（2）按齿轮工作条件分： 闭式齿轮传动、开式齿轮传动。

（3）按齿面硬度分：软齿面齿轮传动、硬齿面齿轮传动。

2、齿廓啮合的基本规律：

（1）齿廓啮合基本定律 ：C 点为过啮合点所作的齿廓的公法线与两齿轮转动中心的连心线的交点，两齿轮的角速度w1、w2与C点所分割的两线段长度O1C、O2C 成反比关系。

（2）齿轮的基本参数：

模数：是齿轮的一个基本参数，用m来表示。模数反映 了齿轮的轮齿及各部分尺寸的大小，模数越大，其齿距、齿厚、齿高和分度圆直径都将相应增大。为减少标准刀具数量，模数已经标准化。

齿数：在齿轮的整圆周上轮齿的总数，用z来表示，齿数z应为整数。

分度圆压力角：α=arccos(rb/ r)，分度圆上压力角为标准值：α=20°

（3）齿轮各部分名称：见下图

3渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动：

（1）正确啮合条件：两轮的模数和压力角必须分别相等，即

（2）渐开线直齿圆柱齿轮的标准安装：两轮的分度圆相切作纯滚动，分度圆与节圆相重合，标准中心距。

（3）齿轮连续传动的条件：重合度ε大于1。重合度越大，表示同时啮合的轮齿对数越多。

4 齿轮加工的基本原理

（1） 加工方法：成形法和范成法

（2） 轮齿的根切现象：用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。

（3） 改变根切的办法：设计齿轮的齿数大于不根切的最小齿数17；设计成变位齿轮。

5 齿轮的失效形式和齿轮材料

（1）齿轮的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。

（2）齿轮材料：锻钢、铸钢以及铸铁 。

6 斜齿圆柱齿轮传动

（1）啮合特点及基本参数：斜齿轮的法面模数参数为标准值。

（2）斜齿轮传动正确啮合的条件：

第七章 蜗杆传动

1 蜗杆传动的基本参数：模数m和压力角α

2 正确啮合条件；

——蜗杆的导程角 β2——蜗杆螺旋角

3 蜗杆传动的失效形式：齿面胶合、点蚀、磨损、轮齿的折断。

4 蜗杆传动材料：蜗杆一般用碳素钢或合金钢制成，要求齿面光洁并具有较高硬度。蜗轮材料为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁。

5 受力分析：各分力的方向判定如下：

当蜗杆为主动轮时，作用在蜗杆上的圆周力Ft1与受力点的运动方向相反，作用在蜗轮上的径向力Ft2与受力点的运动方向相同；蜗杆上的径向力Fr1与涡轮上的径向力Fr2分别由啮合点指向各自的轮心；蜗杆上的轴向力Fa1与蜗轮上的圆周力Ft2方向相反，蜗轮上的轴向力Fa2与蜗杆上的圆周力Ft1方向相反。主动件上的轴向力Fa的方向还可用左右手定则来判断，即轮齿左旋用左手，轮齿右旋用右手，四直弯曲的方向表示主动件的传动方向，拇指伸直时所指的方向就是所受轴向力Fa的方向

第八章 轮系

1 一定轴轮系的传动比：一对圆柱齿轮传动，其传动比：

式中负号表示外啮合，正号表示内啮合

Tips：计算轮系传动比不仅要计算其数值，还要确定其相对转动方向。

2 一般定轴轮系的传动比计算公式：

式中：ｍ－表示定轴轮系中外啮合的齿对数。

Tips：(1) 平行定轴轮系中各轮的转向可用计算法来确定。

（2） 如果轮系是含有锥齿轮、螺旋齿轮和蜗杆传动等组成的空间定轴轮系，其传动比的大小仍可用上式来计算，但式中的（-1）m不再适用，只能在图中以标注箭头的方法确定各轮的转向。

3 周转轮系的传动比：转换机构法：利用相对运动原理，使系杆的转动速度为零，将其转化为定轴轮系进行计算。

一般公式，设nG和nJ为周转轮系中任意两个齿轮G和J的转速，nH为行星架H的转速

Tips: (1)此式只适用于单一周转轮系中齿轮 G、J和转臂 H轴线平行的场合。

（2）代入上式时，nG、nJ、nH值都应带有自己的正负符号，设定某一转向为正，则与其相反的方向为负。

（3）上式如用由锥齿轮组成的单一周转轮系，转化轮系的传动比的正负号(-l)m不再适用，此时必须用符号法标注箭头的。方法确定

4 混合轮系的传动比：

（1） 分清该混合轮系是由几个单一的定轴轮系和几个单一周转轮系组成。

（2） 分别对这些基本轮系列出传动比计算方程。

（3）对组合方程式联立求解。

第九章 间歇运动机构

1 间歇机构的类型及作用 ；

（1）棘轮机构：

组成：棘轮、驱动棘爪、制动棘爪和机架。

特点：结构简单、转角可调、转向可变。但只能有级调节动程， 且棘爪在齿背滑行会引起噪音、冲击和磨损，高速时不宜采用。

棘轮（棘爪）正常工作的条件：棘轮齿面角α大于摩擦角。

（2）槽轮机构：

组成：主动拨盘、从动槽轮和机架

特点: 结构简单、工作可靠、能准确控制转动、机 械效率高。转角不可调。

重要参数：槽数z，通常取为z=4~8

拨盘圆销数K，当z=3时，圆

销的数目可为1~5；当z=4或5

时，K可为1~3；当z≥6时，K

可为1或2

（3）不完全齿轮机构：

组成：主动轮1、从动轮2、机架

特点：结构简单、匀速传动。

（4）凸轮间歇机构：

组成：带曲线槽的圆柱凸轮1（主动），带滚子3的转盘2（从动），机架

特点：运动可靠， 平稳，运动规律任意， 用于高速间歇运动

第十章 螺纹连接与螺旋传动

1 预紧的目的：预紧可使联接在承受工作载荷之前就受到预紧力F’的作用，以防止联接受载后被联接件之间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。

预紧力过大－－会使整个联接的结构尺寸增大；也会使联接螺栓在装配时因过载而断裂。

预紧力不足－－则又可能导致联接失效

2 螺纹连接的防松： 摩擦放松、机械防松、破坏螺纹副关系

3 螺栓连接的强度计算：

（1）普通螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度

（2）铰制孔螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度、剪切强度和挤压强度

（3）螺栓连接的强度计算，对于螺钉等其他螺纹连接方式也同样适用

机械设计基础知识总结 篇2

连接

1、 螺纹的主要几何参数：大径（公称直径）、小径、中径、螺距、导程、螺纹升角、牙型角、牙侧角。

2、 牙侧角越大，自锁性越好，效率越低。

3、 把牙型角等于60度的三角形米制螺纹称为普通螺纹，以大径为公称直径。同一公称直径可以有多种螺距的螺纹，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹。公称直径相同时，细牙螺纹的自锁性能好，但不耐磨、易滑扣。

4、 M24:粗牙普通螺纹，公称直径24，螺距3;M24×1、5:细牙普通螺纹，公称直径24，螺距1、5。

5、 螺纹连接的防松：摩擦防松、机械防松、铆冲粘合防松。对顶螺母属于摩擦放松。

6、 螺栓的主要失效形式：1)螺栓杆拉断；2)螺纹的压溃和剪断；3)经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。

7、 螺栓螺纹部分的强度条件。螺栓的总拉伸荷载为：工作荷载和残余预紧力。

8、 计算压油缸上的螺栓连接和螺栓的分布圆直径。

齿轮传动

1、 按照工作条件，齿轮传动可分为闭式传动和开式传动。

2、 轮齿的失效形式主要有：齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。在一般闭式齿轮传动中，齿轮的主要是小型齿面解除疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断。齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，故常取节点处的接触应力为计算依据。一般仅有一对齿啮合，即荷载由一对齿承担。对于开式齿轮，主要的失效形式有：齿面点蚀和齿轮的弯曲疲劳强度破坏。

3、 热处理：钢在固体状态下被加热到一定温度，保温，不同的冷却方法，改变钢的组织结构，得到所需性能。退火：放在空气中缓慢降温。正火：空气中对流冷却。淬火:放在水中或油中冷却。

4、 直齿圆柱齿轮传动的作用力及其各力的方向：圆周力及其方向，径向力及其方向 。

5、 齿面接触应力的验算公式。两轮的接触应力是作用力和反作用力，大小相等方向相反，但两轮的许用应力不同，因为两轮的材料和热处理方式不同，计算中取两轮中较小者。

6、 设计圆柱齿轮时设计准则：1)对闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式为齿面点蚀，按齿面接触强度进行设计，按齿根的弯曲强度进行校核；2)对闭式硬齿面齿轮传动，主要失效形式为轮齿弯曲疲劳强度破坏，按齿根的弯曲强度进行设计，按齿面的接触强度进行校核；3)对开式齿轮传动，主要失效形式为齿面磨损和轮齿弯曲疲劳强度破坏，按轮齿的弯曲疲劳强度进行设计，将计算的模数适当修正。

7、 斜齿圆柱齿轮传动，各分力的方向如下：圆周力的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与运动方向相同；径向力的方向对两轮都是指向各自的轴心；轴向力的方向可由齿轮的工作面受压来决定。

8、 螺旋角增大，重合度增大，使传动平稳。

带传动

1、 带传动的优点是：1)适用于中心距较大的传动；2)带具有很好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；3)过载时，带与带轮间出现打滑，打滑虽使运动失效，但可防止损坏其它零件；4)结构简单，成本低廉。带传动的缺点是：1)传动的外廓尺寸较大；2)需要张紧装置；3)由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4)带的寿命较短；5)传动效率较低。

2、 若带所需传递的圆周力超过带与轮面键的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指由过载引起的全面滑动，应当避免。弹性滑动是由紧、松边拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免的。

3、 在即将打滑时，紧边拉力和松边拉力之间的关系。

4、 运转过程中，带经受变应力，最大应力发生在紧边与小轮的接触处。最大应力=紧边与松边拉力产生的拉应力+离心力产生的拉应力+弯曲应力。

5、 带在带轮上打滑和带发生疲劳损坏是带的主要失效形式。带传动的设计准则是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。

6、 中心距不能过小的原因：中心距过小，带变短，带上应力变化次数增多，疲劳破坏加强。V带两侧面的夹角小于40度，原因：V带在带轮上弯曲时，由于界面变形使其家教变小。小轮直径不能过小的原因:只经过小，则带的弯曲应力变大，而导致带的寿命减短。

轴

1、 根据转矩性质而定的折合系数：对不变的转矩，其等于0、3;当转矩脉动变化时，其等于0、6;对于频繁正反转的轴，其为1、

2、 轴的结构设计改错题。

滚动轴承

1、 滚动轴承一般由内圈外圈滚动体和保持架组成。

2、 常用滚动轴承的类型和性能特点:1)3：圆锥滚子轴承 能同时承受较大的径向荷载和轴向荷载，一般成对使用。2)5：推力球轴承，只承受轴向荷载。3)6：深沟球轴承4)7：角接触球轴承。

3、 滚动轴承代号的排列顺序：类型代号+宽度系列代号（可省略）+直径系类代号+内径尺寸系列代号+内部结构代号+公差等级代号，其中，内径尺寸系列代号乘以5得到内径尺寸。

4、 基本额定寿命：一组同一型号的轴承在同一条件下运转，其可靠度为90﹪时，能达到或超过的寿命为基本额定寿命。

5、 求轴承允许的最大径向荷载。

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