机械设计基础知识点整理

1、机械零件常用材料普通碳素结构钢（ Q 屈服强度）优质碳素结构钢（ 20 平均碳的质量 分数为万分之 20） 、合金结构钢（20Mn2 锰的平均质量分数约为2） 、铸钢（ZG230-450 屈服点不小于 230，抗拉强度不小于 450） 、铸铁（HT200 灰铸铁抗拉强度） 2、常用的热处理方法退火（随炉缓冷） 、正火（在空气中冷却） 、淬火（在水或油中迅速 冷却） 、回火（吧淬火后的零件再次加热到低于临界温度的一定温度，保温一段时间后 在空气中冷却） 、调质（淬火高温回火的过程） 、化学热处理（渗碳、 渗氮、碳氮共渗） 3、机械零件的结构工艺性便于零件毛坯的制造、便于零件的机械加工、便于零件的装卸 和可靠定位 4、机械零件常见的失效形式因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面 的过度磨损、打滑或过热；连接松动；容器、管道等的泄露；运动精度达不到设计要求 5、应力的分类分为静应力和变应力。最基本的变应力为稳定循环变应力，稳定循环变应 力有非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种 6、疲劳破坏及其特点变应力作用下的破坏称为疲劳破坏。特点在某类变应力多次作用 后突然断裂；断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限；即使是塑性材料，断裂 时也无明显的塑性变形。确定疲劳极限时，应考虑应力的大小、循环次数和循环特征 7、接触疲劳破坏的特点零件在接触应力的反复作用下，首先在表面或表层产生初始疲劳 裂纹，然后再滚动接触过程中，由于润滑油被基金裂纹内而造成高压，使裂纹扩展，最 后使表层金属呈小片状剥落下来，在零件表面形成一个个小坑，即疲劳点蚀。疲劳点蚀 危害减小了接触面积，损坏了零件的光滑表面，使其承载能力降低，并引起振动和噪 声。疲劳点蚀使齿轮。滚动轴承等零件的主要失效形式 8、引入虚约束的原因为了改善构件的受力情况（多个行星轮） 、增强机构的刚度（轴与 轴承） 、保证机械运转性能 9、螺纹的种类普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹 10、自锁条件λ≤ψ即螺旋升角小于等于当量摩擦角 11、螺旋机构传动与连接普通螺纹由于牙斜角β大，自锁性好，故常用于连接；矩形螺纹 梯形螺纹锯齿形螺纹因β小，传动效率高，故常用于传动 12、螺旋副的效率η有效功/输入功tanλ/tan（λψv）一般螺旋升角不宜大于 40。 在 d2 和 P 一定的情况下，锁着螺纹线数 n 的增加，λ将增大，传动效率也相应增大。 因此，要提高传动效率，可采用多线螺旋传动 13、螺旋机构的类型及应用①变回转运动为直线运动，传力螺旋（千斤顶、压力机、台虎 钳） 、传导螺旋（车窗进给螺旋机构） 、调整螺旋（测微计、分度机构、调整机构、道具 进给量的微调机构）②变直线运动为回转运动 14、螺旋机构的特点具有大的减速比；具有大的里的增益；反行程可以自锁；传动平稳， 噪声小，工作可靠；各种不同螺旋机构的机械效率差别很大（具有自锁能力的的螺旋副 效率低于 50） 15、连杆机构广泛应用的原因 能实现多种运动形式的转换； 连杆机构中各运动副均为低副， 压强小、磨损轻、便于润滑、寿命长；其接触表面是圆柱面或平面，制造比较简易，易 于获得较高的制造精度 16、曲柄存在条件①最短杆长度最长杆长度≤其他两杆之和②最短杆为连架杆或机架。 17、凸轮运动规律及冲击特性①等速刚性冲击、低速轻载②等加速等减速柔性冲击、 中速轻载③余弦加速度柔性冲击、中速中载④正弦加速度无冲击、高速轻载 18、凸轮机构压力角与基圆半径关系r0v2/ωtanα-s，其中 r0 为基圆半径，s 为推杆位 移量 19、滚子半径选择ρaρ-r，当ρr 时，在凸轮实际轮廓上出现尖点，即变尖现象，尖点 很容易被磨损；当ρ＜r 时，实际廓线发生相交，交叉线的上面部分在实际加工中被切 掉，使得推杆在这一部分的运动规律无法实现，即运动失真；所以应保证ρ＞ r，通常 取 r≤0.8ρ，一般可增大基圆半径以使ρ增大 20、齿轮传动的优缺点 ①优点 适用的圆周速度和功率范围广； 传动比精确； 机械效率高； 工作可靠；寿命长；可实现平行轴、相交轴交错轴之间的传动；结构紧凑；②缺点要 求有较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜于远距离的两轴之间的传动 21、渐开线的特性 ①发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上被滚过的弧长； ②渐开线 上任一点的法线必与基圆相切，且N 点位渐开线在 K 点的曲率中心，线段NK 为其曲率 半径； ③cosαkON/OKrb/rk渐开线上各点的压力角不等， 向径 rk 越大， 其压力角越大， 基圆上压力角为零；④渐开线的形状取决于基圆大小，随着基圆半径增大，渐开线上对 应点的曲率半径也增大，当基圆无限大时，渐开线成为直线，故渐开线齿条的齿廓为直 线；⑤基圆以内无渐开线 22、齿轮啮合条件必须保证处于啮合线上的各对齿轮都能正确的进入啮合状态， m1m2m；α1α2α即模数和压力角都相等；斜齿轮还要求两轮螺旋角必须大小相 等，旋向相反；锥齿轮还要求两轮的锥距相等；涡轮蜗杆要求蜗杆的导程角与涡轮的螺 旋角大小相等，旋向相同 23、轮齿的连续传动条件重合度εB1B2/ρb＞1（实际啮合线段 B1B2 的长度大于轮齿的 法向齿距）1 24、齿廓啮合基本定律 作平面啮合的一对齿廓， 它们的瞬时接触点的公法线， 必于两齿轮 的连心线交于相应的节点 C，该节点将齿轮的连心线所分的两个线段的与齿轮的角速成 反比。 25、根切①产生原因用齿条型刀具（或齿轮型刀具）加工齿轮时。若被加工齿轮的齿数 过少，道具的齿顶线就会超过轮坯的啮合极限点，这时会出现刀刃把齿轮根部的渐开线 齿廓切去一部分的现象， 即根切； ②后果 使得齿轮根部被削弱， 齿轮的抗弯能力降低， 重合度减小；③解决方法正变位齿轮 26、正变位齿轮优点可以加工出齿数小于Zmin 而不发生根切的齿轮，使齿轮传动结构尺 寸减小；选择适当变位量来满足实际中心距得的要求；提高小齿轮的抗弯能力，从而提 高一对齿轮传动的总体强度 27、齿轮的失效形式齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损；开式齿轮主要失效形式 为齿轮磨损和轮齿折断；闭式齿轮主要是齿面点蚀和轮齿折断；蜗杆传动的失效形式为 轮齿的胶合、点蚀和磨损 28、齿轮设计准则 对于一般使用的齿轮传动， 通常只按保证齿面接触疲劳强度及保证齿根 弯曲疲劳强度进行计算 29、参数选择 ①齿数 保持分度圆直径不变， 增加齿数能增大重合度， 改善传动的平稳性， 节省制造费用，故在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数多一些好；闭式z2040 开 式 z1720；②齿宽系数大齿轮齿宽 b2b；小齿轮 b1b2（210）mm；③齿数比 直齿 u≤5；斜齿 u≤67；开式齿轮或手动齿轮u 可取到 812 30、直齿轮传动平稳性差，冲击和噪声大；斜齿轮传动平稳，冲击和噪声小， 适合于高速传 动 31、轮系的功用获得大的传动比（减速器） ；实现变速、变向传动（汽车变速箱）；实现运 动的合成与分解（差速器、 汽车后桥） ；实现结构紧凑的大功率传动 （发