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（λ+ψv）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：r0=v2/(ωtanα)-s，其中 r0 为基圆半径，s 为推杆位 移量 19、滚子半径选择：ρa=ρ-r，当ρ=r 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； ③cosαk=ON/OK=rb/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， m1=m2=m；α1=α2=α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ε=B1B2/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z=20~40 开 式 z=17~20；②齿宽系数：大齿轮齿宽 b2=b；小齿轮 b1=b2+（2~10）mm；③齿数比： 直齿 u≤5；斜齿 u≤6~7；开式齿轮或手动齿轮u 可取到 8~12 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