機(jī)械設(shè)計知識點

1、強度、剛度及壽命要求 結(jié)構(gòu)工藝性要求 可靠性要求 經(jīng)濟(jì)性要求質(zhì)量小的要求設(shè)計計算 校核計算標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化通稱“三化”靜應(yīng)力強度：運用材料力學(xué)中的知識對零件進(jìn)行靜應(yīng)力強度計算。變應(yīng)力強度：應(yīng)力變化次數(shù)N103 ,按靜應(yīng)力強度計算 103 N 104 低周疲勞 N104 高周疲勞，絕大多數(shù)通用零件機(jī)械工作時機(jī)械零件所受的力或力矩統(tǒng)稱為載荷。靜載荷 變載荷名義載荷 是指在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。計算載荷 考慮受到各種附加載荷的作用，通常引入載荷系數(shù)K。 計算載荷是載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。穩(wěn)定變應(yīng)力的5個主要參數(shù)smax 最大應(yīng)力smin 最小應(yīng)力sm 平均應(yīng)力sa 應(yīng)力幅

2、r 循環(huán)特征r=+1 靜應(yīng)力 r=0 脈動循環(huán)變應(yīng)力 r=-1 對稱循環(huán)變應(yīng)力或者 零件的最大工作應(yīng)力（MPa）； 零件的工作許用應(yīng)力（MPa）；lim 零件材料的極限應(yīng)力（MPa）；S 零件的計算安全系數(shù)；S 零件的許用安全系數(shù)。靜應(yīng)力下，失效（斷裂或塑性變形）是瞬時出現(xiàn)的。在變應(yīng)力下，失效（ 疲勞破壞）則是一個發(fā)展的過程。靜應(yīng)力強度計算中，其極限應(yīng)力通常只與材料的性能有關(guān)。KN 壽命系數(shù)時KN=1疲勞點蝕 減少了接觸面積、損壞了零件的光滑表面、降低了承載能力、引起振動和噪音。在正壓力作用下相互接觸的兩個物體受切向外力的影響而發(fā)生相互滑動，或有相對滑動的趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生抵抗滑動阻力的現(xiàn)

3、象稱為摩擦，過度磨損會使機(jī)器喪失應(yīng)有的精度，產(chǎn)生振動和噪聲，縮短使用壽命內(nèi)摩擦外摩擦 靜摩擦 動摩擦摩擦力主要由兩方面因素構(gòu)成：一是摩擦表面間的粘著作用，另一是相對運動時較硬表面的微凸體尖峰對較軟表面的犁刨作用。兩摩擦表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時的摩擦 干摩擦使接觸表面間的摩擦力始終處于靜摩擦力和動摩擦力的反復(fù)交迭變更之中，這種現(xiàn)象稱為“爬行。摩擦副不允許出現(xiàn)干摩擦狀態(tài)摩擦表面之間的潤滑劑與金屬表面形成的能保護(hù)金屬不致粘著的一層極薄的薄膜稱為邊界膜，這時兩摩擦表面的摩擦狀態(tài)稱為邊界摩擦。 吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜邊界摩擦不能完全避免金屬直接接觸，仍有磨損產(chǎn)生。但摩擦因素小些，磨損輕一些。

4、當(dāng)兩摩擦表面被具有一定壓力和足夠厚度的液體層完全分隔開、表面凸峰不直接接觸，這種摩擦狀態(tài)稱液體摩擦，也稱液體潤滑。是一種理想的摩擦狀態(tài)當(dāng)兩摩擦表面不能被具有壓力的液體層完全分隔開，摩擦表面間處于既有邊界摩擦又有液體摩擦的混合狀態(tài)稱為混合摩擦。液體摩擦潤滑狀態(tài)是最理想的潤滑狀態(tài)；干摩擦是應(yīng)該避免的；邊界摩擦和混合摩擦最常見，亦稱邊界潤滑和混合潤滑狀態(tài)，有時也稱非全液體潤滑狀態(tài)。摩擦副表面在接觸或相對運動過程中，導(dǎo)致表面材料的逐漸消失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，稱為磨損。磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段磨粒磨損、粘著磨損、接觸疲勞磨損和腐蝕磨損。大多數(shù)的磨損都是以復(fù)合形式出現(xiàn) 微動磨損就是一種典型的復(fù)合磨損

5、形式在摩擦面間加入潤滑劑可以降低摩擦、減輕磨損，同時潤滑油膜能起到減振、防銹等作用。潤滑油 動力粘度(絕對粘度) h和運動粘度vn。潤滑方法有定期潤滑和連續(xù)供油潤滑兩種形式。利用摩擦副表面的相對運動，將粘性流體帶進(jìn)摩擦面之間，自行產(chǎn)生足夠厚的粘性流體膜，把摩擦面完全分隔開，并利用流體膜產(chǎn)生的壓力平衡外載荷的流體潤滑稱為流體動力潤滑。組成機(jī)械的各個部分需要用各種聯(lián)接零件或各種方法組合起來，稱為聯(lián)接?？刹鹇?lián)接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。 不可拆聯(lián)接：鉚接、焊接普通螺紋（三角形螺紋）聯(lián)接 矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動單線螺紋升角小(一般l5)，易于自鎖，多用于聯(lián)接；多線螺紋升角大，效率高，多用于傳動。 螺栓聯(lián)

6、接： 被聯(lián)接件必須打成通孔，通常用于被聯(lián)接件不太厚和便于加工通孔的場合。雙頭螺柱聯(lián)接：被聯(lián)接件不能打成通孔，經(jīng)常拆卸的場合。 螺釘聯(lián)接： 被聯(lián)接件不能打成通孔，不經(jīng)常拆卸的場合。 緊定螺釘聯(lián)接： 用于軸向或周向固定，傳遞不大的力或力矩螺栓聯(lián)接中的螺栓受力分為受軸向力和受橫向力兩種。前者的失效形式多為螺紋部分的塑性變形或斷裂；后者在工作時，失效形式為螺桿被剪斷，螺桿或孔壁被壓潰等。對受拉螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接 以螺栓桿的抗拉強度條件作為計算依據(jù) (危險截面為螺紋小徑d1處)；對受剪螺栓聯(lián)接 鉸制孔螺栓聯(lián)接 以螺栓的抗剪強度、螺桿或孔壁的擠壓強度條件作為計算依據(jù) (危險截面為光桿直徑ds處)。 普

7、通螺栓連接僅靠摩擦力來承擔(dān)橫向載荷時，其尺寸較大。為了避免以上缺點，可用鍵、套筒或銷來承擔(dān)橫向工作載荷，而螺栓僅起聯(lián)接作用，這樣所需的預(yù)緊力小，螺栓直徑也小。 即有兩個或兩個以上的螺栓聯(lián)接承受同一載荷稱為螺栓組防松的關(guān)鍵就是防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動 利用摩擦、直接自鎖和破壞螺紋副關(guān)系為了使螺紋牙受力比較均勻，采用懸置螺母，內(nèi)斜螺母，和環(huán)槽螺母等，或?qū)⒙菽覆牧线x得軟一些、彈性模量低的 采用加高螺母對提高螺栓強度并沒有多少作用。減小附加應(yīng)力 螺栓附加應(yīng)力主要指由偏載荷引起的彎曲應(yīng)力。為此在工藝上要求螺紋孔軸線與聯(lián)接中各承壓面垂直，如常采用凸臺、沉孔等結(jié)構(gòu)減輕應(yīng)力集中 螺紋的牙根和收尾、螺栓頭部與栓桿交

8、接處，都有應(yīng)力集中，特別是在旋合螺紋的牙根處。適當(dāng)加大牙根圓角半徑、在螺紋收尾處用退刀槽、在螺母承壓面以內(nèi)的螺桿有余留螺紋等，以減輕應(yīng)力集中。降低應(yīng)力幅 當(dāng)螺栓擰緊后受軸向工作載荷時，其疲勞破壞的主要因素是螺栓上應(yīng)力幅的大小。減少螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度都可減小應(yīng)力幅，但同時預(yù)緊力則應(yīng)適當(dāng)增大改善制造工藝 設(shè)計時應(yīng)從結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施，必須注意支承面的平整。例如，在鑄件或鍛件等末加工表面上安裝螺栓時，通常采用凸臺或沉頭座等結(jié)構(gòu)，經(jīng)局部切削加工后可獲得平整的支承面。螺旋傳動主要用來將回轉(zhuǎn)運動變成直線運動，同時傳遞運動和動力，也可用以調(diào)整零件的相互位置。傳力螺旋；傳導(dǎo)螺旋；調(diào)整螺旋。軸上零件(

9、如齒輪、帶輪、鏈輪、蝸輪等回轉(zhuǎn)零件)往往以其輪轂和軸聯(lián)在一起，稱為軸轂聯(lián)接。其功用主要是用于實現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定，并傳遞轉(zhuǎn)矩。其聯(lián)接方式很多，常用有鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、成型聯(lián)接、過盈聯(lián)接等平鍵聯(lián)接工作面：兩側(cè)面工作時靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，對中性好，應(yīng)用廣泛。常見的平鍵有普通平鍵、導(dǎo)向平鍵、薄型平鍵、滑鍵。其中普通平鍵和薄型平鍵用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動聯(lián)接。普通平鍵 A圓頭 B平頭 C半圓頭薄型平鍵導(dǎo)向平鍵 A B半圓鍵聯(lián)接 側(cè)面為工作面具有自調(diào)整性，但鍵槽對軸的強度削弱大，用于錐形軸端，傳遞不大的轉(zhuǎn)矩。楔鍵聯(lián)接 上下表面為工作面靠楔緊后上下面產(chǎn)生的摩擦力傳

10、遞轉(zhuǎn)矩，也能傳遞單向的軸向力。常用于對中性要求不高、載荷平穩(wěn)的低速場合切向鍵聯(lián)接 由一對斜度1:100的楔鍵組成，其上下兩面(窄面)為工作面一對切向鍵只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，當(dāng)傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，采用兩對切向鍵并互成120布置 。切向鍵多用于載荷較大，對中要求不嚴(yán)的場合，軸的直徑大于100cm上。在軸上加工出多個鍵齒稱花鍵軸，而在輪轂孔上加工出多個鍵齒則稱內(nèi)花鍵，二者組成的聯(lián)接稱為花鍵聯(lián)接 兩側(cè)面為工作面，工作時靠軸與輪轂齒側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩 適于傳遞載荷較大和定心精度要求較高的動、靜聯(lián)接，特別是對?；频膭勇?lián)接更具有獨特的優(yōu)越性 。矩形花鍵 漸開線花鍵平鍵的剖面尺寸bh（b為鍵寬，h為鍵高）按軸的直徑

11、d從標(biāo)準(zhǔn)中查出，鍵的長度L則按輪轂的寬度而定，一般等于或略短于輪轂寬度靜聯(lián)接，其主要失效形式是擠壓破壞，即鍵、軸、輪轂三者中較弱零件(通常為輪轂)的工作面被壓潰，常作擠壓強度計算。在嚴(yán)重過載時也可能出現(xiàn)鍵的截面被剪切破壞的現(xiàn)象。對導(dǎo)向平鍵等動聯(lián)接，其主要失效形式為工作面的過度磨損，即鍵、軸、輪轂三者中較弱零件(通常為輪轂)的工作面被磨損，常限制工作面的平均壓強作條件性計算。 定位銷主要用于定位。聯(lián)接銷主要用于軸轂聯(lián)接 。安全銷主要用于安全裝置中的過載剪斷元件 圓柱銷：不經(jīng)常拆卸處 圓錐銷：經(jīng)常拆卸處 開口銷：防松槽銷： 經(jīng)常拆卸處利用非圓剖面的軸與相應(yīng)的輪轂孔的零件構(gòu)成的軸轂聯(lián)接稱為成型聯(lián)接

12、軸與轂孔可以是柱形的 ，也可以是錐形的。前者只能傳遞轉(zhuǎn)矩，后者除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還能傳遞單向軸向力脹緊聯(lián)接，也稱彈性環(huán)聯(lián)接，是利用以錐面貼合并擠緊在軸轂之間的內(nèi)、外彈性鋼環(huán)構(gòu)成的聯(lián)接。 過盈聯(lián)接是利用軸與輪轂的過盈配合實現(xiàn)的聯(lián)接。帶傳動由主動帶輪1、從動帶輪3和傳動帶2以及機(jī)架組成。摩擦傳動和嚙合傳動帶的截面形狀分：平帶、V帶 40、圓帶和多楔帶傳動a帶在帶輪上的包角（rad），一般為主動輪。帶傳動在工作時，帶受到拉力后要產(chǎn)生彈性變形。由于帶所受的拉力是變化的，因此帶彈性變形也是變化的由于帶傳動中存在著帶的彈性變形的變化，導(dǎo)致了帶與帶輪之間有一定的相對速度，因此存在帶與帶輪間的相對滑動。這種因彈性

13、變形而引起的相對滑動稱之為帶傳動的彈性滑動。由于過載而引起的帶與帶輪間全面、顯著的相對運動。打滑是可以避免的。帶傳動的失效形式有帶的打滑、疲勞斷裂和磨損。帶的打滑和疲勞斷裂是最常見的失效形式，因此， 帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是：既要在工作中充分發(fā)揮其工作能力而又不打滑，同時還要求傳動帶有足夠的疲勞強度，以保證一定的使用壽命。 帶速一般在v=525m/s內(nèi)為宜 小帶輪上的包角120張緊目的：保證帶的傳動能力dd1過小彎曲應(yīng)力過大帶壽命降低 定期張緊 自動張緊 張緊輪張緊一般張緊輪放在松邊的內(nèi)側(cè)靠近大輪處，使帶只受單向彎曲，且對小輪上的包角影響較小。張緊輪輪槽尺寸與帶輪相同，但直徑小于小輪的直徑。但也可放

14、在外側(cè)靠小帶輪處。鏈傳動是用于兩個或兩個以上鏈輪之間以鏈作為中間撓性件的一種非共軛嚙合傳動，它靠鏈條與鏈輪齒之間的嚙合來傳遞運動和動力。 滾子鏈和齒形鏈內(nèi)鏈板與套筒間、外鏈板與銷軸間均為過盈配合，滾子與套筒之間、套筒與銷軸間則為間隙配合，形成動聯(lián)接。 相鄰兩銷軸軸心線間的距離稱為節(jié)距鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，采用連接鏈節(jié)，可采用開口銷或彈簧夾固定鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，可采用過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)受附加彎矩，其強度較低在一般情況下，最好不用奇數(shù)鏈節(jié)。但在重載、沖擊、反向等繁重條件下工作時，采用全部由過渡鏈節(jié)構(gòu)成的鏈，柔性較好，能緩和沖擊和振動。鏈傳動運動不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點

15、所造成的，故稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。多邊形效應(yīng)將引起鏈的動載荷、鏈的振動及鏈的過早破壞。鏈傳動的多邊形效應(yīng)是鏈傳動的固有屬性，不可消除。采用較多的鏈輪齒數(shù)和較小的節(jié)距對降低動載荷是有利的。 開式、半開式及閉式傳動。輪齒折斷潤滑良好的閉式齒輪傳動 齒面點蝕 點蝕首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其它方向擴(kuò)展高速重載 散熱條件不良 閉式齒輪傳動 齒面膠合齒面磨粒磨損 開式齒面塑性變形一般發(fā)生在硬度低的齒面閉式齒輪傳動 主要失效形式是輪齒折斷、齒面點蝕和膠合。目前，一般只進(jìn)行齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度計算；當(dāng)有短時過載時，還應(yīng)進(jìn)行靜強度計算；對于高速大功率的齒輪傳動，還應(yīng)進(jìn)行抗膠合計算。

16、 開式齒輪傳動 主要失效形式是輪齒折斷和磨粒磨損，磨損尚無完善的計算方法，故目前只進(jìn)行齒根彎曲疲勞強度計算，并適當(dāng)加大模數(shù)以考慮磨粒磨損的影響；有短時過載時，仍應(yīng)進(jìn)行靜強度計算。 對齒輪材料性能的基本要求是：齒面要硬，齒芯要韌。蝸桿傳動 失效形式：齒面點蝕，輪齒折斷，齒面膠合，齒面磨損一般只對蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力計算。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋齒部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強度，失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。在閉式傳動中，蝸桿副多因齒面膠合或點蝕而失效。通常按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，按齒根彎曲疲勞強度進(jìn)行校核。此外，還應(yīng)作熱平衡核算。在開式傳動中，蝸輪多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，應(yīng)以保證齒根

17、彎曲疲勞強度作為開式傳動的主要設(shè)計準(zhǔn)則。足夠的強度、減摩性好、耐摩、抗膠合軸分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸。 自行車三根軸（前、中、后）屬何種軸 心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動軸軸上零件和軸要有準(zhǔn)確的相對位置，即定位要準(zhǔn)確。軸和軸上零件在受力后，由定位確定的相對位置不應(yīng)改變，即需要固定零件在軸上的軸向定位和固定通常是以軸肩、軸環(huán)、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等實現(xiàn)常用的周向定位方法有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、成形聯(lián)接、銷聯(lián)接和過盈配合等，通稱軸轂聯(lián)接。軸的結(jié)構(gòu)工藝性留有砂輪越程槽、螺紋退刀槽等不同軸段鍵槽應(yīng)布置在同一母線上裝零件的軸端應(yīng)有倒角直徑相近的軸段，其過渡圓角、倒角、鍵槽、退刀槽等結(jié)構(gòu)尺寸盡量統(tǒng)一軸的強度計算方

18、法主要有四種：按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，按彎扭合成強度條件計算，按疲勞強度條件（安全系數(shù)校核）計算及按靜強度條件計算。 內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架 滾動軸承向心軸承 推力軸承 向心推力軸承軸承尺寸的計算就是針對軸承的主要失效形式點蝕破壞，進(jìn)行軸承壽命計算及抗塑性變形的靜強度計算。軸承的支承結(jié)構(gòu)形式 兩端單向固定 軸工作溫度變化不大的短軸一端固定、一端游動 適用于溫度變化較大的長軸。 兩端游動 人字齒圓柱齒輪傳動中的小齒輪軸必須采用兩端游動支承。但大齒輪的軸向位置必須固定軸承內(nèi)圈的定位通常采用軸肩或套筒。為保證軸承能順利地進(jìn)行拆卸，軸肩的高度不能超過軸承內(nèi)圈高度的3/4?？捎幂S用彈性擋圈固定 、螺釘固定軸端擋圈、圓螺母和止動墊片固定、緊定襯套固定。 外圈可用孔用彈性擋圈、軸承端蓋固定、螺紋環(huán)緊固、軸用彈性擋圈嵌入軸承外圈的止動槽內(nèi)緊固。軸承游隙通?？梢酝ㄟ^調(diào)整軸承端蓋與機(jī)座之間的墊片的厚度來達(dá)到。 潤滑目的：降低阻力、散熱、吸振、防銹方式：高速時采用油潤滑，低速時采用脂潤滑密封 目的：防塵、防水、防止?jié)櫥瑒┝魇芊庋b置：