機械設計基礎知識點總結(jié)

1、機械設計基礎知識點1、循環(huán)應力下，零件的主要失效形式是疲勞斷裂 疲勞斷裂過程 ：裂紋萌生、裂紋擴展、斷裂2、疲勞斷裂的特點 ： (T max w(T B 至 (T max w(T S 疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果 斷口通常沒有顯著的塑性變形。不論是脆性材料，還 是塑性材料，均表現(xiàn)為脆性斷裂。更具突然性，更危險。 斷裂面累積損傷處表面光滑，而折斷區(qū)表面粗糙。3、應力集中產(chǎn)生的主要原因 ：零件截面形狀發(fā)生的突然變化。有效應力集中系 數(shù)總比理論應力集中系數(shù)小4、影響疲勞強度的主要因素一. 應力集中的影響1. 應力集中產(chǎn)生的主要原因：零件截面形狀發(fā)生的突然變化2. 名義應力C和實際最大應力(

2、T max3. 理論應力集中系數(shù)與有效應力集中系數(shù)二 . 尺寸效應1. 零件尺寸越大，疲勞強度越低2. 尺寸及截面形狀系數(shù)ca T三 . 表面狀態(tài)的影響1. 零件的表面粗糙度的影響2. 表面質(zhì)量系數(shù)B四 . 表面處理的影響1. 零件表面施行不同的強化處理的影響2. 表面質(zhì)量系數(shù)B q五. 彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù)5、可能發(fā)生的應力變化規(guī)律應力比為常數(shù) r=C 絕大多數(shù)轉(zhuǎn)軸的應力狀態(tài)平均應力為常數(shù)最小應力為常數(shù)C m=C 振動著的受載彈簧C min=C 緊螺栓連接受軸向載荷 6 、6、不穩(wěn)定變應力規(guī)律性 按疲勞損傷累積假說進行疲勞強度計算 非規(guī)律性 用統(tǒng)計方法進行疲勞強度計算7、提高機械零件疲勞

3、強度的措施盡可能降低零件上應力集中的影響在不可避免地要產(chǎn)生較大應力集中的結(jié)構(gòu)處，可采用減載槽來降低應力集中 的作用綜合考慮零件的性能要求和經(jīng)濟性，采用具有高疲勞強度的材料及適當?shù)臒崽?理和各種表面強化處理適當提高零件的表面質(zhì)量，特別是提高有應力集中部位的表面加工質(zhì)量，必要時表面作適當?shù)姆雷o處理盡可能地減少或消除零件表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對于延長零件的疲勞壽命有著比提高材料性能更為顯著的作用(探傷檢驗)8、在工程實際中，往往會發(fā)生工作應力小于許用應力時所發(fā)生的突然斷裂，這 種現(xiàn)象稱為低應力脆斷。9、 通過對大量結(jié)構(gòu)斷裂事故分析表明，結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂紋和缺陷的存在是導致低應 力斷裂的內(nèi)在原因。1

4、0、兩個零件在受載前是 點接觸或線接觸。受載后，由于變形其接觸處為一小面 積，通常此面積甚小而表層產(chǎn)生的局部應力卻很大， 這種應力稱為接觸應力。這 時零件強度稱為接觸強度。接觸失效形式常表現(xiàn)為疲勞點蝕11、普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距， 其中螺距最 大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細牙螺紋。粗牙螺紋應用最廣。12、細牙螺紋的優(yōu)點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高缺點：不耐磨，易滑扣。應用：薄壁零件、受動載荷的連接和微調(diào)機構(gòu)。13、 孔和螺栓桿多采用 基孔制過渡配合，能精確固定被連接的相對位置，能承受 橫向載荷，孔加工精度高14、螺釘連接用于結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆

5、裝，以免損壞螺孔而修復困 難。雙頭螺柱連接連接件厚，允許拆裝。緊定螺釘連接用于固定兩個零件的相對 位置并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。15、墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。16、預緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前， 預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。預緊的目的：增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或 發(fā)生相對移動。預緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss 的 80%17、預緊力控制方法：(1)憑手感經(jīng)驗(2)測力矩扳手(3)定力矩扳手(4)測定伸長18、防松 防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。

6、防松的方法：1. 利用附加摩擦力防松 2. 采 用專門防松元件防松 3 沖點防松法、粘合法防松19、螺栓連接的主要失效形式受拉螺栓 ：塑性變形 螺紋部分 疲勞斷裂軸向變載荷受剪螺栓 ：剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸 ：滑扣因經(jīng)常拆裝20、緊螺栓連接強度計算 ：1. 僅承受預緊力的緊螺栓連接 改進措施 ：(1) 采用鍵、套筒、銷承擔橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用(2) 采用無間隙的鉸制孔用螺栓。2. 承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接3. 承受工作剪力的緊螺栓連接21、基本原則(六項)： 1、為了便于加工制造和對稱布置螺栓， 保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接 接合面的幾何形狀都設計成 2、螺栓

7、布置應使各螺栓的受力合理(1) 對于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置8個以 上的螺栓，以免載荷分布過于不均；(2) 當螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時， 應使螺栓的位置適當靠近連接接合面的邊緣， 以減少螺栓的受力。(3) 當同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗剪零件來承受橫向載荷。 (鍵、套筒、銷等) 3、螺栓的排列應有合理的間距、邊距，以保證扳手空間 4、為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù) 目取成 4、 6、 8 等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應相同 5、避免螺栓承受附加的彎曲載荷 6、合理選擇螺栓組的防松裝置22、螺栓組連接

8、的受力分析時所作假設 :(1) 所有螺栓的材料、直徑、長度和預緊力均同；(2) 螺栓組的對稱中心與連接接合面的形心重合；(3) 受載后連接接合面仍保持為平面。23、受力分析的類型 ：受橫向載荷、受轉(zhuǎn)矩、受軸向載荷、受傾覆力矩24、承受軸向變載荷時，螺栓的損壞形式： 疲勞斷裂25、提高螺栓連接強度的措施一、降低影響螺栓總拉伸載荷 F2 的變化范圍 措施一：降低螺栓剛度(C b Cb ,9 b Cm, 9 m 9 m ) 措施三：綜合措施( C b Cm, F 0 F0 )宜采取措施 : 采用柔性結(jié)構(gòu)：加彈性元件、 或采用柔性螺栓(腰桿、空 心螺栓)。有密封要求時，宜采用剛度較大的 金屬墊片或密封

9、環(huán)二、改善螺紋牙間的載荷分布： 加厚螺母不能提高連接強度！ 措施 : 采用均載螺母三、減小應力集中 1. 增大過渡圓角 2. 切制卸載槽 3. 卸載過渡結(jié)構(gòu)四、避免或減小附加應力采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu) 切削加工支承面 采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺 栓的裝配精度。五、采用特殊制造工藝 冷鐓頭部、滾壓螺紋26、滾動螺旋優(yōu)點: (1) 摩擦損失小、效率在 90%以上；(2) 磨損很小，傳動精度高；(3) 不自鎖，可實現(xiàn)直線 旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換；缺點 ： (1) 結(jié)構(gòu)復雜、制造困難；(2) 有些機構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機構(gòu)。27、鍵連接作用 ：用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩， 或?qū)崿F(xiàn)零件的 軸向

10、固定或移動。28、平鍵連接特點 ：定心好、裝拆方便。 種類 ： 普通平鍵 導向平鍵 主要失效形式 ：壓潰(靜連接)、磨損 (動連接 ) 、剪斷。若強度不足時，可采用雙鍵連接。考慮到載荷分布的不均勻性，校核強度時按 1.5 個鍵計算。一、 導向平鍵結(jié)構(gòu)特點 ：長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。零件可以 在軸上移動，構(gòu)成動連接。二、雙鉤頭滑鍵 結(jié)構(gòu)特點 ：兩端有鉤頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。三、單圓鉤頭滑鍵結(jié)構(gòu)特點 ：單圓鉤頭，嵌入輪轂中。29、半圓鍵連接優(yōu)點 ：定心好，裝配方便。缺點 ：對軸的削弱較大，只適用于輕載連接。 特別適用于錐形軸端的連接。30、楔鍵連接和切向鍵連接

11、結(jié)構(gòu)特點：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。 缺點：定心精度不高。應用：只能應用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的連接。類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。31、花鍵連接優(yōu)點：(1)均勻受力；對軸的削弱程度??；(3)承載能力高；軸上零件與 軸的對中性好；(5)導向性好； 可用磨削方法提高加工精度及連接質(zhì)量。缺點：齒根仍有應力集中，需專用設備制造，成本高。32、 漸開線花鍵：有a =30 ? a =45 ?兩種，對應的齒頂高分別為0.5m、0.4m與漸開線齒輪相比，花鍵齒短，齒根寬，不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)較少。定心方式：齒形定心：具有自動定心作用，受力均勻。特點：制造工藝性好，精

12、度高，齒根強度高，易于定心。常用于傳遞大扭矩和 大軸徑的場合。a =45 ?勺花鍵工作面高度較小，承載能力較低，多用于載荷較 輕，直徑較小的靜連接。特別適用于薄壁零件的連接。33、型面連接的特點：(1) 裝拆方便，對中性好；(2) 連接面上沒有應力鍵槽和尖角，減少了應力集中；(3) 可傳遞較大的扭矩；(4) 切削加工有難度，不易保證配合精度。34、 脹套連接的優(yōu)點：定心好、裝拆方便，引起的應力集中較小，承載能力較高， 并且有安全保護作用。 缺點：由于軸與轂孔之間要安裝脹套， 有時應用受結(jié)構(gòu) 尺寸的限制。35、銷連接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。36、帶傳動的優(yōu)點：(1) 適

13、用于中心距較大的傳動；(2) 間接的柔性傳動，撓性好，可緩和沖擊、吸收振動；(3) 過載時帶與帶輪之間會出現(xiàn)打滑，避免了其它零件的損壞；(4) 結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。缺點：傳動的外廓尺寸較大，需要張緊裝置，傳動比不穩(wěn)定、效率較低,壽命較短，傳動功率一般 P 50kW線速度v=525(40)m/s、傳動比35(10)37、當帶與帶輪之間出現(xiàn)打滑趨勢時，摩擦力達到最大值，有效拉力也達到最大。38、影響最大有效拉力因素：1) 預緊力 F0 F0 T Fee TF0過大，一一帶的磨損加劇，加快松弛，降低壽命。F0過小，一一影響帶的工作能力，容易產(chǎn)生打滑。2) 包角 a T總摩擦力Ff T Fec T，對

14、傳動有利。3) 摩擦系數(shù) f T .Fee T，對傳動有利。39、最大應力(T max出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處40、帶的彈性滑動與打滑 帶繞過主動輪時，將逐漸縮短并沿輪面滑動，使帶速落后于輪速。 帶經(jīng)過從動輪時，將逐漸被拉長并沿輪面滑動，使帶速超前于輪速。 這種因材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動被稱為彈性滑動。 若帶的工作載荷進一步加大， 有效圓周力達到臨界值 Fec 后，則帶與帶輪間會發(fā) 生顯著的相對滑動，即產(chǎn)生打滑。打滑將使帶的磨損加劇， 從動輪轉(zhuǎn)速急速降低， 帶傳動失效，這種情況應當避免。41、帶傳動的 主要失效形式 是打滑和傳動帶的疲勞破壞。 設計準則 ：在不打滑的 條件下，具有一定的疲勞強

15、度和壽命。42、V帶輪設計的要求： 各輪槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使帶的載荷分布較為均勻。 結(jié)構(gòu)工藝性好、無過大的鑄造內(nèi)應力、質(zhì)量分布均勻。 輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損。 輪槽楔角隨帶輪直徑的減小而減小。帶輪的材料：通常采用鑄鐵，常用材料的牌號為 HT150和HT2O0轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼或用 鋼板沖壓后焊接而成。 小功率時可用鑄鋁或塑料。帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸四種典型結(jié)構(gòu) ：實心式、腹板式、孔板式、輪輻式43、帶傳動的張緊的目的(1) 根據(jù)摩擦傳動原理，帶必須在預張緊后才能正常工作；(2) 運轉(zhuǎn)一定時間后，帶會松弛，為了保證帶傳動的能力，必須重新張緊，才能 正常工作。帶傳動的張緊

16、方法1. 調(diào)整中心距 2. 采用張緊輪 3. 自動張緊44、同步帶傳動組成 ：同步帶(同步齒形帶)是以鋼絲為抗拉體，外包聚氨脂或橡膠。結(jié)構(gòu)特點 ：橫截面為矩形， 帶面具有等距橫向齒的環(huán)形傳動帶， 帶輪輪面也制成 相應的齒形。傳動特點 ：靠帶齒與輪齒之間的嚙合實現(xiàn)傳動， 兩者無相對滑動， 而使圓周速度 同步，故稱為同步帶傳動。優(yōu)點： 1 .傳動比恒定； 2.結(jié)構(gòu)緊湊；3.由于帶薄而輕，抗拉強度高，故帶速高達40 m/s，傳動比可達10,傳遞功率可達200 kw ； 4.效率高，高達0.98。 缺點 ：成本高；對制造和安裝要求高。45、齒輪傳動的特點 ：傳動效率高；結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，壽命長；傳動

17、比穩(wěn) 定；制造及安裝精度要求高，價格較貴。46、直齒圓柱齒輪：齒數(shù)z，模數(shù)m尺寬b,變位系數(shù)x,分度圓壓力角a =20o,齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25 ;不變位齒輪中心矩 a=（d1+d2）/2、 分度圓直徑 d=zm；斜齒圓柱齒輪：法向模數(shù)mn （標準值），螺旋角B，其余同直齒圓柱齒輪， 端面模數(shù)mt=mn/cosB47、輪齒的失效形式 ：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性 變形（齒面磨損）措施 ： 1. 減小齒面粗糙度 2. 改善潤滑條件，清潔環(huán)境 3. 提 高齒面硬度提高輪齒抗折斷能力的措施 ： （1）增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應力集中;（

18、 2）增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為均勻;（ 3）采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性;（ 4）采用噴丸、滾壓等工藝，對齒根表層進行強化處理。（齒面膠合）措施： 1. 提高齒面硬度 2. 減小齒面粗糙度 3. 增加潤滑油粘度 （低 速） 4. 加抗膠合添加劑（高速）48、齒輪的設計準則 保證足夠的齒根彎曲疲勞強度，以免發(fā)生齒根 保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕對高速重載齒輪傳動， 除以上兩設計準則外， 還應按齒面抗膠合能力的準則進 行設計由工程實踐得知 ： 閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸疲勞強度為主 閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲勞 強度為主開

19、式齒輪傳動按彎曲疲勞強度設計， 將計算所得的模數(shù)m適當加大，以補償磨 損的影響。49、 對齒輪材料性能的要求齒輪的齒體應有較高的抗折斷能力，齒面應有較 強的抗點蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒面硬、芯部韌。常用齒輪材料 （鋼材的韌性好， 耐沖擊， 通過熱處理和化學處理可改善材料 的機械性能，最適于用來制造齒輪。 ）鍛鋼 含碳量為 0.15 % 0.6%的碳素鋼或合金。一般用齒輪用碳素鋼，重要 齒輪用合金鋼。鑄鋼 耐磨性及強度較好，常用于大尺寸齒輪。鑄鐵 常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料; 非金屬材料 適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。49、齒輪材料的熱處理和化學處理 表

20、面淬火、滲碳淬火、調(diào)質(zhì)、正火、滲氮特點及應用：調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS28,對于動力傳動一般不大于 80,這是因為當蝸輪直徑不變時，Z2 越大模數(shù)越小，將使輪齒的彎曲強度削弱；當模數(shù)不變時，蝸輪尺寸要增大，使相嚙 合的蝸桿支承間距加長這降低了蝸桿的彎曲剛度，容易產(chǎn)生撓曲而影響正常嚙合。71、蝸輪蝸桿傳動的熱平衡計算：蝸桿傳動由于效率低，所以工作時發(fā)熱大，在閉式 傳動中如果產(chǎn)生的熱量不及時散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大?擦損失甚至發(fā)生膠合72、為什么蝸桿傳動要進行熱平衡計算及冷卻措施？答：由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，若不及時散熱，會引起箱體內(nèi)油溫升高， 潤滑失效，導致

21、齒輪磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合，因此對連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動要進 行熱平衡計算。措施：1）,增加散熱面積，合理設計箱體結(jié)構(gòu)，鑄出或焊上散熱片2）提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，在蝸桿軸上裝置風扇，或在箱體油池內(nèi)裝設蛇形冷卻水管。73、滑動軸承 分為整體式徑向滑動軸承，對開式徑向滑動軸承（承受徑向力），止推 滑動軸承（承受軸向力） 滑動軸承的失效形式：磨粒磨損，刮傷，咬粘（膠合），疲勞剝落，腐蝕 軸承材料應該滿足的要求：良好的減摩性，耐磨性和抗咬粘性良好的摩擦順應性，嵌入性和磨合性足夠的強度和抗腐蝕能力良好的導熱性，工藝性，經(jīng)濟性等 常用的軸承材料：軸承合金（通稱巴氏合金或白合金）銅合金鋁基軸承合金灰鑄鐵及耐磨鑄

22、鐵多孔質(zhì)金屬材料非金屬材料 油孔及油槽作用：為了將潤滑油導入整個摩擦面間，軸瓦或軸頸上需開設油孔 或油槽，對于液體動壓徑向軸承，有軸向油槽（單軸向和雙軸向油槽）和周向油槽兩 種形式 潤滑油及其選擇：潤滑油是滑動軸承中應用最廣的潤滑劑，液體動壓軸承通常 采用潤滑油作潤滑劑；原則上講當轉(zhuǎn)速高，壓力小，應選擇粘度較低的油，反之當轉(zhuǎn) 速高壓力大應選粘度較高的油；潤滑油粘度隨溫度升高而降低，故在較高溫度下工作 的軸承所用油粘度應該比通常的高一些。74、滾動軸承的類型：向心軸承，推力軸承，向心推力軸承三大類；滾動軸承類型的選擇因素：軸承的載荷軸承的轉(zhuǎn)速軸承的調(diào)心性能 軸承的安裝和拆卸；滾動軸承的失效形式 正常失效是：內(nèi)外圈滾道或滾動體上的點蝕破壞75、滾動軸承代號：6308-內(nèi)徑40mm勺深溝球軸承，尺寸系列03, 0級公差，0組游隙7211C內(nèi)徑55mm勺角接觸球軸承，尺寸系列02,接觸角15, 0級公差，0組 游隙N408/P5內(nèi)徑40mm外卜圈無擋邊圓柱滾子軸承，尺寸系列 04, 5級公差，0組游 隙75、 一組相同條件下運轉(zhuǎn)的近于相同的軸承，將其可靠度90%寸的壽命作為標準壽命并 把這個壽命