机械设计基础总结

机械设计基础总结系列。

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机械设计基础总结(篇1)

1.将液态金属浇入与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法，通常称为金属液态成形铸造。

2.液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力，称为冲型能力。冲型能力不足时，铸件会产生浇不足，冷隔，夹渣，气孔等缺陷。

3.在铸件的凝固过程中，其截面上一般存在三个区域，即固相区，凝固区和液相区。4.合金的收缩概念。在合金从业态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。5.收缩过程。液态收缩，从浇注温度到凝固开始温度阶段的收缩。凝固收缩，从凝固开始到凝固终止温度阶段的收缩。固态收缩，从凝固终止温度到室温阶段的收缩。6.影响收缩的因素。化学成分，浇注温度，逐渐结构与铸型条件。

7.定向凝固，所谓定向凝固，是指在铸件可能出现缩孔的热节处，通过增设冒口和安放冷铁等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，靠经冒口的部位后凝固。8.热应力使铸件的厚壁或心部拉伸，薄壁或表层受压缩。

9.砂型铸造工艺，其设计内容包括。选择铸件的浇注位置和分型面，确定工艺参数（机械加工余量，起模斜度。铸造圆角。收缩量等），确定型芯的数量，芯头形状及尺寸。确定浇注系统，冒口，冷铁等的形状。

10.铸件的最小壁厚，在各种工艺条件下铸造合金能充满型腔的最小厚度称为铸件的最小壁厚。在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。

11.塑性，塑性是金属在外力作用下能稳定地改变自己的形状和尺寸，而各质点间的联系不被破坏的性能。

12.金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形。随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度，硬度的指标都有所提高，但塑性，韧性的指标有所下降。这种现象称为冷变形强化。

13.锻造性能常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。

14.锻件图是指在零件图的基础上，考虑加工余量，锻件公差，工艺余块等所绘制的图样。15.焊接，焊接是通过加热或加压。或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接方法分为三类。即熔接，压焊和钎焊、16.焊接电弧，是在具有一定电压的电极与焊件之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

17.焊条有两部分组成。中间是金属丝制成的焊芯。外部包覆着一定厚度的药皮。焊芯的作用是作为电极和填充金属。药皮的主要作用是提高电弧燃烧的稳定性。对焊接过程和焊缝起保护作用，以及控制焊缝金属的化学成分。

18.毛坯件是直接经过铸,锻，焊，压力加工。粉末冶金等方法成形后未经机械加工的坯件。19.切削热的主要来源有，弹性，塑性变形产生的热。切屑与前刀面摩擦形成的热。工件与后刀面摩擦形成的热。

20.切削液作用，1.冷却作用，润滑作用，排屑清洗作用。除锈作用。

21.切削用量的选择原则，首先选取尽可能大的背刀吃量，其次根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的要求。选取尽可能大的进给量。最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定切削速度。

22.车削加工的工艺范围。粗车，半精车，精车，精细车。

23.工艺过程由一系列工序，安装和工步组成。工序是指在同一工作地点，对一个或一组零件所连续完成的那一部分工艺过程。24.工件的定位。加工零件时，将工件安放在机床上，使其相对于刀具有一正确位置，称为定位。

机械设计基础总结(篇2)

设计一个带式输送机传动装置，已知带式输送机驱动卷筒的驱动功率，输送机在常温下连续单向工作，载荷平稳，环境有轻度粉尘，结构无特殊限制，工作现场有三相交流电源。

原始数据：

传送带卷筒转速nw(r/min)= 78r/min 减速器输出功率pw(kw)=3.2kw 使用年限Y（年）=6年设计任务要求：

1， 主要部件的总装配图纸一张 2， A1,典型零件的总做图纸2张

3， 设计说明书一份（20页左右）。

设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动。

1，使用年限6年，工作为双班工作制，载荷平稳，环境有轻度粉尘。 2、原始数据：传送带卷筒转速nw(r/min)=78 r/min 减速器输出功率pw(kw)=3.2kw 使用年限Y（年）=6年 方案拟定：1

采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。

1.电动机 2.V带传动3.圆柱齿轮减速器 4.连轴器 5.滚筒

1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。

式中：η1、η2、η3、η4分别为带传动、轴承、齿轮传动。η1=0.96 η2=0.99 η3=0.987η η总=0.91

Pd＝PW／ηa =3.2/0.91=3.52 kw 3.额定功率ped=5.5 . 查表 二十章 20-1

4. 根据手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3～6。

取V带传动比I1’=2～4 。则总传动比理论范围为：Ia’＝6～24。 则电动机转速可选为：

N’d=I’a×n卷筒=78*（2-4）*（3-6）=468-1872r/min 则符合这一范围的同步转速有：1000、1500 （2）分配传动比I总=1420/52=11.1

总

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格 和带传动、减速器传动比，可见此方案比较适合。 此选定电动机型号为Y132M1-6，其主要性能：

电动机主要外形和安装尺寸：

电动机外形尺寸长*宽*高=515*345*3155 启动转矩：2

三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：

由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n 1、可得传动装置总传动比为： I总=nm/n=nm/n =960/78=12.30

和减速器的传动比） 2、分配各级传动装置传动比：

根据指导书P7表1，取i1=3.5（普通V带 i1=2～4） 因为：i总＝i1×i2 所以：i2＝I总／i1 ＝12..3/3.5 ＝4.39

四、传动装置的运动和动力设计：

将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴，......以及 i0,i1，......为相邻两轴间的传动比

η01，η12，......为相邻两轴的传动效率 PⅠ，PⅡ，......为各轴的输入功率 （KW） TⅠ，TⅡ，......为各轴的输入转矩 （N・m） nⅠ,nⅡ,......为各轴的输入转矩 （r/min）

可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数 1、运动参数及动力参数的计算 （1）计算各轴的转数：

0轴：n0= nm=960（r/min） Ⅰ轴：nⅠ=nm/ i1

=960/3.5=274（r/min）Ⅱ轴：nⅡ= nⅠ/ i2 =274/4.39=62.4r/min （2）计算各轴的功率： 0轴：P0=P ed=4（KW）

Ⅰ轴： PⅠ=Pd×η01 =Pd×η1 =4*0.6=3.84（KW）

=53.84*0.99*0.97=3.64（KW） （3）计算各轴的输入转矩： 电动机轴输出转矩为：

0轴：T0=9550・Pd/nm=9550×4/960=39.79 N・m Ⅰ轴： TⅠ= 9550*p1/n1=9550*3.84/343=106.91N・m

机械设计基础总结(篇3)

1 与齿轮等啮合传动相比较，带传动的优点有哪些?

答案 1.因带有良好的弹性,可缓和冲击及振动,传动平稳, 噪声小.

4.传动装置结构简单,制造容易,维修方便,成本较低.

2 与齿轮等啮合传动相比较，带传动的缺点有哪些?

答案1.靠摩擦传动的带传动,由带的弹性变形产生带在轮上的弹性滑动,使传动比不稳定,不准确.

2.带的寿命短,传动效率低, V带传动的效率约为0.95 .3.不能用于恶劣的工作场合.

3 V带传动的主要参数有哪些?

答案 小带轮直径d,小带轮包角,带速v,传动比i,中心距a,初拉力F,带的根数z,带的型号等.

4 带传动中，以带的形状分类有哪几种形式?

答案平带,V带,多楔带,圆带和活络带传动.

5 按材料来说，带的材料有哪些?

答案 棉织橡胶合成的,尼龙橡胶合成的和皮革等.

6 带传动的打滑经常在什么情况下发生?

答案 当拉力差值大于摩擦力极限值时,带与轮面之间的滑动在整个包角内出现,此时主动轮转动无法传到带上,则带不能运动,带传动失去工作能力,此时打滑情况发生.

7 带传动时，带的横截面上产生那些应力?

答案 拉应力,离心应力和弯曲应力.

8 在V带传动中，拉力差与哪些因素有关?

答案 主动轮包角,当量摩擦系数,带轮楔角,材料摩擦系数有关.

9 带传动为什么要限制带速，限制范围是多少?

答案 因带速愈大,则离心力愈大,使轮面上的正压力和摩擦力减小,带承受的应力增大,对传动不利,但有效圆周力不变时,带速高有利于提高承载能力,通常带速在5~25m/s范围为宜.

10 带传动中，小带轮的直径为什么不宜太小?

答案 因带轮的直径愈小,带愈厚,则带的弯曲应力愈大,对带传动不利,所以带轮直径不宜过小.

11 V带传动的主要失效形式有哪些?

答案 主要失效形式有打滑,磨损,散层和疲劳断裂.

12 带传动的设计准则是什么?

答案 设计准则为防止打滑和保证足够的使用寿命.

13 V带传动设计计算的主要内容是确定什么?

答案 带的型号,根数,基准长度,带轮直径,中心距和带轮的结构尺寸,以及选用何种张紧装置.

14 V带的型号有哪几种?

15 带传动中，增大包角的主要方法有哪些?

答案 加大中心距和带的 松边外侧加张紧轮，可提高包角.

16 带传动中，为什么常设计为中心距可调节?

答案 一是调整初拉力,提高带的.传动能力.二是可加大中心距,增大包角,提高传动能力.三是便于维修.

17 带传动中的工况系数K与哪些主要因素有关?

答案 K与带传动中的载荷性质,工作机的类型,原动机的特性和每天工作时间有关.

18 带传动为什么要核验包角?

答案 小带轮包角愈大,接触弧上可产生的摩擦力也越大,则带传动的承载能力也愈大,通常情况下,应使包角大于120o.

19 为什么要控制初拉力的大小?

答案 初拉力过小,极限摩擦力小,易打滑;初拉力过大,磨损快，增大压轴力.

20 在带传动设计时，当包角过小应采取什么措施?

答案 可采用如下措施:1)增大中心距;2)控制传动比; 3)增设张紧轮装置.

21 与带传动相比较，链传动有什么优点?

答案 由于链传动是啮合传动,故传动比准确,工作可靠性好,承载能力大,传动尺寸较紧凑,可以在恶劣条件下工作(如工作高温,多尘,易燃等)，压轴力较小.

22 与带传动相比较，链传动有什么缺点?

答案 链传动的瞬时传动比不恒定，噪声较大.

23 与齿轮传动相比较，链传动有什么优点?

答案 链传动的中心距较大、成本低、安装容易。

24 与齿轮传动相比较，链传动有哪些缺点?

答案 由于轮齿与链穴之间有空隙,随着磨损间隙加大,不宜用于正反转急速变化的传动中.

25 链传动的主要失效形式有哪几种?

答案 节距磨损伸长、胶合破坏、链条疲劳断裂、链条静力拉断、轮齿磨损。

26 为什么说链轮齿数愈多，传动愈平稳?

答案 当链轮直径不变时,选节距小的链，则链轮齿数增多,多边形效应减弱,使传动平稳,振动和噪声减小.

27 带传动中，小带轮齿数为何不宜太小也不能过大?

答案 因齿数越少,传动越不平稳,冲击、磨损加剧;小链轮齿数过多,大链轮齿数也随着增多,使传动装置的尺寸增大;同时,节距因磨损加大后,容易产生脱链.

28 链传动中，为什么链节数常取偶数?

答案 链节数必须圆整为整数,一般应为偶数,以避免采用影响强度的过渡链节.

29 链传动的中心距为什么不宜太小也不能过大?

答案 在一定链速下，中心距过小,单位时间内链绕过链轮的次数增多,加速磨损;同时也使小链轮的包角减小,轮齿的受力增大,承载能力下降。中心距过大,链条的松边下垂量增大,容易引起链条的上下颤动。

30 链传动的已知条件是哪些?

答案 传动的用途和工作情况,原动机的种类,传递的功率,主动轮的转速,从动轮的转速(或传动比),以及外廓安装尺寸的等.

31 链传动为什么要限制链速?

答案 为了不使链传动的动载荷和噪声过大,一般限制链速v

32 单排链的结构由哪些零件组成?

答案 由内链片,外链片,销轴,套筒及滚子组成.

33 某滚子链“12A-2×84 GB1243-83”各数字符号说明什么?

答案 GB1243-83国标代号,84节,2为双排,A系列,12为链号.

34 在链传动中，为什么尽量不用过渡链节?

答案 当链节为奇数时,需要用过渡链节才能构成环状,过渡链节的链板在工作时,会受到附加弯曲应力,故尽量不用.

35 链传动的瞬时传动比是否恒定，为什么?

答案 不恒定。由于链节是刚体,只能在节点处相互转动,链条绕在轮上成多边形，主动轮等速转动,在直边上各点的链轮速度也不相等,使链速在变化,从动轮的转速也不恒定,瞬时传动比不恒定。

36 链传动中，链条为什么是疲劳断裂?

答案 链传动由于松紧边拉力不同,在运转时链条各元件处在变应力状态,经多次反复下,链条将发生疲劳断裂.

37 为什么链传动的链条需要定期张紧?

答案 链条的滚子,套筒和销轴磨损后,链的节距增大,容易产生跳齿和脱链,故需定期将链条张紧.

38 为什么在链传动中，当转速很高和载荷大时会发生胶合?

答案 当转速和载荷大时,套筒和销轴间产生过热而发生粘附,表面较软的金属被撕下,即发生胶合.

39 滚子链的主要尺寸有哪些?

答案 节距,排数,滚子外径,链节数,销轴长度.

40 链轮的材料应满足什么条件?

答案 链轮材料应满足强度和耐磨性的要求,小链轮的啮合齿数多,宜用更好的材料制作.

41 与齿轮传动相比较，蜗杆有哪些优点?

答案 蜗杆传动平稳、无噪声、传动比大而准确、蜗杆的导程角较小，有自锁性能.

42 与齿轮传动相比较，蜗杆传动有哪些缺点?

答案 蜗杆与蜗轮齿面间沿齿向有较大的滑动,不发热多,且容易产生胶合和磨损,传动效率低。

43 为什么说蜗杆传动可视作螺旋传动?

答案 因为蜗杆视为螺杆,蜗轮视为局部螺母,当转动螺杆时,若螺杆不能轴向移动,则螺母只能轴向移动。

44 试述蜗杆与蜗轮正确啮合条件是什么?

答案 中间平面上蜗杆的轴向模数与蜗轮的端面模数相等,蜗杆的轴向压力角与蜗轮的端面压力角相等，蜗杆螺旋线升角与蜗轮分度圆柱螺旋角相等且方向相同.

45 蜗杆传动中，圆柱蜗杆传动和圆弧面蜗杆传动各有什么特点?

答案 圆柱蜗杆传动加工容易,但承载能力低;圆弧面蜗杆传动加工难,但承载能力较高.

46 阿基米德圆柱蜗杆传动的中间平面有什么特点?

答案 此平面通过蜗杆轴线,并与蜗轮轴线垂直。在中间平面上,蜗杆的齿廓与齿条相同,蜗轮的齿廓为渐开线，蜗杆与蜗轮如同齿轮与齿条啮合一样.

47 在蜗杆传动中，为什么要规定标准模数系列及蜗杆直径系列?

答案 通常,蜗轮轮齿是用与蜗杆相同尺寸的滚刀进行加工的,蜗杆头数与模数都是有限的数量，而蜗杆分度圆直径d将随着导程角而变,任一值就应有相应的d值,这样会有无限量的刀具,故为了经济,减少刀具量,规定了标准模数和蜗杆直径系列.

48 蜗杆传动为什么比齿轮传动平稳?

答案 蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成,可以看作是螺旋传动,蜗杆视为螺杆,蜗轮视为局部螺母,从而传动平稳、无噪声.

49 蜗杆传动的相对滑动速度对传动性能有何影响?

答案 相对滑动速度VS大,容易形成润滑油膜,但由于热量不能散发,使磨损加剧,对传动十分不利.

50 蜗杆传动的失效形式是什么?

答案 绝大多数失效形式发生在蜗轮齿面上;由于相对滑动速度大，齿面容易磨损与胶合。

机械设计基础总结(篇4)

平面机构的自由度

F=3n-2PL-PH 机构具有确定运动的条件

（原动件数>F，机构破坏）

平面四杆机构

在此机构中，AD固定不动，称为机架；AB、CD两构件与机架组成转动副，称为连架杆；BC称为连杆。在连架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，而只能在一定角度范围内摆动的构件称为摇杆。

四杆机构存在曲柄的条件

1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；

2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。（称为杆长条件）

急回特性和行程速比系数

当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回特性

极位夹角θ:曲柄整周运动时，连杆的两个极限位置的夹角

当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性。且θ角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著 压力角与传动角

连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角γ 称为四杆机构在此位置的传动角。显然γ越大，有效分力Pt越大，Pn越小，对机构的传动就越有利。所以，在连杆机构中也常用传动角的大小及变化情况来描述机构传动性能的优劣。为了保证机构传力性能良好，应使γmin≥40 ～50°

最小传动角的确定： 对于曲柄摇杆机构，γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。

死点

（传动角为0）

当以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构的传动角γ＝0°，这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象，机构的这种位置称为“死点”

凸轮轮廓曲线设计

反转法

．对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构

（1）选取适当的比例尺，取为半径作圆；

（2）先作相应于推程的一段凸轮廓线。为此，根据反转法原理，将凸轮机构按进行反转此时凸轮静止不动，而推杆绕凸轮顺时针转动。按顺时针方向先量出推程运动角，再按一定的分度值（凸轮精度要求高时，分度值取小些，反之可以取小些）将此运动角分成若干等份，并依据推杆的运动规律算出各分点时推杆的位移值S。

（3）确定推杆在反转运动中所占据的每个位置。为此，根据反转法原理，从A点开始，将运动角按顺时针方向按一个分点进行等份，则各等份径向线01，02，……08即为推杆在反转运动中所依次占据的位置。

（4）确定出推杆在复合运动中其尖顶所占据的一系列位置。根据表中所示数值s，沿径向等分线由基圆向外量取，得到点，即为推杆在复合运动中其尖顶所占据的一系列位置。

（5）用光滑曲线连接，即得推杆升程时凸轮的一段廓线。（6）凸轮再转过时，由于推杆停在最高位置不动，故该段廓线为一圆弧。以O为圆心，以为半径画一段圆弧。

齿轮机构的应用和分类

齿轮机构的应用和分类

传递功率大、效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点。但是要求有较高的制造和安装精度，成本较高；不宜在两轴中心距很大的场合使用

齿廓啮合基本定理

齿廓啮合的基本定律（Basic Law of Tooth Profile Meshing)

左图所示为一对互相啮合的齿轮，设主动轮1以角速度绕顺时针方向回转，从动轮2受轮1的推动以角速度绕两轮轮齿的齿廓在某一点K接触，它们在点K处的线速度为方法：

⒈ 过点K作两齿廓的公法线 nn 显然，要使这一对齿廓能连续的接触传动，它们沿接触点的公法线方向是不能相对运动的。否则，两齿廓将不是彼此分离就是互相嵌入，因而不能达到正常传动的目的。这就是说，要使两齿廓能够连续接触传动，则 和 在公法线 nn 方向的分速度应该相等。所以两齿廓接触点间的相对速度

只能沿两齿廓接触点的公切线方向。由三心定理，P点为

逆时针方向回转。,。

齿轮1、2的速度瞬心

则两轮的传动比为

（*）

式（*）表明:

互相啮合传动的一对齿轮在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。这一规律称为齿廓啮合的基本定律。

⒉ 要使两齿轮做定传动比传动，则其齿廓必须满足的条件是：

不论两齿廓在何位置接触，过接触点所做的两齿廓公法线必须与两齿轮的连心线相交于一定点。

证明：由式（*）可知，如果要求两齿轮的传动比为常数，则应使在两齿轮的传动过程中，其轴心、均为定点（即

为常数。由于

为

为定长），所以，欲使常数，则必须使点P在连心线上为一定点。

⒊ 两齿轮的啮合传动可以视为两轮的节圆作纯滚动

证明：由于两轮作定传动比传动时，节点P为连心线上的一定点，故点P在轮1的运动平面上的轨迹是一以为圆心，为半径的圆。同理，点P在轮2的运动平面上的轨迹是一以为圆心，为半径的圆。这两个圆分别称为轮1与轮2的节圆。而由上述可知，轮1与轮2的节圆相切于P点，而且在点P处两轮的线速度相等，即，故两齿轮的啮合传动可以视为两轮的节圆作纯滚动。

渐开线齿廓

直线BC沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点I的轨迹AI，称为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，其半径用表示。直线NI称为渐开线的发生线

一对渐开线齿轮正确啮合的条件

法向齿距相等

m1cos1m2cos2

即：

m1m2m12 渐开线齿轮连续传动的条件

（B1，B2分别为两齿轮齿顶圆与啮合线的交点

为了保证传动的连续性，要求前一对齿在 B1 点脱离啮合时，后一对齿应进入啮合，为此要求两齿轮的实际啮合线 B 1 B 2 应大于或等于齿轮的法节 pb。通常把 B1 B2 与 pb 的 比值 称为齿轮传动的重合度，用 εα 来表示 于是得齿轮连续传动的条件是 ：

ε α =（B 1 B 2 / p b）≥ 1

无侧隙啮合条件

在齿轮传动中，为避免或减小轮齿的冲击，应使两轮齿侧间隙为零；而为防止轮齿受力变形、发热膨胀以及其它因素引起轮齿间的挤轧现象，两轮非工作齿廓间又要留有一定的齿侧间隙。这个齿侧间隙一般很小，通常由制造公差来保证。所以在我们的实际设计中，齿轮的公称尺寸是按无侧隙计算的。

齿轮的加工方法

近代齿轮的加工方法很多，有铸造法、热轧法、冲压法、模锻法和切齿法等。其中最常用的是切削方法，就其原理可以概括分为仿形法和范成法两大类。

仿形法

顾名思义，仿形法就是刀具的轴剖面刀刃形状和被切齿槽的形状相同。其刀具有盘状铣刀和指状铣刀等，如图所示。

范成法（又称展成法）

这种方法是加工齿轮中最常用的一种方法。利用一对齿轮互相啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工的。将一对互相啮合传动的齿轮之一变为刀具，而另一个作为轮坯，并使二者仍按原传动比进行传动，则在传动过程中，刀具的齿廓便将在轮坯上包络出与其共轭的齿廓。

根切与Zmin

用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图所示。这种现象称为根切

用范成法加工齿轮，若刀具的齿顶超过啮合极限点N1则被切齿轮必定发生轮齿根切。

渐开线标准齿轮不根切的最少齿数为

zmin*2ha2sin

齿轮传动失效形式及材料

轮齿折断

弯曲疲劳折断——闭式硬齿面齿轮传动最主要的失效形式。

过载折断——载荷过大或脆性材料部分形式：齿根整体折断——直齿，b较小时

局部折断——斜齿或偏载时

 提高轮齿抗折断能力的措施：  1）减小齿根应力集中（增加齿根过渡圆角，降低齿根部分表面粗糙度）

 2）高安装精度及支承刚性，避免轮齿偏载，设计时限制齿根弯曲应力小于许用值  3）改善热处理，使其有足够的齿芯韧性和齿面硬度

齿根部分进行表面强化处理（喷丸、滚压）

齿面疲劳点蚀—闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式收敛性点蚀——开始由于表在粗糙，局部接触应力较大引起点蚀，过后经跑合，凸起磨平软齿面逐渐消失扩展性点蚀——硬齿面发生点蚀或软齿面时 位置：节线附近

原因：1）单齿对啮合接触应力较大；2）节线处相对滑动速度较低，不易形成润滑油膜；3）另外油起到一 个媒介作用，润滑油渗入到微裂纹中，在较大接触应力挤压下使裂纹扩展直至表面金属剥落。

防止措施：1）提高齿面硬度； 2）降低表面粗糙度；

3）采用角度变位（增加综合曲率半径）； 4）选用较高 粘度的润滑油； 5）提高精度（加工、安装）； 6）改善散热。

开式齿轮传动由于磨损较快，一般不会点蚀

齿面磨损——

开式齿轮的主要失效形式 类型——齿面磨粒磨损

防止措施：1）提高齿面硬度；2）降低表面粗糙度；3）降低滑动系数；4）润滑油定期清洁和更换；5）变开式为闭式。

齿面胶合——高速重载传动的主要失效形式——热

胶合。

原因：高速、重载→压力大，滑动速度高→摩擦热大→

高温→啮合齿面粘结（冷焊结点）→结点部位材料被

剪切→沿相对滑动方向齿面材料被撕裂。

低速重载或缺油→冷胶合（压力过大、油膜被挤破引

起胶合）

形式：热胶合——高速重载；冷胶合——低速重载，缺

润滑油

防止措施：1）采用抗胶合能力强的润滑油（加极压添加剂）；2）采用角度变位齿轮传动，使滑动速度VS下降。3）减小m和齿高h，降低滑动速度VS；4）提高齿面硬度；5）降低表面粗糙度；6）配对齿轮有适当的硬度差；7）改善润滑与散热条件。

5、齿面塑性变形—低速重载软齿轮传动的主要失效形式

齿面在过大的摩擦力作用下处于屈服状态，产生沿摩擦力方向的齿面材料的塑性流动，从而使齿面正确轮廓曲线被损坏。

防止措施：1）提高齿面硬度；2）采用高粘度的润滑油或加极压添加剂 齿轮材料

选择齿轮材料总体上要考虑防止产生齿面失效和轮齿折断。基本要求：齿面要硬，齿芯要韧

常用的齿轮材料

1、钢——最常用，可通过热处理改善机械性能（1）锻钢：

软齿面齿轮（HBS≤350）

如45、40Cr 热处理，正火调质，加工方法，热处理后精切齿形—

8、7级，适合于对精度、强度和速度要求不高的齿轮传动

（2）铸钢——用于尺寸较大齿轮，需正火和退火以消除铸造应力。强度稍低

直齿圆柱齿轮传动载荷与设计

齿根弯曲疲劳强度计算

防止弯曲疲劳折断；设计公式

m2KT1YFSYdZ12[]F 齿面接触疲劳强度计算

防止齿面点蚀破坏；设计公式

d12.323Ku1ZEZdu[]H

2设计准则

软齿面——按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度 硬齿面——按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度

1、齿数Z1

闭式软齿面齿轮（点蚀）→Z1可取多一些（20~40

闭式硬齿面齿轮（弯曲疲劳）→a一定时，宜取Z1少 一些（使m↑），Z1=17~20 蜗杆传动

与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有传动比大，在动力传递中传动比在8～100之间，在分度机构中传动比可以达到1000；传动平稳、噪声低；结构紧凑；在一定条件下可以实现自锁等优点而得到广泛使用。但蜗杆传动有效率低、发热量大和磨损严重，涡轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属（如青铜）制造，成本高等缺点。

按蜗杆分度曲面的形状不同，蜗杆传动可以分为：圆柱蜗杆传动（如图a）、环面蜗杆传动（如图b）、锥蜗杆传动（如图c）三种类型

因为分度圆直径等于模数乘以直径系数。模数是标准值，直径系数为了简化刀具也进行了规定，即为标准值，所以分度圆直径亦为标准值。

模数m和压力角

蜗杆传动的尺寸计算与齿轮传动一样，也是以模数m作为计算的主要参数。在中间平面内蜗杆传动相当于齿轮和齿条传动，蜗杆的轴向模数和轴向压力角分别与涡轮的端面模数和端面压力角相等，为此将此平面内的模数和压力角规定为标准值，标准模数见书中所附表格，标准压力角为20°

蜗杆头数z1和传动比

蜗杆头数z1可根据要求和的传动比和效率来选定。单头蜗杆传动的传动比可以较大，但效率较低。如果要提高效率，应增加蜗杆的头数。但蜗杆头数过多，又会给加工带来困难。所以，通常蜗杆头数取为1、2、4、6。蜗杆为主动件;蜗杆与蜗轮之间的传动比为(其中：z2为蜗轮的齿数)

in1z2n2z1

导程角γ

蜗杆的直径系数q和蜗杆头数z1选定之后，蜗杆分度圆柱上的导程角γ也就确定了

tanzppzzmz1mz11a1d1d1d1d1q

蜗杆的分度圆直径d1

在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆相同尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的涡轮。这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就需要一种对应的蜗轮滚刀。对于同一模数，可以有很多不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多蜗轮滚刀。显然，这样很不经济。

为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把比值

qd1m

称为蜗杆直径系数。

蜗杆传动的标准中心距

a11(d1d2)(qz2)m22

蜗杆传动的失效形式

和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式主要有：胶合、磨损、疲劳点蚀和轮齿折断等。由于蜗杆传动啮合面间的相对滑动速度较大，效率低，发热量大，再润滑和散热不良时，胶合和磨损为主要失效形式。

蜗杆传动的设计准则

闭式蜗杆传动按蜗轮轮齿的齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿根弯曲疲劳强度校核，并进行热平衡验算；

开式蜗杆传动，按保证齿根弯曲疲劳强度进行设计。

蜗杆和蜗轮材料

由失效形式知道，蜗杆、蜗轮的材料不仅要求有足够的强度，更重要的是具有良好的磨合（跑合）、减磨性、耐磨性和抗胶合能力等。

蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成：一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40、45钢，并经调质处理。高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr、20CrMnTi等，并经渗碳淬火。

蜗轮材料为铸造锡青铜（ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5），铸造铝铁青铜（ZCuAl1010Fe3）及灰铸铁（HT150、HT200）等。锡青铜耐磨性最好，但价格较高，用于滑动速度大于3m/s的重要传动；铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格便宜，一般用于滑动速度小于4m/s的传动；如果滑动速度不高（小于2m/s），对效率要求也不高时，可以采用灰铸铁

螺纹连接与传动

螺纹参数

1.大径d（D）：螺纹的最大直径在标准中也作公称直径。

2.小径d1(D1)：即螺纹的最小直径

3.中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想

4、牙型角α、牙型斜角β

在螺纹的轴向剖面内，螺纹牙型相邻两侧边的夹角称为牙型角α。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角β，对称牙型的β＝α/2

升角λ

在中径d2的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，由图7．4可得

升角大：传动效率高，升角大与当量摩擦角时无自锁性 升角小：传动效率低；自锁性能好，snptand2d2，螺纹种类

粗牙：普通联接使用普通螺纹细牙：小载荷、调整机构。自锁性好。圆柱管螺纹：管路联接联接螺纹管螺纹圆锥管螺纹：具有自封性。高温、高压管路。螺纹圆锥螺纹：管路联接（与圆锥管螺纹相似）传动螺纹：有矩形螺纹；梯形螺纹：双向传动；锯齿型螺纹：单向

1、三角形螺纹（普通螺纹）

牙型角为60º，可以分为粗牙和细牙，粗牙用于一般联接；与粗牙螺纹相比，细牙由于在相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件和微调装置。

2、管螺纹

多用于有紧密性要求的管件联接，牙型角为55º，公称直径近似于管子内径，属于细牙三角螺纹。

3、梯形螺纹

牙型角为30º，是应用最为广泛的传动螺纹。

4、锯齿型螺纹

两侧牙型角分别为3º和30º，3º的一侧用来承受载荷，可得到较高效率；30º一侧用来增加牙根强度。适用于单向受载的传动螺纹。

5、矩形螺纹

牙型角为0º，适于作传动螺纹 螺旋副的受力分析、效率和自锁

滑块在斜面上等速上升时。当量摩擦角

滑块沿斜面等速下降时，摩擦力向上

由公式可知，若λ≤（当量摩擦角），FFQtan()说明此时无论轴向载荷有多大，滑块（即螺母）都不能沿斜面运动，这种现象称为自锁 螺旋副的效率

W2FQsW12T1FQd2tantanFdtan()2Q2tan()2

螺纹联接主要类型

螺栓联接

普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装折方便，可多个装拆，应用较广。

双头螺栓联接

螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而 被联接件之一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。

螺钉联接

螺钉联接——适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。

紧定螺钉联接

拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭

螺纹联接的防松

摩擦防松

弹簧垫片防松 双螺母防松 自锁螺母防松

机械防松

永久防松

轴

轴的分类

转轴

同时承受扭矩和弯曲载荷的作用，例如齿轮减速器中的轴 心轴

只需承受弯矩而不传递转距，例如铁路车辆的轴、自行车的前轴等。按轴旋转与否分为转动心轴和固定心轴两种，传动轴

只承受扭矩而不承受弯矩或承受弯矩较小的轴。例如图所示的汽车传动轴。

轴的材料

由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等

轴的主要材料是碳钢和合金钢。

1、碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的有35、40、45、50钢。

2、合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。耐磨性要求较高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢；要求较高的轴可以使用40Cr

3、对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低

轴的结构设计

轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸，主要要求有：

1）轴上零件的定位、固定； 2）轴上零件的拆装、调整； 3）轴的制造工艺性；

4）轴上零件的结构和位置的安排。

轴上零件的装配

轴向定位 轴肩与轴环定位

套筒定位

弹性挡圈定位

周向定位

轴上零件的周向定位方法主要有键（平键、半圆键、楔键等）、花键、型面、过盈等等

平键联接

制造简单、装拆方便。用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合，应用最为广泛。

花键联接

承载能力高，定心好、导向性好，但制造较困难，成本较高。

适用于传递转矩较大，对中性要求较高或零件在轴上移动时要求导向性良好的场合。

滚动轴承

按轴承的内部结构和所能承受的外载荷或公称接触

角的不同，滚动轴承分为：

①深沟球轴承（向心球轴承）（6）——主要承受径

向载，也可受一定双向轴向载荷，f小精度高，结构

简单，价格低，最常用。

②调心球轴承（1）——主要承受径向载荷，也可承受

较小的双向轴向力，能自动调心，适于轴的刚性较

差的场合。

③圆柱滚子轴承N（2）——只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷，承载能力大，支承刚性好，外圈或内圈可以分离，或不带内外圈，适于要求径向尺寸较小的场合。

④角接触球轴承——（7）能同时承受径向载荷和单向轴向力，接触角，越大，承载Fa能力越高，为承受双向轴向力应成对使用，对称安装。

⑤圆锥滚子轴承——（3）能同时承受径向载荷和单向Fa，越大，承受Fa能力越大，承载能力高于角接触球轴承，但极限转速稍低，外圈可分离，一般应成对使用，对称安装，但安装调整比较麻烦。

⑥推力球轴承——（5）单向推力球轴承51000—只能受单向Fa；双向推力球轴承52000—能承受双向Fa。不能受Fr，且极限nj转速较低，高速时，由于离心力较大，钢球与保持架磨损发热较严重。

⑦滚针轴承，↑Fr，承载能力较高

机械设计基础总结(篇5)

第一章平面机构自由度和速度分析

1、两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接成为运动副。运动副分为低副和高副。两构件通过面接触组成的运动副称为低副。低副又分为转动副和移动副。

2、一个刚体相对于另一刚体作平面运动，在任一瞬间其相对运动可以看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为速度瞬心。

3、平面机构自由度的计算公式：F=3n—2Pl—Ph。N为活动构件的个数，Pl为低副，Ph为高副。K个构件汇交而成的复合铰链具有（K-1）个转动副。机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度，在计算机构自由度时应予排除。

第二章平面连杆机构

1、平面铰链四杆机构三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

2、铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和，整转副是由最短杆与其邻边组成的。

3、作用在从动件上的驱动力F与该力作用点的绝对速度Vc之间所夹的锐角α称为压力角。压力角α的余角γ（连杆与从动件摇杆之间所夹的锐角）来判断传力性能称为传动角。α越小，γ越大机构传力性能越好。

4、曲柄摇杆机构的最小传动角必出现在曲柄与机架共线的位置上。

5、死点位置：传动角为零的位置称为死点位置，死点位置缺点会使机构的从动出现卡死或运动不确定的现象。优点对某些夹紧装置可用于放松 防范措施：对从动曲柄施加外力，或利用飞轮及构件自身的惯性作用，使机构通过死点位置

第三章凸轮机构

1、凸轮机构分类：按凸轮的形状分盘型凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；按从动件形式分尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件；按从动件运动分移动和摆动

2、凸轮推杆的等速运动规律能不能运用于高速？不能

3、作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角称为压力角。对于高副机构，压力角就是接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。

4、基圆ro越小，压力角α越大。基圆半径过小，压力角就会超过许用值。

第四章齿轮机构

1、渐开线的形成：当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线。渐开线的特性：①BK=弧AB②渐开线上任意一点的法线比喻基圆相切③渐开线齿廓上个点的压力角不等，向径Rk越大其压力角越大。④渐开线的形成取决于基圆的大小⑤基圆之内无渐开线。

2、渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。

第五章轮系

1、轮系可以分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。

2、输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比称为轮系的传动比，用iab表示iab=na/nb定轴轮系始末两轮传动比i1k=z2z3z4…zk/z1z2’z3’…z(k-1)’平行两轴间的定轴轮系传动比计算公式i1k=n1/nk=＋－（和上面一样）

3、周转轮系中机构自由度为2为差动轮系，机构自由度为1为行星轮系

第十章

1、定位销：固定零件间的相对位置

2、键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩。

3、平键连接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损

第十一章

1、轮齿的失效形式：①轮齿折断（疲劳折断、过载折断）②齿面点蚀③齿面胶合④齿面磨

损（磨粒磨损、跑合磨损）⑤齿面塑性变形

2、直尺圆柱齿轮传动的齿面接触强度、齿轮弯曲强度

3、斜齿轮的标准模数？斜齿轮的模数以法向参数为标准，端面参数为非标准。加工的时候

需要哪个模数

第十三章

1、带传动的三种应力①紧边和松边产生的拉应力②离心力产生的拉应力③弯曲应力

2、带传动的优点：1适用于中心距较大的传动2带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动3过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，但可防止损坏其他零件4结构简单成本低廉 缺点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传动效率低

3、打滑是指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，就一定会发生弹性打滑，所以弹性打滑是不可避免的。

弹性滑动原因：由于带具有弹性，在传动中有拉力差引起与轮面相对滑动后果，使从动轮周围速度低于主动轮效率下降引起带磨损温度上升传动比不稳定打滑原因：由于过载，需要传递的有效拉力超过最大摩擦力所引起后果：引起带的严重磨损，严重时无法工作

4、张紧轮的作用：在中心距不能改变的情况下，保持带的张紧。

第十四章

1、轴的分类根据承受载荷可分为转轴传动轴心轴 按轴线的形状可分为直轴曲轴挠性钢丝

轴

第十六章

1、滚动轴承的主要失效形式：1疲劳破坏（点线接触正常失效）2过大塑性变形（n极低F

较大永久变形）3早期磨损胶合内外圈和保持架破坏（不正常失效）

2、轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相

对于另一个套圈的总转速，或在某一转速下的工作小时数

3、轴承寿命可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率

4、基本额定寿命：一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度为百分之90时，能达

到或超过的寿命

5、基本额定动载荷：当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷

6、基准质的选择？

7、齿轮传动的设计准则：1保证齿根足够的弯曲疲劳强度，防止齿面点蚀发生2保证齿面

足够的接触疲劳强度，防止齿根折断发生3高速重载齿轮传动（不应按齿面抗胶合能力的准则进行设计）

计算方法;按主要失效形式决定：闭式软齿面（点蚀）按齿面强度设计，按弯曲，校核硬齿面（折断）按弯曲强度设计，按齿面，校核开式传动（磨损）：按弯曲强度设计，考虑磨损

机械设计基础总结(篇6)

绪论：机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构：是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件：机构中的（最小）运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件：制造的单元。分为：

1、通用零件，2、专用零件。一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F = 3n-2PL-PH机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。

二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax≤其它两杆长度之和，曲柄轮的失效形式主要是齿面磨损；采用弯曲疲劳强度进行设计，并适当加大齿厚（加大模数）以延长其使用寿命。开式齿轮不进行齿面接触疲劳强度计算。

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。

从而提高一对齿轮传动的总体强度

26、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

27、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

28、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

29、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

30、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（发动机主减速器、行星减速器）

31、带传动优缺点：①优点：具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小；过载时带在带轮上打滑，可以防止其他器件损坏；结构简单，制为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运动的从动件摇杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。

压力角：作用于C点的力P与C点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们在原动件上施加多大的力都不能使机构运动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC与摇杆CD所夹锐角。

三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮(3)圆柱回转凸轮 从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件(2)摆动从动件

1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin表示。2推程：从动件远离中心位置的过程。推程运动角δt；3远休止：从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs；4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh；5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δsˊ；6行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h 表示。7从动件位移线图：从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移线图。1.等速运动规律:

1、特点：设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。

2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程： 推程等减速段运动方程：

柔性冲击:加速度发生有限值的突变（适用于中速场合）

3、简谐运动规律:

柔性冲击

四：根切根念：用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图这种现象称为根切。

根切形成的原因：标准齿轮：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N。

标准齿轮：指m、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚s等于齿槽宽e的齿轮。成型法： 范成法：

九：失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。类型：（1）断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用)，使物体分成几个部分的现象（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零件本身发生的变形。弹性变形、塑性变形（3）零件的表面破坏。腐蚀、磨损、接触疲劳（点蚀）。（4）破化正常工作条件而引起的失效。强度：零件的应力不超过允许的限度

1、名义载荷：在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。

2、载荷系数K：综合考虑零件在实际工作中承受的各种附加载荷所引入的系数。

3、计算载荷：载荷系数与名义载荷的乘积。

刚度：在载荷作用下，零件产生的弹性变形量，小于或等于机器工作性能所允许的极限值。设计要求：具有预定功能的要求、具有经济性要求采用先进设计理论和方法，运用先进工具。合理选用零件材料、降低材料费用。设计中，尽量使重量系数下降。用最少零件组成部件或机械，尽量采用价廉的标准件。提高机器效率，降低能耗。尽量降低包装、运输费用。安装、拆卸方便

十一：失效形式：轮齿折断：一般发生在轮齿根部，指齿的大部分或整个齿的断落，是轮齿中最危险的失效形式。齿面失效：齿面疲劳点蚀和表层剥落

齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。

传动过程中，主要失效形式：通常对润滑良好的闭式齿轮传动主要发生齿面点蚀，齿根弯曲疲劳折断。特殊情况，如严重的冲击或有相当大的短期过载时，须注意轮齿发生过载折断和齿面塑性变形的可能性。高速重载而润滑条件受限制情况下，齿面胶合又可能成为主要失效原因。开式齿轮传动的主要失效形式是磨粒磨损

设计准则：对于闭式软齿面齿轮（HBS≤350）：齿轮的失效形式以疲劳点蚀为主。先按齿面接触疲劳强度公式进行计算，再用齿根弯曲疲劳强度公式进行校核。2对于闭式硬齿面齿轮：齿轮的失效形式为轮齿折断；先按齿根弯曲疲劳强度作为设计公式，再用齿面接触疲劳强度进行校核。3开式齿轮传动：齿特点：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、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

22、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

23、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。

24、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

25、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，造和维护方便，成本低；适用于中心距较大的传动；②缺点：工作中有弹性滑动，使传动效率降低，不能准确的保持主动轴和从动轴的转速比关系；传动的外廓尺寸较大；由于需要张紧，使轴上受力较大；带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合

32、影响带传动承载能力的因素：初拉力Fo包角a 摩擦系

数f 带的单位长度质量q 速度v

33、带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏；设计准则：

在不打滑的前提下，具有一 定的疲劳强度和寿命。

34、弹性滑动与打滑：打滑：由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，可以避免；弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动，不可避免

35、螺纹连接的基本类型：螺栓连接（普通螺栓连接、铰制

孔用螺栓连接）、双头螺柱连接、螺钉连接、紧螺钉连接

36、螺纹连接的防松：摩擦防松（弹簧垫圈、双螺母、椭圆

口自锁螺母、横向切口螺母）、机械防松（开口销与槽形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝）、永久防松（冲点法、端焊法、黏结法）

37、提高螺栓连接强度的方法：避免产生附加弯曲应力；减

少应力集中

38、键连接类型：平键连接（侧面）、半圆键连接（侧面）、楔键连接（上下面）、花键连接（侧面）

39、平键的剖面尺寸确定：键的截面尺寸b×h（键宽×键高）

以及键长L

40、联轴器与离合器区别：连这都是用来连接两轴（或轴与

轴上的回转零件），使它们一起旋转并传递扭矩的器件，用联轴器连接的两根轴，只有在停止运转后用拆卸的方法才能将他们分离；离合器则可在工作过程中根据工作需要不必停转随时将两轴接合或分离

41、联轴器分类：刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器

（有补偿能力）

42、联轴器类型的选择：对于低速、刚性大的短轴可选用刚

性联轴器；对于低速、刚性小的长轴可选用无弹性元件的挠性联轴器；对传递转矩较大的重型机械可选用齿式联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械可选用有弹性元件的挠性联轴器；对于轴线位置有较大变动的两轴，则应选用十字轴万向联轴器

43、轴承摩擦状态：干摩擦状态、边界摩擦状态、液体摩擦

状态、混合摩擦状态；边界和混合摩擦统称为非液体摩擦

44、验算轴承压强p：控制其单位面积的压力，防止轴瓦的过度磨损；演算pv：控制单位时间内单位面积的摩擦功耗fpv，防止轴承工作时产生过多的热量而导致摩擦面的胶合破坏；演算v：当压力比较小时，p和pv的演算均合格的轴承，由于滑动速度过高，也会发生因磨损过快而报废，因此需要保证v≤[v]

45、非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式为磨损和胶合

46、轴的分类：心轴（转动心轴、固定心轴；只承受弯矩不

承受扭矩）、转轴（即承受弯矩又承受扭矩）、传动轴（主要承受扭矩，不承受或承受很小弯矩）

47、轴的计算注意：①轴上有键槽时，放大轴径：一个键槽

3°--5°；两个键槽7°--10°②式中弯曲应力为对称循环变应力，当扭转切应力为静应力时，取α=0.3；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取α=0.6；若扭转切应力为对称循环变应力时，取α=1（α为折合系数）

48、轴结构设计一般原则：轴的受力合理，有利于满足轴的强度条件；轴和轴上的零件要可靠的固定在准确的工作位置上；轴应便于加工；轴上的零件要便于拆装和调整；尽量减少应力集中等

49、滚动轴承类型选择影响因素：转速高低、受轴向力还是

径向力、载荷大小、安装尺寸的要求等

50、机械速度波动：①原因：原动机的驱动力和工作机的阻

抗力都是变化的，若两者不能时时相适应，就会引起机械速度的波动。当驱动功大于阻抗功时，机器出现盈功，机器的动能增加，角速度增大，反之相反。②危害：速度波动会导致在运动副中产生附加动压力，并引起机械振动，降低机械的寿命，影响机械效率和工作质量；③调节方法：周期性：在机械中加上一个转动惯量较大的回转件飞轮；非周期性：采用调速器来调节

机械设计基础总结(篇7)

1、地位作用：本节以曲柄摇杆机构为例阐述了平面四杆机构的三大特性：急回特性、压力角传动角和死点，它是分析其它四杆机构的基础，对于生产实践有重要指导意义。所以本节内容是本章的重点之一。

本小节需2课时，本节课是第一课时。

2、教学目标：

根据大纲要求，结合学生特点，我将教学目标定为认知目标，能力目标和情感目标三个方面。

知识目标： 1、掌握急回特性、行程速度变化系数的概念。

2、掌握急回特性产生的条件及应用。

2、培养学生观察、分析、综合归纳能力。

3、培养学生主动探究、协作学习能力。

情感目标： 1、培养学生勇于探索、勇于创新的精神,使他们在探索事物本质过程中体验成功的乐趣.

2、培养学生对本课程和本专业的兴趣和热爱，使他们在走上工作岗位之后，都能成为爱岗敬业的专业技术人员。

急回特性产生的条件对于指导生产实践有着重要意义，所以把它定为教学重点。而急回特性产生的原因相对学生的基础而言有一定的难度，所以把它定为教学难点。

4、教材处理：

（1）通过直观演示的方法，引导学生循序渐进，步步深入, 通过观察、分析、归纳总结得到急回特性的产生原因。

（2）通过提出行程速度变化系数这一概念，使急回特性产生的条件简单

易懂。

二、教法设计：

主要采用动画演示和启发式教学方法，通过提出问题——探究验证——归纳总结——实践应用等环节，体现“教为主导，学为主体”的教学原则。

三、学法指导：

1、创设形象生动的教学氛围，让学生能主动参与，积极探究,善于思考，协作学习，从而提高学生分析问题，解决问题的能力。

2、提取旧知——积极思维——实验探究——构建新知——巩固深化的学法。

四、教学过程：为更好地完成教学目标，我将教学过程分为以下几部分。

我通过演示曲柄摇杆机构的运动，提出问题，在曲柄摇杆机构中，曲柄和摇杆的运动各有何特点？让学生回答。

设计目的：通过直观演示，让学生在轻松的氛围中巩固相关知识，设置的问题既是对前面知识的复习，又是后面知识的前奏。

2、探索研究：

第一步：我通过演示机构－提出问题（摇杆在空回行程和工作行程往复摆动的过程中，哪个行程运动速度较快？）－学生观察并回答。设计的目的是使学生产生初步的感性认识：即曲柄摇杆机构具有急回特性。

第二步：我继续演示机构－提出共线问题（即摇杆在两个极限位置时，所对应的曲柄和连杆处于怎样的位置关系？）－学生观察并回答－得出极位夹角的概念。设计的目的是使学生掌握曲柄摇杆机构的特殊位置和极位夹角的概念，为后面的推导做好辅垫。

第三步：我采用分解演示空回行程和工作行程,根据演示过程－师生共填表，目的是采集相关数据，为后面的推导做好准备。

第四步：根据演示过程及表格数据，让学生分组讨论，教师引导，师生共同推导出结果：即：V2＞V1，从而得到产生急回特性的原因。

以上四步：将难点分解，通过直观演示，表格数据采集，学生分组讨论，师生共同推导等手段，使整个推导过程循序渐进，步步深入，变难点为趣点，使学生轻松掌握所学知识。

在前面推导的基础上，我进一步提出问题：如何衡量机构急回特性的相对程度？进而我提出行程速度变化系数这一概念，师生共同推导得出急回特性产生的条件之一：即极位夹角?>0,又引导学生观察曲柄和摇杆的运动特点总结得出急回特性产生的另两个条件：即输入件做等速整周转动；

输出件往复运动。这是本节的重点之一。 而且在讨论过程中使学生进一步明确极位夹角?越大，行程速度变化系数K越大，机构急回特性越显著。

这样设计的目的是：通过提出行程速度变化系数这一概念及让学生观察总结,使急回特性产生的条件简单易懂，便于学生掌握。

然后我通过演示对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构及导杆机构的运动情况，然后让学生分组讨论这三种机构是否具有急回特性，从而进一步巩固急回特性产生的条件。最后我通过演示牛头刨床的实际加工过程,让学生观察分析，分组讨论，从而得到急回特性的意义。这样可以使学生对急回特性的应用有了进一步的感性认识.

这样设计的目的：通过采用分组讨论，能够培养学生主动探究，协作学习的能力，这也是培养高职学生以后踏上工作岗位的一个重要素质。

扣住本节，我设置了四个练习题，通过学生的回答，教师归纳总结，使学生更好的区分急回特性和死点产生条件的不同。

（1）当曲柄为原动件时，具有急回特性的机构有( )。

a)曲柄摇杆机构 b)偏置曲柄滑块机构 c)摆动导杆机构d)双曲柄机构

（2）有急回特性的平面连杆机构的行程速度变化系数( )。

（3）极位夹角越大，机构的急回特性越显著。

（4）如图所示，θ=30°，该机构的行程速度变化系数k为多少？空回行程

4、 总结提炼：

在演练反馈的基础上，我进一步总结出本节重点内容：急回特性产生条件，加深学生印象。

5、作业布置：

作业部分我是把它作为课堂的延伸部分来设计的。本节所讲的急回特性是平面四杆机构基本特性之一，平面四杆机构还有两个基本特性：压力角和传动角对机构传力性能的影响、死点。为此我提出这样几个问题：在冲压机构中，为何使冲头在接近下极限位置时开始冲压？我们坐折叠椅的时候，靠在椅背上，为何靠椅不会自动松开或合拢？踩缝纫机脚踏板时，为何有时脚踏板动而皮带轮不动？这一部分，留作学生课下观察、思考。同时这也是下一节课学生们要掌握的重点内容——压力角、传动角和机构的死点。

（五）作业布置 2 急回特性：

这样设计的目的使版面直观，层次分明，重点和难点突出。