机械设计-机械零件设计基础知识
机械设计基础背诵知识点
机械设计基础背诵知识点机械设计是一门关于机械制造的学科，它涉及到机械零部件的设计、选择、计算和分析等方面的知识。
在机械设计的学习过程中，很多基础的知识点需要我们进行背诵。
下面将介绍一些机械设计基础的知识点。
1. 材料力学材料力学是机械设计的基础。
需要掌握材料的力学性质，包括拉伸强度、屈服强度、硬度等。
还要了解不同材料的特点以及它们的应用范围。
2. 分析力学分析力学是机械设计中的另一个重要知识点。
它涉及到物体的平衡、受力分析以及运动学等内容。
我们需要了解力的合成与分解、力矩的概念、平衡条件等基本概念。
3. 等效应力与疲劳在机械设计中，常常需要进行结构的强度计算。
等效应力理论是常用的一种计算方法，它可以将多个不同方向的应力合成为一个等效应力。
此外，疲劳是机械设计中非常重要的一个问题，我们需要了解疲劳寿命、疲劳裕度等概念。
4. 轴线零件设计轴线零件设计是机械设计中的一个重要内容。
我们需要了解轴线零件的选择与计算，包括轴的强度与刚度计算、连接方式的选择等。
5. 机械传动机械传动是机械设计中常见的一种结构形式。
我们需要了解不同传动装置的特点与适用范围，包括齿轮传动、带传动等。
6. 节气部件设计节气部件设计是机械设计中与流体传动相关的一个内容。
我们需要了解不同节气部件的设计原理与计算方法，包括调节阀、安全阀等。
7. 设备安装与调试设备安装与调试是机械设计中的最后一个环节，我们需要了解设备的安装方式以及调试过程中的一些注意事项。
上述只是机械设计中的一部分基础知识点，希望能够对你在学习机械设计过程中有所帮助。
机械设计是一个广阔的领域，需要我们不断学习与积累，才能够设计出高质量的机械产品。
机械设计基础第9章机械零件设计概论(六-1)
一）强度准则
强度准则是指零件中的应力不得超过许用值。
即： σ ≤ σlim
σlim ----材料的极限应力
脆性材料：σlim = σB (强度极限)
延伸率 < 5％
塑性材料：σlim = σS (屈服极限) 延伸率 > 5％
为了安全起见，引入安全系数S，得：
B
如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，
由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在
表层内约20μm处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹中将
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
机器的可靠度——指在规定的使用时间内和预定的环 境下机器能够正常工作的概率。
机器由于某种故障而不能完成预定的功能称为失 效，它是随机发生的，其原因是零件所受的载荷、环 境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化 的。为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零 件性能两个方面使其变化尽可能小。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
其它专用要求——针对不同机器所特有的要求。例如： 1)对机床有长期保持精度的要求； 2)对飞机有质量小，飞行阻力小而运载能力大的要求；
3)对流动使用的机器有便于安装和拆卸的要求；
4)对大型机器有便于运输的要求等等。
机械设计基础复习资料(综合整理)
机械设计基础复习资料一、基础知识0、零件（独立的机械制造单元）组成（无相对运动）构件（一个或多个零件、是刚体；独立的运动单元）组成（动连接）机构（构件组合体）；两构件直接接触的可动连接称为运动副；运动副要素（点、线、面）；平面运动副、空间运动副；转动副、移动副、高副（滚动副）；点接触或线接触的运动副称为高副（两个自由度、一个约束）、面接触的运动副称为低副（一个自由度、两个约束，如转动副和移动副）0.1曲柄存在的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和。
连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
0.2在四杆机构中，不满足曲柄存在条件的为双摇杆机构，满足后，若以最短杆为机架，则为双曲柄机构；若以最短杆相对的杆为机架则为双摇杆机构；若以最短杆的两邻杆之一为机架，则为曲柄摇杆机构0.3 凸轮从动件作等速运动规律时，速度会突变，在速度突变处有刚性冲击，只能适用于低速凸轮机构；从动件作等加等减速运动规律时，有柔性冲击，适用于中、低速凸轮机构；从动件作简谐运动时，在始末位置加速度也会变化，也有柔性冲击，之适用于中速凸轮，只有当从动件做无停程的升降升连续往复运动时，才可以得到连续的加速度曲线（正弦加速度运动规律），无冲击，可适用于高速传动。
0.4凸轮基圆半径和凸轮机构压力角有关，当基圆半径减小时，压力角增大；反之，当基圆半径增大时，压力角减小。
设计时应适当增大基圆半径，以减小压力角，改善凸轮受力情况。
0.5.机械零件良好的结构工艺性表现为便于生产的性能便于装配的性能制造成本低1.按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动两种。
1.1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【齿面疲劳点蚀】1.2对于闭式软齿面来说，齿面点蚀，轮齿折断和胶合是主要失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按齿面弯曲疲劳强度进行校核。
1.3闭式齿轮传动中的轴承常用的润滑方式为飞溅润滑1.4. 直齿圆锥齿轮的标准模数规定在_大_端的分度圆上。
机械设计基础入门从零开始学习机械设计
机械设计基础入门从零开始学习机械设计机械设计是工程设计领域中非常重要的一部分，它涉及到各种机械设备的设计、制造和维修。
对于刚开始学习机械设计的人来说，掌握基础知识和技能是非常重要的。
本文将从零开始介绍机械设计的一些基础内容，帮助初学者入门机械设计。
一、机械设计的概述机械设计是指通过对设备、零部件或系统进行合理的设计，使之具有一定的性能、质量和可靠性，并能满足特定功能和使用要求的过程。
在机械设计中，需要考虑材料的选择、结构的设计、运动的传递和控制等方面。
机械设计的基础包括力学、材料学、机械制图等知识，掌握这些基础知识对于机械设计非常重要。
二、机械设计的基本原理1.力学基础：机械设计中的重要基础知识是力学，包括静力学和动力学。
静力学研究不变形力学系统的平衡条件，动力学研究物体的运动规律和力的作用。
了解力学的基本原理对于机械设计非常重要，可以帮助合理设计机械结构和确定机械零部件的尺寸和材料。
2.材料学：机械设计中的材料选择非常重要，不同材料具有不同的力学性能和耐久性。
了解材料的性质和特点，可以根据设计需求选择合适的材料。
常用的机械材料包括金属、塑料、复合材料等。
3.机械元件的设计：机械设计中的元件包括轴、轮、齿轮、传动装置等。
对于不同的机械元件，需要考虑其功能和使用要求，选择合适的结构和材料来设计。
同时，还需要注意元件之间的配合和传动的平稳性。
三、机械设计的软件工具在现代机械设计中，使用计算机辅助设计（CAD）软件是非常常见的。
CAD软件可以帮助设计师进行绘图、模拟分析和模型验证等工作。
熟练掌握CAD软件的使用，可以提高设计效率和设计质量。
常见的CAD软件包括AutoCAD、SolidWorks、CATIA等。
四、机械设计实例分析为了更好地理解机械设计的基础知识，下面将通过一个简单的机械设计实例来进行分析。
假设我们需要设计一个简单的手摇搅拌器，用于搅拌液体混合物。
首先，我们需要考虑搅拌器的结构和功能要求，选择合适的材料（如不锈钢）来制作搅拌器的主要零部件。
机械设计基础知识
机械设计基础知识第一章机械设计基础知识1.2以部机器一般有哪几部分组成？机械设计课以研究哪一部分为主？1.3 什么叫零件，构件和部件？什么叫通用机械零件？什么叫专用机械零件？1.4 研究通用机械零件设计方法的一般步骤是什么？以某一机械零件和机械产品为例来体会这一问题？1.5试述本课程的内容，性质和任务，说明本课程在机械专业中所占的重要地位。
1.6本课程与那些先修课程有关？为了学好本课程，你准备怎样复习这些先修课程？1.7机械设计的一般程序是什么？各个阶段大致需要完成哪些任务？1.8设计机器应满足的基本要求是什么？试以某一机器为例来说明。
1.9什么是标准化，系列化和通用化？在机械设计中采用”三化”有那些重要意义？1.10机械设计应该满足那些基本准则？1.11写出零件的强度条件表达式，并说明各个符号代表的物理意义。
1.12零件材料的极限应力如何确定？1.13什么叫机械零件的里雅失效？机械零件的主要的实效形式有哪些？1.14什么是可靠性？可发现与可靠度有什么区别？为什么要对零件进行可靠性计算？1.15机械设计中为什么常用等可靠度的零件？1.16提高机械零件强度的措施有哪些？1.17在什么条件下要按刚度条件设计零件？提高零件的刚度有哪些措施？某轴的材料从碳刚改为合金钢，其尺寸形状不变，轴的刚度能否提高？1.18选用机械零件材料时主要考虑什么原则？1.19 钢常用的热处理方法有几种？各种热处理方法的目的是什么？1.20铸造零件与锻造零件相比有和优点，缺点？设计时如何选择？1.21设计机械零件时，应从哪些方面考虑以及如何改善零件的工艺性？1.22举例说明什么叫静载荷，动载荷，静应力和变应力呢？1.23变应力有哪几种基本类型？怎样区别他们？1.24什么是名义载荷，载荷系数及计算载荷？他们之间的在关系怎样？1.25 什么是零件的工作应力，计算应力，极限应力和许用应力？1.26影响材料的极限应力的因素有哪些？1.27??δa,δm ,δmax ,δmin ,r5个参数各代表什么？绘图说明当δm等于250MPa时,r等于0.25 时，应力随时间变化的曲线。
(完整版)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°。
机械设计基础知识点归纳图
机械设计基础知识点归纳图机械设计是一门涉及机械结构与零件设计的学科，它关注机械系统的运动、力学特性和工程应用等方面。
在进行机械设计时，掌握一些基础知识点是至关重要的。
下面，将通过归纳图的形式，对机械设计的基础知识点进行简要概述。
I. 机械结构1. 刚体与弹性体- 刚体：在外力作用下不发生形变的物体，可以看作是由无穷多个微小颗粒组成的。
- 弹性体：在外力作用下存在形变，但在去除外力后可以恢复原状的物体。
2. 运动副与约束- 运动副：两个物体之间的相对运动关系，如平面副、立体副、螺旋副等。
- 约束：将机械系统的自由度限制在一定范围内的控制手段，如固定约束、定位约束、导向约束等。
3. 机构与机件- 机构：由多个运动副组成的装置，通过这些副的相互配合实现特定的运动形式。
- 机件：为实现机械系统的某种功能而设计制造的装置，包括零件、元件以及它们的组合等。
II. 材料与力学1. 常用材料- 金属材料：具有良好的导热、导电性和可塑性的材料，如钢、铝、铜等。
- 非金属材料：通常具有较低的密度、较高的比强度和较好的绝缘性能，如塑料、橡胶、陶瓷等。
2. 力学基础- 平衡条件：物体处于静止或匀速直线运动时，力的合力和合力矩均为零。
- 应力与应变：在物体受力作用下，产生的应力和应变与受力的大小和形状有关。
III. 设计原则与方法1. 设计过程- 产品需求分析：明确设计目标、功能和性能要求。
- 初步设计：根据需求分析，进行初始设计，包括选择适合的机构和材料。
- 详细设计：进一步完善设计，确定具体的尺寸和结构。
2. 设计准则- 可靠性：设计要求满足机械系统在整个使用寿命内的稳定可靠运行。
- 经济性：在满足性能要求的前提下，尽量减少材料和能源的消耗。
- 可制造性：设计要考虑到制造工艺，方便生产和加工。
IV. CAD与CAE应用1. CAD（计算机辅助设计）- 用计算机软件辅助进行产品几何造型、尺寸标注和装配等设计工作。
- 示例软件：AutoCAD、SolidWorks、CATIA等。
机械零件设计基础
充分了解设计流程和方法，包括概念设计、 详细设计和验证。
常用的机械零件及其设计要点
• 轴、齿轮和联轴器的设计要点 • 承载结构件（如轴承和支撑）的设计要点 • 连接件（如螺栓和销钉）的设计要点 • 密封件（如垫片和密封圈）的设计要点
机械零件设计中的常见问题
1 尺寸和公差
2 材料选择
确定适当的尺寸和公差范围，以确保零件 的可制造性和装配性。
选择适合特定应用的材料，考虑强度、耐 久性和成本等因素。
3 加工工艺
4 功能和性能
选择合适的加工方法，优化成本和生产效 率。
确保零件的设计满足所需的功能和性能要 求。
机械零件设计案例分析
1
案例分析 1
设计一个承载能力高、重量轻的机械
案例分析 2
2
零件。
设计一个具有高精度和稳定性的齿轮
传动系统。
3
案例分析 3
机械零件设计基础
深入了解机械零件设计的基础知识，包括设计概述、重要性、基本原理以及 设计流程。
机械零件设计基础
设计概述
机械零件设计是机械工程中至关重要的一部 分，涉及到各种复杂的机械元件。
基本原理
零件设计需要考虑受力分析、材料选择、制 造工艺等因素。
重要性
良好的零件设计能确保机械系统的可靠性、 效率和安全性。
设计一个可靠、易于维护的连接件系 统。
机械设计基础概述
机械工程
机械设计是机械工程的核心领 域之一，涵盖了从初始概念到 最终生产的整个过程。
技术绘图
技术绘图是机械设计不可或缺 的一部分，用来传达设计意图 和规范。
三维建模
通过使用专业软件进行三维建 模，能够更好地可视化和验证 设计。
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设计寿命103≤N<N0时：材料σlim= σrN=KNσr
其中：寿命系数
- -KN
m
N0 N
σrN— 条件疲劳极限
1-4 对称循环变应力下零件强度计算 二、零件疲劳强度的影响因素
二、零件疲劳强度的影响因素
1、应力集中：零件几何不连续处，实际应力远大于名义应力
有效应力集中系数： k
标准试样疲劳极限 缺口试样疲劳极限
1、整体断裂
轮齿整 体断裂
三、失效形式
齿轮轴疲 劳断裂
(1)过载断裂
零件上作用（非正常） 过大载荷，导致零件 整体断裂；
(2) 疲劳断裂
交变应力反复作用， 导致疲劳裂纹生成、 扩展、断裂。
1-1 零件的失效形式与设计准则
2、表面破坏
三、失效形式
(1)磨损
相对运动表面间进入第 三体（磨料），引起表 面磨损，精度降低；过 度磨损强度降低；
(2)点蚀
交变接触应力反复作用， 导致齿面形成裂纹、扩 展，材料脱落。引起振 动噪声或断裂；
1-1 零件的失效形式与设计准则
2、表面破坏
齿面 粘着
三、失效形式
齿面 胶合
(3)胶合--冷胶合
低速重载,过高的接触压力 导致表面间油膜破坏，金属 直接接触粘着，相对运动产 生撕裂-表面精度降低；
(3)胶合—热胶合
高速、重载，润滑不良，高 温导致油膜破裂，材料熔化、 “焊接”，相对运动表面涂 抹烧伤-表面精度降低、噪声。
1-1 零件的失效形式与设计准则
3、变形过大
齿顶 塑变
三、失效形式
齿体 塑变
(1)塑性变形
载荷过大导致零件产生塑性变形， 精度降低，零件失效；
1-1 零件的失效形式与设计准则
三、失效形式
3、变形过大
五、工作能力准则
（3）寿命准则：设计寿命 L≥[L] 要求寿命
（4）耐磨性准则：零件抗磨损失效的能力
•压强条件： p≤[p] 防表面间油膜破坏产生磨损 •pv值条件：pv≤[pv] (v—相对滑动速度)
----防止表面间温升过高，油膜破坏加剧磨损—胶合
（5）振动稳定性准则：避免共振 fP ＜0.85 f0 ； fP ＞1.15 f0
④突发性: 突然断裂
1-4 对称循环变应力下零件强度计算 一、材料的疲劳曲线与疲劳极限
2、材料的疲劳曲线σrN –N
σrN
A 有限寿命区
无限寿命区
σrN1
m rN
N
C
σrN2 σrN0
o 103 N1 N2
B
C
r
N0
N
m、C—系数
N0—循环基数 σr— 疲劳极限
设计寿命N≥N0时：材料σlim= σr
F
（理想工况）
K—载荷系数：考虑外载变化、载荷分布不均等
1-2载荷与应力
二、应力分类
二、应力分类
1、静应力：
(t
)
常
矢
σ
t
2、变应力：
(t
)
变
矢
σ (1)稳定变应力
tσ
规律性、非稳定
(2) 非稳定变应力 σ
随机
T
t
t
1-2载荷与应力
三、变应力的参数
三、变应力的参数 1、非对称循环变应力
σ
σa
平均应力：σm=(σmax+σmin)/2 应 力 幅：σa=(σmax -σmin)/2
1、定义--预定使用寿命期限内，零件安全工作的限度
--承载能力指标(受失效形式限制)、确定零件尺寸的依据
2、常用设计准则
（1）强度准则 强度—抗整体断裂、接触疲劳、塑变的能力 强度准则：（基本准则） σ≤[σ] ；τ ≤[τ]
（2）刚度准则 刚度—抗弹变能力 刚度准则：y≤[y] 、θ≤[θ]
1-1 零件的失效形式与设计准则
1 ( 1 )K
1
2、绝对尺寸：尺寸增加，疲劳极限降低
绝对尺寸系数:
直径 d 试样疲劳极限 标准试样疲劳极限
二、失效概念
二、失效的概念
规定使用条件下
零件 规定的寿命期限内
不能完成 失效
规定功能
例:齿轮轴断裂—失效
1-1 零件的失效形式与设计准则
三、失效形式 过载断裂
1、整体断裂 疲劳断裂
磨损 冷胶合
2、表面破坏 胶合 热胶合
点蚀 塑性变形 3、变形过大 过大弹变
三、失效形式
4、功能失效 5、过大振动
1-1 零件的失效形式与设计准则
σmax σmin
σm
t
应力循环特性：r= σmin /σmax (-1≤ r ≤+1)
(变应力用五个参数描述，知二可求其他)
σ
2、对称循环变应力
t σm =0 ；r= -1
σ
3、脉动循环变应力
4、静应力
σ
σmin =0； r= 0 t
t σa=0 ;r= +1
1-3 静应力下零件的强度计算
一、静应力下零件强度计算
1-4 对称循环变应力下零件强度计算 一、材料的疲劳曲线与疲劳极限
一、材料的疲劳曲线与疲劳极限 1、疲劳破坏 疲劳破坏：变应力、多次作用下，材料发生破坏
疲劳破坏 过 程：
①裂纹萌生 ②裂纹扩展 ③最终瞬断
曲轴断裂
实例 内源断裂
①小应力: 变应力最大值低于材料静强度限 疲劳破坏 ②持续性: 变应力多次作用 特 征： ③敏感性: 对几何突变、材料敏感
应力比较法：σca≤[σ] =σlim / [S]
式中：
安全系数法： Sca =σlim / σca ≥[S]
σca– 计算应力—与载荷、结构尺寸、形状有关
[S]–许用安全系数—材料数据可靠性、载荷计算准确性、 零件重要性有关（查表)
σlim– 极限应力—与材料种类、热处理有关
塑性材料：σlim= σs 脆性材料： σlim= σB
(2)过大弹性
过大弹变，刚度不足、精度降低。
机床主轴刚 度不足加工 圆柱孔--锥 形孔1-1 零件的失形式与设计准则4、功能失效
三、失效形式
5、过大振动—振动、噪声
螺栓联接功能失效—被联件间相对滑移 皮带传动功能失效—打滑
1-1 零件的失效形式与设计准则
四、工作能力准则
四、工作能力准则（设计准则）
f0—固有频率；fP—激振频率；
0.85 f0 f0 1.15 f0
1-2载荷与应力
一、载荷分类
一、载荷分类
1、载荷性质
F
静载荷：F F(t) 常矢
F
周期
变载荷： F F (t) 变矢 随机 F
t
t
2、载荷算法
t
名义载荷F ： 计算载荷Fca ：
原动机功率 工作机阻力
Fca =K F
公式推算
机械设计-机械零件设计基础知识
1-1 零件的失效形式与设计准则
一、机械零件设计步骤
一、机械零件设计步骤
F
建立计算模型
拟定零件的计算简图
确定零件上的载荷 选择材料、热处理方式
分析失效形式、设计准则、确定形状和主要尺寸
按工艺、标准、规范要求，设计尺寸、绘图、说明书
仿真优化、修改设计、工程试验
1-1 零件的失效形式与设计准则