最全的通用机械设计计算公式和参数
机械设计基础公式概念大全
机械设计基础公式概念大全一、材料力学基础公式1.应力公式：材料的应力定义为单位面积上的力，常用公式为：σ=F/A，其中σ为应力，F为作用力，A为横截面积。
2.应变公式：材料的应变定义为单位长度变化量，常用公式为：ε=ΔL/L0，其中ε为应变，ΔL为长度变化量，L0为原长度。
3.模量公式：材料的模量定义为应力和应变的比值，常用公式为：E=σ/ε，其中E为模量，σ为应力，ε为应变。
二、机械设计基础公式1.转矩公式：转矩是指力对物体产生的转动效果，常用公式为：T=F×r，其中T为转矩，F为力，r为力臂的长度。
2.功率公式：机械设备的功率定义为单位时间内做功的能力，常用公式为：P=W/t，其中P为功率，W为做的功，t为时间。
3.速度公式：速度是指物体在单位时间内移动的距离，常用公式为：v=s/t，其中v为速度，s为距离，t为时间。
三、传动基础公式1.推力公式：推力是指传动装置中由于力的作用而产生的推动力，常用公式为：F=P/(N×η)，其中F为推力，P为功率，N为转速，η为效率。
2.齿轮传动公式：齿轮的传动比定义为从动齿轮齿数与主动齿轮齿数的比值，常用公式为：i=Z2/Z1，其中i为传动比，Z2为从动齿轮齿数，Z1为主动齿轮齿数。
3.带传动公式：带传动的传动比定义为小轮直径与大轮直径的比值，常用公式为：i=d2/d1，其中i为传动比，d2为小轮直径，d1为大轮直径。
四、力学基础概念1.惯性：物体保持静止或匀速直线运动的性质。
2.动量：物体运动的能量，表示为物体质量与速度乘积的大小。
3.冲量：引起物体速度变化的力乘以作用时间。
4.能量：物体具有的做功的能力。
5.功：力对物体的移动所做的工作。
以上只是机械设计基础公式和概念的一部分，机械设计中还有许多其他重要的公式和概念，如静力学、动力学、挠曲和弯曲等。
掌握这些基础公式和概念能够帮助机械设计师更好地进行设计计算和分析，为机械设备的设计提供准确和可靠的依据。
工程机械设计中力学公式
动应力强度条件
的容许应力
（8.5）
构件受竖直方向冲击时的动荷系数
H-下落距离
（8.6）
构件受骤加荷载时的动荷系数
H=0
（8.7）
构件受竖直方向冲击时的动荷系数
v-冲击时的速度
（8.8）
疲劳强度条件
-疲劳极限
-疲劳应力容许值
K-疲劳安全系数
9能量法和简单超静定问题
序号
公式名称
公式
（9.1）
外力虚功：
（9.2）
内力虚功：
（9.3）
虚功原理：
变形体平衡的充要条件是：
（9.4）
虚功方程：
变形体平衡的充要条件是：
（9.5）
莫尔定理：
（9.6）
莫尔定理：
（9.7）
桁架的莫尔定理：
（9.8）
变形能：
（内力功）
（9.9）
变形能：
（外力功）
（9.10）
外力功表示的变形能：
（9.11）
内力功表示的变形能：
（9.12）
（2.27）
抗弯截面模量
（截面对弯曲的抵抗矩）
（2.28）
离中性轴最远的
截面边缘各点上
的最大正应力
（2.29）
横力弯曲梁横截
面上的剪应力
被切割面积对中性轴的
面积矩。
（2.30）
中性轴各点的剪
应力
（2.31）
矩形截面中性
轴各点的剪应力
（2.32）
工字形和T形截
面的面积矩
（2.33）
平面弯曲梁的挠
曲线近似微分方程
两端铰支的、细长压杆
的、临界力的欧拉公式
I取最小值
机械设计计算公式
机械设计计算公式机械设计是指利用机械原理和机械工程学知识设计制造各种机械装置、机械零部件以及机械系统，以满足工程技术要求和使用要求的工程领域。
在机械设计中，经典的计算公式是非常重要的工具，用于解决各种设计问题和计算设计参数。
本文将介绍几个经典的机械设计计算公式，并给出详细的说明。
1.扭矩和功率计算公式扭矩和功率是机械运动过程中常用的两个参数，它们之间存在一定的关系。
对于旋转运动的机械系统，扭矩和功率的计算公式如下：扭矩T=P/(ω×n)功率P=T×ω×n其中，T表示扭矩，P表示功率，ω表示角速度，n表示转速。
根据这两个公式，我们可以根据已知条件计算扭矩和功率，或者通过已知扭矩和功率计算转速和角速度。
2.强度和刚度计算公式在机械设计中，强度和刚度是两个重要的设计参数。
强度是指机械零部件在工作过程中能够承受的最大应力，而刚度是指机械零部件在受力情况下的变形程度。
对于常见的机械零部件，强度和刚度的计算公式如下：强度S=F/A刚度K=F/Δl其中，S表示强度，F表示受力，A表示受力面积，K表示刚度，Δl 表示变形量。
根据这两个公式，我们可以根据已知条件计算出零件的强度和刚度，以确保零件在工作过程中的可靠性和稳定性。
3.速度和加速度计算公式在机械运动的设计中，速度和加速度是两个重要的参数，它们与机械系统的动态性能密切相关。
对于直线运动的机械系统，速度和加速度的计算公式如下：速度v=s/t加速度a=(v-u)/t其中，v表示速度，s表示位移，t表示时间，u表示初速度。
根据这两个公式，我们可以根据已知条件计算出机械系统的速度和加速度，从而优化机械系统的动态性能。
总结起来，机械设计中经典的计算公式涵盖了扭矩和功率、强度和刚度、速度和加速度等多个方面。
这些计算公式为机械工程师提供了有效的工具和方法，用于解决各种设计问题和计算设计参数，在机械设计过程中起到了重要的作用。
机械设计强度校核常用计算公式
1正应力计算（或表面压应力）公式参数说明计算附注σ正应力（Mpa ）35.71W拉伸或压缩载荷（N）10000.00A 截面积(mm^2)280.00许用压（拉）应力200.00抗拉强度/安全系数强度条件合格说明：2剪切应力计算公式参数说明计算附注剪切应力（Mpa ）71.43剪切力载荷（N）20000.00A 截面积(mm^2)280.00许用切应力200.00屈服强度/安全系数强度条件合格说明：3冲击载荷计算公式机械设计常用计算公式绿色单元格是原始参数需填入，红色单元格是结果绿色单元格是原始参数需填入，红色单元格是结果参数说明计算附注σ冲击载荷产生的应力（MPa） 4.62W 冲击力（N）4410.00A作用面积（mm^2）70650.00E弹性模量（Mpa ）1000.00常数h冲击距离（mm）1000.00l物体长度(mm)6000.00说明：3公式参数说明计算附注扭转切应力（MPa）117.38T施加在轴上的最大扭矩（N*mm）10000000.00W p扭转截面系数(mm^3)85191.16D外径（mm）80.00d 内径（mm）50.00许用切应力200.00屈服强度/安全系数强度条件合格说明：4公式参数说明计算附注198.94圆形截面240.00矩形截面绿色单元格是原始参数需填入，红色单元格是结果弯曲强度计算弯曲应力（MPa）绿色单元格是原始参数需填入，红色单元格是结果轴扭转强度计算弯矩（N*mm）10000000.00抗弯截面系数(mm^3)50265.48圆形截面抗弯截面系数(mm^3)41666.67矩形截面D外径（mm）80.00d内径（mm）50.00b宽度（mm）100.00h长度（mm）50.00合格合格许用弯曲应力300.00屈服强度/安全系数说明：绿色单元格是原始参数需填入，红色单元格是结果W Z强度条件···实心圆截面空心圆截面圆形截面矩形截面•圆截面扭转截面系数·163DRIW ppπ==)1(162/43απ-===DDIRIW ppp)(Dd=α矩形截面。
机械设计课程设计公式
350.0000 0.8000 950.0000
Nw=
43.6758
Pw=
4.3428
pd=
5.4353
电动机型号 Y132M2-6
额定功率 5.5000
同步转数 1000.0000
传动比i总= iv带= i高速= i低速=
21.9801 2.5000 3.3808 2.6006
圆周速度v 齿宽b 齿高h 宽高比b/h
0.3107 52.2381 4.9361 10.5828
计算实际 载荷系数KF
Kv
1.0200
Kfα
1.4000
KHβ
1.5334
KFβ
1.4700
KF
2.0992
实际载荷系数算的齿
轮模数
mn
2.5738
模数
mn>= 2.5738
Z1=
16.8194
Z2=
59.8138
中心距 a=
128.8919
中心距修正螺旋角β= 0.2919
分度圆直径d1=
72.0482
分度圆直径d2=
187.9518
齿宽b=
72.0482
圆整中心距后的强度
校核
齿面接触疲劳强度校核Βιβλιοθήκη αt20.8093
αat1
30.3554
αat2
25.0619
εα
1.5889
εβ
2.2001
Zε
《==
接触疲劳强度σ Hlim1= 接触疲劳强度σ Hlim2=
圆整==》 圆整==》
αn= β= tanαt= tanβb=
0.3640 0.9659
《机械设计》公式
在强度计算式，则以齿宽中点处的当量齿轮作为计算的依据。
标准锥齿轮
符号
参数名称
公式
备注
ｕ
齿数比
R
锥距（最大处）
d1
分度圆直径
d2
分度圆直径
dm1
平均分度圆直径
b=B
dm2
平均分度圆直径
ΦR
锥齿轮传动的齿宽系数
rv
当量齿轮分度圆半径
dv
当量齿轮分度圆直径
dm上的那个圆
χ=e/δ
hmin=δ−e=δ(1−χ)=rψ(1−χ)
h=δ(1+χcosφ)=rψ(1+χcosφ)
h0=δ(1+χcosφ0)
h0在hmin前
注意符号
轴承工作能力
滚动轴承
三锥五推七接触
符号
参数名称
公式
备注
L10
基本额定寿命
L10的单位是： r
C
额定动载荷
为预期计算寿命
P
所受载荷
X、Y的取值取决于判断系数e与下式的比较
σ2
紧边
弯曲应力
σc
离心拉应力
全长都有，一致
σmax
瞬时最大应力处
Ld0
带长
a0
初选中心距
链传动
符号
参数名称
公式1
备注
链速
平均传动比
分度圆直径
链节数
标准直齿轮
符号
参数名称
公式1
公式2
备注
圆周力
Ft
⊥过点半径
径向力
Fr
Fr=Ft×tanα
沿半径方向rt
法向载荷
机械设计计算公式汇总
机械设计计算公式汇总
机械设计是工程设计中的重要组成部分之一，需要掌握一定的设计知识和计算方法。
本文将介绍常见的机械设计计算公式汇总，希望能够为机械设计工作者提供一些参考。
1. 齿轮传动计算公式：
- 齿轮的基本公式：〖(tanα=n₂u₂/n₁u₁)〗^2+1=〖(d₁/d₂)〗^2 - 齿轮轮廓线齿数：Z=(2d₀/∏)tanα
- 齿轮模数： m=d₀/Z
- 齿轮载荷：Ft=2T/d₀，Fr=Ft/tanα
2. 轴承选型计算公式：
- 基本动负荷额定值：P=Fr
- 动荷重系数：f₂=C₂/P
- 等效动荷重：P_1=(X_Fr+Y_Fa)_e
- 等效动荷重系数：f_1=C_1/P_1
3. 机床切削力计算公式：
- 切削力公式：Fc=kC （k为切削力系数，C为切削力矢量和）
- 切削力系数的计算方法：k=αT^b+c
4. 泵的性能计算公式：
- 扬程公式：H=(p_2-p_1)/ρg+H_s
- 流量公式：Q=3600VA/N
- 效率计算公式：η_m=H_p/H_f
以上是机械设计中常见的计算公式，实际设计过程中需要根据具体情况进行合理的使用和调整，以确保设计方案能够达到预期效果。
(完整word版)《机械设计》公式
符号参数名称公式备注ψ螺纹升角S导程P螺距d2中径d大径d1小径ηφv当量摩擦角自锁条件横向载荷（摩擦力起作用，注意结合面数量：不考虑螺母与工件之间的数量）F∑——横向总载荷f—-摩擦系数i—-结合面数z--螺栓数目Ks——防滑系数受转矩的螺栓组连接（预紧力产生的摩擦力矩)采用铰制孔螺栓时，变形与距离成正比受轴向载荷的螺栓组连接工作载荷F不是总拉力，还要考虑F0（预紧力)受倾覆力矩的螺栓组连接b是倾覆力矩方向松螺栓连接紧螺栓连接（1.3倍）预紧力+工作拉力F2总拉力F0预紧力F1残余预紧力（1、余谐音）F工作拉力承受工作剪力的紧螺栓连接(挤压+剪切）挤压强度条件剪切强度条件键连接符号参数名称公式1备注普通平键连接的强度条件T——N∙mk=0。
5hl——键的工作长度，A圆B平C半圆d——轴的直径［σp］——许用挤压应力,多用于校核静连接导向平键连接和滑键连接［p］——许用应力，多用于校核动连接半圆键k——查表l=L花键静连接动连接ψ--载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取ψ=0。
7~0。
8,齿数多取小h--花键齿侧面的工作高度，矩形花键渐开线花键α=30°：h=mα=45°：h=0。
8m dm——矩形花键渐开线花键dm=di带传动符号参数名称公式1公式2备注F1紧边拉力F2松边拉力F0初拉力Fe有效拉力可以用来校核是否打滑f应用fvα用弧度f与α同向，都是大好α1包角α2包角σ1紧边拉应力σ1=F1/Aσ2紧边拉应力σ2=F2/Aσb1弯曲应力σb2弯曲应力σc离心拉应力全长都有，一致σmax瞬时最大应力处Ld0带长a0初选中心距链传动符号参数名称公式1备注链速平均传动比分度圆直径链节数标准直齿轮符号参数名称公式1公式2备注圆周力Ft⊥过点半径径向力Fr Fr=Ft×tanα沿半径方向rt 法向载Fn Fn=Ft/cosα⊥齿面nc荷弯曲疲劳强度根据这个公式可见跟直径没关系，跟齿数也没关系左边主从都一样，右边有区别。
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一
1T
2D
3d
4L
二
4
σp
定义 圆柱销（平面）
已知 横向力 销的直径 销的数量 计算 剪切力
许用剪切力
结论 Τ＜Τp
圆柱销（圆周） 已知 转矩
轴的直径 销的直径 销的长度
计算 挤压力
公式/出处 机械Ⅱ表5-3-2（第一
种）
结果
5000 5 5
单位
N mm 个
τ=4F/πd2Z 根据销的材料查表对于销
的常用材料可取 Τ
p=80MPa
MPa MPa
满足要 满求足要
求
焊缝及键连接受力计算比较 参考书目:机械手册Ⅰ、机械手册Ⅱ
序号 一 1 2 3 4
1
代号
M R k a
τ τp
定义 焊缝计算(已知条件)
扭矩 轴径 焊缝高度
计算受力 剪切力(双面焊缝)
二
键计算(已知条件)
1
T
扭矩
2
D
轴径
3
b
键宽
4
L
键长
轮毂厚度 轮毂长度 轮毂直径
内节内宽 齿宽
量柱测量距 量柱直径
公式/出处
结果
单位
机械Ⅲ表13-2-1 机械Ⅲ表13-2-1
29
15.88
25.4
mm
31.88
mm
d=p/sin（180°/z）
234.9262911 mm
da=p（0.54+cot180/z） 247.2651432 mm
df=d-d1
因不满足结构需要，增大节距 和齿数，p=25.4，Z1=z2=29， dkmax=120mm
14 z1 15 z2 16 p
链轮1齿数 链轮2齿数 链条节距
公式/出处
i=n1/n2 z2=i*z1 机械Ⅲ表13-2-3 Pd=KA*P 机械Ⅲ表13-2-4 机械Ⅲ表13-2-5 Po=Pd/（Kz*Kp） 机械Ⅲ图13-2-2 机械Ⅲ表13-2-6
满足要求
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
代号 一 T Pw n Kw K Kt Kz
Tn 二 Tc 三
定义 已知 理论转矩 驱动功率 工作转速 动力机系数 工况系数 温度系数 启动系数 参考外方图纸选取 公称转矩 计算 联轴器计算转矩 结论(验算)
公式/出处
机械Ⅱ6-54页 机械Ⅱ6-54页表6-2-2
17 C
18 K
19 P' 20 F1 21 Fn 22 Fb
定义
已知 最小工作载荷 最大工作载荷
工作行程 弹簧中径 弹簧类别（寿命） 弹簧结构 弹簧材料 切变模量 弹性模量
计算 抗拉极限强度
许用应力 初选旋绕比 初选曲度系数
旋绕比 曲度系数 钢丝直径
实际旋绕比
实际曲度系数
初算弹簧刚度 最小载荷下变形量 最大载荷下变形量
1370 685 224.6764894
4 1.404
8 8 4
1.40375
124.88 0 25
38.46153846
MPa MPa
mm mm
N/mm mm mm mm
23 Pb 24 n
25 n1 26 Hb 27 Ho
28 t 29 α 30 L
三
31 b
32 τmax τs
33 S 34 Sp 35
dh=dk+2h
189.5
mm
dhmax〈dg 机械Ⅲ表13-2-1
200
17.02
mm
bf=0.95b1 MR=dcos90°/z+dRmin
（dR=d1）
16.169
mm
250.4617515
15.88
mm
序号 代号
一
1
P1
2
Pn
3h
4D
5
6
7
8G
9E
二
10 σb 11 τp
12 C'
13 K' 14 C" 15 K" 16 d
254
mm
有张紧装置，a0max ＞80p
2032
mm
19 选a0 20 a0p 21 k 22 Lp 23
以节距计的初定中心距 链条节数
a0p=a0/p 机械Ⅲ表13-2-7
Lp=（z1+z2） /2+2a0p+k/a0p
1100
mm
43.30708661 mm
0
111.6141732
节
110
24 L 25 ka 26 ac 27 △a 28 a
z2=i*z1 机械Ⅲ图13-2-2
结果
单位
213 213
1 25 25 3 1.4 4.2 1.51 1
r/min r/min
Kw Kw
2.781456954 Kw
19.05
mm
88
mm
25
25
25.4
mm
17 dk
dk≤dkmax=120
90
18 a0
初定中心距
a0min=0.2z1（i+1）p
公式/出处
结果
单位
机械手册Ⅱ表5-4-4(钢-钢)
295 100
0 50 0.14 200000 200000 0.3 0.3 295 275 11 2.5 159.16
mm mm mm mm
MPa MPa
MPa MPa Kw
r/min
T=9550k过载N/n Pfmin=2T/πdf2lfμ
选用SWC 180 BH1 1420
公称转矩
疲劳转矩
结论(验算)
Tn≥Tc Tf≥Tc
结果
单位
5.5 Kw 73 r/min 0.719520548 kN·m
5
3.59760274 kN·m 7.88 ° 12 °
0.253646267 14.23270071 °
12.5 kN·m 6.3 kN·m
k=h/2 机械Ⅱ表5-3-17 机械Ⅱ表5-3-17
P=2T/Dkl τ=2T/Dbl
结果
单位
135
N·m
50
mm
20
mm
30
mm
70
mm
12
mm
6
mm
40
MPa
90
Mpa
21.42857143 6.428571429
MPa Mpa
满足要 满求足要
求
序号 代号
一 1F 2d 3Z
二 4τ
5
Τp
三
目录
1 键的强度计算 2 销的强度计算 3 焊缝及键连接受力计算比较 4 链条计算 5 链轮计算 6 弹簧计算 7 螺纹计算 8 万向联轴器计算 9 齿式联轴器计算 10 减速机公称功率 11 过盈计算 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
机械Ⅱ6-54页 机械Ⅱ6-56页表6-2-3
制动盘直径 WGP7
Tc=TKwKKzKt Tc＜Tn
结果
2387.5 300 1200 1 2 1 1 710
14000
852000
满足要求
单位 N·m Kw r/min
mm N·m N·m
序号
1 2 3 5 6
4 7 8
9
代号 一 KA KS P N n 二 P2m i P1 三
Nm
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 2 3 4 5 6
代号 一 da df di lf μ Ea Ei νa νi σsa σsi N
k过载 n 二 T
Pfmin qa qi Ca Ci
定义 已知 包容件外径 结合直径 被包容件内径 结合长度 摩擦因数 包容件弹性模量 被包容件弹性模量 包容件泊松比 被包容件泊松比 包容件屈服强度 被包容件屈服强度 功率 电机过载系数 转速 计算 传递扭矩 传递载荷所需最小压强 包容件直径比 被包容件直径比 系数 系数
τ＜τp,强度满足要求
三
结论
轴头采用焊缝联结和键联结均能满足要求,但根据计算数据,通过比较,焊缝联结更为可靠.
序号 代号
一
1
n1
2
n2
3
i
4
z1
5
z2
6P
7
KA
8
Pd
9
Kz'
10 Kp
二
11 Po
12 p
13 dkmax
定义 已知 链轮1转速 链轮2转速 传动比 链轮1齿数 链轮2齿数 传递功率 共况系数 设计功率 链轮齿数系数 排数系数 计算 单排链功率 链条节距 链轮轴孔最大许用直径
4803.076923 mm
9.88448911
10 12
92
mm
130.4615385 mm
130
mm
11.8
mm
6.694561369
°
1316.178447 mm
b=HO/D 两端固定 b＜5.3
τmax=8KDPn/ πd3 静载荷，80钢 S=τp / τmax
S＞Sp,强度满足要求
4.0625 满足要求
公式/出处
手册Ⅱ5-1-53 手册Ⅱ5-1-54 手册Ⅱ5-1-55
P=m*9.8G+F PΣ=(ko+kc)P
Aa=πd2/4 σt=1.3PΣ/Aa
σtp=σs/n σt＜σtp
结果
单位
240
mm