机械设计 1 机械与结构设计基础知识(简化)

机械设计基础知识点详解绪论1、机器的特征：（1）它是人为的实物组合；（2）各实物间具有确定的相对运动；（3）能代替或减轻人类的劳动去完成有效的机械功或转换机械能。

第一章平面机构的自由度和速度分析要求：握机构的自由度计算公式，理解的基础上掌握机构确定性运动的条件，熟练掌握机构速度瞬心数的求法。

1、基本概念运动副：凡两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。

低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联构成的回转副。

局部自由度：机构中常出现的一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度或多余自由度。

虚约束：对机构运动不起限制作用的重复约束称为虚约束或称消极约束。

瞬心：任一刚体相对另一刚体作平面运动时，其相对运动可看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为瞬时回转中心或速度瞬心，简称瞬心。

如果两个刚体都是运动的，则其瞬心称为相对速度瞬心；如果两个刚体之一是静止的，则其瞬心称为绝对速度瞬心。

2、平面机构自由度计算作平面运动的自由构件具有三个自由度，每个低副引入两个约束，即使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。

计算平面机构自由度的公式：F=3n-2PL -PH机构要具有确定的运动，则机构自由度数必须与机构的原动件数目相等。

即，机构具有确定运动的条件是F>0,且F等于原动件个数。

3、复合铰链、局部自由度和虚约束(a)K个构件汇交而成的复合铰链应具有(K-1)个回转副。

(b)局部自由度虽然不影响整个机构的运动，但滚子可使高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少磨损，所以实际机械中常有局部自由度出现。

(c)虚约束对机构运动虽不起作用，但是可以增加构件的刚性和使构件受力均衡，所以实际机械中虚约束随处可见。

4、速度瞬心如果一个机构由K个构件组成，则瞬心数目为N=K(K-1)/2瞬心位置的确定：(a)已知两重合点相对速度方向，则该两相对速度向量垂线的交点便是两构件的瞬心。

机械设计基础简答题机械设计简答总结导读：就爱阅读网友为您分享以下“机械设计简答总结”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!蜗杆传动的特点：（1）能实现大的传动比，结构紧凑（2）冲击载荷小传动平稳噪音低（3）当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性（4）摩擦损失较大，效率低花键连接的优点（与平键对比）：（1）因为在轴上与毂孔上直接而匀称地帛出较多的齿与槽故连接受力较为均匀（2）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少（3）齿数较多，总接触面积较大因而可承受较大的载荷（4）轴上零件与轴的对中性好（5）导向性较好（6）可用磨削的方法提高加工精度及连接质量齿轮传动的特点：（1）效率高（2）结构紧凑（3）工作可靠，寿命长（4）传动比稳定缺点：齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合齿轮的失效形式：（1）轮齿折断（2）齿面磨损（3）点蚀（4）胶合（5）塑性变形等齿轮传动的设计准则：（1）保证齿根弯曲疲劳强度（2）保证齿面接触疲劳强度另：1对于高速大功率的齿轮传动，还要保证齿面抗胶合能力2在闭式齿轮传动中，通常以保证齿面接触疲劳强度为主3开式齿轮传动，按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算，目前反以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则齿轮材料的选择原则：（1）必须满足工作条件的要求（2）应考虑齿轮的尺寸大小，毛坯成形方法热处理和制造工艺（3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷，调查质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮（4）合金钢常用于制作高速重载并在冲击载荷下工作的齿轮（5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢（6）金属的软齿面齿轮配对两轮齿面的硬度差应保持为30-50HBS或更多链传动的特点（与带传动相比）：优点：链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保持准确有平均传动比，传动效率提高，作用于协同上的径向压力较小，在同样条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑，能在高温和潮湿的环境中工作，（与齿轮传动相比）：链传动的制造与安装精度要求较低，成本也低，在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便的多缺点：只能实现平行轴之间的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作有噪声，不宜用在载荷变化较大，高速和急速反向的传动中链传动的失效形式：（1）链的疲劳破坏（2）链条铰链的磨损（3）链条铰链的胶合（4）链条的静力破坏滑动轴承与滚动轴承相比的特点：滚动轴承摩擦系数小，起动阻力小，而且已标准化选用，润维护都很方便，应用较广。

机械设计基础学习机械结构设计的基本原则机械结构设计是机械工程中至关重要的一环，它直接关系到产品的性能和质量。

在机械设计中，我们需要遵循一些基本原则，以确保设计出稳定、耐用、安全的机械结构。

本文将介绍机械结构设计的基本原则，并对每一原则进行详细阐述。

一、强度原则机械结构设计的首要原则是保证结构的强度。

机械结构需能承受设计条件下的载荷和应力，确保其在运行和使用过程中不会产生断裂或变形。

在设计过程中，应根据材料的强度特性和工作条件合理选择合适的材料和截面尺寸，以满足结构的强度要求。

二、刚度原则刚度是指机械结构对外载荷作出响应的能力。

良好的刚度可以保证机械结构在工作时保持稳定的形状和位置，避免产生过大的变形。

在机械结构的设计中，应根据工作条件和要求确定适当的刚度，以确保结构的稳定性和工作效率。

三、轻量化原则轻量化是指在保证结构强度和刚度的前提下，尽量减少机械结构的重量。

轻量化设计可以降低机械结构的惯性和运动阻力，提高传动效率和节能性。

在进行轻量化设计时，需要充分考虑材料的强度和刚度，采用合理的结构形式和优化的截面尺寸。

四、安全性原则安全性是机械结构设计的核心要求之一。

机械结构在工作时必须确保操作人员的安全，防止意外事故的发生。

在设计过程中，需要考虑安全因素，如避免尖锐边角、设置安全防护装置、合理安排操作位置等，以保证机械结构的安全性。

五、可靠性原则可靠性是指机械结构在设计寿命内能够稳定运行的能力。

机械结构的可靠性设计需要考虑材料的寿命特性、载荷的变化和超负荷情况下的应变能力等因素。

在设计过程中，应充分考虑各种因素的影响，采取有效的措施来提高机械结构的可靠性。

六、简化性原则简化性是指在机械结构设计中尽量减少部件的数量和复杂度，以降低制造成本和维护难度。

简化结构设计可以提高机械系统的可靠性和使用寿命，减少故障率和维修频率。

在设计过程中，应合理考虑结构的复杂度和组装方式，简化结构形式，提高设计的实用性和可操作性。

《机械设计基础》复习要点一、基本知识：1．模数m=2mm,压力角a=20 度，齿数z=20，齿顶圆直径 da=44.0mm ，齿根圆直径d f=35.0mm 的渐开线直齿圆柱齿轮是齿轮。

2．渐开线直齿圆柱外齿轮齿廓根切发生在场合。

3．速比不等于１的带传动，当工作能力不足时，传动带将在打滑。

4．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于。

5．滚动轴承轴系两端固定支承方式常用在和时。

6．键的结构尺寸：b×h是根据选择的。

7．带传动中，带上受的三种应力是应力，应力和应力。

最大应力等于，它发生在处。

8．带传动与齿轮传动一起做减速工作时，宜将带传动布置在齿轮传动之。

9．确定单根带所能传递功率的极限值P0的前提条件是。

10．普通平键的工作面是（）。

11．带传动不能保证精确的传动比，其原因是。

12．普通Ｖ带带轮的槽形角随带轮直径的减小而。

13．为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同轴段处的键槽应布置在轴的。

14．一定型号V带中的离心拉应力，与带线速度。

15．在一传动机构中，有圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动时，应将圆锥齿轮传动安排在（）16．对轴进行表面强化处理，可以提高轴的。

17．工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为，自行车的前轴是。

18．转轴设计中在初估轴径时，轴的直径是按来初步确定的19．增大轴在截面变化处的过度圆角半径，可以。

20．开式齿轮传动的主要失效形式是齿面（）。

21．滚动轴承62312中轴承的内径为（）壹22．带传动的设计准则为。

23．带传动主要依靠来传递运动和动力的。

24．负变位齿轮的分度圆齿槽宽标准齿轮的分度圆齿槽宽。

25．工作时同时承受弯矩和传递转矩的轴，称为，自行车的中轴是。

26．轴的常用材料主要是。

27．在轴的设计中，采用轴环是。

28．为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用的轴径。

29．为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r必须与之相匹配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。

机械结构设计基础知识1前言1、1机械结构设计的任务机械结构设计的任务就是在总体设计的基础上,根据所确定的原理方案,确定并绘出具体的结构图,以体现所要求的功能。

就是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件,具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式与表面状况的同时,还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。

所以,结构设计的直接产物虽就是技术图纸,但结构设计工作不就是简单的机械制图,图纸只就是表达设计方案的语言,综合技术的具体化就是结构设计的基本内容。

1、2机械结构设计特点机械结构设计的主要特点有:(1)它就是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验)于一体的设计过程,就是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段,在整个机械设计过程中,平均约80%的时间用于结构设计,对机械设计的成败起着举足轻重的作用。

(2)机械结构设计问题的多解性,即满足同一设计要求的机械结构并不就是唯一的。

(3)机械结构设计阶段就是一个很活跃的设计环节,常常需反复交叉的进行。

为此,在进行机械结构设计时,必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求2机械结构件的结构要素与设计方法2、1结构件的几何要素机械结构的功能主要就是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。

零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。

在功能表面之间的联结部分称为联接表面。

零件的功能表面就是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计就是零部件结构设计的核心问题。

描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。

通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。

2、2结构件之间的联接在机器或机械中,任何零件都不就是孤立存在的。

因此在结构设计中除了研究零件本身的功能与其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。

机械设计基础1复习要点（机械原理部分）第1章 绪论掌握：机器的特征：人为的实物组合、各实物间具有确定的相对运动、有机械能参与或作机械功了解：机器、机构、机械、常用机构、通用零件、专用零件和部件的概念第2章 机构组成和机构分析基础知识2.1 掌握：构件的定义（运动单元体）、构件与零件（加工、制造单元体）的区别平面运动副的定义、分类（低副：转动副、移动副；高副：平面滚滑副）各运动副的运动特征、几何特征、表示符号及位置2.2 掌握：机构运动简图的画法（注意标出比例尺、主动件、机架和必要的尺寸）2.3 掌握平面机构自由度计算：自由度计算公式：H L P P n F --=23；在应用计算公式时的注意事项（复合铰链、局部自由度、虚约束）；机构具有确定运动的条件（机构主动件数等于机构的自由度）；2.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 ：掌握：速度瞬心定义；绝对瞬心、相对瞬心；瞬心的数目；速度瞬心的求法：观察法： 三心定理法：用速度瞬心求解构件的速度；第4章 平面连杆机构4.1 掌握：铰链四杆机构的分类：铰链四杆机构的变异方法：改变构件长度、改变机架（倒置）4.2 掌握：铰链四杆机构的运动特性：曲柄存在条件：曲柄摇杆机构的极限位置：曲柄摇杆机构的极位夹角θ：曲柄摇杆机构的急回特性及行程速比系数 K ；铰链四杆机构的传力特性：压力角α：传动角γ：许用传动角[γ]；曲柄摇杆机构最小传动角位置：死点（止点）位置：死点（止点）位置的应用和渡过4.3 掌握：平面连杆机构的运动设计：实现给定连杆二个或三个位置的设计；实现给定行程速比系数的四杆机构设计：曲柄摇杆、曲柄滑块第5章 凸轮机构5.1 掌握：凸轮机构的分类5.2 掌握：基圆（理论廓线上最小向径所作的圆）、理论廓线、实际廓线、行程；从动件运动规律（升程、回程、远休止、近休止）刚性冲击（硬冲）、柔性冲击（软冲）；三种运动规律特点和等速、等加速等减速、余弦加速度位移曲线的画法；5.3 掌握：反转法绘制凸轮廓线的方法、对心或偏置尖端移动从动件、对心或偏置滚子移动从动件；5.4 掌握：滚子半径的选择、运动失真的解决方法，压力角α、许用压力角、基圆半径的确定；第6章 齿轮传动6.2 掌握齿廓啮合基本定律 定传动比条件、节点、节圆、共轭齿廓6.3 掌握：渐开线的形成、特点及方程；一对渐开线齿廓啮合特性：定传动比特性、可分性；一对渐开线齿廓啮合时啮合角、啮合线保持不变；6.4 掌握：渐开线齿轮个部分名称：基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数；计算分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆；齿顶高、齿根高、齿全高，齿距（周节）、齿厚、齿槽宽；外啮合标准中心距；标准安装：分度圆与节圆重合（d d ='、αα='）； 一对渐开线齿轮啮合条件：正确啮合条件、连续传动条件、重合度的几何含义；一对渐开线齿轮啮合过程：起始啮合点（入啮点）、终止啮合点（脱啮点）；实际啮合线、理论啮合线、极限啮合点；6.5 了解：范成法加工齿轮的特点、根切现象及产生的原因、不根切的最少齿数第8章 轮系和减速器8.1 掌握：定轴轮系、周转轮系、混合轮系概念8.2 掌握：定轴轮系传动比计算，包括转向判定；周转轮系传动比计算；混合轮系传动比计算：第11章 其他传动机构11.1 掌握：棘轮机构的组成、工作原理、类型（齿式、摩擦式）运动特性：有噪音有磨损、运动准确性差、自动啮紧条件；11.2 掌握：槽轮机构组成、类型（外槽轮机构、内槽轮机构）、定位装置（锁止弧）、运动特性：连续转动转换为单向间歇转动了解：最少槽数、运动特性系数、主动拨销进出槽轮的瞬时其速度应与槽的中心线重合且有软冲、动力特性概念：第20章 机械系统动力学设计20.1 掌握：作用在机械上的力：驱动力、工作阻力等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型等效原则：等效力矩e M 、等效力e F ：功或功率相等等效转动惯量e J 、等效质量e m ：动能相等 等效方程：∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e M v F M 1cos ωωωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i si si i e J v m J 122ωωω ∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e v M v v F F 1cos ωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ni i si si i e v J v v m m 122ω20.2 掌握：机器运动的三个阶段、周期性速度波动的原因、调节周期性速度波动的目的（限制速度波动幅值）和方法（转动惯量）平均角速度、不均匀系数；掌握等效力矩为位置函数时，飞轮转动惯量计算：[][]J n W J W J m F -∆=-∆≥δπδω22max 2max900 掌握：能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置20.3 掌握：静平衡的力学条件：0=∑i F ；动平衡的力学条件：0=∑i F 、0=∑i M 与平衡方法。

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°。

机械设计常识知识点机械设计是一门综合性的学科，它涉及到多个领域和专业知识。

在机械设计过程中，掌握一些基本的常识知识点是非常重要的。

本文将介绍一些机械设计中常见的知识点。

1. 材料选择在机械设计中，材料的选择至关重要。

不同的材料具有不同的特性，例如强度、刚性、耐磨性等。

设计师需要根据设计要求和目标选择合适的材料。

常见的材料包括金属、塑料、复合材料等。

2. 受力分析在机械设计过程中，受力分析是必不可少的一步。

通过受力分析，可以确定零件的受力情况，避免设计中出现过载或者应力集中等问题。

常见的受力分析方法包括静力学分析、有限元分析等。

3. 结构设计结构设计是机械设计中的关键环节。

通过合理设计零件的结构，可以提高产品的性能和可靠性。

在结构设计中需要考虑到多个方面，例如刚度、稳定性、振动等。

4. 连接方式连接方式是机械设计中的一个重要问题。

不同的连接方式适用于不同的应用场景。

常见的连接方式包括焊接、螺栓连接、键连接等。

合理选择连接方式可以提高产品的拆卸和维修能力。

5. 传动方式传动方式是机械设计中的一个核心问题。

合理选择传动方式可以实现不同零件之间的运动转换。

常见的传动方式包括齿轮传动、链传动、皮带传动等。

6. 尺寸配合尺寸配合是机械设计中的一个重要方面。

合理的尺寸配合可以保证零件之间的运动平稳，防止出现偏差和卡死等问题。

常见的尺寸配合包括间隙配合、过盈配合等。

7. 热处理热处理是一种常用的工艺，在机械设计中应用广泛。

通过热处理可以改变材料的性能，例如提高硬度、强度等。

常见的热处理方式包括淬火、回火、正火等。

8. 表面处理表面处理是机械设计中的一个重要环节。

通过表面处理可以提高零件的耐磨性、防腐蚀性等。

常见的表面处理方式包括镀金属、喷涂、电镀等。

9. 制造工艺制造工艺是机械设计中需要考虑的一个方面。

在设计过程中需要考虑到制造的可行性和成本。

合理选择制造工艺可以提高产品的生产效率和质量。

总结：机械设计常识知识点包括了材料选择、受力分析、结构设计、连接方式、传动方式、尺寸配合、热处理、表面处理以及制造工艺等。