第2章 机械零件常用材料和机械设计基础知识

1、机械零件常用材料：一般碳素结构钢〔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肯定温度，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：因强度缺乏而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦外表的过度磨损、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。

最根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、劳累破坏及其特点：变应力作用下的破坏称为劳累破坏。

特点：在某类变应力屡次作用后突然断裂；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。

确定劳累极限时，应考虑应力的大小、循环次数和循环特征7、接触劳累破坏的特点：零件在接触应力的反复作用下，首先在外表或表层产生初始劳累裂纹，然后再滚动接触过程中，由于润滑油被X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，在零件外表形成一个个小坑，即劳累点蚀。

劳累点蚀危害：减小了接触面积，损坏了零件的光滑外表，使其承载能力降低，并引起振动和噪声。

劳累点蚀使齿轮。

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：一般螺纹、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：一般螺纹由于牙斜角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°。

机械设计基础各章知识点第一章：机械设计基础概述机械设计基础是机械工程学科的基础内容，是机械设计的理论和基本方法。

它包含了机械设计的基本原理、基本方法和基本规范，并介绍了机械设计的基本流程和设计过程中常用的软件和工具。

机械设计基础的学习对于理解和掌握机械设计的核心思想和基本技能具有重要意义。

第二章：机械工程材料机械工程材料是机械设计中非常重要的一部分内容。

机械工程材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。

金属材料包括钢、铁、铝、铜等，非金属材料包括陶瓷、聚合物等。

机械工程材料的选择应根据设计要求、使用条件和成本等因素进行综合考虑。

第三章：机械零件设计机械零件设计是机械设计中的关键环节。

机械零件设计应遵循设计规范和原则，确保零件的功能和性能满足设计要求。

机械零件设计需要考虑零件的材料选择、尺寸设计、工艺性和可制造性等问题。

在进行机械零件设计时，还需要考虑零件与其他零件的配合、连接和传递力的问题。

第四章：机械传动基础机械传动是机械设计中的常见问题，它是将动力从一个部件传递到另一个部件的过程。

机械传动有很多种形式，包括齿轮传动、链传动、皮带传动等。

机械传动的设计需要考虑传动效率、传动比、传动扭矩和传动功率等因素。

第五章：机械结构设计机械结构设计是机械设计的一个重要方面。

机械结构设计包括机架、支撑件、外壳等结构的设计。

机械结构的设计应考虑结构的刚性、强度、稳定性和装配性等因素。

第六章：机械设计中的涉及计算机械设计中经常涉及到各种各样的计算。

比如，机械设计中常用的计算有力学计算、热传导计算、流体力学计算等。

机械设计中的计算需要掌握相应的计算方法和工具，以确保设计的正确性和可靠性。

第七章：机械设计中的创新方法机械设计中的创新方法是提高设计质量和效率的关键。

机械设计中的创新方法包括设计思维、设计过程和设计工具等。

在机械设计中，创新方法可以提高设计的可操作性、可靠性和适应性，同时也能够减少设计的时间和成本。

总结：机械设计基础各章知识点涵盖了机械设计的核心内容和基本方法。

第一章绪论1-2 现代机械系统由哪些子系统组成，各子系统具有什么功能？答：组成子系统及其功能如下：（1）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。

（2）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。

（3）执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等，按预定规律运动，进行生产或达到其他预定要求。

（4）控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作，并准确可靠地完成整个机械系统功能。

第二章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂，如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。

（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件产生塑性变形。

（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。

2-4 解释名词：静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。

答：静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。

变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。

名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。

计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。

静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。

变应力随时间变化的应力，可以由变载荷产生，也可由静载荷产生。

2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题，其基本原则如下：（1）材料的使用性能应满足工作要求。

使用性能包含以下几个方面：①力学性能②物理性能③化学性能（2）材料的工艺性能应满足加工要求。

具体考虑以下几点：①铸造性②可锻性③焊接性④热处理性⑤切削加工性（3）力求零件生产的总成本最低。

主要考虑以下因素：①材料的相对价格②国家的资源状况③零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答：衡量润滑油的主要指标有：粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。

机械及机械零件设计基础知识1. 引言机械设计是机械工程领域的一项重要任务，它涉及到各种机械设备的设计、制造和维护。

在进行机械设计之前，我们需要掌握一些基础知识，这些知识将成为我们设计过程中的指导和依据。

本文将介绍机械及机械零件设计的基础知识，包括材料选择、设计原则、机械连接、机械零件的功能需求等。

2. 材料选择机械设计中，材料的选择是至关重要的。

不同的材料具有不同的物理和机械性质，对于不同的应用场景，我们需要选择合适的材料。

常见的机械材料包括金属材料、塑料材料和复合材料。

金属材料通常具有良好的强度和刚性，适用于承受重载的部件；塑料材料具有良好的韧性和耐腐蚀性，适用于制造需要轻巧和绝缘的零件；复合材料具有优异的特性组合，例如高强度和低密度，适用于制造空间限制且需要高性能的部件。

在选择材料时，我们需要考虑以下因素：•强度：材料的强度直接影响到零件的承载能力，需要选择具有足够强度的材料。

•刚度：材料的刚度决定了零件在负载下的变形程度，需要选择足够刚度的材料。

•耐腐蚀性：如果零件会暴露在腐蚀介质中，需要选择具有良好耐腐蚀性的材料。

•热膨胀系数：材料的热膨胀系数决定了零件在温度变化时的变形程度，需要选择与应用环境相适应的材料。

3. 设计原则在机械设计中，设计原则是指设计师在设计过程中应该遵循的基本原则和规范。

3.1. 安全性原则安全性是机械设计中最重要的考虑因素之一。

设计师应该确保设计的机械设备能够安全运行，并符合安全标准和规定。

为了确保安全性，设计师需要考虑以下方面：•避免设计缺陷和潜在的危险因素。

•设计合适的安全装置，例如防护罩、传感器等。

•考虑人机工程学原则，确保操作方便和人体工程学。

3.2. 功能性原则机械设备的设计应该符合其预期的功能需求。

设计师需要充分了解设备的使用场景和工作原理，确保设计的零件和结构能够满足设备的功能要求。

3.3. 经济性原则设计师在设计机械设备时，应该尽量减少材料和能源的浪费，并控制成本。

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。

机械设计基础知识总结(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--机械设计基础知识总结关于机械设计基础知识总结第一章绪论1、机械的组成：完整的机械系统由原动机、传动装置、工作机、和控制系统四大基本组成部分2、机械结构组成层次：零件→构件→机构→机器3、机械零件：加工的单元体4、机械构件：运动的单元体5、机械机构：具有确定相对运动的构件组合体第二章机械设计概论1、机械设计的基本要求：使用功能、工艺性、经济性、其他2、机械设计的一般程序：（1）确定设计任务书（2）总体方案设计（3）技术设计（4）编制技术文件（5）技术审定和产品鉴定3、机械零件的失效：机械零件不能正常工作、失去所需的工作效能4、设计计算准则：保证零件不产生失效5、机械零件的结构工艺性：铸造工艺性；模锻工艺性；焊接工艺性；热处理工艺性；切削加工工艺性；装配工艺性；6、工程材料：金属材料、非金属材料7、金属材料的机械性能：强度、刚度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度8、金属材料的工艺性能：铸造性、铸造性、焊接性、切削加工性9、钢的热处理方式：退火、正火、淬火与回火、表面淬火、表面化学热处理10、常用金属材料：铸铁、碳素钢、合金钢、有色金属材料11、配合：间隙配合：具有间隙的配合，孔的公差带在轴公差带上过盈配合：具有过盈的配合，孔的公差带在轴公差带下过度配合：可能具有间隙或过盈的配合，孔的公差带与轴的公差带相互交叠12、基准值：基孔制、基轴制（优先选用基孔制）13、运动副：构件与构件之间通过一定的相互接触和制约，构成保持相对运动的可动连接低副：通过面接触构成的运动副，分为回转副和移动副高副：两构件通过电线接触构成的运动副14、机构中的构件：机架、原动件、从动件15、机构具有确定运动的条件：（1）机构的自由度F>0（2）机构的原动件数等于机构的自由度F16、机构自由度的计算：机构自由度计算的注意事项：复合铰链：两个以上的构件同时在一处用转动副相联结就构成复合铰链.由K个构件组成的复合铰链应含有(K-1)个转动副局部自由度：在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自由度，称局部自由度（或多余自由度）。

机械设计基础2知识点机械设计是工程设计的一个重要分支，通过运用机械工程学的原理和方法，在设计中考虑到机械元件的强度、刚度、精度等问题，使机械产品具有合理的结构和良好的性能。

本文将介绍机械设计基础2中的关键知识点，帮助读者更好地理解机械设计的原理和方法。

1.材料力学材料力学是机械设计的基础，在材料力学中有几个关键概念需要了解。

首先是应力和应变的概念，应力指材料在受外力作用下所发生的内部分子间的相对位置改变，应变指物体由于受力而发生的形变。

其次是弹性和塑性的区别，弹性是指材料受力后在去力后能恢复原状的性质，而塑性是指材料在受力后会永久性地改变形状。

最后是应力—应变关系，即材料受力时应力与应变之间的关系，可以用应力—应变曲线来表示。

2.轴的设计与强度计算在机械设计中，轴是一种常见的机械元件，用于传递动力。

轴的设计需要考虑到其强度是否满足要求。

强度计算是确定轴的直径和材料的选择的关键步骤。

强度计算一般包括计算轴受力、计算轴所受的内力和外力、以及计算轴的应力和应变等。

3.螺纹连接螺纹连接是机械设计中常用的一种连接方式，其主要包括螺纹型式、螺纹尺寸和螺纹连接的力学性能。

常见的螺纹连接有螺纹螺钉连接和螺纹销连接。

螺纹连接的设计需要考虑到螺纹的强度、连接的可靠性以及装拆的方便性等。

4.轴承的选择与计算在机械设计中，轴承是一种常见的机械元件，用于承受轴上的力及矩。

轴承的选择与计算需要考虑到轴的受力情况、转速和工作环境等因素。

轴承的选择包括轴承类型的选择、轴承尺寸的选择以及轴承材料的选择。

轴承的计算一般包括计算轴承的承载能力、计算轴承的摩擦力和计算轴承的寿命等。

5.键连接键连接是机械设计中一种常见的连接方式，其作用是传递转矩。

键连接的设计需要考虑到键的强度、键的材料选择以及键的连接方式等。

在键的连接中，常见的连接方式包括平键连接和圆形键连接。

6.齿轮传动齿轮传动是机械设计中一种常见的传动方式，其通过齿轮的啮合来传递动力。

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°。