機械設計基礎知識

機械設計基礎知識【推薦】

　　導語(yǔ)：機械設計基礎知識有哪些?以下是小編精心為大家整理的有關(guān)機械設計基礎知識，希望對大家有所幫助，歡迎閱讀。

　　1機械零件常用材料：

　　普通碳素結構鋼（Q屈服強度）優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼（20平均碳的質(zhì)量分數為萬(wàn)分之20）、合金結構鋼（20Mn2錳的平均質(zhì)量分數約為2%）、鑄鋼（ZG230-450屈服點(diǎn)不小于230，抗拉強度不小于450）、鑄鐵（HT200灰鑄鐵抗拉強度）.

　　2常用的熱處理方法：

　　退火（隨爐緩冷）、正火（在空氣中冷卻）、淬火（在水或油中迅速冷卻）、回火（吧淬火后的零件再次加熱到低于臨界溫度的一定溫度，保溫一段時(shí)間后在空氣中冷卻）、調質(zhì)（淬火+高溫回火的過(guò)程）、化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲).

　　3機械零件的結構工藝性：

　　便于零件毛坯的制造、便于零件的機械加工、便于零件的裝卸和可靠定位 .

　　4機械零件常見(jiàn)的失效形式：

　　因強度不足而斷裂；過(guò)大的彈性變形或塑性變形；摩擦表面的過(guò)度磨損、打滑或過(guò)熱；連接松動(dòng)；容器、管道等的泄露；運動(dòng)精度達不到設計要求 .

　　5應力的分類(lèi)：

　　分為靜應力和變應力。最基本的變應力為穩定循環(huán)變應力，穩定循環(huán)變應力有非對稱(chēng)循環(huán)變應力、脈動(dòng)循環(huán)變應力和對稱(chēng)循環(huán)變應力三種.

　　6疲勞破壞及其特點(diǎn)：

　　變應力作用下的破壞稱(chēng)為疲勞破壞。特點(diǎn)：在某類(lèi)變應力多次作用后突然斷裂；斷裂時(shí)變應力的最大應力遠小于材料的屈服極限；即使是塑性材料，斷裂時(shí)也無(wú)明顯的塑性變形。確定疲勞極限時(shí)，應考慮應力的大小、循環(huán)次數和循環(huán)特征.

　　7接觸疲勞破壞的特點(diǎn)：

　　零件在接觸應力的反復作用下，首先在表面或表層產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后再滾動(dòng)接觸過(guò)程中，由于潤滑油被基金裂紋內而造成高壓，使裂紋擴展，最后使表層金屬呈小片狀剝落下來(lái)，在零件表面形成一個(gè)個(gè)小坑，即疲勞點(diǎn)蝕。疲勞點(diǎn)蝕危害：減小了接觸面積，損壞了零件的光滑表面，使其承載能力降低，并引起振動(dòng)和噪聲。疲勞點(diǎn)蝕使齒輪。滾動(dòng)軸承等零件的主要失效形式.

　　8引入虛約束的原因：

　　為了改善構件的受力情況（多個(gè)行星輪）、增強機構的剛度（軸與軸承）、保證機械運轉性能.

　　9螺紋的種類(lèi)：普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋.

　　10鎖條件：

　　λ≤ψ即螺旋升角小于等于當量摩擦角.

　　11螺旋機構傳動(dòng)與連接：

　　普通螺紋由于牙斜角β大，自鎖性好，故常用于連接；矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋因β小，傳動(dòng)效率高，故常用于傳動(dòng).

　　12螺旋副的效率：

　　η=有效功/輸入功=tanλ/tan（λ+ψv）一般螺旋升角不宜大于40°。在d2和P一定的情況下，鎖著(zhù)螺紋線(xiàn)數n的增加，λ將增大，傳動(dòng)效率也相應增大。因此，要提高傳動(dòng)效率，可采用多線(xiàn)螺旋傳動(dòng).

　　13螺旋機構的類(lèi)型及應用：

　�、僮兓剞D運動(dòng)為直線(xiàn)運動(dòng)，傳力螺旋（千斤頂、壓力機、臺虎鉗）、傳導螺旋（車(chē)窗進(jìn)給螺旋機構）、調整螺旋（測微計、分度機構、調整機構、道具進(jìn)給量的微調機構）②變直線(xiàn)運動(dòng)為回轉運動(dòng).

　　14螺旋機構的特點(diǎn)：

　　具有大的減速比；具有大的里的增益；反行程可以自鎖；傳動(dòng)平穩，噪聲小，工作可靠；各種不同螺旋機構的機械效率差別很大（具有自鎖能力的的螺旋副效率低于50%).

　　15連桿機構廣泛應用的原因：

　　能實(shí)現多種運動(dòng)形式的轉換；連桿機構中各運動(dòng)副均為低副，壓強小、磨損輕、便于潤滑、壽命長(cháng)；其接觸表面是圓柱面或平面，制造比較簡(jiǎn)易，易于獲得較高的制造精度.

　　16曲柄存在條件：

　�、僮疃虠U長(cháng)度+最長(cháng)桿長(cháng)度≤其他兩桿之和②最短桿為連架桿或機架.

　　17凸輪運動(dòng)規律及沖擊特性：

　�、俚人伲簞傂詻_擊、低速輕載②等加速等減速：柔性沖擊、中速輕載③余弦加速度：柔性沖擊、中速中載④正弦加速度：

　　無(wú)沖擊、高速輕載.

　　18凸輪機構壓力角與基圓半徑關(guān)系：

　　r0=v2/(ωtanα)-s，其中r0為基圓半徑，s為推桿位移量 .

　　19滾子半徑選擇：

　　ρa=ρ-r，當ρ=r時(shí)，在凸輪實(shí)際輪廓上出現尖點(diǎn)，即變尖現象，尖點(diǎn)很容易被磨損；當ρ＜r時(shí)，實(shí)際廓線(xiàn)發(fā)生相交，交叉線(xiàn)的上面部分在實(shí)際加工中被切掉，使得推桿在這一部分的運動(dòng)規律無(wú)法實(shí)現，即運動(dòng)失真；所以應保證ρ＞r，通常取r≤0.8ρ，一般可增大基圓半徑以使ρ增大.

　　20齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：

　�、賰�(yōu)點(diǎn)：適用的圓周速度和功率范圍廣；傳動(dòng)比精確；機械效率高；工作可靠；壽命長(cháng)；可實(shí)現平行軸、相交軸交錯軸之間的傳動(dòng)；結構緊湊；②缺點(diǎn)：要求有較高的制造和安裝精度，成本較高；不適宜于遠距離的兩軸之間的傳動(dòng).

　　21漸開(kāi)線(xiàn)的特性：

　�、侔l(fā)生線(xiàn)在基圓上滾過(guò)的一段長(cháng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(cháng)；

　�、跐u開(kāi)線(xiàn)上任一點(diǎn)的法線(xiàn)必與基圓相切，且N點(diǎn)位漸開(kāi)線(xiàn)在K點(diǎn)的曲率中心，線(xiàn)段NK為其曲率半徑；

　�、踓osαk=ON/OK=rb/rk漸開(kāi)線(xiàn)上各點(diǎn)的壓力角不等，向徑rk越大，其壓力角越大，基圓上壓力角為零；

　�、軡u開(kāi)線(xiàn)的形狀取決于基圓大小，隨著(zhù)基圓半徑增大，漸開(kāi)線(xiàn)上對應點(diǎn)的曲率半徑也增大，當基圓無(wú)限大時(shí)，漸開(kāi)線(xiàn)成為直線(xiàn)，故漸開(kāi)線(xiàn)齒條的齒廓為直線(xiàn)；

　�、莼鶊A以?xún)葻o(wú)漸開(kāi)線(xiàn)

　　22齒輪嚙合條件：

　　必須保證處于嚙合線(xiàn)上的各對齒輪都能正確的進(jìn)入嚙合狀態(tài)，m1=m2=m；α1=α2=α即模數和壓力角都相等；斜齒輪還要求兩輪螺旋角必須大小相等，旋向相反；錐齒輪還要求兩輪的錐距相等；渦輪蝸桿要求蝸桿的導程角與渦輪的螺旋角大小相等，旋向相同

　　23輪齒的連續傳動(dòng)條件：

　　重合度ε=B1B2/ρb＞1（實(shí)際嚙合線(xiàn)段B1B2的長(cháng)度大于輪齒的法向齒距）1

　　24齒廓嚙合基本定律：

　　作平面嚙合的一對齒廓，它們的瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)，必于兩齒輪的連心線(xiàn)交于相應的節點(diǎn)C，該節點(diǎn)將齒輪的連心線(xiàn)所分的兩個(gè)線(xiàn)段的與齒輪的角速成反比。

　　25根切：

　�、佼a(chǎn)生原因：用齒條型刀具（或齒輪型刀具）加工齒輪時(shí)。若被加工齒輪的齒數過(guò)少，道具的齒頂線(xiàn)就會(huì )超過(guò)輪坯的嚙合極限點(diǎn)，這時(shí)會(huì )出現刀刃把齒輪根部的漸開(kāi)線(xiàn)齒廓切去一部分的現象，即根切；

　�、诤蠊�：使得齒輪根部被削弱，齒輪的抗彎能力降低，重合度減��；

　�、劢鉀Q方法：正變位齒.

　　26正變位齒輪優(yōu)點(diǎn)：

　　可以加工出齒數小于Zmin而不發(fā)生根切的齒輪，使齒輪傳動(dòng)結構尺寸減��；選擇適當變位量來(lái)滿(mǎn)足實(shí)際中心距得的要求；提高小齒輪的抗彎能力，從而提高一對齒輪傳動(dòng)的總體強度.

　　27齒輪的失效形式：

　　齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損；開(kāi)式齒輪主要失效形式為齒輪磨損和輪齒折斷；閉式齒輪主要是齒面點(diǎn)蝕和輪齒折斷；蝸桿傳動(dòng)的失效形式為輪齒的膠合、點(diǎn)蝕和磨損.

　　28齒輪設計準則：

　　對于一般使用的齒輪傳動(dòng)，通常只按保證齒面接觸疲勞強度及保證齒根彎曲疲勞強度進(jìn)行計算.

　　29參數選擇：

　�、冽X數：保持分度圓直徑不變，增加齒數能增大重合度，改善傳動(dòng)的平穩性，節省制造費用，故在滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強度的條件下，齒數多一些好；閉式z=20~40開(kāi)式z=17~20；②齒寬系數：大齒輪齒寬b2=b；小齒輪b1=b2+（2~10）mm；③齒數比：直齒u≤5；斜齒u≤6~7；開(kāi)式齒輪或手動(dòng)齒輪u可取到8~12.

　　30直齒輪傳動(dòng)平穩性差，沖擊和噪聲大；斜齒輪傳動(dòng)平穩，沖擊和噪聲小，適合于高速傳動(dòng).

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