機械設計基礎知識【推薦】
導語：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）優質碳素結構鋼（20平均碳的質量分數為萬分之20）、合金結構鋼（20Mn2錳的平均質量分數約為2%）、鑄鋼（ZG230-450屈服點不小于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，保溫一段時間后在空氣中冷卻）、調質（淬火+高溫回火的過程）、化學熱處理（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機械零件常見的失效形式：
因強度不足而斷裂；過大的彈性變形或塑性變形；摩擦表面的過度磨損、打滑或過熱；連接松動；容器、管道等的泄露；運動精度達不到設計要求 .
5應力的分類：
分為靜應力和變應力。最基本的變應力為穩定循環變應力，穩定循環變應力有非對稱循環變應力、脈動循環變應力和對稱循環變應力三種.
6疲勞破壞及其特點：
變應力作用下的破壞稱為疲勞破壞。特點：在某類變應力多次作用后突然斷裂；斷裂時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，斷裂時也無明顯的塑性變形。確定疲勞極限時，應考慮應力的大小、循環次數和循環特征.
7接觸疲勞破壞的特點：
零件在接觸應力的反復作用下，首先在表面或表層產生初始疲勞裂紋，然后再滾動接觸過程中，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，在零件表面形成一個個小坑，即疲勞點蝕。疲勞點蝕危害：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，并引起振動和噪聲。疲勞點蝕使齒輪。滾動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：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，傳動效率高，故常用于傳動.
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，鎖著螺紋線數n的增加，λ將增大，傳動效率也相應增大。因此，要提高傳動效率，可采用多線螺旋傳動.
13螺旋機構的類型及應用：
①變回轉運動為直線運動，傳力螺旋（千斤頂、壓力機、臺虎鉗）、傳導螺旋（車窗進給螺旋機構）、調整螺旋（測微計、分度機構、調整機構、道具進給量的微調機構）②變直線運動為回轉運動.
14螺旋機構的特點：
具有大的減速比；具有大的里的增益；反行程可以自鎖；傳動平穩，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：
能實現多種運動形式的轉換；連桿機構中各運動副均為低副，壓強小、磨損輕、便于潤滑、壽命長；其接觸表面是圓柱面或平面，制造比較簡易，易于獲得較高的制造精度.
16曲柄存在條件：
①最短桿長度+最長桿長度≤其他兩桿之和②最短桿為連架桿或機架.
17凸輪運動規律及沖擊特性：
①等速：剛性沖擊、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：
無沖擊、高速輕載.
18凸輪機構壓力角與基圓半徑關系：
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，在凸輪實際輪廓上出現尖點，即變尖現象，尖點很容易被磨損；當ρ＜r時，實際廓線發生相交，交叉線的上面部分在實際加工中被切掉，使得推桿在這一部分的運動規律無法實現，即運動失真；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齒輪傳動的優缺點：
①優點：適用的圓周速度和功率范圍廣；傳動比精確；機械效率高；工作可靠；壽命長；可實現平行軸、相交軸交錯軸之間的傳動；結構緊湊；②缺點：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.
21漸開線的特性：
①發生線在基圓上滾過的一段長度等于基圓上被滾過的弧長；
②漸開線上任一點的法線必與基圓相切，且N點位漸開線在K點的曲率中心，線段NK為其曲率半徑；
③cosαk=ON/OK=rb/rk漸開線上各點的壓力角不等，向徑rk越大，其壓力角越大，基圓上壓力角為零；
④漸開線的形狀取決于基圓大小，隨著基圓半徑增大，漸開線上對應點的曲率半徑也增大，當基圓無限大時，漸開線成為直線，故漸開線齒條的齒廓為直線；
⑤基圓以內無漸開線
22齒輪嚙合條件：
必須保證處于嚙合線上的各對齒輪都能正確的進入嚙合狀態，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輪齒的連續傳動條件：
重合度ε=B1B2/ρb＞1（實際嚙合線段B1B2的長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，它們的瞬時接觸點的公法線，必于兩齒輪的連心線交于相應的節點C，該節點將齒輪的連心線所分的兩個線段的與齒輪的角速成反比。
25根切：
①產生原因：用齒條型刀具（或齒輪型刀具）加工齒輪時。若被加工齒輪的齒數過少，道具的齒頂線就會超過輪坯的嚙合極限點，這時會出現刀刃把齒輪根部的漸開線齒廓切去一部分的現象，即根切；
②后果：使得齒輪根部被削弱，齒輪的抗彎能力降低，重合度減小；
③解決方法：正變位齒.
26正變位齒輪優點：
可以加工出齒數小于Zmin而不發生根切的齒輪，使齒輪傳動結構尺寸減小；選擇適當變位量來滿足實際中心距得的要求；提高小齒輪的抗彎能力，從而提高一對齒輪傳動的總體強度.
27齒輪的失效形式：
齒輪折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損；開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蝕和輪齒折斷；蝸桿傳動的失效形式為輪齒的膠合、點蝕和磨損.
28齒輪設計準則：
對于一般使用的齒輪傳動，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行計算.
29參數選擇：
①齒數：保持分度圓直徑不變，增加齒數能增大重合度，改善傳動的平穩性，節省制造費用，故在滿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；開式齒輪或手動齒輪u可取到8~12.
30直齒輪傳動平穩性差，沖擊和噪聲大；斜齒輪傳動平穩，沖擊和噪聲小，適合于高速傳動.
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