完整版机械设计基础知识点整理

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：入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B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B小，传动效率高，故常用于传动

12、螺旋副的效率：n =有效功/输入功=tan入/tan （入v）—般螺旋升角不宜大于40°。

在d2和P 一定的情况下，锁着螺纹线数n的增加，入将增大，传动效率也相应增大。

因此，要提高传动效率，可采用多线螺旋传动

13、螺旋机构的类型及应用：①变回转运动为直线运动，传力螺旋（千斤顶、压力机、台虎钳）、

传导螺旋（车窗进给螺旋机构）、调整螺旋（测微计、分度机构、调整机构、道具进给量的微调机构）②变直线运动为回转运动

14、螺旋机构的特点：具有大的减速比；具有大的里的增益；反行程可以自锁；传动平稳，噪声

小，工作可靠；各种不同螺旋机构的机械效率差别很大（具有自锁能力的的螺旋副效率低于50%）

15、连杆机构广泛应用的原因：能实现多种运动形式的转换；连杆机构中各运动副均为低副，压

强小、磨损轻、便于润滑、寿命长；其接触表面是圆柱面或平面，制造比较简易，易于获得较高的制造精度

16、曲柄存在条件：①最短杆长度+最长杆长度w其他两杆之和②最短杆为连架杆或机架。

17、凸轮运动规律及冲击特性：①等速：刚性冲击、低速轻载②等加速等减速：柔性冲击、

中速轻载③余弦加速度：柔性冲击、中速中载④正弦加速度：无冲击、高速轻载

18、凸轮机构压力角与基圆半径关系：r0=v2/（3 tan a ）-s,其中r0为基圆半径，s为推杆位移量

19、滚子半径选择：p a=p -r，当p =r时，在凸轮实际轮廓上出现尖点，即变尖现象，尖点

很容易被磨损；当pv r时，实际廓线发生相交，交叉线的上面部分在实际加工中被切

掉，使得推杆在这一部分的运动规律无法实现，即运动失真；所以应保证P> r，通常取r< 0.8 p, —般可增大基圆半径以使p增大

20、齿轮传动的优缺点：①优点：适用的圆周速度和功率范围广；传动比精确；机械效率高；工

作可靠；寿命长；可实现平行轴、相交轴交错轴之间的传动；结构紧凑；②缺点：要求有较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜于远距离的两轴之间的传动

21、渐开线的特性：①发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上被滚过的弧长；②渐开线

上任一点的法线必与基圆相切，且N点位渐开线在K点的曲率中心，线段NK为其曲率半径；③cos a k=ON/OK=r b/r k渐开线上各点的压力角不等，向径rk越大，其压力角越大，基圆上压力角为零；④渐开线的形状取决于基圆大小，随着基圆半径增大，渐开线上对

应点的曲率半径也增大，当基圆无限大时，渐开线成为直线，故渐开线齿条的齿廓为直线；⑤基圆以内无渐开线

22、齿轮啮合条件：必须保证处于啮合线上的各对齿轮都能正确的进入啮合状态，m1=m2=m ； a

1= a 2= a即模数和压力角都相等；斜齿轮还要求两轮螺旋角必须大小相等，旋向相反；锥齿轮还要求两轮的锥距相等；涡轮蜗杆要求蜗杆的导程角与涡轮的螺旋角大小相等，旋向相同

23、轮齿的连续传动条件：重合度& =B1B2/p b > 1 （实际啮合线段B1B2的长度大于轮齿的法

向齿距）1

24、齿廓啮合基本定律：作平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的公法线，必于两齿轮

的连心线交于相应的节点C,该节点将齿轮的连心线所分的两个线段的与齿轮的角速成反比。25、根切：①产生原因：用齿条型刀具（或齿轮型刀具）加工齿轮时。若被加工齿轮的齿数过少，道

具的齿顶线就会超过轮坯的啮合极限点，这时会出现刀刃把齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分的现象，即根切；②后果：使得齿轮根部被削弱，齿轮的抗弯能力降低，重合度减小；③解决方法：正变位齿轮

26、正变位齿轮优点：可以加工出齿数小于Zmin而不发生根切的齿轮，使齿轮传动结构尺寸减

小；选择适当变位量来满足实际中心距得的要求；提高小齿轮的抗弯能力，从而提高一对齿轮传动的总体强度

27、齿轮的失效形式：齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损；开式齿轮主要失效形式为齿轮磨

损和轮齿折断；闭式齿轮主要是齿面点蚀和轮齿折断；蜗杆传动的失效形式为轮齿的胶合、点蚀和磨损

28、齿轮设计准则：对于一般使用的齿轮传动，通常只按保证齿面接触疲劳强度及保证齿根弯曲

疲劳强度进行计算

29、参数选择：①齿数：保持分度圆直径不变，增加齿数能增大重合度，改善传动的平稳性，

节省制造费用，故在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数多一些好；闭式z=20~40开式z=17~20;②齿宽系数：大齿轮齿宽b2=b；小齿轮b仁b2+ （2~10）mm;③齿数比：直齿u w 5;斜齿u < 6~7;开式齿轮或手动齿轮u可取到8~12

30、直齿轮传动平稳性差，冲击和噪声大；斜齿轮传动平稳，冲击和噪声小，适合于高速传

动

31、轮系的功用：获得大的传动比（减速器）；实现变速、变向传动（汽车变速箱）；实现运动的

合成与分解（差速器、汽车后桥）；实现结构紧凑的大功率传动（发动机主减速器、行星减速器）

32、带传动优缺点：①优点：具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较

平稳，噪声小；过载时带在带轮上打滑，可以防止其他器件损坏；结构简单，制造和