《機械設計筆記》

機械是機構與機器的總稱。機構：用來傳遞與變換運動和力的可動的裝置。機器：由各種機構所組成，可以完成能量的轉換，或做有用的功；如，內燃機，刨床等。而機構則僅僅是起著運動的傳遞和運動形成的轉換的作用。如，內燃機的凸輪機構，刨床中的齒輪機構。

零件是構件的組成部分。構件中的零件，沒有相對運動。零件是製造的單元。在機械製造中，通常把零件分為2大類：一類為通用零件，如螺釘、鍵、墊圈、滾動軸承等，通用零件又稱標準件。另外一類稱為專用零件，只能出現於某些機械中，如汽輪機中的葉片、內燃機中的活塞等。

失效：（定義）零件喪失正常工作能力或達不到設計要求的效能時，稱為失效。

失效形式：強度失效（整體強度、表面強度）、剛度失效、磨損失效、振動、噪聲失效、精度失效、可靠性

機械零件的計算準則：工作能力：零件不發生失效時的安全。工作限度稱為～

計算準則：以防止產生各種可能失效為目的而擬定的零件：工作能力計算依據的基本原則，稱為~

三種機械零件設計方法。理論設計，理論設計是根據設計理論和實驗資料所進行的設計。可分為設計計算和校核計算兩類。經驗設計，經驗設計根據已有的經驗公式或設計者本人的工作經驗，或藉助類比方法所進行的設計。模型實驗設計，這種設計是對一些尺寸巨大、結構複雜的重要零部件

機械零件設計要標準化、通用化、系列化

應力種類：靜應力、變應力。應力迴圈中最小應力與最大應力的比值，稱為迴圈特性（或稱迴圈特徵，應力比），用r表示，量綱是1。應力就是單位面積上的載荷，載荷除以受力面積就是應力

疲勞斷裂：1、疲勞斷裂與靜載荷作用下的斷裂不同，疲勞斷裂是低應力下的破壞，疲勞失效在遠低於材料的靜載極限強度時發生；2、疲勞破壞宏觀上無塑性變形，因此比靜載下的破壞具有更大的危險性；疲勞失效的過程是累積損傷的過程；3、疲勞斷裂需要多次載入；4、疲勞斷裂的擴充套件是緩慢的

疲勞曲線是指金屬承受交變應力和斷裂迴圈周次之間的關係曲線。各種材料對變應力的抵抗能力，是以在一定迴圈作用次數N下，不產生破壞的最大應力σ-N來表示的。

等壽命疲勞曲線：在一定的應力迴圈次數N下，疲勞極限的應力幅值與平均應力關係曲線。這一曲線實際上反映了在特定壽命條件下，最大應力σmax=σm+σa與應力比r=（σm-σa）/（σm+σa）的關係，故常稱其為等壽命曲線或極限應力曲線圖。

極限應力線圖：σ1e—零件的對稱迴圈彎曲疲勞極限；σae‘-零件受迴圈彎曲應力時的極限應力幅；σme’—零件受迴圈彎曲應力時的極限平均應力；ψoe—零件受迴圈彎曲應力時的材料特性

赫茲應力：用於判斷金屬表面接觸疲勞強度的指標是接觸疲勞極限σHlim，即在規定的應力迴圈次數下材料不發生點蝕現象時的極限應力。表面接觸疲勞強度的計算條件是：

σH≤［σH］ 而 ［σH］ =σHlim/SH，對閉式齒輪傳動進行齒面接觸疲勞強度計算時，其安全係數可取：表面未強化時SH=1。1～1。2；強化時SH=1。2～1。3。

摩擦—兩接觸的物體在接觸表面間相對滑動或有一趨勢時產生阻礙其發生相對滑動的切向阻力。磨損（磨合磨損/粘著磨損/磨料磨損/表面疲勞/磨蝕磨損）—由於摩擦引起的摩擦能耗和導致表面材料的不斷損耗或轉移。潤滑—減少摩擦、降低磨損的一種有效手段，潤滑劑，摩擦副材料的表面改性、具有自潤滑性的摩擦副材料。摩擦狀態： 幹摩擦/流體摩擦/邊界摩擦/混合摩擦

磨損3階段：初期磨損階段/正常磨損階段/急劇磨損階段。浴盆曲線第一階段是早期失效期：產品開始使用時，失效率很高，但隨著工作時間的增加，失效率迅速降低，這一階段失效是由於設計、製造的缺陷造成的。第二階段是偶然失效期，也稱隨機失效期：這一階段的特點是失效率較低，且較穩定，近似常數，產品可靠性指標所描述的就是這個時期，這一時期是產品的良好使用階段第三階段是耗損失效期：該階段的失效率隨時間的延長而急速增加， 主要由磨損、疲勞、老化和耗損等原因造成

潤滑劑：潤滑油（有機油、礦物油、合成油）/潤滑脂（鈣基、鈉基、鋰基）/固體潤滑劑

動壓油膜的形成條件1。兩工作面間必須有楔形形間隙；2。兩工作面間必須連續充滿潤滑油或其他粘性流體；3。兩工作面間必須有相對滑動速度，其運動方向必須使潤滑油從大截面流進，小截面流出。4。外載不得超過最小油膜所能承受的限度，對於一定的載荷，必須使速度，粘度及間隙等匹配恰當。流體動壓潤滑和流體靜壓潤滑的油膜形成原理在本質上區別是前者依靠摩擦副自身的運動把粘性的油帶（楔）入而形成潤滑油膜，後者是依靠外動力（油壓）送入而形成潤滑油膜。

螺紋分類-按牙型（三角形/矩形螺紋）、按位置（內螺紋/外螺紋）、螺旋線方向（左旋/右旋）、螺旋線頭數（單頭螺紋-連線/雙頭螺紋/多線螺紋-傳動）

一般聯接常採用粗牙螺紋，細牙螺紋多用於薄壁管件或承受振動衝擊和變載荷的聯接

管螺紋：管螺紋是位於管壁上用於連線的螺紋，有55度非密封管螺紋和55度密封管螺紋。主要用來進行管道的連線，使其內外螺紋的配合緊密，有直管和錐管兩種。普通螺紋是常用的連線螺紋（一般用與連線裝置零部件），牙型為三角形，牙型角為60°，螺紋特徵代號為M。

公制螺紋，外螺紋有三種螺紋等級：4h、6h和6g，內螺紋有三種螺紋等級：5H、6 H、7H。在公制螺紋中，H和h的基本偏差為零。G的基本偏差為正值，e、f和g的基本偏差為負值

（1）H是內螺紋常用的公差帶位置。G位置基本偏差用於特殊場合，如較厚的鍍層，一般很少用。（2）g常用來鍍6-9um的薄鍍層（3）螺紋配合最好組合成H/g、H/h或G/h，對於螺栓、螺母等精製緊韌體螺紋，標準推薦採用6H/6g的配合

螺紋連線型別：螺栓連線連線兩個較薄的零件、雙頭螺柱連線被連件之一較厚、螺釘連線、緊定螺釘連線

防松是為了能更有效的長期工作。防松方法有三種：摩擦防松、機械防松和永久防松。

機械、摩擦防松稱為可拆卸防松，永久防松稱為不可拆卸防松。永久防松：點焊、鉚接、粘合。這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊韌體，無法重複使用。摩擦防松有：利用墊片、自鎖螺母。機械防松方法：利用開口銷、止動墊片

鍵連線可分為平鍵連線鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙，具有結構簡單、裝拆方便、對中性好等優點、半圓鍵連線、楔鍵連線的上下表面是工作面，鍵的上表面和輪轂鍵槽底面均具有 1：100 的斜度，可以承受單方向的軸向載荷、切向鍵連線由一對鍥鍵組成，靠工作面的擠壓來傳遞轉矩

帶傳動的型別：平帶傳動、V型帶傳動

圓柱齒輪傳動用於平行軸間的傳動、錐齒輪傳動用於相交軸間的傳動、螺旋齒輪傳動用於交錯間的傳動、蝸桿傳動是交錯軸傳動的主要形式

齒輪傳動的型別按傳動軸相對位置：平行軸齒輪傳動（圓柱齒輪傳動）：直齒輪、斜齒輪、內齒輪、齒輪齒條；相關軸齒輪傳動：錐齒輪傳動-直齒/斜齒/曲齒；交錯軸齒輪傳動：交錯軸斜齒輪（螺旋齒輪）、準雙曲面齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動

齒輪傳動計算載荷；Fnc=KFn；載荷係數：K=KA、KV、Kβ、Kα KA—工作情況係數、KV—初載荷係數、Kβ—齒向載荷分佈係數、Kα—齒間載荷分配係數

蝸桿傳動特點：1。傳動比大2。傳動平穩，無噪聲3。當蝸桿的螺旋升角小於齧合面的當量摩擦角時，可以實現自鎖4。傳動效率比較低。

滑動軸承型別：按承載：向心軸承、推力軸承；按潤滑狀態：流體潤滑軸承：非流體潤滑軸承、無潤滑軸承（不加潤滑劑）

滾動軸承的主要型別與特點：①深溝球軸承②調心球軸承③圓柱滾子軸承

④角接觸球軸承⑤圓錐滾子軸承⑥推力球軸承-一受⑦滾針軸承

軸型別：轉軸、傳動軸、心軸、光軸、階梯軸、曲軸、撓性鋼絲軸