超详细的机械设计基础知识点，90%的机械工程师记不住！

2025年09月30日更新

机械零件常见失效形式有四种：整体断裂、过大残余变形、表面破坏（腐蚀、磨损、接触疲劳），还有破坏正常工作条件导致的失效。搞设计前得先摸清楚这些——零件得满足啥？首先是不失效（强度、刚度、寿命得够），然后结构得好加工，成本得低，重量得轻，可靠性得高。基于这些要求，设计得守准...

机械零件常见失效形式有四种：整体断裂、过大残余变形、表面破坏（腐蚀、磨损、接触疲劳），还有破坏正常工作条件导致的失效。搞设计前得先摸清楚这些——零件得满足啥？首先是不失效（强度、刚度、寿命得够），然后结构得好加工，成本得低，重量得轻，可靠性得高。

基于这些要求，设计得守准则——强度、刚度、寿命、振动稳定性、可靠性，一个都不能少。准则清了，方法选对就行，无非三种：理论设计、经验设计、模型试验设计。

方法选对了，材料也不能马虎——机械零件常用材料就四类：金属、高分子、陶瓷、复合。材料直接影响强度，而强度分静应力和变应力两种。

变应力里有个关键参数叫应力比r：r=-1是对称循环应力，r=0是脉动循环应力。聊变应力绕不开疲劳寿命曲线——BC段是应变疲劳（低周），CD段是有限寿命，D点之后是无限寿命，D点本身叫持久疲劳极限。

要提高疲劳强度，记俩招：一是尽量降低应力集中（比如开减载槽、环槽），二是选疲劳强度高的材料，或者用能提升疲劳强度的热处理、强化工艺。

疲劳搞定了，摩擦磨损也得盯着——滑动摩擦分干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦四种。磨损过程有三个阶段：磨合、稳定、剧烈。咱们要做的是缩短磨合，延长稳定，推迟剧烈磨损。

磨损类型多了去了：粘附、磨粒、疲劳、冲蚀、腐蚀、微动，每种都得防。减磨损主要靠润滑，润滑剂分气体、液体、固体、半固体四种；润滑脂更具体——钙基、钠基、锂基、铝基，各有各的用法。

聊完润滑说螺纹——普通连接螺纹是等边三角形牙型，自锁性好；矩形传动螺纹效率*高；梯形传动螺纹*常用。用途不同，线数也不同：连接螺纹要自锁，多用单线；传动螺纹要效率，多用双线或三线。

螺纹连接常见四种：普通螺栓（被连接件开通孔或铰制孔）、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉。连接后得预紧，为啥？增强可靠性和紧密性，防止受载后零件间出缝隙或者滑移位。

螺纹防松的核心是啥？不让螺旋副受载时转起来。方法有三种：摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系。要提高强度，得这么做：降低螺栓疲劳应力幅（要么减螺栓刚度，要么增被连接件刚度），改善螺纹牙载荷分布不均，减小应力集中，还有制造工艺得合理。

螺纹讲完说键连接——类型有平键（两侧面受力）、半圆键、楔键、切向键。

键连接之后是带传动——分摩擦型和啮合型两种。带的*大应力在哪儿？紧边刚绕上小带轮的时候。带转一周，应力变四次。

V带张紧有三种方法：定期调、自动调，或者装张紧轮。

链传动得注意：滚子链节数一般选偶数，链轮齿数选奇数；要是链节数是奇数，得用过渡链节。张紧是为了啥？防止松边垂度太大导致啮合不好、链条振动，还能增加啮合包角。

齿轮失效形式得重点记：轮齿折断、齿面磨损（开式齿轮常见）、齿面点蚀（闭式齿轮多）、齿面胶合、塑性变形（从动轮出脊棱，主动轮出沟槽）。

齿轮硬度分软硬——工作面硬度超过350HBS或38HRC的是硬面齿，不然就是软齿面。

减小动载荷的办法：提高制造精度，减小齿轮直径降圆周速度；还可以齿顶修缘；把轮齿做成鼓形，能改善齿向载荷分布。

蜗杆传动得注意：直径系数导程角越大，效率越高，但自锁性越差。蜗轮变位后，分度圆和节圆还是重合的，就是蜗杆的节线变了，不再和分度圆重合。

蜗杆传动失效形式：点蚀、齿根断、齿面胶合、过度磨损，大多出在蜗轮上。闭式蜗杆传动得算热平衡——功率损耗有三个：啮合磨损、轴承磨损、零件搅油的溅油损耗。

形成液体动力润滑得满足三个条件：滑动面得有收敛楔形间隙；表面得有足够相对速度，让油从大口进小口出；润滑油得有粘度，供油要足。

滚动轴承基本结构得记牢——内圈、外圈、滚动体、保持架，四个部分。

常见轴承类型及代号：3是圆锥滚子，5是推力球，6是深沟球，7是角接触，N是圆柱滚子；00对应d=10mm，01是12mm，02是15mm，03是17mm，04是20mm，12是60mm。

基本额定寿命是啥？一组轴承里10%发生点蚀，90%没坏，这个时候的转速或小时数就是寿命。基本额定动载荷呢？让轴承寿命刚好到10?转时，能承受的载荷。

轴承配置三种方法：双支点各单向固定；一支点双向固定，另一端游动；两端都游动。

最后说轴的分类——按载荷分三种：转轴（受弯矩+扭矩）、心轴（只受弯矩）、传动轴（只受扭矩）。

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