超详细的机械设计基础知识点

2025年11月11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）、破坏正常工作条件导致的失效。设计零件得满足几个核心要求：预定寿命内不失效（强度、刚度、寿命得够）、结构好加工、经济、质量轻、可靠。对应的设计准则也明确：强度、刚度、寿命、振动稳定性、...

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）、破坏正常工作条件导致的失效。设计零件得满足几个核心要求：预定寿命内不失效（强度、刚度、寿命得够）、结构好加工、经济、质量轻、可靠。对应的设计准则也明确：强度、刚度、寿命、振动稳定性、可靠性。设计方法分三类：理论设计、经验设计、模型试验设计。

常用材料就四类：金属、高分子、陶瓷、复合材料。零件强度分静应力和变应力两种。应力比r得记清楚：r=-1是对称循环应力，r=0是脉动循环应力。疲劳阶段的BC、CD、D点要分清——BC是应变疲劳（低周疲劳），CD是有限寿命疲劳，D点之后是无限寿命疲劳，D点本身是持久疲劳极限。想提高疲劳强度？试试这几个办法：减少应力集中（开减载槽、环槽）、选疲劳强度高的材料，或者用能提高疲劳强度的热处理、强化工艺。

滑动摩擦分四种：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦。零件磨损要经过三个阶段：磨合、稳定磨损、剧烈磨损。咱们得尽量缩短磨合期，延长稳定磨损期，别让剧烈磨损太早来。磨损类型主要有：粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、微动磨损。

润滑剂分四类：气体、液体、固体、半固体。润滑脂常见类型：钙基、钠基、锂基、铝基。普通连接螺纹和传动螺纹的牙型不一样——普通连接是等边三角形牙型，自锁性好；矩形传动螺纹效率*高；梯形传动螺纹*常用。线数选择有门道：连接螺纹要自锁，所以用单线；传动螺纹要效率，就得用双线或三线。常见的螺纹连接类型：普通螺栓连接（被连接件开通孔或铰制孔）、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。

预紧螺纹连接是为了啥？增强可靠性和紧密性，避免受载后被连接件之间出缝隙或者滑。防松的核心是不让螺旋副受载时相对转动，方法有三种：摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系防松。想提高螺纹连接强度？试试这几个办法：降低螺栓疲劳强度的应力幅（要么减螺栓刚度，要么增大被连接件刚度）、改善螺纹牙载荷分布不均的问题、减少应力集中、用合理的制造工艺。

键连接分几种：平键（两侧面是工作面）、半圆键、楔键、切向键。带传动就两类：摩擦型、啮合型。带的瞬间*大应力在哪儿？紧边刚绕上小带轮的位置。带转一周，应力变四次。V带张紧装置有三种：定期张紧、自动张紧、用张紧轮的张紧装置。

滚子链选链节数和链轮齿数有讲究：链节数一般选偶数，链轮齿数选奇数；如果链节数是奇数，得用过渡链节。链传动张紧是为了啥？防止松边垂度过大导致啮合不好、链条振动，还能增加链条和链轮的啮合包角。

齿轮失效形式得注意，开式和闭式重点不一样——轮齿折断、齿面磨损（开式常见）、齿面点蚀（闭式多）、齿面胶合、塑性变形（从动轮出脊棱，主动轮出沟槽）。工作面硬度分硬面和软面：超过350HBS或38HRC是硬面齿，反之是软面。想减小动载荷、改善齿向载荷分布？提高制造精度、减小齿轮直径降低圆周速度，都能减动载荷；齿顶修缘也能减动载荷；把轮齿做成鼓形，就能改善齿向载荷分布。

直径系数导程角的影响得记：导程角越大，效率越高，但自锁性越差。蜗轮变位后，分度圆和节圆还重合，就是蜗杆的节线变了，不再和分度圆重合。蜗杆传动的失效大多在蜗轮上——点蚀、齿根折断、齿面胶合、过度磨损。闭式蜗杆传动的功率损耗有三部分：啮合磨损、轴承磨损、零件搅油的溅油损耗。得做热平衡计算，满足单位时间发热量等于散热量。措施有几个：加散热片增大面积、蜗杆轴端装风扇加速通风、传动箱里装循环冷却管路。

形成液体动力润滑得满足三个条件：相对滑动的两表面得有收敛楔形间隙；两表面得有足够相对滑动速度，让润滑油从大口进小口出；润滑油得有一定粘度，供油要够。

滚动轴承基本结构就四部分：内圈、外圈、滚动体、保持架。常见类型和尺寸代号得背：3是圆锥滚子轴承，5是推力球轴承，6是深沟球轴承，7是角接触轴承，N是圆柱滚子轴承；尺寸代号00对应d=10mm，01是12mm，02是15mm，03是17mm，04是20mm，12是60mm。基本额定寿命啥意思？一组轴承里10%发生点蚀，90%没发生，这个转速或小时数就是寿命。基本额定动载荷是说：让轴承基本额定寿命刚好到10^6转时，能承受的载荷。

轴承配置有三种方法：双支点各单向固定、一支点双向固定另一端游动、两端游动支承。轴按载荷分三类：转轴（受弯矩+扭矩）、心轴（只受弯矩）、传动轴（只受扭矩）。