机械设计需要哪些知识模板
机械设计需要哪些知识
一，机械设计所要了解的周边知识以及所要具备的观察视角。
1，熟练翻阅机械设计手册。对于标准件以及常用件的一些技术特征要了熟于心。比如要清
楚各类轴承，带传动，链传动，齿轮传动，丝杠传动，蜗轮蜗杆等的使用场合，使用方式，以及相关的技术特征。对于具体应用时的选型计算则可对照设计手册的图表和公式进行具体确定。
2，知道N家常用件供应商并熟练翻阅其产品样本。现在机械设计趋向于模块化，对于机械设备制造工厂的整体技术要求更侧重于对于一些配件和部件的组装应用。比如台湾HIWIN，日本THK，德国FAG，FESTO。。。。。对于此，要做到当你在设计某个零件或部件
或要完成某个动作或功能的时候必须得知道目前是否有专业的厂商在生产或提供能实现某个部位的功能要求的成熟的零配件。
3，熟悉原材料情况。比如你要知道目前市场上有卖的冷轧或热轧铁板以及各类型材的规
格尺寸，有经验的工程师往往都会知道你安排给采购的单子往往到最后是会变得面目全非的。。因为在钢材市场，普遍存在变薄，变窄，变短这些情况，采购买回来的东西往往是和你坐办公室根据设计手册里选出来的相关数据存在比较大的折扣。
4，深度了解各类常用机床的结构原理和性能特点。所谓万变不离其宗，机床亦是如此。设
计一台机器的过程可类比是小孩堆积木一般，一个部件一个组件进行堆积，然后把这些具备不同功能的部件或组建遵循某种规律联系起来。在这个过程中就需要你熟练掌握一些常用机构或装置的功能和特性。而我们所常见的车，铣，钻，刨，磨，镗。。。等机床上应用的结构或原理都是经过了数十上百年的考验，对于其稳定性和可应用性我们无需过多地怀疑。比如车床的刀架结构，卡盘结构，尾座的锁紧机构，主轴轴承布置，磨床主轴密封结构，刨床的连杆机构等等。。。
其实说这么多，想表述的就两字，对于这些稳定的常用的结构我们要学会在设计新机床时“借鉴”或者说是“参照”。从另一方面来说了解各类常用机床的结构原理和性能特点是出一张零件图纸的前提基础。举个例子来说就是当你完成一张图纸时最起码你自己要知道这张图纸上的这个零件的大体加工过程。这个所谓的大体了解楼主个人认为是好比要加工一条常见的轴类零件，当你了解车床，铣床，磨床的一些特性后就不会在图纸上出现没有了螺纹退
刀槽，砂轮越程槽等情况，同时也不会对轴类零件的长度方向尺寸随意标注个IT6，IT7的
公差要求。
5，具备一定的机床装配能力。很多人会问，这完全是装配工的活了，我做为一个设计人员
过多地了解这方面知识干什么？当然，会这么问的往往都是些刚入行的新手。当你永远不去了解这方面的知识时就永远理解不了针对一条长轴进行过渡或过盈装配时因为你那图纸上的左轴承位和右轴承位相距太大而轴承却只能从左到右或从右到左装配时，那两轴承位之间那么长一段装配距离所带来的痛苦。当然，你也肯定不会想起当这条轴最后要进行轴端螺纹锁紧时，因为你图纸上缺少了限制这条轴锁紧时转动用的夹持平面而导致无法顺利锁紧。当然，你就更想不到或是理解不了哪个位置哪些孔或哪些销位是需要装配时定配的。
6，具备一定的电气，液压，气动等方面的知识。社会分工越来越细，个人工作方向越来越
专。。当然，这里强调这些“旁系”学科并不是要求作为一个机械设计人员必须得能够根据机床功能进行液压或气动的集成块的油路布置或进行强电线路的规划或弱电程序的编写。但
至少我们要能看懂人家提供的液压系统原理图或电气原理图/接线图等。。但能读懂或编写通用的PLC程序或一些运动控制器的C程序是更为妥当。了解这些交叉科目知识的主要目的
是能够和专业负责液压，气动或电气控制的工程师进行技术沟通和协调。往宽泛了说，当你了解透彻了这台机床的液压和电气后就能进行合理的“预留”。在你设计初期就在头脑里把液压和电气所要连接的线路和管道进行了交叉排布，在设计时就能充分考虑这些管道和线路的空间位置问题。
7，养成在生活中捕捉，发现，简化，总结，借鉴的能力。对于一个搞机械设计的人员，在
日常生活中应当更擅长去发现“动”的事物和现象。我们举些简单的例子，比如冰箱，就算你不知道它的制冷原理，但我们可以去观察学习冰箱的门的密封结构，再如榨汁机，它是利用刀盘的旋转进行物料的切削，同样是利用刀盘的旋转产生的离心力进行过滤和分离。。再比如汽车后轮差速器，去琢磨当汽车转弯时候左右轮为什么出现速度差。。这些都是要求我们在日常生活当中去捕捉去发现并去琢磨然后再进行提炼最后都是可以在设计中进行借鉴的。
当然，最好的学习和领悟的机会是在机床展会上，相信很多有经验的设计工程师对此深有体会。机械设备会展既是销售人员的一个良好的拓展舞台和机会，同时也是机械设计人员学习别人优秀设计经验和认知当前机械设备发展概况的良好机会。所以，楼主希望广大同行应当多多去参加相关展会，并不辞劳苦在展会上多走，多看，多拍照。。
8，略知钣金知识。一个好的设计作品，应当是让外行人来观看时，能让他们在头脑里第一
印象做出“美观”，“先进”，“牢固”，“稳定”等判断。很多机械设计工程师往往侧重关注于机床功能，效率，精度等一些技术性层面的东西。往往对于机床钣金设计，液压管道和电气线路布局采取忽略，忽视的姿态。举个简单的例子，要是把奥拓车的外围钣金套弄到奥迪车上，我相信很大比例的客户无法认同和接受。苹果手机之所以卖得差不多人手一机，除了它的完善功能以及运算速度的优异，当然其“美感”的产品外观设计也是很大一部分原因。
说了这么多，无非是突出在机械设计中要求注重机床的外围钣金设计以及线路管道布局或油漆色彩的协调。当你不熟悉不了解各类钣金加工设备情况时，往往会出现在能进行折弯的地方采用铁板焊接处理，能进行弯管的部位采取直线管道拼接，能进行裁剪的地方出现弯弯扭扭的气割痕迹。。。略窥机械设计的宗旨，那就是如何把复杂的问题用简单的设计来实现，以及如何做到让外行的人看到这个设计作品是持肯定和褒奖态度。
9，略知金属材料与热处理知识。对于事物或技能的掌握程度我们可分为认知—略知—掌握
—熟练这么些阶段。我们作为机械设计工程师，因为我们从事的这个行业交叉性的学科比较多。所谓业精于专，当然我们的前提是做好自己设计范畴内的事情，而这里所要求知晓的金属材料与热处理知识并不是要求你能熟记铁碳合金相图以及各类金属在不同温度不同热处理工艺下的金相组织形态。但一些基础性的知识还是需要了解或掌握的。比如低碳钢，中碳钢，高碳钢，常见合金钢一些常见的特性，通用性材料的屈服点，抗拉强度，热处理前后硬
度特性。。。
举个简单的例子，车间的师傅请你帮他弄一条刚性好些的车床用的深孔镗杆，你一听是要弄
一条又粗又壮的高刚性的东西，结果在图纸的材料栏里写了个40Gr，等采购买回来，加工，热处理后，一焊接，发现YG6的刀粒铜焊怎么都焊不到那条又粗又壮的刀杆上去。。。。10，设计软件只是工具，而非使用它就是目的。楼主曾面试过好多一些学校刚毕业的热血小伙，简历上很多都有这样那样的等级证书，尤其常见AUTOCAD，PRO/E。。。一类中级制图员，高级制图员等等头衔。。。楼主也加了好些像SOLIDWORKS应用群一类的QQ群。
发现一个现象，很多人往往都沉浸和陶醉在讨论或研究采用何种建模方法，采用怎样的渲染或动画技巧一类的问题。。。
当然，并不是说你去研究和深挖某个软件的各项功能是错误的，只是觉得一个人的学习能力和学习方向应该正确把握。我们做机械设计的要明白软件只不过是替代了传统的图板和丁字尺的一个工具而已。应当把主要的精力和时间花在纯粹的设计构想当中，而不是让自己被这些功能庞大的软件给捆绑。
二，机械设计过程概述。
1，形成设计构想和完善整体策略。
机械设计的过程往往是从整体到局部细化的过程。所谓整体，就是指一个总的全局观。比如拿到某个课题（设计某样功能的机器），首先要在头脑里形成一个总体的模糊性的设计概念
（这时要考虑的是一些全局性因素）。比如要考虑客户要加工的料的材质（各项物理性能/硬度/强度/屈服点/耐磨性/韧性/比热/密度。。。。。），形状（板材还是型材还是铸件锻件。。。），
再比如要考虑你所将设计的机床的大体尺寸，总高，总长，总宽（考虑到实际车辆和道路运输情况再决定该机是散装运输还是整机运输）。在考虑这些大致方向性的基础要素的同时也要同时考虑初步的机床功能实现方式。也就是采取何种工艺或方法来成型，就目前的成型方式来说可分不去除材料的方式和去除材料的方式以及增加材料的方式。
不去除材料的方式有：铸造/锻造/挤压/冷轧/折弯/滚压/卷圆/弯管/旋压。。。
去除材料的方式有：车削/铣削/钻削/刨削/磨削/拉削/锯削/插削/冲压/裁剪/激光切割/水切割/火焰切割/等离子切割/火花电蚀。。。
增加材料的方式有：焊接/分层轮廓加工（3D打印机）
在如此多的成型方式里借鉴和确定某一种最合适的成型方式作为所要设计的机床的最基础理论架构。
2，确定机床初步结构方式。
基于上述内容确定一个初步的机床结构布置性方案。比如客户提供的要由你所设计的机器加工的料是类似工字钢一类的较长型材（此时要综合考虑在机床加工时客户上料以及下料的便捷性，安全性等因素，同时考虑客户是单条加工还是成捆多条同时加工。）在此状况下我们可能就会倾向于确定大概设计思路是在加工时候采取被加工件固定（静止）而采取刀具以及
刀具总成移动的初步策略（类如激光切割机）。
当然，结合实际情况也可以采取工作台（物料）移动形式（类如龙门铣床）。有了个大致性的初步策略后，再接着就要考虑机床的生产效率和精度要求。对于此两项要求肯定是要结合设备造价来确定。例如是否采用多工位结构，是否采用多机头结构，是否需要加快各部位工进或快进的速度（速度高了对于驱动的功率要求就大了，又要考虑速度高了机构惯性大了，定位精度下降了，若采用大功率大惯量的电机就直接意味着成本的上升。）此时也要兼顾机床整体的刚性以及重心问题或考虑必要的结构共振频率问题。同时还要兼顾人体工程学要求。（对于操作位或某些需要经常调整和操作的位置要考虑正常人操作时的便利性。）
3，确定各部件或总成的结构形式和功能。
在确定了机床成型方式和整体初步结构后就要对各部位进行初步规划，这时要比较清晰和明了各部位的功能以及确定采用何种机构来实现这些部位的功能。做这些规划的前提的前提就是要先考虑这个组件或部件的安装和拆卸问题。比如对于易损件或耗材或对于一些需要经常调校的装置和机构就要求考虑合理的拆装和维修时的便利性。比如要更换一条三角皮带，则要对该机进行杀牛剥皮式的拆卸和更换那就不能算是一个好的设计。
例如当我们确定采用常用的直线进给机构时所要考虑的问题有如下方面：（结合实际的效率和精度需求明确某种实现形式，常用的当然有导轨加丝杠这种形式，至于是采用滑动摩擦丝杠还是滚动摩擦的丝杠则要根据实际情况确定。传动效率，定位精度，动态响应性，负载情况，速度特性，螺纹升角，丝杠所能承受的轴向载荷，导程，造价成本，等因素都要综合考虑。）再比如间歇运动机构，在电机控制技术还没完善前，要实现此类机构那真是花样繁多。（槽轮形式，不完全齿轮形式。。。）楼主个人认为做机械设计难的是如何把复杂问题简单化，对于那些挖空心思搞些精妙复杂的机构，例如圆柱/圆盘凸轮机构，诡异莫测的空间机构，变化无穷的四杆机构，以及一些考验加工制造人员的不完全齿轮机构和异形齿轮机构等等。。。。。
对于刻意要弄些让一般人玩不转的，弄不清状况的设计，楼主不表示赞成。当然前提条件是我们完全可以采用一维线性运动或二维平面插补或三轴联动来解决的情况。采用伺服电机和直线滚动摩擦性质驱动和导向装置能完美解决那些需要间歇的，加速的，行程放大的，特殊运动曲线的功能要求下为何还要去弄那些复杂的，且制造困难的，不通用的，让维修和装配人员眼花缭乱，莫名其妙的且还大都是些滑动摩擦关系的机构呢？也许有人会说，一组二维平面直线插补的运动平台抹杀了多少前人留下的那些可以真正称谓为机械设计精华的机构。对于此，类举个很有讽刺意味的笑话。（某新兵进行野外生存训练，饿着肚子搓了好几个小时的木头，还是没能像祖先一样实现钻木取火。。。筋疲力竭之余摸出打火机和香烟，先坐石头上抽根烟，缓口气，继续琢磨这钻木取火的技巧。。。。。）当然，对于一些必须的和必要的机构还是无法完全采用现代快餐式的设计文化来填补和实现。比如应用偏心装置得到振动特性或夹具上的快速锁紧装置。或者是要利用超越离合器得到反转失效等工况。。。
4，零件设计。
第一，考虑该零件的制造批量。（若是大批量制造某个零件时要充分考虑机床夹具所用的定位基准，工艺孔等“多余”的因素。）
第二，考虑该零件的成型方式的特点。（比如某高速旋转的盘类零件，当采用铸造成型时，因不可避免地会存在组织疏松或气孔等缺陷，而这类工艺特征不进行后期动平衡处理必然会导致在高速运转状态下产生过大的离心力，间接地会出现轴承发热，异响，寿命短等现象。再比如对于中碳钢或高碳钢原材料进行气割下料来获取零件毛坯时很容易出现切割处“被”淬火现象。）
第三，考虑该零件的原材特性。（比如一片状薄板类零件，我们首先想到采用铁板取料，当然取料的方式可以是激光切割/水切割/火焰切割/甚至线切割/或是冲压。。。这就要结合该零件的最佳经济效益来决定。当然不管是针对板材还是线材，不管是采用锯切下料还是火焰或激光或水切。。。都要注意排料问题。（追求材料最大利用率）
第四，考虑该零件的加工夹具。（对于单件小批量制造应在设计时尽量避免一些在通用机床上无法加工，必须得用专用夹具来进行生产加工的情况。）
第五，考虑制造该零件的刀具。（在设计零件时要充分考虑在市场上可购买到的且适合自身机床装夹和使用的刀具。尽量避免定制非标刀具。这个部分就要求略知一些刀具的国家标准。比如你在零件上设计了一个孔，且这个孔是有比较高的圆柱度和光洁度要求。一般我们对于孔的工艺是钻孔或车孔—铰孔或镗孔—或内圆磨。但你这个孔的直径值若是选得不接近刀具
第一系列或第二系列时，在标准刀具市场买不到对应的钻头铰刀一类刀具情况下就会变得非常麻烦。。。）
第六，考虑加工这个零件的机床的加工范围。（机床都有固定的加工能力范围参数。比如C6132 表示卧式车床可以实现最大零件回转直径是320。M7130*1000代表卧轴矩台平面磨床可一次装夹磨削宽度是300,长度是1000的平面。所以，在设计零件时就要结合这些机床参数考虑加工母机的可夹持或可加工性。）
第七，考虑量具。（零件制造完成了要求能应用通用的检具，量具来进行测量。比如设计一组圆锥配合，你不选标准莫氏系列或常用的类似7：24锥度或1：50等这些锥度，而非要弄个7：23或1：47等锥度的话，那就在标准量具市场买不到通用的标准锥棒和锥套。当然若是采用二次元投影检测或三坐标检测的零件则不在此情况约束范畴内。）
第八，考虑热处理要求。（对于一些刚入行的朋友来说，在处理一些需要高耐磨性或需要良好的综合力学性能的零件时候，其图纸上往往会出现这样的技术要求，材料Q235—淬火后硬度达到HRC60，且要保证淬透性和硬度均匀。。。材料45#钢—调质后达58HRC。对于此类现象，只能建议您再去多翻翻金属材料与热处理的知识。）
5，工程图纸的相关问题。
结合国内众多的“山寨”小作坊式的工厂的实际情况，设计图纸的规范化和标准化是个比较矛盾的问题。按正常的，规范的，严谨的，科学的方法和方式来说，一个生产机械设备工厂的技术部门，本应当具备专职的绘图人员，图纸审核人员，工艺规划人员，工装夹具制作人员，以及专职的电气工程师，液压气动工程师或程序员。。。而在“小农意识”的领导下经过浓缩再压缩处理后往往会精简到一两个人的状况。且此一两个人要在完成上述各职位工作的同时可能还要出具设备使用说明书，产品样本的更新编排，投标文件的编制等等一些技术人员的“活”。
在此，只讨论基于上述一人多能的状况下的图纸实用性的相关问题。（所述可能不适用在具备明确分工，各司其责的规范化公司做事的朋友。）
第一，做为设计人员，在保持谦虚好学的同时更要具备自我主见和独立判断能力。）这情况相信很多朋友都有深刻体会，老板是这么说，车间主任那样说，生产经理又有个另外的想法，客户还会提个“合理”的要求。。处理不好这些纷至沓来的意见或建议时，图纸文件包名字将会从设计1版逐渐变到设计11版。。。。。对于此，咱们设计人员若是处理不好，往往会形成思维惯性和依赖性。久而久之我们就会进入一个永远挣扎不出的死循环里。老板，车间主任，生产经理总觉得你这人纯粹就是腰上别只死耗子—冒充打猎的。而你更觉得没了设计自由，觉得和这些泥腿子扯淡完全是夏虫不可语冰。。被约束，被束缚太多，完全被禁锢在指指戳戳和无数的马后炮中。。。
第二，对于图纸要素要做到知其然亦知其所以然。很多新手出具的图纸往往都“干干净净”异常“整洁”，没有粗糙度标记，没有形状和位置公差要求，没有备注的技术要求，所有的线条粗细都是一致，尺寸缺失，尺寸多余，尺寸链封闭，图纸上体现不出加工和测量的基准，N多虚线图素等等状况。。。。。入行一段时间后，略有体会了，结果可能又出现图纸所标注的尺寸公差以及形状和位置公差要求让人一看就半身不遂，再一看直接瘫痪的状况。
举个简单的例子，当你设计一条轴时（轴承中间布置的情况），我们要明白这条轴在最后磨削处理时的加工基准是两轴端的中心孔，而我们装配后用百分表检测其某段轴段的跳动情况时的测量基准却是基于中间的轴承位A和轴承位B之间的中心轴线，所以，你觉得在图纸上标注其任意轴段跳动公差时的测量基准是能任意标注么？再例如当你设计的类似法兰连接的两个零件不能实现理想的对接时，请不要第一时间去质问加工或工艺安排人员的过失。你应该拿起你出具的图纸仔细看一看，是不是没有了装配止口了？是不是缺失了“配作”这样的技术要求了？是不是缺失了螺孔位置度要求了？
6，设计的灵魂—计算，校核。
我认为咱机械设计所包含的计算可以大致分为如下几类：
1，支持PLC或数控系统或运动控制卡等这一类东西所需要的程序逻辑算法。举个简单的例子就是比如解决一只N轴联动的机械手的算法问题。需要考虑当臂关节平面移动，臂关节转动，肘关节平面移动，肘关节转动，腕关节转动，指关节摆动。。。。等一切运动所遵循的运动轨迹方程。（这类计算可归类是纯数学计算的性质，物理性东西不牵涉。）
2，紧密联系物理现象的计算。比如静力学，材料力学，弹性力学，流体力学。。。。。
当设计某个零件时，首先要考虑这个零件所要承担或完成什么任务，再结合这些任务去确定这个零件的形状，确定形状和所需要满足的运动关系尺寸后再去针对这个零件的受力状态和
受力性质以及材质同时考虑转速/热变形/以及设计寿命等等诸多因素后到最后才能下手去确定各个部位的形状和位置尺寸。
3，对于零件或部件加工或组装时候的工时以及各项工艺参数的计算。就比如制造某款设备，铁板下料部分需要进行铁板排料的计算。金加工部分对于不同的加工性质有不同的加工参数的计算以及不同的加工方法排列的计算。。。。以及在这样的工艺参数下各个步骤所需要的加工时间的计算。。。。
我最近在弄的一款设备（数控全自动锯片磨齿机）的计算书，光是解决锯片的转角/转速和砂轮的位移量及变化率的函数关系推导部分就有十几页A4纸内容。（这个就属于第一类的计算性质）之前弄过的像某型设备工作台不同载荷性质下的承载能力的计算和某弹性体共振频率的确定等都属第二类性质的计算。当然第三类性质计算严格说可以归纳为工艺范畴。。。。。
好比是练武一般，如果没有内功的修习，就算是外家招式练得再刚猛，也永远达不到宗师级的境界。所以一个所谓的真正的机械设计师肯定是内外兼修的。那咱们那些缺少逻辑思维的机械设计同行怎么办呢？对，逆向！就是从后往前看。现在的软件技术以及传感技术这么发达。。。很多时候我们可以避开那类繁杂的计算和验算的步骤。
举个简单例子，比如想知道不同转速下某条输出轴的输出扭距情况。直接拿个测扭仪连接在该输出轴上针对各个转速读取就行。那什么电机的功率因素，传动部件间的摩擦，不同传动部件间由于不同的质量和速度引起的加速度啥的咱都给考虑完整了，这样读取的数值将会比从前往后看模式下进行计算而得到的数据更为精确，有效。
当然，前提条件是那些基本的物性概念咱是要知道和明了的。关于CAE分析问题，楼主也曾有尝试和接触。因为总感觉CAE分析对于材料物性数据的准确性以及网格划分和建模的规范性甚是敏感，更主要的是约束和载荷布置的合理性等等影响最终计算结果的不确定性因素太多，且又无法去进行理论和实践的有效验证，又限于工作节奏和自身领悟能力等原因一直未能对此深究，故不做论述。
机械设计基础知识点
第二章平面机构的结构分析 §2.1 基本概念 构件：运动单元体 零件：制造单元体构件可由一个或几个零件组成。 ?构件：由一个或几个零件组成的没有相对运动的刚性系统。机器或机构中最小的运动单元。 ?零件：机器或机构中最小的制造单元。 ?例如：曲轴——单一零件。 ?连杆——多个零件的刚性组合体。 ?注意：构件与零件联系与区别？ 一、机构的组成 机架：机构中相对不动的构件 原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。→输入构件 从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。→输出构件 在任何一个机构中，只能有一个构件作为机架。在活动构件中至少有一个构件为原动件，其余的活动构件都是从动件。 二、自由度、约束 自由度：构件具有独立运动参数的数目（相对于参考系） 在平面内作自由运动的构件具有3个自由度；在三维空间作自由运动的构件具有6个自由度。约束：运动副对构件间相对运动的限制作用 ?对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。 三、运动副 使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接成为运动副。运动副的作用是约束构件的自由度。 四、运动副类型及其代表符号 1. 低副——两构件以面接触而形成的运动副。 A.转动副：两构件只能在一个平面内作相对转动，又称作铰链。 自由度数1，只能转动； 约束数2，失去了沿X、Y方向的移动。 B.移动副：两构件只能沿某一轴线作相对移动。 自由度数1，只能X方向移动； 约束数2，失去Y方向移动和转动。
2. 高副—— 两构件以点或线接触而构成的运动副。 自由度数 2， 保持切线方向的移动和转动 约束数 1， 失去法线方向的移动。 五、运动链 运动链:若干个构件通过运动副联接而成的相互间可作相对运动的系统。 闭式运动链简称闭链：运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开链：未构成首尾封闭的系统 §2.2 机构运动简图 定义：用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件之间运动关系的简图。 构件均用形象、简洁的直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。 §2.3 平面机构的自由度计算 机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关） 一、机构自由度计算公式 H L 23P P n F --= 式中，n 为活动构件个数; L P 为低副个数；H P 为高副个数。 (a)双曲线画规机构 F=3n- 2PL-PH=3×5-2×7-0=1 (b) 牛头刨床机构 F=3n- 2PL-PH=3×6-2×8-1=1 二、机构具有确定运动的条件 机构要能运动，它的自由度必须大于零。 F ≤0，构件间无相对运动，不成为机构。
机械设计知识点(经典)总结..
机械设计知识点总结（一） 1．螺纹联接的防松的原因和措施是什么? 答：原因——是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和开口销，止动垫片等，其他方法防松，如冲点法防松，粘合法防松。 2．提高螺栓联接强度的措施 答：（1）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度，b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原来的刚度值。（2）改善螺纹牙间的载荷分布，（3）减小应力集中，（4）避免或减小附加应力。 3．轮齿的失效形式 答：（1）轮齿折断，一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，可分为过载折断和疲劳折断。（2）齿面点蚀，（3）齿面胶合，（4）齿面磨损，（5）齿面塑性变形。 4．齿轮传动的润滑。 答：开式齿轮传动通常采用人工定期加油润滑，可采用润滑油或润滑脂，一般闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度V的大小而定，当V<＝12时多采用油池润滑，当V>12时，不宜采用油池润滑，这是因为（1）圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区，（2）搅由过于激烈使油的温升增高，降低润滑性能，（3）会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损，常采用喷油润滑。 5．为什么蜗杆传动要进行热平衡计算及冷却措施 答：由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。措施——1），增加散热面积，合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片，2）提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在箱体油池内装设蛇形冷却水管。
做机械设计的人员需具备的知识和技能
做机械设计的人员需具备的知识和技能这个具备的知识就是越多越好了。 我现在就在一厂里面做这个。感觉还是挺难的，因为很多东西你都要去了解、首先来说画图，就不是简单的把图形画出来，你得去了解机器的配合，设备是怎么运转的，这样你才能更好的掌握各个零件之间的尺寸、余量该怎么放，对形位公差有些什么要求。而这有要求你对机加工有个大楷的了解，什么机床能加工成什么样子，粗糙度啊什么的。 另外的话你还需要了解材料，比如45，40CR之类的有些什么特性，在后期处理的时候有什么不同，不同材料采用什么样的加工工艺、淬火后能达到什么硬度、变形量的大小等等。 另外： 1. 熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。 2 熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计和车间平面布置原则和知识。 5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础知识。了解管理创新的理念及应用。 6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关质量检测技术。 7．熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。 8．了解机械制造自动化的有关知识。 9.熟练的画出符合国家标准的产品设计图纸和工艺图（工装、卡具等）。 10.熟练的运用机械原理、机械机构、机械设计及国家标准和国际标准,按设计任务要求：创造性的设计效果好、出成本低产品。
机械工程学基本知识
机械工程学基本知识 一、机器的基本组成 1、机器的基本组成要素 在一台现代化的机器中，常会包含着机械、电气、液压、气动、润滑、冷却、信号、控制、监测等系统的部分或全部，但是机器的主体仍为机械系统。无论分解哪一台机器，它的 机械系统总是由一些机构组成；每个机构又是由许多零件组成。所以，机器的基本组成要素 就是机械零件（也就是制造装配的单元）。 通用零件—在各种机器中经常都能用到的零件，如螺钉、螺母、齿轮、链轮 等等 机械零件 专用零件—在特定类型的机器中才能用到的零件，如涡轮机的叶片、飞机的螺 旋桨、往复式活塞内燃机的曲轴等等 任何机器的性能，都是建立在它的主要零件的性能或某些关键零件的综合 性能的基本之上的。比如我们公司的成型机，其主要性能在于转轮、压棒、压轮以及模具等 等之间的配合，只有这些零件的性能得到保证，我们才能保证整机的综合性能，才能确保机 台的精密度（暂不考虑人的因素）。 2、机器的基本组成部分 一部完整的机器的组成如下图所示： 辅助系统，例如润滑、显示、照明等 原动机部分传动部分执行部分 控制系统 原动机部分：驱动整部机器以完成预定功能的动力源（简单的一个原动机，复杂的有好 几个，现代使用的为电动机或热力机，如我们的成型机，切割机都用电动机） 执行部分：完成机器预定功能的组成部分。（如成型机的模具压制成型功能，切割机的砂轮的切割功能等等） 传动部分：完成把原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。例如把旋转运动变为直线运动，高转速变为低转速，小转矩变为大转矩，
把转轮的轴线转过90度（应用涡轮涡杆）。 以上三部分只是机器的三个基本部分，随着机器功能越来越复杂，对机器的精确度要求 也就越来越高，如只有以上三个部分，使用起来就会遇到很大的困难，所以，我们还会在机 器上不同程度地增加其它部分，如控制系统和辅助系统。例如新成型机的报数系统。 以新成型机为例，电动机是成型机的原动机；涡杆涡轮组成传动部分；模具及上下滚轮 组成执行部分；控制面板上的启动、停止、调速器等等组成控制系统；速度表、电表、产品 记数器等组成显示系统；照明灯及仪表盘灯组成照明系统；报数警报器及安全感应器组成信 号系统等。 二、机械零件设计的一般步骤 （一）根据机器的总体设计方案，针对零件的工作情况进行载荷分析、建立力学模型、考虑 影响载荷的各项因素，确定零件的计算载荷。 （二）分析零件在工作时可能出现的失效形式，确定零件工作能力的计算准则。 （三）根据零件的工作条件和对零件的特殊要求选择合适的材料，并确定必要的热处理或其 它处理。 （四）分析零件的应力或变形，根据工作能力计算准则建立或选定相应的计算式，计算出零 件的主要尺寸，并加以标准化或圆整。 （五）根据计算得出的主要尺寸并结合结构上和工艺上的要求，绘制零件工作图。并写出零 件的计算说明书。 三、机械零件的主要失效形式 1、整体断裂：零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险截面上的应 力超过零件的强度极限而发生的断裂，或者零件在受变应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。如螺栓的断裂、齿轮齿根部的折断等。 2、过大的残余变形：如果作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，则零件将产生残 余变形。机床上夹持定位零件的过大的残余变形，要降低加工精度；高速转子轴的残余挠曲变形，将增大不平衡度，并进一步地引起零件的变形。 3、零件的表面破坏：主要是腐蚀、磨损和接触疲劳。腐蚀： 发生在金属表面的一种电化学或化学侵蚀现象，其结果是使金属表面产生锈蚀，从而使零件表面遭到破坏，与些同时，对于承受变应力的零件，还要引起腐蚀疲劳的现象。 磨损：两个接触表面在作相对运动的过程中表面物质丧失或转移的现象。（我厂此失效最多） 疲劳：受到接触应力长期作用的表面产生裂纹或微粒剥落的现象。 四、设计机械零件时应满足的基本要求 1、避免在预定的寿命期内失效
最新《机械设计基础》第六版重点、复习资料
《机械设计基础》知识要点绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械第1 章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算第2 章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3 章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4 章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p / n的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5 章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9 章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。了解：常用材料的牌号和名称。 第10章：1）螺纹参数d、d i、d2、P、S、2、a、B及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺 纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11 章： 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章：1）蜗杆传动基本参数：m ai、m t2、丫、B、q、P a、d i、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章： 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、a1、 a 2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、（T 1、（T 2、b C、（T b及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章： 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章： 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章： 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章： 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，
机械设计需要哪些知识
机械设计需要哪些知识 一，机械设计所要了解的周边知识以及所要具备的观察视角。 1，熟练翻阅机械设计手册。对于标准件以及常用件的一些技术特征要了熟于心。比如要清 楚各类轴承，带传动，链传动，齿轮传动，丝杠传动，蜗轮蜗杆等的使用场合，使用方式，以及相关的技术特征。对于具体应用时的选型计算则可对照设计手册的图表和公式进行具体确定。 2，知道N家常用件供应商并熟练翻阅其产品样本。现在机械设计趋向于模块化，对于机械设备制造工厂的整体技术要求更侧重于对于一些配件和部件的组装应用。比如台湾HIWIN，日本THK，德国FAG，FESTO。。。。。对于此，要做到当你在设计某个零件或部件或要完成某个动作或功能的时候必须得知道目前是否有专业的厂商在生产或提供能实现某个部位的功能要求的成熟的零配件。 3，熟悉原材料情况。比如你要知道目前市场上有卖的冷轧或热轧铁板以及各类型材的规格 尺寸，有经验的工程师往往都会知道你安排给采购的单子往往到最后是会变得面目全非的。。因为在钢材市场，普遍存在变薄，变窄，变短这些情况，采购买回来的东西往往是和你坐办公室根据设计手册里选出来的相关数据存在比较大的折扣。 4，深度了解各类常用机床的结构原理和性能特点。所谓万变不离其宗，机床亦是如此。设 计一台机器的过程可类比是小孩堆积木一般，一个部件一个组件进行堆积，然后把这些具备不同功能的部件或组建遵循某种规律联系起来。在这个过程中就需要你熟练掌握一些常用机构或装置的功能和特性。而我们所常见的车，铣，钻，刨，磨，镗。。。等机床上应用的结构或原理都是经过了数十上百年的考验，对于其稳定性和可应用性我们无需过多地怀疑。比如车床的刀架结构，卡盘结构，尾座的锁紧机构，主轴轴承布置，磨床主轴密封结构，刨床的连杆机构等等。。。 其实说这么多，想表述的就两字，对于这些稳定的常用的结构我们要学会在设计新机床时“借鉴”或者说是“参照”。从另一方面来说了解各类常用机床的结构原理和性能特点是出一张零件图纸的前提基础。举个例子来说就是当你完成一张图纸时最起码你自己要知道这张图纸上的这个零件的大体加工过程。这个所谓的大体了解楼主个人认为是好比要加工一条常见的轴类零件，当你了解车床，铣床，磨床的一些特性后就不会在图纸上出现没有了螺纹退 刀槽，砂轮越程槽等情况，同时也不会对轴类零件的长度方向尺寸随意标注个IT6，IT7的公差要求。 5，具备一定的机床装配能力。很多人会问，这完全是装配工的活了，我做为一个设计人员 过多地了解这方面知识干什么？当然，会这么问的往往都是些刚入行的新手。当你永远不去了解这方面的知识时就永远理解不了针对一条长轴进行过渡或过盈装配时因为你那图纸上的左轴承位和右轴承位相距太大而轴承却只能从左到右或从右到左装配时，那两轴承位之间那么长一段装配距离所带来的痛苦。当然，你也肯定不会想起当这条轴最后要进行轴端螺纹锁紧时，因为你图纸上缺少了限制这条轴锁紧时转动用的夹持平面而导致无法顺利锁紧。当然，你就更想不到或是理解不了哪个位置哪些孔或哪些销位是需要装配时定配的。
机械设计知识点总结
1螺纹联接的防松的原因和措施是什么 答：原因——是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和开口销，止动垫片等，其他方法防松，如冲点法防松，粘合法防松。 2．提高螺栓联接强度的措施 答：（1）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度，b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原来的刚度值。（2）改善螺纹牙间的载荷分布，（3）减小应力集中，（4）避免或减小附加应力。3．轮齿的失效形式答：（1）轮齿折断，一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，可分为过载折断和疲劳折断。（2）齿面点蚀，（3）齿面胶合（4）齿面磨损（5）齿面塑性变形。 4．齿轮传动的润滑。 答：开式齿轮传动通常采用人工定期加油润滑，可采用润滑油或润滑脂，一般闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度V的大小而定，当V＜＝12时多采用油池润滑，当V＞12时，不宜采用油池润滑，这是因为（1）圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区，（2）搅由过于激烈使油的温升增高，降低润滑性能，（3）会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损，常采用喷油润滑。 5．为什么蜗杆传动要进行热平衡计算及冷却措施 《 答：由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。措施——1），增加散热面积，合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片，2）提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在箱体油池内装设蛇形冷却水管。6．带传动的有缺点。 答，优点——1）适用于中心距较大的传动，2）带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，3）过载时带与带轮间产生打滑，可防止损坏其他零件，4）结构简单，成本低廉。缺点——1）传动的外廓尺寸较大，2）需要张紧装置，3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比，4）带的寿命短，5）传动效率较低。 8 与带传动和齿轮传动相比，链传动的优缺点 答：与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减小轴承的摩擦损失，结构紧凑，能在温度较高，有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低，中心距较大时其传动结构简单。链传动的缺点——瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。9．轴的作用，转轴，传动轴以及心轴的区别。 答：轴是用来支持旋转的机械零件。转轴既传动转矩又承受弯矩。传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小。心轴则只承受弯矩而部传动转矩。 < 10．轴的结构设计主要要求。 答：1），轴应便于加工，轴上零件要易于装拆。2），轴和轴上零件要有准确的加工位置，3）各零件要牢固而可靠的相对固定，4）改善受力状况，减小应力集中。11．形成动压油膜的必要条件。 答：1）两工作面间必须有楔形形间隙，2）两工作面间必须连续充满润滑油或其他粘性流体，3）两工作面间必须有相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大截面流进，小截面流出，此外，对于一定的载荷，必须使速度，粘度及间隙等匹配恰当。 13．变应力下，零件疲劳断裂具有的特征。 答：1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至屈服极限低，2）不管脆性材料或塑像材料，疲劳断裂口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，3）疲劳断裂是损伤的积累。 14．机械磨损的主要类型——磨粒磨损，粘着磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损。 … 15．垫圈的作用——增加被联接件的支撑面积以减小接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。16．滚动螺旋的优缺点。 答：优点——1）磨损很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定预变形来增加刚度，因此其传动精度很高，2）不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。缺点——1）结构复杂，制造困难，2）有些机构中为了防止逆转而需另加自锁机构。 18 齿轮传动的功率损耗包括——啮合中的摩擦损耗，搅动润滑油的油阻损耗，轴承中的摩擦损耗。 20．轴瓦材料的性能——1）摩擦系数小，2）导热性好，热膨胀系数小，3）耐磨，耐蚀，抗胶合能力强，4）要有足够的机械强度和可塑性。 21提高螺纹连接强度的措施a降低影响螺栓疲劳强度的应力幅b改善螺纹牙上载荷分布不均的现象c减小应力集中的影响d采用合理的制造工艺方法 22提高轴的强度的常用措施 / a合理布置轴上零件以减小轴的载荷b改进轴上零件的结构以减小轴的载荷c改进轴的结构已减小轴的载荷d改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度
最新整理机械结构设计基础知识复习过程
机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
机械设计基础知识点总结
n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论：机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构：是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件：机构中的（最小）运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件：制造的单元。分为：1、通用零件，2、专用零件。 一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。 二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点：(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax ≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax ＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运 动的从动件摇杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin 表示。2推程：从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ；3远休止：从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ；4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ；5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ；6行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h 表示。7从动件位移线图：从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点：设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程： 推 程 等减速段运动方程： 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变（适用于中速场合） 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四：根切根念：用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图这种现象称为根切。 根切形成的原因：标准齿轮：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为： 不根切的最少齿数为： 标准齿轮：指m 、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法：加工原理：成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工：(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点：加工精度低；加工不连续，生产率低；加工成本高。优点：可以用普通铣床加工。 范成法：加工原理：根据共轭曲线原理，利 用一对齿轮互相啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工：(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀（梳齿刀）:是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同，仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时，刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九：失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。类型：（1）断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用)，使物体分成几个部分的现象，通常定义为固体完全断裂，简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a =
机械设计的基础知识点详解
机械设计基础知识点详解 绪论 1、机器的特征： （1）它是人为的实物组合； （2）各实物间具有确定的相对运动； （3）能代替或减轻人类的劳动去完成有效的机械功或转换机械能。 第一章平面机构的自由度和速度分析 要求：握机构的自由度计算公式，理解的基础上掌握机构确定性运动的条件，熟练掌握机构速度瞬心数的求法。 1、基本概念 运动副：凡两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。 复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联构成的回转副。 局部自由度：机构中常出现的一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度或多余自由度。 虚约束：对机构运动不起限制作用的重复约束称为虚约束或称消极约束。 瞬心：任一刚体相对另一刚体作平面运动时，其相对运动可看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为瞬时回转中心或速度瞬心，简称瞬心。如果两个刚体都是运动的，则其瞬心称为相对速度瞬心；如果两个刚体之一是静止的，则其瞬心
称为绝对速度瞬心。 2、平面机构自由度计算 作平面运动的自由构件具有三个自由度，每个低副引入两个约束，即使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。 计算平面机构自由度的公式： F=3n-2P L-P H 机构要具有确定的运动，则机构自由度数必须与机构的原动件数目相等。即，机构具有确定运动的条件是F>0,且F等于原动件个数。 3、复合铰链、局部自由度和虚约束 (a)K个构件汇交而成的复合铰链应具有(K-1)个回转副。 (b)局部自由度虽然不影响整个机构的运动，但滚子可使高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少磨损，所以实际机械中常有局部自由度出现。 (c)虚约束对机构运动虽不起作用，但是可以增加构件的刚性和使构件受力均衡，所以实际机械中虚约束随处可见。 4、速度瞬心 如果一个机构由K个构件组成，则瞬心数目为 N=K(K-1)/2 瞬心位置的确定： (a)已知两重合点相对速度方向，则该两相对速度向量垂线的交点便是两 构件的瞬心。 (b)两构件组成回转副时，回转副的中心便是它们的瞬心。 (c)两构件组成移动副时，由于所有重合点的相对速度方向都平行于移动
机械方面需要哪些知识
机械工程师考试大纲 Ⅰ.基本要求 1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳 米材料的种类及应用。 3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉 实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计 和车间平面布置原则和知识。 5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础 知识。了解管理创新的理念及应用。 6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关 质量检测技术。 7．熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。 8．了解机械制造自动化的有关知识。 Ⅱ.考试内容 一、工程制图与公差配合 1．工程制图的一般规定 （1）图框 （2）图线 （3）比例 （4）标题栏 （5）视图表示方法 （6）图面的布置 （7）剖面符号与画法 2．零、部件（系统）图样的规定画法 （1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法） （2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号） 3．原理图 （1）机械系统原理图的画法 （2）液压系统原理图的画法 （3）气动系统原理图的画法 4．示意图 5．尺寸、公差、配合与形位公差标注 （1）尺寸标注
机械设计基础知识点总结
机械设计基础知识点总结 1、通用零件， 2、专用零件。一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F =3n-2PL-PH机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。由m个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点： (1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。 (2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。CDAB铰链四杆机构：具有转换运动功
能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆 与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副 是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相 邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以 最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的 平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运动的从动件摇 杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这 种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C点的力P与C点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们在原动件上施加多大的力都不能使机构运动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC与摇 杆CD所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸 轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin表示。2
机械设计知识点总结
1螺纹联接的防松的原因和措施是什么? 答：原因——是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和开口销，止动垫片等，其他方法防松，如冲点法防松，粘合法防松。 2．提高螺栓联接强度的措施 答：（1）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度，b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原来的刚度值。（2）改善螺纹牙间的载荷分布，（3）减小应力集中，（4）避免或减小附加应力。3．轮齿的失效形式答：（1）轮齿折断，一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，可分为过载折断和疲劳折断。（2）齿面点蚀，（3）齿面胶合（4）齿面磨损（5）齿面塑性变形。 4．齿轮传动的润滑。 答：开式齿轮传动通常采用人工定期加油润滑，可采用润滑油或润滑脂，一般闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度V的大小而定，当V＜＝12时多采用油池润滑，当V＞12时，不宜采用油池润滑，这是因为（1）圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区，（2）搅由过于激烈使油的温升增高，降低润滑性能，（3）会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损，常采用喷油润滑。 5．为什么蜗杆传动要进行热平衡计算及冷却措施 答：由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。措施——1），增加散热面积，合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片，2）提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在箱体油池内装设蛇形冷却水管。6．带传动的有缺点。 答，优点——1）适用于中心距较大的传动，2）带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，3）过载时带与带轮间产生打滑，可防止损坏其他零件，4）结构简单，成本低廉。缺点——1）传动的外廓尺寸较大，2）需要张紧装置，3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比，4）带的寿命短，5）传动效率较低。 8 与带传动和齿轮传动相比，链传动的优缺点 答：与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减小轴承的摩擦损失，结构紧凑，能在温度较高，有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低，中心距较大时其传动结构简单。链传动的缺点——瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。9．轴的作用，转轴，传动轴以及心轴的区别。 答：轴是用来支持旋转的机械零件。转轴既传动转矩又承受弯矩。传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小。心轴则只承受弯矩而部传动转矩。 10．轴的结构设计主要要求。 答：1），轴应便于加工，轴上零件要易于装拆。2），轴和轴上零件要有准确的加工位置，3）各零件要牢固而可靠的相对固定，4）改善受力状况，减小应力集中。11．形成动压油膜的必要条件。 答：1）两工作面间必须有楔形形间隙，2）两工作面间必须连续充满润滑油或其他粘性流体，3）两工作面间必须有相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大截面流进，小截面流出，此外，对于一定的载荷，必须使速度，粘度及间隙等匹配恰当。 13．变应力下，零件疲劳断裂具有的特征。 答：1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至屈服极限低，2）不管脆性材料或塑像材料，疲劳断裂口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，3）疲劳断裂是损伤的积累。 14．机械磨损的主要类型——磨粒磨损，粘着磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损。 15．垫圈的作用——增加被联接件的支撑面积以减小接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。16．滚动螺旋的优缺点。 答：优点——1）磨损很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定预变形来增加刚度，因此其传动精度很高，2）不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。缺点——1）结构复杂，制造困难，2）有些机构中为了防止逆转而需另加自锁机构。 18 齿轮传动的功率损耗包括——啮合中的摩擦损耗，搅动润滑油的油阻损耗，轴承中的摩擦损耗。 20．轴瓦材料的性能——1）摩擦系数小，2）导热性好，热膨胀系数小，3）耐磨，耐蚀，抗胶合能力强，4）要有足够的机械强度和可塑性。 21提高螺纹连接强度的措施a降低影响螺栓疲劳强度的应力幅b改善螺纹牙上载荷分布不均的现象c减小应力集中的影响d采用合理的制造工艺方法 22提高轴的强度的常用措施 a合理布置轴上零件以减小轴的载荷b改进轴上零件的结构以减小轴的载荷c改进轴的结构已减小轴的载荷d改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 3滚动轴承正常的失效形式是内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏 46308—内径为40mm的深沟球轴承尺寸系列03，0级公差，0组游隙 7211c—内径为55mm的角接触球轴承，尺寸系列02，接触角15°，0级公差，0组游隙 N408\p5—内径为40mm的外圈无挡边圆柱滚子轴