机械设计基础知识点总结

第一篇：机械设计基础知识点总结

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。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：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。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，曲柄轮的失效形式主要是齿面磨损；采用弯曲疲劳强度进行设计，并适当加大齿厚（加大模数）以延长其使用寿命。开式齿轮不进行齿面接触疲劳强度计算。

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。

从而提高一对齿轮传动的总体强度

26、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

27、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

28、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b1=b2+（2~10）mm；③齿数比：直齿u≤5；斜齿u≤6~7；开式齿轮或手动齿轮u可取到8~12

29、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

30、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）

31、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δsˊ；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。

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： 范成法：

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（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零件本身发生的变形。弹性变形、塑性变形（3）零件的表面破坏。腐蚀、磨损、接触疲劳（点蚀）。（4）破化正常工作条件而引起的失效。强度：零件的应力不超过允许的限度

1、名义载荷：在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。

2、载荷系数K：综合考虑零件在实际工作中承受的各种附加载荷所引入的系数。

3、计算载荷：载荷系数与名义载荷的乘积。

刚度：在载荷作用下，零件产生的弹性变形量，小于或等于机器工作性能所允许的极限值。设计要求：具有预定功能的要求、具有经济性要求采用先进设计理论和方法，运用先进工具。合理选用零件材料、降低材料费用。设计中，尽量使重量系数下降。用最少零件组成部件或机械，尽量采用价廉的标准件。提高机器效率，降低能耗。尽量降低包装、运输费用。安装、拆卸方便

十一：失效形式：轮齿折断：一般发生在轮齿根部，指齿的大部分或整个齿的断落，是轮齿中最危险的失效形式。齿面失效：齿面疲劳点蚀和表层剥落

齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。

传动过程中，主要失效形式：通常对润滑良好的闭式齿轮传动主要发生齿面点蚀，齿根弯曲疲劳折断。特殊情况，如严重的冲击或有相当大的短期过载时，须注意轮齿发生过载折断和齿面塑性变形的可能性。高速重载而润滑条件受限制情况下，齿面胶合又可能成为主要失效原因。开式齿轮传动的主要失效形式是磨粒磨损

设计准则：对于闭式软齿面齿轮（HBS≤350）：齿轮的失效形式以疲劳点蚀为主。先按齿面接触疲劳强度公式进行计算，再用齿根弯曲疲劳强度公式进行校核。2对于闭式硬齿面齿轮：齿轮的失效形式为轮齿折断；先按齿根弯曲疲劳强度作为设计公式，再用齿面接触疲劳强度进行校核。3开式齿轮传动：齿特点：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：λ≤ψ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β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β小，传动效率高，故常用于传动

12、螺旋副的效率：η=有效功/输入功=tanλ/tan（λ+ψv）

一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，λ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≤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/(ωtanα)-s，其中r0为基圆半径，s为推杆位移量

19、滚子半径选择：ρa=ρ-r，当ρ=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ρ＜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ρ＞r，通常取r≤0.8ρ，一般可增大基圆半径以使ρ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、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；α1=α2=α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

22、轮齿的连续传动条件：重合度ε=B1B2/ρb＞1（实际啮

合线段B1B2的长度大于轮齿的法向齿距）1

23、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。

24、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

25、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，造和维护方便，成本低；适用于中心距较大的传动；②缺点：工作中有弹性滑动，使传动效率降低，不能准确的保持主动轴和从动轴的转速比关系；传动的外廓尺寸较大；由于需要张紧，使轴上受力较大；带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合

32、影响带传动承载能力的因素：初拉力Fo包角a 摩擦系

数f 带的单位长度质量q 速度v

33、带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏；设计准则：

在不打滑的前提下，具有一 定的疲劳强度和寿命。

34、弹性滑动与打滑：打滑：由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，可以避免；弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动，不可避免

35、螺纹连接的基本类型：螺栓连接（普通螺栓连接、铰制

孔用螺栓连接）、双头螺柱连接、螺钉连接、紧螺钉连接

36、螺纹连接的防松：摩擦防松（弹簧垫圈、双螺母、椭圆

口自锁螺母、横向切口螺母）、机械防松（开口销与槽形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝）、永久防松（冲点法、端焊法、黏结法）

37、提高螺栓连接强度的方法：避免产生附加弯曲应力；减

少应力集中

38、键连接类型：平键连接（侧面）、半圆键连接（侧面）、楔键连接（上下面）、花键连接（侧面）

39、平键的剖面尺寸确定：键的截面尺寸b×h（键宽×键高）

以及键长L

40、联轴器与离合器区别：连这都是用来连接两轴（或轴与

轴上的回转零件），使它们一起旋转并传递扭矩的器件，用联轴器连接的两根轴，只有在停止运转后用拆卸的方法才能将他们分离；离合器则可在工作过程中根据工作需要不必停转随时将两轴接合或分离

41、联轴器分类：刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器

（有补偿能力）

42、联轴器类型的选择：对于低速、刚性大的短轴可选用刚

性联轴器；对于低速、刚性小的长轴可选用无弹性元件的挠性联轴器；对传递转矩较大的重型机械可选用齿式联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械可选用有弹性元件的挠性联轴器；对于轴线位置有较大变动的两轴，则应选用十字轴万向联轴器

43、轴承摩擦状态：干摩擦状态、边界摩擦状态、液体摩擦

状态、混合摩擦状态；边界和混合摩擦统称为非液体摩擦

44、验算轴承压强p：控制其单位面积的压力，防止轴瓦的过度磨损；演算pv：控制单位时间内单位面积的摩擦功耗fpv，防止轴承工作时产生过多的热量而导致摩擦面的胶合破坏；演算v：当压力比较小时，p和pv的演算均合格的轴承，由于滑动速度过高，也会发生因磨损过快而报废，因此需要保证v≤[v]

45、非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式为磨损和胶合

46、轴的分类：心轴（转动心轴、固定心轴；只承受弯矩不

承受扭矩）、转轴（即承受弯矩又承受扭矩）、传动轴（主要承受扭矩，不承受或承受很小弯矩）

47、轴的计算注意：①轴上有键槽时，放大轴径：一个键槽

3°--5°；两个键槽7°--10°②式中弯曲应力为对称循环变应力，当扭转切应力为静应力时，取α=0.3；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取α=0.6；若扭转切应力为对称循环变应力时，取α=1（α为折合系数）

48、轴结构设计一般原则：轴的受力合理，有利于满足轴的强度条件；轴和轴上的零件要可靠的固定在准确的工作位置上；轴应便于加工；轴上的零件要便于拆装和调整；尽量减少应力集中等

49、滚动轴承类型选择影响因素：转速高低、受轴向力还是

径向力、载荷大小、安装尺寸的要求等

50、机械速度波动：①原因：原动机的驱动力和工作机的阻

抗力都是变化的，若两者不能时时相适应，就会引起机械速度的波动。当驱动功大于阻抗功时，机器出现盈功，机器的动能增加，角速度增大，反之相反。②危害：速度波动会导致在运动副中产生附加动压力，并引起机械振动，降低机械的寿命，影响机械效率和工作质量；③调节方法：周期性：在机械中加上一个转动惯量较大的回转件飞轮；非周期性：采用调速器来调节

第二篇：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。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。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

N408p5—内径为40mm的外圈无挡边圆柱滚子轴承，尺寸系列04，5级公差，0组游隙

5为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上开油孔或油槽 轴承材料性能应着重满足以下主要要求 a良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性b良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性c足够的强度和抗腐蚀能力d良好的导热性，工艺性和经济性等

7轴承材料分三大类：a金属材料b多孔质金属材料c非金属材料

8滑动轴承的失效形式

a摩力磨损b刮伤c咬粘d疲劳剥落e腐蚀

9模数越大，齿轮的弯曲疲劳强度越高 小齿轮直径越大，齿轮的齿面接触疲劳强度越高

43．带轮的结构形式：轮缘，轮辐，轮毂组成

九：V带轮的轮槽 与选用的V带的型号相对应 V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40°

V带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度hamin和hfmin 2．摩擦分为干摩擦，边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦 3．磨损：运动副之间的摩擦导致零件表面材料丧失或者迁移 分为三阶段：磨合阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段

设计和使用机器时：力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损期的到来

磨损按磨损机理分类：粘附磨损，磨粒磨损，疲劳磨损，冲蚀磨损，腐蚀磨损，微动磨损

4．润滑剂的作用：降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，散热降温，缓冲吸振，密封能力

分为四个类型：气体，液体，半固体，固体

性能指标：1粘度（动力粘度：流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比

运动粘度：动力粘度与同温度下的液体的密度之比值）2润滑性3极压性4闪点：遇火焰能发出闪光的最低温度5凝点：不能再自由流动的最高温度6氧化稳定性 二：螺纹：外螺纹和内螺纹，共同组成螺旋副 常用螺纹：连接螺纹及传动螺纹连接螺纹1）普通螺纹2）非螺纹密封的管螺纹3）用螺纹密封的管螺纹4）米制螺纹 传动螺纹1）矩形螺纹2）梯形螺纹3）锯齿形螺纹

螺纹连接的仿松实质 防止螺旋副在受载时发生相对转动。措施按工作原理分为摩擦防松，机械防松，破坏螺旋副运动关系防松 摩擦防松机械防松破坏螺旋副运动关系防松

螺纹连接的预紧：预紧力目的在于： 增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现隙缝或者相对滑移

五：键

键连接的主要类型：平键连接，半圆键连接，楔键连接和切向键连接

根据用途不同平键可分为：普通平键，薄型平键（静连接），导向平键和滑键（动连接）按构造分：圆头（A型），平头（B型），单圆头（C型）

六：平键连接失效形式：工作面被压溃 对于导向平键或者滑键连接失效形式工作面的过度磨损

七：带传动是一种挠性传动，基本组成零件为带轮和传动带

按工作原理不同分为：摩擦型（又按横截面面积形状不同分为平带传动，圆带传动，V带传动，多楔带传动）和啮合型带传动

V带传动材料：包括顶胶，抗拉体，底胶和包布 链传动的缺点：只能实现平行轴间链轮的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用在载荷变化很大，高速，急速反向的传动中。十：链传动的失效形式①链的疲劳破坏 成为决定链传动承载能力的主要因素②链条铰链的磨损 结果使得链节距增大，链条总长度增加，从而使链的松边垂度发生变化，同时增大了运动的不均匀性和动荷载，引起跳齿。③链条铰链的胶合 一定程度上限制了链传动的极限转速

十一：齿轮传动

主要特点：①效率高②结构紧凑③工作可靠寿命长④传动比稳定

十五：滑动轴承 分为整体式径向滑动轴承，对开式径向滑动轴承（承受径向力），止推滑动轴承（承受轴向力）① 滑动轴承的失效形式 磨粒磨损，刮伤，咬粘（胶合），疲劳剥落，腐蚀

② 轴承材料

材料应该满足的要求 ⑴良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性⑵良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性⑶足够的强度和抗腐蚀能力⑷良好的导热性，工艺性，经济性等

③常用的轴承材料⑴轴承合金（通称巴氏合金或白合金）⑵铜合金⑶铝基轴承合金⑷灰铸铁及耐磨铸铁⑸多孔质金属材料⑹非金属材料

④油孔及油槽 作用：为了将润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上需开设油孔或油槽，对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种形式

⑤润滑油及其选择

润滑油是滑动轴承中应用最广的润滑剂，液体动压轴承通常采用润滑油作润滑剂

原则上讲当转速高，压力小，应选择粘度较低的油，反之当转速高压力大应选粘度较高的油

润滑油粘度随温度升高而降低，故在较高温度下工作的轴承所用油粘度应该比通常的高一些。

215．滚动轴承的实效形式正常实效是：内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏

1普通平键截面尺寸按 轴的直径来选择，键长按 轮毂的长度而定

2随着表面粗糙度的增加，零件的实际接触面积

减少，高副元件表面接产生的应力是切应力

3螺纹连接防松的实质是防止螺旋副间的相对转动 4内联板与套筒，外联板与销轴过盈 滚子和套筒，套筒和销轴间隙

5对齿轮材料性能的基本要求齿面硬 齿芯韧

6带传动的传动比不宜过大，过大则

包角减小 出现打滑，减小有效拉力

7承载能力最高是直齿圆柱传动，最低是斜齿

8限制蜗杆的直径系数q是为了限制齿数 蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值就越小

9液体摩擦动压滑动的轴瓦上的油孔，油沟位置应开在中部周向

11在承受横向载荷或者旋转力矩的普通紧螺栓连接中，螺杆受扭转切应力和拉应力

12蜗杆传动中 蜗杆头数越少效率越低自锁性越好常用头数1246 1．由于零件尺寸及几何形状变化，加工质量及强化因素等影响，使得零件的疲劳极限要小于材料的疲劳极限。r＝c时，o与m的连线；σm＝c时，90度；σmin＝c时，45度。、简述不同齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则 答：闭式软齿面齿轮传动主要失效形式为齿面点蚀，先按齿面接触疲劳强度设计，然后进行齿根弯曲疲劳强度校核；闭式硬齿面齿轮传动，主要失效形式是弯曲疲劳折断，先按齿根弯曲疲劳强度设计，然后进行齿面接触疲劳强度校核；闭式高速重载齿轮传动，主要失效形式是胶合，除满足齿面接触强度和齿根弯曲强度外，还应按抗胶合能力进行计算；开式齿轮传动主要失效形式是磨损，只要按弯曲疲劳强度设计，并用增大模数方法来考虑磨损的影响；短期过载或冲击时，主要失效形式是过载折断或齿面塑形变形，按静强度计算。

1.液体动压轴承与静压轴承在形式压力油膜的机理上有什么不同

答：液体动压轴承利用轴颈与轴承表面间形成收敛油楔，依靠两表面间一定的相对滑动速度使一定黏度的润滑油充满楔形空间，形成流体压力与轴承载荷平衡，以得到液体润滑。

液体静压轴承是利用油泵将具有一定压力的液体送入支承处，使摩擦表面间强迫形成一层液态膜将表面完全分开，并能承受一定的载荷。

2.某一普通V带传动装置工作时有两种输入转速：300r/min和600r/min，若传递的功率不变，试转速设计？为什么？

答：由于输出的功率P=Fv不变，所以需要带传动提供的有效拉力F1和F2也不相等。V带传动应按大的有效效应拉力进行设计，即按低速时的参数设计带传动。因为按低俗运行参数设计，带传动能提供的有效拉力较大，可以满足高速时对有效拉力的要求。但若按高速运行参数设计，带传动提供的有效拉力较小，不能满足低速时较大的拉力要求，运行时，可能会因有效拉力不足而打滑，还会因带中应力超过许用应力而使带的寿命下降。

3.滚动轴承的基本额定寿命与基本额定动载荷

答：基本额定寿命：一组在相同条件下运转的近于相同的轴承，将其可靠度为90%时的寿命作为标准寿命。即按一组轴承中10%的轴承发生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数或工作小时数作为轴承的寿命，并把这各寿命叫做基本额定寿命。

基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106r时，轴承所能承受的载荷。

4.带传动的弹性滑动与打滑？两者有何区别？

答：传动带在受到拉力作用时会发生弹性变形。在小带轮上，带的拉力从紧边拉力F1逐渐降低到松边拉力F2，带的弹性变形量逐渐减少，因此带相对于小带轮向后退缩，使得带的速度低于小带轮的线速度v1；在大带轮上，带的拉力从松边拉力F2逐渐上升为紧边拉力F1，带的弹性变形量逐渐增加，带相对于大带轮向前伸长，使得带的速度高于大带轮的线速度v2.这种带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动，称为带传动的弹性滑动。在带传动的速度不变的条件下，随着带传动所传递的功率逐渐增加，带和带轮间的总摩擦力也随之增加，弹性滑动所发生的弧度的长度也相应扩大。当总摩擦力增加到临界值时，弹性滑动的区域也就扩大到了整个接触弧。此时，如果增加带传动的功率，则带与带轮间就会发生显著的相对滑动，即整体打滑。

（建议理解后，用自己的话答）

5.用同一材料制成的机械零件和标准试件的疲劳极限

通常是不相同的，试说明导致不相同的主要原因 答：主要因素：应力集中、零件尺寸大小、零件表面品质及环境状况

6.链传动的多边效应？ 答：链传动的瞬时传动比为i1R2cosR。链传动21cos的传动比变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故将以上现象称为链传动的多边形效应。

7.带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？ 答：中心距过小，单位时间内链条的绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳。同时，由于中心距小，链条在小链轮上的包角变小，每个轮齿所受的载荷增大，且易出现跳齿和脱齿现象。传动比过大链条在小链轮上的包角就会过小，参与啮合的齿数减少，每个轮齿承受的载荷增大，加速轮齿的磨损，且易出现跳齿和脱链现象。

8.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？可采用哪

些措施来改善条件？

答：蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量Φ1等于同时间内的散热量Φ2的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。

措施：加散热片以增大散热面积、在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通。

9.带传动、链传动和齿轮传动各有什么优缺点？ 带传动：（优）结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点； 链传动：（优）主要用在要去工作可靠，两轴相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其他不宜采用齿轮传动的场合（缺）只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转是不能保证恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。齿轮传动：（优）效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定（缺）齿轮的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。10.齿轮传动设计时，为什么小齿轮的齿面硬度和齿宽要比大齿轮大一些？

答：当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质），且速度又较高时，较硬的小齿轮面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限，因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20%，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应的减小。圆柱齿宽的实用齿宽，在按b=Φdd1计算后再做适当调整，而且常将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小额增大轮齿单位齿宽的工作载荷。11.普通平键主要失效形式是什么？ 答：工作面被压溃

12.用受力变形图说明受轴向工作载荷F的普通紧螺栓联接其螺栓的总载荷F2，预紧力F0，被联接件的残余预紧力F1与工作载荷F之间的关系。（螺栓刚度为Ch，被联接件刚度为Cm）答：见P83 图5-25（c）13.当设计链传动时，选择齿数Z1和节距P应考虑哪些问题？

答：对于z1而言。

小链轮齿数z1少，将减小外廓尺寸，但齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大；链传动的圆周力增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。可见，小链轮的齿数z1不宜过少。链轮的最少齿数Zmin=9。一般z1≧17，对于高速传动或承受冲击载荷的链传动，z1不少于25，且链轮齿应淬硬。

小链轮的齿数z1也不宜取太大。在传动比给定时，z1大，大链轮齿数z2也相应增大，其结果不仅增大了传动的总体尺寸，而且还容易发生跳链和脱链，从另一方面限制了链条的使用寿命。

对于P而言

节距p越大，承载能力就越高，但总体尺寸增大，多边形效应显著，振动、冲击和噪声也严重。为

使结构紧凑和延长寿命，应尽量选取较小的节距的单排链。速度高，功率大时，宜选用小节距的多排链。如果从经济上考虑，当中心距小、传动比大时，应选小节距的多排链，中心距大，传动比小时，应选大节距的单排链。14.设计齿轮时，在什么情况下必须将齿轮与轴设计成一

体，做成齿轮轴

答：对于直径很小的钢制齿轮，当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离e<2mt（mt为端面模数）；当为锥齿轮是，按齿轮小端尺寸计算而得的e<1.6mt时，均应将齿轮和轴做成一体，叫做齿轮轴。

15.在某段轴颈采用两个平键时一般将键槽沿周向相隔

180º布置，采用楔键时却相隔90º~120º布置，这是为什么？

考虑键的合理布置，详见P108（建议理解后，用自己的话答）

16.为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象

答：开式齿轮润滑条件恶劣，齿间会进入磨料性物质，在齿轮出现点蚀现象前，齿面就被磨损报废。17.带传动中，为什么带速不易过高或过低？

答：当带传动的功率一定时，提高带速，可以降低带传动的有效拉力，相应地减少带的根数或者V带的横截面积，总体上减少带传动的尺寸；但是，提高带速，也提高了V带的离心应力，增加了单位时间内带的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命。降低带速则有相反的利弊。

18.形成稳定动压油膜的必要条件（流体动力润滑的必要

条件）答：（1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；（2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度（亦即表面滑动表面带油时要有足够的油层最大速度），其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出。（3）润滑油必须有一定的黏度，供油要充分。

19.简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？

螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。20.提高螺栓联接强度的措施有哪些？ 降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中； 避免或减小附加应力

21.闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？ 闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。22.链传动的主要失效形式有哪些？

链板疲劳破坏；滚子套筒的冲击疲劳破坏；销轴与套筒的胶合；链条铰链磨损；过载拉断。23.滚动轴承的基本类型有哪些？ 调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。

第三篇：机械设计基础总结

第一章平面机构自由度和速度分析

1、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。运动副分为低副和高副。两构件通过面接触组成的运动副称为低副。低副又分为转动副和移动副。

2、一个刚体相对于另一刚体作平面运动，在任一瞬间其相对运动可以看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为速度瞬心。

3、平面机构自由度的计算公式：F=3n—2Pl—Ph。N为活动构件的个数，Pl为低副，Ph为高副。K个构件汇交而成的复合铰链具有（K-1）个转动副。机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度，在计算机构自由度时应予排除。

第二章平面连杆机构

1、平面铰链四杆机构三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

2、铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和，整转副是由最短杆与其邻边组成的。

3、作用在从动件上的驱动力F与该力作用点的绝对速度Vc之间所夹的锐角α称为压力角。压力角α的余角γ（连杆与从动件摇杆之间所夹的锐角）来判断传力性能称为传动角。α越小，γ越大机构传力性能越好。

4、曲柄摇杆机构的最小传动角必出现在曲柄与机架共线的位置上。

5、死点位置：传动角为零的位置称为死点位置，死点位置缺点会使机构的从动出现卡死或运动不确定的现象。优点对某些夹紧装置可用于放松 防范措施：对从动曲柄施加外力，或利用飞轮及构件自身的惯性作用，使机构通过死点位置

第三章凸轮机构

1、凸轮机构分类：按凸轮的形状分盘型凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；按从动件形式分尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件；按从动件运动分移动和摆动

2、凸轮推杆的等速运动规律能不能运用于高速？不能

3、作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角称为压力角。对于高副机构，压力角就是接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。

4、基圆ro越小，压力角α越大。基圆半径过小，压力角就会超过许用值。

第四章齿轮机构

1、渐开线的形成：当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线。渐开线的特性：①BK=弧AB②渐开线上任意一点的法线比喻基圆相切③渐开线齿廓上个点的压力角不等，向径Rk越大其压力角越大。④渐开线的形成取决于基圆的大小⑤基圆之内无渐开线。

2、渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。

第五章轮系

1、轮系可以分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。

2、输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比称为轮系的传动比，用iab表示iab=na/nb定轴轮系始末两轮传动比i1k=z2z3z4…zk/z1z2’z3’…z(k-1)’平行两轴间的定轴轮系传动比计算公式i1k=n1/nk=＋－（和上面一样）

3、周转轮系中机构自由度为2为差动轮系，机构自由度为1为行星轮系

第十章

1、定位销：固定零件间的相对位置

2、键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩。

3、平键连接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损

第十一章

1、轮齿的失效形式：①轮齿折断（疲劳折断、过载折断）②齿面点蚀③齿面胶合④齿面磨

损（磨粒磨损、跑合磨损）⑤齿面塑性变形

2、直尺圆柱齿轮传动的齿面接触强度、齿轮弯曲强度

3、斜齿轮的标准模数？斜齿轮的模数以法向参数为标准，端面参数为非标准。加工的时候

需要哪个模数

第十三章

1、带传动的三种应力①紧边和松边产生的拉应力②离心力产生的拉应力③弯曲应力

2、带传动的优点：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过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，但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带的寿命较短5传动效率低

3、打滑是指过载引起的全面滑动，应当避免。弹性滑动是由紧松边拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性打滑，所以弹性打滑是不可避免的。

弹性滑动原因：由于带具有弹性，在传动中有拉力差引起与轮面相对滑动后果，使从动轮周围速度低于主动轮效率下降引起带磨损温度上升传动比不稳定打滑原因：由于过载，需要传递的有效拉力超过最大摩擦力所引起后果：引起带的严重磨损，严重时无法工作

4、张紧轮的作用：在中心距不能改变的情况下，保持带的张紧。

第十四章

1、轴的分类根据承受载荷可分为转轴传动轴心轴 按轴线的形状可分为直轴曲轴挠性钢丝

轴

第十六章

1、滚动轴承的主要失效形式：1疲劳破坏（点线接触正常失效）2过大塑性变形（n极低F

较大永久变形）3早期磨损胶合内外圈和保持架破坏（不正常失效）

2、轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相

对于另一个套圈的总转速，或在某一转速下的工作小时数

3、轴承寿命可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率

4、基本额定寿命：一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度为百分之90时，能达

到或超过的寿命

5、基本额定动载荷：当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷

6、基准质的选择？

7、齿轮传动的设计准则：1保证齿根足够的弯曲疲劳强度，防止齿面点蚀发生2保证齿面

足够的接触疲劳强度，防止齿根折断发生3高速重载齿轮传动（不应按齿面抗胶合能力的准则进行设计）

计算方法;按主要失效形式决定：闭式软齿面（点蚀）按齿面强度设计，按弯曲，校核硬齿面（折断）按弯曲强度设计，按齿面，校核开式传动（磨损）：按弯曲强度设计，考虑磨损

第四篇：机械设计基础总结

第一章平面机构自由度和速度分析

1、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。运动副分为低副和高副。两构件通过面接触组成的运动副称为低副。低副又分为转动副和移动副。

2、一个刚体相对于另一刚体作平面运动，在任一瞬间其相对运动可以看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为速度瞬心。

3、平面机构自由度的计算公式：F=3n—2Pl—Ph。N为活动构件的个数，Pl为低副，Ph为高副。K个构件汇交而成的复合铰链具有（K-1）个转动副。机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度，在计算机构自由度时应予排除。第二章平面连杆机构

1、平面铰链四杆机构三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

2、铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和，整转副是由最短杆与其邻边组成的。

3、作用在从动件上的驱动力F与该力作用点的绝对速度Vc之间所夹的锐角α称为压力角。压力角α的余角γ（连杆与从动件摇杆之间所夹的锐角）来判断传力性能称为传动角。α越小，γ越大机构传力性能越好。

4、曲柄摇杆机构的最小传动角必出现在曲柄与机架共线的位置上。

5、死点位置：传动角为零的位置称为死点位置，死点位置缺点会使机构的从动出现卡死或运动不确定的现象。优点对某些夹紧装置可用于放松 防范措施：对从动曲柄施加外力，或利用飞轮及构件自身的惯性作用，使机构通过死点位置 第三章凸轮机构

1、凸轮机构分类：按凸轮的形状分盘型凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；按从动件形式分尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件；按从动件运动分移动和摆动

2、凸轮推杆的等速运动规律能不能运用于高速？不能

3、作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角称为压力角。对于高副机构，压力角就是接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。

4、基圆ro越小，压力角α越大。基圆半径过小，压力角就会超过许用值。第四章齿轮机构

1、渐开线的形成：当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线。渐开线的特性：①BK=弧AB②渐开线上任意一点的法线比喻基圆相切③渐开线齿廓上个点的压力角不等，向径Rk越大其压力角越大。④渐开线的形成取决于基圆的大小⑤基圆之内无渐开线。

2、渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。第五章轮系

1、轮系可以分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。

2、输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比称为轮系的传动比，用iab表示iab=na/nb定轴轮系始末两轮传动比i1k=z2z3z4…zk/z1z2’z3’…z(k-1)’平行两轴间的定轴轮系传动比计算公式i1k=n1/nk=＋－（和上面一样）

3、周转轮系中机构自由度为2为差动轮系，机构自由度为1为行星轮系 第十章

1、定位销：固定零件间的相对位置

2、键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩。

3、平键连接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损 第十一章

1、轮齿的失效形式：①轮齿折断（疲劳折断、过载折断）②齿面点蚀③齿面胶合④齿面磨损（磨粒磨损、跑合磨损）⑤齿面塑性变形

2、直尺圆柱齿轮传动的齿面接触强度、齿轮弯曲强度

3、斜齿轮的标准模数？斜齿轮的模数以法向参数为标准，端面参数为非标准。加工的时候需要哪个模数 第十三章

1、带传动的三种应力①紧边和松边产生的拉应力②离心力产生的拉应力③弯曲应力

2、带传动的优点：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过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，但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带的寿命较短5传动效率低

3、打滑是指过载引起的全面滑动，应当避免。弹性滑动是由紧松边拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性打滑，所以弹性打滑是不可避免的。

弹性滑动原因：由于带具有弹性，在传动中有拉力差引起与轮面相对滑动后果，使从动轮周围速度低于主动轮效率下降引起带磨损温度上升传动比不稳定打滑原因：由于过载，需要传递的有效拉力超过最大摩擦力所引起后果：引起带的严重磨损，严重时无法工作

4、张紧轮的作用：在中心距不能改变的情况下，保持带的张紧。第十四章

1、轴的分类根据承受载荷可分为转轴传动轴心轴 按轴线的形状可分为直轴曲轴挠性钢丝轴 第十六章

1、滚动轴承的主要失效形式：1疲劳破坏（点线接触正常失效）2过大塑性变形（n极低F较大永久变形）3早期磨损胶合内外圈和保持架破坏（不正常失效）

2、轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对于另一个套圈的总转速，或在某一转速下的工作小时数

3、轴承寿命可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率

4、基本额定寿命：一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度为百分之90时，能达到或超过的寿命

5、基本额定动载荷：当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷

6、基准质的选择？

7、齿轮传动的设计准则：1保证齿根足够的弯曲疲劳强度，防止齿面点蚀发生2保证齿面足够的接触疲劳强度，防止齿根折断发生3高速重载齿轮传动（不应按齿面抗胶合能力的准则进行设计）

计算方法;按主要失效形式决定：闭式软齿面（点蚀）按齿面强度设计，按弯曲，校核

硬齿面（折断）按弯曲强度设计，按齿面，校核

开式传动（磨损）：按弯曲强度设计，考虑磨损

第五篇：机械设计基础总结

平面机构的自由度

F=3n-2PL-PH 机构具有确定运动的条件

（原动件数>F，机构破坏）

平面四杆机构

在此机构中，AD固定不动，称为机架；AB、CD两构件与机架组成转动副，称为连架杆；BC称为连杆。在连架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，而只能在一定角度范围内摆动的构件称为摇杆。

四杆机构存在曲柄的条件

1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；

2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。（称为杆长条件）

急回特性和行程速比系数

当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回特性

极位夹角θ:曲柄整周运动时，连杆的两个极限位置的夹角

当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性。且θ角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著 压力角与传动角

连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角γ 称为四杆机构在此位置的传动角。显然γ越大，有效分力Pt越大，Pn越小，对机构的传动就越有利。所以，在连杆机构中也常用传动角的大小及变化情况来描述机构传动性能的优劣。为了保证机构传力性能良好，应使γmin≥40 ～50°

最小传动角的确定： 对于曲柄摇杆机构，γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。

死点

（传动角为0）

当以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构的传动角γ＝0°，这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象，机构的这种位置称为“死点”

凸轮轮廓曲线设计

反转法

．对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构

（1）选取适当的比例尺，取为半径作圆；

（2）先作相应于推程的一段凸轮廓线。为此，根据反转法原理，将凸轮机构按进行反转此时凸轮静止不动，而推杆绕凸轮顺时针转动。按顺时针方向先量出推程运动角，再按一定的分度值（凸轮精度要求高时，分度值取小些，反之可以取小些）将此运动角分成若干等份，并依据推杆的运动规律算出各分点时推杆的位移值S。

（3）确定推杆在反转运动中所占据的每个位置。为此，根据反转法原理，从A点开始，将运动角按顺时针方向按一个分点进行等份，则各等份径向线01，02，……08即为推杆在反转运动中所依次占据的位置。

（4）确定出推杆在复合运动中其尖顶所占据的一系列位置。根据表中所示数值s，沿径向等分线由基圆向外量取，得到点，即为推杆在复合运动中其尖顶所占据的一系列位置。

（5）用光滑曲线连接，即得推杆升程时凸轮的一段廓线。（6）凸轮再转过时，由于推杆停在最高位置不动，故该段廓线为一圆弧。以O为圆心，以为半径画一段圆弧。

齿轮机构的应用和分类

齿轮机构的应用和分类

传递功率大、效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点。但是要求有较高的制造和安装精度，成本较高；不宜在两轴中心距很大的场合使用

齿廓啮合基本定理

齿廓啮合的基本定律（Basic Law of Tooth Profile Meshing)

左图所示为一对互相啮合的齿轮，设主动轮1以角速度绕顺时针方向回转，从动轮2受轮1的推动以角速度绕两轮轮齿的齿廓在某一点K接触，它们在点K处的线速度为方法：

⒈ 过点K作两齿廓的公法线 nn 显然，要使这一对齿廓能连续的接触传动，它们沿接触点的公法线方向是不能相对运动的。否则，两齿廓将不是彼此分离就是互相嵌入，因而不能达到正常传动的目的。这就是说，要使两齿廓能够连续接触传动，则 和 在公法线 nn 方向的分速度应该相等。所以两齿廓接触点间的相对速度

只能沿两齿廓接触点的公切线方向。由三心定理，P点为

逆时针方向回转。,。

齿轮1、2的速度瞬心

则两轮的传动比为

（*）

式（*）表明:

互相啮合传动的一对齿轮在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。这一规律称为齿廓啮合的基本定律。

⒉ 要使两齿轮做定传动比传动，则其齿廓必须满足的条件是：

不论两齿廓在何位置接触，过接触点所做的两齿廓公法线必须与两齿轮的连心线相交于一定点。

证明：由式（*）可知，如果要求两齿轮的传动比为常数，则应使在两齿轮的传动过程中，其轴心、均为定点（即

为常数。由于

为

为定长），所以，欲使常数，则必须使点P在连心线上为一定点。

⒊ 两齿轮的啮合传动可以视为两轮的节圆作纯滚动

证明：由于两轮作定传动比传动时，节点P为连心线上的一定点，故点P在轮1的运动平面上的轨迹是一以为圆心，为半径的圆。同理，点P在轮2的运动平面上的轨迹是一以为圆心，为半径的圆。这两个圆分别称为轮1与轮2的节圆。而由上述可知，轮1与轮2的节圆相切于P点，而且在点P处两轮的线速度相等，即，故两齿轮的啮合传动可以视为两轮的节圆作纯滚动。

渐开线齿廓

直线BC沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点I的轨迹AI，称为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，其半径用表示。直线NI称为渐开线的发生线

一对渐开线齿轮正确啮合的条件

法向齿距相等

m1cos1m2cos2

即：

m1m2m12 渐开线齿轮连续传动的条件

（B1，B2分别为两齿轮齿顶圆与啮合线的交点

为了保证传动的连续性，要求前一对齿在 B1 点脱离啮合时，后一对齿应进入啮合，为此要求两齿轮的实际啮合线 B 1 B 2 应大于或等于齿轮的法节 pb。通常把 B1 B2 与 pb 的 比值 称为齿轮传动的重合度，用 εα 来表示 于是得齿轮连续传动的条件是 ：

ε α =（B 1 B 2 / p b）≥ 1

无侧隙啮合条件

在齿轮传动中，为避免或减小轮齿的冲击，应使两轮齿侧间隙为零；而为防止轮齿受力变形、发热膨胀以及其它因素引起轮齿间的挤轧现象，两轮非工作齿廓间又要留有一定的齿侧间隙。这个齿侧间隙一般很小，通常由制造公差来保证。所以在我们的实际设计中，齿轮的公称尺寸是按无侧隙计算的。

齿轮的加工方法

近代齿轮的加工方法很多，有铸造法、热轧法、冲压法、模锻法和切齿法等。其中最常用的是切削方法，就其原理可以概括分为仿形法和范成法两大类。

仿形法

顾名思义，仿形法就是刀具的轴剖面刀刃形状和被切齿槽的形状相同。其刀具有盘状铣刀和指状铣刀等，如图所示。

范成法（又称展成法）

这种方法是加工齿轮中最常用的一种方法。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的。将一对互相啮合传动的齿轮之一变为刀具，而另一个作为轮坯，并使二者仍按原传动比进行传动，则在传动过程中，刀具的齿廓便将在轮坯上包络出与其共轭的齿廓。

根切与Zmin

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，如图所示。这种现象称为根切

用范成法加工齿轮，若刀具的齿顶超过啮合极限点N1则被切齿轮必定发生轮齿根切。

渐开线标准齿轮不根切的最少齿数为

zmin*2ha2sin

齿轮传动失效形式及材料

轮齿折断

弯曲疲劳折断——闭式硬齿面齿轮传动最主要的失效形式。

过载折断——载荷过大或脆性材料部分形式：齿根整体折断——直齿，b较小时

局部折断——斜齿或偏载时

 提高轮齿抗折断能力的措施：  1）减小齿根应力集中（增加齿根过渡圆角，降低齿根部分表面粗糙度）

 2）高安装精度及支承刚性，避免轮齿偏载，设计时限制齿根弯曲应力小于许用值  3）改善热处理，使其有足够的齿芯韧性和齿面硬度

齿根部分进行表面强化处理（喷丸、滚压）

齿面疲劳点蚀—闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式收敛性点蚀——开始由于表在粗糙，局部接触应力较大引起点蚀，过后经跑合，凸起磨平软齿面逐渐消失扩展性点蚀——硬齿面发生点蚀或软齿面时 位置：节线附近

原因：1）单齿对啮合接触应力较大；2）节线处相对滑动速度较低，不易形成润滑油膜；3）另外油起到一 个媒介作用，润滑油渗入到微裂纹中，在较大接触应力挤压下使裂纹扩展直至表面金属剥落。

防止措施：1）提高齿面硬度； 2）降低表面粗糙度；

3）采用角度变位（增加综合曲率半径）； 4）选用较高 粘度的润滑油； 5）提高精度（加工、安装）； 6）改善散热。

开式齿轮传动由于磨损较快，一般不会点蚀

齿面磨损——

开式齿轮的主要失效形式 类型——齿面磨粒磨损

防止措施：1）提高齿面硬度；2）降低表面粗糙度；3）降低滑动系数；4）润滑油定期清洁和更换；5）变开式为闭式。

齿面胶合——高速重载传动的主要失效形式——热

胶合。

原因：高速、重载→压力大，滑动速度高→摩擦热大→

高温→啮合齿面粘结（冷焊结点）→结点部位材料被

剪切→沿相对滑动方向齿面材料被撕裂。

低速重载或缺油→冷胶合（压力过大、油膜被挤破引

起胶合）

形式：热胶合——高速重载；冷胶合——低速重载，缺

润滑油

防止措施：1）采用抗胶合能力强的润滑油（加极压添加剂）；2）采用角度变位齿轮传动，使滑动速度VS下降。3）减小m和齿高h，降低滑动速度VS；4）提高齿面硬度；5）降低表面粗糙度；6）配对齿轮有适当的硬度差；7）改善润滑与散热条件。

5、齿面塑性变形—低速重载软齿轮传动的主要失效形式

齿面在过大的摩擦力作用下处于屈服状态，产生沿摩擦力方向的齿面材料的塑性流动，从而使齿面正确轮廓曲线被损坏。

防止措施：1）提高齿面硬度；2）采用高粘度的润滑油或加极压添加剂 齿轮材料

选择齿轮材料总体上要考虑防止产生齿面失效和轮齿折断。基本要求：齿面要硬，齿芯要韧

常用的齿轮材料

1、钢——最常用，可通过热处理改善机械性能（1）锻钢：

软齿面齿轮（HBS≤350）

如45、40Cr 热处理，正火调质，加工方法，热处理后精切齿形—

8、7级，适合于对精度、强度和速度要求不高的齿轮传动

（2）铸钢——用于尺寸较大齿轮，需正火和退火以消除铸造应力。强度稍低

直齿圆柱齿轮传动载荷与设计

齿根弯曲疲劳强度计算

防止弯曲疲劳折断；设计公式

m2KT1YFSYdZ12[]F 齿面接触疲劳强度计算

防止齿面点蚀破坏；设计公式

d12.323Ku1ZEZdu[]H

2设计准则

软齿面——按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度 硬齿面——按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度

1、齿数Z1

闭式软齿面齿轮（点蚀）→Z1可取多一些（20~40

闭式硬齿面齿轮（弯曲疲劳）→a一定时，宜取Z1少 一些（使m↑），Z1=17~20 蜗杆传动

与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有传动比大，在动力传递中传动比在8～100之间，在分度机构中传动比可以达到1000；传动平稳、噪声低；结构紧凑；在一定条件下可以实现自锁等优点而得到广泛使用。但蜗杆传动有效率低、发热量大和磨损严重，涡轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属（如青铜）制造，成本高等缺点。

按蜗杆分度曲面的形状不同，蜗杆传动可以分为：圆柱蜗杆传动（如图a）、环面蜗杆传动（如图b）、锥蜗杆传动（如图c）三种类型

因为分度圆直径等于模数乘以直径系数。模数是标准值，直径系数为了简化刀具也进行了规定，即为标准值，所以分度圆直径亦为标准值。

模数m和压力角

蜗杆传动的尺寸计算与齿轮传动一样，也是以模数m作为计算的主要参数。在中间平面内蜗杆传动相当于齿轮和齿条传动，蜗杆的轴向模数和轴向压力角分别与涡轮的端面模数和端面压力角相等，为此将此平面内的模数和压力角规定为标准值，标准模数见书中所附表格，标准压力角为20°

蜗杆头数z1和传动比

蜗杆头数z1可根据要求和的传动比和效率来选定。单头蜗杆传动的传动比可以较大，但效率较低。如果要提高效率，应增加蜗杆的头数。但蜗杆头数过多，又会给加工带来困难。所以，通常蜗杆头数取为1、2、4、6。蜗杆为主动件;蜗杆与蜗轮之间的传动比为(其中：z2为蜗轮的齿数)

in1z2n2z1

导程角γ

蜗杆的直径系数q和蜗杆头数z1选定之后，蜗杆分度圆柱上的导程角γ也就确定了

tanzppzzmz1mz11a1d1d1d1d1q

蜗杆的分度圆直径d1

在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆相同尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的涡轮。这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就需要一种对应的蜗轮滚刀。对于同一模数，可以有很多不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多蜗轮滚刀。显然，这样很不经济。

为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把比值

qd1m

称为蜗杆直径系数。

蜗杆传动的标准中心距

a11(d1d2)(qz2)m22

蜗杆传动的失效形式

和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式主要有：胶合、磨损、疲劳点蚀和轮齿折断等。由于蜗杆传动啮合面间的相对滑动速度较大，效率低，发热量大，再润滑和散热不良时，胶合和磨损为主要失效形式。

蜗杆传动的设计准则

闭式蜗杆传动按蜗轮轮齿的齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿根弯曲疲劳强度校核，并进行热平衡验算；

开式蜗杆传动，按保证齿根弯曲疲劳强度进行设计。

蜗杆和蜗轮材料

由失效形式知道，蜗杆、蜗轮的材料不仅要求有足够的强度，更重要的是具有良好的磨合（跑合）、减磨性、耐磨性和抗胶合能力等。

蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成：一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40、45钢，并经调质处理。高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr、20CrMnTi等，并经渗碳淬火。

蜗轮材料为铸造锡青铜（ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5），铸造铝铁青铜（ZCuAl1010Fe3）及灰铸铁（HT150、HT200）等。锡青铜耐磨性最好，但价格较高，用于滑动速度大于3m/s的重要传动；铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格便宜，一般用于滑动速度小于4m/s的传动；如果滑动速度不高（小于2m/s），对效率要求也不高时，可以采用灰铸铁

螺纹连接与传动

螺纹参数

1.大径d（D）：螺纹的最大直径在标准中也作公称直径。

2.小径d1(D1)：即螺纹的最小直径

3.中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想

4、牙型角α、牙型斜角β

在螺纹的轴向剖面内，螺纹牙型相邻两侧边的夹角称为牙型角α。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角β，对称牙型的β＝α/2

升角λ

在中径d2的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，由图7．4可得

升角大：传动效率高，升角大与当量摩擦角时无自锁性 升角小：传动效率低；自锁性能好，snptand2d2，螺纹种类

粗牙：普通联接使用普通螺纹细牙：小载荷、调整机构。自锁性好。圆柱管螺纹：管路联接联接螺纹管螺纹圆锥管螺纹：具有自封性。高温、高压管路。螺纹圆锥螺纹：管路联接（与圆锥管螺纹相似）传动螺纹：有矩形螺纹；梯形螺纹：双向传动；锯齿型螺纹：单向

1、三角形螺纹（普通螺纹）

牙型角为60º，可以分为粗牙和细牙，粗牙用于一般联接；与粗牙螺纹相比，细牙由于在相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件和微调装置。

2、管螺纹

多用于有紧密性要求的管件联接，牙型角为55º，公称直径近似于管子内径，属于细牙三角螺纹。

3、梯形螺纹

牙型角为30º，是应用最为广泛的传动螺纹。

4、锯齿型螺纹

两侧牙型角分别为3º和30º，3º的一侧用来承受载荷，可得到较高效率；30º一侧用来增加牙根强度。适用于单向受载的传动螺纹。

5、矩形螺纹

牙型角为0º，适于作传动螺纹 螺旋副的受力分析、效率和自锁

滑块在斜面上等速上升时。当量摩擦角

滑块沿斜面等速下降时，摩擦力向上

由公式可知，若λ≤（当量摩擦角），FFQtan()说明此时无论轴向载荷有多大，滑块（即螺母）都不能沿斜面运动，这种现象称为自锁 螺旋副的效率

W2FQsW12T1FQd2tantanFdtan()2Q2tan()2

螺纹联接主要类型

螺栓联接

普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装折方便，可多个装拆，应用较广。

双头螺栓联接

螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而 被联接件之一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。

螺钉联接

螺钉联接——适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。

紧定螺钉联接

拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭

螺纹联接的防松

摩擦防松

弹簧垫片防松 双螺母防松 自锁螺母防松

机械防松

永久防松

轴

轴的分类

转轴

同时承受扭矩和弯曲载荷的作用，例如齿轮减速器中的轴 心轴

只需承受弯矩而不传递转距，例如铁路车辆的轴、自行车的前轴等。按轴旋转与否分为转动心轴和固定心轴两种，传动轴

只承受扭矩而不承受弯矩或承受弯矩较小的轴。例如图所示的汽车传动轴。

轴的材料

由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等

轴的主要材料是碳钢和合金钢。

1、碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的有35、40、45、50钢。

2、合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。耐磨性要求较高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢；要求较高的轴可以使用40Cr

3、对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低

轴的结构设计

轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸，主要要求有：

1）轴上零件的定位、固定； 2）轴上零件的拆装、调整； 3）轴的制造工艺性；

4）轴上零件的结构和位置的安排。

轴上零件的装配

轴向定位 轴肩与轴环定位

套筒定位

弹性挡圈定位

周向定位

轴上零件的周向定位方法主要有键（平键、半圆键、楔键等）、花键、型面、过盈等等

平键联接

制造简单、装拆方便。用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合，应用最为广泛。

花键联接

承载能力高，定心好、导向性好，但制造较困难，成本较高。

适用于传递转矩较大，对中性要求较高或零件在轴上移动时要求导向性良好的场合。

滚动轴承

按轴承的内部结构和所能承受的外载荷或公称接触

角的不同，滚动轴承分为：

①深沟球轴承（向心球轴承）（6）——主要承受径

向载，也可受一定双向轴向载荷，f小精度高，结构

简单，价格低，最常用。

②调心球轴承（1）——主要承受径向载荷，也可承受

较小的双向轴向力，能自动调心，适于轴的刚性较

差的场合。

③圆柱滚子轴承N（2）——只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷，承载能力大，支承刚性好，外圈或内圈可以分离，或不带内外圈，适于要求径向尺寸较小的场合。

④角接触球轴承——（7）能同时承受径向载荷和单向轴向力，接触角，越大，承载Fa能力越高，为承受双向轴向力应成对使用，对称安装。

⑤圆锥滚子轴承——（3）能同时承受径向载荷和单向Fa，越大，承受Fa能力越大，承载能力高于角接触球轴承，但极限转速稍低，外圈可分离，一般应成对使用，对称安装，但安装调整比较麻烦。

⑥推力球轴承——（5）单向推力球轴承51000—只能受单向Fa；双向推力球轴承52000—能承受双向Fa。不能受Fr，且极限nj转速较低，高速时，由于离心力较大，钢球与保持架磨损发热较严重。

⑦滚针轴承，↑Fr，承载能力较高