机械设计读书笔记

第一篇：机械设计读书笔记

“机械读书笔记

通过一学期对机械的学习，我了解了很多以前没有接触到的知识。对机械设计这门课程产生了深厚的兴趣，对此，我总结了一下这学期学习的主要知识点。

机器和机构统称机械。

机器特征:1)机器的主体是若干机构的组合。2）用于传递运动和动力。3）具有变换或传递能量、物料和信息的功能。

机构是若干构件的组合，各构件间具有确定的相对运动，但是不具有变换或传递能量、物料、信息的功能。

运动副分为低副和高副。低副通过面接触，高副通过点或线接触。

平面机构自由度计算公式为：F=3n-2PL-PHn为活动构件，PL为低副个数，PH为高副个数。

机构的自由度即是机构具有的独立运动的构件的个数。机构具有确定运动的条件是：机构自由度数必须等于机构的原动件数目。

铰链四杆机构：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构

从动摇杆的急回运动程度可用行程速比系数K来描述，即K=180º+θ∕180º-θ若 θ=0，K=1，则该机构没有急回运动性质；若θ大于0，K大于1，则该机构具有急回运动

性质，若θ 角越大，K值越大，急回运动性质也越显著。

死点位置：以摇杆为原动件，曲柄为从动件，连杆与曲柄两次共线时。特点,1.传动角等于0，机构发生自锁，从动件会出现卡死现象。2.如果收到某些突然外力的影响，从动件会产生运动方向不确定现象。

铰链四杆机构的曲柄存在条件

凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三部分组成的高副机构。

从动件的常用运动规律：1.等速运动规律 2.等加速等减速运动规律

压力角：凸轮机构的压力角是指从动件运动方向与其受力方向所夹的锐角。

基圆半径

螺纹的类型:普通螺纹（三角螺纹）、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。前两种主要用于连接，称为连接螺纹；后三种主要用于传动，称为传动螺纹。

普通螺纹：螺纹牙型为等边三角形，牙型角为60度，这种螺纹自锁性好，牙根厚，强度高，多用于连接螺纹。

带的弹性滑动是局部的，而带的打滑是整体的。弹性滑动是不可避免的物理现象；打滑会导致传动失效，必须避免。

V带的主要失效形式为带传动的打滑和带的疲劳损坏。齿轮传动的失效形式：齿轮折断、齿面磨损、齿面的点

蚀、齿面胶合、齿面塑性变形。

轴的强度与刚度计算

清楚转轴的设计步骤

第二篇：机械设计常用材料

机械设计常用材料 1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。

主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。

应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。

2、Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢。

主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。

应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。

3、40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。

主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。

40CR属于低淬透性合金调质钢，一般调质使用，比45#钢要好点，做要求不是很严的轴类件，也可以热处理后表面处理做齿轮，一般做轴退火后800度保温5小时淬火，用油淬，然后520度保温80分钟用水或者油快冷回火

应用举例:调质处理后用于制造中 速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。

4、HT150——灰铸铁

应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等5、35——各种标准件、紧固件的常用材料

主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调质后使用

应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件6、65Mn——常用的弹簧钢

应用举例:小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧，卡簧等。7、0Cr18Ni9——最常用的不锈钢（美国钢号304，日本钢号SUS304）

特性和应用: 作为不锈耐热钢使用最广泛，如食品用设备，一般化工设备，原于能工业用设备

8、Cr12——常用的冷作模具钢（美国钢号D3，日本钢号SKD1)

特性和应用: Cr12钢是一种应用广泛的冷作模具钢，属高碳高铬类型的莱氏体钢。该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性；由于Cr12钢碳含量高达2.3%，所以冲击韧度较差、易脆裂，而且容易形成不均匀的共晶碳化物；

Cr12钢由于具有良好的耐磨性，多用于制造受冲击负荷较小的要求高耐磨的冷冲模、冲头、下料模、冷镦模、冷挤压模的冲头和凹模、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉深模以及粉末冶金用冷压模等

9、DC53——常用的日本进口冷作模具钢

特性和应用: 高强韧性冷作模具钢，日本大同特殊钢（株）厂家钢号。高温回火后具有高硬度、高韧性，线切割性良好。9用于精密冷冲压模、拉伸模、搓丝模、冷冲裁模、冲头等

10、SM45——普通碳素塑料模具钢（日本钢号S45C）

一、材料代号的统一

1.一般结构用钢：Q235

2.轴类零件：S45，SKD11，SUJ2等，推荐使用标准镀硬铬棒45钢，或SUJ2（轴承钢）

3.铝合金材料：AL5052,AL5056,AL6061,AL6063，4.不锈钢材料：SUS304，SUS316

5.非金属材料：POM，尼龙，MC尼龙，优力胶，铁氟龙，电木

6.其它金属材料：黄铜，紫铜，铬铜，二、表面处理

1.镀锌：用于一般钢零件，板件

目的、特长：防锈、低价格，但外观不好

2.镀化镍：用于钢，不锈钢，铜，铝合金

目的、特长：防锈、高价格，耐腐蚀性提高

3.镀硬铬：用于钢，铜，黄铜

目的、特长：有光泽外观，耐腐蚀性良好

4.发黑处理：用于钢

目的、特长：外观良好，价格低，处理时间短 5.阳极氧化：用于铝合金，分为本色和黑色

目的、特长：防腐性，耐磨性，耐热性较好，无导电性，三、钢铁材料的热处理

1.轴的调质

2.零件表面或整体淬火,渗碳淬火，渗氮，碳氮共渗，氮化

3.硬度的标示：以洛氏硬度标注，代号HRC~

第三篇：机械设计大题

1.键和花键的应用和特点

平键：特点：结构简单，对中性好，装拆，维护方便。

应用：用于轴径大于100mm，对中性要求不高且载荷较大的重机械中

花键：承载能力强，导向性好，对中性好，互换性好，加工复杂，成本高。应用：主要用于定心精度高、载荷大或经常滑移的连接（飞机，汽车，拖拉机，机床制造）。

2．摩擦型带的弹性滑动

1）由于拉力差引起的带的弹性变形而产生的滑动现象——弹性滑动 2）弹性滑动是不可避免的，是带传动的固有特性。

（∵ 只要带工作，必存在有效圆周力，必然有拉力差）3）速度间关系：v轮1>v带>v轮2。

量关系→滑动率ε表示：v1v2100%1~2%

v传动比iv1D1n1601000

v2D2n2601000n1D2Dn或n2(1)11 n2D1(1)D24）后果：a)v轮2

3．齿轮传动的主要失效形式

轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合，塑性变形 4.滚动轴承的基本概念

滚动轴承室是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一中机械元件

5.轴系的轴向固定

常用的轴向固定有两种，一是双支撑单向固定（两端固定式），二是单支撑双向固定（一端固定，一端游动）

1滚动轴承的寿命计算

某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，其基本额定动载荷C = 97.8 kN。轴承受 径向力R1= 6000N，R2 =16500N。轴的转速 n =500 r/min，轴上有轴向力FA = 3000 N，方向如图。轴承的其它参数见附表。冲击载荷系数fd = 1。求轴承的基本额定寿命。

一传动装置的锥齿轮轴用一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，布置如图。已知轴的转速为1200r/min，两轴承所受的径向载荷R1= 8500N，R2 =3400N。fd = 1，常温下工作。轴承的预期寿命为15000小时。试求：1．允许作用在轴上的最大轴向力 FA 2．滚动轴承所受的轴向载荷 A1、A2

图示为二级圆柱齿轮减速器的低速轴，用一对型号为6308 轴承支承，已知：齿轮分度

圆直径d = 400 mm，齿轮上的圆周力Ft = 8000 N，径向力Fr = 3000 N，轴向力Fa = 2000 N，载荷平

稳。试求：

1）

1、2 两轴承的当量动载荷P1、P2； 2）两轴承的寿命之比 Lh1/Lh2。

解：支反力：R1H = 250 N，R1V = 2000 N，R1 = 2016 N R2H = 3250 N，R2V = 6000 N，R2 = 6824 N 轴承1：R1 = 2016 N，A1 = 0 N，P1 = R1 = 2016 N 轴承2：R2 = 6824 N，A2 = Fa = 2000 N，P2 = fd（X2 R2+ Y2 A2）=（0.56×6824 + 1.53×2000）= 6881 N 载荷比：P2/ P1 = 6881/2016 = 3.41 寿命比：Lh1/Lh2 =(P2/ P1)3 = 39.65 1，某轴用一对30310 轴承支承，轴承径向载荷R1 = 8000 N，R2 = 2000 N，轴上有轴向载荷 Fa1 = 2000 N，Fa2 = 1000 N，工作转速n = 350 r/min，常温下工作，有中等冲击，试计算轴承的寿命。

解：查表得到30310 轴承：C = 122 kN，Y = 1.7，e = 0.35，S = R/(2Y)。

S1 = 8000/3.4 = 2353 N，S2 = 2000/3.4 = 588 N，FA = Fa1 －Fa2 =1000 N（方向同Fa1）A1 = S1 = 2353 N，A2 = S1 + FA = 2353 + 1000 = 3353 N 取：fd = 1.5 A1 / R1＜e，P1 = 1.5R1 = 12000 N，A2 / R2＜e，P2 = 1.5（0.4×R1 +1.7×3353）= 9750 N L10h = 108403 h

2.图示为深沟球轴承的载荷P 与 寿命L 的关系曲线，试求： 1）轴承的基本额定动载荷C 2）若：P = 0.1C，n = 1000 r/min，L10h = ？、因为轴承寿命L = 1（106 转）时承受的载荷为基本额定动载荷C，由图查得：C = 4500 N，∵ P = 0.1C，n =1000 r/min，3.一齿轮减速器的中间轴由代号为6212 的滚动轴承

支承，已知其径向载荷R = 6000 N，轴的转速为n = 400 r/min，载荷平稳，常温下工作，已工作过5000 h，问： 1）该轴承还能继续使用多长时间？

2）若从此后将载荷改为原载荷的50%，轴承还能继续使用多长时间？ 解：依题意：P = fd R = 6000 N 查得：C = 36800 N，1）可以继续工作时间：9613-5000 = 4613 h 2）改为半载可以继续工作时间：4613×23 = 36904 h

例3-1 如图所示，用8个M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许 用应力[σ ] =80 MPa，液压油缸的直径D =200 mm，为保证紧密性要求，剩余预紧力为QP′ =1.6F，试

求油缸内许用的的最大压强Pmax。

依题意： Q = QP′ + F =1.6F + F = 2.6F 由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N 汽缸许用载荷： FΣ = z F = 8F = 64043 N

例3-6 图示的夹紧联接中，柄部承受载荷P = 600N，柄长L=350mm，轴直径db =60mm，螺栓 个数z =2，接合面摩擦系数f = 0.15，螺栓机械性能等级为8.8，取安全系数S=1.5，可靠性系数Kf = 1.2，试确定螺栓直径。

例3-5 如例3-5 图1 所示螺栓联接，4 个普通螺栓成矩形分布，已知螺栓所受载荷R = 4000 N，L=300mm，r=100mm，接合面数m =1，接合面间的摩擦系数为f = 0.15，可靠性系数Kf = 1.2，螺栓的许用应力为[σ ] =240MPa，试求：所需螺栓的直径（d1）。、求得螺栓小径d1：

例 3-7 图示为一圆盘锯，锯片直径D =500 mm，用螺母将其压紧在压板中间。如锯片外圆的工 作阻力F t= 400N，压板和锯片间的摩擦系数f = 0.15，压板的平均直径D1=150mm，取可靠性系数Kf =1.2，轴的材料为 45钢，屈服极限σ S =360MPa，安全系数 S=1.5，确定轴端的螺纹直径。

3-52．在图示的汽缸联接中，汽缸内径D = 400mm，螺栓个数z =16，缸内压力p 在0~2 N/mm 之间变化，采用铜皮石棉垫片，试确定螺栓直径。

3-51．如题3-51 图所示，用6 个M16 的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓性能为8.8 级，安全系数 S = 3，缸内油压p =2.5N/mm2，为保证紧密性要求，剩余预紧力QP′ ≥1.5F，求预紧力QP 的取值范围。（端盖与油缸结合面处采用金属垫片）

3-53．图示为某减速装置的组装齿轮，齿圈为 45 钢，σ S = 355MPa，齿芯为铸铁 HT250，用 6个8.8 级M6 的铰制孔用螺栓均布在D0=110mm 的圆周上进行联接，有关尺寸如图所示。试确定该联接传递最大转矩Tmax。

3-54．如题3-54 图所示支架，用4 个普通螺栓联接。已知：R = 4000N，L = 400mm，b = 200mm，每个螺栓所加的预紧力QP = 3000 N，设螺栓和被联接件的刚度相等，求螺栓所受的总拉力Q 和剩余预紧力QP′。

例7-6 一对闭式直齿圆柱齿轮传动，已知：z1= 25，z2 = 75，m = 3 mm，φ d = 1，小齿轮的转速 n=970r/min。主从动轮的[σ H ] 1 = 690 MPa，[σ H ] 2 = 600 MPa，载荷系数K = 1.6，节点区域系数ZH = 2.5，2材料弹性系数ZE = 189.8 MPa，重合度系数Zε =0.9，是按接触疲劳强度求该齿轮传动传递的功率。

解：由已知条件：u = z2 / z1 = 75/25 = 3

d1 = m z1 = 3×25 = 75 mm

b =φd d1 = 1×75 = 75 mm 因为大齿轮的许用接触应力较低，故按大齿轮计算承载能力：

齿轮传动所能传递的功率为：

7-62．题7-62 图所示为二级直齿圆柱齿轮减速器，高速级与低速级的传动比相等 u1 = u2 = 3，低速级的齿宽系数为高速级的1.3倍，齿轮材料均为45 钢，小轮均调质处理，大轮均正火处理，其许用应力为：1 轮：[σ H ]1 = 590 N/mm2；2 轮：[σ H ] 2 = 490 N/mm2；3 轮：[ H ] σ 3= 580 N/mm2；4 轮：[σ H ] 4 = 480 N/mm2；两级齿轮的载荷系数K、ZE、ZH、Zε 均相同，其中高速级已根据接触强度算得d1 = 75mm，若使两对齿轮等接触疲劳强度，问低速级小齿轮直径d3 应为多少？

解：两对齿轮接触疲劳强度相等的条件为：接触强度的安全系数相等。可以写为

7-65．有两对标准直齿圆柱齿轮，其材料、热处理方式都相同，第A 对：mA = 2mm，zA1 = 50，zA2 = 150；第B 对：mB = 4mm，zB1 = 25，zB2 = 75；其齿宽b、小轮转速n1、传递功率P 也相等。按无限寿命考虑，试分析那对齿轮的接触强度高，那对齿轮的弯曲强度高。

解：依题意：两组齿轮中，每个齿轮的许用应力都相等，只需比较其接触应力和弯曲应力的大小来分析强度的高低。1）比较接触强度

因两对齿轮的传动比以及齿宽相等，可以通过中心距（或齿轮直径）的大小比较两对齿轮的接 触应力。

两对齿轮的中心距相等，说明在相同的载荷下，接触应力一样。又因为两者许用接触应力一样，所以接触强度相等。2）比较弯曲强度

在中心距和齿宽以及所受载荷相同的条件下，可以通过模数的大小比较两对齿轮的弯曲应力，A 对齿轮模数较小，弯曲应力较大，B 对齿轮模数较大，弯曲应力较小。所以，A 对齿轮弯曲强度较低，B 对齿轮弯曲强度较高。、例7-8 一对直齿圆锥齿轮传动如图所示，齿轮1主动，n1=960 r/min，转向如图，传递功率P = 3 kW，已知：m = 4mm，z1=28，z2 = 48，b =30mm，φ R =0.3，α = 20°，试求两轮所受三个分力的大小并在图中标出方向。

例7-9 图示圆锥—斜齿圆柱齿轮减速器。齿轮1主动，转向如图，锥齿轮的参数为：模数m=2.5mm，z1=23，z2 = 69，α = 20°，齿宽系数φ R =0.3；斜齿轮的参数为：模数mn=3mm，z3=25，z4=99，α n = 20°。试：(1)标出各轴的转向；

(2)为使Ⅱ轴所受轴向力较小，合理确定3、4轮的螺旋线方向；(3)画出齿轮2、3 所受的各个分力。

(4)为使Ⅱ轴上两轮的轴向力完全抵消，确定斜齿轮3的螺旋角β3（忽略摩擦损失）。

7-61．图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，高速级: mn1 =2 mm，z1= 20，z2= 80，β1 =13°，α = 20°，低速级：mn3 = 3 mm，z3= 25，z4= 75，β 3 =12°，α = 20°，齿轮 1 为右旋，n1 = 960 r/min，转向如图，传递功率P1= 5 kW，忽略摩擦损失。试：

1）在图上标出Ⅱ、Ⅲ轴的转向；2）合理确定（在图上标出）各轮的旋向；

3）确定2、3 轮所受各个分力的大小和方向。4）计算β3 取值多大才能使Ⅱ轴不受轴向力。解:1）各轴的转向如题7-61 解图所示。

2）

2、3轮为左旋、4轮为右旋，如图所示。

Fa3 = Ft3 tanβ = 4022× tan12° = 855 N Fr3 = Ft3 tanα n / cosβ 3 = 4022× tan 20° / cos12° =1496 N 4）为使Ⅱ轴不受轴向力，必须：|Fa2|=|Fa3|根据： Fa2 = Ft 2 tan β1Fa3 = Ft3 tan β 3 得到： 2 tan 1 = Ft β Ft3 tanβ 3 即：

忽略摩擦损失：T2 = T3，Ft2 = 2T2/d2，Ft3 = 2T3/d3则：

将上式整理得到：

第四篇：机械设计工程师

机械设计工程师简介

纠错

岗位职责

分类 机械类

机械设计工程师

可以从事结构设计的工作。结构类

结构设计工程师：熟悉家电类、工具类产品（包括手机外壳、吸尘器、电饭煲、豆浆机、榨汁机、电钻、打草机、剪枝机、电锯等产品）生产通用要求及工艺流程 ；熟练使用Pro-E等三维设计软件及AutoCAD等机械设计软件；熟悉注塑工艺，精通模具设计及模具制作工艺知识。工作内容

《现代机械设计方法》

1、负责机械加工类、家电类、工具类产品的结构设计，包括外部、内部结构及工装设计，使产品符合可靠性、可生产性、可维修性和成本的要求；

2、根据市场、生产的需要，对产品的设计提出改进方案并及时执行；

3、实施产品的结构件的可靠性实验，并做好零部件的评估和验证工作及产品结构风险分析；

4、及时完成相关的设计技术文档。工艺设计

工艺设计是根据生产纲领和总体设计的要求,对车间的生产工艺、设备、人员、部门设置、物料需求和流动、设备布置等各项问题做出正确的决定,计算工艺投资,并对车间建筑、供电、供热、供水、动力、排水及车间内外环境治理等设计提出合理要求,保证设计的完整和协调。工艺设计在工程设计中起着主导作用,直接影响工厂的规模、投资和建成后生产可靠性、技术先进性、经济效益的好坏。工艺人员熟练地掌握本专业的设计知识,是做好工艺设计的关键。在机械工厂设计中的工艺专业,是众多专业中的“主导专业”,是最先和业主接触的专业之一,能全面地了解和掌握项目产品的生产、使用和要求。工艺专业对项目的整体性具有比较完整的构想,由此也被称为“龙头专业”。工作要求

专科毕业 4 年以上(非机械类专业需 6 年)，本科毕业 3 年以上(非机械类需5年)，机械设计工程师

其中必须有 1 年以上在生产、科研企业工作经历，同等学历者需有 15 年以上的工作经历。所谓“机械类专业”是指在大学中学过机械原理、机械零件、理论力学和材料力学四门课程的专业。工程师资格需要申报并评定后，取得相应助理级、中级、高级工程师资格

第五篇：一般机械设计思路

一般机械设计思路

以我们提出的工作台设计为例

A 分析功能要求和附加要求

功能要求：运动参数和精度参数

运动参数：行程大小、行程分辨率和定位精度（行程分辨率+机构精度）

直线25mm；？建议30%～60%定位精度；0.002mm；

精度参数：定位精度、反向间隙、运动精度、单部件形位公差、机构复合的形位公差等

0.002mm；直线度0.002mm（突变小于0.05um）；没有机构复合的形位公差

附加要求：承载能力、刚度和外形尺寸等

20KG；刚度20KG小于0.1um； 对外形尺寸没有要求

B 结构选型

支撑：

滑动导轨（平平；平山；山山）；

圆直线导轨

方直线导轨

专用直线导轨（自制直接滚珠）

基准平面专用导轨

驱动：

皮带、链轮、齿轮

丝杆或滚珠丝杆

C结构设计

方直线导轨和滚珠丝杆

基座（底座，动板）形式、尺寸、是否干涉

方直线导轨的定位安装（底座，动板）形式、尺寸、是否干涉

滚珠丝杆的的定位安装（即主轴：短跨距：两端限位；长跨距：一端限位，一端游动；中跨距？）（底座，动板）

长跨距：一端限位，一端游动；

光栅、磁栅

基本零位开关、限位开关等

D 动力设计

电机的功率和安装（联轴节）