机械设计

关于机械设计思维导图，包含联接设计、基础知识、传动设计、轴等。希望此脑图对你有所帮助！

机械设计

联接设计

6：螺纹 73页

类型和参数

螺纹连接

螺栓

双头螺柱

螺钉

紧定螺钉

螺旋连接（传动）

滑动（铸锡青铜）

滚动

静压

性能等级

螺栓螺柱螺钉（3.6）

螺母（4 04 ）中碳钢

拧紧（M12 变载荷大）

防松（防止螺纹副转动）

摩擦（弹簧垫圈 ）

直接锁住（开头销 止动垫圈 串联金属丝）

破坏螺纹副（焊住）

失效

静载荷（螺纹的塑性变形和断裂）

变载荷（螺栓杆的疲劳断裂 65 20 15）

横向（剪断压溃）

强度计算

受拉

横向力加预紧力

工作载荷加预紧力

变载荷

受剪（切应力和压应力）

螺栓组设计

轴对称 偶数 避免弯曲载荷 中间受力小少设螺栓

轴向

横向

受拉

受剪

转动力矩

受拉

受剪

翻转力矩

提高螺栓联接强度（提高疲劳强度）

降低应力幅

减小螺栓刚度（增长 减径 中空）

增大被联接件刚度（密封环 刚度大的垫片）

均匀螺纹牙受力（由于螺栓螺母变形性质不同导致 螺母下面螺纹受力大）

悬置螺母（变形一致）

内斜螺母（减小下面受力）

环槽螺母（可变形）

钢丝螺母

减小附加应力和应力集中

避免弯曲应力

增大牙根处圆角半径

适当预紧力

矩形传动效率最高

轴毂（60）

键连接

平键

普通

ABC 周

导向平键 滑键 周➕轴➕动联接

半圆（锥形 削弱大）

楔键

切向 120° 传力矩大

传力矩大：平➕切 定心精度：平 动：导向和滑键 其他都是静 轴向：楔 切 轴端：半圆平键C

面积看直径 长度看轴毂

失效：压溃 磨损磨损

强度计算公式

双键两要求和计算公式

花键

矩形花键三种定心方式

渐开线 齿形定心 30 45

优点

强度公式

销联接 安全定位 圆柱圆锥槽

传动设计

带传动（122）

优缺点

分类

平带

V带（40°）

带轮要小于40°（带受拉楔角减小➕要压紧）

受力分析

两个力的公式

应力分布图

弹性滑动和打滑的概念 后果 区别

失效（打滑和疲劳破坏）

极限速度和最佳速度

提高工作能力方法

增大摩擦系数（v带好 当量摩擦系数）

增到包角（减小传动比，增大中心距，张紧装置）可增加有效压力

最佳转速 高强度材料

系数选择

最小直径（弯曲应力导致疲劳损坏）

包角不小于120° 传动比不大于7

中心距过大颤动，过小疲劳损坏且包角小

张紧力过小摩擦小易打滑，过大寿命低

V带根数小于12➕公式

型号看计算功率和小带轮转速

张紧装置

定期（张紧轮装在松边内侧）

自动张紧

齿轮传动（147）

优缺点

系数

齿形角20°，齿顶高m,工作齿高2m，顶隙0.2m

12个精度，1级最高（运动准确性 传动平稳 载荷均匀）

分度圆压力角,分度圆直径，中心距，齿顶高，齿根高，分度圆齿距，基圆齿距

变位系数根本目的在于随着齿轮改变，轮齿形状也改变，可使渐开线上不同部分做工作齿廓（分高度变位和角度变位）

失效（齿轮失效） 提高硬度降低粗糙度加润滑

轮齿折断

疲劳或过载导致

表面强化 增加刚度

齿面点蚀/接触疲劳磨损（闭式传动）

发生地方和原因

开式没有

齿面胶合（高速重载）

齿面磨粒磨损

两种

措施

齿面塑性流动（低速重载，频繁启动）

闭考虑点蚀，折断，胶合 开考虑折断和磨粒磨损

齿轮材料（小齿面硬度高）

锻钢 铸钢 铸铁 非金属材料

热处理方法

受力分析

三个力

轴向力，主动轮上用，右旋用右手：握住轴线，四指旋转方向，拇指轴向力方向。从动轮相反

圆周力，与旋转方向主反从同

径向力，指圆心

一定是一个左旋一个右旋

左右旋判断方法（四指轴线，拇指即倾斜方向）

子主题

计算载荷分析和四个系数

直齿轮强度计算

齿面接触疲劳强度计算（两个公式）

齿根弯曲疲劳强度计算（两个公式 小齿轮齿数选择 开式闭式不同计算方法）

斜齿轮（啮合更好但产生轴向力）强度计算：公式类似上面，多螺旋角β

直齿轮精度的噪声大振动大圆周速度需低

润滑

作用

开式 人工定期

闭式 浸油和喷油（原因） 油量多少取决于齿轮所传递的功率 润滑油粘度根据圆周速度选

传动效率（三损失）

蜗杆传动（197）

优缺点

失效（点蚀 齿根折断 齿面胶合 磨料磨损 后两个是主要形式）

主要涡轮齿轮失效，少部分涡杆刚度不足

闭式

开式

材料

要求

蜗杆 合金钢碳钢

蜗轮四种

蜗轮的整体式（铸铁材料或直径小）和装配式

参数

模数压力角相等

蜗杆的分度圆直径（查表）和直径系数（刚度）

蜗杆头数不同取法和蜗轮齿数的最少齿数

导程角公式和过大过小

传动比（不等于直径比）

标准中心距（整数）

传动变位的目的

蜗杆不变蜗轮变

不同和相同

受力分析

径向力 指轴心

圆周力与转速方向主反从同

蜗杆轴向力左右手法则，蜗轮看反作用力

蜗杆右旋则蜗轮一定也是右旋

效率同齿轮➕啮合效率公式

强度计算（只看蜗轮）

接触疲劳公式

弯曲疲劳公式

蜗杆刚度公式（最大挠度）

润滑 闭式根据速度分三种 开式粘度更高

热平衡

原因

公式

提高散热能力措施

提高传动性能（增润降磨）的4措施

链传动（226）

优缺点

链的三种分类

传动链结构

多排链排数不超过4排，传递大载荷可用多根三排链

一根链的节数为偶数则要用联接链节，奇数则加一个过渡链节（少用 但可用于重载冲击情况）

滚子链的标记 链号-排数x节数

齿形链（齿楔角60或70°） 三种形式

大链轮铸铁 小链轮钢（啮合次数多 更硬）

不均匀性

平均链速公式

平均传动比和瞬时传动比公式

动载荷三种形成原因和影响因素

受力分析（上紧下松）

六个力的公式

6种失效形式

参数

齿数过少4或过多1后果 链节偶数 链轮选质数

传动比 3左右

功率

链节数 过大过少后果

中心距 过大过小

两链轮如何分布 紧边在上面

张紧目的和方法 张紧装置放主动轮松边，直径接近小链轮

润滑油加松边上

轴

轴（247）

分类

转轴心轴传送轴承

材料

三个选择因素

两个注意

结构设计

轴肩处圆角尺寸及作用这个

一根轴上各个键槽应在同一母线上。轴的配合直径圆整为标准值可便于装配

轴的直径和载荷大小有关 长度应尽量使结构紧凑

强度设计 防轴断

扭转两个公式➕补偿键槽

弯扭合成一个公式

安全系数

疲劳强度下 三个公式

静强度下 三个公式

提高强度4措施

刚度 防过大弹性变形 高速轴需防共振

滑动轴承（274）

油孔和油沟位置和作用

材料（轴瓦 轴承衬）

轴瓦三种失效形式及其材料的要求

常用的三种材料和性质

轴承座常是铸铁

润滑

润滑油选用原则 粘度

润滑方式

油润滑（间歇式和连续式）

脂润滑 间歇

润滑方式确定公式

轴承计算

非液体润滑

径向条件性计算三个公式及原因

推力两个公式

液体动压

形成原理（粘度 滑动速度 收敛性的间隙 供油量）

转速增大载荷减小则偏心距增大

计算过程（4个公式）

系数

宽径比B′/d 小则占用空间小，压强大，平稳性高。 大则轴承端泄油量少（d小），承载能力高（B大），升温高（流入多流出少 温度带不出）

相对间隙ψ 根据载荷和速度选 速度高则ψ大，可减少发热 载荷大则ψ小，可提高承载能力

平均压强大可减小轴承尺寸运行平稳，过大易损坏

粘度大则油厚大，过大易发热

液体静压

特点：润滑状态与油压和转速关系小，转速小也有油膜，提高油压可以提高承载能力，转速不高所以轴承摩擦系数小

滚动轴承

优缺点

类型

向心（径向载荷） 推力轴承（轴向载荷） 向心推力

调心球轴承 1（结构代号就是类型代号

圆锥滚子轴承 3

推力球轴承 5

深沟球轴承 6 最常用

角接触球轴承7

滚子轴承 N

接触角越大，承载能力越强

代号=前置代号+基本代号+后置代号 比如 7310C/P5

前置代号如上

基本代号=类型代号+尺寸（宽度/高度➕直径 宽度为0可省略）+内径代号（内径代号为04-96时，真实的公称直径为代号✖️5 单位㎜ 当内径为22 28 35以及大于500等等时要在内径代号前加/）

后置代号

内部结构代号：字母 C AB B分别代表接触角为15 25 40°

公差等级代号 字母P数字组合 0为最低级

游隙代号 C和数字 代表精度

配置代号 /DB背对背 DF面对面 DT串联

选择

滚子承载比球大 高速选球（点接触摩擦小） 角或深沟可代替推力 圆柱滚子和滚针对偏斜最敏感 球比滚子便宜

工作分析

承载区 实际与扩大

两个公式

失效：疲劳点蚀（ 一般转速） 塑性变形（低速） 磨损 胶合

寿命计算 讲寿命要带上可靠度

基本额度寿命含义

基本额度动负载含义C

Cr Ca 90％

计算公式4个

当量动负荷P四种情况

角接触球轴承和圆锥滚子轴承

受到径向载荷后产生派生轴向力Fs（方向是小口指向大口） 小口对小口 即背靠背 反装 大小：C AB B 对应Fs等于(e 0.68 1.14)Fr

计算：先写出外来径向和轴向力，轴承力平衡得到的径向载荷，上面公式得到的派生轴向力 所有力进行相加得到总力方向（朝着力方向窜动） 窜动方向与派生轴向力相同的轴承就放松，相反就压紧 放松的轴承的轴向载荷即等于自身的派生轴向力，压紧的等于放松的派生轴向力➕外来轴向力

先按上面算出每个轴承的受力 根据公式和表格得出XY指，得出当量载荷 取最大的当量载荷带入寿命计算公式算出时间即可

静载荷三个C和三个公式

轴承的预紧即产生一定轴向力以消除轴向间隙，并在滚子和滚道接触处产生弹性预变形以提高精度

润滑看dn值

配合

内圈与轴颈 基孔制

外圈与轴承座 基轴制 都是单向负偏差

回转套圈要紧，工作强度大要紧，经常拆要松

基础知识

绪论

三部分组成机器

机器满足啥要求

三种设计方法

机械设计步骤

机械零件设计步骤

五种计算方法

标准化设计及优点

零件的强度 （8）

失效主要原因

载荷

静 变

名义 计算（考虑不均匀）

载荷系数取决于工作机和原动机性能

应力

静 三变

五个参数

强度准则

两个公式

寿命准则 三因素

可靠度准则

失效

4种形式

5个方法提高强度

三种表面强度公式

刚度与柔度

3种方法提高刚度

振动 避免共振

4种方法减轻

冲击强度公式

4种减轻

零件的疲劳设计（20）

疲劳断面三特征及原因 两过程

疲劳极限定义

材料的疲劳曲线

公式

四区

循环特性的影响

寿命系数

材料的疲劳极限应力图

塑 脆区别

三点坐标

图像

零件的疲劳强度三系数及综合公式

零件的疲劳极限应力图

零件疲劳安全系数计算

应力幅计算 疲劳区

静强度 塑性区

疲劳积累假说

总功相等

总损伤率公式

等效应力 等效最高次数 等效次数

摩擦磨损润滑（37）

摩擦

分类

摩擦系数变化

粘着理论

三种边界膜（工作温度）

磨损

三阶段

4种分类及减轻方法

润滑

五作用

润滑油

粘度

动力

运动

条件

粘温特性 指数大 变化小

粘压

润滑性 极压 闪点 凝点 氧化稳定性

润滑脂四类及特点

锥入度 深度

滴点（决定工作温度 低于滴点）

添加剂三作用

润滑三类 膜厚比

密封作用和分类

静密封

直接接触

非接触 比如垫圈

动

旋转

接触 比如油封密封

非接触 间隙密封

往复