機械設計-機械零件設計總論-文庫吧

【正文】 使其用料少、易加 工、易裝配。 （ 1） 合理地提高機器的機械化和自動化水平，以期提 高機器的生產率。 提高使用經濟性指標的主要途徑有 （ 2） 選用高效率的傳動系統，盡可能減少傳動的中間 環節，以期降低能源消耗。 （ 3） 適當地采用防護及潤滑，以延長機器的使用壽命。 （ 4） 采用可靠的密封，減少或消除滲漏現象。 (1)要使機器的操作者方便和安全。 因此設計時要按照人機工程學的觀點布置各種按鈕、手柄，使操作方式符合人們的 心理和習慣，同時，設置完善的安全裝置、報警裝置、顯示裝置等。 (2）改善操作者及機器的環境。 所設計的機器應符合勞動保護法規的要求。降低機器運轉時的噪聲水平，防止有毒、有害介質的滲漏，對廢水、廢氣和廢液進行治理。 ▲ 使用功能要求 ▲ 經濟性要求 ▲ 勞動保護要求 ▲ 可靠性要求 ▲ 其他專用要求 機器的可靠度 ——指在規定的使用時間內和預定的環境下機器能夠正常工作的概率。 機器由于某種故障而不能完成預定的功能稱為失效，它是隨機發生的，其原因是零件所受的 載荷、環境溫度、零件本身物理和力學性能 等因素是隨機變化的。為了提高零件的可靠性，就應當在工作條件和零件性能兩個方面使其變化盡可能小。 ▲ 使用功能要求 ▲ 經濟性要求 ▲ 勞動保護要求 ▲ 可靠性要求 ▲ 其他專用要求 其他專用要求 ——針對不同機器所特有的要求。例如： (1)對機床有長期保持精度的要求； (2)對飛機有質量小，飛行阻力小而運載能力大的要求； (3)對流動使用的機器有便于安裝和拆卸的要求； (4)對大型機器有便于運輸的要求等等。 ▲ 使用功能要求 ▲ 經濟性要求 ▲ 勞動保護要求 ▲ 可靠性要求 ▲ 其它專用要求 機械零件的失效： 機械零件由于某種原因不能正常工作時 ， 稱為 失效 。 工作能力 ——在不發生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是對載荷而言，所以習慣上又稱為 承載能力。 例如 ， 發生強烈的振動 ， 聯接的松弛 ， 摩擦傳動的打滑等 。 167。 24 機械零件的主要失效形式 整體斷裂 過大的殘余變形 工作表面的過度磨損或損傷 破壞正常的工作條件 零件的失效形式 如軸、齒輪、軸瓦、軸頸、螺栓、帶傳動等。機械零件雖然有多種可能的失效形式，歸納起來最主要的為 機械零件失效實例： 潘存云教授研制 輪齒塑性變形 潘存云教授研制 齒輪輪齒折斷 潘存云教授研制 軸承內圈破裂 潘存云教授研制 軸承外圈塑性變形 失效原因 : 強度 、 剛度 、 耐磨性 、 振動穩定性 、 溫度等 原因 。 統計結果顯示： 斷裂僅占 %。 腐蝕 、 磨損 、 疲勞破壞占 %。 這是主要失效原因。 潘存云教授研制 齒面接觸疲勞 潘存云教授研制 軸瓦磨損 ▲ 避免在預定壽命期內失效的要求 ▲ 結構工藝性要求 ▲ 經濟性要求 ▲ 質量小的要求 ▲ 可靠性要求 機器是由各種各樣的零部件組成的，要使所設計的機器滿足基本要求，就必須使組成機器的零件滿足以下要求： 應保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。 167。 25 設計機械零件時應滿足的基本要求 一、避免在預定壽命期內失效的要求 提高零件強度的措施有： ▲ 采用高強度的材料 ▲ 使零件具有足夠的截面尺寸 ▲ 合理設計零件的截面形狀，增大慣性矩 ▲ 采用熱處理和化學處理方法提高材料的強度性能 ▲ 提高零件的制造精度，以減少工作時的動載荷 ▲ 合理配置零件的相對位置，以降低零件的載荷 2. 剛度要求 零件在工作時的彈性變形不能超過允許的范圍稱為零件的 剛度要求 。 提高零件剛度的措施有 ▲ 增大零件的截面尺寸或增大慣性矩； ▲ 縮短支承的跨距或采用多點支承。 3. 壽命要求 影響零件壽命的主要因素有 大部分零件工作在變應力下，故疲勞破壞是引起零件破壞的主要原因。影響疲勞強度的因素有 疲勞破壞 腐蝕 磨損 ▲ 應力集中 ▲ 零件的尺寸大小 ▲ 零件表面質量及環境狀況 零件處在腐蝕性介質中工作時，可能使材料遭到腐蝕。 抗腐蝕的措施有 ▲ 表面發蘭（發黑） ▲ 表面鍍層 ▲ 表面涂漆 ▲ 表面陽極化 二、結構工藝性要求 零件工藝性良好的標志 ——在具體的生產條件下，零件要便于加工而加工費用又很低。 工藝性的基本要求： (1) 毛坯選擇合理 制備方法： 選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。 毛坯選擇與生產批量、材料性能和加工可能性有關。 單件或小批量生產時，選用棒料、板材、型材或焊件。 大批量生產時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。 (2) 結構簡單合理 ▲ 最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面及其組合 ▲ 盡量減少加工面數和加工面積 (3) 合理的制造精度和表面粗糙度 零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。決不能盲目追求高精度，應在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質量。 ▲ 盡量采用標準件 ▲ 增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、螺紋、鍵、齒輪模數等）的數量 (4) 盡量減小零件的加工量 ▲ 毛坯形狀和尺寸應盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工，節約材料、降低成本 ▲ 盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉 末冶金等先進工藝滿足上述要求 欲設計出工藝性良好的零件，設計者必須虛心向工藝技術人員和一線工人學習，在實踐中積累經驗。 三、經濟性要求 零件的經濟性首先表現在零件的生產制造成本上。 ▲ 簡化零件的結構，降低材料消耗 ▲ 采用無余量、少余量的毛坯，減少加工工時 ▲ 采用廉價而充足的材料代替昂貴材料 ▲ 大型零件采用組合結構而非整體結構 ▲ 盡量采用標準件 四、質量小的要求 減小質量的好處 節約材料； 減小慣性，改善機器的動力性能。 減小質量的措施： ▲ 采用緩沖裝置來降低零件所受沖擊載荷