機械零件設計總論(1)-文庫吧

【正文】 零件設計 編制技術文件 評價 決策 —確 定結構形狀與尺寸 評價 部件設計 總體設計 機器設計的一般流程 設計機器的任務是在當前技術發展所能達到的條件下，根據生產及生活的需要提出的。不管機器的類型如何，一般來說，對機器都要提出以下的基本要求： ▲ 使用功能要求 167。 23 對機器的主要要求 使用功能要求 機器應具有預定的使用功能。這主要靠正確地選擇機器的工作原理，正確地設計或選用能夠全面實現功能要求的執行機構、傳動機構和原動機，以及合理地配置必要的輔助系統來實現。 在滿足預期功能的前提下 ， 要求 性能好 、 效率高 、成本低 ， 造型美觀 ， 在預定使用期限內要 安全可靠 ，操作方便 、 維修簡單 。 具體要求如下： ▲ 經濟性要求 ▲ 勞動保護要求 ▲ 可靠性要求 ▲ 其它專用要求 經濟性要求 機器的經濟性體現在設計、制造和使用的全過程中，設計機器時就要全面綜合地進行考慮。設計制造的經濟性表現為機器的成本低，使用經濟性表現為高生產率，高效率，低能耗，以及低的管理和維護費用等。 ▲ 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 提高設計和制造經濟性指標的主要途徑有 : 1） 采用先進的現代設計方法 (CAD)，使設計參數最 優化 ,達到盡可能精確的計算結果 ,保證機器足夠的可靠性。 2） 最大限度地采用標準化、系列化及通用化的零、 部件。 3） 盡可能采用新技術、新工藝、新結構和新材料。 4） 合理地組織設計和制造過程。 5） 力求改善零件的結構工藝性，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 ▲ 其它專用要求 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、零件本身物理和機械性能 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 ▲ 其它專用要求 其它專用要求 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： 機械零件曲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 機械零件失效的實例： 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 %。 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、螺旋面等簡單表面極其組合； ▲ 盡量減少加工面數和加工面積