機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

白利軍+康占武

【摘 要】現(xiàn)代機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，要求在設(shè)計(jì)中更充分地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出更具有生命力的產(chǎn)品。為此，要把握機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，嚴(yán)格計(jì)算機(jī)械零部件的失效形式，正確選擇機(jī)械零部件表面粗糙度。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械；零部件；創(chuàng)新；設(shè)計(jì)

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展，促使機(jī)械制造必須不斷創(chuàng)新。只有不斷創(chuàng)新，才能適應(yīng)時(shí)代的需要，適應(yīng)市場(chǎng)的需要，適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的需要，才能不被市場(chǎng)所淘汰，才能進(jìn)一步占領(lǐng)市場(chǎng)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并隨著市場(chǎng)的發(fā)展而發(fā)展。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是創(chuàng)新?，F(xiàn)代機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，要求在設(shè)計(jì)中更充分地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出更具有生命力的產(chǎn)品。

一、把握機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案中的機(jī)構(gòu)和構(gòu)件只有通過(guò)零部件設(shè)計(jì)才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時(shí)它也是機(jī)械總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等，進(jìn)行失效分析和工作能力計(jì)算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)應(yīng)滿足的要求是由零部件設(shè)計(jì)所決定的，機(jī)械零部件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強(qiáng)度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動(dòng)穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟(jì)性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護(hù)要求和安全要求等。這些要求往往互相影響，互相牽制，必須全面綜合考慮，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。

二、嚴(yán)格計(jì)算機(jī)械零部件的失效形式

機(jī)械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點(diǎn)蝕、塑性變形、過(guò)度彈性變形、共振、過(guò)熱及過(guò)度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設(shè)計(jì)零部件時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行零部件的失效分析，預(yù)估失效的可能性，采取相應(yīng)措施，其中包括理論計(jì)算，計(jì)算所依據(jù)的條件稱為計(jì)算準(zhǔn)則，常用的計(jì)算準(zhǔn)則有：一是強(qiáng)度準(zhǔn)則。強(qiáng)度是機(jī)械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過(guò)大塑性變形等失效的能力。強(qiáng)度要求是保證機(jī)械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準(zhǔn)則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準(zhǔn)則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)或剛度較小的機(jī)械，在工作時(shí)應(yīng)避免發(fā)生共振。振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求所設(shè)計(jì)的零部件的固有頻率與其工作時(shí)所受激振源的頻率錯(cuò)開(kāi)。四是耐熱性準(zhǔn)則。機(jī)械零部件在高溫工作條件下，由于過(guò)度受熱，會(huì)引起潤(rùn)滑油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問(wèn)題，使零部件失效或機(jī)械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應(yīng)合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料，必要時(shí)須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指相互接觸并運(yùn)動(dòng)零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過(guò)度磨損后，將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，削弱其強(qiáng)度，降低機(jī)械精度和效率，以致零部件失效報(bào)廢。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施，力求提高零部件的耐磨性，以確保質(zhì)量。

三、正確選擇機(jī)械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，是檢驗(yàn)零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機(jī)械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計(jì)算法、試驗(yàn)法和類比法。在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)用最普通的是類比法，此法簡(jiǎn)便、迅速、有效。應(yīng)用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。最常用的是與公差等級(jí)相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下，機(jī)械零部件尺寸公差要求越小，機(jī)械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。在實(shí)際工作中，對(duì)于不同類型的機(jī)器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對(duì)表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問(wèn)題。在機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，對(duì)于不同類型的機(jī)器，其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設(shè)計(jì)工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā)，全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性，才能作出合理的選擇和完美的設(shè)計(jì)。

總之，機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)必須適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要；必須改革、創(chuàng)新、發(fā)展。這就要求機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)必須科學(xué)合理，必須充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下，在市場(chǎng)導(dǎo)向下，設(shè)計(jì)出更新穎、更實(shí)用、更有效率的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)出具有強(qiáng)大生命力和競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。

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