机械零件设计的基本要求

　　

机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求：

　　

▲避免在预定寿命期内失效的要求

　　

▲结构工艺性要求

　　

▲经济性要求

　　

▲质量小的要求

　　

▲可靠性要求

　　

一、避免在预定寿命期内失效的要求

　　

应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。

　　

1.强度要求

　　

提高零件强度的措施有：

　　

▲采用高强度的材料；

　　

▲使零件具有足够的截面尺寸；

　　

▲合理设计零件的截面形状，增大惯性矩；

　　

▲采用热处理和化学处理方法提高材料的强度性能；

　　

▲提高零件的制造精度，以减少工作时的动载荷；

　　

▲合理配置零件的相对位置，以降低零件的载荷。

　　

2.刚度要求

　　

零件在工作时的弹性变形不能超过允许的范围称为零件的刚度要求。

　　

提高零件刚度的措施有：

　　

▲增大零件的截面尺寸或增大惯性矩；

　　

▲缩短支承的跨距或采用多点支承。

　　

3.寿命要求

　　

影响零件寿命的主要因素有：疲劳破坏、腐蚀、磨损

　　

大部分零件工作在变应力下，故疲劳破坏是引起零件破坏的主要原因。影响疲劳强度的因素有：

　　

▲应力集中；

　　

▲零件的尺寸大小；

　　

▲零件表面质量及环境状况：

　　

零件处在腐蚀性介质中工作时，可能使材料遭到腐蚀。

　　

抗腐蚀的措施有：

　　

▲表面发兰（发黑）；

　　

▲表面镀层；

　　

▲表面涂漆；

　　

▲表面阳极化。

　　

二、结构工艺性要求

　　

零件工艺性良好的标志----在具体的生产条件下，零件要便于加工而加工费用又很低。

　　

1)毛坯选择合理

　　

制备方法：选用型材、铸造、锻造、冲压和焊接等。

　　

毛坯选择与生产批量、材料性能和加工可能性有关。

　　

单件或小批量生产时，选用棒料、板材、型材或焊件。

　　

大批量生产时，往往选用铸造、锻造、冲压等方法。

　　

2)结构简单合理

　　

▲最好采用平面、柱面、螺旋面等简单表面极其组合；

　　

▲尽量减少加工面数和加工面积；

　　

▲增加相同形状、相同元素（直径、圆角半径、配合、螺纹、键、齿轮模数等）的数量；

　　

▲尽量采用标准件；

　　

3)合理的制造精度和表面粗糙度

　　

零件的加工成本随精度和表面粗糙度的提高而急剧增加。决不能盲目追求高精度，应在满足使用要求的前提下，尽量采用较低的精度和表面质量。

　　

4)尽量减小零件的加工量

　　

▲毛坯形状和尺寸应尽量接近零件本身的形状和尺寸。力求使少或无切削加工，节约材料、降低成本。

　　

▲尽量采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金等先进工艺满足上述要求。

　　

三、经济性要求

　　

零件的经济性首先表现在零件的生产制造成本上。

　　

▲简化零件的结构，降低材料消耗；

　　

▲采用无余量、少余量的毛坯，减少加工工时；

　　

▲采用廉价而充足的材料代替昂贵材料；

　　

▲大型零件采用组合结构而非整体结构；

　　

▲尽量采用标准件。

　　

四、质量小的要求

　　

减小质量的好处：节约材料；减小惯性，改善机器的动力性能。

　　

减小质量的措施：

　　

▲采用缓冲装置来降低零件所受冲击载荷；

　　

▲采用安全装置来限制作用在零件所受最大载荷；

　　

▲从零件应力较小处削减部分材料，以改善零件受力的均匀性，提高材料的利用率；
 

　　

▲采用与工作载荷方向相反的预载荷，以降低零件的工作载荷；

　　

▲采用轻型薄璧冲压件或焊接件代替铸造、锻压件；

　　

▲采用强重比高的材料。

　　

五、可靠性要求

　　

零件的实效是随机发生的，其原因是零件所受的载荷、环境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化的。为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零件性能两个方面使其变化尽可能小。