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      機械零件設計的基本要求 - 高性能臥式加工中心 臥式鏜銑床 數控龍門加工中心

      發布日期:2019-01-10 作者: 點擊:

      機械零件是指組成機器的不可拆分的基本單元,如螺栓、螺釘、鍵、帶、齒輪、軸、彈簧、銷等。機械零件設計是從機器的工作原理、承載能力、構造和維護等方面研究通用機械零件的設計問題,其中包括如何合理確定零件的形狀和尺寸、如何合理選擇零件的材料以及如何使零件具有良好的工藝性等。


      機械零件是組成機器的基本單元,要使所設計的機器滿足基本使用要求,就必須使組成機器的零件滿足以下要求。


      1、避免在預定壽命期內失效的要求

      在預定壽命期內不失效的要求包括三方面:強度、剛度、壽命。


      (1)強度

      機械零件在工作中發生斷裂、磨損或不允許的變形統屬強度不足。上述失效形式,除了用于安全裝置中預定適時破壞的零件外,對任何零件都是應當避免的。因此保證零件有足夠的強度,是機器正常工作的一個基本要求。


      為了提高機械零件的強度,在設計時原則上可以采用以下的措施:采用強度高的材料;使零件具有足夠的截面尺寸;合理地設計零件的截面形狀,以增大截面的慣性矩;采用熱處理和化學熱處理方法,以提高材料的力學性能;提高運動零件的制造精度,以降低工作時的動載荷;合理地配置機器中各零件的相互位置,以降低作用于零件上的載荷等。


      (2)剛度

      機械零件在工作時所產生的彈性變形不超過允許的限度,就叫做滿足了剛度要求。對于彈性變形過大就要影響機器工作性能的零件,設計時除了要作強度計算外,還必須作剛度計算。


      為了提高零件的整體剛度,可采取如下措施:增大零件截面尺寸或增大截面的慣性矩;縮短支承跨距或采用多支點結構,以減小撓曲變形等。


      (3)壽命

      有的機械零件在工作初期雖然能夠滿足各種要求,但在工作一定時間后,卻可能由于某些原因而失效。這個零件正常工作延續的時間就叫零件的壽命。


      零件壽命是決定機器壽命的基礎,零件的破壞會導致機器無法正常工作。影響零件壽命的主要原因有:材料的疲勞,材料的腐蝕以及相對運動零件接觸表面的磨損。


      2、結構工藝性要求

      機械零件具有良好的結構工藝性,是指在既定的生產條件下,能夠方便而經濟地生產出來,并便于裝配。所以零件的結構工藝性應從毛坯制造、機械加工過程及裝配等幾個生產環節加以綜合考慮。工藝性還和批量大小及具體的生產條件相關。為了改善零件的工藝性,就應當熟悉當前的生產水平及條件。對零件的結構工藝性具有決定性影響的零件結構設計,在整個設計工作中占有很大的比重,因而必須予以足夠的重視。


      3、經濟性要求

      機械零件的經濟性首先表現在零件本身的生產成本上。零件的經濟性決定了機器的經濟性,設計零件時,應力求設計出耗費(包括錢財、制造時間及人工)Z少的零件。


      要降低機械零件的成本,首先要采用輕型的零件結構,以降低材料消耗,并且采用廉價而供應充足的材料以代替貴重材料,可以降低材料費用;采用少余量或無余量的毛坯或簡化零件結構,以減少加工工時;工藝性良好的結構就意味著加工及裝配費用低,所以工藝性對經濟性有著直接的影響,對于大型零件采用組合結構以代替整體結構,這些對降低零件成本均有顯著的作用。另外,盡可能采用標準化的零、部件,就可在經濟性方面取得很大的效益。


      4、質量小的要求

      對絕大多數機械零件來說,都應當力求減小其質量。減小質量有兩方面的好處:一方面可以節約材料,節約材料就意味著節省成本;另一方面,對于運動零件來說,可以減小慣性,改善機器的動力性能。


      可采取以下措施減小機械零件的質量:采用緩沖裝置來降低零件上所受的沖擊載荷;使用安全裝置來限制作用在主要零件上的Z大載荷;適當減少零件上應力較小處材料,以改善零件受力的均勻性,從而提高材料的利用率;施加與工作載荷相反方向的預載荷,以降低零件上的工作載荷,采用輕型薄壁的沖壓件或焊接件來代替鑄、鍛零件,以及采用強重比高的材料等。


      5、可靠性要求

      機器的可靠性是由零件的可靠性保證的,零件可靠度是指在規定的使用時間內和預定的環境條件下,機械零件能夠正常地完成其功能的概率。對于絕大多數機械來說,失效的發生都是隨機性的。因此,為了提高機械零件的可靠性,就應當在工作條件和零件的性能兩個方面使其隨機變化盡可能地小。此外,在使用中加強維護和對工作條件進行監測,也可以提高機械零件的可靠性。


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