機(jī)械設(shè)計(jì)-機(jī)械零件設(shè)計(jì)總論(編輯修改稿)
2025-02-03 15:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 減小質(zhì)量的措施： ▲ 采用緩沖裝置來降低零件所受沖擊載荷 ▲ 采用安全裝置來限制作用在零件所受最大載荷 ▲ 從零件應(yīng)力較小處削減部分材料，以改善零件受 力的均勻性，提高材料的利用率 ▲ 采用與工作載荷方向相反的預(yù)載荷，以降低零件 的工作載荷 ▲ 采用輕型薄璧沖壓件或焊接件代替鑄造、鍛壓件 ▲ 采用強(qiáng)重比高的材料 五、可靠性要求 零件的實(shí)效是隨機(jī)發(fā)生的，其原因是零件所受的載荷、環(huán)境溫度、零件本身物理和機(jī)械性能 等因素是隨機(jī)變化的。為了提高零件的可靠性，就應(yīng)當(dāng)在工作條件和零件性能兩個(gè)方面使其變化盡可能小。 167。 26 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 ▲ 強(qiáng)度準(zhǔn)則 ▲ 剛度準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。一般來講，有以下幾種準(zhǔn)則： ▲ 壽命準(zhǔn)則 ▲ 振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則 ▲ 可靠性準(zhǔn)則 ——確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的 塑性變形，是最基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ——確保零件不發(fā)生過大的彈性變形 ——通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān) ——高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重 此項(xiàng)準(zhǔn)則 ——當(dāng)計(jì)及隨機(jī)因素影響時(shí)，仍應(yīng)確 保上述各項(xiàng)準(zhǔn)則 強(qiáng)度準(zhǔn)則是指零件中的應(yīng)力不得超過許用值 。 即： 一、強(qiáng)度準(zhǔn)則 σ ≤ σlim σlim ——材料的極限應(yīng)力 脆性材料 σlim = σB (強(qiáng)度極限 ) 塑性材料 σlim = σS (屈服極限 ) 為了安全起見 ， 引入安全系數(shù) S， 得 σ ≤ σlim/S 或 σ ≤[ σ] S為大于 1的數(shù) ， S過大 ， 雖安全但浪費(fèi)材料； S過小 ， 雖節(jié)省材料 ， 但趨于危險(xiǎn) 。 ——許用應(yīng)力 二、剛度準(zhǔn)則 是指零件在力作用下的彈性變形量不得超過許用值 。 即 y ≤[ y] 三、壽命準(zhǔn)則 影響零件使用壽命的因素主要是腐蝕 、 磨損和疲勞 。 前兩者還沒有成熟的計(jì)算方法 ， 工程中通常是求出使用壽命時(shí)的疲勞極限作為計(jì)算的依據(jù) 。 四、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則 保證機(jī)器中受激振零件的固有頻率與激振源的頻率錯(cuò)開， 即要求： f fp 或 f fp 如果不滿足條件，可采取如下措施： ▲ 改變零件及系統(tǒng)剛性 ▲ 增減支承 ▲ 調(diào)整支承的位置 ▲ 隔離激振源 ▲ 采用阻尼元件以減小零件的振幅 五、可靠性準(zhǔn)則 可靠度的定義： 對件數(shù)為 N0的一批零件進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過時(shí)間 t之后有 N件仍能正常工作，則該零件在該試驗(yàn)環(huán)境條件下工作時(shí)間 t的可靠度定義為 R = N / N0 若 t↑ ? R ↓ ? N↓ ——R是時(shí)間的函數(shù)。 若在時(shí)間 t+dt內(nèi)，又有 dN個(gè)零件失效，則 dt內(nèi)零件的失效的比率定義為 NdtdNt /)( ??? ——失效率 “”表示 dN的增大將使 N減少。 分離變量并積分得 RNNNNt NNt lnlnd)(0 00???? ?? ?即 ?? ? t teR 0 )(? 零件可靠度的另一個(gè)指標(biāo)是兩次失效之間的平均無故障時(shí)間 m（ MTBF）， m與 λ 的關(guān)系為 M=1/λ 167。 27 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法 常規(guī)設(shè)計(jì)方法是指采用一定的理論分析和計(jì)算，結(jié)合人們在長期的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法 常規(guī)設(shè)計(jì)方法 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 理論設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (1) 理論設(shè)計(jì) 根據(jù)長期實(shí)踐總結(jié)出來的設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 以受拉桿為例，強(qiáng)度計(jì)算公式為 σ ≤ σlim/S 或 F/A ≤ σlim/S F ——拉力， A ——截面積。 設(shè)計(jì)計(jì)算 A≥ FS/ σlim 校核計(jì)算有四種可選方式 σ = F/A ≤ [σ] F≤ A [σ] Sca = σlim / σ ≥ S σlim ≥ S σ Sca ——計(jì)算安全系數(shù) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) ——根據(jù)對某類零件已有的設(shè)計(jì)與使用實(shí)踐而歸納出的經(jīng)驗(yàn)公式，或根據(jù)設(shè)計(jì)者本人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)用類比的方法所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。這對于那些使用要求變化不大而結(jié)構(gòu)形狀已典型化的零件，是很有效的設(shè)計(jì)方法。例如 箱體、機(jī)架、傳動件的結(jié)構(gòu)要素 等。 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法 常規(guī)設(shè)計(jì)方法 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 理論設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ——把初步設(shè)計(jì)的零、部件或機(jī)器做成小模型或小尺寸樣機(jī)，經(jīng)過試驗(yàn)的手段對其特性進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果再對設(shè)計(jì)進(jìn)行逐步修改，達(dá)到完善。 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法 常規(guī)設(shè)計(jì)方法 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 理論設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 這種方法對于那些尺寸巨大而結(jié)構(gòu)又很復(fù)雜的重要零件的設(shè)計(jì)是一種很有效的方法。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是指在近二三十年發(fā)展起來的更為完善、科學(xué)、計(jì)算精度高、設(shè)計(jì)與計(jì)算速度更快的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。 優(yōu)化設(shè)計(jì) 可靠性設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法 常規(guī)設(shè)計(jì)方法 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 理論設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 167。 28 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟 (1) 根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。 為此，必須對各種零件的不同類型、優(yōu)缺點(diǎn)、特性和使用范圍等，進(jìn)行綜合對比與正確選用。 (2) 根據(jù)機(jī)器的工作要求，計(jì)算作用在零件上的載荷。 (3) 根據(jù)零件的工作條件及對零件的特殊要求 (如高溫 環(huán)境等 )選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀? (4) 根據(jù)零件的失效形式，確定零件的計(jì)算準(zhǔn)則，通 過計(jì)算，確定零件的基本尺寸。 (5) 根據(jù)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (6) 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成之后，必要時(shí) ]進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算， 以判定結(jié)構(gòu)的合理性。 (7) 繪制零件工作圖，并撰寫計(jì)算說明書。 潘存云教授研制 選擇零件類型、結(jié)構(gòu) 寫出計(jì)算說明書 畫出零件工作圖 校 核 計(jì) 算 計(jì)算零件上的載荷 確定計(jì)算準(zhǔn)則 選擇零件的材料 確定零件的基本尺寸 結(jié) 構(gòu) 設(shè)
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