【文章內(nèi)容簡介】 零件工藝性良好的標(biāo)志 在具體的生產(chǎn)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(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)。 單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件。 大批量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。 2) 結(jié)構(gòu)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(shù)和加工面積； 3) 合理的制造精度和表面粗糙度 零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。 ▲ 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件； ▲ 增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、 螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量； 4) 盡量減小零件的加工量 ▲ 毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。 ▲ 盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等先進(jìn)工藝滿足上述要求。 欲設(shè)計出工藝性良好的零件，設(shè)計者必須虛心向工藝技術(shù)人員和一線工人學(xué)習(xí)，在實踐中積累經(jīng)驗。 第五節(jié) 零件的結(jié)構(gòu)工藝性 一、工藝性 設(shè)計機(jī)械零件時，不僅應(yīng)使其滿足使用要求，即具備所要求的工作能力，同時還應(yīng)當(dāng)滿足生產(chǎn)要求，使所設(shè)計的零件具有良好的工藝性 ——在一定的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)條件下，花費勞動量最小，加工費用最少（工時少、設(shè)備少）的零件，就認(rèn)為具有良好的工藝性。 否則就可能制造不出來，或雖能制造但費工費料很不經(jīng)濟(jì)。 ——工藝性要求包括加工工藝和裝配工藝 零件結(jié)構(gòu)既要滿足使用上的要求，又要方便制造。下面列舉一些常見的工藝結(jié)構(gòu)，供畫圖時參考。 一、鑄造零件的工藝結(jié)構(gòu) 拔摸斜度 在鑄造零件毛胚時，為了方便從砂型中取出模樣，一般沿模樣拔模方向作成約 1： 2的斜度，稱為撥模斜度。 鑄造圓角 在鑄造毛胚個表面的相交處，都有鑄造圓角，這樣既方便起模，又能防止?jié)茶T鐵水時，將砂型沖壞，還可以避免鑄件在冷卻時產(chǎn)生裂痕或縮孔。 鑄件壁厚 二、零件加工面的工藝結(jié)構(gòu) 倒角和倒圓 在澆鑄零件時，為了避免各部分冷卻速度的不同而產(chǎn)生縮孔或裂痕，鑄件壁厚應(yīng)保持大致相等或逐漸變化。 為了去除零件的毛刺、銳邊和便于裝配，在軸和孔的端部，一般加工成 倒角 ； 為了避免應(yīng)力集中產(chǎn)生裂痕，在軸肩處往往加工成過渡形式稱為 倒圓 。 螺紋退刀槽和砂輪越程槽 為了便于退刀或使砂輪可以稍微越過加工面，常常在零件上先車出退刀槽或砂輪越程槽。 鉆孔結(jié)構(gòu) 凸臺和凹坑 為了減少加工面積，并保證零件表面之間有良好的接觸，常常在鑄件上設(shè)計出凸臺和凹坑。 三、經(jīng)濟(jì)性要求 零件的經(jīng)濟(jì)性首先表現(xiàn)在零件的生產(chǎn)制造成本上。 ▲ 簡化零件的結(jié)構(gòu)，降低材料消耗； ▲ 采用無余量、少余量的毛坯，減少加工工時； ▲ 采用廉價而充足的材料代替昂貴材料； ▲ 大型零件采用組合結(jié)構(gòu)而非整體結(jié)構(gòu)； ▲ 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。 四、質(zhì)量小的要求 減小質(zhì)量的好處： 節(jié)約材料； 減小慣性，改善機(jī)器的動力性能。 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； 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方面使其變化盡可能小。 167。 16 機(jī)械零件的計算準(zhǔn)則 ▲ 強(qiáng)度準(zhǔn)則 ▲ 剛度準(zhǔn)則 設(shè)計零件時，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計計算方法。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)。 高速運轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計應(yīng)注重 此項準(zhǔn)則。 當(dāng)計及隨機(jī)因素影響時，仍應(yīng)確 保上述各項準(zhǔn)則。 強(qiáng)度準(zhǔn)則是指零件中的應(yīng)力不得超過許用值 。 一、強(qiáng)度準(zhǔn)則 即： 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 ， 雖安全但浪費材料； S過小 ，雖節(jié)省材料 ， 但趨于危險 。 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算方法 ， 工程中通常是求出使用壽命時的疲勞極限作為計算的依據(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，經(jīng)過時間 t之后有 N件仍能正常工作，則該零件在該試驗環(huán)境條件下工作時間 t的可靠度定義為： R= N / N0 若 t↑ → R ↓ → N↓ R是時間的函數(shù)。 若在時間 t+dt內(nèi)，又有 dN個零件失效，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： RNNNdNt NNtlnln)(0 00???? ?? ?即： ???tteR 0)(? 零件可靠度的另一個指標(biāo)是兩次失效之間的平均無故障時間 m（ MTBF）， m與 λ 的關(guān)系為 : M=1/λ 167。 17 機(jī)械零件的設(shè)計方法 常規(guī)設(shè)計方法是指采用一定的理論分析和計算，結(jié)合人們在長期的設(shè)計和生產(chǎn)實踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進(jìn)行設(shè)計的方法。 機(jī)械零件的設(shè)計方法 常規(guī)設(shè)計方法 現(xiàn)代設(shè)計方法 理論設(shè)計 經(jīng)驗設(shè)計 模型實驗設(shè)計 1) 理論設(shè)計 根據(jù)長期的總結(jié)出來的設(shè)計理論和實驗數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計。 以受拉桿為例，強(qiáng)度計算公式為： σ ≤ σlim/S 或 F/A ≤ σlim/S F拉力， A截面積。 設(shè)計計算： A≥ FS/ σlim 校核計算有四種可選方式： σ = F/A