㈠ 什麼是機械零件的設計准則
1、強度准則
要求機械零件的工作應力σ不超過許用應力[σ]。其典型的計算公式是:
(3-16)
σlim——極限應力,對受靜應力的脆性材料取其強度極限,對受靜應力的塑性材料取其屈服極限,對受變應力的零取其疲勞極限。
S——安全系數。
2.剛度准則
機械零件在受載荷時要發生彈性變形,剛度是受外力作用的材料、機械零件或結構抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產生單位變形所需的外力值來量度。機械零件的剛度取決於它的彈性模量E或切變模量G、幾何形狀和尺寸,以及外力的作用形式等。分析機械零件的剛度是機械設計中的一項重要工作。對於一些需要嚴格限制變形的零件(如機翼、機床主軸等),須通過剛度分析來控制變形。我們還需要通過控制零件的剛度以防止發生振動或失穩。另外,如彈簧,須通過控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。剛度准則是要求零件受載荷後的彈性變形量不大於允許彈性變形量。剛度准則的表達式為
(3–17)
y是彈性變形量,如撓度、縱向伸長(縮短):[y]為相應的許用彈性變形量。零件的彈性變形量可由理論計算或經實驗得到,許用變形量則取決於零件的用途,根據理論分析或經驗確定。
3.耐熱性准則
由於摩擦等原因,機械在運轉時,機械零件和潤滑劑的溫度一般會升高。過高的工作溫度將導致潤滑效果下降,同時,還會引起零件的熱變形、硬度和強度下降,甚至損壞。如在高溫時,金屬機械零件可能發生膠合、卡死;塑料等非金屬機械零件可能發生軟化,甚至熔化等,在某些場合還會引起熱應力。耐熱性准則一般是控制機械零件的工作溫度不要超過許用值,以保證零部件正常工作,其表達式是
(3–18)
為了改善散熱性能、控制溫升,必要時可以採用水冷或氣冷等措施。
4.振動穩定性准則
當激勵的頻率等於物體固有頻率時,物體振幅最大,激勵的頻率與固有頻率相差越大,物體的振幅越小。激勵的頻率接近物體的固有頻率時,受迫振動的振幅會很大,這種現象叫做共振。振動穩定性指機械零件在機器運轉時避免發生共振的品質。
為了延長機器的壽命,為了避免軸和機器的損壞,應驗算軸的振動穩定性,特別是高速機器的軸。振動穩定性准則要求機械零件的固有頻率應與激勵的頻率錯開,保證不發生共振。
設機器中受激勵作用的零部件的固有頻率為f,激勵力的頻率為fp,一般要求
fp<0.85f或fp>1.15f(3–19)
改變機械零件的剛度和質量可以改變其固有頻率。增大機械零件的剛度和減小其質量,提高其固有頻率;減小機械零件的剛度和增大其質量則降低機械零件的固有頻率。有時,機器運轉時為了防止共振要調節轉速。
軸產生共振的主要原因是:由於材料內部質量不均勻,加之製造和安裝的誤差,使其質心和它的旋轉中心產生偏差,軸旋轉時產生慣性力,這個慣性力使轉子作強迫振動。軸在引起共振時的速度稱為臨界速度。在臨界速度下,這個慣性力的頻率等於或幾倍於轉子的固有頻率,因此發生共振。
5.壽命准則
為了保證機器在一定壽命期限內正常工作,在設計機械零件時必然要對機械零件的壽命提出要求。需要說明,在機器壽命期限內,零件是可以更換的,也就是說某些機械零件的壽命可以比機器的壽命短。機械零件的壽命主要受材料的疲勞、磨損和腐蝕影響。
為了避免發生零件疲勞引起的失效,如疲勞斷裂,應根據機械零件壽命對應的疲勞極限計算疲勞強度。即根據壽命要求,結合零件轉速等具體情況,根據式(3-6),計算出應力循環次數為N時的疲勞極限,再代入強度條件式,計算疲勞強度。當滿足疲勞強度時,可以保證機械零件在破壞前的應力循環次數達到壽命要求。
磨損一般是不可避免的。在一定條件下,腐蝕也是不可避免的,如橋梁結構件、地埋鋼質管道的腐蝕等。在設計時,主要是保證機械零件在壽命內,不要發生過度的磨損和腐蝕。磨損發生的機理尚為完全被人們掌握,影響磨損的因素也比較多,一般根據摩擦學設計原理來改善摩擦副的耐磨性。主要措施有:合理選擇摩擦副材料;合理選擇潤滑劑和添加劑;控制摩擦副的工作條件,如壓強、滑動速度和溫升。
到目前為止,還沒有實用、有效的腐蝕壽命計算方法,通常從材料選擇及防腐處理方面採取措施。如選用耐腐蝕的材料,採用表面鍍層、噴塗、磷化等處理。
6.可靠性准則
可靠性是產品在規定的條件下和規定的時間內,完成規定功能的能力。產品的質量一般應包含性能指標和可靠性指標。機械產品的性能指標是指產品具有的技術指標,如機械的功率、轉矩、工作力、工作速度等。如果只有性能指標,沒有可靠性指標,產品的性能指標也得不到保證。例如,一台技術先進的飛機,如果可靠性不高,勢必經常發生故障,影響正常飛行和增加維修費用,甚至可能造成嚴重的事故。產品的可靠性用可靠度R(t)來衡量。可靠度的定義是:產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。可靠度是時間的函數。有一批數量為n的相同產品,在t=0開始工作,隨著時間的延續,失效的件數no(t)在加大,正常工作的件數ni(t)在減少,在任意時刻t產品可靠度為
(3–20)
若某產品工作至3000小時的可靠度R(t)=0.96,則表示有96%的產品可以正常工作到3000小時以上,對具體一件產品來講,其工作到3000小時的概率為96%。
失效率指產品工作到t時刻,在下階段的單位時間內發生失效的概率,可以證明,其數學表達式為
(3–21)
分離變數,兩邊積分,得
得
(3–22)
零部件的失效率和時間的關系一般如圖3-13所示。可以用試驗的方法求得失效率曲線。失效率曲線反映產品總體壽命期失效率的情況。從失效曲線可以看出,失效大體可以分為三個階段。
圖3-15
第Ⅰ階段為早期失效階段,曲線為遞減型。產品投入使用的早期,失效率較高而下降很快。其原因主要是設計、製造、貯存、運輸等形成的缺陷,以及調試、跑合、起動不當等人為因素所造成的。當這些由於先天不良引起的失效發生後,設備運轉逐漸正常,則失效率就趨於穩定。應該盡量設法避免零件的早期失效,降低失效率和早期失效階段的時間t0。
第Ⅱ階段為偶然失效階段,其失效率緩慢增長。失效主要由非預期的過載、誤操作、意外的天災等偶然因素所造成。由於失效原因多屬偶然,故稱為偶然失效階段。降低偶然失效期的失效率則能提高有效壽命,所以應注意提高產品的質量,精心使用維護。
第Ⅲ階段為損壞失效階段,其失效率是遞增型。在t1以後失效率明顯上升。這是由於產品已經老化,疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等所謂有耗損的原因所引起的,故稱為耗損失效期。針對這一階段失效的原因,應該注意檢查、監控等,提前維修,使失效率仍不上升。
7.精度准則
對於高精度的機械零件、機構或設備,要求其運動誤差小於許用值。例如在精密機械中,導軌的直線性誤差、主軸的徑向跳動誤差、齒輪傳動的轉角誤差等,必須要有一定的精度要求。可以根據機器和零件的功能要求,選用合適的公差與配合,即進行精度設計,並能正確地標注到圖樣上。還可以按照零件圖給定的公差值,求出機構的誤差,與要求的機構精度比較。
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㈡ 機械設計中怎麼判斷零件怎麼判斷構件 還有零件、構件、機構三者的關系. 鍵是不是零件
零件是加工單元,就是一次加工所得的是零件.構件是運動單元.機構是實現完整運版動的單元權.比如自行車,鏈子,是由許多零件組成的(鏈片、銷軸等),鏈子是一個構件;鏈輪是零件,但是鏈輪要和「腳蹬子」等連在一起的,形成構件.而數個構件就構成了鏈傳動的機構了.同理,鍵,是零件.
㈢ 機械設計中的總裝圖中的部件是如何劃分的零部件的劃分有什麼原則或者標准嗎
部件是幾個零件的組合,零件是一個單實體,比較復雜的總裝圖一般標注若幹部件名稱,然後部件通常還會有具體的圖紙,在這些圖紙上再標注零件名稱,簡單的就直接標零件名稱就可以了,不用整部件那麼麻煩的事了
㈣ 機械設計中怎麼判斷零件怎麼判斷構件
零件是加工單元,就是一次加工所得的是零件。構件是運動單元。機版構是實現完整運動的單權元。比如自行車,鏈子,是由許多零件組成的(鏈片、銷軸等),鏈子是一個構件;鏈輪是零件,但是鏈輪要和「腳蹬子」等連在一起的,形成構件。而數個構件就構成了鏈傳動的機構了。 同理,鍵,是零件。
㈤ 什麼是機械設計基礎主要學什麼的呢
一、機械設計基礎:根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算並將其轉化為具體的描述以作為製造依據的工作過程。
二、主要學習的內容包括緒論、平面機構的結構分析、平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、機械的調速 和平衡;連接、撓性傳動、嚙合傳動、輪系、軸、軸承、聯軸器、離 合器、制動器、彈簧等章節。
(5)機械設計中什麼是部件擴展閱讀:
機械設計基礎的意義:
機械設計基礎是機械工程的重要組成部分,是機械生產的第一步,是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是:在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械,即做出優化設計。
優化設計需要綜合地考慮許多要求,一般有:最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的,而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。
設計者的任務是按具體情況權衡輕重,統籌兼顧,使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去,設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展,製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。
各產業機械的設計,特別是整體和整系統的機械設計,須依附於各有關的產業技術而難於形成獨立的學科。因此出現了農業機械設計、礦山機械設計、泵設計、壓縮機設計、汽輪機設計、內燃機設計、機床設計等專業性的機械設計分支學科。
㈥ 機械設計中零件的設計一般分幾個步驟
分4步:
1、打開軟體
2、設計零件
3、保存樣稿
4、關閉軟體
呵呵 開個玩笑 不會弄這玩意
㈦ 構件、部件有什麼區別
構件、部件的區別為:指代不同、出處不同、側重點不同。
一、指代不同
1、構件:在版機械中組成機構的部分權。
2、部件:組成機器的裝配單元。
二、出處不同
1、構件:徐博文《工程師父親》:高溫或乾燥天氣要加麻袋草袋等覆蓋,保持構件有較久的濕潤時間。
2、部件:萬海鷗《走南闖北》:丹尼爾帶著一批汽車部件和其他商品准備前往南方,作為一名商人,他每兩個月就要搭乘一次坦贊線列車,對這條鐵路的缺點了如指掌。
三、側重點不同
1、構件:構件是運動的基本的單位。
2、部件:部件是裝配的基本單位。
㈧ 在《機械設計基礎》中什麼是運動單元什麼是製造單元
運動抄單元是:相對襲於其它零件或機架運動的零件或零件組合體。
比如一個油缸,活塞桿、活塞、活塞上的密封圈及裝在活塞桿上與它們一起運動部分稱為運動單元。如果油缸裝要一個可運動部件上,那麼油缸在這個運動副中也是一個運動單元。
製造單元是:拆分成一個整體進行生產的零件或零件組合體。這個概念是根據製造單位的生產組織模式而言的。
比如油缸,對於油缸生產方,活塞、缸體等都為製造單元。而對於油缸的使用者,油缸及其它零件整體算一個生產單元。
㈨ 機械設計中機器零部件的材料如何選擇,根據什麼原則呢一般都是45號鋼嗎什麼情況下需要什麼特殊處理
機械設計要考慮成本因素。如果設計時採用的材料過分的好,導致總的造價太高,回就會使企答業虧損。而45鋼是屬於價格稍高的優質碳素結構鋼,只有在一些主要部件或軸類零件才用45鋼,更多使用的是強度更低的Q235之類的碳素結構鋼。
材料選用的原則是滿足強度要求的前提下採用價格最低的材料。你如果稍加留意,就會發現,全國使用量最大的角鋼、槽鋼、鋼筋等材料是價格低廉的Q235材料,其次才是Q345等材料,只有在重要的軸類零件,要求具有較高的硬度和綜合強度,需要調質,這才用45鋼或40Cr之類的調質鋼。
㈩ 機械設計主要干什麼
機械設計(machine design),根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算並將其轉化為具體的描述以作為製造依據的工作過程。
機械設計是機械工程的重要組成部分,是機械生產的第一步,是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是:在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械,即做出優化設計。優化設計需要綜合地考慮許多要求,一般有:最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的,而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重,統籌兼顧,使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去,設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展,製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。
各產業機械的設計,特別是整體和整系統的機械設計,須依附於各有關的產業技術而難於形成獨立的學科。因此出現了農業機械設計、礦山機械設計、泵設計、壓縮機設計、汽輪機設計、內燃機設計、機床設計等專業性的機械設計分支學科。
技術設計階段的目標是產生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過草圖設計確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸,包括各部件之間的連接,零、部件的外形及基本尺寸。最後繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。