第2章机械零件设计总论 1

1、2-1机器的构成、2-2机器设计的一般程序、2-3机器的主要要求、2-4机器零件的主要故障形式、设计2-5机器零件时必须满足的基本要求、2-6机器零件的计算指示、2-7机器零件的设计方法、2-8机器零件特别是蒸汽引擎出现后，把机器变成了完整的形式。完整机器的构成如下：原同步零件，2-1机器的构成，原部分-完成机器预定功能的动力源，最常见的是内燃机，电动机。执行部分(execution parts)-完成前路由结尾处的预定操作。传播部分-连接原始动机和执行部分的中间部分。控制部分-确保机器的启动、停止和正常调整操作。检测部分-将机器的操作参数(如位移、速度、加速度、温度、压力等)反馈到控制部分。

2、辅助零件-包括机器的润滑、标记、照明等。也是保证机器正常运转的必要部分。设计2-2机器的一般过程。一般来说，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。机械设计是创造性的工作过程，实践经验是保证设计质量的重要因素。因此，设计师要求特别注意积累经验。完整的机器是复杂的系统。要提高设计质量，必须有科学的设计程序。机械设计的一般过程：计划阶段，程序设计阶段，技术设计阶段，技术设计阶段，技术文件编写阶段，第一，计划阶段，包括需求分析，明确功能，设计任免开发。技术委任书或技术提案是设计单位提交给上级或需求者的计划任命书或技术合同，用作经上级批准或需要方同意的产品技术设计的基础。本文包括设计原因和理由：产品使用和

3、使用范围：主要技术规范、产品总体布局草图、传输系统图和原理图、结构概述、标准化综合要求和方案演示、第一次测试结果、开发新产品的基本条件(生产技术和经济条件)、新产品预计实现的性能目标、质量指标和用户要求(准确度、) 环境保护要求等)新产品制造工艺和主要软件包，外协加工可供应性分析，国内外技术集成的可能性和条件等，设计责任书，机器的功能，经济性估计，制造要求的一般估计，基本使用要求，预计设计周期，第二，程序设计阶段，机器的功能综合分析，功能参数确定，功能参数确定。 开发功能参数时，要适当处理需要和可能性、理想和现实、长期目标和当前目标之间的关系。通常有多个实现相同功能的可能方案。例如，螺纹制造，

4、包括车削、滚动和板加工等方法。方法不同，其执行部分的工作原理也不同。因此，存在程序比较和选择问题。pan cunxun教授开发，计划评估原则：经济实惠，技术可行。经济实惠-总成本最低。方案设计阶段要正确处理参考和创新关系。类似机器成功的先例需要学习，但其弱点和不符合现有工作要求的部分需要改进或更换。第三，在绘制整个部件草图、部件部件草图的技术设计阶段，确定草图的零部件外观、基本尺寸和零件工作图。，要确定零件的缺省大小，请执行以下操作：(1)机器的运动设计，2)机器的动态设计，3)零件的工作能力设计，4)部件草图和总部件草图的设计-结构设计，5)主零件的检查计算，以及原始动机的参数(功率、速度、

5、线速度等)求解零部件的运动参数(速度、速度、加速度等)。计算元件接收的标称负载(标称负载)的大小和性质。根据公称载荷大小和特性的工作能力标准初步设计构件。通过计算或类推获取零件的默认尺寸。基于结构设计大小的零件精确力分析和工作能力检查计算、4、技术文档编写、技术文档、设计文档、用户指南、零件明细表、标准零件汇总表、产品验收条件.。技术文档-用于描述产品性能、设计、制造、操作使用、维护或任何其他与产品相关的文档数据。机械产品计算图书计算书，机械产品的性能、主要结构、系统等理论计算文件内容：计算目的、使用的计算方法、公式源和公式符号说明、计算过程和结果。技术经济分析报告技术经济分析报告是使用价值分

6、析方法分析机械产品和组件的技术经济合理性的文件。对对机械产品的性能、质量和成本成本产生重大影响的主要组件的研究，对与同一类型产品相对应的组件的技术和经济分析进行比较，使用价值分析方法，成本和功能的相互关系，对产品的技术进步和经济合理结构方案进行分析，预计达到的经济指标。机械用户指南用户指南了解产品，正确的升降、安装、调整、使用和维护文档：型号、名称、外形规格(外形图)使用和实际范围，主要规格和技术参数，主要结构和工作原理，安装和调整安装图，操作和使用，维修、维护和问题，标准化审查报告标准化审查报告是反映对机械产品设计整个过程的标准实施审查意见的文档。包括产品类别、主要用途和生产批量。产品图纸设

7、计文档的质量和完整性。产品标准化系数。预测标准化经济效果。产品的基本参数和性能指标符合产品标准情况、各种标准情况和未履行的原因。机械新产品标准化的综合评价。标准化审查的结论性意见。范存勋教授开发，建议工作，明确的配置要求，机械设计的一般过程，在目前技术开发可以实现的条件下，根据生产和生活的需要提出了设计工作。无论机器类型为何，机器通常都需要以下基本要求：使用功能要求，机器的2-3主要要求，使用功能要求-机器必须具有预定的使用功能。这主要是通过正确选择机器的工作方式，正确设计或选择完全满足功能要求的执行器、驱动机构和原动机，并合理配置所需的辅助系统来实现的。-需要良好的性能、效率、低成本、美观的

8、外观，在预定使用期间要安全可靠，操作方便，维修方便。具体要求如下。经济要求，；劳动保护要求，可靠性要求，；其他专用要求，；经济要求-机器的经济性反映在设计、制造和使用的整个过程中，设计机器时必须全面考虑。设计制造的经济性表现为机器成本低、生产率高、效率高、能耗低、管理和维护成本低。，使用功能要求经济要求劳动保护要求，其他专用要求，改进设计和制造经济指标的主要方法是：1)采用最优化设计参数，最大限度地实现准确计算结果，确保机器充分可靠性的高级现代设计方法(CAD)。2)标准化、序列化和一般化0，最大限度地利用部件。3)尽可能采用新技术、新技术、新结构和新材料。4)合理组织设计制造工艺。5)努力改

9、进零件的结构工艺，使零件更少、更容易、更容易组装。1)想合理提高机器的机械化和自动化水平，提高机器的生产率。(:2)使用高效的传输系统，可以最大限度地减少传输中间，以减少能耗。3)使用适当的保护和润滑延长机器的寿命。4)使用可靠的密封减少或消除泄漏。1)使机器操作员方便安全。因此，为了符合人的心理或习惯，要根据人体工程学的观点设计操纵的各种按钮和把手。与此同时，还会安装精密的安全装置、警报装置、显示装置等。2)改善操作员和机器环境。设计的机器必须符合劳动保护条例的要求。机器运行时降低噪音水平，防止有毒及有害介质泄漏，处理废水、废气及废液。使用功能要求经济要求劳动保护要求其他专用要求，机器的可靠

10、性-指机器在规定的使用时间内以及在预定的环境下运行的概率。由于零件受到的载荷、环境温度、零件本身的物理和机械特性等因素随机变化，机器因特定故障而无法完成预定的功能称为失败。若要提高零件的可靠性，必须在工作条件和零件性能中尽可能少地进行更改。使用功能要求经济要求劳动保护要求其他专用要求，其他专用要求其他机器的独特要求。例如：1)机床有长期保持精度的要求。2)对飞机的小质量、小飞行阻力和大承载能力的要求；3)对于柔性使用的机器，有易于安装和拆卸的要求；4)对大型机器的运输要求等。使用功能要求经济要求劳动保护要求可靠性要求其他特殊要求，机械零件故障：如果机器零件因某种原因不能工作，则称为故障。工作能

11、力-在不发生故障的情况下安全运行的限制。通常，此限制是针对负载的，因此通常为：承载能力。例如：发生强烈震动。接合的放松；摩擦驱动滑动等。2-4机械零件的主要故障形式，全部破坏；过度残余变形；工作表面的过度磨损或损坏；破坏正常工作条件。轴、齿轮、轴承、轴颈、螺栓、皮带驱动等零件的失败形式。机器零件有多种故障形式，但总结为最重要的。机械零件故障的例子包括故障原因：强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等。统计结果表明，断裂仅为4.79%。腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%。-主要失败原因。为了避免在预定寿命内发生故障，结构工艺要求经济要求；经济要求；质量低的要求2 可靠性要求2机器由各种零件组成，设

12、计的机器要满足基本要求，必须保证零件足够的强度、刚性和寿命。，设计2-5机械零件时必须满足的基本要求，第一，提高零件强度以避免在预定寿命内出现故障的方法如下：高强度材料；确保零件具有足够的截面尺寸。合理设计零件的剖面外观，并提高惯性矩。使用热处理和化学处理提高材料的强度特性。提高零件的制造精度，以减少工作时的动态载荷。合理配置零件的相对位置以减少零件的载荷。1 .强度要求，2 .刚性要求，工作过程中零件的弹性变形不能超出允许范围，称为零件的刚性要求。提高零件刚度的方法是，增大零件的截面尺寸或增加惯性矩。减少支撑的跨度，或使用多点支撑。3 .影响寿命要求、零件寿命的主要因素包括：大多数零件作业都

13、在可变应力下，因此疲劳破坏是零件损坏的主要原因。影响疲劳强度的因素包括：疲劳破坏，腐蚀，磨损，应力集中；零件尺寸；零件的表面质量和环境状态：当零件在腐蚀性介质中工作时，材料可能会腐蚀。防腐措施包括：表面头发(发黑)；表面涂层；表面油漆；表面两极分化。第二，结构工艺要求，部件工艺良好标志-低处理成本，便于在特定生产条件下处理部件。工艺的基本要求：1)毛坯的选择、铸造、锻造、冲压和焊接等合理选择。毛坯的选择与生产批量、材料特性和可加工性有关。在单一或少量批次生产中，选取杆、薄板、型钢或熔接件。大量生产，经常使用铸造、锻造、冲压等方法。2)结构简单，合理，、平面、圆柱、螺旋等简单表面极端组合较好。尽

14、量减少加工面数和加工区域。3)合理的制造精度和表面粗糙度，零件的加工成本随着精度和表面粗糙度的增加而急剧增加。不能盲目追求高精度，要在满足使用要求的同时，尽量采用低精度和表面质量。尽量使用标准零件。增加相同形状、相同元素(直径、圆角半径、配合、螺纹、键、齿轮系数等)的数量。4)若要最小化零件加工量，；毛坯形状和大小应尽可能接近零件本身的形状和大小。努力少切削，节约材料，降低成本。充分利用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金等高级工艺满足这些要求。要设计好的工艺部件，设计者必须虚心向技术工程师和一线工作者学习，并在实践中积累经验。第三，经济要求，零件的经济性首先出现在零件的生产制造成本上。

15、简化零件结构，减少材料消耗。使用无余量、低余量的毛坯减少加工时间。用便宜而充分的材料代替昂贵的材料。大型零件使用部件结构，而不是整个结构。尽可能使用标准零件。四是质量要求小，质量优势减少：节约材料；降低惯性，提高机器的动态性能。减少质量的措施：使用缓冲装置减少零件的冲击载荷；减少质量的措施：使用缓冲装置减少零件的冲击载荷；使用安全装置限制作用于零件的最大载荷。减少部分零件应力较小的材料，以提高零件力的均匀性，提高材料利用率。使用与工作负载方向相反的预负载减少零件的工作负载。用轻质薄bi冲压件或焊接件代替铸造、锻造零件；/使用重量比高的材料。第五，可靠性要求、零件的实际效果是随机发生的，因为零件受到的负载、环境温度、零件本身的物理和机械性能等因素是随机变化的。若要提高零件的可靠性，必须在工作条件和零件性能中尽可能少地进行更改。，2-6机械零件的计算标准，强度标准，刚度标准，设计零件时，首先必须根据零件的失败形式确定设计标准和相应的设计计算方法。一般有多种标准。寿命标准，振动稳定性标准，可靠性标准，-确保零件没有损坏或过大的塑性变形是最基本的设计标准。-验证零件没有发生过多的弹性变形。-通常与零件的疲劳、磨损和腐蚀有关。-高速操作机器的设计应注意此准则。-考虑随机因素的影响，上述规范仍需保证。强度准则表示零件中的应力不能超过允许的值。第一，强度标准，即lim、lim-材料的