機械零部件的創(chuàng)新設計

白利軍 康占武 / 河北省機電工程技師學院

機械零部件的創(chuàng)新設計

白利軍 康占武 / 河北省機電工程技師學院

現(xiàn)代機械機械零部件設計強調(diào)創(chuàng)新設計，要求在設計中更充分地發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產(chǎn)品。為此，要把握機械零部件設計的主要內(nèi)容，嚴格計算機械零部件的失效形式，正確選擇機械零部件表面粗糙度。

機械；零部件；創(chuàng)新；設計

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展，促使機械制造必須不斷創(chuàng)新。只有不斷創(chuàng)新，才能適應時代的需要，適應市場的需要，適應現(xiàn)代機械制造業(yè)的需要，才能不被市場所淘汰，才能進一步占領市場，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值，并隨著市場的發(fā)展而發(fā)展。機械零部件設計的關鍵是創(chuàng)新。現(xiàn)代機械機械零部件設計強調(diào)創(chuàng)新設計，要求在設計中更充分地發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產(chǎn)品。

一、把握機械零部件設計的主要內(nèi)容

機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基礎。機械零部件設計的主要內(nèi)容包括：根據(jù)運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結構構形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應滿足的要求是由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護要求和安全要求等。這些要求往往互相影響，互相牽制，必須全面綜合考慮，統(tǒng)籌設計。

二、嚴格計算機械零部件的失效形式

機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據(jù)的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動穩(wěn)定性準則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準則要求所設計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起潤滑油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應合理設計其結構及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當零部件過度磨損后，將改變其結構形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設計時應采取措施，力求提高零部件的耐磨性，以確保質(zhì)量。

三、正確選擇機械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機械零部件的設計和制造過程中，對于不同類型的機器，其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設計工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實際出發(fā)，全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟性，才能作出合理的選擇和完美的設計。

總之，機械零部件的設計必須適應時代發(fā)展的需要，適應科學技術發(fā)展的需要，適應市場競爭的需要；必須改革、創(chuàng)新、發(fā)展。這就要求機械零部件的設計必須科學合理，必須充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設計理論和方法的指導下，在市場導向下，設計出更新穎、更實用、更有效率的產(chǎn)品，設計出具有強大生命力和競爭力的產(chǎn)品。

[1]趙志群.機械制造工藝與加工[M].北京：科學出版社，2003.

[2]趙志群.機械制造工藝[M].北京：清華大學出版社，2009.

[3]陳宇，陳李翔，趙志群.技能振興：戰(zhàn)略與技術[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2009.

[4]姜大源，熊熙，尹洪.機械制造基礎理論[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]趙志群，楊琳，辜東蓮.淺論機械制造工藝的發(fā)展[J].教育與職業(yè)，2008.

[6]姜大源.機械零件的加工技術[M].北京:教育科學出版社，2007.

[7]魏增菊.機械制造業(yè)的改革與創(chuàng)新 [J].平原大學學報，2007，24(5)，93-95.

[8]楊國山.機械制造技術的發(fā)展開發(fā)[J].實習實訓，2005(9).

[9]]張超，劉愛云，王娜，葉婷.高職機械制造專業(yè)問題探究[J].中國科技信息，2007(22):202-204.轉貼于