機(jī)械設(shè)計(jì)職稱論文(2)
機(jī)械設(shè)計(jì)職稱論文篇二
機(jī)械設(shè)計(jì)概論
【摘 要】在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中有許多知識(shí)是需要掌握的，要求設(shè)計(jì)理念了解，對(duì)設(shè)計(jì)當(dāng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行校核，不要出現(xiàn)零件最終生產(chǎn)出來時(shí)廢品，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)候要考慮好材料，設(shè)計(jì)參數(shù)，最后的校核，每一個(gè)步驟都是不可缺少的。
【關(guān)鍵詞】理念;壽命;校核
1.設(shè)計(jì)理念
要了解設(shè)計(jì)機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求：
1.1設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求
剛度方面滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也要考慮壽命，在這些要求滿足下要兼顧經(jīng)濟(jì)，也不要講零件設(shè)計(jì)的比較笨重。例如在機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì)上，就要綜合考慮什么因素能直接影響主軸、軸承，主軸箱體應(yīng)該具體滿足怎樣的強(qiáng)度、剛度以及抗震性，同時(shí)還要考慮主軸箱的制造方法是鑄造還是焊接：
(1)鑄造工藝，優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度及剛度大、吸振性好，可以大批大量生產(chǎn)，但是制造成本高、周期長(zhǎng)。
(2)焊接工藝，優(yōu)點(diǎn)為制造成本低，周期短，缺點(diǎn)就是焊縫有應(yīng)力集中，強(qiáng)度有所下降。
1.2機(jī)械設(shè)計(jì)方法
通過書本上的理論設(shè)計(jì)，通過前人的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過做實(shí)驗(yàn)來設(shè)計(jì)。
1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟
(1)動(dòng)向預(yù)測(cè)(2)方案設(shè)計(jì)(3)技術(shù)設(shè)計(jì)(4)施工設(shè)計(jì)(5)試生產(chǎn)(4)掌握常用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的類型、基本思想。
1.4現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念
有限元分析方法：一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的分析方法，它是將研究對(duì)象變換成一個(gè)計(jì)算機(jī)模型，將這個(gè)模型通過一系列的求解，最終得到相應(yīng)的參數(shù)。
優(yōu)化設(shè)計(jì)方法：使得在解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題時(shí)，能從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計(jì)方案。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design―CAD)：它的出現(xiàn)使機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化的很多，它可以輔助設(shè)計(jì)人員就行分析、繪圖，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。
2.機(jī)械設(shè)計(jì)的強(qiáng)度校核
在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中有許多設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要進(jìn)行校核，在這些校核當(dāng)中軸的校核、軸承的校核、鍵的校核。
2.1軸的校核
在設(shè)計(jì)當(dāng)中我們要知道軸的結(jié)構(gòu)和支點(diǎn)及軸上零件的力作用點(diǎn)，對(duì)軸進(jìn)行受力分析、繪制彎矩圖、扭矩圖及當(dāng)量彎矩圖，要對(duì)軸上的危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核，如果軸的直徑不夠大，可以進(jìn)行增大。
2.2軸承的校核
在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中有一個(gè)不可缺少的零件，就是軸承，它的作用可以對(duì)軸進(jìn)行支撐，同時(shí)也可以是軸軸向運(yùn)動(dòng)，而在軸的選用和設(shè)計(jì)當(dāng)中，最好是軸承的壽命和其零件的檢修期限相對(duì)應(yīng)上，而軸承的壽命計(jì)算公式：
Lh=106/60n(fTC/P)ε
式中：L10──基本額定壽命(106轉(zhuǎn))。
C──基本額定動(dòng)載荷。
P──當(dāng)量動(dòng)載荷(N)。
fT──溫度系數(shù)。
n──軸承工作轉(zhuǎn)速(r/min)。
ε──壽命指數(shù)(球軸承3，滾子軸承10/3)。
一般的軸承壽命都是根據(jù)設(shè)計(jì)要求來設(shè)計(jì)的，即不要使用的太久，也不要壽命太短，因?yàn)檫@樣可以節(jié)約成本，節(jié)約材料。
2.3鍵的校核
在設(shè)計(jì)當(dāng)中軸上固定時(shí)候最常用的零件就是鍵，鍵要在運(yùn)動(dòng)當(dāng)中承受擠壓應(yīng)力，所以在鍵的設(shè)計(jì)當(dāng)中，鍵的材料是關(guān)鍵，如果在校核當(dāng)中鍵的應(yīng)力超過許用應(yīng)力，這時(shí)候可以改變鍵長(zhǎng)，或者改用雙鍵、花鍵，也可以對(duì)軸的直徑加大。
2.4 V帶設(shè)計(jì)
在有些機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，V帶的使用頻率是非常高的，因?yàn)閂帶的互換性比較高，還是標(biāo)準(zhǔn)件，成本比較低，還實(shí)用，但是帶的傳動(dòng)也開始提出更高的要求，需要綜合考慮帶的實(shí)際工況。
根據(jù)計(jì)算功率p和小帶輪的轉(zhuǎn)速V1來選擇帶的帶型，而帶輪直徑的確定是通過：i=n2/n2的值來確定，式中：n為轉(zhuǎn)速r/min;i傳動(dòng)比。
例如：i=1460/1200=1.22，取小帶輪直徑為d1=224mm。
小帶輪的線速度為：v=Лd1n1/(60x1000)=17.1m/s<30m/s，符合要求。
大帶輪的基準(zhǔn)直徑：d2=id1(1-ε)=267.8mm(ε為彈性滑動(dòng)率，取0.02)，最終確定d2=280mm。
帶輪所需額的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為：d=2a+π×(d+d)/2+(d-d)/4a
式中：d――帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。
a0――中心距。
d1――小帶輪直徑。
d2――大帶輪直徑。
3.材料的選擇
在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中最重要的一步就是對(duì)材料的選擇，而在選擇的時(shí)候就要知道每種材料的化學(xué)成分，而我們常用的材料成分如下：
(1)金屬材料分為：一類黑色金屬，生鐵(含碳量大于2%)、鋼(含碳量0.04%―2%)、工業(yè)純鐵(含碳量小于0.04%)，重金屬(銅、鉛、鋅、臬等)，另一類有色金屬，輕金屬：鋁、鎂、鈦等，貴金屬：金、銀、鉑等，稀有金屬：鎢、鉬、鈾、鈦，特殊金屬材料：形狀記憶合金，超塑金屬。
(2)鋼分為：碳素鋼(普通碳素鋼Q235)，優(yōu)質(zhì)碳素鋼45，碳素工具鋼T7―T13，合金鋼：不銹鋼(1cr13(410)、2cr13(420)、0cr18Ni9(304)、0cr17Ni12Mo2(316)、1cr18Ni9Ti)。
4.公差的選擇
公差是機(jī)械設(shè)計(jì)中及其重要的參數(shù)，是使我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到互換性的保障，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將標(biāo)準(zhǔn)公差分為20級(jí)，用IT和阿拉伯?dāng)?shù)字表示為：IT01，IT0，IT1，IT2，...，IT18。從IT01～I(xiàn)T18，等級(jí)依次降低，公差值依次增大。具體公差等級(jí)、應(yīng)用條件說明及舉例如下：
IT01：用于特別精密的尺寸傳遞基準(zhǔn)，例如特別精密的標(biāo)準(zhǔn)量塊。 IT0：用于特別精密的尺寸傳遞基準(zhǔn)及宇航中特別重要的精密配合尺寸。例如：特別精密的標(biāo)準(zhǔn)量塊，個(gè)別特別重要的精密機(jī)械零件尺寸。
IT1：高精密測(cè)量工具特別重要的極個(gè)別精密配合尺寸。例如：高精密標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)。
IT2：用于高精密的測(cè)量工具。例如：檢驗(yàn)IT6至IT7級(jí)工件用量規(guī)的尺寸制造公差。
IT3：用于精密測(cè)量工具。例如：航空及航海工業(yè)中導(dǎo)航儀器上特殊精密的個(gè)別小尺寸零件的精度配合。
IT4：用于精密測(cè)量工具。例如：檢驗(yàn)IT9至IT12級(jí)工件用量規(guī)和校對(duì)IT12至IT14級(jí)軸用量規(guī)的校對(duì)量規(guī)，與P4級(jí)軸承孔(孔徑>100mm)殊精密的孔徑。
IT5：用于機(jī)床、發(fā)動(dòng)機(jī)和儀表中特別重要的配合。例如：精密機(jī)械及高速機(jī)械的軸徑。
IT6：廣泛用于機(jī)械制造中的重要配合，配合有表面有較高均勻性的要求，能保證有相當(dāng)高的配合品質(zhì)。例如：機(jī)床制造中，裝配式齒輪、渦輪、聯(lián)軸器等。
IT7：應(yīng)用條件與IT6相似，精度比IT6略低，在一般機(jī)械制造中很普遍。例如：聯(lián)軸器、帶輪、凸輪等的孔徑。
IT8：在機(jī)械制造中屬中等精度，在農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械、醫(yī)療器械等應(yīng)用最廣。例如：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞油環(huán)槽寬，牙科車頭的鉆頭套的孔與車針柄部的配合。
IT9：應(yīng)用與IT8相類似，精度要求低于IT8。例如：發(fā)動(dòng)機(jī)中油泵體內(nèi)孔、氣門導(dǎo)管內(nèi)孔。
IT10：應(yīng)用與IT9相類似，精度要求低于IT9。例如：電子儀表支架上的配合。
IT11：配合精度要求較粗糙，裝配后可能有較大間隙。例如：機(jī)床上法蘭盤止口與孔、滑塊與移動(dòng)齒輪。
IT12：配合精度要求很粗糙，裝配后可能有很大間隙。例如：發(fā)動(dòng)機(jī)分離桿。
IT13：應(yīng)用與IT2相類似。例如：計(jì)算機(jī)、打字機(jī)中切削加工零件及原片孔。
IT14：用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸。例如：機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)等工業(yè)中未注公差尺寸的切削加工零件。
IT15：用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸。例如：沖壓件、木型鑄造零件等。
IT16：用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸。例如：打字機(jī)中叫鑄件尺寸，無線電制造中箱體外形尺寸。
IT17：用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸。例如：塑料成型尺寸公差。
IT18：用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸。例如：冷作、焊接尺寸用公差。
最終通過這些設(shè)計(jì)方面的要求和步驟最終確定設(shè)計(jì)參數(shù)，通過設(shè)計(jì)參數(shù)繪制產(chǎn)品裝配圖，在有裝配圖拆分每一個(gè)零件圖，通過對(duì)零件的工藝、生產(chǎn)、裝配，試運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這樣就可以生產(chǎn)出廠了。
【參考文獻(xiàn)】
[1]劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1991.
[2]孫桓，陳作模.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，2000.
[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2008.
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