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    要求性能好效率高 成本低标准件机械

    发布时间:2020-07-06 16:20:02 浏览数:

      §2-1 机器的组成 人们为了满足生产和生活的需要,研制了类型繁多、 功能各异的机器。尤其是蒸汽机出现之后,使机器具有 了完整的形态。 一台完整的机器的组成如下: 润滑、显示、照明等辅助部分 原动机部分 潘存云教授研制 传动部分 执行部分 传感器 传感器 传感器 控 制 系 统 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 原动部分-机器完成预定功能的动力源,常见的是 内燃机、电动机。 执行部分-完成预定的动作,位于传动路线的终点。 传动部分-联接原动机和执行部分的中间部分。 控制部分-保证机器的启动、停止和正常协调动作。 传感部分-将机器的工作参数,如位移、速度、加速 度、温度、压力等反馈给控制部分。 辅助部分-包括机器的润滑、显示、照明等。也是保 证机器正常工作不可缺少的部分 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-2 设计机器的一般程序 一般而言,机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一 环。机械设计是一个创造性的工作过程,实践经验是保 证设计质量的重要因素。因此,要求设计者特别注意经 验的积累。 一部完整的机器是一个复杂的系统。要提高设计质量,必须有一个科学的设计程序。 机械设计的一般过程: ▲ 计划阶段 ▲ 方案设计阶段 ▲ 技术设计阶段 ▲ 技术文件编制阶段 一、计划阶段 包括:需求分析、明确功能、制定设计任务书。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 设计任务书 机器的功能 经济性估计 制造要求的大致估计 基本使用要求 预计的设计周期 二、方案设计阶段 对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出 实现方案。 在制定功能参数时一定要注意恰当处理需要与可能、 理想与现实、长远目标与当前目标等之间的关系。 一般而言,实现同一个功能,有多种可能的方案。 以螺纹制造为例:有车削、滚压、板牙加工等方法。 方法不同,其执行部分的工作原理也不同。 新疆大学专用 因此,存在一个方案的比较和取舍问题。 作者: 潘存云教授 方案评价原则:经济性、技术上可行。 经济性----总费用。 方案设计阶段要正确处理好 借鉴与创新的关系。 同类机器的成功的先例应 当借鉴,但其中的薄弱环节和 不符合现有任务要求的部分应 当加以改进或替换。 费用 总费用 潘存云教授研制 使用费用 设计制 造费用 复杂程度 坚决反对 保守和照搬原有设计 一味求新而把合理的原有经验弃置不用 三、技术设计阶段 绘制总装配草图、部件装配草图,由草图确定零部 件的外形、基本尺寸和零件工作图。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 为了确定零件的基本尺寸,必须完成以下工作: 1)机器的运动学设计 确定原动机的参数(功率、转速、线速度等)。 求解构件的运动参数(转速、速度、加速度等)。 2)机器的动力学设计 计算构件所受公称载荷(名义载荷)的大小和特性。 3)零件的工作能力设计 由公称载荷大小和特性,根据工作能力准则作零 部件的初步设计。通过计算或类比得出零件的基本 尺寸。 4)部件装配草图及总装配草图的设计----结构设计 5)主要零件的校核计算 以结构设计尺寸为依据,对零件进行的受力分 析和工作能力校核计算 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 四、技术文件编制 技术文件----用来说明产品性能、设计、制造、操 作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。 设计说明书 使用说明书 零件明细表 标准件汇总表 产品验收条件 …………. 技术文件 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 机器设计的一般流程 提出任务 分析对机器的要求 确定任务要求 机器功能分析 潘存云教授研制 提出可能的解决办法 计 划 明确构形要求 结构化 潘存云教授研制 选择材料、确定尺寸 评价 方 案 设 计 决策—确定结构形状与尺寸 技 术 设 计 零件设计 部件设计 总体设计 编制技术文件 组合几种可能的方案 评价 决策----选定方案 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-3 对机器的主要要求 ----在满足预期功能的前提下,要求性能好、效率高、 成本低,造型美观,在预定使用期限内要安全可靠, 操作方便、维修简单。具体要求如下: ▲使用功能要求 设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下,根 据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何,一般 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求 使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要 靠正确地选择机器的工作原理,正确地设计或选用能 够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机, 以及合理地配置必要的辅助系统来实现。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 来说,对机器都要提出以下的基本要求: ▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求 经济性要求----机器的经济性体现在设计、制造和使用 的全过程中,设计机器时就要全面综合地进行考虑。 设计制造的经济性表现为机器的成本低,使用经济性 表现为高生产率,高效率,低能耗,以及低的管理和 维护费用等。标准件机械 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 提高设计和制造经济性指标的主要途径有: 1)采用先进的现代设计方法(CAD),使设计参数 优化,达到尽可能的计算结果,保证机器足够 的可靠性。 2)限度地采用标准化、系列化及通用化的零、 部件。 3)尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料。 4)合理地组织设计和制造过程。 5)力求改善零件的结构工艺性,使其用料少、易加 工、易装配。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 提高使用经济性指标的主要途径有: 1)合理地提高机器的机械化和自动化水平,以期提 高机器的生产率。 2)选用高效率的传动系统,尽可能减少传动的中间 环节,以期降低能源消耗。 3)适当地采用防护及润滑,以延长机器的使用寿命。 4)采用可靠的密封,减少或消除渗漏现象。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 ▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求 1)要使机器的操作者方便和安全。因此设计时要按照人 机工程学的观点布置各种按钮、手柄,使操作方式符合 人们的 心理和习惯。同时,设置完善的安全装置、报警 装置、显示装置等。 2)改善操作者及机器的环境。所设计的机器应符合劳 动保护法规的要求。降低机器运转时的噪声水平,防止 有毒、有害介质的渗漏,对废水、废气和废液进行治理。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 ▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求 机器的可靠度----指在规定的使用时间内和预定的环境 下机器能够正常工作的概率。 机器由于某种故障而不能完成预定的功能称为失 效,它是随机发生的,其原因是零件所受的载荷、环 境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化 的。为了提高零件的可靠性,就应当在工作条件和零 件性能两个方面使其变化尽可能小。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 ▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求 其它专用要求----针对不同机器所特有的要求。例如: 1)对机床有长期保持精度的要求; 2)对飞机有质量小,飞行阻力小而运载能力大的要求; 3)对流动使用的机器有便于安装和拆卸的要求; 4)对大型机器有便于运输的要求等等。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-4 机械零件的主要失效形式 机械零件的失效: 机械零件曲于某种原因不能正常工作时,称为失效。标准件机械 工作能力----在不发生失效的条件下,零件所能安全 工作的限度。通常此限度是对载荷而言,所以习惯上 如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带 又称为:承载能力。 整体断裂; 零件的失效形式 传动等。机械零件虽然有多种可能的 失效形式,归纳起来主要的为 过大的残余变形; 工作表面的过度磨损或损伤; 破坏正常的工作条件; 例如:发生强烈的振动;联接的松弛; 摩擦传动的打 滑等。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 机械零件失效的实例: 潘存云教授研制 潘存云教授研制 齿轮轮齿折断 轴承内圈破裂 潘存云教授研制 潘存云教授研制 轮齿塑性变形 新疆大学专用 轴承外圈塑性变形 作者: 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 轴瓦磨损 齿面接触疲劳 失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等 原因。 统计结果显示: 断裂仅占4.79%; 腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%。 --主要失效原因。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-5 设计机械零件时应满足的基本要求 机器是由各种各样的零部件组成的,要使所设计 的机器满足基本要求,就必须使组成机器的零件满足 以下要求: ▲ 避免在预定寿命期内失效的要求 ▲ 结构工艺性要求 ▲ 经济性要求 ▲ 质量小的要求 ▲ 可靠性要求 一、避免在预定寿命期内失效的要求 应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 1.强度要求 提高零件强度的措施有: ▲采用高强度的材料; ▲使零件具有足够的截面尺寸; ▲合理设计零件的截面形状,增大惯性矩; ▲采用热处理和化学处理方法提高材料的强度性能; ▲提高零件的制造精度,以减少工作时的动载荷; ▲合理配置零件的相对位置,以降低零件的载荷。 2. 刚度要求 零件在工作时的弹性变形不能超过允许的范围称为 零件的刚度要求。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 提高零件刚度的措施有: ▲增大零件的截面尺寸或增大惯性矩; ▲缩短支承的跨距或采用多点支承。 3. 寿命要求 影响零件寿命的主要因素有: 疲劳破坏 腐蚀 磨损 大部分零件工作在变应力下,故疲劳破坏是引起 零件破坏的主要原因。影响疲劳强度的因素有: ▲应力集中; ▲零件的尺寸大小; ▲零件表面质量及环境状况: 零件处在腐蚀性介质中工作时,可能使材料遭到腐蚀。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 抗腐蚀的措施有: ▲表面发兰(发黑); ▲表面镀层; ▲表面涂漆; ▲表面阳极化。 二、结构工艺性要求 零件工艺性良好的标志---- 在具体的生产条件下, 零件要便于加工而加工费用又很低。 工艺性的基本要求: 1) 毛坯选择合理 制方法:选用型材、铸造、锻造、冲压和焊接等。 毛坯选择与生产批量、材料性能和加工可能性有关。 单件或小批量生产时,选用棒料、板材、型材或焊件。 大批量生产时,往往选用铸造、锻造、冲压等方法。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 2) 结构简单合理 ▲采用平面、柱面、螺旋面等简单表面极其组合; ▲尽量减少加工面数和加工面积; ▲增加相同形状、相同元素(直径、圆角半径、配合、 螺纹、键、齿轮模数等)的数量; ▲尽量采用标准件; 3) 合理的制造精度和表面粗糙度 零件的加工成本随精度和表面粗糙度的提高而急 剧增加。决不能盲目追求高精度,应在满足使用要求 的前提下,尽量采用较低的精度和表面质量。 4) 尽量减小零件的加工量 ▲毛坯形状和尺寸应尽量接近零件本身的形状和尺寸。 力求使少或无切削加工,节约材料、降低成本。标准件机械 ▲尽量采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉 欲设计出工艺性良好的零件,设计者必须虚心向工 末冶金等先进工艺满足上述要求。 艺技术人员和一线工人学习,在实践中积累经验。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 三、经济性要求 零件的经济性首先表现在零件的生产制造成本上。 ▲简化零件的结构,降低材料消耗; ▲采用无余量、少余量的毛坯,标准件机械减少加工工时; ▲采用廉价而充足的材料代替昂贵材料; ▲大型零件采用组合结构而非整体结构; ▲尽量采用标准件。 四、质量小的要求 减小质量 的好处: 节约材料; 减小惯性,改善机器的动力性能。 减小质量的措施: ▲采用缓冲装置来降低零件所受冲击载荷; 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 减小质量的措施: ▲采用缓冲装置来降低零件所受冲击载荷; ▲采用安全装置来限制作用在零件所受载荷; ▲从零件应力较小处削减部分材料,以改善零件受 力的均匀性,提高材料的利用率; ▲采用与工作载荷方向相反的预载荷,以降低零件 的工作载荷; ▲采用轻型薄璧冲压件或焊接件代替铸造、锻压件; ▲采用强重比高的材料。 五、可靠性要求 零件的实效是随机发生的,其原因是零件所受的 载荷、环境温度、零件本身物理和机械性能等因素是 随机变化的。为了提高零件的可靠性,就应当在工作 条件和零件性能两个方面使其变化尽可能小。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-6 机械零件的计算准则 设计零件时,首先应根据零件的失效形式确定其 设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲,有以 下几种准则: ▲ 强度准则 ---确保零件不发生断裂破坏或过大的 塑性变形,是基本的设计准则。 ▲ 刚度准则 ----确保零件不发生过大的弹性变形。 ▲ 寿命准则 ---通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。 ▲ 振动稳定性准则 ----高速运转机械的设计应注重 此项准则。 ▲ 可靠性准则 ----当计及随机因素影响时,仍应确 保上述各项准则。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 一、强度准则 强度准则是指零件中的应力不得超过许用值。 即: σ ≤ σlim σlim ----材料的极限应力 脆性材料: σlim = σB (强度极限) 塑性材料: σlim = σS (屈服极限) 为了安全起见,引入安全系数S,得: σ ≤ σlim/S 或 σ ≤[σ] ----许用应力 S 为大于 1 的数, S 过大,虽安全但浪费材料; S 过小, 虽节省材料,但趋于危险。 二、刚度准则 ---- 是指零件在力作用下的弹性变形量不得超过许用 值。即: y ≤[y] 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 三、寿命准则 影响零件使用寿命的因素主要是腐蚀、磨损和疲劳, 前两者还没有成熟的计算方法,工程中通常是求出使 用寿命时的疲劳极限作为计算的依据。 四、振动稳定性准则 保证机器中受激振零件的固有频率与激振源的频 率错开, 即要求: 0.85 f fp 或 1.15 f fp 如果不满足条件,可采取如下措施: ▲改变零件及系统刚性; ▲调整支承的位置; ▲增减支承; ▲隔离激振源 ; ▲采用阻尼元件以减小零件的振幅。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 五、可靠性准则 可靠度的定义: 对件数为N0的一批零件进行试 验,经过时间t之后有N件仍能正常工作,则该零件 在该试验环境条件下工作时间t的可靠度定义为: R= N / N0 若t↑ → N↓ → R ↓ ----R是时间的函数。 若在时间t+dt内,又有dN个零件失效,则dt内零 件的失效的比率定义为: dN / dt ? (t ) ? ? N t ---失效率 “-”表示dN的增大将使N减少。 dN N ? ln ? ln R 分离变量并积分得: ? ? ? (t ) ? ?N0 N N0 0 N 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 即: R?e ? ? ? (t ) 0 t 零件可靠度的另一个指标是两次失效之间的平 均无故障时间 m(MTBF),m与λ的关系为: M=1/λ 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-7 机械零件的设计方法 常规设计方法 机械零件的 设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 现代设计方法 常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算, 结合人们在长期的设计和生产实践中总结出的方法、 公式、图表等进行设计的方法。 1) 理论设计 ----根据长期的总结出来的设计理论和实验数据所 进行的设计。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 以受拉杆为例,强度计算公式为: σ ≤ σlim/S 或 F/A ≤ σlim/S F----拉力, A----截面积。 设计计算: A≥ FS/ σlim σ = F/A ≤ [σ] F≤ A [σ] Sca = σlim / σ ≥ S σlim ≥ S σ 校核计算有四种可选方式: Sca ----计算安全系数 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 常规设计方法 机械零件的 设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 现代设计方法 经验设计-----根据对某类零件已有的设计与使用实 践而归纳出的经验公式,或根据设计者本人的设计 经验用类比的方法所进行的设计。这对于那些使用 要求变化不大而结构形状已典型化的零件,是很有 效的设计方法。例如:箱体、机架、传动件的结构 要素等。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 常规设计方法 机械零件的 设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 现代设计方法 模型实验设计-----把初步设计的零、部件或机器做 成小模型或小尺寸样机,经过试验的手段对其特性 进行检验,根据实验结果再对设计进行逐步修改, 达到完善。 这种方法对于那些尺寸巨大而结构又很复杂的重 要零件的设计是一种很有效的方法。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 常规设计方法 机械零件的 设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 优化设计 现代设计方法 可靠性设计 计算机辅助设计 现代设计方法是指在近二、三十年发展起来的更 为完善、科学、计算精度高、设计与计算速度更快 的机械设计方法。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-8 机械零件设计的一般步骤 1) 根据零件的使用要求,选择零件的类型和结构。 为此,必须对各种零件的不同类型、优缺点、特 性和使用范围等,进行综合对比与正确选用。 2) 根据机器的工作要求,计算作用在零件上的载荷。 3) 根据零件的工作条件及对零件的特殊要求(如高温 环境等)选择适当的材料。 4) 根据零件的失效形式,确定零件的计算准则,通 过计算,确定零件的基本尺寸。 5) 根据工艺性和标准化,进行零件的结构设计。 6) 细节设计完成之后,必要时]进行详细的校核计算, 以判定结构的合理性。 7) 绘制零件工作图,并撰写计算说明书。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 零件的设计流程图: 选择零件类型、结构 计算零件上的载荷 确定计算准则 潘存云教授研制 选择零件的材料 确定零件的基本尺寸 结构设计 校核计算 画出零件工作图 写出计算说明书 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-9 机械零件材料的选用原则 一、常用材料 黑色金属 金属材料 有色金属 灰铸铁 (TH300) 铸铁 球墨铸铁(QT500-5) … 低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 钢 合金钢 (1Cr18) … 铝合金 (LY12) 铜合金 (ZCuSn10P1) 铸铁--灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。 特点:良好的液态流动性,可铸造成形状复杂的零件。 较好的减震性、耐磨性、标准件机械切削性(指灰铸铁)、成本低廉。 新疆大学专用 应用:应用范围广。其中灰铸铁广、球墨铸铁次之。 作者: 潘存云教授 §2-9 机械零件材料的选用原则 一、常用材料 黑色金属 金属材料 有色金属 灰铸铁 (TH300) 铸铁 球墨铸铁(QT500-5) … 低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 钢 合金钢 (1Cr18) … 铝合金 (LY12) 铜合金 (ZCuSn10P1) 钢--低碳钢 、中碳钢 、高碳钢、合金钢、结构钢、工具 钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐酸钢等)、铸钢等。 特点:与铸铁相比,钢具有高的强度、韧性和塑性。可用 新疆大学专用 热处理方法改善其力学性能和加工性能。 作者: 潘存云教授 钢制零件毛坯获取方法:锻造、冲压、焊接、铸造等。 应用:应用范围极其广泛。 钢的选用原则: 我国资源丰富 优选碳素钢,其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。 价格便宜且供应充分 表3-1 常用材料的相对价格 种 类 规 格 相对价格 1 1.5~1.8 1.7~2.5 3 3~20 5 0.85 1.7 8~10 作者: 潘存云教授 材 料 热轧圆刚 铸 件 新疆大学专用 碳素结构钢Q235 (φ 33~42) 优质碳素钢 (φ 29~50) 合金结构钢(φ 29~50) 潘存云教授研制 滚动轴承钢(φ 29~50) 合金工具钢(φ 29~50) 4Cr9Si2耐热钢(φ 29~50) 灰铸铁铸件 碳素钢铸件 铜合金、铝合金铸件 黑色金属 金属材料 有色金属 灰铸铁 (TH300) 铸铁 球墨铸铁(QT500-5) … 低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 钢 合金钢 (1Cr18) … 铝合金 (LY12) 铜合金 (ZCuSn10P1) 新疆大学专用 青铜 -含锡青铜、不含锡青铜 铜合金 黄铜 -铜锌合金,并含有少量的锰、铝、镍 轴承合金(巴氏合金) 特点:具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具 有良好的减摩性和抗腐蚀性。 作者: 潘存云教授 零件毛坯获取方法:辗压、铸造。 应用:应用范围广泛。 非金属 材料 高分子材料 --- 塑料、橡胶、合成纤维。 陶瓷 ---强如钢、轻如铝、硬如金刚石。 复合材料 --强度高、弹性模量大、质量轻。 橡胶--橡胶富于弹性,能吸收较多的冲击能量。常用 作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬 橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。 塑料--塑料的比重小,易于制成形状复杂的零件,而 且各种不同塑料具有不同的特点,如耐蚀性、绝热性、 绝缘性、减摩性、摩擦系数大等,所以近年来在机械 制造中其应用日益广泛。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 二、机械零件材料的选用原则 适用于制作机械零件的材料种类非常之多,在设计 机械零件时,如何从各种各样的材料中选择出合适的 材料,是一项受多方面因素所制约的复杂的工作。设 计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化 学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。 ▲载荷及应力的大小和性质 ▲零件的工作情况 选材的一般原则 ▲零件的尺寸及重量 ▲零件的结构及加工性 ▲材料的经济性 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 1. 载荷及应力的大小和性质 脆性材料----只适用于制造在静载荷下工作的零件; 塑性材料----适用于在有冲击情况下工作的零件。 这方面的因素主要是从强度观点来考虑的,应在 充分了解材料的机械性能的前提下来进行选择。 金属材料的性能一般可以通过热处理加以提高和改 善,因此,标准件机械要充分利用热处理手段来发挥材料的潜力。 对于常用的调质钢,由于其回火温度的不同,可得到 机械性能不同的毛坯。 2. 零件的工作情况 --指零件所处的环境特点、工作温度、摩擦磨损程度等。 ▲在湿热环境下工作的零件,其材料应具有良好防腐 蚀能力,可选用不锈钢、铜合金等。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 ▲两配合零件的线性膨胀系数不能相差过大,一面在 温度变化时产生过大热应力或使配合松动,另一方 面要考虑材料机械性能随温度而变化的情况。 ▲零件在工作中可能发生磨损的表面,应提高其表面 硬度,增加耐磨性,因此应选择淬火钢、渗碳钢、 氮化钢。 3.零件的尺寸及重量 零件的尺寸及质量的大小与材料的品种及毛坯制取 方法有关。 ▲用铸造材料制造毛坯时,一般可以不受尺寸及质量 大小的限制; ▲而用锻造材料制造毛坯时,则须注意锻压机械及设 的生产能力。 ▲应尽可能选用强重比大的材料,以便减小零件的尺 寸和质量。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 5. 材料的经济性 材料的经济性主要表现在以下几方面: ▲ 材料本身的相对价格; ▲ 材料的加工费用; ▲ 材料的利用率; ▲ 采用组合结构; ▲ 节约稀有材料。 6. 材料的供应状况 选材时还应考虑到当时当地材料的供应状况。为了 简化供应和贮存的材料品种,对于小批制造的零件, 应尽可能地减少同一部机器上使用的材料品种和规格。 各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标 和机械设计手册中查得。 为了材料供应和生产管理上的方便,应尽量减少一台 机器所用材料的品种。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 表2-2 材 类 别 碳素 结构钢 常用钢铁材料的牌号及力学性能 号 力 学 性 能 试件尺寸 强度极限σB 屈服极限σS 延伸率% mm 335-410 375-460 490-610 410 530 600 883 潘存云教授研制 981 1079 981 500 570 600 145 195 240 500 600 215 235 275 245 315 355 735 785 834 785 270 310 380 ---250 320 370 31 26 20 25 20 16 15 9 10 8 18 15 12 ---15 7 3 d≤ 16 d≤ 25 d≤ 25 d≤ 25 d≤ 15 d≤ 80 d≤100 壁厚 10~20 料 牌 新疆大学专用 Q215 Q235 Q275 20 优质碳素 35 结构钢 45 35 SiMn 合金 40Cr 结构钢 20CrMnTi 60Mn ZG270-500 铸 钢 ZG310-570 ZG42SiMn HT150 灰铸铁 HT200 HT250 QT-15 球墨铸铁 QT500-7 QT600-3 壁厚 30~200 作者: 潘存云教授 §2-10 机械零件设计中的标准化 定义:标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、 材料性能、设计方法、制图要求等,制定出大家共同 遵守的标准。 1)产品品种规格的系列化 将同一类产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构 等依次分档,制成系列化产品,以较少的规格品种满 足用户的广泛要求。 2)零部件的通用化 将用途、结构相近的零部件(如轴承、螺栓等), 经过统一后实现互换; 3)产品质量标准化 要保证产品产品质量合格和稳定,就必须做好设计、 加工工艺、装配检验、包装储运等环节的标准化。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 意义: 1)制造上可以实现专业化大批量生产,既可提高产品 质量,又能降低成本; 2)设计方面可减少设计工作量; 3)管理维修方面可减少库存量,便于更换损坏的零件。 基本特征:统一、简化。 代号为: 标准 性质 新疆大学专用 标准化是组织社会化大生产的重要手段,是实施科学 管理的基础,也是对产品设计的基本要求之一。通过 标准化的实施,以获得的社会经济成效。 标准层次:国际标准、国家标准、行业标准、企业标准 ISO GB JB、HB QB 强制标准(GB)----必须强制执行; 推荐性标准(GB/T)----鼓励企业自愿采用。 作为设计人员,要求必须熟悉现行的相关标准,学会查询和 使用标准资料。无论设计何种产品,必须遵循相关标准。 作者: 潘存云教授 强制性国家标准:代号为GB ××××(为标准序号) -××××(为批准年代) 强制性国标必须严格遵照执行,否则就是违法。 推荐性国家标准:代号为GB/T ××××- ××××,这类标准占整个国标中的绝大多数。如无 特殊理由和特殊需要,必须遵守这些国标,以期取得 事半功倍的效果。 新疆大学专用 作者: 潘存云教授 §2-11 机械现代设计方法简介 机械现代设计方法通常是相对传统的设计方法而言的。 现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用 数学、应用力学、微电子学及信息科学等方面的 成果与手段实现下列转换: ▲静态的 动态的 ─如机器结构动力学计算; ▲定性的 定量的 ─如有限元计算; ▲确定量 随机量 ─如可靠性设计; ▲可行性设计 优化设计 ─如优化设计; ▲串行设计 并行设计 ─如并行设计; ▲宏观的 微观的 ─如微-纳米摩擦学设计; ▲分部处理法 系统工程法 ─如系统工程; ▲人工设计 新疆大学专用 自动化设计 ─如计算机辅助设计。 作者: 潘存云教授
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