机械设计职称论文(2)
机械设计职称论文篇二
机械设计概论
【摘 要】在机械设计当中有许多知识是需要掌握的，要求设计理念了解，对设计当中的每一个环节都要进行校核，不要出现零件最终生产出来时废品，这样在设计时候要考虑好材料，设计参数，最后的校核，每一个步骤都是不可缺少的。
【关键词】理念;寿命;校核
1.设计理念
要了解设计机械零件应满足的基本要求：
1.1设计机械零件的基本要求
刚度方面满足设计要求，同时也要考虑寿命，在这些要求满足下要兼顾经济，也不要讲零件设计的比较笨重。例如在机床的主轴箱设计上，就要综合考虑什么因素能直接影响主轴、轴承，主轴箱体应该具体满足怎样的强度、刚度以及抗震性，同时还要考虑主轴箱的制造方法是铸造还是焊接：
(1)铸造工艺，优点就是强度及刚度大、吸振性好，可以大批大量生产，但是制造成本高、周期长。
(2)焊接工艺，优点为制造成本低，周期短，缺点就是焊缝有应力集中，强度有所下降。
1.2机械设计方法
通过书本上的理论设计，通过前人的经验设计，通过做实验来设计。
1.3机械设计的一般步骤
(1)动向预测(2)方案设计(3)技术设计(4)施工设计(5)试生产(4)掌握常用现代设计方法的类型、基本思想。
1.4现代设计理念
有限元分析方法：一种以计算机为基础的分析方法，它是将研究对象变换成一个计算机模型，将这个模型通过一系列的求解，最终得到相应的参数。
优化设计方法：使得在解决复杂设计问题时，能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案。
计算机辅助设计：计算机辅助设计(Computer Aided Design―CAD)：它的出现使机械设计简化的很多，它可以辅助设计人员就行分析、绘图，节省了设计时间。
2.机械设计的强度校核
在机械设计当中有许多设计环节需要进行校核，在这些校核当中轴的校核、轴承的校核、键的校核。
2.1轴的校核
在设计当中我们要知道轴的结构和支点及轴上零件的力作用点，对轴进行受力分析、绘制弯矩图、扭矩图及当量弯矩图，要对轴上的危险截面进行校核，如果轴的直径不够大，可以进行增大。
2.2轴承的校核
在机械设计当中有一个不可缺少的零件，就是轴承，它的作用可以对轴进行支撑，同时也可以是轴轴向运动，而在轴的选用和设计当中，最好是轴承的寿命和其零件的检修期限相对应上，而轴承的寿命计算公式：
Lh=106/60n(fTC/P)ε
式中：L10──基本额定寿命(106转)。
C──基本额定动载荷。
P──当量动载荷(N)。
fT──温度系数。
n──轴承工作转速(r/min)。
ε──寿命指数(球轴承3，滚子轴承10/3)。
一般的轴承寿命都是根据设计要求来设计的，即不要使用的太久，也不要寿命太短，因为这样可以节约成本，节约材料。
2.3键的校核
在设计当中轴上固定时候最常用的零件就是键，键要在运动当中承受挤压应力，所以在键的设计当中，键的材料是关键，如果在校核当中键的应力超过许用应力，这时候可以改变键长，或者改用双键、花键，也可以对轴的直径加大。
2.4 V带设计
在有些机械设计当中，V带的使用频率是非常高的，因为V带的互换性比较高，还是标准件，成本比较低，还实用，但是带的传动也开始提出更高的要求，需要综合考虑带的实际工况。
根据计算功率p和小带轮的转速V1来选择带的带型，而带轮直径的确定是通过：i=n2/n2的值来确定，式中：n为转速r/min;i传动比。
例如：i=1460/1200=1.22，取小带轮直径为d1=224mm。
小带轮的线速度为：v=Лd1n1/(60x1000)=17.1m/s<30m/s，符合要求。
大带轮的基准直径：d2=id1(1-ε)=267.8mm(ε为弹性滑动率，取0.02)，最终确定d2=280mm。
带轮所需额的基准长度为：d=2a+π×(d+d)/2+(d-d)/4a
式中：d――带轮的基准长度。
a0――中心距。
d1――小带轮直径。
d2――大带轮直径。
3.材料的选择
在机械设计当中最重要的一步就是对材料的选择，而在选择的时候就要知道每种材料的化学成分，而我们常用的材料成分如下：
(1)金属材料分为：一类黑色金属，生铁(含碳量大于2%)、钢(含碳量0.04%―2%)、工业纯铁(含碳量小于0.04%)，重金属(铜、铅、锌、臬等)，另一类有色金属，轻金属：铝、镁、钛等，贵金属：金、银、铂等，稀有金属：钨、钼、铀、钛，特殊金属材料：形状记忆合金，超塑金属。
(2)钢分为：碳素钢(普通碳素钢Q235)，优质碳素钢45，碳素工具钢T7―T13，合金钢：不锈钢(1cr13(410)、2cr13(420)、0cr18Ni9(304)、0cr17Ni12Mo2(316)、1cr18Ni9Ti)。
4.公差的选择
公差是机械设计中及其重要的参数，是使我们设计的产品达到互换性的保障，国家标准将标准公差分为20级，用IT和阿拉伯数字表示为：IT01，IT0，IT1，IT2，...，IT18。从IT01～IT18，等级依次降低，公差值依次增大。具体公差等级、应用条件说明及举例如下：
IT01：用于特别精密的尺寸传递基准，例如特别精密的标准量块。 IT0：用于特别精密的尺寸传递基准及宇航中特别重要的精密配合尺寸。例如：特别精密的标准量块，个别特别重要的精密机械零件尺寸。
IT1：高精密测量工具特别重要的极个别精密配合尺寸。例如：高精密标准量规。
IT2：用于高精密的测量工具。例如：检验IT6至IT7级工件用量规的尺寸制造公差。
IT3：用于精密测量工具。例如：航空及航海工业中导航仪器上特殊精密的个别小尺寸零件的精度配合。
IT4：用于精密测量工具。例如：检验IT9至IT12级工件用量规和校对IT12至IT14级轴用量规的校对量规，与P4级轴承孔(孔径>100mm)殊精密的孔径。
IT5：用于机床、发动机和仪表中特别重要的配合。例如：精密机械及高速机械的轴径。
IT6：广泛用于机械制造中的重要配合，配合有表面有较高均匀性的要求，能保证有相当高的配合品质。例如：机床制造中，装配式齿轮、涡轮、联轴器等。
IT7：应用条件与IT6相似，精度比IT6略低，在一般机械制造中很普遍。例如：联轴器、带轮、凸轮等的孔径。
IT8：在机械制造中属中等精度，在农业机械、纺织机械、医疗器械等应用最广。例如：发动机活塞油环槽宽，牙科车头的钻头套的孔与车针柄部的配合。
IT9：应用与IT8相类似，精度要求低于IT8。例如：发动机中油泵体内孔、气门导管内孔。
IT10：应用与IT9相类似，精度要求低于IT9。例如：电子仪表支架上的配合。
IT11：配合精度要求较粗糙，装配后可能有较大间隙。例如：机床上法兰盘止口与孔、滑块与移动齿轮。
IT12：配合精度要求很粗糙，装配后可能有很大间隙。例如：发动机分离杆。
IT13：应用与IT2相类似。例如：计算机、打字机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链中的尺寸。例如：机床、汽车、拖拉机等工业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链中的尺寸。例如：冲压件、木型铸造零件等。
IT16：用于非配合尺寸及不包括在尺寸链中的尺寸。例如：打字机中叫铸件尺寸，无线电制造中箱体外形尺寸。
IT17：用于非配合尺寸及不包括在尺寸链中的尺寸。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链中的尺寸。例如：冷作、焊接尺寸用公差。
最终通过这些设计方面的要求和步骤最终确定设计参数，通过设计参数绘制产品装配图，在有装配图拆分每一个零件图，通过对零件的工艺、生产、装配，试运行，达到设计要求，这样就可以生产出厂了。
【参考文献】
[1]刘鸿文.材料力学.北京：高等教育出版社，1991.
[2]孙桓，陈作模.机械原理.北京：高等教育出版社，2000.
[3]成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2008.
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