機械零件設計范文

本站小編為你精心準備了機械零件設計參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

在機械零件設計時，除了要滿足設計準則外，設計人員還必須處理好如下問題：(1)材料選用問題；(2)公差與配合、表面粗糙度問題；(3)標準化及系列化問題等。

1材料選用問題

材料選擇是設計中的一個重要環節。同一零件如采用不同材料制造，則零件尺寸、結構、加工方法、工藝要求等都會有所不同。選擇材料主要用考慮三個方面問題：使用要求、工藝要求和經濟要求。

1.1按使用要求選擇材料

（1）如果零件取決于強度，且尺寸和重量又受到某些限制時，應選用強度較高的材料。在靜應力下工作的零件，應力分布均勻的，宜選用組織均勻，屈服極限較高的材料；應力分布不均勻，宜采用熱處理后在應力較大部位具有較高強度的材料。在變應力下工作的零件，應選用疲勞強度較高的材料。

（2）若零件尺寸取決于剛度，則應選用彈性模量較大的材料。碳素鋼和合金鋼的彈性模量相差很小，故選用優質合金鋼沒有意義。剖面積相同，改變零件形狀能使剛度得到較大的提高。

（3）零件尺寸取決于接觸強度的，應選用可進行表面強化處理的材料，如調質鋼、滲碳鋼、氮化鋼。以齒輪傳動為例，經滲碳、氮化或碳氮共滲等處理后，其接觸強度要比正火或調質的高很多。正火或調質齒輪宜于在單件生產中采用。

1.2按工藝要求選擇材料

零件形狀和尺寸對材料也有一定要求。形狀復雜、尺寸較大的零件難以鍛造。如果采用鑄造或焊接，則其材料必須具有良好的鑄造性能或焊接性能，在結構上也要適應鑄造或焊接的要求。至于選用鑄造還是焊接，則應視批量大小而定。對于鍛件，也要視批量大小而決定采用模鍛還是自由鍛。

在自動機床上進行大批量生產的零件，應考慮材料的切削性能。

1.3按經濟要求選擇材料

經濟性首先表現為材料的相對價格。當零件重量不大而加工量很大時，加工費用在零件總成本中要占很大比重。這時，選擇材料時所考慮的因素將不是相對價格而是其加工性能。影響經濟性的因素還有材料的利用率、零件的結構等。

在很多情況下，零件在其不同部位上對材料有不同的要求。這時，可根據局部品質原則，在不同部位上采用不同的材料或采用不同的熱處理工藝，使局部的要求分別得到滿足。例如蝸輪的輪齒必須具有優良的耐磨性和較高的抗膠合能力，其他部分只需要具有一般的強度即可，故在鑄鐵輪心外套以青銅齒圈，以滿足這些要求。

2公差與配合、表面粗糙度問題

2.1公差與配合問題

對于大規模生產的零件要求具有互換性，以便在裝配時不需要選擇和不用附加加工，就能達到預期的技術要求。為此，必須保證零件的尺寸、幾何形狀、相互位置以及表面粗糙度的一致性，即必須使尺寸介于兩個允許的極限尺寸之間，這兩個極限尺寸之差稱為公差。當兩個零件相互裝配時，就形成了一個配合，公差的大小一般由配合的要求而定。下面以孔與軸的配合簡要介紹相配圓柱表面的公差與配合。

如圖1所示，設計給定的尺寸稱為基本尺寸，零線代表基本尺寸的位置。由代表上下偏差的兩條直線所限定的區域稱為公差帶。同一基本尺寸的孔與軸的結合稱為配合。根據公差帶的相對位置，配合分為間隙配合、過渡配合和過盈配合三大類。

2.2表面粗糙度問題

表面粗糙度是指零件的微觀幾何形狀誤差。它主要是由于機械加工后在零件表面留下微小的凹凸不平的刀痕。評定表面粗糙度的方法之一是在取樣長度l上測量輪廓算術平均偏差Ra，即

(8-1)

近似為

表面粗糙度對零件的使用性能影響很大。隨著粗糙度的增大，實際接觸面積減少而局部壓強增大，將加速磨損，同時粗糙度的增大將降低聯接的承載能力、降低零件的疲勞強度等。另外，隨著零件的精度要求提高，要求的表面粗糙度Ra值越小，加工費用將迅速上升。因此在保證使用性能要求的前提下，應選用較大的表面粗糙度。

3工藝性問題

零件的工藝性問題主要是指設計出的零件是否可以制造出來，以及零件的制造費用是否經濟。在具體生產條件下，如果設計的機械零件便于加工且加工費用較低，就稱這樣的零件具有良好的工藝性。零件的工藝性要求主要有：

(1)毛坯選擇合理

機械零件的毛坯來源主要有：直接利用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。選擇什么樣的毛坯取決于生產技術條件，如：生產批量、材料性能和加工能力等。

(2)結構簡單合理

設計零件的結構形狀時，最好采用最簡單的表面(如平面、圓柱面等)和簡單表面的組合，并盡量使加工表面數目最少和加工面積最小。

(3)規定適當的制造精度和表面粗糙度

零件的制造精度和表面粗糙度的提高，將使零件的加工費用迅速上升，所以設汁時，精度的確定應適當。

零件的工藝性要求除上述幾項外，還有許多。為了設計出工藝性較好的零件，還需多多參閱有關的文獻資料。

4優先數系和標準化問題

優先數系是用來使型號、尺寸、轉速、功率等量值得到合理的分級。這樣可便于組織生產和降低成本。

優先數系確定的基本思想是將某個數值段按等比劃分成若干份。一般數值段取為10，劃分的份數可以為5、10、20、40等。GB／T321-1980規定的優先數系有四個基本系列，即R5系列，公比為；R10系列，公比為；R20系列，公比為；R40系列，公比為。下表1所示為R5和R20系列的優先數系。

表1R5和R20優先數系

優先數系中的任何一個數值稱為優先數，在確定分級數值時，必須最大限度地采用優先數。對于大于10的優先數可以乘上10、100、1000等。

標準化問題是指以制訂標準和貫徹標準為主要內容的全部活動過程。標準化的原則是統

一、簡化、協調、選優(優化)。將生產的產品或零件加以標準化具有重大的意義。在產品、零件的制造上可以實現專業化大批量生產，進而可提高產品質量和降低產生成本；在設計方面，采用標準化零部件，可以減輕設計工作量；在產品管理、使用、維修等方面，標準化產品和零件都具有很大的優越性。

我國將標準分為四級：國家標準、行業標準、地方標準和企業標準。在無特殊需要的設計中。必須采用這些標準或標準件.我國現已參加了國際標準化組織,并積極鼓勵采用國際標準，近年來頒布的國家標準許多都已采用相應的國際標準。