機器是由各種各樣的零部件組成的,要使所設計的機器滿足基本要求,就必須使組成機器的零件滿足以下要求:
▲ 避免在預定壽命期內失效的要求
▲ 結構工藝性要求
▲ 經濟性要求
▲ 質量小的要求
▲ 可靠性要求
一、避免在預定壽命期內失效的要求
應保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。
1.強度要求
提高零件強度的措施有:
▲採用高強度的材料;
▲使零件具有足夠的截面尺寸;
▲合理設計零件的截面形狀,增大慣性矩;
▲採用熱處理和化學處理方法提高材料的強度性能;
▲提高零件的製造精度,以減少工作時的動載荷;
▲合理配置零件的相對位置,以降低零件的載荷。
2.剛度要求
零件在工作時的彈性變形不能超過允許的範圍稱為零件的剛度要求。
提高零件剛度的措施有:
▲增大零件的截面尺寸或增大慣性矩;
▲縮短支承的跨距或採用多點支承。
3.壽命要求
影響零件壽命的主要因素有:疲勞破壞、腐蝕、磨損
大部分零件工作在變應力下,故疲勞破壞是引起零件破壞的主要原因。影響疲勞強度的因素有:
▲應力集中;
▲零件的尺寸大小;
▲零件表面質量及環境狀況:
零件處在腐蝕性介質中工作時,可能使材料遭到腐蝕。
抗腐蝕的措施有:
▲表面發蘭(發黑);
▲表面鍍層;
▲表面塗漆;
▲表面陽極化。
二、結構工藝性要求
零件工藝性良好的標誌---- 在具體的生產條件下,零件要便於加工而加工費用又很低。
1) 毛坯選擇合理
製備方法:選用型材、鑄造、鍛造、衝壓和焊接等。
毛坯選擇與生產批量、材料性能和加工可能性有關。
單件或小批量生產時,選用棒料、板材、型材或焊件。
大批量生產時,往往選用鑄造、鍛造、衝壓等方法。
2) 結構簡單合理
▲最好採用平面、柱面、螺旋面等簡單表面極其組合;
▲盡量減少加工面數和加工面積;
▲增加相同形狀、相同元素(直徑、圓角半徑、配合、螺紋、鍵、齒輪模數等)的數量;
▲盡量採用標準件;
3) 合理的製造精度和表面粗糙度
零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。決不能盲目追求高精度,應在滿足使用要求的前提下,盡量採用較低的精度和表面質量。
4) 盡量減小零件的加工量
▲毛坯形狀和尺寸應盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工,節約材料、降低成本。
▲盡量採用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等先進工藝滿足上述要求。
三、經濟性要求
零件的經濟性首先表現在零件的生產製造成本上。
▲簡化零件的結構,降低材料消耗;
▲採用無餘量、少余量的毛坯,減少加工工時;
▲採用廉價而充足的材料代替昂貴材料;
▲大型零件採用組合結構而非整體結構;
▲盡量採用標準件。
四、質量小的要求
減小質量的好處:節約材料; 減小慣性,改善機器的動力性能。
減小質量的措施:
▲採用緩衝裝置來降低零件所受衝擊載荷;
▲採用安全裝置來限制作用在零件所受最大載荷;
▲從零件應力較小處削減部分材料,以改善零件受力的均勻性,提高材料的利用率;
▲採用與工作載荷方向相反的預載荷,以降低零件的工作載荷;
▲採用輕型薄璧衝壓件或焊接件代替鑄造、鍛壓件;
▲採用強重比高的材料。
五、可靠性要求
零件的實效是隨機發生的,其原因是零件所受的載荷、環境溫度、零件本身物理和機械性能等因素是隨機變化的。為了提高零件的可靠性,就應當在工作條件和零件性能兩個方面使其變化儘可能小。