什麼是機械零件的設計準則誰知道機械零件的設計準則是什麼,還有設計方法。

2021-03-05 16:23:49 字數 5916 閱讀 5283

1樓:匿名使用者

1、強度準則

要求機械零件的工作應力σ不超過許用應力[σ]。其典型的計算公式是:

(3-16)

σlim——極限應力,對受靜應力的脆性材料取其強度極限,對受靜應力的塑性材料取其屈服極限,對受變應力的零取其疲勞極限。

s——安全係數。

2.剛度準則

機械零件在受載荷時要發生彈性變形,剛度是受外力作用的材料、機械零件或結構抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產生單位變形所需的外力值來量度。機械零件的剛度取決於它的彈性模量e或切變模量g、幾何形狀和尺寸,以及外力的作用形式等。

分析機械零件的剛度是機械設計中的一項重要工作。對於一些需要嚴格限制變形的零件(如機翼、工具機主軸等),須通過剛度分析來控制變形。我們還需要通過控制零件的剛度以防止發生振動或失穩。

另外,如彈簧,須通過控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。剛度準則是要求零件受載荷後的彈性變形量不大於允許彈性變形量。剛度準則的表示式為

(3–17)

y是彈性變形量,如撓度、縱向伸長(縮短):[y]為相應的許用彈性變形量。零件的彈性變形量可由理論計算或經實驗得到,許用變形量則取決於零件的用途,根據理論分析或經驗確定。

3.耐熱性準則

由於摩擦等原因,機械在運轉時,機械零件和潤滑劑的溫度一般會公升高。過高的工作溫度將導致潤滑效果下降,同時,還會引起零件的熱變形、硬度和強度下降,甚至損壞。如在高溫時,金屬機械零件可能發生膠合、卡死;塑料等非金屬機械零件可能發生軟化,甚至熔化等,在某些場合還會引起熱應力。

耐熱性準則一般是控制機械零件的工作溫度不要超過許用值,以保證零部件正常工作,其表示式是

(3–18)

為了改善散熱效能、控制溫公升,必要時可以採用水冷或氣冷等措施。

4.  振動穩定性準則

當激勵的頻率等於物體固有頻率時,物體振幅最大,激勵的頻率與固有頻率相差越大,物體的振幅越小。激勵的頻率接近物體的固有頻率時,受迫振動的振幅會很大,這種現象叫做共振。振動穩定性指機械零件在機器運轉時避免發生共振的品質。

為了延長機器的壽命,為了避免軸和機器的損壞,應驗算軸的振動穩定性,特別是高速機器的軸。振動穩定性準則要求機械零件的固有頻率應與激勵的頻率錯開,保證不發生共振。

設機器中受激勵作用的零部件的固有頻率為f,激勵力的頻率為fp,一般要求

fp < 0.85 f  或  fp >1.15 f         (3–19)

改變機械零件的剛度和質量可以改變其固有頻率。增大機械零件的剛度和減小其質量,提高其固有頻率;減小機械零件的剛度和增大其質量則降低機械零件的固有頻率。有時,機器運轉時為了防止共振要調節轉速。

軸產生共振的主要原因是:由於材料內部質量不均勻,加之製造和安裝的誤差,使其質心和它的旋轉中心產生偏差,軸旋轉時產生慣性力,這個慣性力使轉子作強迫振動。軸在引起共振時的速度稱為臨界速度。

在臨界速度下,這個慣性力的頻率等於或幾倍於轉子的固有頻率,因此發生共振。

5.壽命準則

為了保證機器在一定壽命期限內正常工作,在設計機械零件時必然要對機械零件的壽命提出要求。需要說明,在機器壽命期限內,零件是可以更換的,也就是說某些機械零件的壽命可以比機器的壽命短。機械零件的壽命主要受材料的疲勞、磨損和腐蝕影響。

為了避免發生零件疲勞引起的失效,如疲勞斷裂,應根據機械零件壽命對應的疲勞極限計算疲勞強度。即根據壽命要求,結合零件轉速等具體情況,根據式(3-6),計算出應力迴圈次數為n時的疲勞極限,再代入強度條件式,計算疲勞強度。當滿足疲勞強度時,可以保證機械零件在破壞前的應力迴圈次數達到壽命要求。

磨損一般是不可避免的。在一定條件下,腐蝕也是不可避免的,如橋梁結構件、地埋鋼質管道的腐蝕等。在設計時,主要是保證機械零件在壽命內,不要發生過度的磨損和腐蝕。

磨損發生的機理尚為完全被人們掌握,影響磨損的因素也比較多,一般根據摩擦學設計原理來改善摩擦副的耐磨性。主要措施有:合理選擇摩擦副材料;合理選擇潤滑劑和新增劑;控制摩擦副的工作條件,如壓強、滑動速度和溫公升。

到目前為止,還沒有實用、有效的腐蝕壽命計算方法,通常從材料選擇及防腐處理方面採取措施。如選用耐腐蝕的材料,採用表面鍍層、噴塗、磷化等處理。

6.      可靠性準則

可靠性是產品在規定的條件下和規定的時間內,完成規定功能的能力。產品的質量一般應包含效能指標和可靠性指標。機械產品的效能指標是指產品具有的技術指標,如機械的功率、轉矩、工作力、工作速度等。

如果只有效能指標,沒有可靠性指標,產品的效能指標也得不到保證。例如,一台技術先進的飛機,如果可靠性不高,勢必經常發生故障,影響正常飛行和增加維修費用,甚至可能造成嚴重的事故。產品的可靠性用可靠度r(t)來衡量。

可靠度的定義是:產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。可靠度是時間的函式。

有一批數量為n的相同產品,在t=0開始工作,隨著時間的延續,失效的件數no(t)在加大,正常工作的件數ni(t)在減少,在任意時刻t產品可靠度為

(3–20)

若某產品工作至3000小時的可靠度r(t)=0.96,則表示有96%的產品可以正常工作到3000小時以上,對具體一件產品來講,其工作到3000小時的概率為96%。

失效率 指產品工作到t時刻,在下階段 的單位時間內發生失效的概率,可以證明,其數學表示式為

(3–21)

分離變數,兩邊積分,得

得(3–22)

零部件的失效率和時間的關係一般如圖3-13所示。可以用試驗的方法求得失效率曲線。失效率曲線反映產品總體壽命期失效率的情況。從失效曲線可以看出,失效大體可以分為三個階段。

圖3-15

第ⅰ階段為早期失效階段,曲線為遞減型。產品投入使用的早期,失效率較高而下降很快。其原因主要是設計、製造、貯存、運輸等形成的缺陷,以及除錯、跑合、起動不當等人為因素所造成的。

當這些由於先天不良引起的失效發生後,裝置運轉逐漸正常,則失效率就趨於穩定。應該盡量設法避免零件的早期失效,降低失效率和早期失效階段的時間t0。

第ⅱ階段為偶然失效階段,其失效率緩慢增長。失效主要由非預期的過載、誤操作、意外的天災等偶然因素所造成。由於失效原因多屬偶然,故稱為偶然失效階段。

降低偶然失效期的失效率則能提高有效壽命,所以應注意提高產品的質量,精心使用維護。

第ⅲ階段為損壞失效階段,其失效率是遞增型。在t1以後失效率明顯上公升。這是由於產品已經老化,疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等所謂有耗損的原因所引起的,故稱為耗損失效期。

針對這一階段失效的原因,應該注意檢查、監控等,提前維修,使失效率仍不上公升。

7.  精度準則

對於高精度的機械零件、機構或裝置,要求其運動誤差小於許用值。例如在精密機械中,導軌的直線性誤差、主軸的徑向跳動誤差、齒輪傳動的轉角誤差等,必須要有一定的精度要求。可以根據機器和零件的功能要求,選用合適的公差與配合,即進行精度設計,並能正確地標註到圖樣上。

還可以按照零件圖給定的公差值,求出機構的誤差,與要求的機構精度比較。

2樓:

設計準則很多呀,不是一兩句話能說清的,乙個合格的機械設計工程師要有至少10年以上的工作經驗!

所以就機械設計而言,不是一兩天就能掌握設計技術的.但初步設計可參考一些設計手冊,上面都有初步的設計方法及準則!

3樓:龍

簡單的來說:在公差範圍內保證設計出來的東西符合其剛度,強度,穩定性

4樓:前途亦雨

哥們,自己百度一下,啥都有

誰知道機械零件的設計準則是什麼,還有設計方法。

5樓:永遠的開心鬼

1、強度準則

要求機械零件的工作應力σ不超過許用應力[σ]。其典型的計算公式是:

(3-16)

σlim——極限應力,對受靜應力的脆性材料取其強度極限,對受靜應力的塑性材料取其屈服極限,對受變應力的零取其疲勞極限。

s——安全係數。

2.剛度準則

機械零件在受載荷時要發生彈性變形,剛度是受外力作用的材料、機械零件或結構抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產生單位變形所需的外力值來量度。機械零件的剛度取決於它的彈性模量e或切變模量g、幾何形狀和尺寸,以及外力的作用形式等。

分析機械零件的剛度是機械設計中的一項重要工作。對於一些需要嚴格限制變形的零件(如機翼、工具機主軸等),須通過剛度分析來控制變形。我們還需要通過控制零件的剛度以防止發生振動或失穩。

另外,如彈簧,須通過控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。剛度準則是要求零件受載荷後的彈性變形量不大於允許彈性變形量。剛度準則的表示式為

(3–17)

y是彈性變形量,如撓度、縱向伸長(縮短):[y]為相應的許用彈性變形量。零件的彈性變形量可由理論計算或經實驗得到,許用變形量則取決於零件的用途,根據理論分析或經驗確定。

3.耐熱性準則

由於摩擦等原因,機械在運轉時,機械零件和潤滑劑的溫度一般會公升高。過高的工作溫度將導致潤滑效果下降,同時,還會引起零件的熱變形、硬度和強度下降,甚至損壞。如在高溫時,金屬機械零件可能發生膠合、卡死;塑料等非金屬機械零件可能發生軟化,甚至熔化等,在某些場合還會引起熱應力。

耐熱性準則一般是控制機械零件的工作溫度不要超過許用值,以保證零部件正常工作,其表示式是

(3–18)

為了改善散熱效能、控制溫公升,必要時可以採用水冷或氣冷等措施。

4. 振動穩定性準則

當激勵的頻率等於物體固有頻率時,物體振幅最大,激勵的頻率與固有頻率相差越大,物體的振幅越小。激勵的頻率接近物體的固有頻率時,受迫振動的振幅會很大,這種現象叫做共振。振動穩定性指機械零件在機器運轉時避免發生共振的品質。

為了延長機器的壽命,為了避免軸和機器的損壞,應驗算軸的振動穩定性,特別是高速機器的軸。振動穩定性準則要求機械零件的固有頻率應與激勵的頻率錯開,保證不發生共振。

設機器中受激勵作用的零部件的固有頻率為f,激勵力的頻率為fp,一般要求

fp < 0.85 f 或 fp >1.15 f (3–19)

改變機械零件的剛度和質量可以改變其固有頻率。增大機械零件的剛度和減小其質量,提高其固有頻率;減小機械零件的剛度和增大其質量則降低機械零件的固有頻率。有時,機器運轉時為了防止共振要調節轉速。

軸產生共振的主要原因是:由於材料內部質量不均勻,加之製造和安裝的誤差,使其質心和它的旋轉中心產生偏差,軸旋轉時產生慣性力,這個慣性力使轉子作強迫振動。軸在引起共振時的速度稱為臨界速度。

在臨界速度下,這個慣性力的頻率等於或幾倍於轉子的固有頻率,因此發生共振。

5.壽命準則

為了保證機器在一定壽命期限內正常工作,在設計機械零件時必然要對機械零件的壽命提出要求。需要說明,在機器壽命期限內,零件是可以更換的,也就是說某些機械零件的壽命可以比機器的壽命短。機械零件的壽命主要受材料的疲勞、磨損和腐蝕影響。

為了避免發生零件疲勞引起的失效,如疲勞斷裂,應根據機械零件壽命對應的疲勞極限計算疲勞強度。即根據壽命要求,結合零件轉速等具體情況,根據式(3-6),計算出應力迴圈次數為n時的疲勞極限,再代入強度條件式,計算疲勞強度。當滿足疲勞強度時,可以保證機械零件在破壞前的應力迴圈次數達到壽命要求。

磨損一般是不可避免的。在一定條件下,腐蝕也是不可避免的,如橋梁結構件、地埋鋼質管道的腐蝕等。在設計時,主要是保證機械零件在壽命內,不要發生過度的磨損和腐蝕。

磨損發生的機理尚為完全被人們掌握,影響磨損的因素也比較多,一般根據摩擦學設計原理來改善摩擦副的耐磨性。主要措施有:合理選擇摩擦副材料;合理選擇潤滑劑和新增劑;控制摩擦副的工作條件,如壓強、滑動速度和溫公升。

到目前為止,還沒有實用、有效的腐蝕壽命計算方法,通常從材料選擇及防腐處理方面採取措施。如選用耐腐蝕的材料,採用表面鍍層、噴塗、磷化等處理。

6. 可靠性準則

可靠性是產品在規定的條件下和規定的時間內,完成規定功能的能力。產品的質量一般應包含效能指標和可靠性指標。機械產品的效能指標是指產品具有的技術指標,如機械的功率、轉矩、工作力、工作速度等。

如果只有效能指標,沒有可靠性指標,產品的效能指標也得不到保證。例如,一台技術先進的飛機,如果可靠性不高,勢必經常發生故障,影響正常飛行和增加維修費用,甚至可能造成嚴重的事故。產品的可靠性用可靠度r(t)來衡量。

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