機械設計職稱論文(2)
機械設計職稱論文篇二
機械設計概論
【摘 要】在機械設計當中有許多知識是需要掌握的，要求設計理念了解，對設計當中的每一個環節都要進行校核，不要出現零件最終生產出來時廢品，這樣在設計時候要考慮好材料，設計參數，最后的校核，每一個步驟都是不可缺少的。
【關鍵詞】理念;壽命;校核
1.設計理念
要了解設計機械零件應滿足的基本要求：
1.1設計機械零件的基本要求
剛度方面滿足設計要求，同時也要考慮壽命，在這些要求滿足下要兼顧經濟，也不要講零件設計的比較笨重。例如在機床的主軸箱設計上，就要綜合考慮什么因素能直接影響主軸、軸承，主軸箱體應該具體滿足怎樣的強度、剛度以及抗震性，同時還要考慮主軸箱的制造方法是鑄造還是焊接：
(1)鑄造工藝，優點就是強度及剛度大、吸振性好，可以大批大量生產，但是制造成本高、周期長。
(2)焊接工藝，優點為制造成本低，周期短，缺點就是焊縫有應力集中，強度有所下降。
1.2機械設計方法
通過書本上的理論設計，通過前人的經驗設計，通過做實驗來設計。
1.3機械設計的一般步驟
(1)動向預測(2)方案設計(3)技術設計(4)施工設計(5)試生產(4)掌握常用現代設計方法的類型、基本思想。
1.4現代設計理念
有限元分析方法：一種以計算機為基礎的分析方法，它是將研究對象變換成一個計算機模型，將這個模型通過一系列的求解，最終得到相應的參數。
優化設計方法：使得在解決復雜設計問題時，能從眾多的設計方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設計方案。
計算機輔助設計：計算機輔助設計(Computer Aided Design―CAD)：它的出現使機械設計簡化的很多，它可以輔助設計人員就行分析、繪圖，節省了設計時間。
2.機械設計的強度校核
在機械設計當中有許多設計環節需要進行校核，在這些校核當中軸的校核、軸承的校核、鍵的校核。
2.1軸的校核
在設計當中我們要知道軸的結構和支點及軸上零件的力作用點，對軸進行受力分析、繪制彎矩圖、扭矩圖及當量彎矩圖，要對軸上的危險截面進行校核，如果軸的直徑不夠大，可以進行增大。
2.2軸承的校核
在機械設計當中有一個不可缺少的零件，就是軸承，它的作用可以對軸進行支撐，同時也可以是軸軸向運動，而在軸的選用和設計當中，最好是軸承的壽命和其零件的檢修期限相對應上，而軸承的壽命計算公式：
Lh=106/60n(fTC/P)ε
式中：L10──基本額定壽命(106轉)。
C──基本額定動載荷。
P──當量動載荷(N)。
fT──溫度系數。
n──軸承工作轉速(r/min)。
ε──壽命指數(球軸承3，滾子軸承10/3)。
一般的軸承壽命都是根據設計要求來設計的，即不要使用的太久，也不要壽命太短，因為這樣可以節約成本，節約材料。
2.3鍵的校核
在設計當中軸上固定時候最常用的零件就是鍵，鍵要在運動當中承受擠壓應力，所以在鍵的設計當中，鍵的材料是關鍵，如果在校核當中鍵的應力超過許用應力，這時候可以改變鍵長，或者改用雙鍵、花鍵，也可以對軸的直徑加大。
2.4 V帶設計
在有些機械設計當中，V帶的使用頻率是非常高的，因為V帶的互換性比較高，還是標準件，成本比較低，還實用，但是帶的傳動也開始提出更高的要求，需要綜合考慮帶的實際工況。
根據計算功率p和小帶輪的轉速V1來選擇帶的帶型，而帶輪直徑的確定是通過：i=n2/n2的值來確定，式中：n為轉速r/min;i傳動比。
例如：i=1460/1200=1.22，取小帶輪直徑為d1=224mm。
小帶輪的線速度為：v=Лd1n1/(60x1000)=17.1m/s<30m/s，符合要求。
大帶輪的基準直徑：d2=id1(1-ε)=267.8mm(ε為彈性滑動率，取0.02)，最終確定d2=280mm。
帶輪所需額的基準長度為：d=2a+π×(d+d)/2+(d-d)/4a
式中：d――帶輪的基準長度。
a0――中心距。
d1――小帶輪直徑。
d2――大帶輪直徑。
3.材料的選擇
在機械設計當中最重要的一步就是對材料的選擇，而在選擇的時候就要知道每種材料的化學成分，而我們常用的材料成分如下：
(1)金屬材料分為：一類黑色金屬，生鐵(含碳量大于2%)、鋼(含碳量0.04%―2%)、工業純鐵(含碳量小于0.04%)，重金屬(銅、鉛、鋅、臬等)，另一類有色金屬，輕金屬：鋁、鎂、鈦等，貴金屬：金、銀、鉑等，稀有金屬：鎢、鉬、鈾、鈦，特殊金屬材料：形狀記憶合金，超塑金屬。
(2)鋼分為：碳素鋼(普通碳素鋼Q235)，優質碳素鋼45，碳素工具鋼T7―T13，合金鋼：不銹鋼(1cr13(410)、2cr13(420)、0cr18Ni9(304)、0cr17Ni12Mo2(316)、1cr18Ni9Ti)。
4.公差的選擇
公差是機械設計中及其重要的參數，是使我們設計的產品達到互換性的保障，國家標準將標準公差分為20級，用IT和阿拉伯數字表示為：IT01，IT0，IT1，IT2，...，IT18。從IT01～IT18，等級依次降低，公差值依次增大。具體公差等級、應用條件說明及舉例如下：
IT01：用于特別精密的尺寸傳遞基準，例如特別精密的標準量塊。 IT0：用于特別精密的尺寸傳遞基準及宇航中特別重要的精密配合尺寸。例如：特別精密的標準量塊，個別特別重要的精密機械零件尺寸。
IT1：高精密測量工具特別重要的極個別精密配合尺寸。例如：高精密標準量規。
IT2：用于高精密的測量工具。例如：檢驗IT6至IT7級工件用量規的尺寸制造公差。
IT3：用于精密測量工具。例如：航空及航海工業中導航儀器上特殊精密的個別小尺寸零件的精度配合。
IT4：用于精密測量工具。例如：檢驗IT9至IT12級工件用量規和校對IT12至IT14級軸用量規的校對量規，與P4級軸承孔(孔徑>100mm)殊精密的孔徑。
IT5：用于機床、發動機和儀表中特別重要的配合。例如：精密機械及高速機械的軸徑。
IT6：廣泛用于機械制造中的重要配合，配合有表面有較高均勻性的要求，能保證有相當高的配合品質。例如：機床制造中，裝配式齒輪、渦輪、聯軸器等。
IT7：應用條件與IT6相似，精度比IT6略低，在一般機械制造中很普遍。例如：聯軸器、帶輪、凸輪等的孔徑。
IT8：在機械制造中屬中等精度，在農業機械、紡織機械、醫療器械等應用最廣。例如：發動機活塞油環槽寬，牙科車頭的鉆頭套的孔與車針柄部的配合。
IT9：應用與IT8相類似，精度要求低于IT8。例如：發動機中油泵體內孔、氣門導管內孔。
IT10：應用與IT9相類似，精度要求低于IT9。例如：電子儀表支架上的配合。
IT11：配合精度要求較粗糙，裝配后可能有較大間隙。例如：機床上法蘭盤止口與孔、滑塊與移動齒輪。
IT12：配合精度要求很粗糙，裝配后可能有很大間隙。例如：發動機分離桿。
IT13：應用與IT2相類似。例如：計算機、打字機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鏈中的尺寸。例如：機床、汽車、拖拉機等工業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鏈中的尺寸。例如：沖壓件、木型鑄造零件等。
IT16：用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸。例如：打字機中叫鑄件尺寸，無線電制造中箱體外形尺寸。
IT17：用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸。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鏈中的尺寸。例如：冷作、焊接尺寸用公差。
最終通過這些設計方面的要求和步驟最終確定設計參數，通過設計參數繪制產品裝配圖，在有裝配圖拆分每一個零件圖，通過對零件的工藝、生產、裝配，試運行，達到設計要求，這樣就可以生產出廠了。
【參考文獻】
[1]劉鴻文.材料力學.北京：高等教育出版社，1991.
[2]孫桓，陳作模.機械原理.北京：高等教育出版社，2000.
[3]成大先.機械設計手冊.化學工業出版社，2008.
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