機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求

機(jī)械零件是指組成機(jī)器的不可拆分的基本單元，如螺栓、螺釘、鍵、帶、齒輪、軸、彈簧、銷(xiāo)等。機(jī)械零件設(shè)計(jì)是從機(jī)器的工作原理、承載能力、構(gòu)造和維護(hù)等方面研究通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)問(wèn)題，其中包括如何合理確定零件的形狀和尺寸、如何合理選擇零件的材料以及如何使零件具有良好的工藝性等。

機(jī)械零件是組成機(jī)器的基本單元，要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器滿(mǎn)足基本使用要求，就必須使組成機(jī)器的零件滿(mǎn)足以下要求。

1、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求

在預(yù)定壽命期內(nèi)不失效的要求包括三方面：強(qiáng)度、剛度、壽命。

（1）強(qiáng)度

機(jī)械零件在工作中發(fā)生斷裂、磨損或不允許的變形統(tǒng)屬?gòu)?qiáng)度不足。上述失效形式，除了用于安全裝置中預(yù)定適時(shí)破壞的零件外，對(duì)任何零件都是應(yīng)當(dāng)避免的。因此保證零件有足夠的強(qiáng)度，是機(jī)器正常工作的一個(gè)基本要求。

為了提高機(jī)械零件的強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)時(shí)原則上可以采用以下的措施：采用強(qiáng)度高的材料；使零件具有足夠的截面尺寸；合理地設(shè)計(jì)零件的截面形狀，以增大截面的慣性矩；采用熱處理和化學(xué)熱處理方法，以提高材料的力學(xué)性能；提高運(yùn)動(dòng)零件的制造精度，以降低工作時(shí)的動(dòng)載荷；合理地配置機(jī)器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的載荷等。

（2）剛度

機(jī)械零件在工作時(shí)所產(chǎn)生的彈性變形不超過(guò)允許的限度，就叫做滿(mǎn)足了剛度要求。對(duì)于彈性變形過(guò)大就要影響機(jī)器工作性能的零件，設(shè)計(jì)時(shí)除了要作強(qiáng)度計(jì)算外，還必須作剛度計(jì)算。

為了提高零件的整體剛度，可采取如下措施：增大零件截面尺寸或增大截面的慣性矩；縮短支承跨距或采用多支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，以減小撓曲變形等。

（3）壽命

有的機(jī)械零件在工作初期雖然能夠滿(mǎn)足各種要求，但在工作一定時(shí)間后，卻可能由于某些原因而失效。這個(gè)零件正常工作延續(xù)的時(shí)間就叫零件的壽命。

零件壽命是決定機(jī)器壽命的基礎(chǔ)，零件的破壞會(huì)導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法正常工作。影響零件壽命的主要原因有：材料的疲勞，材料的腐蝕以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件接觸表面的磨損。

2、結(jié)構(gòu)工藝性要求

機(jī)械零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，是指在既定的生產(chǎn)條件下，能夠方便而經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出來(lái)，并便于裝配。所以零件的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)從毛坯制造、機(jī)械加工過(guò)程及裝配等幾個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)加以綜合考慮。工藝性還和批量大小及具體的生產(chǎn)條件相關(guān)。為了改善零件的工藝性，就應(yīng)當(dāng)熟悉當(dāng)前的生產(chǎn)水平及條件。對(duì)零件的結(jié)構(gòu)工藝性具有決定性影響的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)工作中占有很大的比重，因而必須予以足夠的重視。

3、經(jīng)濟(jì)性要求

機(jī)械零件的經(jīng)濟(jì)性首先表現(xiàn)在零件本身的生產(chǎn)成本上。零件的經(jīng)濟(jì)性決定了機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)力求設(shè)計(jì)出耗費(fèi)(包括錢(qián)財(cái)、制造時(shí)間及人工)最少的零件。

要降低機(jī)械零件的成本，首先要采用輕型的零件結(jié)構(gòu)，以降低材料消耗，并且采用廉價(jià)而供應(yīng)充足的材料以代替貴重材料，可以降低材料費(fèi)用；采用少余量或無(wú)余量的毛坯或簡(jiǎn)化零件結(jié)構(gòu)，以減少加工工時(shí)；工藝性良好的結(jié)構(gòu)就意味著加工及裝配費(fèi)用低，所以工藝性對(duì)經(jīng)濟(jì)性有著直接的影響，對(duì)于大型零件采用組合結(jié)構(gòu)以代替整體結(jié)構(gòu)，這些對(duì)降低零件成本均有顯著的作用。另外，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化的零、部件，就可在經(jīng)濟(jì)性方面取得很大的效益。

4、質(zhì)量小的要求

對(duì)絕大多數(shù)機(jī)械零件來(lái)說(shuō)，都應(yīng)當(dāng)力求減小其質(zhì)量。減小質(zhì)量有兩方面的好處：一方面可以節(jié)約材料，節(jié)約材料就意味著節(jié)省成本；另一方面，對(duì)于運(yùn)動(dòng)零件來(lái)說(shuō)，可以減小慣性，改善機(jī)器的動(dòng)力性能。
可采取以下措施減小機(jī)械零件的質(zhì)量：采用緩沖裝置來(lái)降低零件上所受的沖擊載荷；使用安全裝置來(lái)限制作用在主要零件上的最大載荷；適當(dāng)減少零件上應(yīng)力較小處材料，以改善零件受力的均勻性，從而提高材料的利用率；施加與工作載荷相反方向的預(yù)載荷，以降低零件上的工作載荷，采用輕型薄壁的沖壓件或焊接件來(lái)代替鑄、鍛零件，以及采用強(qiáng)重比高的材料等。