一、机械零件的常规设计方法
1、理论设计
理论设计是根据设计理论和实验数据所进行的设计。它又可分为设计计算和校核计算两类。设计计算是根据零件的工作情况,选定计算准则,按其所规定的要求计算出零件的主要几何尺寸和参数。校核计算是先按其他办法初步拟定出零件的主要尺寸和参数,然后根据计算准则所规定的要求校校零件是否安全。由于校核计算时,已知零件的有关尺寸,因此能计入影响强度的结构因素和尺寸因素,计算结果比较精确。
2、经验设计
经验设计是根据已有的经验公式或设计者本人的工作经验,或借助类比方法所进行的设计。这主要适用于使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件,如箱体、机架、传动零件的结构要素等。
3、模型实验设计
这种设计是对一些尺寸巨大、结构复杂的重要零件,根据初步设计的结果,按比例制成小尺寸的模型,经过实验手段对其各方面的特性进行检验,再根据实验结果对原设计进行逐步修改,从而达到完善的设计。模型实验设计是在设计理论还不成熟,已有的经验又不足以解决设计问题时,为积累新经验、发展新理论和获得好结果而采用的一种设计方法。但这种设计方法费时、耗资,一般只用于特别重要的设计中。
二、机械零件设计的一般步骤
1)选择零件的类型和结构。这要根据零件的使用要求,在熟悉各种零件的类型、特点及应用范围的基础上进行。
2)分析和计算载荷。分析和计算载荷,是根据机器的工作情况,来确定作用在零件上的载荷。
3)选择合适的材料。要根据零件的使用要求、工艺要求和经济性要求来选择合适的材料。
4)确定零件的主要尺寸和参数。根据对零件的失效分析和所确定的计算准则进行计算,便可确定零件的主要尺寸和参数。
5)零件的结构设计。应根据功能要求、工艺要求、标准化要求,确定零件合理的形状和结构尺寸。
6)校核计算。只是对重要的零件且有必要时才进行这种校核计算,以确定零件工作时的安全程度。
7)绘制零件的工作图。
8)编写设计计算说明书。
三、机械零件的设计计算
机械零件的主要尺寸常常需要通过理论计算确定。理论设计计算是根据零件的结构特点和工作情况,将它合理简化成一定的物理模型,运用理论力学、材料力学、流体力学、摩擦学、热力学、机械振动学等理论或利用这些理论推导出设计公式、实验数据来进行设计。理论设计计算可分为设计计算和校核计算两种。
1)设计计算。按设计公式直接求得零件的有关主要尺寸。
2)校核计算。已知零件各部分的尺寸,用设计公式校核它是否满足有关的设计计算准则。
为了使设计计算的结果更符合实际,应该多方面参考过去成功的设计和实践积累的经验关系式、统计数据等。对于一些大型、结构复杂的重要零件,必要时还可以进行模型实验或实物实验。