序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]一篇機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及重要性范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及重要性:機(jī)械零件設(shè)計(jì)中幾何公差的合理選用

在機(jī)械零件設(shè)計(jì)中，零件的尺寸精度、表面質(zhì)量和幾何精度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。幾何公差項(xiàng)目、公差原則、基準(zhǔn)及公差值的合理選用，是保證零件設(shè)計(jì)精度、使用功能和產(chǎn)品質(zhì)量的重要內(nèi)容。

一、幾何公差項(xiàng)目的選用

幾何公差項(xiàng)目的選用應(yīng)遵循的原則是：在最大限度地滿足零件功能要求的前提下，以最少的幾何公差項(xiàng)目，獲得較好的經(jīng)濟(jì)性。首先要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征和加工情況，零件的功能和精度要求來合理選用幾何公差特征項(xiàng)目，同時(shí)要考慮幾何公差項(xiàng)目的特點(diǎn)和檢測(cè)方便性。

1.依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征和加工情況

零件自身的結(jié)構(gòu)特征限定了可選擇的幾何公差項(xiàng)目。例如有平面要素的零件可選平面度、平行度誤差，有曲面要素的零件可選面輪廓度；圓柱體零件可根據(jù)零件自身各要素選擇軸線直線度、素線直線度、圓度、圓柱度、徑向圓跳動(dòng)誤差；階梯孔零件會(huì)有同軸度誤差；零件上孔或軸的軸線會(huì)有位置度誤差等。

在機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)根據(jù)零件的加工和裝配情況來選擇幾何公差項(xiàng)目。例如在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)中部較易產(chǎn)生變形，可以選擇素線直線度或圓柱度來控制。

2.依據(jù)零件的功能和精度要求

選擇幾何公差項(xiàng)目還應(yīng)滿足零件的功能和精度要求，主要考慮形位誤差對(duì)零件的配合性質(zhì)、裝配互換性、工作精度、可靠性等影響。設(shè)計(jì)時(shí)只有了解和明確所設(shè)計(jì)零件的使用性能，才能確定為保證這些性能必須選用的幾何公差項(xiàng)目。例如為保證一對(duì)錐齒輪的正確嚙合傳動(dòng)，對(duì)箱體上安裝錐齒輪軸的孔需要給出垂直度要求；車床主軸的旋轉(zhuǎn)精度要求很高，應(yīng)規(guī)定其前后頸的同軸度來保證主軸的精度要求等。

3.依據(jù)幾何公差項(xiàng)目的特點(diǎn)和檢測(cè)方便性

在機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮各幾何公差項(xiàng)目的特點(diǎn)和它們之間的關(guān)系，在滿足功能要求的前提下應(yīng)盡量選用檢測(cè)方法易行的項(xiàng)目來代替檢測(cè)難度較大的幾何公差項(xiàng)目。

（1）形狀公差可控制某些其他形狀公差。形狀公差中有些項(xiàng)目可以控制其他項(xiàng)目。例如圓柱度公差可綜合控制圓柱體的正截面的圓度誤差和圓柱體軸線方向上的形狀誤差。因此，當(dāng)圓柱體給出了圓柱度公差后，一般就不再給出圓度公差和素線直線度公差。只有圓度或直線度精度高于圓柱度時(shí)才單獨(dú)標(biāo)注。因?yàn)閳A柱度誤差的檢測(cè)較為復(fù)雜，所以對(duì)一般精度的圓柱體零件，還是用圓度與直線度來控制，避免檢測(cè)復(fù)雜。

（2）定向公差可控制形狀公差。定向公差帶可以把同一要素的形狀誤差控制在定向公差范圍內(nèi)，即定向公差可控制形狀公差。因此當(dāng)對(duì)同一要素給出定向公差時(shí)就不再注出形狀公差，只有當(dāng)對(duì)其形狀公差的精度要求高于定向公差的要求時(shí)才需單獨(dú)標(biāo)注。圖1所示為被測(cè)平面的平面度公差值小于平行度公差值。

（3）定位公差可控制定向公差和形狀公差。定位公差帶可以把同一要素的定向公差和形狀公差控制在定位公差范圍內(nèi)，即定位公差有綜合控制被測(cè)要素位置、方向和形狀的功能。因此當(dāng)對(duì)同一要素給出定位公差時(shí)就不再注出定向公差，只有當(dāng)對(duì)其定向公差的精度高于定位公差的要求時(shí)才需注出。例如位置度公差是綜合性最強(qiáng)的指標(biāo)之一，它同時(shí)控制了被測(cè)要素上的其他形狀公差和定向公差，如圖2所示零件上孔的軸線的位置公差帶與其直線度公差帶、其對(duì)基準(zhǔn)C的垂直度公差帶是一樣的，因此該孔軸線的位置度公差可以控制其直線度以及對(duì)基準(zhǔn)的垂直度公差。

（4）跳動(dòng)公差可控制其他幾何公差。徑向全跳動(dòng)公差是綜合性最強(qiáng)的指標(biāo)之一，它能全面控制圓柱面上的圓度、圓柱度、素線和軸線的直線度、同軸度公差。端面全跳動(dòng)能全面控制該端面的平面度公差和垂直度公差。因此在設(shè)計(jì)中，在滿足零件功能和精度要求的前提下，可選用簡(jiǎn)便易行的綜合控制公差項(xiàng)目來代替測(cè)量難度較大的公差項(xiàng)目，同時(shí)可減少圖樣上的幾何公差項(xiàng)目。

徑向圓跳動(dòng)公差能控制同軸度誤差和圓度誤差，由于徑向圓跳動(dòng)誤差的檢測(cè)比同軸度誤差的檢測(cè)簡(jiǎn)單易行，所以在滿足零件功能和精度要求的前提下，優(yōu)先選用徑向圓跳動(dòng)公差。

端面對(duì)基準(zhǔn)軸線的垂直度公差是端面圓跳動(dòng)和平面度誤差的綜合反映。如果采用端面圓跳動(dòng)來代替垂直度公差要求，其結(jié)果會(huì)降低端面垂直度精度。因?yàn)槎嗣鎴A跳動(dòng)的檢測(cè)方法比較簡(jiǎn)便，所以對(duì)基準(zhǔn)的垂直度精度要求不高的零件，如低速旋轉(zhuǎn)軸上的軸肩端面應(yīng)優(yōu)先選用端面圓跳動(dòng)，但是對(duì)立式銑床工作臺(tái)等對(duì)垂直度有一定要求的零件，則必須標(biāo)注出垂直度公差。

二、公差原則的選用

在機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選用幾何公差項(xiàng)目時(shí)，還應(yīng)考慮公差原則的應(yīng)用。公差原則是處理幾何公差和尺寸公差關(guān)系的原則，有獨(dú)立原則和相關(guān)要求兩種。

1.獨(dú)立原則是幾何公差和尺寸公差遵循的基本原則

是指二者分別滿足要求、互不相關(guān)的公差原則。以下場(chǎng)合應(yīng)采用獨(dú)立原則：對(duì)尺寸精度和形位精度均有較嚴(yán)格要求且需分別滿足的，如齒輪箱各孔的尺寸精度與各孔軸線的平行度；對(duì)尺寸精度和形位精度要求差別較大的，如平板形狀精度要求高而尺寸精度要求低；以及對(duì)保證運(yùn)動(dòng)精度、保證密封性和未注尺寸公差與幾何公差的場(chǎng)合。

2.相關(guān)要求是指圖樣上的尺寸公差與幾何公差相互有關(guān)的公差要求

包括包容要求、最大實(shí)體要求、最小實(shí)體要求、可逆要求。包容要求主要用于保證孔、軸的配合性質(zhì)，重要的配合；最大實(shí)體要求主要用于保證被測(cè)中心要素和基準(zhǔn)中心要素零件的可裝配性場(chǎng)合；最小實(shí)體要求主要用于保證最小壁厚的場(chǎng)合；可逆要求只能與最大實(shí)體要求或最小實(shí)體要求一起使用，只用于被測(cè)要素，不用于基準(zhǔn)要素。

三、基準(zhǔn)要素的選用

在確定位置公差項(xiàng)目的同時(shí)，還要確定基準(zhǔn)要素。在選擇幾何公差項(xiàng)目的基準(zhǔn)時(shí)，主要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能、設(shè)計(jì)、加工工藝、裝配等要求，并兼顧設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則來選用?；鶞?zhǔn)的選擇應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮。

1.零件結(jié)構(gòu)方面

應(yīng)選用長(zhǎng)度長(zhǎng)、面積大、剛性好的要素作基準(zhǔn)，以保證基準(zhǔn)穩(wěn)定準(zhǔn)確性。

2.加工方面

零件加工時(shí)應(yīng)選擇在夾具中定位的相應(yīng)要素為基準(zhǔn), 如加工比較精確的表面，或接觸面積大，工件以此表面定位重心不偏移使工件穩(wěn)定的一些要素作為基準(zhǔn)。

3.檢測(cè)方面

零件進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇在在計(jì)量器具中定位的相應(yīng)要素為基準(zhǔn)。

4.裝配方面

應(yīng)選擇零件相互配合、相互接觸的表面作為各自的基準(zhǔn), 以保證裝配要求。

如圖3所示，軸承軸的軸線A和軸線B是該軸寬度方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，同時(shí)軸線A和軸線B的兩圓柱面是軸承的裝配基準(zhǔn)，對(duì)該軸的形位誤差測(cè)量時(shí)可以定位安裝該軸的兩軸頸的公共軸線A-B作為測(cè)量基準(zhǔn)。

四、幾何公差值的選用

合理和正確地選擇幾何公差值能保證零件的功能要求、零件質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。幾何公差等級(jí)的選擇原則是在滿足零件功能的前提，兼顧經(jīng)濟(jì)性和測(cè)量條件等因素選取較低的公差等級(jí)。

1.幾何公差值的規(guī)定

圖樣中的幾何公差分為注出公差和未注公差兩種，一般零件所要求的幾何公差值用一般機(jī)床加工就能保證時(shí)，不必在圖樣上注出公差，其公差值按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 1184-1996《形狀和位置公差 未注公差》中規(guī)定確定，例如對(duì)于直線度、平面度、垂直度、對(duì)稱度和圓跳動(dòng)度的未注公差，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了H、K、L三個(gè)公差等級(jí)；圓度的未注公差等于給出的直徑公差等。

若零件要求的幾何公差值高于未注公差時(shí)，則應(yīng)在圖樣中注出公差值，當(dāng)?shù)陀谖醋⒐钪禃r(shí)要看注出公差值是否給工廠帶來經(jīng)濟(jì)效益而定，否則不注出過低的公差值。國(guó)標(biāo)規(guī)定除了線輪廓度和面輪廓度外其余12項(xiàng)都規(guī)定了公差值，除位置度外其余11項(xiàng)還規(guī)定了1～12級(jí)的公差等級(jí)，其中圓度和圓柱度公差值增加了一個(gè)0級(jí)。注出公差值應(yīng)根據(jù)零件的功能要求，并考慮加工經(jīng)濟(jì)性和零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按相應(yīng)公差表來選取。

2.幾何公差值的選用原則

確定幾何公差值的方法有計(jì)算法和類比法。通常用類比法確定公差值, 它是根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能要求，參考現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和資料，參照經(jīng)過驗(yàn)證的類似零件的要求, 通過對(duì)比分析確定較為合理的公差值的方法。采用類比法確定幾何公差值時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）確定同一要素的各種不同公差和表面粗糙度時(shí)，應(yīng)注意它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，一般應(yīng)符合表面粗糙度＜T形狀＜T定向＜T定位＜T尺寸。但細(xì)長(zhǎng)軸軸線的直線度公差遠(yuǎn)大于尺寸公差，位置度和對(duì)稱度公差常與尺寸公差相當(dāng)。

（2）在常用的尺寸公差范圍內(nèi)，中、高精度零件的形狀公差值約占尺寸公差值的25%～65%，位置公差值約占尺寸公差值的1／2，中等精度的幾何公差值可與尺寸公差同級(jí)，中等尺寸和中等精度零件的表面粗糙度值可占幾何公差值的20%～25%。

（3）對(duì)于孔相對(duì)于軸、細(xì)長(zhǎng)比較大的孔或軸、間距較大的孔或軸、寬度大于二分之一長(zhǎng)度的零件表面、線對(duì)線和線對(duì)面相對(duì)于面對(duì)面的平行度或垂直度等情況，考慮到加工的難易程度和除主參數(shù)外其他參數(shù)的影響，在滿足零件功能的要求下可適當(dāng)降低1～2個(gè)公差等級(jí)。

綜上所述，在機(jī)械零件設(shè)計(jì)過程中，首先要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征和功能要求，熟悉零件的加工工藝和檢測(cè)條件等來選用零件合理的幾何公差項(xiàng)目，根據(jù)零件的功能、設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)成本等來選擇幾何公差基準(zhǔn)和公差原則，最后確定幾何公差值，從而保證機(jī)械零件的功能要求和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

(作者單位：廣東省中山市技師學(xué)院）

機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及重要性:機(jī)械零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)的目標(biāo)和熱處理分析

摘要：設(shè)計(jì)并制造質(zhì)量?jī)?yōu)良并符合實(shí)際應(yīng)用的機(jī)械零件，除了材料的質(zhì)量要有所保證之外，設(shè)計(jì)優(yōu)良、熱處理工藝都是不可或缺的關(guān)鍵因素。否則，很容易影響到機(jī)械零件的性能。本文著重針對(duì)機(jī)械零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)的目標(biāo)和熱處理進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件；強(qiáng)度設(shè)計(jì)；目標(biāo)；熱處理

中圖分類號(hào)：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

在制造機(jī)械零件的過程中，要滿足三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，才能夠制造出質(zhì)量?jī)?yōu)良的零件。這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)即為機(jī)械零件的設(shè)計(jì)要優(yōu)良，制造機(jī)械材料的零件要優(yōu)質(zhì)，還要采用高質(zhì)量的熱處理工藝。

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械性能的優(yōu)化，制造機(jī)械零件的這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是缺一不可的。否則，在制造機(jī)械零件的過程中，材料的選擇出現(xiàn)了失誤，即便是設(shè)計(jì)得再完美，也很難達(dá)到預(yù)期的效果。甚至于所生產(chǎn)出來的機(jī)械零件成為了半成品而無法利用。既耗工又耗時(shí)，而且還提高了投資成本。

而選擇了合適的材料，按照設(shè)計(jì)好的圖紙進(jìn)行加工，可是，沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，依然無法制造出令人滿意的機(jī)械零件，更無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械性能。

在材料優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)條件下，設(shè)計(jì)和熱處理的效果，對(duì)于機(jī)械零件的機(jī)械性能具有一定程度的影響。如下圖：

設(shè)計(jì)、材料、熱處理對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響

注：“-” 表示普通、低劣；“+”表示優(yōu)質(zhì)、高質(zhì)量。

從上面的表格可以明確，假設(shè)設(shè)計(jì)優(yōu)良、材料優(yōu)質(zhì)而熱處理質(zhì)量很高的條件下，機(jī)械性能可以達(dá)到100分的滿分，那么，如果設(shè)計(jì)上出現(xiàn)確實(shí)，即便是具備優(yōu)良的材料和高質(zhì)量的熱處理工藝，所制造出來的機(jī)械零件在性能上也只能獲得50分。課件設(shè)計(jì)在三個(gè)關(guān)鍵因素中占有重要的位置。而如果設(shè)計(jì)不過關(guān)，而熱處理又質(zhì)量低劣的時(shí)候，即便材料優(yōu)質(zhì)，所制造出來的機(jī)械零件性能也只能達(dá)到10分。

可見，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，在機(jī)械零件設(shè)計(jì)合理的條件下，采用較為良好的熱處理工藝，可以制造出質(zhì)量上好的機(jī)械零件并適用在需要的地方。

一、正確使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)

（一）影響疲勞強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)和質(zhì)量效應(yīng)

對(duì)于鋼材的疲勞強(qiáng)度的，主要受到兩個(gè)方面的影響，一方面是尺寸效應(yīng)，另一方面是質(zhì)量效應(yīng)。

1.尺寸效應(yīng)

尺寸效應(yīng)是針對(duì)材料質(zhì)量而言的。對(duì)于材質(zhì)相同的鋼材，其疲勞強(qiáng)度在一定程度上會(huì)受到尺寸的影響，如果尺寸較為粗大，那么，就會(huì)相應(yīng)地降低其疲勞強(qiáng)度。這就是尺寸效應(yīng)。

2.質(zhì)量效應(yīng)

質(zhì)量效應(yīng)則是因?yàn)椴牧铣叽缭O(shè)計(jì)上的問題而對(duì)熱處理工藝所產(chǎn)生的直接影響，從而導(dǎo)致了質(zhì)量不合格。對(duì)于尺寸粗大的普通鋼材，對(duì)其進(jìn)行熱處理的時(shí)候，即便是工藝質(zhì)量很高，往往也很難達(dá)到良好的淬透效果。也就是說，鋼材的設(shè)計(jì)尺寸適當(dāng)是保證質(zhì)量的關(guān)鍵。

（二）標(biāo)準(zhǔn)式樣的規(guī)格數(shù)值應(yīng)用

在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)當(dāng)中，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)試樣的規(guī)格有所規(guī)定，一般為25毫米。但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，這一數(shù)值僅僅可以作為參考設(shè)計(jì)數(shù)值，而不能按照原值來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

現(xiàn)在對(duì)于鋼材料加工過程越來越復(fù)雜，其中往往會(huì)含有多種成分，那么在對(duì)其進(jìn)行熱處理加工的時(shí)候，就要應(yīng)材料的不同而有所調(diào)整。

二、影響機(jī)械零件壽命的因素

（一）疲勞，是機(jī)械零件由于疲勞而發(fā)生的損壞。其損壞的過程幾乎是看不到的，當(dāng)達(dá)到危險(xiǎn)的極限值的時(shí)候，破壞突然顯性。由于疲勞二引起破壞是較為頻繁的。

（二）磨耗，由于過度磨損而造成機(jī)械零件損壞。這種損壞過程是可見的，而且能夠根據(jù)磨損的程度判斷出耐用的期限，所以易于維修保養(yǎng)。

（三）銹蝕，零件如果出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，就說明零件需要采取必要的保養(yǎng)維修措施了，以便于延長(zhǎng)零件的使用壽命。

（四）沖擊，即零件要具有耐沖擊性。否則，一旦由于沖擊的作用而遭到損害，就會(huì)帶來不必要的危險(xiǎn)。

（五）承載能力不足，由于在零件設(shè)計(jì)上出現(xiàn)了失誤，而導(dǎo)致應(yīng)力計(jì)算上的差錯(cuò)，從而導(dǎo)致了構(gòu)建承載能力不足，很容易導(dǎo)致機(jī)械零件的損壞。

三、利用熱處理提高機(jī)械零件強(qiáng)度

（一）調(diào)質(zhì)

所謂的“調(diào)質(zhì)”，就是鋼材經(jīng)過淬火，以加強(qiáng)其強(qiáng)韌性，然后再400～650℃范圍內(nèi)進(jìn)行回火。一般碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼比較適用于這種熱處理方法。

經(jīng)過了調(diào)質(zhì)之后鋼材，其硬度大致相同,但是機(jī)械性能各有特點(diǎn)。其中的主要原因就是鋼材調(diào)質(zhì)是在等淬火下回火，所獲得的硬度雖然與調(diào)質(zhì)回火后相同，但是其韌性以及延伸性和收縮性，都要降低很多，包括沖擊值也會(huì)相應(yīng)地降低。

1.檢驗(yàn)淬火硬度

鋼的碳含量決定淬火的硬度?？梢员硎緸椋捍慊鹩捕?HRC)=f(C%)

硬度界限，即為馬氏體含量超過50%，也就是淬火最低硬度。實(shí)用最高淬火硬度，即為優(yōu)質(zhì)淬火硬度，馬氏體占90%。

2.推斷機(jī)械性能

在淬火的范圍內(nèi)，對(duì)于材料機(jī)械性能的判斷可以根據(jù)零件的硬度加以確定。

3.質(zhì)量效應(yīng)

為了獲得優(yōu)質(zhì)的淬火，在鋼材的選擇上，直徑要大于20毫米。此外，還要對(duì)疲勞強(qiáng)度和沖擊值特別要求。

如果鋼材的疲勞強(qiáng)度不夠，就容易出現(xiàn)裂紋。采用完全淬火及回火，可以在一定程度上防止裂紋擴(kuò)展，并加強(qiáng)硬度。

從疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的角度來講，如果鋼材料的硬度介于HRc40～45之間, 最為合適的夏氏沖擊值是7公斤·米/厘米。

（二）表面熱處理

1.表面硬化

對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行表面硬化處理，可以防止表層損壞程度。

表面硬化的熱處理可以采用兩種工藝，一種是改變化學(xué)成分，如滲碳、氮化等方法；另一種是運(yùn)用淬火工藝，如高頻淬火及火焰淬火等方法。

2.表面強(qiáng)化

與表面硬化熱理相比較，表面強(qiáng)化熱處理的效果會(huì)更好一些。采用軟氮化的方法，首先要在溫度高達(dá)570℃的條件下進(jìn)行調(diào)制處理，然后進(jìn)行軟氮化以強(qiáng)化機(jī)械零件表面的硬度，或者也可以將軟氮化環(huán)節(jié)在回火過程中進(jìn)行處理。

3.表面潤(rùn)滑化

要提高機(jī)械零件表面的潤(rùn)滑度，可以采用滲硫的方法。在鹽浴中進(jìn)行，將硫深入到零件表面。由于這種方法的處理適用于190℃溫度條件，所以屬于是低溫回火零件。

（三）復(fù)合熱處理

復(fù)合熱處理是將調(diào)質(zhì)與表面熱處理采取多種復(fù)合的工藝處理方式，必須要進(jìn)行低溫回火。

將表面硬化與表面潤(rùn)滑化結(jié)合起來，可以起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用。表面硬化零件，如果同時(shí)具備了良好的潤(rùn)滑特性，可以延長(zhǎng)機(jī)械零件的使用壽命。經(jīng)過了硬化的表層，提高其潤(rùn)滑性，零件的使用性能被提高的同時(shí)，還增強(qiáng)了韌性。

總結(jié)：

綜上所述，要增強(qiáng)機(jī)械零件的強(qiáng)度，就需要采取各種有效的熱處理工藝措施。而設(shè)計(jì)、材料和熱處理這三項(xiàng)關(guān)鍵因素是提高疲勞強(qiáng)度的重點(diǎn)處理對(duì)象。要加強(qiáng)機(jī)械零件的強(qiáng)度，加強(qiáng)技術(shù)設(shè)計(jì)和熱處理工藝是非常重要的。

機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及重要性:機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)中學(xué)生能力的培養(yǎng)

【摘要】機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)作為一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它不僅能提高學(xué)生的實(shí)踐技能，同時(shí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生克服困難、動(dòng)手、解決問題、創(chuàng)新等方面的能力也起著較好的作用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

學(xué)校是把學(xué)生培養(yǎng)成全面發(fā)展人才的教育場(chǎng)所，其中也包括學(xué)生能力的培養(yǎng)，實(shí)踐性課程作為教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生能力起著關(guān)鍵的作用。機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)就是這樣一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它不僅能提高學(xué)生的實(shí)踐技能，在培養(yǎng)學(xué)生能力方面也發(fā)揮著較好的作用，我通過多年的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)和機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，深有這方面的體會(huì)。

一、利用學(xué)生的好奇心，盡快進(jìn)入角色

每一次設(shè)計(jì)開始階段，學(xué)生對(duì)這個(gè)“新鮮事物”表現(xiàn)出了極高的熱情和好奇，他們紛紛借閱參考資料和準(zhǔn)備繪圖用品，并積極與我討論設(shè)計(jì)的有關(guān)問題，我也就緊緊抓住這個(gè)有利時(shí)機(jī)，講解設(shè)計(jì)的總體過程，分配任務(wù)，使學(xué)生盡快進(jìn)入設(shè)計(jì)角色。

二、任務(wù)分層，善于鼓勵(lì)，培養(yǎng)學(xué)生克服困難的能力

設(shè)計(jì)進(jìn)行后，學(xué)生在設(shè)計(jì)開始階段的熱情和好奇心很快消失了，這就是青少年學(xué)生的特點(diǎn)，心血來潮快，退潮也快。由于繁雜的計(jì)算和大量的繪圖任務(wù)，使學(xué)生產(chǎn)生了高不可攀的感覺。對(duì)這種情況我早有準(zhǔn)備，學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力方面是有層次的，我在分配任務(wù)時(shí)，就做到能力高和低的學(xué)生結(jié)合分組，并且給能力低一些的學(xué)生分配量少一些的題目，比如單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，對(duì)中等能力的學(xué)生分配中等量的題目，比如單機(jī)斜齒圓柱齒輪減速器，對(duì)能力高一些的學(xué)生分配量多一些的題目，比如雙級(jí)圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器或蝸桿蝸輪減速器等。另外把前屆學(xué)生設(shè)計(jì)成果拿給學(xué)生們看，在學(xué)生中形成前人能做的事后人也能做好的認(rèn)識(shí)。同時(shí)對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖多給予鼓勵(lì)和肯定，即使有錯(cuò)誤或不理想之處，也不要譴責(zé)，而是進(jìn)行正確引導(dǎo)，從而使學(xué)生知難而進(jìn)，在努力完成設(shè)計(jì)過程中樹立起克服困難的能力。

三、勤于檢查，正確引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力

設(shè)計(jì)是讓學(xué)生充分發(fā)揮潛能的好機(jī)會(huì)，但在設(shè)計(jì)進(jìn)行過程中，發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生摸不著頭緒，難于下手或者不管符不符合自己題目要求，把其他同學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果抄下來作為己有?？梢钥闯鰧W(xué)生還未完全了解設(shè)計(jì)的目的，他們還停留在被動(dòng)掌握知識(shí)階段，還存在著教師教一步自己搞一步的想法。針對(duì)這種情況，我并不是直截了當(dāng)?shù)刂v出怎么計(jì)算怎么繪圖，而是重點(diǎn)講解設(shè)計(jì)資料的用法和設(shè)計(jì)總體步驟，同時(shí)讓學(xué)生多看實(shí)物，加深了解，另外做到勤檢查，主要是指導(dǎo)學(xué)生利用資料查找自己設(shè)計(jì)中所用的公式、各種系數(shù)、零配件圖及尺寸公差數(shù)據(jù)等。通過引導(dǎo)，使學(xué)生掌握了方法，提起了興趣，也悟出了設(shè)計(jì)的目的，從而全身心投入到設(shè)計(jì)當(dāng)中，用心查閱資料，認(rèn)真進(jìn)行計(jì)算，細(xì)心繪制圖形，提高了動(dòng)手能力。

四、引發(fā)討論，發(fā)揮協(xié)作精神，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力

在設(shè)計(jì)中指導(dǎo)教師要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)中的問題，但不能簡(jiǎn)單地給學(xué)生講講解決的方法，而是要啟發(fā)學(xué)生思維，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，發(fā)揮學(xué)生的協(xié)作精神，通過思考、分析、動(dòng)手來找出解決問題的辦法。為了達(dá)到此目的，我仔細(xì)檢查每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)普遍性的問題，就和學(xué)生們一起討論。比如，學(xué)生們?cè)跊]有找到軸的兩個(gè)支承點(diǎn)位置前就畫起圖來，軸的支承點(diǎn)位置和跨距尺寸是對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的關(guān)鍵，如果沒有找到支承點(diǎn)位置就畫圖，設(shè)計(jì)結(jié)果肯定會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，等錯(cuò)了再改，不僅浪費(fèi)大量時(shí)間，而且還會(huì)影響圖面質(zhì)量，對(duì)于這個(gè)問題，我積極引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)物、資料中的裝配圖和支承位置的確定方法以及軸的強(qiáng)度計(jì)算相結(jié)合展開討論，使學(xué)生們不僅找到了支承位置，而且也學(xué)會(huì)了軸各部結(jié)構(gòu)的確定和強(qiáng)度的計(jì)算。又如，對(duì)油標(biāo)尺和窺視孔蓋位置的確定，通過討論，使學(xué)生們懂得了油標(biāo)尺拔出或裝入時(shí)不能與箱體吊耳相互干涉，出現(xiàn)拔不出或裝不進(jìn)去的現(xiàn)象，因此油標(biāo)尺與箱體要有一定的斜度，窺視孔是觀察齒輪嚙合情況的，要位于嚙合區(qū)上方。再如，對(duì)采用潤(rùn)滑措施和潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)的畫法，特別是濺油輪達(dá)不到濺油速度，而不能濺油潤(rùn)滑軸承時(shí)，我讓學(xué)生們到實(shí)驗(yàn)室看各種機(jī)器，觀察潤(rùn)滑部分并展開討論，使學(xué)生們懂得了在這種情況下要用脂潤(rùn)滑措施，并且也進(jìn)一步鞏固了課本中所學(xué)的潤(rùn)滑知識(shí)?？傊谟懻撝邪l(fā)揮了學(xué)生們的合作精神，也解決了實(shí)際問題。

五、在親身體驗(yàn)和成就感中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

設(shè)計(jì)過程對(duì)學(xué)生來說就是創(chuàng)新過程，在設(shè)計(jì)中每一位學(xué)生的創(chuàng)新潛能將得到充分表現(xiàn)。學(xué)生從無從下手到漸漸入門，從被動(dòng)設(shè)計(jì)到積極討論、思考、分析，對(duì)設(shè)計(jì)的興趣越來越濃，一個(gè)個(gè)問題在自己手下被解決，感到莫大的成就。隨著設(shè)計(jì)的深入進(jìn)行，學(xué)生開始大膽質(zhì)疑和舉一反三。比如，有學(xué)生提出用直齒輪和斜齒輪的區(qū)別，我就讓學(xué)生結(jié)合課程和設(shè)計(jì)進(jìn)行討論，不久學(xué)生們找出了答案，用斜齒輪，減速器工作比較平穩(wěn)，速度可以提高，但產(chǎn)生軸向力，這時(shí)就需要用向心推力軸承，通過這個(gè)問題學(xué)生們也懂得了用向心軸承和向心推力軸承的區(qū)別。又如，在資料中齒輪和軸承軸向定位用的是一邊軸環(huán)定位，另一邊套筒定位，而有學(xué)生兩邊都用了套筒定位，我肯定了學(xué)生的做法，并給予了很高評(píng)價(jià)，像這樣的例子很多，在這里不再一一舉出?？傊?，學(xué)生通過親身體驗(yàn)，感到創(chuàng)新并不陌生，他就在自己身邊，只要敢于創(chuàng)新，樂于創(chuàng)新，就一定會(huì)取得創(chuàng)新成就。

為了了解學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中的收獲，每一次設(shè)計(jì)我都讓學(xué)生寫出設(shè)計(jì)體會(huì)，學(xué)生們?cè)隗w會(huì)中有一個(gè)共同點(diǎn)，就是認(rèn)為這樣的實(shí)踐技能訓(xùn)練非常好，不僅學(xué)到了知識(shí)，提高了技能，而且也培養(yǎng)了自己各方面的能力，要求學(xué)校多為學(xué)生創(chuàng)造這樣的機(jī)會(huì)。這說明機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)在學(xué)生能力培養(yǎng)方面起到了一定的作用，當(dāng)然學(xué)生能力的培養(yǎng)不能只靠一兩個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)就達(dá)到目標(biāo)，它是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，只要每一位教師在實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中，認(rèn)真研究教學(xué)特點(diǎn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采用適合于學(xué)生實(shí)際的教學(xué)方法，就能把學(xué)生培養(yǎng)成各方面能力全面發(fā)展的合格人才。

機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及重要性:小議機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法及重要性

摘要：機(jī)械制造的發(fā)展，也伴隨著機(jī)械零件設(shè)計(jì)的要求不斷提高，械零件設(shè)計(jì)需要改革創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，發(fā)揮設(shè)計(jì)的創(chuàng)造力，運(yùn)用更先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)秀研究成果，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出更有生命力的產(chǎn)品.

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；制造結(jié)構(gòu)研究.

0 引言

對(duì)于每一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，需要按照一定的流程去進(jìn)行，在確定其生產(chǎn)產(chǎn)品的同時(shí)，做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備需要制定詳細(xì)的計(jì)劃書，這樣才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，每一個(gè)環(huán)節(jié)和功能結(jié)構(gòu)要嚴(yán)格要求技術(shù)達(dá)標(biāo)。以下從設(shè)計(jì)裝配圖開始進(jìn)行設(shè)計(jì)，生產(chǎn)創(chuàng)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益.

1設(shè)計(jì)部件裝配圖

是根據(jù)部件功能以該部件關(guān)鍵零件或者稱為中心零件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其它零件都是圍著它而設(shè)立的，中心件是主要完成該部件功能的主要零件，這種零件可能是一個(gè)或多個(gè)．設(shè)計(jì)這種零件，首先要進(jìn)行嚴(yán)格的理論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就是要按機(jī)械原理進(jìn)行原理設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)計(jì)算要仿真，多數(shù)按強(qiáng)度計(jì)算，有的按剛度計(jì)算、有的按疲勞強(qiáng)度，有的甚至要進(jìn)行試驗(yàn)按試驗(yàn)設(shè)計(jì)．算不了的，又沒有參比的，(例如龍眼剝?nèi)鈾C(jī))只能靠設(shè)計(jì)師的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)及膽略．計(jì)算確定中心零件主要尺寸后，其它結(jié)構(gòu)以功能為主，由制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定各處形狀結(jié)構(gòu)，細(xì)微結(jié)構(gòu)與其它相關(guān)零件交叉確立．

2 部件中其它次要零件的設(shè)計(jì)

首先要確定的是設(shè)置該零件對(duì)實(shí)現(xiàn)部件功能有沒有幫助，或者說它能不能在部件功能中分?jǐn)偟椒止δ?，這就是說沒有功能的零件是廢物，這部分零件大多是不必計(jì)算的，是根據(jù)功能和幾何空間容度配置，按制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行．最后，統(tǒng)計(jì)外購(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件，完成部件設(shè)計(jì)．有待拆畫零件時(shí)發(fā)現(xiàn)部件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤再改正．拆畫零件，也就是零件設(shè)計(jì)，在這里是要以部件裝配圖內(nèi)表達(dá)的零件結(jié)構(gòu)為主，并以零件在部件中分?jǐn)偟墓δ茉O(shè)計(jì)繪制零件圖，通常先從中心零件開始，然后一個(gè)一個(gè)零件進(jìn)行，每個(gè)零件都有一張零件圖，必須要明確的是零件功能是用零件結(jié)構(gòu)來體現(xiàn)的，多余的功能會(huì)帶來多余的結(jié)構(gòu)，造成浪費(fèi)．而結(jié)構(gòu)的“定形”和“定量”又是由力學(xué)性能和制造工藝及功能來確定的。

所以設(shè)計(jì)零件確定其結(jié)構(gòu)，要從理論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面考慮．零件千姿百態(tài)，但大致可歸納為如下三類，一類是設(shè)計(jì)計(jì)算得準(zhǔn)確的；另一類是算不太準(zhǔn)的和不大好算的；以及不用計(jì)算的．可以肯定第三類件一定是按功能用制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行．零件設(shè)計(jì)的結(jié)果是用一張零件圖進(jìn)行表達(dá)，表達(dá)的內(nèi)容是：

(1)用一組視圖(線條和線框)清晰的表達(dá)出零件的結(jié)構(gòu)形狀．

(2)用一組尺寸、符號(hào)，完整清晰、合理的標(biāo)注出零件的尺寸、精度及粗糙度。

(3)注明制造該零件的技術(shù)條件，如熱處理、表面裝潢及其它。

(4)按機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)畫出標(biāo)題欄，填寫零件名稱、數(shù)量、材料。

因?yàn)橐戳慵D制造這個(gè)零件，所以表達(dá)不清楚則制造不出來，或者制造成廢品。拆畫完零件、修改部件裝配圖、修改總圖、整個(gè)設(shè)計(jì)就完成了.

3 價(jià)值工程法的設(shè)計(jì)

常規(guī)設(shè)計(jì)法不易區(qū)分結(jié)構(gòu)的好壞，現(xiàn)采用價(jià)值工程法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便對(duì)結(jié)構(gòu)作出評(píng)價(jià)．優(yōu)化結(jié)構(gòu)以達(dá)到既保證其功能又降低其成本．在應(yīng)用價(jià)值工程法時(shí)，首先要求制訂被設(shè)計(jì)產(chǎn)品的目標(biāo)成本，然后再把目標(biāo)成本分?jǐn)偨o各零部件，明確設(shè)計(jì)中的經(jīng)濟(jì)責(zé)任，以便在目標(biāo)成本的控制和指導(dǎo)下．按照產(chǎn)品的功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為達(dá)到目標(biāo)成本，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)，往往使設(shè)計(jì)交叉進(jìn)行．然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案評(píng)價(jià)，擇優(yōu)方案．具體做法：

(1)制定目標(biāo)成本新產(chǎn)品(M7750雙端面磨床)的生產(chǎn)任務(wù)確定后，按該產(chǎn)品技術(shù)性能制訂設(shè)計(jì)用的目標(biāo)成本．并下達(dá)供設(shè)計(jì)．最初階段產(chǎn)品的成本通常是估計(jì)的，可以用粗略估算法算．也可以用參比法，參比同類產(chǎn)品的價(jià)格，即要使企業(yè)有盈利．又要考慮市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，綜合確定．上海磨床廠參比老產(chǎn)品M7775等同類四種磨床的價(jià)格，確定M7750磨床的出廠價(jià)為3．5萬元(1985年前的價(jià))，扣除稅金利潤(rùn)后的總成本．再減去工藝裝備費(fèi)、企業(yè)管理費(fèi)及不可預(yù)計(jì)的損失費(fèi)，得18319元，這就是設(shè)計(jì)的目標(biāo)成本.

(2)按部件功能分配目標(biāo)成本部件目標(biāo)成本是由總工程師按設(shè)計(jì)產(chǎn)品的部件，以經(jīng)驗(yàn)判定法判定部件功能大小、順序排列、由下而上逐個(gè)進(jìn)行比較．按邏輯法設(shè)定部件功能重要性系數(shù)，再按部件功能重要性系數(shù)計(jì)算各部件的目標(biāo)成本．下達(dá)給設(shè)計(jì)工程師，作為價(jià)值分析，指導(dǎo)設(shè)計(jì)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的衡量尺度．并保留一小部分成本作為機(jī)動(dòng)用.

(3)參照目標(biāo)成本進(jìn)行設(shè)計(jì)前面已作了總體設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)了功能系統(tǒng)圖．現(xiàn)在是按分配的目標(biāo)成本進(jìn)行部件的結(jié)構(gòu)設(shè)汁，直至把部件目標(biāo)成本分?jǐn)偨o部件中的每一個(gè)零件．要用零件加工工序和材料消耗費(fèi)用來決定各個(gè)零件的成本，只有這樣得出的成本才是真實(shí)情況．工序的多少、加工難易程度是由設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)決定的，用什么材料、選何種毛坯也是由設(shè)計(jì)師定的．這當(dāng)然是在滿足產(chǎn)品功能的條件下．但是，能滿足功能的結(jié)構(gòu)可以是多種．是否選用了最經(jīng)濟(jì)的方案，設(shè)計(jì)師是關(guān)鍵，這就要看設(shè)計(jì)師的知識(shí)水平、工藝水平、工作出力度和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)愛才用才的水平.

(4)方案評(píng)價(jià)本例磨床的部件多，因而要按ABC法選成本高、對(duì)功能影響大的部件進(jìn)行評(píng)價(jià)．為例．按照磨頭套筒的功能設(shè)計(jì)了五種方案的結(jié)構(gòu)．用優(yōu)缺點(diǎn)列舉法從五個(gè)方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)：結(jié)構(gòu)性能好壞；加工裝配難易；生產(chǎn)成本高低；利用原工裝多少；維修難易．方案比較表．經(jīng)過分析比較，評(píng)價(jià)方案E為優(yōu)，其結(jié)構(gòu)加工方便成本低、用戶維修費(fèi)用也低．對(duì)選用的E方案，在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)一步深入進(jìn)行功能、成本與結(jié)構(gòu)的分析，以及對(duì)上磨頭、下磨頭和軸承等的修改，總共實(shí)現(xiàn)了24項(xiàng)提高磨床功能或降低成本的制造結(jié)構(gòu)措施.

分析出功能變動(dòng)的不多．改變主功能的沒有，只有消除過剩功能的，而成本下降的項(xiàng)數(shù)多，這說明絕大多數(shù)是改變了制造結(jié)構(gòu)．因?yàn)橄^剩功能，優(yōu)化零件的制造結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、節(jié)省材料、減少加工工時(shí)，必定使成本下降.

4 制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

(1)零件制造方法：不同的方法制造出不同的結(jié)構(gòu)．(2)材料、毛坯的選擇：按材料的價(jià)值選，要充分利用材料的性能，(含熱處理和熱處理結(jié)構(gòu))要利用代用材料，(含選用外購(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件、借用件、外購(gòu)毛坯)．毛坯制造工藝，降低制造難度，防止減少因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)增加毛坯缺陷和廢品．(3)切削加工：選用切削加工費(fèi)用低的方法．設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要便于裝夾、定位適用標(biāo)準(zhǔn)刀具、量具、標(biāo)注尺寸要便于工藝基準(zhǔn)選擇等等．(4)裝配：易裝配易維修，防止裝得上而拆不下等。其實(shí)制造結(jié)構(gòu)是有關(guān)生產(chǎn)實(shí)際，包羅萬象的機(jī)械制造工藝知識(shí)，概括為實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).

5 結(jié)語(yǔ)

通過本文的論述，對(duì)于機(jī)械零件的設(shè)計(jì)深入的了解，明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)和重要性，掌握設(shè)計(jì)技巧和經(jīng)驗(yàn)理論也是不可缺少的，真正的做好機(jī)械零件.