設計機械零件

⑴ 機械零件的設計都有哪些步驟方法

一、機械零件的常規設計方法
1、理論設計
理論設計是根據設計理論和實驗數據所進行的設計。它又可分為設計計算和校核計算兩類。設計計算是根據零件的工作情況，選定計算準則，按其所規定的要求計算出零件的主要幾何尺寸和參數。校核計算是先按其他辦法初步擬定出零件的主要尺寸和參數，然後根據計算準則所規定的要求校校零件是否安全。由於校核計算時，已知零件的有關尺寸，因此能計入影響強度的結構因素和尺寸因素，計算結果比較精確。
2、經驗設計
經驗設計是根據已有的經驗公式或設計者本人的工作經驗，或藉助類比方法所進行的設計。這主要適用於使用要求不大變動而結構形狀已典型化的零件，如箱體、機架、傳動零件的結構要素等。
3、模型實驗設計
這種設計是對一些尺寸巨大、結構復雜的重要零件，根據初步設計的結果，按比例製成小尺寸的模型，經過實驗手段對其各方面的特性進行檢驗，再根據實驗結果對原設計進行逐步修改，從而達到完善的設計。模型實驗設計是在設計理論還不成熟，已有的經驗又不足以解決設計問題時，為積累新經驗、發展新理論和獲得好結果而採用的一種設計方法。但這種設計方法費時、耗資，一般只用於特別重要的設計中。
二、機械零件設計的一般步驟
1)選擇零件的類型和結構。這要根據零件的使用要求，在熟悉各種零件的類型、特點及應用范圍的基礎上進行。
2)分析和計算載荷。分析和計算載荷，是根據機器的工作情況，來確定作用在零件上的載荷。
3)選擇合適的材料。要根據零件的使用要求、工藝要求和經濟性要求來選擇合適的材料。
4)確定零件的主要尺寸和參數。根據對零件的失效分析和所確定的計算準則進行計算，便可確定零件的主要尺寸和參數。
5)零件的結構設計。應根據功能要求、工藝要求、標准化要求，確定零件合理的形狀和結構尺寸。
6)校核計算。只是對重要的零件且有必要時才進行這種校核計算，以確定零件工作時的安全程度。
7)繪制零件的工作圖。
8)編寫設計計算說明書。
三、機械零件的設計計算
機械零件的主要尺寸常常需要通過理論計算確定。理論設計計算是根據零件的結構特點和工作情況，將它合理簡化成一定的物理模型，運用理論力學、材料力學、流體力學、摩擦學、熱力學、機械振動學等理論或利用這些理論推導出設計公式、實驗數據來進行設計。理論設計計算可分為設計計算和校核計算兩種。
1)設計計算。按設計公式直接求得零件的有關主要尺寸。
2)校核計算。已知零件各部分的尺寸，用設計公式校核它是否滿足有關的設計計算準則。
為了使設計計算的結果更符合實際，應該多方面參考過去成功的設計和實踐積累的經驗關系式、統計數據等。對於一些大型、結構復雜的重要零件，必要時還可以進行模型實驗或實物實驗。

⑵ 機械零件設計與機械設計有什麼不同之處 急

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定專機械性能的最主要的因屬素。
機械設計的努力目標是：在各種限定的條件（如材料、加工能力、理論知識和計算手段等）下設計出最好的機械，即做出優化設計。
優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。
設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。
隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。
各產業機械的設計，特別是整體和整系統的機械設計，須依附於各有關的產業技術而難於形成獨立的學科。
因此出現了農業機械設計、礦山機械設計、泵設計、壓縮機設計、汽輪機設計、內燃機設計、機床設計等專業性的機械設計分支學科。

⑶ 機械零件設計的方法步驟是什麼

機械零件的常規設計方法有以下幾種。
1、理論設計。所謂理論設計，就是根據設計理論和實驗數據所進行的設計。它又可分為設計計算和校核計算兩類。設計計算是根據零件的工作情況，選定計算準則，按其所規定的要求計算出零件的主要幾何尺寸和參數。校核計算是先按其他方法初步擬定出零件的主要尺寸和參數，然後根據計算準則所規定的要求校核零件是否安全。由於校核計算時已知零件的有關尺寸，因此能計入影響強度的結構因素和尺寸因素，計算結果比較精確。
2、經驗設計。經驗設計是指根據已有的經驗公式或設計者本人的工作經驗，或藉助類比方法所進行的設計。它主要適用於使用要求變動不大而結構形狀已典型化的零件，如箱體、機架、傳動零件的結構要素等。
3、模型實驗設計。這種設計主要是針對一些尺寸巨大、結構復雜的重要零件，根據初步設計的結果，按比例製成小尺寸的模型，採取實驗手段對其各方面的特性進行檢驗，再根據實驗結果對原設計進行逐步修改，從而達到完善的設計。模型實驗設計是在設計理論還不成熟，已有的經驗又不足以解決設計問題時，為積累新經驗、發展新理論和獲得好結果而採用的一種設計方法。但這種設計方法費時、耗資，一般只用於特別重要的設計中。
機械零件設計的一般步驟：
(1)選擇零件的類型和結構要根據零件的使用要求，在熟悉各種零件的類型、特點及應用范圍的基礎上進行。
(2)分析和計算載荷。根據機器的工作情況，確定作用在零件上的載荷。
(3)選擇合適的材料。根據零件的使用要求、工藝要求和經濟性要求選擇合適的材料。
(4)確定零件的主要尺寸和參數。根據對零件的失效分析和所確定的計算準則進行計算，確定零件的主要尺寸和參數。
(5)零件的結構設計。應根據功能要求、工藝要求、標准化要求，確定零件合理的形狀和結構尺寸。
(6)校核計算。只對重要的零件且有必要時才進行這種校核計算，以確定零件工作時的安全程度。
(7)繪制零件的工作圖。
(8)編寫設計計算說明書。
機械零件設計是從機器的工作原理、承載能力、構造和維護等方面研究通用機械零件的設計問題，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。

⑷ 機械零件設計與機械設計有什麼不同之處

零件設計，是機械設計的一部分
也是比較重要的一部分
其重要性，就像是蓋房子必須要內有好的磚頭，水泥，以及沙子容鋼筋等
如果這些材料不過關，房子的質量也是無法保證的
相同的地方就是，兩者都需要付出大量的設計時間，進行腦力以及毅力，體力勞動

⑸ 機械零件設計的注意事項有哪些

機械零件設計的注意事項：
產品設計過程是智力活動過程，它體現了設計內人員的創新容思維活動，設計過程是逐步逼近解決方案並逐步完善的過程。設計過程中還應注意以下幾點。
(1)設計過程要有全局觀點，不能只考慮設計對象本身的問題，而要把設計對象看作一個系統，處理「人—機—環境」之間的關系。
(2)善於運用創造性思維和方法，注意考慮多種方案的解，避免解決問題的局限性。
(3)設計的各階段應有明確的目標，注意各階段的評價和優選，以求出既滿足功能要求又有最大實現可能的方案。
(4)要注意反饋及必要的工作循環。解決問題要由抽象到具體，由局部到全面，由不確定到確定。
械零件是指組成機器的不可拆分的基本單元，如螺栓、螺釘、鍵、帶、齒輪、軸、彈簧、銷等。機械零件分為通用零件和專用零件。通用零件是指能在各種機器中廣泛使用的零件，專用零件是指只能在某一類特定的機器中使用的零件。

⑹ 什麼是機械零件的設計准則

1、強度准則

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——安全系數。

2.剛度准則

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、機床主軸等），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。剛度准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。剛度准則的表達式為

（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.耐熱性准則

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。耐熱性准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，其表達式是

（3–18）

為了改善散熱性能、控制溫升，必要時可以採用水冷或氣冷等措施。

4.振動穩定性准則

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。振動穩定性准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<0.85f或fp>1.15f（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.壽命准則

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），計算出應力循環次數為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循環次數達到壽命要求。

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；合理選擇潤滑劑和添加劑；控制摩擦副的工作條件，如壓強、滑動速度和溫升。

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.可靠性准則

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性能指標和可靠性指標。機械產品的性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。如果只有性能指標，沒有可靠性指標，產品的性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。可靠度是時間的函數。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，其數學表達式為

（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系一般如圖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，以及調試、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，設備運轉逐漸正常，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，使失效率仍不上升。

7.精度准則

對於高精度的機械零件、機構或設備，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，並能正確地標注到圖樣上。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。

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⑺ 機械零件設計的基本要求都有哪些內容

機械零件設計是從機器的工作原理、承載能力、構造和維護等方面研究通用機械零件的設計問題，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。
機械零件設計的基本要求：
零件是組成機器的基本單元，要使所設計的機器滿足基本使用要求，就必須使組成機器的零件滿足以下要求。
1、避免在預定壽命期內失效的要求
在預定壽命期內不失效的要求包括三方面：強度、剛度、壽命。
(1)強度
零件在工作中發生斷裂、磨損或不允許的變形統屬強度不足。上述失效形式，除了用於安全裝置中預定適時破壞的零件外，對任何零件都是應當避免的。因此保證零件有足夠的強度，是機器正常工作的一個基本要求。
為了提高機械零件的強度，在設計時原則上可以採用以下的措施：採用強度高的材料；使零件具有足夠的截面尺寸；合理地設計零件的截面形狀，以增大截面的慣性矩；採用熱處理和化學熱處理方法，以提高材料的力學性能；提高運動零件的製造精度，以降低工作時的動載荷；合理地配置機器中各零件的相互位置，以降低作用於零件上的載荷等。
(2)剛度
零件在工作時所產生的彈性變形不超過允許的限度，就叫做滿足了剛度要求。對於彈性變形過大就要影響機器工作性能的零件，設計時除了要作強度計算外，還必須作剛度計算。
為了提高零件的整體剛度，可採取如下措施：增大零件截面尺寸或增大截面的慣性矩；縮短支承跨距或採用多支點結構，以減小撓曲變形等。
(3)壽命
有的零件在工作初期雖然能夠滿足各種要求，但在工作一定時間後，卻可能由於某些原因而失效。這個零件正常工作延續的時間就叫零件的壽命。
零件壽命是決定機器壽命的基礎，零件的破壞會導致機器無法正常工作。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運動零件接觸表面的磨損。
2、結構工藝性要求
零件具有良好的結構工藝性，是指在既定的生產條件下，能夠方便而經濟地生產出來，並便於裝配。所以零件的結構工藝性應從毛坯製造、機械加工過程及裝配等幾個生產環節加以綜合考慮。工藝性還和批量大小及具體的生產條件相關。為了改善零件的工藝性，就應當熟悉當前的生產水平及條件。對零件的結構工藝性具有決定性影響的零件結構設計，在整個設計工作中佔有很大的比重，因而必須予以足夠的重視。
3、經濟性要求
零件的經濟性首先表現在零件本身的生產成本上。零件的經濟性決定了機器的經濟性，設計零件時，應力求設計出耗費(包括錢財、製造時間及人工)最少的零件。
要降低零件的成本，首先要採用輕型的零件結構，以降低材料消耗，並且採用廉價而供應充足的材料以代替貴重材料，可以降低材料費用；採用少餘量或無餘量的毛坯或簡化零件結構，以減少加工工時；工藝性良好的結構就意味著加工及裝配費用低，所以工藝性對經濟性有著直接的影響，對於大型零件採用組合結構以代替整體結構，這些對降低零件成本均有顯著的作用。另外，盡可能採用標准化的零、部件，就可在經濟性方面取得很大的效益。
4、質量小的要求
對絕大多數零件來說，都應當力求減小其質量。減小質量有兩方面的好處：一方面可以節約材料，節約材料就意味著節省成本；另一方面，對於運動零件來說，可以減小慣性，改善機器的動力性能。
可採取以下措施減小零件的質量：採用緩沖裝置來降低零件上所受的沖擊載荷；使用安全裝置來限製作用在主要零件上的最大載荷；適當減少零件上應力較小處材料，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載荷，以降低零件上的工作載荷，採用輕型薄壁的沖壓件或焊接件來代替鑄、鍛零件，以及採用強重比高的材料等。
5、可靠性要求
機器的可靠性是由零件的可靠性保證的，零件可靠度是指在規定的使用時間內和預定的環境條件下，零件能夠正常地完成其功能的概率。對於絕大多數機械來說，失效的發生都是隨機性的。因此，為了提高零件的可靠性，就應當在工作條件和零件的性能兩個方面使其隨機變化盡可能地小。此外，在使用中加強維護和對工作條件進行監測，也可以提高零件的可靠性。

⑻ 設計機械零件的基本要求是什麼

設計的機械零件既要在預定的期間內工作可靠，又要成本低廉。滿足工作可靠要求，就應在設計回時使零件在答強度、剛度、壽命、振動穩定性等方面滿足一定條件，這些條件是判斷機械零件工作能力的准則。要使成本低廉，就必須從設計和製造兩方面著手，設計時應正確選擇零件的材料、合理的尺寸和符合工藝要求的結構，並合理規定製造時的公差等級和技術條件等。

設計機械零件時，也往往需擬出幾種方案，認真比較後選用最佳方案。

⑼ 設計機械零件用什麼軟體最好

我們民營單位一般喜歡用CAXA電子圖版，上手飛快，簡單好用。
合資企業要求用AutoCAD,功能強版大，操作繁瑣些權，可做復雜三維圖。
Solid Edge 軟體首推，3D效果顯著，上手也比較快。
以上三種軟體我都用過，深有體會。都是非常優秀的機械制圖軟體。

⑽ 怎麼設計一個機械零件

想怎麼設計就怎麼設計。

完全憑你想像。

只是，你想的東西在你腦子里，

而且是飄忽不定的，是意識，

要把它畫成圖，

或製成實物——樣品，

才算完成設計。