机械零部件的创新探讨设计

毕业设计论文作 者： 姜 艳 国 学 号： 1014400220 系 ： 输 变 电 技 术 学 院 专 业： 机 电 一 体 化 题 目： 机 械 零 部 件 的 创 新 设 计 研 究 指导者： 张筱洁 副教授 评阅者： 2013 年 6 月 吉 林东 北 电 力 大 学 毕 业 论 文- I -摘 要现代机械设计与制造业作为国民经济的支柱,是衡量我国国民经济发展的重要指标之一,其发展更离不开创新思维和创新人才的支撑.。对于我们来说,就要培养创新意识,锻炼创新的思维。对机械零件进行创新设计,挖掘创新性思维,就显得尤为重要。本文就针对机械零部件的创新设计进行分鉴于机械传动装置特别是齿轮减速器往往是一独立而完整的部件，在各种机械中用的很多，而组成机械传动装置的许多通用零件又是机械零件课程的一些主要章节，更好的全面地学习机械零件课程，把理论知识与生产实践密切地结合起来。传统机械机械零部件的设计和应用中，存在腐蚀、磨损、疲劳断裂、表面剥落、拆后重装失准、加工费时、废料过多、不够人性化等一系列问题，由于运用了新材料、新的热处理和化学处理工艺及新的表面处理技术，腐蚀、磨损、表面剥落等问题在一定程度上获得了解决，但疲劳断裂、拆后重装失准、加工废时和废料过多等问题解决得还远远不够。为了解决机械零部件设计和应用中仍然存在的问题，我们需要开动脑筋，进行大胆创新。关键词：机械零部件；传动装置；创新思维；创新研究姜 艳 国 ： 机 械 零 部 件 的 创 新 研 究 设 计- II -目 录摘 要 .I引 言 .1第 1 章 机械零部件设计概论 .21.1 机械的定义 .21.2 机械零部件的定义 .31.3 机械零部件的设计原则 .51.4 机械零部件的发展 .6第 2 章 机械零部件的材料选择 .72.1 材料的使用性能 .72.2 材料的工艺性能 .72.3 材料的经济性能. .82.4 金属材料.82.5 非金属材料 .9第 3 章 机械零部件的强度计算.113.1 机械零件的工作能力和计算准则 .113.1.1 机械零件的主要失效形式和工作能力.113.1.2 机械零件的计算准则.123.2 载荷与应力的分类 .133.2.1 载荷的分类.133.2.2 应力的分类.133.3 静应力时机械零件的强度计算 .143.3.1 单向应力下的塑性零件 .143.3.2 复合应力时的塑性材料零件 .143.4 机械零件的疲劳强度计算 .153.4.1 变应力作用下机械零件的失效特征 .153.5 机械零件的接触强度 .163.5.1 接触应力 .163.5.2 提高接触疲劳强度的措施 .16第 4 章 机械零件的分类及应用 .164.1 连接件 .164.2 传动件.18东 北 电 力 大 学 毕 业 论 文- III -4.2.1 齿轮传动的分类 .184.2.2 齿轮传动的特点 .184.2.3 带传动的分类及特点 .194.3 支撑零件 .194.3.1 轴的分类及特点 .204.3.2 轴承的分类 .204.4 紧固件的分类、标准及特点 .20第 5 章 机械零件的创新设计 .225.1 机械零部件传统的设计局限 .225.2 创新思维机械零部件的设计思想 .225.2.1 运用创造思维 .225.2.2 运用发散思维 .235.2.3 运用创新思维 .245.3 科学的进行机械零部件设计 .265.3.1 把握机械零部件设计的主要内容 .265.3.2 严格计算机械零部件的失效形式 .275.3.3 正确选择机械零部件表面粗糙度 .275.3.4 全面优化机械零部件设计方法 .28第 6 章 机械零件未来的发展 .296.1 能源节省方向 .296.2 再制造方向 .296.3 国际化方向 .296.4 未来的市场需求 .30结 论 .31参考文献.32致 谢 .33东 北 电 力 大 学 毕 业 论 文引 言课程设计是机械零件课程的一个重要环节。通过课程设计，可以巩固、加深和扩大在机械零件课程及其有关课程中所学到的知识，熟练地运用手册、图集、标准、规范和其他参考资料，全面地考虑使用、经济、安全等方面的设计要求，从而确定合理的设计方案。鉴于机械传动装置特别是齿轮减速器往往是一独立而完整的部件，在各种机械中用的很多，而组成机械传动装置的许多通用零件又是机械零件课程的一些主要章节，因此为了全面地学习机械零件课程，把理论知识与生产实践密切地结合起来。进行机械传动装置设计时，要进行运动分析、计算机械零件上和装配单元元件上的作用力；进行强度计算，解决关于选择零件材料和最佳工艺形状的问题，说明各个装配单元和整个传动装置的拆装问题。机械零部件的设计需要创新的思维，创新就是将零件不断的更新升级，摒弃原有的固定思维，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等。姜 艳 国 ： 机 械 零 部 件 的 创 新 研 究 设 计2第 1 章 机械零部件的设计概论 作为一门学科，机械零件从机械设计的整体出发，综合运用各有关学科的成果，研究各种基础件的原理、结构、特点、应用、失效形式、承载能力和设计程序；研究设计基础件的理论、方法和准则，并由此建立了本学科的结合实际的理论体系，成为研究和设计机械的重要基础。1.1 机械的定义机械（英文名称：machinery）是指机器与机构的总称。机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置，像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械，他们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。通常把这些比较复杂的机械叫做机器。从结构和运动的观点来看，机构和机器并无区别，泛称为机械。机械，源自于希腊语及拉丁文，原指“巧妙的设计”，作为一般性的机械概念，可以追溯到古罗马时期，主要是为了区别与手工工具。现代中文之“机械”一词为机构为英语之（Mechanism）和机器（Machine ）的总称。机械的特征有：机械是一种人为的实物构件的组合。机械各部分之间具有确定的相对运动。故机器能转换机械能或完成有用的机械功，是现代机械原理中的最基本的概念，中文机械的现代概念多源自日语之“机械”一词，日本的机械应用品对机械概念做如下定义（即符合下面三个特征称为机械 Machine）：1、机械是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。2、这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。3、把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的机械功。机构和机器的定义来源于机械工程学，属于现代机械原理中的最基本的概念，中文机械的现代概念多源自日语之“机械”一词。机械工程就是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合在生产实践中积累的技术经验，研究和解决在开发设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的理论和实际问题的一门应用学科。机械是简单的装置，它能够将能量、力从一个地方传递到另一个地方。它能改变物体的形状结构创造出新的物件。在生活中，我们周围有数不清的不同种类的机械在为我们工作。东 北 电 力 大 学 毕 业 论 文机械是现代社会的一个基础。如果有人要说农业也是基础的话，也无可厚非，但是在现代的社会来说，机械作为整个工业和工程的基础，可以毫不夸张地认为也是社会一根大柱子。1.2 机械零部件的定义研究和设计各种设备中机械基础件的一门学科，也是零件和部件的泛称。机械零件作为一门学科的具体内容包括：1、零（部）件的联接。如螺纹联接、楔联接、销联接、键联接、花键联接、过盈配合联接、弹性环联接、铆接、焊接和胶接等。2、传递运动和能量的带传动、摩擦轮传动、键传动、谐波传动、齿轮传动、绳传动和螺旋传动等机械传动，以及传动轴、联轴器、离合器和制动器等相应的轴系零（部）件。3、起支承作用的零（部）件，如轴承、箱体和机座等。4、起润滑作用的润滑系统和密封等。5、弹簧等其它零（部）件。图 1.1作为一门学科，机械零件从机械设计的整体出发，综合运用各有关学科的成果，研究各种基础件的原理、结构、特点、应用、失效形式、承载能力和设计程序；研究设计基础件的理论、方法和准则，并由此建立了本学科的结合实际的理论体系，成为研究和设计机械的重要基础。自从出现机械，就有了相应的机械零件。但作为一门学科，机械零件是从机械构造学和力学分离出来的。随着机械工业的发展，新的设计理论和方法、新材料、新工艺的出现，机械零件进入了新的发展阶段。有限元法、断裂力学、弹性流体动压润滑、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计（CAD）、实体建模（Pro、Ug、Solidworks姜 艳 国 ： 机 械 零 部 件 的 创 新 研 究 设 计4等）、系统分析和设计方法学等理论，已逐渐用于机械零件的研究和设计。更好地实现多种学科的综合，实现宏观与微观相结合，探求新的原理和结构，更多地采用动态设计和精确设计，更有效地利用电子计算机，进一步发展设计理论和方法，是这一学科