基本零件设计
机械设计的零部件与总成设计
机械设计的零部件与总成设计机械设计是一门实用性很强的学科，广泛应用于现代工业生产中。
在机械设计中，零部件与总成设计是其中非常重要的一环。
本文将从设计的基本原则和方法、零部件设计以及总成设计等方面进行探讨。
一、设计的基本原则和方法在机械设计中，设计的基本原则是指设计者在进行设计时应遵循的一些原则。
其中包括：合理性原则、完整性原则、准确性原则、经济性原则等。
合理性原则要求设计的方案应符合机械原理和工程实践要求，能够满足使用功能和性能要求。
完整性原则要求设计的方案应全面、完善，不漏掉任何重要细节。
准确性原则要求设计的方案应具有精确的尺寸、位置、形状等特征，确保设计结果的可靠性和稳定性。
经济性原则要求设计的方案应尽可能节约材料和能源，在保证性能的前提下达到经济目标。
在机械设计中，常用的方法有样机法、计算法、试验法等。
样机法是通过制作样机，通过实践来验证设计方案的可行性和性能。
计算法是通过数学模型和计算方法来预测设计方案的运行性能和可靠性。
试验法是通过设计和进行试验，来验证设计方案的可行性和性能。
二、零部件设计零部件设计是机械设计中十分重要的一环。
零部件是组成机械装置的基本单元，其设计的好坏直接影响到整机的性能和可靠性。
在零部件设计中，需要考虑以下几个方面。
1. 功能要求首先，需要明确零部件的功能要求。
这包括了零部件在机械装置中所起的作用，以及所需要具备的性能指标。
例如，传动零件需要满足承受一定载荷、传递一定转矩等要求；密封零件需要具备一定的密封性能等。
2. 结构设计结构设计是零部件设计的核心内容。
在结构设计中，需要考虑零部件的形状、尺寸、连接方式等。
这要求设计者有一定的机械原理基础和创新能力。
在结构设计中，需要兼顾功能要求和制造工艺的可行性。
3. 材料选择材料选择是零部件设计中非常重要的一环。
合适的材料可以保证零部件的性能和寿命。
在材料选择中，需要考虑零部件所承受的载荷、工作环境等因素。
常用的材料有钢、铝、铜等。
机械设计的零部件与总成设计
机械设计的零部件与总成设计机械设计是一门综合性较强的学科，其中零部件和总成设计是其重要组成部分。
零部件是指在机械设备或产品中具有独立功能或形态的元件，而总成则是由各种零部件组装而成的整体结构。
在机械设计中，零部件及其总成的设计是至关重要的环节，直接关系到产品的性能、功能和外观。
一、零部件设计1.功能需求：在进行零部件设计时，首先要明确零部件的功能需求。
这包括零部件在整个系统中的作用、所承受的载荷、工作环境等因素。
只有明确了零部件的功能需求，才能有针对性地进行设计。
2.结构设计：结构设计是零部件设计的核心内容，包括零部件的外形结构、连接方式、材料选择等。
在设计过程中，要考虑零部件的稳定性、强度、刚度等因素，确保零部件能够承受工作时的各种力学作用。
3.尺寸设计：尺寸设计是零部件设计的关键，需要根据功能需求和结构设计确定零部件的各项尺寸参数。
合理的尺寸设计不仅可以确保零部件的功能正常运行，还可以减小零部件的体积和重量，提高整体性能。
4.工艺设计：在零部件设计过程中，还需要考虑零部件的加工工艺。
选择适合的加工方法和工艺流程，能够提高零部件的加工精度、降低成本，同时还能够保证零部件的质量。
二、总成设计1.总体布局：总成设计是将各个零部件按照一定的顺序和结构方式组装成一个完整的系统。
在总成设计中，需要考虑各零部件之间的协调性和连贯性，确保总成系统能够正常运行。
2.连接方式：总成中的各个零部件需要通过一定的方式进行连接，这涉及到连接方式的选择和设计。
连接方式应该能够满足总成的整体性能需求，同时还要考虑连接的可靠性和维护性。
3.运动配合：在机械总成设计中，往往涉及到各种运动配合问题。
通过合理设计零部件的形状和尺寸，可以实现零部件之间的运动配合，确保总成系统的正常运行。
4.外观设计：总成的外观设计是产品形象的重要体现，也是消费者选择产品的重要因素。
通过精心设计总成的外观结构和美学元素，可以提升产品的市场竞争力。
在机械设计中，零部件与总成设计是相辅相成、相互作用的重要环节。
机械零件的设计方法
机械零件的设计方法基本概念失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。
工作能力：在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度称为工作能力。
通常是对载荷而言的，又称为承载能力。
名义载荷：在理想平稳工作条件下作用在零件上的载荷称为名义载荷。
计算载荷：机器运转过程中会受到各种附加载荷的作用，考虑这些因素的影响，实际计算过程中用名义载荷乘系数的方法来粗略代替零件所承受的载荷，称为计算载荷，引入的系数称为载荷系数,用K表示。
1. 失效和工作能力2. 基本概念回顾（1）强度：构件抵抗破坏的能力。
（2）刚度：构件抵抗变形的能力。
（3）稳定性：构件在载荷作用下保持原有平衡状态的能力。
（4）应变：单位长度的伸长或缩短称为线应变(ε) ，角度的变化称为剪应变，是度量一点处变形程度的两个基本量，无量纲（5）应力：某一截面内某一点的内力称为该点的应力。
应力垂直于截面的分量称为正应力σ；切于截面的分量称为剪应力τ。
(MPa)（6）屈服极限σs 、强度极限σ b （MPa）（7）弹性模量E：σ= E ε（MPa）机械零件的计算准则1机械零件的设计（计算）准则强度准则刚度准则设计零件时，首先应根据零件的失效形式确定其设计准则以及相应的设计计算方法。
一般来讲，有以下几种准则：寿命准则振动稳定性准则可靠性准则详细说明：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。
：确保零件不发生过大的弹性变形。
：与机械磨损和机械寿命有关。
：高速运转机械的设计应注重此项准则。
：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。
温度的影响：温度影响材料性质、配合和润滑。
材料（标准试件）（或试验零件）疲劳失效以前所经历的应力循环次数称为疲劳寿命，用N表示。
连续经受应力比为r的循环应力N次作用后而不断裂的最大应力称为试件（或试验零件）在应力比r下的N次循环疲劳极限，标准试件的疲劳极限就是该材料的疲劳极限，用rN 或rN 表示。
磨损点蚀胶合腐蚀改善摩擦副耐磨性的措施(1)合理选择润滑剂及添加剂(2)合理选择摩擦副材料选用疲劳强度高、耐腐蚀、耐磨耐高温的材料。
机械零件的设计步骤
机械零件的设计步骤
机械零件的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素。
以下是一般的设计步骤概述：
1. 明确设计需求：确定零件的功能、使用环境、负载要求等。
2. 概念设计：根据设计需求，进行初步的构思和方案设计。
3. 绘制草图：使用手绘或计算机辅助设计软件，绘制零件的草图。
4. 确定材料：选择适合零件工作条件的材料，考虑材料的力学性能、加工性能等。
5. 详细设计：根据草图，进行详细的尺寸设计、结构设计和公差设计。
6. 强度和刚度分析：使用工程分析方法，对零件进行强度和刚度计算，确保其满足使用要求。
7. 绘制工程图：根据设计结果，绘制详细的零件工程图，包括尺寸、公差、材料等信息。
8. 零件制造工艺设计：考虑零件的加工工艺，选择适当的加工方法和设备。
9. 质量控制：制定质量检测标准，确保零件的质量符合要求。
10. 成本评估：估算零件的制造成本，确保其在预算范围内。
11. 设计验证：进行样机试制或计算机模拟，验证设计的可行性和性能。
12. 改进与优化：根据验证结果，对设计进行必要的改进和优化。
13. 最终设计确认：完成设计后，进行最终的审查和确认。
机械零件设计的一般步骤-概述说明以及解释
机械零件设计的一般步骤-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容：机械零件设计是指根据机械系统的要求和功能，对零件进行设计和制造的过程。
在机械工程领域中，零件设计是至关重要的一步，直接关系到机械系统的性能和可靠性。
随着科技的进步和创新的推动，机械零件设计的方法和步骤也在不断演变和完善。
在设计机械零件之前，首先需要进行充分的市场调研和技术研究，了解现有产品和技术的发展趋势，为零件设计提供必要的背景和依据。
其次，机械零件设计的一般步骤包括需求分析、概念设计、详细设计、验证和优化这几个重要环节。
需求分析阶段主要是明确机械系统对零件的功能、性能和约束等要求，为后续的设计工作奠定基础。
在概念设计阶段，设计师需要根据需求分析的结果，进行初步的设计方案构思，包括形状、结构、材料等方面的选择。
通过建立模型和进行仿真分析，评估和优化各种设计方案，最终确定最佳的概念设计。
详细设计阶段是对概念设计的细化和完善，包括具体的优化方案的制定、零件的尺寸和形状的确定、以及材料和加工工艺的选择等。
在这个阶段，设计师需要考虑到制造过程中的可行性和成本效益，并进行必要的工艺性分析和增量设计。
验证阶段是对设计结果进行验证和测试，包括制造样品、实际测试和使用场景模拟等。
通过实际的测试和验证，检验设计的正确性和性能。
如果发现问题，还需要进行相应的修改和调整。
最后的优化阶段是根据验证结果和用户反馈，对设计进行进一步的改进和优化。
通过不断地迭代优化，最终实现设计的最佳性能和可靠性。
综上所述，机械零件设计的一般步骤包括需求分析、概念设计、详细设计、验证和优化等几个关键环节。
每个环节都需要充分的市场调研和技术研究作为支撑，同时也需要设计师的经验和专业知识的综合运用。
通过合理的设计流程和方法，可以更好地实现机械零件设计的目标和要求。
1.2 文章结构文章结构是指文章的组织方式和相互关系，它是文章撰写的基本蓝图。
通过良好的文章结构，可以使读者更好地理解和把握文章的核心内容。
零件结构设计的基本要求和内容
零件结构设计的基本要求和内容集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）零件结构设计的基本要求摘要：本文介绍零件结构设计的基本要求，限于篇幅，主要介绍零件设计的功能使用要求和为了实现这些要求而采取的一些措施。
关键词：零件结构设计要求措施正文：一、功能使用要求设计机械或零件必须首先满足其功能和使用要求。
机械的功能要求，如运动范围和形式要求、速度大小和载荷传递都是由具体的零件来实现的。
除传动要求外，机械零件还需要有承载、固定、链接等功能；零件结构设计应满足强度、刚度、精度、耐磨性及防腐等使用要求。
1、提高强度和刚度的结构设计为了使机械零件能正常工作，在设计的整个过程中都要保证零件的强度和刚度能满足要求。
对于重要的零件要进行强度和刚度计算。
静强度的计算指危险截面拉压、剪切、弯曲和扭剪应力的计算；静刚度的计算指相对载荷或应力下的变形计算。
两者均与零件的材料、受力和结构尺寸密切相关。
通过合理选择机械的总体方案使零件的受力合理，特别是通过正确的结构设计使它所受的应力和产生的变形较小可以提高零件的强度和刚度，满足其工作能力的要求。
合理的计算有助于选择最佳方案，但同时也要考虑零件在加工、装拆过程中保证足够的强度和刚度要求。
（1）通过结构设计提高静强度和刚度的措施1）改变受力a)改变受力情况，降低零件的最大应力b)载荷分担将一个零件所受的载荷分给几个零件承受，以减少每个零件的受力。
c)载荷均布：通过改变零件的形状，改善零件的受力；采用挠性均载元件；提高加工精度。
d)其他的载荷抵消或转化措施，采取措施使外载荷全部或部分地相互抵消，有化外力为内力、用拉伸代替弯曲等。
2）改变截面a)采用合理的断面形状，在零件材料和受力一定的条件下，只能通过结构设计，如增大截面积，增大抗弯、抗扭截面系数来提高其强度。
b)用肋或隔板，采用加强肋或隔板科提高零件、特别是机架零件的刚度3）利用附加结构措施改变材料内应力状态，通过加强附加结构措施使受力零件产生弹性强化或塑性强化来提高强度。
机械零部件设计的一般步骤
机械零部件设计的一般步骤
机械零部件设计的一般步骤如下：
1. 确定需求：明确零部件的功能和性能要求，了解所设计的机械系统的工作环境和使用条件。
2. 概念设计：通过调研、分析和创意产生多种设计方案，评估各种方案的优缺点，选择最合适的概念设计方案。
3. 详细设计：在概念设计的基础上，进行初步的设计细化，包括几何形状、材料选择、加工工艺等方面的考虑。
使用CAD 软件完成3D模型的设计。
4. 仿真分析：利用CAE软件进行模拟和分析，验证零部件的性能和可行性，包括结构力学、热学、流体力学等方面。
5. 材料选择：根据设计要求和性能需求，选择合适的材料，考虑材料的力学性能、化学特性、可加工性等。
6. 工艺设计：确定零部件的加工工艺，包括制造方法、加工设备和工序流程等，确定加工精度要求和装配要求。
7. 试制和测试：制作零部件的样件进行试制，进行性能测试和可靠性验证。
根据测试结果进行设计的修正和改进。
8. 文档编制：编写技术文件，包括设计图纸、工艺文件、技术规范等。
确保设计文件完整、准确，并符合相关的标准和规范
要求。
9. 生产制造：根据设计图纸和工艺文件进行生产，保证零部件的制造质量和工程量的控制。
10. 安装调试：进行零部件的安装和调试，验证零部件与整个机械系统的协调工作，确保其正常运行。
11. 验收和总结：完成零部件的验收工作，评估设计过程和结果，并总结经验教训，进行反馈和改进。
第九章 机械零件设计概述(基础)PPT课件
当两零件以点、线相接处时，其接触的局部会引起较大的应力。 这局部的应力称为接触应力。
对于线接触的情况，其接触应 力可用赫兹应力公式计算。
sH
11
Fn 1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
式中ρ1和ρ2 分别为两零件初始接触线处的曲率半径, 其中正号用
于外接触，负号用于内接触。
§9-3 机械零件的接触强度
计算载荷 =K×名义载荷 载荷系数
§9-2 机械零件的强度
一、载荷及应力的分类
2、应力的分类
静应力——不随时间改变或变化缓慢
变应力——随时间作周期性或非周期性变化
变应力
稳定变应力——周期性循环变应力
非稳定变应力——非周期性循环变应力
对称循环变应力
稳定变应力
脉动循环变应力
非对称循环变应力
§9-2 机械零件的强度
n
二、静应力作用下的强度问题
主要失效形式：断裂或塑性变形
强度条件：σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
许用应力：[s]slim;[]lim
s
s
塑性材料： σlim = σs ；τlim = τs
σlim 、τlim —极限应力
s — 安全系数
σs、τs— 材料屈服极限
脆性材料：σlim = σB ；τlim = τB
一、机械零件的失效形式
1.失效 — 机械零件由于某种原因不能正常工作时。
整体强度:轴的断裂; 强度失效
表面强度:螺栓联接表面压溃; 刚度失效:轴的过大弹性变形;
2.失效形式 磨损失效:齿面点蚀;
振动、噪声失效:共振;
精度失效
§9-1 机械零件设计概述
二、机械零件的计算准则
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主 要 内 容
零件设计的内容 构造零件的基本方法 图素的定位方法 典型零件设计实例
零件设计的内容
• 构造零件形体
• 渲染设计
• 动画设计
返回
零件设计的基本方法 • 利用设计元素库中的各种图素，像搭积木一样搭造
出零件
• 自定义二维图形，并将其拉伸或旋转，从而形成三
A
比较
步骤4：构造底板上的凸台
在底板上有两个带孔的凸台，可以先做出其中一 个，然后通过镜像得到另一个。
A
步骤5：构造圆筒顶部的凸台
在圆筒顶部构造一个底面与圆筒相切的圆柱体作 为凸台，再将凸台底面与圆筒表面进行匹配。
步骤6：构造铸造圆角
利用“边过渡”构造底板及其他位置的铸造圆角。
返回
箱壳类零件设计实例
旋 转 轴 线
步骤2：构造销孔
先构造一个Ø 7的销孔，然后再进行链接复制。
步骤3：构造均匀分布的阶梯孔
先构造出一个，然后再阵列复制出其他3个。
步骤4：构造砂轮越程槽
通过编辑截面来构造形态较为复杂的砂轮越程槽。
返回
支架类零件设计实例
支架类零件的主要功能是支承和连接。在结构上常 有底板、支承孔、肋板等。
维零件
• 将其他软件中生成的零件模型导入CAXA实体设计 • 对现有零件进行编辑和修改
返回
图素的定位方法
• 三维球定位
背景栅格定位
• 智能尺寸定位
返回
典型零件设计实例
轴类零件
盘盖类零件
支架类零件
箱壳类零件
轴类零件设计实例
轴类零件的主体结构为若干段相互连接的圆柱体， 各段圆柱体的直径、长度各不相同。常用轴的各段圆 柱体具有共同的轴线。轴上常有键槽、花键、退刀槽、 螺纹、销孔、倒角、中心孔等局部结构。
步骤1：构造底板和圆筒
利用设计元素库中的厚板、圆柱体、孔类圆柱体 和孔类长方体图素构造底板和圆筒 ，关键是要解决圆 筒的定位问题。
A
A
B
步骤2：构造支撑板
利用拉伸特征构造支撑板，注意使它与底板后表 面对齐，并与圆筒表面相切。
步骤3：构造肋
在本支架中，肋的基本形状是一个直角梯形，但 在它的上方要与圆柱体相交。可以先利用拉伸特征构 造一个与圆柱体底部相切的梯形，以此来控制肋的基 本形状和尺寸，然后再利用表面匹配功能，使肋与圆 柱体相交。
步骤1：构造主体结构
利用设计元素库的“图素”中的圆柱体，像搭积木一 样拼接出来。
步骤2：构造退刀槽
在两段轴之间增加步骤3：倒直角
在“修改”菜单下选中“边倒角”项，或者在 “面/边编辑”工具栏中单击图标 ，构造轴端的倒角。
步骤4：生成键槽
利用孔类键图素，将其在轴上做准确的定位，从而构 造键槽。
箱壳类零件的功能是包容、支承、固定机 器中的其他零件，常作为部件的基础与机架 连接。箱壳类零件多经铸造而成，一般在结 构上都比较复杂，常包括具有较大空腔的箱 体、用于支承的轴孔、用于连接的底板等。 在细节上有铸造圆角、 拔模斜度等。
步骤1：构造箱体
由于是铸造件，要保证壁厚均匀，所以在构造出 整体后用抽壳的方式形成空腔。
步骤5：生成花键
通过编辑圆柱体的截面构造花槽。
a b c d
e f
g h
C
BD
A
F
E G
返回
盘盖零件设计实例
盘盖类零件主要用于支承、连接、轴向定位及 密封。这类零件主体结构多为同轴的多个圆柱体或 圆柱孔，直径明显大于轴向长度。局部常有各种孔、 倒角、各种沟槽等。
步骤1：构造主体结构
本例介绍另一种构造同轴圆柱体的方法：利用旋 转特性构造主体结构。
步骤2：构造底板
先构造出一块长方形底板，然后通过编辑截面将 其修改为正确的形状。
步骤3：补全其他结构
构造左端的凸台和孔
构造空腔内四个角的凸起和孔
构造空腔底部的浅槽
构造铸造圆角
构造两侧的凸台和孔
构造浅槽中的锥形沉头孔
步骤4：显示内部结构
对于内部结构比较复杂的形体，有时需要将形体 剖切，从而清晰地将内部形体显示出来。通过“零件/ 装配截面”功能可以实现这一目的。