機(jī)械零件雖然有多種可能的失效形式,但歸納起來主要的為強(qiáng)度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性和溫度的影響等幾個(gè)方面的問題。對(duì)于各種不同的失效形式,相應(yīng)地有各種工作能力判定條件。例如:當(dāng)強(qiáng)度為主要問題時(shí),按強(qiáng)度條件判定,即應(yīng)力≤許用應(yīng)力;當(dāng)剛度為主要問題時(shí),按剛度條件判定,即變形量≤許用變形量。
設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí),常根據(jù)一個(gè)或幾個(gè)可能發(fā)生的主要失效形式,運(yùn)用相應(yīng)的判定條件,確定零件的形狀和主要尺寸。
在機(jī)器或機(jī)械中,任何零件都不是孤立存在的。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了研究零件本身的功能和其它特征外,還必須研究零件之間的相互關(guān)系。
零件的相關(guān)分為直接相關(guān)和間接相關(guān)兩類。凡兩零件有直接裝配關(guān)系的,成為直接相關(guān)。沒有直接裝配關(guān)系的相關(guān)成為間接相關(guān)。間接相關(guān)又分為位置相關(guān)和運(yùn)動(dòng)相關(guān)兩類。位置相關(guān)是指兩零件在相互位置上有要求,如減速器中兩相鄰的傳動(dòng)軸,其中心距必須保證一定的精度,兩軸線必須平行,以保證齒輪的正常嚙合。運(yùn)動(dòng)相關(guān)是指一零件的運(yùn)動(dòng)軌跡與另一零件有關(guān),如車床刀架的運(yùn)動(dòng)軌跡必須平行于于主軸的中心線,這是靠床身導(dǎo)軌和主軸軸線相平行來保證的,所以,主軸與導(dǎo)軌之間位置相關(guān);而刀架與主軸之間為運(yùn)動(dòng)相關(guān)。
多數(shù)零件都有兩個(gè)或更多的直接相關(guān)零件,故每個(gè)零件大都具有兩個(gè)或多個(gè)部位在結(jié)構(gòu)上與其它零件有關(guān)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),兩零件直接相關(guān)部位必須同時(shí)考慮,以便合理地選擇材料的熱處理方式、形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量等。同時(shí)還必須考慮滿足間接相關(guān)條件,如進(jìn)行尺寸鏈和精度計(jì)算等。一般來說,若某零件直接相關(guān)零件愈多,其結(jié)構(gòu)就愈復(fù)雜;零件的間接相關(guān)零件愈多,其精度要求愈高。
機(jī)械設(shè)計(jì)中可以選擇的材料眾多,不同的材料具有不同的性質(zhì),不同的材料對(duì)應(yīng)不同的加工工藝,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中既要根據(jù)功能要求合理地選擇適當(dāng)?shù)牟牧?,又要根?jù)材料的種類確定適當(dāng)?shù)募庸すに?,并根?jù)加工工藝的要求確定適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu),只有通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能使所選擇的材料充分的發(fā)揮優(yōu)勢。
設(shè)計(jì)者要做到正確地選擇材料就必須充分地了解所選材料的力學(xué)性能、加工性能、使用成本等信息。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)所選材料的特性及其所對(duì)應(yīng)的加工工藝而遵循不同的設(shè)計(jì)原則。
使用三維建模技術(shù)指導(dǎo)于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì),要求設(shè)計(jì)者在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中兼顧設(shè)計(jì)的新穎性、創(chuàng)造性,使其更加符合動(dòng)力學(xué)中能耗利用的相關(guān)要求。運(yùn)用新技術(shù),體現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品制作發(fā)明的實(shí)用性,開發(fā)更多符合市場需要的機(jī)械功能。
為了提高機(jī)械產(chǎn)品三維建模設(shè)計(jì)的效能,技術(shù)人員應(yīng)該做好數(shù)據(jù)控制與知識(shí)熔接工作,將產(chǎn)品性能的管控體現(xiàn)到設(shè)計(jì)質(zhì)量的檢測活動(dòng)中去。
在工業(yè)項(xiàng)目的機(jī)械產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中,相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)該安排一些具有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的工人參與到設(shè)計(jì)活動(dòng)中去,針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行中容易出現(xiàn)損耗的部分進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)出一套保護(hù)機(jī)械產(chǎn)品核心零部件的可行性方案。