机械零件可靠性设计
浅谈机械零件可靠性设计
摘要：机械零件可靠性设计是指在产品的研发阶段利用实际计算的数学模型和方法来测算出机械零件在特定环境下的工作承受能力范围和使用的周期。在机械零件的设计过程中，运用可靠的理论知识和当代的理论现状去对机械设计进行深入的研究和分析，来测定机械零件的质量在一定的工作环境下工作能力使用的情况和机械零件使用的周期。
关键词：机械产品发展现状历史未来的方向
中图分类号：th13
可靠性设计是系统总体工程设计的重要组成部分，是为了保证系统的稳定可靠而进行的一系列分析与设计技术。在科技发展快速的今天，可靠性已经成为一个与国民经济和国防科技密切相关的学科。可靠性的发展最先始于上个世纪初，可以说，是一战和二战期间诞生的一种新理论，在诞生的初期，主要对工业生产中工业零件的制造和设计，尽力使零件的可靠性符合实际的目标和实际工作的需要。
一、研究历史
可靠性设计的研究起始于20世纪初。在二十世纪初期，概率论和数理统计学的逐步成熟，并且能够应用于实际，在结构安全度的领域内进行分析，这标志着结构可靠性理论研究的初步开始。在二十世纪的四十年代，机械理论可靠性在实际领域有了长足的发展。随着社会的进步和数学理论的不断进化和发展，到目前为止，已经
(机械制造行业)机械零件设计答案
P23~P24： 2-8 在题2-8图所示曲柄滑块机构中，已知a =100mm ，α=60°，∠ABC =90°，v c =2m /s 。指出速度瞬心P 13，并用瞬心法求构件1的角速度ω1。 解：速度瞬心P 13如图所示。 因为 v P 13= v c =l AB ·ω1 所以 s m l v AB c /32.1731060sin /1.02 1==?= = ω 2-13 题2-13图所示机构的构件1作等速转功，角速度为ω1，试用相对运动图解法求构件3上D 点的速度。 解：列3B v 的矢量方程： 2323B B B B v v v += 方向： 水平 ⊥AB 铅垂 大小： ？ AB l 1ω ? 以速度比例尺v μ作右图所示矢量多边形，得： ?ωμsin 1333AB v B l pb v v =?==（方向:水平向左） 2-16 在题2-16图所示机构中，已知a =0.1m ，b =0.4m ，c =0.125m ，d =0.54m ，h =0.35m ，y =0.2m ，当ω1=10rad /s ，逆时针转功，φ1=30°时，求冲头E 的速度v E 。 解：v B =a ·ω1=0.1×10=1m /s ，方向指向左上且垂直AB 列D v 的矢量方程： DB B D v v v += 方向：⊥CD ⊥AB ⊥DB 大小： ？ √ ? 以速度比例尺v μ=0.01作下图所示矢量多边形pbd 。 列E v 的矢量方程： ED D E v v v += 方向： //CE √ ⊥DE 大小： ？ √ ? 以相同速度比例尺v μ作下图所示矢量多边形pde ，得： s m pe v v E /225.001.052.22=?=?=μ （方向垂直向下） P 13 P 14 P 12 P 23 P 24 ∞ P 24 ∞ p b 2 b 3 D E p (c) b d e
装配结构工艺性分析
一、分析研究产品的零件图样和装配图样 在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各 项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟订工艺规程时采用适当的措施加以保证。 工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 如图3-8 所示的汽车钢板弹簧吊耳，使用时，钢板弹簧与吊耳两侧面是不接触的，所以吊耳内侧的粗糙度可由原来的设计要求R a3.2 μm 建议改为R a12.5 μ m. 。这样在铣削时可只用粗铣不用精铣，减少
铣削时间。 再如图3-9 所示的方头销，其头部要求淬火硬度55~60HRC ，所选用的材料为T 8A ，该零件上有一孔φ2H7 要求在装配时配作。由于零件长度只有15mm ，方头部长度仅有4mm ，如用T 8A 材料局部淬火，势必全长均被淬硬，配作时，φ 2H7 孔无法加工。若建议材料改用20Cr 进行渗碳淬火，便能解决问题。 二、结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。下面将从零件的机械加工和装配两个方面，对零件的结构工艺性进行分析。 （一）机械加工对零件结构的要求 1 ．便于装夹零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。图3 -10a 所示零件，拟用顶尖和鸡心夹头装夹，但该结构不便于装夹。若改为图b 结构，则可以方便地装置夹头。 2 ．便于加工零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。表3-8b 所示为便于加工的零件结构示例。
2010年机械设计试卷及答案
机械设计自测试题Ⅰ 一、是非题和选择题[是非题在括号内填√(正确)或填×(不正确)，选择题在空格处填相应的答案号] I-1 选用普通平键时，键的截面尺寸b×h和键长L都是根据强度计算确定的。( ) I-2 圆柱齿轮结构形式和毛坯获取方法的选择都与齿轮的外径大小有关( ) I-3 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm，旋绕比C=5，则它的内径D1=30mm。( ) I-4 V带横截面中两工作面之间的夹角为40°，所以带轮槽角也是40°。( ) I-5 变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。( ) I-6 在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆__________作用。 (1)受切应力(2)受拉应力(3)受扭转切应力和拉应力(4)既可能只受切应力又可能只受拉应力 I-7 在下列四种向心滚动轴承中，_____________型除可以承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷。 (1)60000 (2)N0000 (3)NA0000 (4)50000 1-8 在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，两轴间通常宜选____________联轴器。 (1)刚性(2)无弹性元件的挠性(3)有弹性元件的挠性(4)安全 I-9 采取___________的措施不能有效地改善轴的刚度。 (1)改用其它高强度钢材(2)改变轴的直径(3)改变轴的支承位置(4)改变轴的结构 I-10 在滑动轴承材料中，__________通常只用于作为双金属或三金属轴瓦的表层材料。 (1)铸铁(2)轴承合金(3)铸造锡磷青铜(4)铸造黄铜 二、填空题 I-11 在承受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力F0和轴向工作载荷F一定时，若降低螺栓的刚度C b，则螺栓中的总拉力将______________。 I-12 在转轴的结构设计中，轴的最小直径d min是按____________________初步确定的。 I-13 圆柱螺旋弹簧的旋绕比C(弹簧指数)选得过大则弹簧将______________。 I-14 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相类似，其中蜗杆传动最易发生____________失效。 I-15 带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为________________________________。 I-16 对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度要求的前提下，齿数宜适当取多些。其目的是_________________________________________________________________。I-17 滑块联轴器属于_____________________联轴器。 I-18 滚子链传动中，限制链轮最少齿数的目的是__________________________。 I-19 相同系列和尺寸的球轴承与滚子轴承相比较，_______________________轴承的承载能力高，______________________轴承的极限转速高。 I-20 ____________键联接既可用于传递转矩，又可承受单向的轴向载荷，但轴与轮毂的对中性较差。 三、问答题 I-21 用同一材料制成的机械零件和标准试件的疲劳极限通常是不相同的，试说明导致不相同的主要原因。 I-22 在设计齿轮的过程中，当出现满足齿根弯曲疲劳强度条件而不满足齿面接触疲劳强度条件时，可以考虑从哪几方面提高齿面接触疲劳强度? I-23 在哪些场合，滚动轴承是难以替代滑动轴承的?为什么? 四、分析题 I-24 图示为圆锥-圆柱齿轮传动装置。轮1为主动轮，转向如图所示，轮3、4为斜齿圆柱齿轮。 (1)轮3、4的螺旋方向应如何选择，才能使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力相反? (2)画出齿轮2、3所受各分力的方向。 I-25 试用受力变形线图说明受轴向工作载荷的紧螺栓联接中螺栓所受的总载荷F2与预紧力F0的关系。 试题I-24图 五、计算题 I-26 一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。L l=40mm，L2=200mm，轴端作用有轴向力F ae=820N，径向力F re=1640N。试分别求出两轴承所受的径向载荷F r1、F r2和轴向载荷F al、F a2(注：轴承派生轴向力F d=0.68F r)。
机械设计习题及答案
机械设计习题及答案 第一篇总论 第一章绪论 一．分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么 1-2 什么是零件什么是构件什么是部件试各举三个实例。 1-3 什么是通用零件什么是专用零件试各举三个实例。 第二章机械设计总论 一．选择题 2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。 (1) 专用零件的部件 (2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 (3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 (4) 标准化的零件和部件 2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。其中有_____是专用零件。 (1) 3种 (2) 4种 (3) 5种 (4) 6种
2-3 变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。 (1) 一个 (2) 两个 (3) 三个 (4) 四个 2-4 零件的工作安全系数为____。 (1) 零件的极限应力比许用应力 (2) 零件的极限应力比零件的工作应力 (3) 零件的工作应力比许用应力 (4) 零件的工作应力比零件的极限应力 2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。 (1) 屈服点 (2) 疲劳极限 (3) 强度极限 (4) 弹性极限 二．分析与思考题 2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式常用的计算准则主要有哪些 2-2 机械零件主要有哪些失效形式常用的计算准则主要有哪些 2-3 什么是零件的强度要求强度条件是如何表示的如何提高零件的强度 2-4 什么是零件的刚度要求刚度条件是如何表示的提高零件刚度的措施有哪些 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么 2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别 第三章机械零件的强度
机械零件结构工艺性分析与工艺路线的拟定
目录 一、零件结构工艺性分析2 1. 零件的技术要求2 2.确定堵头结合件的生产类型3 二、毛坯的选择4 1．选择毛坯4 2．确定毛坯的尺寸公差4 三、定位基准的选择6 1．精基准的选择6 2．粗基准的选择6 四、工艺路线的拟定7 1．各表面加工方法的选择7 2．加工阶段的划分8 3．加工顺序的安排8 4．具体技术方案的确定9 五、工序内容的拟定10 1.工序的尺寸和公差的确定10 2.机床、刀具、夹具及量具的选择12 3.切削用量的选择及工序时间计算12 六、设计心得35 七、参考文献36
一、零件结构工艺性分析 1.零件的技术要求 1.堵头结合件由喂入辊轴和堵头焊接在一起。其中喂入辊 轴：材料为45钢。堵头：材料为Q235-A。且焊缝不得有夹渣、气孔及裂纹等缺陷。 2.零件的技术要求表：
2. 确定堵头结合件的生产类型 根据设计题目年产量为10万件，因此该左堵头结合件的生产类型为大批量生产。
二、毛坯的选择 1．选择毛坯 由于该堵头结合件在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其的强度和冲击韧度，堵头选用锻件，材料为Q235-A，因其为大批大量生产，故采用模锻。喂入辊轴由于尺寸落差不大选用棒料，材料为45钢。 2．确定毛坯的尺寸公差 喂入辊轴： 根据轴类零件采用精轧圆棒料时毛坯直径选择可通过零件的长度和最大半径之比查的毛坯直径 206 L8.24 == R25 查表得毛坯直径为：φ55 根据其长度和直径查得端面加工余量为2。故其长度为206+2+2=210mm
堵头: 1．公差等级： 由于堵头结合件用一般模锻工艺能够达到技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2．重量： 锻件重量的估算按下列程序进行: 零件图基本尺寸-估计机械加工余量-绘制锻件图-估算锻件重量。并按此重量查表确定公差和机械加工余量 据粗略估计锻件质量： 11.6f Kg M = 3．形状复杂系数： 锻件外廓包容体重量按公式：2N d h 4 M π ρ= g g 计算 293 186.5101104 7.851021.65Kg N M π -= ?????= 形状复杂系数： f 11.6 0.5421.6M S M N === 故形状复杂系数为S2（一般）级。 4．锻件材质系数： 由于该堵头材料为Q235-A 所含碳元素的质量分数分别为C=0.14%—0.22%,小于0.65% 所含合金元素的质量分数分别为Si 0.3%≤、S 0.05%≤、P 0.045%≤故合金元素总的质量分数为0.3%0.05%0.045%0.395%3%++≤<%。故该锻件的材质系数为M1级。 5．锻件尺寸公差 根据锻件材质系数和形状复杂系数查得锻件尺寸公差为 （ 2.41.2+-） 。 6．锻件分模线形状： 根据该堵头的形装特点，选择零件轴向方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。
(完整word版)机械设计考试题库(带答案)
机械设计模拟题 一、填空题（每小题2分，共20分） 1、机械零件的设计方法有理论设计经验设计模型试验设计。 2、机器的基本组成要素是机械零件。 3、机械零件常用的材料有金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料。 4、按工作原理的不同联接可分为形锁合连接摩擦锁合链接材料锁合连接。 5、联接按其可拆性可分为可拆连接和不可拆连接。 6、可拆联接是指不需破坏链接中的任一零件就可拆开的连接。 7、根据牙型螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。 8、螺纹大径是指与螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，在标准中被定为公称直径。 9、螺纹小径是指螺纹最小直径，即与螺纹牙底相切的假想的圆柱直径。 10、螺纹的螺距是指螺纹相邻两牙的中径线上对应两点间的轴向距离。 11、导程是指同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴线距离。 12、螺纹联接的基本类型有螺栓连接双头螺栓连接螺钉连接紧定螺钉连接。 13、控制预紧力的方法通常是借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。 14、螺纹预紧力过大会导致整个链接的结构尺寸增大，也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断。 15、螺纹防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、破坏螺旋运动关系防松。 16、对于重要的螺纹联接，一般采用机械防松。 17、受横向载荷的螺栓组联接中，单个螺栓的预紧力F?为。 18、键联接的主要类型有平键连接半圆键连接楔键连接切向键连接。 19、键的高度和宽度是由轴的直径决定的。 20、销按用途的不同可分为定位销连接销安全销。 21、无键联接是指轴与毂的连接不用键或花键连接。 22、联轴器所连两轴的相对位移有轴向位移径向位移角位移综合位移。 23、按离合器的不同工作原理，离合器可分为牙嵌式和摩擦式。 24、按承受载荷的不同，轴可分为转轴心轴传动轴。
失效分析思路_张峥
理化检验-物理分册PTCA(PART:A PH YS.T EST.)2005年第41卷3专题讲座 失效分析思路 FAILURE ANA LYSIS M ETH ODOLOGY 张峥 (北京航空航天大学材料学院,北京100083) 中图分类号:T B303文献标识码:E文章编号:1001-4012(2005)03-0158-04 失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。 有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1失效分析思路的内涵 世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环 收稿日期:2005-02-07 作者简介:张峥(1965-),男,教授,博士生导师。境统称为失效信息)分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事实为证据,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如/顺藤摸瓜0,即以失效过程中间状态的现象为原因,推断过程进一步发展的结果,直至过程的终点结果;/顺藤找根0,即以失效过程中间状态的现象为结果,推断该过程退一步的原因,直至过程起始状态的直接原因;/顺瓜摸藤0,即从过程中的终点结果出发,不断由过程的结果推断其原因;/顺根摸藤0,即从过程起始状态的原因出发,不断由过程的原因推断其结果。再如/顺瓜摸藤+顺藤找根0 /顺根摸藤+顺藤摸瓜0/顺藤摸瓜+顺藤找根0等。 # 158 #
零件的工艺性分析
零件的工艺性分析 一、分析研究产品的零件图样和装配图样在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟订工艺规程时采用适当的措施加以保证。工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 如图3-8 所示的汽车钢板弹簧吊耳，使用时，钢板弹簧与吊耳两侧面是不接触的，所以吊耳内侧的粗糙度可由原来的设计要求R a3.2 μ m 建议改为R a12.5 μ m. 。这样在铣削时可只用粗铣不用精铣，减少铣削时间。 再如图3-9 所示的方头销，其头部要求淬火硬度55~60HRC ，所选用的材料为T 8A ，该零件上有一孔φ 2H7 要求在装配时配作。由于零件长度只有15mm ，方头部长度仅有4mm ，如用T 8A 材料局部淬火，势必全长均被淬硬，配作时，φ 2H7 孔无法加工。若建议材料改用20Cr
进行渗碳淬火，便能解决问题。 二、结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设 计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。下面将从零件的机械加工和装配两个方面，对零件的结构工艺性进行分析。（一）机械加工对零件结构的要求 1 ．便于装夹零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装 夹次数要少。图3 -10a 所示零件，拟用顶尖和鸡心夹头装夹，但该结构不便于装夹。若改为图b 结构，则可以方便 地装置夹头。 2 ．便于加工零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。表3-8b 所示为便于加工的零件结构示例。 3 ．便于数控机床加工被加工零件的数控工艺性 问题涉及面很广，下面结合编程的可能性与方便性来作工艺性分析。 编程方便与否常常是衡量数控工艺性好坏的一个 指标。例如图3-11 所示某零件经过抽象的尺寸标注方法，若用APT 语言编写该零件的源程序，要用几何定义语句描
机械零件设计的一般步骤
机械零件设计的一般步骤
机械零件的设计大体要经过以下几个步骤: 1)根据零件的使用要求,选择零件的类型和结构.为此,必须对各种零件的不同 用途,优缺点,特性与使用范围等,进行综合对比并正确选用. 2)根据机器的工作要求,计算作用在零件上的载荷. 3)根据零件的工作要求及对零件的特殊要求,选择适当的材料. 4)根据零件可能的失效形式确定计算准则,根据计算准则进行计算,确定出零件 的基本尺寸. 5)根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计. 6)细节设计完成后,必要时进行详细的校核计算,以判定结构的合理性. 7)画出零件的工作图,并写出计算说明书. 在进行设计时,对于数值的计算除少数与几何尺寸精度要求有关外,对于手算工作 一般以两,三位有效数字的计算精度为宜. 必须再度强调指出,结构设计是机械零件的重要设计内容之一,在有些情况下,它 占用了设计工作量中的一个较大比例,一定要给予足够的重视. 绘制的零件工作图应完全符合制图标准,并满足加工的要求. 写出的设计说明书要条理清晰,语言简练,数字正确,格式统一,并附有必要的结 构草图和计算草图.重要的引用数据,一般要指明来源出处.对于重要的计算结果,要 写出简短的结论.
1.3 机械零件的计算准则
在设计时对零件进行计算所依据的准则, 无疑地是与零件的失效形式紧密地联系在 一起的.概括地讲,大体有以下准则: (一)强度准则 强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度.即: σ≤σlim 其中:σlim 为材料的极限应力,对于脆性材料:σlim=σB(强度极限),对于塑 性材料:σlim=σS(屈服极限). 考虑到各种偶然性或难以精确分析的影响,上式右边要除以设计安全系数(简称安 全系数),即: σ≤σlim/S 即 σ≤[σ] 式中:安全系数 S 为大于 1 的数,S 过大,虽安全但浪费材料;S 过小,虽节省材 料但趋危险,故 S 的选取应适当.[σ]称为许用应力. (二)刚度准则 零件在载荷作用下产生的弹性变形量 y,小于或等于机器工作性能所允许的极限值 [y](许用变形量),就叫做满足了刚度要求,或符合刚度计算准则.其表达式为: y≤[y]
机械设计简答题答案
1.一部机器由哪些部分组成？分别起什么作用？ 答：机器通常由动力部分、工作部分和传动部分三部分组成。除此之外，还有自动控制部分。 动力部分是机器动力的来源，常用的发动机有电动机、内燃机和空气压缩机等。工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装配的终端，起结构形式取决于机器的用途。例如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。 传动部分是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。例如：金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。机器应用的传动方式主要有机械传动、液压传动、气动传动及电气传动等。 2.决定机器好坏的关键是哪个阶段？ 答：设计阶段 3.机械零件的失效形式有哪些？ 答：（一）整体断裂（二）过大的残余变形（三）零件的表面破坏（四）破坏正常工作条件引起的失效 4.常规的机械零件设计方法有哪些？ 答：（一）理论设计（二）经验设计（三）模型试验设计 5.机械零件的理论设计有哪几种？ 答：设计计算校核计算 6.惰轮轮齿的接触应力.弯曲应力分别为怎样的循环变应力？ 答：接触应力为：脉动循环变应力弯曲应力为：对称循环变应力 7.材料的疲劳特性可以用哪些参数描述？
答：可用最大应力m ax σ，应力循环次数N ，应力比max min σσσ= 来描述。 8.循环特性r=-1,0,1分别代表什么应力？ 答：r=-1代表对称循环变应力，r=0脉动循环变应力，r=1静应力。 9.在循环变应力作用下，影响疲劳强度的最主要因素？ 答：应力幅。 10.疲劳曲线有哪两种？如何定义？ σ-N 疲劳曲线，等寿命疲劳曲线。 σ-N 疲劳曲线：在各种循环作用次数N 下的极限应力，以横坐标为作用次数N 、纵坐标为极限应力，绘成而成的曲线。 等寿命疲劳曲线：在一定的应力循环次数N 下，疲劳极限的应力幅值与平均应力关系曲线。 11.σ-N 曲线中，我们把曲线分成了那几段？各有什么特点？ 分为AB BC CD 三段。在AB 段，是材料发生破坏的最大应力值基本不变。在BC 段，材料发生疲劳破坏的最大应力不断下降。在CD 段，材料试件经过一定次数的交应变力作用后会发生疲劳破坏。 12.简述静强度设计和疲劳强度设计的不同之处？ 静强度设计是和屈服强度做比较，疲劳强度是考虑到不同因素对疲劳极限的影响。 13.简述疲劳损伤线性积累假说的内容？ 在规律性变幅循环应力作用下，各应力对材料造成的损伤是独立进行的，并可以线性 地累积成总损伤，当各应力的寿命损伤率之和等于 1 时，材料将会发生疲劳。
机械零件的失效分析-学习领悟
机械零件的失效分析 失效：零件或部件失去应有的功效零件在工作过程中最终都要发生失效。所谓失效是指：①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作很不安全；③虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。一般称呼失效大多是特指零件的早期失效，即未达到预期的效果或寿命，提前出现失效的过程。 失效分析：探讨零件失效的方式和原因，并提出相应的改进措施。根据失效分析的结果，改进对零件的设计、选材、加工和使用，提高零部件的使用寿命，避免恶性事故的发生，带来相应的经济效益和社会效益。 一、零件的失效形式 失效形式分3种基本类型：变形、断裂和表面损伤。 1、变形失效与选材（机件在正常工作过程中由于变形过大导致失效） ①弹性变形失效（由于发生过大的弹性变形而造成的零件失效） 弹性变形的大小取决于零件的几何尺寸及材料的弹性模量。金刚石与陶瓷的弹性模量最高，其次是难溶金属、钢铁，有色金属则较低，有机高分子材料的弹性模量最低。因此，作为结构件，从刚度及经济角度看，选择钢铁是比较合适。 ②塑性变形失效（零件由于发生过大的塑性变形而不能继续工作的失效） 塑性变形失效是零件中的工作应力超过材料的屈服迁都的结果。一般陶瓷材料的屈服强度很高，但脆性非常大，因此，不能用来制造高强度结构件。有机高分子材料的强度很低，最高强度的塑料也不超过铝合金。因此，目前用作高强度结构的主要材料还是钢铁。 2、断裂失效 ①塑性断裂 零件在受到外载荷作用时，某一截面上的应力超过了材料的屈服强度，产生很大的塑性变形后发生的断裂； ②脆性断裂 脆性断裂发生时，事先不产生明显的塑性变形，承受的工作应力通常远低于材料的屈服强度，所以又称为低应力脆断； ③疲劳断裂 在低于材料屈服强度的交变应力反复作用下发生的断裂称为疲劳断裂； ④蠕变断裂 在应力不变的情况下，变形量随时间的延长而增加，最后由于变形过大或断裂而导致的失效； 3、表面损伤 ①磨损失效 磨损主要是在机械力的作用下，相对运动的接触表面的材料以细屑形式逐渐磨耗，而使零件尺寸不断变小的一种失效方式。磨损可能是被硬质点切削下来，也可能是在大的压力下焊合撕开，所以材料表面的硬度愈高，抵抗磨损的能力愈强。 磨粒磨损：相对运动的零件表面间嵌入硬质颗粒而造成的磨损 粘着磨损：两个相对运动零件表面的微观凸起发生粘合而撕裂 ②表面疲劳（在交变接触应力作用下，使机件表面产生点蚀而发生磨损）
机械设计课后习题答案 徐锦康 top
机械设计答案 第1章机械设计概论 1－2 设计机器时应满足哪些基本要求？ 答：1、功能要求 满足机器预定的工作要求，如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。 2、安全可靠性要求 （1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。 （2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体健康。 （3）对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证机器对环境的适应性。 3、经济性 在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。 4、其他要求 机械系统外形美观，便于操作和维修。此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同，而对设计提出某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。 1－4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的设计准则有哪些？它们各针对什么失效形式？ 答：在设计中，应保证所设计的机械零件在正常工作中不发生任何失效。为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件，这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。它是设计机械零件的理论依据。 常用的设计准则有： 1、强度准则：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。 2、刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。 3、寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。 4、振动稳定性准则：高速运转机械的设计应注重此项准则。 5、可靠性准则：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。 1－7 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用？
典型零件的机械加工工艺分析
第4章典型零件的机械加工工艺分析 本章要点 本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下： 1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。 2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。 本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。 §4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则 机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。在制订工艺规程时应注意以下问题： 1．技术上的先进性 在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。 2．经济上的合理性 在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。 3．有良好的劳动条件 在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。 由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。 §4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。 2．对零件进行工艺分析 在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括： （1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。 (2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等； (3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。
《机械零件可靠性设计》教学大纲
《机械零件可靠性设计》教学大纲 课程名称：机械零件可靠性设计面向专业：农机化、机师、汽运 课程代码：大纲执笔人：吕钊钦 总学分：2 大纲审定人：王会明 1、课程的教学目的、性质、地位和任务 随着科学技术的飞速发展，可靠性技术已被广泛地应用于各个行业。可靠性设计作为一门边缘科学受到重视在国外已有40多年的历史了，在航天、航空、机械、电子技术中的应用得到了很大发展。可靠性设计、优化设计、有限元分析和计算机辅助设计构成了现代化机械设计的新方法。机械设备是由许多零件组成的，要提高设备的可靠性，必须先提高零件的可靠性。本课程的基本任务是掌握汽车可靠性设计理论，根据要求将零件的可靠度设计到产品中，保证产品的使用可靠性、实现产品寿命的可预测性，从而达到低成本、高效益之目的。 2、课程教学的基本要求 《机械零件可靠性设计》具有较强的理论性。要求掌握产品可靠性的评价尺度，威布尔分布、正态分布、对数正态分布等可靠性工程常用的几种概率分布；学会应力、强度分布的确定方法；熟练掌握应力、强度分布干涉理论及可靠度计算；了解可靠性试验与分析方法，学会轴、螺栓、键连接、齿轮传动等机械零件的可靠性设计。 3、课程教学大纲及学时分配（36学时） 第一章：绪论（2学时） 第一节概述 第二节可靠性定义及评价指标 一、可靠性定义 二、可靠性尺度（特征量） 1 可靠度R(t) 2 失效率l(t) 3 平均寿命（平均无故障工作时间）MTBF 4 维修度M(t) 5 有效度 6 可靠寿命三、零件传统设计法与可靠性设计法的比较 内容要点是可靠性发展史、重要性和任务；可靠性定义及其评价指标。重点是可靠性定义及其评价指标、零件传统设计法与可靠性设计法的比较。 教学方法：采用多媒体教学。通过理论学习、习题等教学环节的相互配合，突出重点、难点。 思考题：1、可靠性定义及评价指标有哪些？ 2、比较零件传统设计法与可靠性设计法的不同点。 第二章：可靠性的数学基础（2学时） 第一节：随机变量 一离散型随机变量
第7章_机械制造工艺基础考试复习题教学提纲
第7章_机械制造工艺基础考试复习题
第7章练习题 一、是非题 1、零件的切削加工工艺性反映的是零件切削加工的难易程度。（√） 2、零件的结构工艺性是衡量零件结构设计优劣的指标之一。（√） 3、在单件小批生产中一般采用机械加工艺过程卡片指导生产。（√） 4、定位基准属于工艺设计过程中所使用的一种基准，因此属于设计基准。 （×） 5、粗基准是粗加工所使用的基准，精基准是精加工所使用的基准。（×） 6、经济精度指的是在正常工艺条件下，某种加工方法所能够达到的精度。 （√） 7、加工顺序的安排仅指安排切削加工的顺序。（×） 8、单件小批生产中倾向于采用工序集中的原则。（√） 9、退火等热处理工序一般安排在半精加工之后、精加工之前进行。（×） 10、箱体类零件的精基准及定位方式一般采用一面两销。（√） 11、热处理前已加工好的中心孔，热处理后必须研磨，以保证定位精度。（√） 12、粗基准是粗加工所使用的基准，精基准是精加工所使用的基准。（×） 13、变速箱体上的Φ50H7Ra0.8μm轴承孔,采用下列方案:钻—扩—粗磨—精磨。（×） 14、在多品种小批量生产中，一般倾向于使用工序分散的原则。（×） 15、有色金属的精加工适合车削和铣削而不适合磨削。（√） 二、选择题 1、下面关于零件结构工艺性论述不正确的是（ D ） A．零件结构工艺性具有合理性 B 零件结构工艺性具有综合性 C：零件结构工艺性具有相对性 D零件结构工艺性具有正确性 2、零件加工时，粗基准一般选择（A） A 工件的毛坯面 B工件的已加工表面 C 工件的过渡表面 D工件的待加工表面 3、下面对粗基准论述正确的是（C） A 粗基准是第一道工序所使用的基准 B粗基准一般只能使用一次 C 粗基准一定是零件上的不加工表面 D粗基准是一种定位基准 4、自为基准是以加工面本身为基准，多用于精加工或光整加工工序，这是由于（C） A 符合基准重合原则 B符合基准统一原则 C 保证加工面的余量小而均匀 D保证加工面的形状和位置精度 5、工艺设计的原始资料中不包括（D） A零件图及必要的装配图 B零件生产纲领 C工厂的生产条件 D机械加工工艺规程 6、下面（C ）包括工序简图。 A机械加工工艺过程卡片 B机械加工工艺卡片
各类零件机械设计图集锦
各类零件机械设计图集锦！ 1.轴套类零件 这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。 在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。由此注出图中所示的Ф14 、Ф11（见A-A断面）等。这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。 如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩，被选为长度方向的主要尺寸基准，由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基，从而标注出轴的总长96。
2.盘盖类零件 这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的外形和均布结构表达出来。如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。 在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。 3.叉架类零件 这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，右视图是没有必要的，而对于T字形肋，采用剖面比较合适。
机械设计习题集分析思考题及答案
第一章机械设计概论 1，一部完整的机器由哪些部分所组成？各部分的作用是什么？试以汽车为例说明这些组成部分各主要包括些什么？ 答：包括：动力部分，执行部分，控制部分，辅助部分，传动部分。 2,人们常说的机械的含义是什么？机器和机构各指的是什么？ 答：机械是机器和机构的总称。机器是人类进行生产以减轻体力劳动和提高生产率的主要工具。有两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统称为机构。 3，什么是部件？什么是零件？什么是构件？ 答：为完成同一使命在结构上组合在在一起并协同工作的零件成为部件。组成机器的不可拆的基本单元称为机械零件。构件是机械系统中实际存在的可更换部分，它实现特定的功能，符合一套接口标准并实现一组接口。 4，什么是通用零件？什么是专用零件？ 答：各种机器中普遍使用的零件称为通用零件。只有在一定类型的机器中使用的零件称为专用零件。 5，什么是标准件？ 答：经过优选，简化，统一并经以标准代号的零件和部件称为标准件。 6：机器设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本设计要求？ 答：（1），在使用方面，机器应能在给定的工作期限内具有高的工作可靠性，并能始终正常工作；在经济方面，应从机器费用，产品制造成本等多种因素中综合衡量，以能获得最大经济效益的方案为最佳设计方案；机器外观造型应比例协调，大方，给人以时代感，美感，安全感；限制噪声分贝数。（2）工作可靠，又要成本低廉，应正确选择材料，合理规定公差等级以及认真考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。 7,机械零件的计算可分为哪两种？它们大致可包含哪些内容？ 答：可分为设计计算和校核计算两种。设计计算根据零件的工作情况和选定的工作能力准则拟定出安全条件，用计算方法求出零件危险截面的尺寸，然后根据结构与工艺条件和尺寸协调的原则，使结构进一步具体化。校核计算是先参照已有实物，图纸和经验数据初步拟定零件的结构布局和有关尺寸，然后根据工作能力准则核验危险截面是否安全。 第二章机械零件的工作能力和计算准则 1，什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？ 答：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。包括：因强度不足而断裂：过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损，打滑或过热；联接松动；压力容器，管道等的泄漏；运动精度达不到要求等。 2，什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？ 答：零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。对载荷而言的工作能力称为承载能力。 3，什么是静载荷，变载荷，名义载荷，计算载荷？什么是静应力和变应力？ 答：不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷。随时间作周期性变化或非周期变化的载荷称为变载荷。根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷。不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力。随时间变化的应力称为变应力。 4，稳定循环变应力σmax，σmin，σa，σm，r，五个参数分别代表什么？试列出根据已知零件的σmax，σmin计算σa，σm，及r的公式 答：σmax最大应力，σmin最小应力，σa应力幅，σm平均应力，r循环特性。σa= （σmax- σmin）/2，σm=（σmax+ σmin）/2，r= σmin/σmax。 5，提高零件强度的措施有哪些？ 答：a合理布置零件，减少所受载荷；b降低载荷集中，均匀载荷分布；c采用等强度结构；d选用合理截面；e减小应力集中。
机械零部件可靠性设计方法研究
机械零部件可靠性设计方法研究 作者：常秀旺宋晓艳 来源：《汽车世界·车辆工程技术（中）》2019年第07期 摘要：随着经济的发展以及科技的进步，人们对于机械产品的要求也越来越高。所以机械产品在满足功能性和多样性的同时，更需要满足可靠性的要求，所以本文针对机械产品的可靠性设计方面加以阐述分析。 关键词：机械零件;可靠性;设计 1 机械零部件的可靠性概述 零部件在机械设备中起到负载、部件联动、动力传输的重要作用，在设备长时间工作状态下，零部件易发生是失效现象，令机械设备产生故障。当零部件发生损毁现象时，例如老化、堵塞、松脱等，将增加联动部件的运行压力，提升零部件故障检测的难度。此外，机械设备加工工艺、工作原理存在差异性，在零部件基准参数方面难以进行统一，只有少部分密封件、阀门、泵体等零部件实现通用化、标准化。为此，在对零部件的可靠性进行设计时，零部件的荷载分布能力、材料强度等则应作为主要突破点。 2 可靠性设计方法 可靠性优化设计主要采用的方法有鲁棒设计法和降额设计法。 2.1 鲁棒设计法 鲁棒设计法，是由日本的机械设计师田口玄一首次提出，以统计分析为基础，主要是根据产品的不可用性为用户产生的损失来评判设计的可靠性。其中的损失指的是流失的可用性与合格可用性的比值，流失的可用性越大则可靠性越差，即产品合格性越差，说明产品质量不合格。因此，降低流失可用性是关键因素，也是提升产品质量的重点，可以通过严格审核产品设计、加强生产材料质量检验，优化生产加工工艺、强化产品调试试验等提升产品可靠性。 任何一种机械产品都具有不同程度的敏感性，这是因为，机械产品设计功能的实现受到制造因素、使用环境因素以及使用年限等因素的影响。产品在制造过程中如温度等可变因素有很多，使用过程中环境中的粉尘、烟雾、高温等可变因素也很多，由于产品使用的时间变长，产品的结构会发生变化，某些参数可能会发生改变，系统不可避免地会老化，以上种种因素都会使得产品变得敏感，这种设计方法正是以降低这种敏感性为主要目的。 2.2 降额设计