机械零件设计概论范文

机械零件设计概论篇1

关键词：汽车零部件；机械零件；可靠性设计；探讨

Abstract: as people living standard unceasing enhancement, the ownership of private cars is rising year by year, the quality and reliability of the automobile is one of the problems people have been concerned about. With the continuous development of world science and technology, the reliability of the automobile mechanical parts today has reached a fairly perfect degree, its users don't have to worry about car accident caused because of its mechanical parts failure and stop the use, it is also promoting the popularization of the automobile products, a large number of one of the important reasons. Because the car is dominated by machinery, engine, chassis, body and electrical equipment and other parts together, so, in order to improve the reliability of the car, you must improve the reliability of mechanical parts. Put an end to appear for a critical machine parts reliability is not good and led directly to the car in a short time in the operation of the problems, and even lead to vehicle failure and accidents, bring threat to the personal safety of the driver. Cars are presented in this paper discusses the reliability design of mechanical parts, for the colleague reference.

Key words: auto parts; Mechanical parts; Reliability design; To discuss

中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

随着我国科学技术的不断发展，我国的汽车制造行业也有了飞速发展。但是与其他先进国家相比，我国汽车产品的可靠性还存在着较多的问题，汽车的故障给汽车用户带来的是不可估量的损失。造成这种现状的主要原因之一，是我国的可靠性工程设计技术的应用和推广起步较晚，虽然近些年来发展势头迅猛，但是仍摆脱不了“先天不足”的缺陷，由此提高和改善我国汽车机械零件的可靠性以及保证相关技术快速稳健的发展已经成为当务之急。

机械可靠性设计的任务就是提供实际计算的数学模型和方法，在机械产品的研发阶段预测其在规定工作条件下的工作能力或者寿命。结合可靠性理论研究的历史及现状对机械可靠性设计理论进行深入分析，阐明了可靠性优化设计、可靠性灵敏度设计、可靠性稳健设计、可靠性试验、传统设计方法与可靠性设计相结合等机械零件可靠性设计理论与方法的内涵，为机械零件可靠性设计提供系统的理论和方法。

一、汽车机械零件传统的设计方法和可靠性设计对比分析

（一）传统汽车机械零件设计方法——安全系数法

为了提高汽车机械零件的可靠性，传统的机械零件工程设计采用的是安全系数法。传统的安全系数法借助的是经典材料力学公式来对汽车机械零件的应力值进行计算，但是由于截面上应力分布的不均匀性，或截面变化处的应力集中，或截面表面粗糙度的影响，或残余的应力以及零件尺寸的大小等因素在公式中均未得到反映，因此，设计者只能凭借以往的设计经验，选择一个加大的安全系数来保证汽车机械零件设计的可靠性。由此，安全系数也被定义为强度均值与应力均值之比，公式如下：

（式中：—应力均值；—强度均值；—安全系数。）

其主要特点是将所承受的荷载、应力和尺寸等因素视为常量，安全系数的大小是根据以往的设计经验来进行确定的。该方法具有直观、简单、有一定设计实践依据的优点。目前这种方法仍广泛的应用于机械零件产品设计中应用，但是因为其是根据以往的设计经验进行设计，导致在进行设计时，所考虑到的实际因素与实际工况有着很大的差异，主要表现在：机械构件所承受的外荷载有一定的随机性，各种零部件、构件的制造尺寸也会有些微的差别，这就不可避免的导致机械零件出现较为单薄或者粗笨的现象，导致机械零件的可靠性也随之出现过高或者过低。一般来说，采用较大的安全系数是正确的，能够减少产品的失效机会。然而并不能据对的防止产品失效的发生，相反的还会造成产品重量的增加，材料的浪费和产品的性能降低等等。由此可见，安全系数法这种设计方法，如果用于高精

（二）汽车机械零件可靠性设计方法——概率设计法

汽车机械零件可靠性设计质量是保证汽车可靠性的重要环节。汽车机械零件可靠性设计阶段所赋予的产品质量和可靠性水平，对汽车产品的寿命和可靠性具有根本性的影响。

所谓汽车机械零件可靠性设计又被称为概率设计，就是在对汽车产品性能设计的同时，运用可靠性理论和分析方法，明确汽车系统可靠性的指标，进行汽车系统设计的一种方法。所以，汽车机械零件可靠性设计决不是掘弃以往的机械常规设计方法，而是在常规设计基础上，使汽车产品更趋完善、更加精确、更为科学的系统设计方法。概率设计能够很好的解决两个方面的问题：根据设计，进行分析计算以确定产品的可靠度；根据任务提出的可靠性指标，确定机械零部件的参数。

由上可知，从可靠性的概率设计的角度出发，只有在强度高于应力的情况下，且强度分布与应力分布有一段距离时，结构才是可靠安全的。这与可靠性的安全系数法有着本质的区别。安全系数法的理想使用条件是：材料失效应力与零件工作应力是在完全相同的应力状态、尺寸、加工条件下取得的，而这种理想化的模型在实际工程中是很难具备的。但是，当汽车零件或构件在外载荷（热疲劳、应力疲劳、腐蚀）的作用下，材料内部的组织结构或晶体缺陷将会发生相应变化，强度将逐渐衰减，强度分布与应力分布将会发生干涉，就有可能发生失效。失效的概率就取决于强度与应力的干涉情况，为了保证所设计的构件工作的可靠性，必须对零部件或构件提出可靠度要求。

二、汽车机械零件设计阶段可靠性工作的主要环节

在可靠性设计阶段，应着重抓好五个环节。

1、系统设计，进行科学的、合理的系统设计，选定目标样车，掌握同类车型的各种试验参数和可靠性水平，明确开发新型汽车机械的系统、分系统的可靠度要求和目标（即可靠度的预测和分配），赋予各子系统的容差和空间位置。

2、详细设计，严格按照系统要求，进行各子系统、零部件的详细设计。重点把握结构、材料的选择，应力、强度的精确计算，注意部件与整车的协调、配合。

3、考核评审，通过可靠性试验、分析、研究、阶段性的设计评审，考核设计方案是否合适；并及时反馈设计部门予以修订设计。

4、工艺设计，在设计文件中，明确零部件的质量要求和工艺规范，建立、健全质量验收的标准，从生产角度 (或外加工进货角度)保证零部件的可靠性。

5、试验反馈，运用可靠性试验数据和可靠性分析、研究的成果，及时反馈到有关设计、生产中去。

三、汽车机械零件可靠性设计的基本内容

（一）从系统方面考虑

1、确定汽车机械零件可靠性数据指标，主要是根据市场、用户要求以及使用环境，进而明确汽车系统的可靠性要求；

2、确定汽车机械零件的工作环境以及汽车的工作环境，例如气候条件、道路条件、载运条件等等；

3、决定易操作性基本要求（人机可靠性），如自动变速器、自动摇窗机、转向器变位能力、制动助力装置等等。

4、决定维修性基本要求，在维修性设计时，应采用修复容易的结构、维修方式及诊断方式。

5、各项指标的综合平衡不仅要考虑可靠性和维修性，同时要考虑其它质量要素，如重量、尺寸。外观等，并把功能，成本费用包括在内，都应取得平衡，当某些方面矛盾突出时，应当以求得安全性、可靠性、耐久性为优先。某些方面也可采用折中处理。

（二）从零部件方面考虑

首先应该确定总成或零件的可靠性要求，然后制定出零件可靠性一览表和高可靠性零件一览表，并在其中指出可靠性不佳的零件，确定零件的使用寿命。计算去顶零件的失效率，并对重要的零件采用概率设计方法，同时对关键零件制定可靠性试验计划。在对汽车机械零件进行设计是采用标准间和质量稳定、设计成熟、制造水平高的零部件对其进行组装安装。在重要零件及部件上装设自动监视、故障显示、自动校正装置。

结束语

综上所述，汽车机械零件可靠性设计方法是将设计参数作为随机变量处理，是在确定了产品破坏概率的前提下进行的准确计算。因此，以概率论和数理统计等作为工具的可靠性设计方法，是在对机械零件产品的使用和时效进行分析、统计的基础上，得出的一套指导产品设计和研究的科学的计算法则和设计方法。与常规的设计方法相比，不仅去除了主管的个人因素在设计过程中的影响，综合考虑了外界条件变化，设计结果更贴近实际，故得到了广泛的应用。

参考文献

[1]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[J].机械工程学报.2010(14)

[2]刘莉莉, 张德予.提高机械产品可靠性设计途径的探讨[J].机械设计.1995(09)

[3]陶丁祥.机械零件可靠性优化设计[J].机械设计与制造.1991(04)

[4]孙桂林编.可靠性与安全生产[M].北京:化学工业出版社,1996

[5]浦维达编著.汽车可靠性工[M].北京:机械工业出版社,1998

[6]陈静;郝少祥;邵凤翔.机械可靠性优化设计的应用[J].中国煤炭.2010(10)

机械零件设计概论篇2

关键词：机械设计基础；基本概念；教学

《机械设计基础》中的基本概念是从工程实践的各种现象中高度概括出来的，反映事物本质的基础理论。基本概念包括机械零件所涉及到的各种定义、分类、基本参数、工作原理、标记方法……等等。本人从事专业教学多年，深知基本概念的教学在课程的教学中有着举足轻重的作用，不容忽视。

一、关于定义类概念

定义是《机械设计基础》的重要基础知识，教师在讲解定义类概念时，一定要讲透彻，使学生弄懂定义的内涵。在讲述时要注意以下两点：

1.下定义要准确，不能拖泥带水，含混不清，更不能丢三拉四，使定义不完整。例如，在讲螺纹升角时，要讲明升角的形成和升角所在的位置。如果只讲螺纹升角是螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面之间所夹锐角，定义就不准确。因为，在以螺纹轴线为轴，不同直径的圆柱面内。螺旋线切线与垂直于螺纹轴线平面的夹角也各不相同。所以在给螺纹升角下定义时，必须明确螺纹升角所在的圆柱面为螺纹中径的圆柱面，否则，定义就不确切。学生就易将定义概念搞错。

2.要严格区分容易混淆的定义，讲清它们各自的含义。这就要求教师避免出现自身尚不清楚定义的内涵，或者虽自身清楚定义的内涵但笼统地讲授结果导致学生发生概念混淆的问题。例如，轴承的减摩性和耐磨性就是一对极易混淆的不同概念。减摩性是使材料工作面间摩擦阻力减小的性质。耐磨性是指材料抵抗磨料磨损和胶合磨损的性质。问题的关键在于，一个是就摩擦力而言的，一个是就磨损而言的，抓住关键环节，就能够区分这两个不同的概念了。再如，螺旋副与螺纹副也是一对极易混淆的不同概念。螺旋副是指内、外螺纹相互旋合组成的动连接，是一种运动副，而螺纹副则是指内、外螺纹相互旋合组成的静连接，不是运动副。因此，为了能够讲透这类概念，教师一定要反复钻研教材，以期能正确而严格地分清它们。

二、关于原理性概念

各种机械零件的工作原理、失效的机理等概念就是该零件所以能正常工作的基本道理，也是建立零件强度理论的基础。这类概念的说理性很强。因此，在讲解原理性概念时，首先要求教师讲得准确，概括性强，其次要求教师的思路清晰明了，分析透彻，让学生听到后感到“言之有理”。

例如，在讲解带传动“打滑”和“弹性滑动”这两种不同现象的机理时。可以一边比较一边进行分析：打滑是指带传动所能提供的有效摩擦力不足以克服工作阻力而无法工作，带在带轮上发生全面滑动，故带传动的打滑现象是一种失效形式，为使带传动正常工作，必须避免带传动发生打滑，如果使用得当，打滑是完全可以避免的；带传动中的弹性滑动现象又是因何而产生的呢?因为带传动是通过中间挠性件(带)，依靠带与带轮间的摩擦力来进行工作的，带传动工作时，主动轮上带从开始与带轮接触到脱离，带的弹性变形由长到短，而在从动轮上，带的弹性变形则由短到长，这种由于弹性变形不均匀而引起的带在与带轮的接触弧上的错动就是弹性滑动现象，由于中间挠性件(带)是带传动所必须的，所以带传动的弹性滑动是一种固有的物理现象，是不可避免的，并不是带传动的失效形式。通过上述分析，我们可以看出带传动的打滑与摩擦力有直接关系，而弹性滑动则与中间挠性件的弹性变形有直接关系，用这种比较法进行分析讲解就容易使学生弄懂比较抽象的又易混淆的原理性概念了。

三、关于参数性概念

机械零件的参数是用来表征零件的几何尺寸特性、运动特性和动力特性的。在讲解零件的参数概念时，要特别注意以下几方面的问题：

1.各参数所代表的含义

机械零件的参数很多。教师在授课时要讲明所以设这些参数的目的，它们反映的是零件的什么问题。特别是那些取做标准的参数，还要说明它们选取的条件。比如标准模数，对于斜齿圆柱齿轮选取在轮齿的法面分度圆上，对于直齿圆锥齿轮则选在轮齿大端的分度圆上，它是为了减少齿轮加工刀具数目且使齿轮尺寸标准化而设立的基本参数，模数直接影响齿轮尺寸和轮齿承载能力的大小。又例如，在齿轮传动中，齿轮传动比是指主动轮转速和从动轮转速之比u，而齿轮的齿数比则是指大齿轮齿数和小齿轮齿数之比，这是两个不同的参数，齿数比通常是用来进行齿轮传动强度计算的，传动比是用来表征零件运动特性的，当减速传动时，l=u，当增速传动时，i=1/u故绝不能将齿数比随便代替传动比。象这样讲授参数概念，会使得学生感到繁而不杂，多而不乱，从而能准确运用之。

2.各个参数之间的相互关系

机械零件的每个参数都不是孤立的，有关参数之间存在着严格的函数关系，同一零件的相关参数相互影响制约。对于一些基本参数关系式，教师要讲清它们的建立过程，并说明它们的含义。例如，齿轮传动中分度圆直径d、模数m与齿数z的关系：d=mz；斜齿圆柱齿轮传动中法面模数mn、端面m1模数与螺旋角的关系；mn=m1cosβ；蜗杆传动中蜗杆直径系数q、分度圆直径d，与模数m的关系：d1=mq，等等。目的是深化学生对基本参数的理解，学会参数的选用原则。

四、关于零件分类方面的概念

零件的分类是有一定系统性的。教师在进行讲解时，要注意掌握住零件分类的系统性，目的是给学生一个总纲，使学生对通用机械零件有一个总体的系统的了解。在讲解分类方面的概念时要注意纵向和横向两个分支。纵向分支包括：机械零件分通用零件和专用零件，技工学校的教材只研究通用零件，通用零件一般分传动零件(含螺纹连接)和轴系零件(含键、销连接)，然后再一类一类地分下去。横向分支是指同一系统但不同类型零件而言的，例如同属轴系零件的滑动轴承与滚动轴承，它们的功用都是支承作用，但是它们工作时的摩擦性质不同，就是说它们是属于同一系统但不同类型的零件，所谓横向分支就是在它们之间进行横向比较，搞清它们的异同之处，例如，(摩擦类)带传动、链传动和齿轮传动同属于传动系统的零件，它们的功用都是传递运动和动力，所不同的是(摩擦类)带传动是通过中间挠性件(带)靠摩擦力进行传动的，链传动是通过中间挠性件(链)靠啮合进行传动的。齿轮传动则是一种直接接触的啮合传动。这样的讲课特点是既纵向讲系统分类，又横向比较异同，形成一种网络模式，帮助学生加深对机械零件总体轮廓的了解。

总之，对基本概念的清晰、准确的教学在课程的教学中有着举足轻重的作用，不容忽视。只要教师深钻教材，教法得当，通过各教学环节的相互配合。使学生确切地理解机械零件的基本概念，就可以为《机械设计基础》课程的学习打下良好的基础。

[参考文献]

[1]《机械基础》(中国劳动社会保障出版社。高等职业技术院校机械设计制造类专业任务驱动型教材)

机械零件设计概论篇3

一、机械工程基础课程特点及内容

机械工程基础是普及机械和机械工程的基本知识、基本概念和基本内容的课程。对文科类、管理类、计算机类、艺术设计类等专业具有开拓学生的视野、增加知识面、拓宽专业、提高学生的工程能力的作用;其任务是培养学生认识机械和机械工程的能力,是工科类非机械类专业具有工程特色,适应高新科学技术社会发展的需要。机械工程基础的内容选择是根据机械工程的基本内容确定的。主要讲授机械发展与人类社会进步的关系及机械工程发展的趋势,介绍工程力学、工程材料、工程制图的基本知识,简述机械的组成原理与工作原理、常用机械零件强度、刚度的概念、机械产品的制造技术、液压传动和气动技术的概念、现代设计方法等等内容。学生通过对各部分内容的学习,了解机械及其产品从设计、制造到使用过程中需要哪些知识及其在机械产品中的地位和作用。

二、机械工程基础实验内容分析

机械工程基础实验按照实验课教学体系分为设计与制造工艺、检测与分析、材料与性能三个部分。机械工程基础实验是一门独立的实验课程,所有实验都在机械基础课实验教学示范中心进行。本实验课与工程力学、工程制图、机械原理、机械设计、工程材料及成型技术基础、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。

1. 实验理论

(1)韧、脆性材料在受拉、受压和扭转时力学性能测试的原理和方法;电测法基本原理,单向、平面应力状态的静态应变测量与应力计算的原理和方法;冲击动荷系数测定的原理和方法;现代光弹测量的基本概念。(2)组合体模型的测量和组合体视图及剖视图的绘制方法和尺寸标注方法,机械零件功能和结构分析方法以及机械零件测绘方法和步骤,部件功能和结构分析方法以及部件测绘方法和步骤。(3)机构运动简图测绘与结构分析,机械运动分析方法,渐开线齿轮范成加工原理,刚性转子的动平衡原理,机械动力学,典型机械零件状态测试,滑动轴承性能测试与分析的原理和方法,减速器结构分析方法和步骤,各种典型机构及典型机械的综合分析方法。(4)金相显微分析的原理和方法;试样制备方法,Fe-C状态图、C-曲线;表面强化原理和方法;焊接接头显微组织分析的原理和方法;力学性能(布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能)测试的原理和方法。(5)机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法;零件互换性所进行的必要的精密技术测量的原理和方法;测量数据的处理技术的原理和方法。

2. 实验教学

着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证;如何组织实验、处理数据和分析实验现象;介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。

3. 对学生能力培养的要求

(1)培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力,即如何从实验目的出发,根据什么原理,选择何种实验方案,配套哪些仪器设备,确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论。(2)通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能;学会调试仪器和排除故障。同时,要培养学生分析问题和解决问题的能力,使学生的实验技能进一步得到训练和提高。(3)通过本课程的学习,加深对相关理论课程教学内容的理解,加固理论知识。(4)通过实验过程以及完成实验报告,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。

三、实验项目的设置

1. 机构运动参数测定与分析实验

基本教学要求:初步了解电测机构运动参数的基本原理,利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、实测、仿真比较优化设计,分析机构参数对机构动态参数的影响。

2. 机构运动简图测绘与分析实验

基本教学要求:掌握根据机械实物模型绘制机构运动简图的技能;计算自由度、验证机构运动确定性;了解正确选择长度比例尺方法。

3. 轴系结构设计实验

基本教学要求:熟悉和掌握轴的结构与设计,轴上零件的常用定位与固定的技术方法,轴系结构设计的要求与常用轴系结构,为后续机械设计打下良好的基础。

4. 金相显微分析法实验(铁碳合金平衡组织显微分析)

基本教学要求:研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织;分析含碳量对组织和性能的影响,初步掌握用组织相对量来估计碳钢的大致含碳量;进一步熟悉显微镜的使用方法及组织示意图的描绘技能。

机械零件设计概论篇4

【关键词】精度设计 互换性 探讨

【中图分类号】TH124；G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）10-0225-01

机械设计的主要内容：强度设计、传动设计、结构设计、精度（公差，下同）设计，涉及强度设计、传动设计、结构设计的课程有材料力学、机械原理、机械设计等，互换性与技术测量主要是讲授精度设计内容。作为一名机械工程师必须很好理解和掌握精度设计，才能把设计意图落实到生产实践中，同时，精度的概念贯穿在生产实践中，产品开发、工艺设计、质量控制、生产管理都离不开精度的知识，“合不合格”、“达不达到要求”都是精度概念的常用表述。但很多学生修完了这门课程后，到做毕业设计时，好像完全忘了这门课似的，没意识要标注精度要求，好像三维建模后转为工程图，把主要尺寸标注完就结束了，即使想到要标注精度要求，但不知如何着手。不少企业反映毕业生对精度的理解和掌握很不深刻。互换性与技术测量这门课如何讲授，笔者根据多年教学经验及调查分析，结合《培养应用型高级专门人才的校企合作支持体系的研究》（2013C060，广西教育厅）的课题研究，总结如下体会：

一、重复强化本课程与其他课程的关系

修完材料力学、机械设计等专业基础课程后，同学们掌握了强度设计、结构设计的理论和方法，接着需要学习精度设计，并准确地表达在图纸上才能进行生产制造。本课程就是讲授精度设计内容，其实是标准范畴的内容，基本术语多、定义多，相对比较枯燥。在讲授过程中必须重复强度设计、结构设计、精度设计三者密不可分，是机械设计工程师必须得掌握的。一个产品完成结构设计、强度设计后，必须标注尺寸精度或标注完尺寸精度是不够的，还需要标注形位精度或表面精度要求。通过重复、递进的灌输方式，使同学们形成思维习惯。这样，同学们对本课程就会更加上心，投入。克服机械设计就是重视三维造型，轻视工程图设计的局限思维。

二、突出讲授互换性的三大要素

严格地说本课程属于标准范畴，就是描述精度和配合的，虽然术语多、定义多，但主线就是描述尺寸精度、形位精度、表面精度及相互配合。如果按照一般教材的章节内容穿插多，对缺乏实践经验的学生而言，很难思维跳跃。因此讲授时先重点讲授尺寸精度、形位精度、表面精度（粗糙度），再根据教学要求讲授测量等其它内容。建议讲授的顺序是：绪论――尺寸精度――形位精度――表面精度――配合――螺纹、轴承等案例――测量，一般教科书中，配合的概念安排在尺寸精度（孔轴的极限与配合）章节中。虽然配合在定义上只与尺寸精度有关，但实际上，必须得考虑形位、表面精度，如果讲授完所有的精度设计（尺寸、形位、表面），再推出重点配合的定义，容易让学生形成精度与配合的有机统一。

三、尽可能用图示描述概念、术语

就像写报告一样，多用图表少用文字描述现象或概念可以简洁、突出。其实本课程最行之有效的办法就是用图示，教材编排按照标准要求一步一步深入没有错，但前提是吸引人，就像电影一样，否则电影没放完，人全睡着了。其实教师本身，讲着讲着也会感到枯燥乏味。比如孔轴极限与配合（尺寸精度）这一章，术语很多，按照图示讲解的来源和定义更加顺其自然，比如在黑板上画出流程图。按照结构设计、强度设计得到一个基本尺寸（设计尺寸），这是一个理论尺寸，接着论述制造过程中（人、机、料、法、环等方面）不可能做到百分之百精确的缘由，也强调从经济角度上说是不必要，于是自然而然产生一个许可的一个范围，从而引出相关公差、最大极限尺寸、上偏差等概念。其实很多术语都是很形象的，用图示讲解可以还原其本来面目，学生容易理解和接受。

四、用典型的工程图纸作为案例讲评

即使学生修完本课程，并不意味着可以进行精度设计了，实际上会感到无从下手。如何让学生将理论过渡到实践，案例讲评很有必要。建议选择装配图、焊接图、板类零件、轴类零件、齿轮零件各一张，装配图讲评常用的配合及要求；焊接图主要讲授焊接时为了防止焊接变形需要注意的形状精度，焊后加工的位置精度；板类零件通常通过等离子切割或者冲剪，如果精度要求不高，可以不用标注精度要求，或者注明总的精度要求，如本图按GB/T 1894（m）；轴类零件一般有各级不用作用的阶梯，尺寸精度、形位精度和表面要求高，还有热处理要求，作为零件设计案例讲评很代表性；齿轮作为特殊零件的代表，也要讲评标注有何特殊性。经过这些典型图纸的讲评，学生基本掌握各种图纸的精度要点。以后遇到类似图纸设计时可以得心应手。

参考文献：

[1]廖念钊，互换性与技术测量[M]，中国质检出版社，2012

[2]刘丽华，机械精度设计与检测基础，哈尔滨工业大学出版社，2012

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机械零件设计概论篇5

关键词：CAD技术；机械制造；应用

随着时代的发展，机械制造业面临着前所未有的挑战。机械制造业现有的理论、经验，已经无法满足现代化发展要求。CAD技术的出现，为机械制造业带来了新机，CAD凭借自身的优势，不仅能使机械制设计上的繁琐问题得到解决，也能使机械制造效率得到显著的提高。

一、CAD概念及CAD在机械中应用的优势

1. CAD概念

CAD是计算机辅助设计软件，其可以利用计算机进行图像处理或是数值计算，对工程技术人员进行工程或是产品设计与分析有重要的作用。在设计中，通常用CAD进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；CAD具有存储功能，不仅能对数字信息进行存储，还能将图像信息存储起来，在设计的过程中，只要进行检索，就可以快速的查阅到自己需要的信息；设计人员画完草图之后，对其进行扫描，并将扫描后的图形输入到计算机，由计算机继续完成复杂的部分，当计算机处理完图形后，由设计人员进行修改。其操作方法便捷简单，效率高。

2. CAD在机械中应用的优势

利用CAD进行机械零配件设计，不仅节省时间、资源，还能提高机械制造业效率。CAD在机械业中使用后解决了图形复杂且易出错问题，在装配环境下，可以利用相邻的零件位置和形状设计出新的零件，这种方法在提高机械设计效率的前提下，也避免了因单独设计零件而使零件与机械装配不合的局面；利用CAD进行零配件装配，其整个装配过程是显示在电脑中的。CAD软件还有隐藏的功能，要想看内部零件设计的时候，可将外部设计隐藏起来，将内部结构清晰的展现在电脑屏幕上。在装配的过程中，还可以对其进行检验，一旦发现问题，可以及时处理。这种利用CAD软件进行设计的方法，可以有效的避免因为设计质量的问题，而导致的成品质量问题；利用CAD技术进行机械设计，最大的好处就是机械设计在设计的过程中，可以将以前设计的资料用上，在原有的资料的基础上进行改进。这样就可以有效的提高机械设计效率；也可以将CAD技术应用在机械生产中，机械大体部分采用数控技术进行加工后，零部件部位的加工就可以采用CAD技术进行加工，这种零部件加工方法可以保证零部件与机械主体配套，也能保证产品的质量；利用CAD技术进行机械设计，不仅可以优化设计，减少设计时间，提高产品的质量。在实际应用过程中，如果想将原开口为150mm切割器改为300mm，只需要在只组件图中将150mm改为300mm就可以（如图）。借助于三维CAD系统可以自动的对驱动轴、配重块、切割器加强板、钢丝刷等相关尺寸均相应更改，不仅可以迅速的更改组件图，也可以迅速的更改零件图。这种加速重构的方法不仅高速快捷，还能提高机械的制造的效率。

二、CAD在机械设计中应用存在的问题

1. CAD技术的应用有待完善

CAD软件是辅助设计软件，不是绘图工具，这一点是值得注意的。然而，一些企业利用CAD技术只是简单的作三维立体图，并没有真正用CAD技术进行辅助设计，更没有利用CAD对机械整体空间进行设计或是受力分析，CAD技术在机械制造中的应用，还只是停留在平面设计中，其真正的作用还未得到应有的发挥。

2.缺乏CAD技术设计人才

CAD三维立体设计是一个比较复杂的系统，至今为止，能够真正的能掌握这项技术，并能将此运用的很好的人才并不多见。企业中的CAD技术人员一般都是没有经过专业培训的设计人员，即使有经过专业培训的技术人员，也不一定能够全面的掌握CAD知识。由于企业缺少CAD专业技术人才，在CAD设计的过程中，往往会因为技术人员对CAD知识、技能掌握程度的不佳，而给设计留下一定的隐患。

三、解决CAD在机械应用中问题的策略

1. 完善CAD技术的在机械设计中的应用

CAD软件作为辅助设计软件，本应该辅助设计人员进行机械设计，然而现实生活中，对其的使用还停留在绘制三维效果图上。要想改变现状，不仅需要企业的支持，还需要技术人员的不断研究，使 CAD软件真正的发挥其辅助设计软件的作用。

2.培养高素质的CAD技术人员

企业应该重视对CAD技术人员的培训，要定期或是不定期的对其进行培训，使CAD技术人员的专业知识和技能有所提升。要鼓励CAD 技术人员进行自学或是函授，以不断提高自己的专业知识和技能。企业还要实行考核机制，定期对这些技术人员进行考核，以保证CAD技术人员对CAD知识和技能有更深入的了解，更好将自己所学的专业知识和技能运用到机械设计中，使机械设计的质量得到有效的保证。

结束语：

机械制造业经过多年的发展已经积累了很多理论和实践经验，但是随着时代的发展，仅靠理论和实践经验是无法满足现代化发展要求的。只有采用新技术，并将其与传统的理论、经验结合起来，才能使机械制造业在市场竞争中占有有力地位。CAD技术在机械制造业上的应用不仅解决了传统机械设计中存在的弊端，还使机械设计的质量得到有效的保证。

参考文献：

[1]苗增红.CAD应用在产品创新中的价值[J].CAD/CAM与制造业信息化.2009.(11).

机械零件设计概论篇6

关键词：《汽车机械基础》 教学内容 优化

中图分类号： U461-4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0187-01

我从事《汽车机械基础》这门课程的教学有8年了。在教学过程中，发现不同的教材对这门课程教学内容的安排有很大不同。不像同为基础课的《机械制图》，课程的教学内容很固定，最多就是知识点上难易程度的区分。

我在教学最初，是完全按照教材内容进行讲解。然后逐渐发现教材里的内容有些是不适合汽车专业，可以不讲；有些关系到汽车专业的内容，但教材又没有涉及，这样导致学生学习后面的专业课很吃力。我每一次的教学都让我对这门课程在整个专业课程体系里所占的重要位置和所起的作用有了越来越清晰的认识。为了更好地优化《汽车机械基础》课程内容，也给年轻老师一个借鉴，下面是我结合汽车专业的特点，对《汽车机械基础》教学内容进行的思考，拿来与同行老师一起探讨。

1 《汽车机械基础》课程特点

本文所探讨的《汽车机械基础》，是适合高职院校的汽车检测与维修，汽车服务与营销专业上的专业基础课，这门课是为学习后续的汽车专业课打基础，如《汽车结构认识与拆装》、《发动机机械系统的检修》、《汽车传动系统的检修》、《汽车底盘系统技术及检修》、《汽车转向、行驶与制动系统的检修》等汽车专业课。

现在高职教育都大力提倡以应用为目的，教学内容“必须，够用”为原则，以“理论适度、讲清概念、突出应用”为标尺。所以根据高职教育的特点，许多高职院校的汽车专业就把以前单独开设的《工程力学》、《材料力学》、《互换性与测量技术》、《金属材料及热处理》、《机械设计基础》、《液压和气压传动基础》六门理论机械基础课程整合成一门课程即《汽车机械基础》。由于《汽车机械基础》涵盖范围广，课程知识体系多，致使内容多而繁杂，课程重点不明显。同时课程的概念、名词、公式、图表众多，又有大量的经验公式、经验数据、标准、规范等内容夹杂在一起。这种状况下，如果教材内容编写混乱，前后章节无衔接就会使学生感到内容零乱，学起来很吃力，抓不住重点；也会造成教师，特别是年轻教师，教学无头绪，重难点把握不好，前后知识体系不能联系，不会把知识延伸拓展到汽车结构上。

2 《汽车机械基础》教材现状

纵观不同老师编写的《汽车机械基础》教材，教学内容上有明显的不同。它们没有统一的标准，都是编者按照自己的理解，甚至照搬以前教材的教学内容进行编排。

我通过调研市面上的《汽车机械基础》教材，发现有以下五个比较突出的问题，下面是我对此的认识和思考。

2.1 不同的教材对学生要学的内容取舍不同

《金属材料及热处理》，《互换性与测量技术》，《液压和气压传动基础》这三门课程有些教材写的有，有些教材没有编入。我认为如果这三门课程没有单独开设为必修课，《汽车机械基础》则应编入。不过受学时限制，内容不能讲太深。《金属材料及热处理》，主要介绍常用金属材料的牌号，力学性能，热处理方式，并结合汽车零件讲解材料的应用。《互换性与测量技术》应只讲尺寸公差与配合，表面粗糙度，形位公差基本基础知识，不需要讲如何测量这些公差，即测量技术不讲。《液压和气压传动基础》只讲液压传动，因为气压传动一般用在大型客货车上比较多，可以不讲，内容主要编入液压传动原理及系统组成，液压元件，液压传动基本回路等基本基础知识。

2.2 与高职生培养目标不符的教学内容，编入了教材

我认为与高职生培养目标不符的教学内容有：

机构的自由度计算，平面四杆机构的设计，平面四杆机构的运动形式（双曲柄，曲柄连杆，双摇杆）的判断，凸轮，齿轮等设计参数的选取，机构和零件的强度校核。这些内容都是设计机构和零件时需要用到的知识点，作为高职学生对机构的设计是不做要求的，所以不应编入教材。由于机构和零件的强度校核教学内容的取消，对《工程力学》、《材料力学》内容要求就不高，有些教材完全取消了这部分内容。但我认为为了更好地理解各种机构和零件的受力特性，还是应简单讲解。《工程力学》应涉及力，力矩和力偶的概念，零件的受力分析和平衡方程。《材料力学》应涉及应力的概念，零件的四种变形（拉伸，剪切，弯曲，扭转）的应力分析和零件的强度校核基本概念。

2.3 汽车专业课里要详细学的内容或者属于汽车专门的机构，在教材里编得太详细

汽车制动器，属于汽车专门的机构，在《汽车机械基础》里应取消此内容；汽车离合器，汽车专业课上会详细讲解和拆装，此内容应简单讲解。

2.4 对汽车上要用到的有关机械基础内容编的很简单，甚至没有编入

平面四杆机构里的死点，压力角，急回特性概念，能帮助理解汽车发动机里的活塞曲柄连杆机构的结构和运动特点，很多教材没有编入；花键联接，在汽车变速器里有大量使用，但很多教材只是对平键联接详细介绍，而花键没有提及。

2.5 很多教材通篇介绍机械相关的理论知识，书上案例少，且案例主要针对机械行业，根本看不到与汽车相关的知识，没有突出汽车专业

下面我对机构和零件在汽车上的典型应用进行了总结：①滑动轴承：发动机连杆和曲柄联接，连杆和活塞销联接。②凸轮机构，链条传动：发动机的配气机构，进排气门的运动控制。③差动轮系：汽车后桥差速器。④花键联接：汽车变速器。⑤惰轮：汽车倒档。⑥螺旋传动机构：循环球式转向器。⑦联轴器：汽车万向节。汽车上还有其它很多机构和零件的应用，比如，液压制动回路及液压动力转向器等涉及到液压传动基础；转向传动机构涉及到平面连杆机构等等。

3 结语

不管选用的教材内容如何，只要遵循这门课程是为汽车专业课程服务的宗旨，教师完全可以根据院里的专业课程设置对选定的教材内容进行补充删减修改，从而能够保证学生学到“够用，适用”的汽车机械基础知识。

所以《汽车机械基础》的课程内容应结合汽车专业培养目标来取舍与添加教学内容。并且理论教学和技能训练，都应与汽车专业知识互相渗透，有机结合，让学生知道所学知识在汽车中的具体应用，形成专业吸引力，很好地服务于专业课教学。

参考文献

[1] 李穗平.汽车结构与拆装[M].重庆大学出版社，2012.

[2] 王军.机械基础[M].华南理工大学出版社，2010.

机械零件设计概论篇7

关键词：CAD技术；现代机械设计；应用

随着网络、协同技术以及概念设计等设计理论、相关技术的不断成熟与发展，利用网络技术中的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP 集成技术，全面地实现数字化设计和制造，已成为了目前机械设计发展的大趋势。

一、CAD技术概述

CAD技术即计算机辅助设计，通过应用计算机中强大的数值计算、图形处理等功能，为工程技术人员提供方便，共同设计机械产品或者工程，提高工作效率，获得良好的科研创新成果。CAD技术可将计算机绘图、有限元、人工智能等有机结合，将计算机手段应用到性能分析、方案决策等常规性设计中，进而提高设计效率与产品质量。

二、CAD技术的应用优点

（1）保证设计的便捷性。通过应用三维CAD技术，可确保在虚拟装配环境中完成新零件的设计，或者根据相邻零件位置、形状等，设计新零件，提高设计的方便性、便捷性，避免由于单独设计零件失败而带来的成本问题。

（2）提高科技含量。现代机械设计中，通过应用CAD技术的先进设计理念、设计方法等，实现了有限元受力分析、模型优化、产品虚拟设计等功能，极大提升产品科技含量与设计质量。另外，应用CAD机械零件设计与加工技术，还确保机械产品质量。

（3）优化机械设计周期。通过应用CAD技术，极大缩短了现代机械设计的时间，提高设计效率与生产效率。在新机械的设计与开发过程中，只需要对部分零件重新设计或者制造即可，而更多的零件设计可应用已存在的信息，缩短至少3～5倍机械设计的时间。另外，应用CAD技术，变形设计能力非常强大，可通过快速重组等方式，获得全新机械产品。

（4）增强零件设计的直观性。在装配机械零件过程中，资源查找器已经将零件的装配关系记录在案，如果出现错误装配现象，则及时显示或报警；另外，部分零件可以隐藏处理。当机械设备的模型装配完成之后，还可实行动态演示，而对于运动行程要求较高的机械来说，还可通过CAD技术检验其行程是否达标。

三、CAD技术在现代机械设计中的应用

1.生成零件和装配图

（1）零件的建模。CAD技术的建模，可采取线框模型、表面模型以及实体模型三种方法。在具备实体建模功能的CAD软件中，存在一些基本体系。例如，在三维CAD的实体造型模块中，主要提供了六种基本的体系，其中包括圆锥体、圆柱体、球体、环状体、立方体及楔形体。对于较为简单的零件来说，可以通过分析结构，分解成基本体，再对基本体实行实体造型，完成布尔运算，获得零件实体模型；对于较为复杂的零件，难以将其划分为基本体。由于分解或者组合之后的基本体数量较多，因此成型困难。因此，只有基本体系的作用无法满足机器零件的实体造型要求，这就需要通过二维几何元素，对零件中的截面轮廓进行定义，然后在三维实体造型中，通过旋转、拉伸等方式获得基本体，再通过布尔运算，获得实体造型。

（2）装配图的生成。当零件的实体构造完成之后，应用机器运动，分析实体构造过程资料。当运动处于某一位置，则根据零件所处的坐标点进行装配。在装配过程中，可应用CAD技术中的三维编辑软件。

2.设计技术的集成化

随着科学技术的日益发展与完善，制造行业的生产技术也有所提高，从普通机床发展到数控机床；从人工设计发展到CAD技术制图。现代机械制造业正朝向计算机化、数字化方向发展。另外，CAD技术、CAM软件等，已经在制造技术中广泛应用。

3.CAE软件的应用

机械零件设计概论篇8

【关键词】机械；装配；偏差源；偏差传递

机械装配偏差源和偏差传递综合影响装配功能的尺寸和形位精度、装夹定位精度信息，对机械本身质量有很大的影响。以零件特征面为基本元素，建立一个统一的、多元化的偏差模型。根据装配过程中是否存在装配间隙，集成三维空间中的位置和质量特征信息。把装配精度预测的基础分为设计时的预测和装配过程中的预测两个不同的预测阶段，并量化这些影响。将偏差流分为连续流和断续流两种，综合传统偏差模型的优点进行偏差传递分析。

一.机械装配偏差源其偏差传递机理概述

在机械装配过程中装配偏差源和偏差传递分析都是机械装配精度预测的基础，是建立面向质量分析的零件模型数字化装配技术的难点之一。加工各种零部件都有可能产生偏差，需要基于带公差信息的零件和装配模型对装配过程进行模拟和仿真。一般来说机械装配偏差源的种类有如下几种：第一类偏差是零件功能几何的位置偏差，需要基于带测量尺寸和误差的零件和装配模型对装配过程进行模拟和仿真。分为零件几何定向偏差和定位偏差，通过偏差来预测产品的装配精度和装配成功率提高产品的装配精度和一次装配成功率。第二类偏差是零件功能几何的形状偏差，通过预测实现装配零件装调方案的优化。基于偏差源统一表达弧度等外型的偏差，建立零件模型和零件偏差模型。满足产品装配精度的要求，为装配过程的偏差分析奠定了基础。第三类偏差是零件装配位置偏差，在虚拟装配等数字化装配系统中具有重要意义。

二.机械装配偏差源及其偏差传递机理研究

在机械数字化装配过程中，建立偏差源的模型需要符合一定要求。从而对机械装备的精度和成功率进行预测，为质量信息的定量表达提供了一种新方法。仿真模拟装配过程，集成三维空间中的质量特征。对装配精度和成功率进行预测，分析零件装配位置偏差。

（1）零件装配位置偏差分为两种，以具备测量尺寸及误差的零件和装配模型为基础装夹定位偏差引入的零件位置的定向和定位偏差。其作为机械装配过程中的重要环节对装配成品的整体性能和质量有很大影响，若不能量化这些影响，就不能有区别地制订零部件的精度要求。加强对偏差源及其偏差传递机理的研究和考虑，正确预测装配质量参数和分析装配过程偏差。解析功能几何形状偏差，奠定了用工程模型解决此领域问题的基础。分析偏差在零件间、零件内两特征间的偏差传递和相互作用，借鉴机器人末端精度分析方法建立的状态转换模型。就机械装配偏差源及其偏差传递机理进行分析，为整机综合精度预测、分析以及质量偏差溯源等机械装配精度预测打下良好基础。

（2）在机械数字化装配系统中运用有效的方法判断偏差源的关联，优化机械装配方案。判断偏差源的作用类型，提高偏差模型在计算机表达与装配精度预测中的实用性。应用偏差矢量表达几何变动的位置和方向，预测产品的装配精度和装配成功率。整机零部件质量及其相对位置精度是影响产品性能的重要因素之一，通过对机械装配偏差源及其偏差传递机理的分析建立一个多元的、统一的统计偏差模型。应用虚拟边界实体造型方法表达域边界信息和域大小形状信息等几何位置偏差域，进一步建立面向三类偏差源统一表达和评价的多元统计学模型。当零件装夹发生定位偏差时以一个常量来看待零件位置偏差，并建立面向整个产品偏差传递及装配功能表达的装配偏差有向图模型。基于偏差流的应用研究奠定理论基础模型，增加机械装备的精确度和首次装配成功的机率。

（3）从偏差传递的角度，偏差值评价和偏差作用评价构成了偏差源评价。建立面向质量分析的零件模型和零件偏差模型，研究机械装配偏差传递和累积的规律。包括几何位置偏差评价、几何形状偏差评价和零件装配位置偏差评价的偏差源评价目的是便于偏差累积分析，深入到偏差根源诊助于零件尺寸的设计和装配方案的调整。建立多元的、统一的统计偏差模型，计算偏差源对装配精度的影响因子。提出零件基准偏差和配合基准偏差概念，注重偏差源和偏差传递机理分析。考虑机械装配过程中的力变性和热变形产生的偏差源信息，为基于偏差流的应用研究奠定理论基础。

三.机械装配偏差源及偏差传递机理深度解析

相比较而言，偏差传递指的是偏差在零件直接的传递。表达整个装配体中任意零部件特征之间的相对位置精度，有助于更好的分析偏差积累、装配功能评价以及装配方案等的反馈信息。以零件特征面为基本元素的传递方式主要包括两种，在零件与零件间隙配合时通过偏差几何和零件装配位置偏差进行传递。在产生的位姿变动可以与后一零件的装配几何偏差产生耦合现象的几何偏差与装配位置偏差的传递中，通过分析建立偏差传递有向图构建一个多元的、统一的统计偏差模型。通过零件之间的配合约束，来分析偏差累积并预测装配精度。零件之间的装配在偏差的不断传递过程中实现偏差的积累，进行计算机表达以及构建偏差传递有向图。在建立这两类偏差模型以及单个零件装配模型的基础上，分析偏差传递机理。为机械零件精度预测打下良好的基础，尽量减小偏差并提高装配产品的质量。

四.结束语

综上所述，在机械装配过程中研究和分析机械装配偏差源及其偏差传递机理对装配精度预测模型具有重要的意义和价值。通过针对零件的精度预测前的偏差源和偏差传递分析，进行综合精度分析。影响产品质量的偏差源的类型主要包括位置偏差、几何位偏差和几何形状偏差三种，通过集成三维空间中的位置和质量特征信息对偏差累积做出准确判断，确保机械装配在装配质量预测和装配过程偏差分析上的有效性。

参考文献

[1]张柱，陈小云.针对白车身装配尺寸偏差模式识别方法研究.北京出版社，2014（11）.

[2]刘晓东，蒋科.机械装配偏差源及其偏差传递机理分析.北京出版社，2015（6）.

[3]何明，张志，戴静.机械装配过程的偏差传递建模理论.北京出版社，2015（9）.