机械设计的基本要求包括以下几点:
实现预定的功能,并能在规定的工作条件下、规定的工作期限内正常运行。这是机械设计的首要目标,机械产品必须能够完成预定的功能,并保证在规定的工作条件和期限下正常运行。
满足可靠性要求。机械系统的可靠性与其零部件数量直接相关,因此在设计中应尽量减少零件数目。但目前对机械产品的可靠度难以提出统一的指标,因此需要在设计中综合考虑各种因素,以确保机械系统的可靠性。
满足经济性要求。机械设计应当尽量降低制造成本,提高机械生产率,减少能源和材料的耗费,同时降低维护及管理费用。
操作方便、工作。机械产品的操作系统应当简单可靠,有利于减轻操作人员的劳动强度。此外,应当配备各种保险装置以消除由于误操作而引起的危险,避免人身及设备事故的发生。
造型美观、减少污染。机械产品的造型直接影响到产品的销售和竞争力,在当前机械设计中是一个不容忽视的环节。同时,噪音也是反映机械质量的一个重要标准,应当在设计时尽量减少噪音污染。
设计机械应满足的基本要求是:
(1)良好的使用性能 实现预期功能,满足使用要求。操作容易,保养简单,维修方便。不必追求“多功能”,因为“多功能”会增加成本,降低可靠性。
(2) 许多重大事故出自机械故障。密封件泄露导致“挑战者号”航天飞机失事,起落架故障引发空难,刹车失灵酿成车祸,频繁出现的汽车“召回”更暴露机械设计不良造成的隐患。机械设计必须以人为本。凡关系到人身或重大设备事故的零、部件都必须进行认真、严格的设计计算或校核计算,不能凭经验或以“类比”代替。
计算说明书应妥善保留,以备核查。暴露的运动构件要配以防护网。易造成人身伤害的部位必须有连锁装置或实施远距离操纵。电气元件、导线的规格和安装必须符合标准。初次之外,为了保护设备,还应设置保险销、阀等过载保护装置以及红灯、警铃等警示装置。
(3)可靠、耐用 在预定的使用期限内不发生或极少发生故障。大修或更换易损件的周期不宜太短,以免经常停机影响生产。但是,也不宜过分强调“耐用”。现代化生产推行定期更新和预期强制报废,个别零、部件的“长寿”对整机并无实际意义。因追逐“耐用”而滥用贵重材料突然增加成本。
(4)经济 设计中应尽可能多选用标准件和成套组件,它们不仅可靠、廉价,而且能大大节省设计工作量。可以说,设计中使用标准件的多少是评价设计水平的重要标志。要重视节约贵重原材料,降低成本。零件设计必须关注加工工艺性,力求减少加工费用。良好的经济性不仅体现在制造成本低廉,更应体现在机器使用中的率、低效能。
(5)符合环保要求 机器噪声不超标。不采用石棉等禁用的原材料。确保机械使用过程中不会泄漏水、油、粉尘和烟雾。生产中的废水、废气必须经过治理,达标排放。
机械设计的一般过程及方法:
1、确定设计任务
需要提出设计任务书,其中包含提出任务、分析需求和确定任务三个步骤。
2、方案设计
根据制定的设计任务书进行方案设计,对设备的功能、用材、原理等提出可能的解决方案并反复确认,确认一个选定的方案。
3、技术设计
确定方案时,需要提供原理图或者机械结构图,亦或者机构运动简图。设计方案后,开始对机械部分进行技术设计,外形、结构、材料、标准件、图纸等。
4、编写技术文件
设备图纸的加工、验收、试运行和技术文件的编制。
机械设计要求及原则:
1、技术性能准则:技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能,既指静态性能,也指动态性能。例如,产品所能传递的功率、效率、使用寿命、强度、刚度、抗摩擦、磨损性能、振动稳定性、热特性等。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。
2、标准化准则:与机械产品设计有关的主要标准大致有:概念标准化,实物形态标准化,方法标准化。标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为,都要满足上述标准化的要求。现已发布的与机械零件设计有关的标准,从运用范围上来讲,可以分为国家标准、行业标准和企业标准三个等级。从使用强制性来说,可分为必须执行的和推荐使用的两种。
3、可靠性准则:可靠性:产品或零部件在规定的使用条件下,在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。
4、性准则:机器的性包括零件性、整机性、工作性、环境性。