機(jī)械創(chuàng)新作業(yè) (32)

1、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計結(jié)課論文 課 程 名 稱 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計 院（系、部、中心） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 流體（卓越）111 姓 名 周富偉 學(xué) 號 201110638 題 目如何提高機(jī)械性能設(shè)計起 止 日 期 2014-5-182014-5-25 任 課 教 師 王育榮 提高機(jī)械性能設(shè)計整理：周富偉（南京工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，南京211167）摘要：機(jī)械性能是金屬材料的常用指標(biāo)的一個集合。在機(jī)械制造業(yè)中，一般機(jī)械零件都是在常溫、常壓和非強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)中使用的，且在使用過程中各機(jī)械零件都將承受不同載荷的作用。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機(jī)械性能（或稱為力學(xué)性能）

2、。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命，金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計和選材時的主要依據(jù)，外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。因此，如何提高機(jī)械性能的設(shè)計有著巨大的意義，尤其是對我們機(jī)械一塊，一個小小的改動能夠影響整個行業(yè)變化。關(guān)鍵詞：機(jī)械性能設(shè)計、提高、金屬材料、機(jī)械零件1、 引言 改革開放三十年以來，中國制造業(yè)有了顯著的發(fā)展，無論制造業(yè)總量還是制造業(yè)技術(shù)水平都有很大的提高。機(jī)械制造行業(yè)在近年來不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，作為國家非常重要的一門行業(yè)，中國相

3、對于其他國家技術(shù)要落后了接近三十年，這就使得中國機(jī)械發(fā)展是當(dāng)務(wù)之急，如果不能提高和改善技術(shù)，就會導(dǎo)致中國機(jī)械行業(yè)的落后，從而無力與他國競爭，這是非常危險的。作為國家與社會集體的一份子，我們也許不能直接改變世界走向，但是我們可以從小方面去累積，點(diǎn)點(diǎn)滴滴最終必將匯成大江河。2、中國機(jī)械制造業(yè)存在的主要問題面對21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)一體化的挑戰(zhàn)，機(jī)械制造業(yè)存在的主要問題有以下幾個方面：1、 合資問題。由于世界經(jīng)濟(jì)一體化，我國引進(jìn)大量國外的產(chǎn)品和技術(shù)，的確是機(jī)械制造業(yè)有了不小的發(fā)展，但是國外野心勃勃的企業(yè)不僅僅想要占領(lǐng)中國的市場，更加想要壟斷中國機(jī)械行業(yè)的技術(shù)。比如2005年3月，全球最大的機(jī)械設(shè)備制造商美

4、國卡特彼勒公司以低得“令人意外”的價格收購了山東重工的40的股份，此后工程機(jī)械業(yè)中傳出，強(qiáng)硬的卡特比勒已制定了龐大的收購計劃，目的是“蠶食中國工程機(jī)械”。國外公司這種做法無疑使得中國機(jī)械行業(yè)發(fā)展更加困難，但是我們也不能退縮，只有直面這些挑戰(zhàn)和危險，在困境成長起來，這樣的公司才是真正強(qiáng)大的公司。2、 技術(shù)問題。中國的機(jī)械行業(yè)技術(shù)問題也是中國目前遇到的比較大的問題，外國公司誰也不會把真正的最先進(jìn)的技術(shù)透露給競爭對手。中國機(jī)械行業(yè)雖然有自己的品牌，但是機(jī)械主要部件還是來自國外，這是一種潛在的威脅。近幾年來，中國每年用于固定資產(chǎn)的上萬億元設(shè)備投資中，60以上是引進(jìn)的。作為窗口的國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，

5、也有57的技術(shù)源自國外。在冶金機(jī)械中，最近幾年我國板、帶材生產(chǎn)線上了三、四十條，型材線就更多了，總投入大得驚人，但是這些設(shè)備和系統(tǒng)幾乎全部來自德國、日本及意大利。例如河北一家大型鋼鐵(邯鄲)廠，冷軋設(shè)備來自德國西馬克公司，鍍鋅設(shè)備來自意大利達(dá)涅利公司。據(jù)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計，目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率為52，我國僅為59。在“核心技術(shù)方面”具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少，克隆產(chǎn)品較多。這樣的結(jié)果除了自主創(chuàng)新能力削弱之外，還容易遭到侵權(quán)指控。即使出現(xiàn)了自行研制的技術(shù)，也很容易被指責(zé)為“剽竊”。整個工業(yè)制造設(shè)備的骨干都是外國產(chǎn)品，這暴露了我國工業(yè)化的虛弱性。機(jī)械制造業(yè)是一個國家的脊椎和脊柱，中國

6、今后如果不把腰桿鍛煉硬了，挺直了，那么整個經(jīng)濟(jì)和國防都是虛弱的。只有中國自己的產(chǎn)業(yè)有自己的技術(shù)，而不是有求于人，中國機(jī)械行業(yè)也必將煥然一新。3、國家扶持的支點(diǎn)偏離 業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，技術(shù)黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關(guān)。國家在過失的二十多年來忽視了發(fā)展機(jī)械行業(yè)，在政策、資金等方面都出現(xiàn)了偏差。產(chǎn)權(quán)激勵制度是創(chuàng)新和研發(fā)產(chǎn)品的重要保障。國有企業(yè)對創(chuàng)新人才的產(chǎn)權(quán)激勵基本上沒有實(shí)行。一方面創(chuàng)新成果的知識產(chǎn)權(quán)沒有得到有效的保護(hù)，另一方面，創(chuàng)新者的貢獻(xiàn)沒有得到產(chǎn)權(quán)確認(rèn)。企業(yè)研發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品，要么被國家無償拿走，要么被其他的企業(yè)無償抄襲。3、機(jī)械性能常說的機(jī)械性能主要有：彈性、塑性、剛度、時效敏感性

7、、強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性等。彈性：金屬材料受外力作用時產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來形狀的性能。塑性：金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不致引起破壞的能力。剛度：金屬材料在受力時抵抗彈性變形的能力。強(qiáng)度：金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。硬度：金屬材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。沖擊韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。疲勞強(qiáng)度：當(dāng)金屬材料在無數(shù)次重復(fù)活交變載荷作用下而不致引起斷裂的最大應(yīng)力。斷裂韌性：用來反映材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)張能力的性能指標(biāo)4、機(jī)械性能設(shè)計方法要充分運(yùn)用機(jī)械學(xué)理論和方法，包括機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械動力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)、傳動機(jī)械學(xué)等

8、及計算機(jī)輔助分析的不斷發(fā)展，對設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題能作出很好的處理，一系列新型的設(shè)計準(zhǔn)則和方法正在形成。計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）是把計算機(jī)技術(shù)引入設(shè)計過程，利用計算機(jī)完成選型、計算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設(shè)計方法。CAD技術(shù)促成機(jī)械零部件設(shè)計發(fā)生巨大的變化，并成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的重要組成部分。目前，CAD技術(shù)向更深更廣的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下基于專家系統(tǒng)的智能CAD；CAD系統(tǒng)集成化，CAD與CAM（計算機(jī)輔助制造）的集成系統(tǒng)（CAD/CAM）；動態(tài)三維造型技術(shù)；基于并行工程，面向制造的設(shè)計技術(shù)（DFM）；分布式網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)。5、材料工藝金屬材料加工工藝一般分為冷加工和熱加工 。冷加工包括車、鉗

9、、刨、銑、磨等等； 熱加工又分為鑄造和鍛壓：鍛壓里邊又可分為鍛造和沖壓，鍛造有自由鍛（含鐓粗、拔長、擠壓、沖孔、擴(kuò)孔、頂鐓等）、模鍛，沖壓有沖裁、彎曲、拉深、脹形、擴(kuò)口、縮口、翻邊等 。除去上述加工工藝，為了提高的機(jī)械性能，一般采用熱處理方式。如淬火可以提高材料的硬度、調(diào)質(zhì)（淬火加高溫回火）可以提高材料的穩(wěn)定性和韌性，改善材料的強(qiáng)度加工性能、表面鍍鉻，可以提高材料的表面硬度和耐磨性，抗腐蝕性、表面離子氮化，也可以提高表面硬度從而提高耐磨性、退伙可以使材料的硬度降低，減少脆性增加韌性、回火可以細(xì)化組織，提高材料的穩(wěn)定性、對材料表面進(jìn)行噴砂或噴丸處理，可以提高材料表面張力，提高表面硬度，還可以提高

10、抗腐蝕的能力。等等等等，還有很多方法可以提高或改善材料的機(jī)械性能。6、機(jī)械性能設(shè)計由于金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。所謂使用性能是指機(jī)械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來的性能，它包括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。因此我們可以從兩個方面來進(jìn)行設(shè)計：對于工藝性能，主要在生產(chǎn)過程中會運(yùn)用到，冷加工過程中，如有精度的要求，一般要優(yōu)先考慮，這樣整理出來的產(chǎn)品才能滿足材料器件的要求，各種工藝要明確作用，調(diào)整好方法，設(shè)計出詳細(xì)步驟在進(jìn)行作業(yè)；熱加工過程和熱處理過程是最能影響金屬材料性能的步驟，首先明確產(chǎn)品的作用，從作用出發(fā)考慮加工方法，如產(chǎn)品是錘子，則要求堅固耐用，則可采用淬火和表面鍍鉻等方法。對于使用性能：則需要考慮消費(fèi)者的使用實(shí)際狀況，如采用低成本，打磨圓角等等。7、總結(jié)和展望如果我們在今后的機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域，能夠拋棄舊的思維過時的舊方法，很好地運(yùn)用類比、發(fā)散和逆向等創(chuàng)新思維，加上計算機(jī)輔助、多學(xué)科結(jié)合等現(xiàn)代創(chuàng)新方法，針對金屬材料拆后重裝