机械创新作业(32)

1、机械创新设计结课论文 课 程 名 称 机械创新设计 院（系、部、中心） 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 流体（卓越）111 姓 名 周富伟 学 号 201110638 题 目如何提高机械性能设计起 止 日 期 2014-5-182014-5-25 任 课 教 师 王育荣 提高机械性能设计作者：周富伟（南京工程学院机械工程学院，南京211167）摘要：机械性能是金属材料的常用指标的一个集合。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性能）。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命，金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据，外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。因此，如何提高机械性能的设计有着巨大的意义，尤其是对我们机械一块，一个小小的改动能够影响整个行业变化。关键词：机械性能设计、提

2、高、金属材料、机械零件1、 引言 改革开放三十年以来，中国制造业有了显著的发展，无论制造业总量还是制造业技术水平都有很大的提高。机械制造行业在近年来不断的发展和创新，作为国家非常重要的一门行业，中国相对于其他国家技术要落后了接近三十年，这就使得中国机械发展是当务之急，如果不能提高和改善技术，就会导致中国机械行业的落后，从而无力与他国竞争，这是非常危险的。作为国家与社会集体的一份子，我们也许不能直接改变世界走向，但是我们可以从小方面去累积，点点滴滴最终必将汇成大江河。2、中国机械制造业存在的主要问题面对21世纪世界经济一体化的挑战，机械制造业存在的主要问题有以下几个方面：1、 合资问题。由于世界经济一体化，我国引进大量国外的产品和技术，的确是机械制造业有了不小的发展，但是国外野心勃勃的企业不仅仅想要占领中国的市场，更加想要垄断中国机械行业的技术。比如2005年3月，全球最大的机械设备制造商美国卡特彼勒公司以低得“令人意外”的价格收购了山东重工的40的股份，此后工程机械业中传出，强硬的卡特比勒已制定了庞大的收购计划，目的是“蚕食中国工程机械”。国外公司这种做法无疑使得中国机械行业发展更加困

3、难，但是我们也不能退缩，只有直面这些挑战和危险，在困境成长起来，这样的公司才是真正强大的公司。2、 技术问题。中国的机械行业技术问题也是中国目前遇到的比较大的问题，外国公司谁也不会把真正的最先进的技术透露给竞争对手。中国机械行业虽然有自己的品牌，但是机械主要部件还是来自国外，这是一种潜在的威胁。近几年来，中国每年用于固定资产的上万亿元设备投资中，60以上是引进的。作为窗口的国家高新技术产业开发区，也有57的技术源自国外。在冶金机械中，最近几年我国板、带材生产线上了三、四十条，型材线就更多了，总投入大得惊人，但是这些设备和系统几乎全部来自德国、日本及意大利。例如河北一家大型钢铁(邯郸)厂，冷轧设备来自德国西马克公司，镀锌设备来自意大利达涅利公司。据机械工业联合会的统计，目前工业发达国家新产品贡献率为52，我国仅为59。在“核心技术方面”具有独立自主知识产权的产品较少，克隆产品较多。这样的结果除了自主创新能力削弱之外，还容易遭到侵权指控。即使出现了自行研制的技术，也很容易被指责为“剽窃”。整个工业制造设备的骨干都是外国产品，这暴露了我国工业化的虚弱性。机械制造业是一个国家的脊椎和脊柱，中国

4、今后如果不把腰杆锻炼硬了，挺直了，那么整个经济和国防都是虚弱的。只有中国自己的产业有自己的技术，而不是有求于人，中国机械行业也必将焕然一新。3、国家扶持的支点偏离 业内人士普遍认为，技术黑洞的形成与国家的重视程度、投入密切相关。国家在过失的二十多年来忽视了发展机械行业，在政策、资金等方面都出现了偏差。产权激励制度是创新和研发产品的重要保障。国有企业对创新人才的产权激励基本上没有实行。一方面创新成果的知识产权没有得到有效的保护，另一方面，创新者的贡献没有得到产权确认。企业研发的技术和产品，要么被国家无偿拿走，要么被其他的企业无偿抄袭。3、机械性能常说的机械性能主要有：弹性、塑性、刚度、时效敏感性、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的能力。刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。疲劳强度：当金属材料在无数次重复活

5、交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。断裂韧性：用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标4、机械性能设计方法要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。5、材料工艺金属材料加工工艺一般分为冷加工和热加工 。冷加工包括车、钳、刨、铣、磨等等； 热加工又分为铸造和锻压：锻压里边又可分为锻造和冲压，锻造有自由锻（含镦粗、拔长、挤压、冲孔、扩孔、顶镦等）、模锻，冲压有冲裁、弯曲、拉深、胀形、扩口、缩口、翻边等 。除去上述加工工

6、艺，为了提高的机械性能，一般采用热处理方式。如淬火可以提高材料的硬度、调质（淬火加高温回火）可以提高材料的稳定性和韧性，改善材料的强度加工性能、表面镀铬，可以提高材料的表面硬度和耐磨性，抗腐蚀性、表面离子氮化，也可以提高表面硬度从而提高耐磨性、退伙可以使材料的硬度降低，减少脆性增加韧性、回火可以细化组织，提高材料的稳定性、对材料表面进行喷砂或喷丸处理，可以提高材料表面张力，提高表面硬度，还可以提高抗腐蚀的能力。等等等等，还有很多方法可以提高或改善材料的机械性能。6、机械性能设计由于金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。因此我们可以从两个方面来进行设计：对于工艺性能，主要在生产过程中会运用到，冷加工过程中，如有精度的要求，一般要优先考虑，这样制作出来的产品才能满足材料器件的要求，各种工艺要明确作用，调整好方法，设计出详细步骤在进行作业；热加工过程和热处理过程是最能影响金属材料性能的步骤，首先明确产品的作用，从作用出发考虑加工方法，如产品是锤子，则要求坚固耐用，则可采用淬火和表面镀铬等方法。对于使用性能：则需要考虑消费者的使用实际状况，如采用低成本，打磨圆角等等。7、总结和展望如果我们在今后的机械设计领域，能够抛弃旧的思维过时的旧方法，很好地运用类比、发散和逆向等创新思维，加上计算机辅助、多学科结合等现代创新方法，针对金属材料拆后重装失准、加工费时、废料过多、不够人性化等问题进行改进和创新，我相信机械行业领域将会迎来新的美好明天。参考文献张春林机械创新设计，第2 版北京：机械工业出版社，2007隋明阳机械设计基础M北京：机械工业出版社，2002肖耀军创新思维北京：新华出版社，2007

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