王宏亮

（四川省蠶絲學(xué)校，南充637000）

我國一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)仍處于起步階段。通常情況下，為確保機(jī)械設(shè)備使用壽命得到有效延長，在設(shè)備中所使用的機(jī)械零件都必須慎重考慮其使用期限，而對比常規(guī)的機(jī)械零件來說，典型一次性機(jī)械零件由于使用壽命較短，且擁有無法重復(fù)使用的特點(diǎn)，常被運(yùn)用于軍事設(shè)備的制作中，其中包括航空武器與常規(guī)軍事武器等。使用典型一次性機(jī)械零件，能夠有效滿足傳動(dòng)與荷載的要求，但同時(shí)也對傳動(dòng)設(shè)備的大小與質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。

1 典型一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)理念

典型一次性機(jī)械屬于整體概念，因此，一次性機(jī)械零件也可稱為局部概念。對比常規(guī)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)，典型一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)理念具備以下特點(diǎn)。

1.1 關(guān)于一次性機(jī)械零件的使用條件

一般情況下，對常規(guī)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)必須優(yōu)先考慮其是否具備良好的使用壽命，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中還要確保其擁有較大余量，因此，大多數(shù)常規(guī)機(jī)械零件都具有體積大、質(zhì)量大的特點(diǎn)，以此實(shí)現(xiàn)在后期的長期穩(wěn)定使用。反之，典型一次性機(jī)械零件往往使用壽命較短，且無法重復(fù)使用，因此，對該類零件的設(shè)計(jì)只需在確保其特定性能的基礎(chǔ)上完成即可，同時(shí)典型一次性機(jī)械零件對余量的要求較小，具有質(zhì)量小、體積小的特點(diǎn)。

1.2 一次性機(jī)械零件能夠有效避免零件失效

常規(guī)的機(jī)械零件發(fā)生失效，大多數(shù)情況下是由于長期使用，導(dǎo)致零件發(fā)生磨損形成疲勞狀態(tài)所造成。所謂疲勞狀態(tài)就是指高周疲勞破壞，該現(xiàn)象會導(dǎo)致機(jī)械零件自身效用無法得到充分發(fā)揮。相較于常規(guī)機(jī)械零件，由于典型一次性機(jī)械零件僅能夠使用一次的特點(diǎn)，所以，只需防止因外力影響而造成零件破壞的情況，就能夠有效避免機(jī)械零件發(fā)生失效。對此，在設(shè)計(jì)一次性機(jī)械零件的過程中，應(yīng)著重考慮其剛度。

1.3 關(guān)于一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)理念

在設(shè)計(jì)典型一次性機(jī)械零件的過程中，應(yīng)明確該類機(jī)械零件只能使用一次的設(shè)計(jì)理念，在機(jī)械零件進(jìn)入疲勞狀態(tài)前就已經(jīng)完成使用，因此，只要全面避免零件在使用過程中發(fā)生磨損和外力影響，就能保證其順利發(fā)揮自身效用。在機(jī)械零件使用過程中，極有可能因?yàn)檩d荷過大而發(fā)生靜力破壞，只有確保靜力低于載荷的強(qiáng)度極限，才能有效避免靜力破壞現(xiàn)象的發(fā)生。由此可見，在設(shè)計(jì)一次性機(jī)械零件的過程中，還應(yīng)加強(qiáng)對其靜強(qiáng)度的提升[1]。

2 典型一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 零件的靜強(qiáng)度

在設(shè)計(jì)典型一次性機(jī)械零件靜強(qiáng)度時(shí)，主要是將材料的靜載特性作為基礎(chǔ)，將不同種類的金屬材料用作試驗(yàn)對象，對其材料應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)對比，以此獲取材料的靜拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)，從而保證典型一次性機(jī)械零件具有良好的靜強(qiáng)度。

2.2 典型一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

在常規(guī)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)中，對其疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)是以承受循環(huán)荷載材料的疲勞特性為前提下展開的。由于常規(guī)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度與其自身使用壽命有著緊密聯(lián)系，因此，合理設(shè)計(jì)疲勞強(qiáng)度，使其得到有效提高也是保證零件使用壽命的關(guān)鍵。但由于典型一次性機(jī)械零件與常規(guī)機(jī)械零件的使用特點(diǎn)不大相同，所以對其疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)也具有一定差異，其設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)包括以下兩方面：第一，在設(shè)計(jì)其靜強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)遵循一次性機(jī)械零件靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所提的要求對其進(jìn)行設(shè)計(jì)；第二，在設(shè)計(jì)疲勞強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)遵循與一次性機(jī)械零件相匹配的設(shè)計(jì)原則展開設(shè)計(jì)，針對其中可能存在的特殊情況，需制定特殊的設(shè)計(jì)計(jì)劃。

3 分析一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵與具體應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)重點(diǎn)

我國航天軍事所用的舵機(jī)減速器屬于一次性機(jī)械的一種，其齒輪部分便是典型一次性機(jī)械零件。由于舵機(jī)齒輪的使用時(shí)間極短，通常在幾十秒到幾十分鐘，當(dāng)導(dǎo)彈發(fā)射并命中后，齒輪便發(fā)生自毀，同時(shí)減速器自動(dòng)停止運(yùn)行。因此，舵機(jī)減速器中的齒輪并不需要長期穩(wěn)定運(yùn)行的常規(guī)機(jī)械零件，若使用該類零件，甚至可能造成大量的冗余現(xiàn)象，這種情況會嚴(yán)重影響導(dǎo)彈荷載的正常指標(biāo)。由此，典型一次性機(jī)械零件被廣泛應(yīng)用于航天軍事設(shè)備制造中。典型一次性機(jī)械零件的外形與常規(guī)機(jī)械零件并無明顯差異，且二者的制作工藝也大體一致，但二者在承受荷載強(qiáng)度以及失效形式等方面具有一定的差異性。

3.2 實(shí)踐應(yīng)用

我國航天軍事中所使用的箭用舵機(jī)主要是實(shí)現(xiàn)對火箭航向的有效控制，在導(dǎo)彈發(fā)射完畢后便自毀。針對火箭空間結(jié)構(gòu)具有局限性的特點(diǎn)，要想確保其能夠順利發(fā)射，就應(yīng)合理設(shè)計(jì)舵機(jī)的體積大小，近年來，體積較小且擁有高速直流伺服電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于舵機(jī)設(shè)計(jì)。對舵機(jī)的減速裝置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，是保證火箭能夠順利發(fā)射的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，由于常規(guī)機(jī)械零件具有體積大、質(zhì)量大的特點(diǎn)，無法滿足火箭空間結(jié)構(gòu)在體積方面的要求，因此，在設(shè)計(jì)舵機(jī)減速裝置時(shí)，使用一次性機(jī)械設(shè)備具有十分重要的效果。在使用過程中，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

圖1 單對齒嚙合區(qū)荷載作用

（1）在設(shè)計(jì)箭用舵機(jī)的過程中，應(yīng)在緊湊傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與總體結(jié)構(gòu)的同時(shí)，保證結(jié)構(gòu)具有高效的承載能力與傳動(dòng)效率。對此，可通過裝置諧波齒輪與錐齒輪副有效提高結(jié)構(gòu)傳動(dòng)效率和承載能力；（2）對于大錐齒輪應(yīng)選擇齒數(shù)66，45#鋼的材料，并對其實(shí)施正火處理；對于小錐齒輪應(yīng)選擇齒22，45#鋼的材料，并對其實(shí)施調(diào)質(zhì)處理。要想避免齒輪由于受到外力影響而發(fā)生失效的情況，就必須對其齒根的疲勞強(qiáng)度以及齒面的接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行測試研究，以此確保齒輪具有良好的靜強(qiáng)度。具體如圖1所示。

4 結(jié)語

綜上所述，針對一次性機(jī)械零件的特點(diǎn)，應(yīng)著重加強(qiáng)對其靜強(qiáng)度以及剛度的合理設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際情況所需，將其合理應(yīng)用到對應(yīng)設(shè)備中，使其自身作用得到充分發(fā)揮，從而為我國機(jī)械產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展墊底堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。