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介绍了200例机械设计应注意的问题,是工作经验收集资料的总结,对广大机械设计人员有很好的参考价值。
▌提高强度和刚度的结构设计
1.避免受力点与支持点距离太远
2.避免悬臂结构或减小悬臂长度
3.勿忽略工作载荷可以产生的有利作用
4.受振动载荷的零件避免用摩擦传力
5.避免机构中的不平衡力
6.避免只考虑单一的传力途径
7.不应忽略在工作时零件变形对于受力分布的影响
8.避免铸铁件受大的拉伸应力
9.避免细杆受弯曲应力
10.受冲击载荷零件避免刚度过大
11.受变应力零件避免表面过于粗糙或有划痕
12.受变应力零件表面应避免有残余拉应力
13.受变载荷零件应避免或减小应力集中
14.避免影响强度的局部结构相距太近
15.避免预变形与工作负载产生的变形方向相同
16.钢丝绳的滑轮与卷筒直径不能太小
17.避免钢丝绳弯曲次数太多,特别注意避免反复弯曲
18.起重时钢丝绳与卷筒联接处要留有余量
19.可以不传力的中间零件应尽量避免受力
20.尽量避免安装时轴线不对中产生的附加力
▌提高耐磨性的结构设计
1.避免相同材料配成滑动摩擦副
2.避免白合金耐磨层厚度太大
3.避免为提高零件表面耐磨性能而提高对整个零件的要求
4.避免大零件局部磨损而导致整个零件报废
5.用白合金作轴承衬时,应注意轴瓦材料的选择和轴瓦结构设计
6.润滑剂供应充分,布满工作面
7.润滑油箱不能太小
8.勿使过滤器滤掉润滑剂中的添加剂
9.滑动轴承的油沟尺寸、位置、形状应合理
10.滚动轴承中加入润滑脂量不宜过多
11.对于零件的易磨损表面增加一定的磨损裕量
12.注意零件磨损后的调整
13.同一接触面上各点之间的速度、压力差应该小
14.采用防尘装置防止磨粒磨损
15.避免形成阶梯磨损
16.滑动轴承不能用接触式油封
17.对易磨损部分应予以保护
18.对易磨损件可以采用自动补偿磨损的结构
▌提高精度的结构设计
1.尽量不采用不符合阿贝原则的结构方案
2.避免磨损量产生误差的互相叠加
3.避免加工误差与磨损量互相叠加
4.导轨的驱动力作用点,应作用在两导轨摩擦力的压力中心上,使两条导轨摩擦力产生的力矩互相平衡
5.对于要求精度较高的导轨,不宜用少量滚珠支持
6.要求运动精度的减速传动链中,最后一级传动比应该取最大值
7.测量用螺旋的螺母扣数不宜太少
8.必须严格限制螺旋轴承的轴向窜动
9.避免轴承精度的不合理搭配
10.避免轴承径向振摆的不合理配置
11.避免紧定螺钉影响滚动导轨的精度
12.当推杆与导路之间间隙太大时,宜采用正弦机构,不宜采用正切机构
13.正弦机构精度比正切机构高
▌考虑发热、腐蚀、噪声等问题的结构设计
1.避免采用低效率的机械结构
2.润滑油箱尺寸应足够大
3.分流系统的返回流体要经过冷却
4.避免高压容器、管道等在烈日下曝晒
5.零件暴露在高温下的部分忌用橡胶,聚乙烯塑料等制造
6.精密机械的箱体零件内部不宜安排油箱,以免产生热变形
7.对较长的机械零部件,要考虑因温度变化产生尺寸变化时,能自由变形
8.淬硬材料工作温度不能过高
9.避免高压阀放气导致的湿气凝结
10.热膨胀大的箱体可以在中心支持
11.用螺栓联接的凸缘作为管道的联接,当一面受日光照射时由于两面温度及伸长不同,产生弯曲
12.与腐蚀性介质接触的结构应避免有狭缝
13.容器内的液体应能排除干净
14.注意避免轴与轮毂的接触面产生机械化学磨损(微动磨损)
15.避免易腐蚀的螺钉结构
16.钢管与铜管联接时,易产生电化学腐蚀,可安排一段管定期更换
17.避免采用易被腐蚀的结构
18.注意避免热交换器管道的冲击微动磨损
19.减少或避免运动部件的冲击和碰撞,以减小噪声
20.高速转子必须进行平衡
21.受冲击零件质量不应太小
22.为吸收振动,零件应该有较强的阻尼性
▌铸造结构设计
1.分型面力求简单
2.铸件表面避免内凹
3.表面凸台尽量集中
4.大型铸件外表面不应有小的凸出部分
5.改进妨碍起模的结构
6.避免较大又较薄的水平面
7.避免采用产生较大内应力的形状8.防止合型偏差对外观造成不利影响
9.采用易于脱芯的结构
10.分型面要尽量少
11.铸件壁厚力求均匀
12.用加强肋使壁厚均匀
13.考虑凝固顺序设计铸件壁厚
14.内壁厚应小于外壁厚
15.铸件壁厚应逐渐过渡
16.两壁相交时夹角不宜太小
17.铸件内腔应使造芯方便
18.不用或少用型芯撑
19.尽量不用型芯
20.铸件的孔边应有凸台
21.铸件结构应有利于清除芯砂
22.型芯设计应有助于提高铸件质量
23.铸件的孔尽可能穿通
24.合理布置加强肋
25.保证铸件自由收缩,避免产生缺陷
26.注意肋的受力
27.肋的设置要考虑结构稳定性
28.去掉不必要的圆角
29.化大为小,化繁为简
30.注意铸件合理传力和支持
▌锻造和冲压件结构设计
1.自由锻零件应避免锥形和楔形
2.相贯形体力求简化
3.避免用肋板
4.自由锻件不应设计复杂的凸台
5.自由锻造的叉形零件内部不应有凸台
6.模锻件的分模面尺寸应当是零件的最大尺寸,且分模面应为平面
7.模锻件形状应对称
8.模锻件应有适当的圆角半径
9.模锻件应适于脱模
10.模锻件形状应尽量简单
11.冲压件的外形应尽可能对称
12.零件的局部宽度不宜太窄
13.凸台和孔的深度和形状应有一定要求
14.冲压件设计应考虑节料
15.冲压件外形应避免大的平面
16.弯曲件在弯曲处要避免起皱
17.注意设计斜度
18.防止孔变形
19.简化展开图
20.注意支撑不应太薄
21.薄板弯曲件在弯曲处要有切口
22.压肋能提高刚度但有方向性
23.拉延件外形力求简单
24.拉延件的凸边应均匀
25.利用切口工艺可以简化结构
26.冲压件标注尺寸应考虑冲模磨损
27.标注冲压件尺寸要考虑冲压过程
▌焊接零件毛坯的结构
1.合理设计外形
2.减少边角料
3.采用套料剪裁
4.断面转折处不应布置焊缝
5.焊件不能不顾自己特点,简单模仿铸件
6.截面形状应有利于减少变形和应力集中
7.正确选择焊缝位置
8.不要让焊接影响区相距太近
9.注意焊缝受力
10.焊缝的加强肋布置要合理
11.减小焊缝的受力
12.减小热变形
13.合理利用型材,简化焊接工艺
14.焊缝应避开加工表面
15.考虑气体扩散
16.可以用冲压件代替加工件
17.采用板料弯曲件以减少焊缝
▌螺纹联接结构设计
1.对顶螺母高度不同时,不要装反
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3.受弯矩的螺杆结构,应尽量减小螺纹受力
4.避免螺杆受弯曲应力
5.用螺纹件定位6.螺钉应布置在被联接件刚度最大的部位
7.避免在拧紧螺母(或螺钉)时,被联接件产生过大的变形
8.法兰螺栓不要布置在正下面
9.侧盖的螺栓间距,应考虑密封性能
10.不要使螺孔穿通,以防止泄漏
11.螺纹孔不应穿通两个焊接件
12.对深的螺孔,应在零件上设计相应的凸台
13.高速旋转体的紧固螺栓的头部不要伸出
14.螺孔要避免相交
15.避免螺栓穿过有温差变化的腔室
16.靠近基础混凝土端部不宜布置地脚螺栓
17.受剪螺栓钉杆应有较大的接触长度
18.考虑螺母拧紧时有足够的扳手空间
19.法兰结构的螺栓直径、间距及联接处厚度要选择适当
20.要保证螺栓的安装与拆卸的空间
21.紧定螺钉只能加在不承受载荷的方向上
22.铝制垫片不宜在电器设备中使用
23.表面有镀层的螺钉,镀前加工尺寸应留镀层裕量
24.螺孔的孔边要倒角
25.螺杆顶端螺纹有碰伤的危险时,应有圆柱端以保护螺纹
26.用多个沉头螺钉固时,各埋头不可能都贴紧
▌齿轮传动结构设计
1.齿轮布置应考虑有利于轴和轴承受力
2.人字齿轮的两方向齿结合点(A)应先进入啮合
3.齿轮直径较小时应作成齿轮轴
4.齿轮根圆直径可以小于轴直径
5.小齿轮宽度要大于大齿轮宽度
6.齿轮块要考虑加工齿轮时刀具切出的距离
7.齿轮与轴的联接要减少装配时的加工
8.注意保证沿齿宽齿轮刚度一致
9.利用齿轮的不均匀变形补偿轴的变形
10.剖分式大齿轮应在无轮辐处分开
11.轮齿表面硬化层不应间断
12.锥齿轮轴必须双向固定
13.大小锥齿轮轴都应能作轴向调整
14.组合锥齿轮结构中螺栓要不受拉力
▌轴结构设计
1.尽量减小轴的截面突变处的应力集中
2.要减小轴在过盈配合处的应力集中
3.要注意轴上键槽引起的应力集中的影响
4.要减小过盈配合零件装拆的困难
5.装配起点不要成尖角,两配合表面起点不要同时装配
6.轴上零件的定位要采用轴肩或轴环
7.盲孔中装入过盈配合轴应考虑排出空气
8.合理布置轴上零件和改进结构以减小轴的受力
9.采用载荷分流以提高轴的强度和刚度
10.采用中央等距离驱动防止两端扭转变形差
11.改善轴的表面品质,提高轴的疲劳强度
12.轴上多键槽位置的设置要合理
13.空心轴的键槽下部壁厚不要太薄
14.轴上键槽要加工方便
15.在轴上钻细长孔很困难
16.在旋转轴上切制螺纹要有利于紧固螺母的防松
17.确保止动垫圈在轴上的正确安装
18.保证轴与安装零件的压紧或预留间隙的尺寸差
19.要避免弹性卡圈承受轴向力
20.空心轴节省材料
21.不要使轴的工作频率与其固有频率相一致或接近
22.高速轴的挠性联轴器要尽量靠近轴承
23.避免轴的支承反力为零
24.不宜在大轴的轴端直接联接小轴
25.轴颈表面要求有足够硬度
来源:激光加工
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