机械设计基础设计原则

一、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21.尽量减小作用在地基上的力二、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三、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四、考虑人机学的结构设计问题1.合理选定操作姿势2.设备的工作台高度与人体尺寸比例应采用合理数值3.合理安置调整环节以加强设备的适用性4.机械的操纵、控制与显示装置应安排在操作者面前最合理的位置5.显示装置采用合理的形式6.仪表盘上的刻字应清楚易读7.旋钮大小、形状要合理8.按键应便于操作9.操作手柄所需的力和手的活动范围不宜过大10.手柄形状便于操作与发力11.合理设计坐椅的尺寸和形状12.合理设计坐椅的材料和弹性13.不得在工作环境有过大的噪声14.操作场地光照度不得太低五、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六、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七、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八、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九、机械加工件结构设计1.注意减小毛坯尺寸2.加工面与不加工面不应平齐3.减小加工面的长度4.不同加工精度表面要分开5.将形状复杂的零件改为组合件以便于加工6.避免不必要的精度要求7.刀具容易进入或退出加工面8.避免加工封闭式空间9.避免刀具不能接近工件10.不能采用与刀具形状不适合的零件结构形状11.要考虑到铸造误差的影响12.避免多个零件组合加工13.复杂加工表面要设计在外表面而不要设计在内表面上14.避免复杂形状零件倒角15.必须避免非圆形零件的止口配合16.避免不必要的补充加工17.避免无法夹持的零件结构18.避免无测量基面的零件结构19.避免加工中的冲击和振动20.避免在斜面上钻孔21.通孔的底部不要产生局部未钻通22.减少加工同一零件所用刀具数23.避免加工中的多次固定24.注意使零件有一次加工多个零件的可能性十、热处理和表面处理件结构设计1.避免零件各部分壁厚悬殊2.要求高硬度的零件（整体淬火处理）尺寸不能太大3.应避免尖角和突然的尺寸改变4.避免采用不对称的结构5.避免开口形零件淬火6.避免淬火零件结构太复杂7.避免零件刚度过低，产生淬火变形8.采用局部淬火以减少变形9.避免孔距零件边缘太近10.高频淬火齿轮块两齿轮间应有一定距离11.电镀钢零件表面不可太粗糙12.电镀的相互配合零件在机械加工时应考虑镀层厚度13.注意电镀零件反光不适于某些工作条件十一、考虑装配和维修的机械结构设计1.拆卸一个零件时避免必须拆下其他零件2.避免同时装入两个配合面3.要为拆装零件留有必要的操作空间4.避免因错误安装而不能正常工作5.采用特殊结构避免错误安装6.采用对称结构简化装配工艺7.柔性套安装时要有引导部分8.难以看到的相配零件，要有引导部分9.为了便于用机械手安装，采用卡扣或内部锁定结构10.紧固件头部应具有平滑直边，以便拾取11.零件安装部位应该有必要的倒角12.自动上料机构供料的零件，应避免缠绕搭接13.简化装配运动方式14.对一个机械应合理划分部件15.尽量减少现场装配工作量16.尽量采用标准件17.零件在损坏后应易于拆下回收材料十二、螺纹联接结构设计1.对顶螺母高度不同时，不要装反2.防松的方法要确实可靠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.用多个沉头螺钉固定时，各埋头不可能都贴紧十三、定位销、联接销结构设计1.两定位销之间距离应尽可能远2.对称结构的零件，定位销不宜布置在对称的位置3.两个定位销不宜布置在两个零件上4.相配零件的销钉孔要同时加工5.淬火零件的销钉孔也应配作6.定位销要垂直于接合面7.必须保证销钉容易拔出8.在过盈配合面上不宜装定位销9.对不易观察的销钉装配要采用适当措施10.安装定位销不应使零件拆卸困难11.用销钉传力时要避免产生不平衡力十四、粘接件结构设计1.两圆柱对接时应加套管或内部加附加连接柱2.改进粘接接头结构，减少粘接面受力3.对剥离力较大部分采用增强措施4.粘接结构与铸、焊件有不同特点5.粘接用于修复时不能简单地粘合，要加大粘接面积6.修复重型零件除粘接外，应加波形键7.修复产生裂纹的零件除胶粘外，还应采取其他措施十五、键与花键结构设计1.底部圆角半径应该够大2.平键两侧应该有较紧密的配合3.当一个轴上零件用两个平键时，要求较高的加工精度4.采用两个斜键时要相距90度～120度5.用两个半圆键时，应在轴向同一母线上6.轴上用平键分别固定两个零件时，键槽应在同一母线上7.键槽不要开在零件的薄弱部位8.键槽长度不宜开到轴的阶梯部位9.钩头斜键不宜用于高速10.一面开键槽的长轴容易弯曲11.平键加紧定螺钉引起轴上零件偏心12.锥形轴用平键尽可能平行于轴线13.有几个零件串在轴上时，不宜分别用键联接14.花键轴端部强度应予以特别注意15.注意轮毅的刚度分布，不要使扭矩只由部分花键传递十六、过盈配合结构设计1.相配零件必须容易装入2.过盈配合件应该有明确的定位结构3.避免同时压入两个配合面4.对过盈配合件应考虑拆卸方便5.避免同一配合尺寸装入多个过盈配合件6.注意工作温度对过盈配合的影响7.注意离心力对过盈配合的影响8.要考虑两零件用过盈配合装配后，其他尺寸的变化9.锥面配合不能用轴肩定位10.锥面配合的锥度不宜过小11.在铸铁件中嵌装的小轴容易松动12.不锈钢套因温度影响会使过盈配合松脱13.过盈配合的轴与轮毂，配合面要有一定长度14.过盈配合与键综合运用时，应先装键入槽15.不要令二个同一直径的孔作过盈配合16.避免过盈配合的套上有不对称的切口十七、挠性传动结构设计1.带传动应注意加大小轮包角2