机械结构设计.pptx

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1、5 机械结构设计1机械设计的基本程序2机械系统的组成3设计方案结构设计结构设计强度设计强度设计三边设计法三边设计法45 机械结构及造型设计5.1 机械结构设计原则机械结构设计原则5.2 机械结构分析及常用设计原理机械结构分析及常用设计原理5.3 机械结构设计常用方法机械结构设计常用方法5.4 机械结构工艺性设计机械结构工艺性设计复习思考题55.1 机械结构设计原则5.1.1 机械结构设计的任务机械结构设计的任务5.1.2 机械结构设计的内容与步骤机械结构设计的内容与步骤5.1.3 机械结构设计的一般原则机械结构设计的一般原则65.1.1 机械结构设计的任务n n依据所确定的功能原理方案，在总依

2、据所确定的功能原理方案，在总体设计的基础上设计出实体结构，体设计的基础上设计出实体结构，满足预定的功能要求，并以结构设满足预定的功能要求，并以结构设计图样表示出来。计图样表示出来。75.1.2 机械结构设计的内容及步骤布置方式；总体尺寸；特性尺寸装配图；外形、特性、配合尺寸零件图；加工尺寸；公差精度85.1.3 机械结构设计的一般原则n n完美的机械结构设计完美的机械结构设计95.1.3 机械结构设计的一般原则n n结构方案设计三原则结构方案设计三原则明确简单安全可靠功能明确工作原理明确使用条件明确形状简单加工简单拆装简单构件可靠功能可靠工作安全环境安全105.2 机械结构分析及常用设计原理5

3、.2.1 结构件的功用结构件的功用5.2.2 结构件的分类结构件的分类5.2.3 零件的相关零件的相关5.2.4 零件的结构要素零件的结构要素5.2.5 常用的结构设计原理常用的结构设计原理115.2.1 结构件的功用n n承受载荷；承受载荷；正确分析结构件受力的类型、大小、方向及其对结构件正常工作的影响，是进行结构设计的重要依据和保证 n n传递运动和动力；传递运动和动力；n n保持有关零部件之间的相对位置或运动保持有关零部件之间的相对位置或运动轨迹关系；轨迹关系；n n其它功用；（润滑、密封、美观等）其它功用；（润滑、密封、美观等）当一结构件具有两种或两种以上功用时，应分清主次，在当一结构

4、件具有两种或两种以上功用时，应分清主次，在优先满足主要功用的前提下，尽量满足其它功用的要求。优先满足主要功用的前提下，尽量满足其它功用的要求。12卧式车床简图卧式车床简图1-前床腿前床腿 2-进给箱进给箱 3-主轴箱主轴箱 4-丝杠丝杠 5-刀架刀架 6-尾座尾座 7-床身床身 8-后床腿后床腿1、8承受重力3承受重力、夹紧力、切削力5承受切削力13运动和动力的传递：4-3-2-1运动和动力的传递：5-4-3-2-1145.2.2 结构件的分类n n从设计、制造和管理的角度：通常将其分为盖盘、从设计、制造和管理的角度：通常将其分为盖盘、从设计、制造和管理的角度：通常将其分为盖盘、从设计、制造和

5、管理的角度：通常将其分为盖盘、轴套、支架、杆件、壳体、箱体和支承件等类别。轴套、支架、杆件、壳体、箱体和支承件等类别。轴套、支架、杆件、壳体、箱体和支承件等类别。轴套、支架、杆件、壳体、箱体和支承件等类别。n n因为形状类似的同一类零件，如盖盘类或轴套类因为形状类似的同一类零件，如盖盘类或轴套类因为形状类似的同一类零件，如盖盘类或轴套类因为形状类似的同一类零件，如盖盘类或轴套类中，不同零件之间在功用上、精度上会有很大差中，不同零件之间在功用上、精度上会有很大差中，不同零件之间在功用上、精度上会有很大差中，不同零件之间在功用上、精度上会有很大差异，其设计要求也自然不同。异，其设计要求也自然不同。

6、异，其设计要求也自然不同。异，其设计要求也自然不同。n n从毛坯工艺角度可分为铸造件、焊接件、锻造件、从毛坯工艺角度可分为铸造件、焊接件、锻造件、从毛坯工艺角度可分为铸造件、焊接件、锻造件、从毛坯工艺角度可分为铸造件、焊接件、锻造件、铆接或粘结件等，在结构上也应有所不同。铆接或粘结件等，在结构上也应有所不同。铆接或粘结件等，在结构上也应有所不同。铆接或粘结件等，在结构上也应有所不同。155.2.3 零件的相关n n在机器或机械中，任何零件都不是孤立在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此，在结构设计中除了研究存在的。因此，在结构设计中除了研究零件本身的功用及其特征外，还必须研零件本身的功

7、用及其特征外，还必须研究零件之间的相互关系。究零件之间的相互关系。16175.2.3 零件的相关n n每个零件都与一个或几个零件有装配关系或相互每个零件都与一个或几个零件有装配关系或相互每个零件都与一个或几个零件有装配关系或相互每个零件都与一个或几个零件有装配关系或相互位置关系，可以称这种关系为相关位置关系，可以称这种关系为相关位置关系，可以称这种关系为相关位置关系，可以称这种关系为相关，称，称，称，称有这种关有这种关有这种关有这种关系的两个零件互为相关零件系的两个零件互为相关零件系的两个零件互为相关零件系的两个零件互为相关零件 。n n直接相关直接相关直接相关直接相关：两零件有直接装配关系。

8、：两零件有直接装配关系。：两零件有直接装配关系。：两零件有直接装配关系。n n间接相关间接相关间接相关间接相关：没有直接装配关系的相关。包括两零：没有直接装配关系的相关。包括两零：没有直接装配关系的相关。包括两零：没有直接装配关系的相关。包括两零件在相互位置上有要求的位置相关和一零件的运件在相互位置上有要求的位置相关和一零件的运件在相互位置上有要求的位置相关和一零件的运件在相互位置上有要求的位置相关和一零件的运动轨迹与另一零件有关的运动相关。动轨迹与另一零件有关的运动相关。动轨迹与另一零件有关的运动相关。动轨迹与另一零件有关的运动相关。185.2.4 零件的结构要素n n工作局部：零件上与其它

9、零件直接相关部位。工作局部：零件上与其它零件直接相关部位。n n联结局部：把各工作局部联结起来并使它们联结局部：把各工作局部联结起来并使它们保持各自的位置，因此也常常起到支承作用。保持各自的位置，因此也常常起到支承作用。有时，也把用以固定联结的工作局部称为安有时，也把用以固定联结的工作局部称为安装局部。有装局部。有固定安装固定安装和和活动安装活动安装之分。之分。在结构设计中，通常先确定工作局部，后确定联结局部。工作局部主要考虑工作面的形状、尺寸、精度、外表质量等，而联结局部主要考虑强度、刚度等要求。19固定安装固定安装20活动安装活动安装215.2.5 常用的结构设计原理n n1.1.等强度原

10、理等强度原理等强度原理等强度原理n n2.2.合理力流原理合理力流原理合理力流原理合理力流原理n n3.3.变形协调原理变形协调原理变形协调原理变形协调原理n n4.4.力平衡原理力平衡原理力平衡原理力平衡原理n n5.5.任务分配原理任务分配原理任务分配原理任务分配原理n n6.6.自补偿原理自补偿原理自补偿原理自补偿原理n n7.7.稳定性原理稳定性原理稳定性原理稳定性原理225.2.5 常用的结构设计原理n n1.等强度原理：等强度原理：通过合理地选择材料和形状，通过合理地选择材料和形状，通过合理地选择材料和形状，通过合理地选择材料和形状，力求在规定的时间内及条件下零部件各处的材料力求在

11、规定的时间内及条件下零部件各处的材料力求在规定的时间内及条件下零部件各处的材料力求在规定的时间内及条件下零部件各处的材料强度得以充分的应用强度得以充分的应用强度得以充分的应用强度得以充分的应用。（例：阶梯轴）。（例：阶梯轴）。（例：阶梯轴）。（例：阶梯轴）增加约束变形附件的结构增加约束变形附件的结构1-1-主体构件主体构件 2-2-辅助构件辅助构件235.2.5 常用的结构设计原理n n2.合理力流原理：合理力流原理：力在传递路线上形成力线，力在传递路线上形成力线，力在传递路线上形成力线，力在传递路线上形成力线，汇成力流汇成力流汇成力流汇成力流（不中断、沿最短线路通过）。（不中断、沿最短线路通

12、过）。（不中断、沿最短线路通过）。（不中断、沿最短线路通过）。中心冲工作时的力流中心冲工作时的力流不同形状的杆件不同形状的杆件245.2.5 常用的结构设计原理n n2.合理力流原理：合理力流原理：力在传递路线上形成力线，力在传递路线上形成力线，力在传递路线上形成力线，力在传递路线上形成力线，汇成力流。汇成力流。汇成力流。汇成力流。（转折处应力求使力流平缓）（转折处应力求使力流平缓）（转折处应力求使力流平缓）（转折处应力求使力流平缓）轴毂连接的不同情况轴毂连接的不同情况255.2.5 常用的结构设计原理n n3.3.变形协调原理：变形协调原理：变形协调原理：变形协调原理：相连接的两零件在外载荷

13、作用下所产生的相连接的两零件在外载荷作用下所产生的相连接的两零件在外载荷作用下所产生的相连接的两零件在外载荷作用下所产生的变形的方向相同并且使其相对变形尽可能小。变形的方向相同并且使其相对变形尽可能小。变形的方向相同并且使其相对变形尽可能小。变形的方向相同并且使其相对变形尽可能小。不同搭不同搭接形式接形式265.2.5 常用的结构设计原理n n4.力平衡原理：力平衡原理：采取结构措施局部或全部平衡采取结构措施局部或全部平衡采取结构措施局部或全部平衡采取结构措施局部或全部平衡掉无用的力。掉无用的力。掉无用的力。掉无用的力。润滑泵偏心驱动装置润滑泵偏心驱动装置275.2.5 常用的结构设计原理n

14、n5.任务分配原理：任务分配原理：根据功能要求合理地选择根据功能要求合理地选择根据功能要求合理地选择根据功能要求合理地选择载体，即选择特定零件以承担特定功能。载体，即选择特定零件以承担特定功能。载体，即选择特定零件以承担特定功能。载体，即选择特定零件以承担特定功能。285.2.5 常用的结构设计原理n n5.任务分配原理：任务分配原理：三种可能的分配方式三种可能的分配方式三种可能的分配方式三种可能的分配方式：一载体承担多种功能：简化结构，降低本钱。（轴承）一载体承担多种功能：简化结构，降低本钱。（轴承）一载体承担多种功能：简化结构，降低本钱。（轴承）一载体承担多种功能：简化结构，降低本钱。（轴

15、承）一载体承担一种功能：功能明确可靠。（向心一载体承担一种功能：功能明确可靠。（向心一载体承担一种功能：功能明确可靠。（向心一载体承担一种功能：功能明确可靠。（向心+推力）推力）推力）推力）多载体承担一种功能：减轻零件负载，延长寿命。（螺栓、多载体承担一种功能：减轻零件负载，延长寿命。（螺栓、多载体承担一种功能：减轻零件负载，延长寿命。（螺栓、多载体承担一种功能：减轻零件负载，延长寿命。（螺栓、V V带）带）带）带）同一零件中，可在不同部位采用不同材料，分别承担同一零件中，可在不同部位采用不同材料，分别承担同一零件中，可在不同部位采用不同材料，分别承担同一零件中，可在不同部位采用不同材料，分别

16、承担不同的功能；（蜗轮）不同的功能；（蜗轮）不同的功能；（蜗轮）不同的功能；（蜗轮）同一零件采用同样材料时，可在不同部位进行不同的同一零件采用同样材料时，可在不同部位进行不同的同一零件采用同样材料时，可在不同部位进行不同的同一零件采用同样材料时，可在不同部位进行不同的热处理以承担不同的功能。（轴颈）热处理以承担不同的功能。（轴颈）热处理以承担不同的功能。（轴颈）热处理以承担不同的功能。（轴颈）相同功能任务分配应保证各功能载体均匀地分担任务。相同功能任务分配应保证各功能载体均匀地分担任务。相同功能任务分配应保证各功能载体均匀地分担任务。相同功能任务分配应保证各功能载体均匀地分担任务。295.2.

17、5 常用的结构设计原理n n6.自补偿原理：自补偿原理：通过选择系统元件及其在系统中通过选择系统元件及其在系统中通过选择系统元件及其在系统中通过选择系统元件及其在系统中的配置来自行实现加强功能的相互支持作用，称为的配置来自行实现加强功能的相互支持作用，称为的配置来自行实现加强功能的相互支持作用，称为的配置来自行实现加强功能的相互支持作用，称为自补偿自补偿自补偿自补偿。正常情况（额定载荷）下：正常情况（额定载荷）下：正常情况（额定载荷）下：正常情况（额定载荷）下：加强功能、减载、平衡；加强功能、减载、平衡；加强功能、减载、平衡；加强功能、减载、平衡；紧急情况（超载）下：紧急情况（超载）下：紧急情

18、况（超载）下：紧急情况（超载）下：保护、救援保护、救援保护、救援保护、救援；n n常见的自补偿原理：常见的自补偿原理：自增强自增强自增强自增强自平衡自平衡自平衡自平衡自保护自保护自保护自保护：超载时的自保护（带的打滑：超载时的自保护（带的打滑：超载时的自保护（带的打滑：超载时的自保护（带的打滑)30自增强：自增强：自增强：自增强：偏心夹紧示意图偏心夹紧示意图1-工件工件 2-偏心轮偏心轮 3-支承轴支承轴 4-基座基座辅助效应与初始效应的作用方向相同，使得辅助效应与初始效应的作用方向相同，使得辅助效应与初始效应的作用方向相同，使得辅助效应与初始效应的作用方向相同，使得总效应加强。总效应加强。总

19、效应加强。总效应加强。31自平自平自平自平衡：衡：衡：衡：使正常载荷下的辅助效应同初始效应相反并到达平使正常载荷下的辅助效应同初始效应相反并到达平使正常载荷下的辅助效应同初始效应相反并到达平使正常载荷下的辅助效应同初始效应相反并到达平衡或局部平衡状态，以克服不利影响。衡或局部平衡状态，以克服不利影响。衡或局部平衡状态，以克服不利影响。衡或局部平衡状态，以克服不利影响。离心式调速器离心式调速器1-竖轴竖轴 2-重锤重锤 3-滑套滑套 4-杠杆杠杆 5-阀门阀门325.2.5 常用的结构设计原理n n7.稳定性原理：稳定性原理：当干扰出现，使系统状态发生当干扰出现，使系统状态发生当干扰出现，使系统

20、状态发生当干扰出现，使系统状态发生改变的同时，会产生一种与干扰作用相反的、使改变的同时，会产生一种与干扰作用相反的、使改变的同时，会产生一种与干扰作用相反的、使改变的同时，会产生一种与干扰作用相反的、使系统恢复稳定的效应系统恢复稳定的效应系统恢复稳定的效应系统恢复稳定的效应。活塞导向的稳定性活塞导向的稳定性轴承的热稳定性轴承的热稳定性335.3 机械结构设计常用方法n n5.3.1 提高强度和刚度的结构设计提高强度和刚度的结构设计n n5.3.2 防腐蚀结构设计防腐蚀结构设计n n5.3.3 提高耐磨性的结构设计提高耐磨性的结构设计n n5.3.4 提高精度的结构设计提高精度的结构设计n n5

21、.3.5 考虑人机学的结构设计考虑人机学的结构设计n n5.3.6 考虑发热等问题的结构设计考虑发热等问题的结构设计345.3.1 提高强度和刚度的结构设计（1）n n1.载荷分担载荷分担机床变速箱外输入轴机床变速箱外输入轴皮带轮的卸荷结构皮带轮的卸荷结构为保证主轴为保证主轴1不受弯曲，提高不受弯曲，提高加工精度，将胶带的压力通过加工精度，将胶带的压力通过轴承和轴承座轴承和轴承座5传给箱体传给箱体4，由箱体分担；而带轮由箱体分担；而带轮3的转矩的转矩则通过端盖则通过端盖2的花键传给轴的花键传给轴1，故轴，故轴1只承担转矩而不承担只承担转矩而不承担径向力。径向力。1-传动轴 2-端盖 3-带轮4

22、-箱体 5-轴承座355.3.1 提高强度和刚度的结构设计（2）n n2.载荷合理分布载荷合理分布尽量减小作用在地基上的力尽量减小作用在地基上的力。地基一般由混凝土制成，承载能地基一般由混凝土制成，承载能力较低，尽可能不要把加力机构力较低，尽可能不要把加力机构的力作用在地基上。如图为一轴的力作用在地基上。如图为一轴承实验台，用承实验台，用油压千斤顶油压千斤顶油压千斤顶油压千斤顶加载，加载，如把千斤顶放在地面上，则地基如把千斤顶放在地面上，则地基受力很大。如果把油压千斤顶放受力很大。如果把油压千斤顶放在一个用螺栓直接固定在实验台在一个用螺栓直接固定在实验台底座上的角形支架上面，则地基底座上的角形

23、支架上面，则地基不承受油压千斤顶的推力。不承受油压千斤顶的推力。365.3.1 提高强度和刚度的结构设计（3）n n3.防止悬臂结构或减小悬臂长度防止悬臂结构或减小悬臂长度（a）伸出轴过长，受力不好）伸出轴过长，受力不好37n n4.减少应力集中的影响减少应力集中的影响5.3.1 提高强度和刚度的结构设计（5）减荷槽减荷槽减荷圆孔减荷圆孔385.3.2 防腐蚀结构设计（1）n n1.隔离不相同的金属，防止电化学腐蚀隔离不相同的金属，防止电化学腐蚀395.3.2 防腐蚀结构设计（2）n n2.2.防止狭缝滞留液体，两壁间保存足够空间防止狭缝滞留液体，两壁间保存足够空间防止狭缝滞留液体，两壁间保存

24、足够空间防止狭缝滞留液体，两壁间保存足够空间405.3.2 防腐蚀结构设计（3）n n3.容器内液体要能够排除干净容器内液体要能够排除干净415.3.2 防腐蚀结构设计（4）n n4.合理的螺钉联接结构合理的螺钉联接结构425.3.2 防腐蚀结构设计（5）n n5.对于接触腐蚀件，设计易损件并及时更换对于接触腐蚀件，设计易损件并及时更换435.3.3 提高耐磨性的结构设计（1、2）n n1.1.防止相同材料配成滑动摩擦副防止相同材料配成滑动摩擦副防止相同材料配成滑动摩擦副防止相同材料配成滑动摩擦副n n2.2.2.2.润滑剂供给充分，布满工作面润滑剂供给充分，布满工作面润滑剂供给充分，布满工作

25、面润滑剂供给充分，布满工作面应选择适用的应选择适用的润滑剂润滑剂润滑剂润滑剂和和供给方式供给方式供给方式供给方式；设计油沟等使润滑剂能散布到整个工作设计油沟等使润滑剂能散布到整个工作外表外表；特别应注意立式轴承和导轨的润滑设计，特别应注意立式轴承和导轨的润滑设计，因为在这种情况下，润滑剂容易流失因为在这种情况下，润滑剂容易流失。图中所示的导轨油槽直通式只用于水平图中所示的导轨油槽直通式只用于水平导轨，曲折的油沟才适用于垂直导轨，导轨，曲折的油沟才适用于垂直导轨，润滑油可以较好地散布在工作面上。润滑油可以较好地散布在工作面上。445.3.3 提高耐磨性的结构设计（3）n n3.润滑油箱不能太小润

26、滑油箱不能太小采用循环润滑的设备，都有一采用循环润滑的设备，都有一个储油箱，此箱应足够大以保个储油箱，此箱应足够大以保证润滑油有足够的冷却时间和证润滑油有足够的冷却时间和沉淀混入油内的杂质，否则润沉淀混入油内的杂质，否则润滑油的工作温度将显著升高。滑油的工作温度将显著升高。此外还应注意油箱的通风和散此外还应注意油箱的通风和散热。对热。对精度要求高的设备，油精度要求高的设备，油精度要求高的设备，油精度要求高的设备，油箱不宜装在机架内箱不宜装在机架内箱不宜装在机架内箱不宜装在机架内，以免机架，以免机架受热不均匀产生扭曲变形，使受热不均匀产生扭曲变形，使机器精度降低。机器精度降低。455.3.3 提

27、高耐磨性的结构设计（4）n n4.滑动轴承不能用接触式油封滑动轴承不能用接触式油封毡圈密封、皮圈密封等接触式密封适用于滚动轴承但不适用于滑动轴承。当轴承间隙和磨损量较小时可以考虑采用间隙式或径向曲路密封。这是因为滑动轴承比滚动轴承间隙大，而且当滑动轴承磨损后，轴中心位置有较大变化。465.3.3 提高耐磨性的结构设计（5）n n5.5.对于零件的易磨损外表增加一定的磨损裕量对于零件的易磨损外表增加一定的磨损裕量对于零件的易磨损外表增加一定的磨损裕量对于零件的易磨损外表增加一定的磨损裕量开式齿轮开式齿轮开式齿轮开式齿轮的齿面磨损后，轮齿变薄，齿根弯曲强度降低，不的齿面磨损后，轮齿变薄，齿根弯曲强

28、度降低，不能满足强度要求。因而适当加大齿轮模数（加大能满足强度要求。因而适当加大齿轮模数（加大10%-15%），以保证齿轮有一定寿命），以保证齿轮有一定寿命；机床导轨机床导轨机床导轨机床导轨，未使用时如正好平直，使用时则由于磨损，精度，未使用时如正好平直，使用时则由于磨损，精度不断降低。如做成一定的上凸则可在较长时间内保持精度不断降低。如做成一定的上凸则可在较长时间内保持精度。475.3.3 提高耐磨性的结构设计（6、7、8）n n6.6.对易磨损局部应予以保护对易磨损局部应予以保护对易磨损局部应予以保护对易磨损局部应予以保护 有些气体或液体中混有粉末、颗粒或块状的固体，对零件有些气体或液体中

29、混有粉末、颗粒或块状的固体，对零件有些气体或液体中混有粉末、颗粒或块状的固体，对零件有些气体或液体中混有粉末、颗粒或块状的固体，对零件外表有很强的研磨作用。零件外表与这些介质接触的局部外表有很强的研磨作用。零件外表与这些介质接触的局部外表有很强的研磨作用。零件外表与这些介质接触的局部外表有很强的研磨作用。零件外表与这些介质接触的局部应具有较强的耐磨性，如采用耐磨材料或采用外表堆焊等应具有较强的耐磨性，如采用耐磨材料或采用外表堆焊等应具有较强的耐磨性，如采用耐磨材料或采用外表堆焊等应具有较强的耐磨性，如采用耐磨材料或采用外表堆焊等措施。也可以把某些易磨损局部做成易磨损件，经常更换措施。也可以把某

30、些易磨损局部做成易磨损件，经常更换措施。也可以把某些易磨损局部做成易磨损件，经常更换措施。也可以把某些易磨损局部做成易磨损件，经常更换。n n7.7.7.7.对易磨损件可以采用自动补偿磨损的结构对易磨损件可以采用自动补偿磨损的结构对易磨损件可以采用自动补偿磨损的结构对易磨损件可以采用自动补偿磨损的结构 零件磨损后，尺寸发生变化，如不能及时改变其位置，则零件磨损后，尺寸发生变化，如不能及时改变其位置，则零件磨损后，尺寸发生变化，如不能及时改变其位置，则零件磨损后，尺寸发生变化，如不能及时改变其位置，则不能实现原来的功能不能实现原来的功能不能实现原来的功能不能实现原来的功能。n n8.8.8.8.

31、采用防尘装置防止磨粒磨损采用防尘装置防止磨粒磨损采用防尘装置防止磨粒磨损采用防尘装置防止磨粒磨损 对于在多尘条件下工作的机械应注意防尘和密封，以免异对于在多尘条件下工作的机械应注意防尘和密封，以免异对于在多尘条件下工作的机械应注意防尘和密封，以免异对于在多尘条件下工作的机械应注意防尘和密封，以免异物进入摩擦面，产生磨粒磨损物进入摩擦面，产生磨粒磨损物进入摩擦面，产生磨粒磨损物进入摩擦面，产生磨粒磨损。如链条加防护罩，导轨为。如链条加防护罩，导轨为。如链条加防护罩，导轨为。如链条加防护罩，导轨为防止切屑进入摩擦面产生严峻磨损，也应加防护罩。防止切屑进入摩擦面产生严峻磨损，也应加防护罩。防止切屑进

32、入摩擦面产生严峻磨损，也应加防护罩。防止切屑进入摩擦面产生严峻磨损，也应加防护罩。485.3.4 提高精度的结构设计（1）n n1.导轨导轨的驱动力作用点，应使两条导轨的驱动力作用点，应使两条导轨摩擦力产生的力矩互相平衡摩擦力产生的力矩互相平衡495.3.4 提高精度的结构设计（2）n n2.2.对于要求精度较高的导轨，不宜用少量滚珠支持对于要求精度较高的导轨，不宜用少量滚珠支持对于要求精度较高的导轨，不宜用少量滚珠支持对于要求精度较高的导轨，不宜用少量滚珠支持由于导轨运动速度是滚动速度的二倍，工作台运动到由于导轨运动速度是滚动速度的二倍，工作台运动到左右不同位置时，滚珠受力不同，工作台向不同

33、方向左右不同位置时，滚珠受力不同，工作台向不同方向倾斜，产生误差倾斜，产生误差。宜增加滚珠数目或采用滚子轴承（滚柱刚度显著大于宜增加滚珠数目或采用滚子轴承（滚柱刚度显著大于滚珠而摩擦阻力也较大）滚珠而摩擦阻力也较大）505.3.4 提高精度的结构设计（3）n n3.3.必须严格限制螺旋轴承的轴向窜动必须严格限制螺旋轴承的轴向窜动必须严格限制螺旋轴承的轴向窜动必须严格限制螺旋轴承的轴向窜动螺旋轴承的轴向窜动直接影响螺旋的轴向窜动，从而使螺旋机构螺旋轴承的轴向窜动直接影响螺旋的轴向窜动，从而使螺旋机构产生运动误差。对螺旋轴承应有较高的要求。对于受力较小的螺产生运动误差。对螺旋轴承应有较高的要求。对

34、于受力较小的螺旋，可以用一个钢球支持在螺旋中心，轴向窜动极小旋，可以用一个钢球支持在螺旋中心，轴向窜动极小。515.3.4 提高精度的结构设计（4）n n4.4.要求运动精度的减速传动链中，最后一级传动要求运动精度的减速传动链中，最后一级传动要求运动精度的减速传动链中，最后一级传动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比应该取最大值比应该取最大值比应该取最大值，运动误差为设三级传动的传动比为则最后输出的传动系统总误差为：为最大值时传动系统总误差最小。525.3.4 提高精度的结构设计（5）n n5.防止紧定螺钉影响滚动导轨的精度防止紧定螺钉影响滚动导轨的精度要防止扭紧紧定螺钉时

35、引起导轨变形，使导轨工作外表精度要防止扭紧紧定螺钉时引起导轨变形，使导轨工作外表精度降低降低。把固定局部与导轨支承面局部做成柔性较好的联接，使紧定把固定局部与导轨支承面局部做成柔性较好的联接，使紧定螺钉产生的变形不影响导轨面的精度螺钉产生的变形不影响导轨面的精度。535.3.5 考虑人机学的结构设计（1、2）n n1.1.合理选定操作姿势合理选定操作姿势合理选定操作姿势合理选定操作姿势 设计者必须正确地决定机器或仪器的操作位置和操作姿势，设计者必须正确地决定机器或仪器的操作位置和操作姿势，设计者必须正确地决定机器或仪器的操作位置和操作姿势，设计者必须正确地决定机器或仪器的操作位置和操作姿势，作

36、为设计的一项基本内容。作为设计的一项基本内容。作为设计的一项基本内容。作为设计的一项基本内容。常见的操作姿势为立或坐常见的操作姿势为立或坐常见的操作姿势为立或坐常见的操作姿势为立或坐。立式容易发力，活动范围较大，立式容易发力，活动范围较大，立式容易发力，活动范围较大，立式容易发力，活动范围较大，但对要求精密观察、读数的工作和活动范围较小的手工操但对要求精密观察、读数的工作和活动范围较小的手工操但对要求精密观察、读数的工作和活动范围较小的手工操但对要求精密观察、读数的工作和活动范围较小的手工操作的装置则以选用坐式为好作的装置则以选用坐式为好作的装置则以选用坐式为好作的装置则以选用坐式为好。n n

37、2.2.设备的工作台高度与人体尺寸比例应采用合理数设备的工作台高度与人体尺寸比例应采用合理数设备的工作台高度与人体尺寸比例应采用合理数设备的工作台高度与人体尺寸比例应采用合理数值值值值 工作台高度不适当容易引起操作者疲劳工作台高度不适当容易引起操作者疲劳工作台高度不适当容易引起操作者疲劳工作台高度不适当容易引起操作者疲劳。根据一般统计，有一系列推举数值，如站姿用工作台高度根据一般统计，有一系列推举数值，如站姿用工作台高度根据一般统计，有一系列推举数值，如站姿用工作台高度根据一般统计，有一系列推举数值，如站姿用工作台高度为人体高度的为人体高度的为人体高度的为人体高度的10/1910/19，坐姿则

38、为，坐姿则为，坐姿则为，坐姿则为7/177/17。545.3.5 考虑人机学的结构设计（3）n n3.3.旋钮大小、形状要合理旋钮大小、形状要合理旋钮大小、形状要合理旋钮大小、形状要合理 旋钮多做成圆形，在圆柱面上常作出齿纹以免转动时打滑旋钮多做成圆形，在圆柱面上常作出齿纹以免转动时打滑。为了用一个旋钮操作多个指示器，可以做成多层旋钮，这样为了用一个旋钮操作多个指示器，可以做成多层旋钮，这样既节省位置，操作也方便既节省位置，操作也方便。对多层旋钮的各旋钮尺寸应合理安排，以免使用时互相干扰对多层旋钮的各旋钮尺寸应合理安排，以免使用时互相干扰。555.3.5 考虑人机学的结构设计（4）n n4.按

39、键应便于操作按键应便于操作按键应便于操作按键应便于操作按键在机械中使用很广泛，按键在机械中使用很广泛，一般按键尺寸为一般按键尺寸为8-20mm，突出键盘面高度为突出键盘面高度为5-12mm，按动时键上下移动距离为，按动时键上下移动距离为3-6mm，键与键之间的距离，键与键之间的距离最小为最小为0.6mm。按键位置应合理，便于操作按键位置应合理，便于操作565.3.6 考虑发热等问题的结构设计（1）n n1.对较长的机械零部件，要考虑因温度变化产对较长的机械零部件，要考虑因温度变化产对较长的机械零部件，要考虑因温度变化产对较长的机械零部件，要考虑因温度变化产生尺寸变化时，能自由变形生尺寸变化时，

40、能自由变形生尺寸变化时，能自由变形生尺寸变化时，能自由变形较长的机械零部件或机械结构，由于温度变化，长度变化较长的机械零部件或机械结构，由于温度变化，长度变化较大，必须考虑这局部能自由伸缩。如采用可以自由移动较大，必须考虑这局部能自由伸缩。如采用可以自由移动的支座，或可以自由胀缩的管道结构的支座，或可以自由胀缩的管道结构。575.3.6 考虑发热等问题的结构设计（2）n n2.热膨胀大的箱体可以在中心支持热膨胀大的箱体可以在中心支持热膨胀大的箱体可以在中心支持热膨胀大的箱体可以在中心支持图示的两个部件之间用联轴器联接两轴。由于右边部图示的两个部件之间用联轴器联接两轴。由于右边部件发热较大，工作

41、时其中心高度变化较大，引起两轴件发热较大，工作时其中心高度变化较大，引起两轴对中误差。可以在中心支持右边部件，以防止由于发对中误差。可以在中心支持右边部件，以防止由于发热引起的对中误差热引起的对中误差。585.3.6 考虑发热等问题的结构设计（3）n n3.分流系统的返回流体要经过冷却分流系统的返回流体要经过冷却压缩机、鼓风机等为了操压缩机、鼓风机等为了操作输出介质量，可以采用作输出介质量，可以采用分流运转，即把一局部输分流运转，即把一局部输出介质送回机械中去。这出介质送回机械中去。这局部送回的介质，在再进局部送回的介质，在再进入机械以前应经过冷却，入机械以前应经过冷却，以免反复压缩介质引起温

42、以免反复压缩介质引起温度升高度升高。595.4 机械结构工艺性设计n n结构设计工艺性：结构设计工艺性：结构设计工艺性：结构设计工艺性：有关所设计结构的制造、装配、使有关所设计结构的制造、装配、使有关所设计结构的制造、装配、使有关所设计结构的制造、装配、使用、维修等方面的各种技术问题。用、维修等方面的各种技术问题。用、维修等方面的各种技术问题。用、维修等方面的各种技术问题。n n工艺性要求：工艺性要求：工艺性要求：工艺性要求：在满足功能、强度的条件下，可经济地在满足功能、强度的条件下，可经济地在满足功能、强度的条件下，可经济地在满足功能、强度的条件下，可经济地加工安装。加工安装。加工安装。加工

43、安装。铸造铸造焊接焊接锻造、冲压锻造、冲压切削加工切削加工加工加工装配装配维修维修工工艺艺性性605.4.1 铸造件的结构设计（1）n n1.分型面要尽量少分型面要尽量少铸件应尽量减少分型面，以便于保证尺寸的准确性。铸件应尽量减少分型面，以便于保证尺寸的准确性。如图三箱造型改为两箱造型较合理如图三箱造型改为两箱造型较合理。615.4.1 铸造件的结构设计（2）n n2.2.分型面要力求简单，铸造外形应使分型方便分型面要力求简单，铸造外形应使分型方便分型面要力求简单，铸造外形应使分型方便分型面要力求简单，铸造外形应使分型方便如：如：三通管各管口最好在三通管各管口最好在一个平面上一个平面上，图，图

44、b的结构较的结构较合理。合理。弯曲的分型面难于保证尺弯曲的分型面难于保证尺寸准确，寸准确，图图c改为图改为图d时时，分型面为平面，较合理分型面为平面，较合理。625.4.1 铸造件的结构设计（3）n n3.起模方向留有拔模斜度起模方向留有拔模斜度逐渐在起模方向应留有结构斜度，使模型容逐渐在起模方向应留有结构斜度，使模型容易起拔，保证铸件质量。易起拔，保证铸件质量。635.4.1 铸造件的结构设计（4）n n4.改进阻碍起模的结构改进阻碍起模的结构铸件侧壁上工艺凸台和工艺搭子、凸缘、肋条等有铸件侧壁上工艺凸台和工艺搭子、凸缘、肋条等有碍起模，增加造型和造芯的工作量，应尽量防止碍起模，增加造型和造

45、芯的工作量，应尽量防止。645.4.1 铸造件的结构设计（5）n n5.铸件外表防止内凹铸件外表防止内凹有内凹的外表在造型时取模困难，考虑起模要有内凹的外表在造型时取模困难，考虑起模要求将内凹处结构予以改变，则对铸造合理求将内凹处结构予以改变，则对铸造合理。655.4.1 铸造件的结构设计（6）n n6.采用易于脱芯的结构采用易于脱芯的结构图示零件为汽笛的剖面图，如用整体铸造则铸件型图示零件为汽笛的剖面图，如用整体铸造则铸件型芯要用金属骨架加强，但由于铸件口很小，去除型芯要用金属骨架加强，但由于铸件口很小，去除型芯及芯骨很困难，如采用图示铸焊结构，先铸出主芯及芯骨很困难，如采用图示铸焊结构，先

46、铸出主要局部，再焊上一块钢板，则容易加工。但应注意要局部，再焊上一块钢板，则容易加工。但应注意焊接结构不宜用铸铁，应采用铸钢焊接结构不宜用铸铁，应采用铸钢。665.4.1 铸造件的结构设计（7）n n7.铸件结构应有利于去除芯砂铸件结构应有利于去除芯砂在铸件上增在铸件上增加工艺孔作加工艺孔作为安装型芯为安装型芯的支承，并的支承，并有助于铸件有助于铸件内腔清砂工内腔清砂工作。作。675.4.1 铸造件的结构设计（8）n n8.外表凸台尽量集中外表凸台尽量集中为便于铸件上孔的加工，铸件外表常要铸出一为便于铸件上孔的加工，铸件外表常要铸出一些凸台，当凸台的中心距较小时，建议将位置些凸台，当凸台的中心

47、距较小时，建议将位置相近的凸台连成一片，连成整体后便于造型相近的凸台连成一片，连成整体后便于造型。685.4.1 铸造件的结构设计（9）n n9.防止较大又较薄的水平面防止较大又较薄的水平面薄壁零件，尤其是面积较大的薄薄壁零件，尤其是面积较大的薄壁，不应设计成水平的平面结构。壁，不应设计成水平的平面结构。水平平面浇铸时容易造成冷隔或水平平面浇铸时容易造成冷隔或形成气孔、渣眼或夹砂。改为有形成气孔、渣眼或夹砂。改为有坡的平面，有利于排出液态金属坡的平面，有利于排出液态金属中的杂质和由于铁液漫流造成的中的杂质和由于铁液漫流造成的冷隔等缺陷。冷隔等缺陷。695.4.1 铸造件的结构设计（10）n n

48、10.10.大型铸件外外表不应有小的突出局部大型铸件外外表不应有小的突出局部大型铸件外外表不应有小的突出局部大型铸件外外表不应有小的突出局部大型铸件外外表上，不应有薄壁边槽，此部大型铸件外外表上，不应有薄壁边槽，此部位冷却快，容易造成内应力，而且在清理时位冷却快，容易造成内应力，而且在清理时容易受伤容易受伤。705.4.1 铸造件的结构设计（11）n n11.铸件壁厚力求均匀铸件壁厚力求均匀均匀的壁厚可以提高铸件的质量，减少铸件中断面厚度大的局部，防止金属聚集以致产生缩孔或缩松。改改变变形形状状使使用用加加强强筋筋715.4.1 铸造件的结构设计（12）n n12.12.合理确定壁厚，并合理确

49、定壁厚，并合理确定壁厚，并合理确定壁厚，并使内壁厚小于外壁厚使内壁厚小于外壁厚使内壁厚小于外壁厚使内壁厚小于外壁厚形状较复杂或尺寸较形状较复杂或尺寸较大的铸件，内部壁厚大的铸件，内部壁厚应小于外壁厚。因内应小于外壁厚。因内壁散热条件较差，所壁散热条件较差，所以冷却速度比外壁慢，以冷却速度比外壁慢，且当外壁冷却后，内且当外壁冷却后，内壁不能自由收缩，容壁不能自由收缩，容易产生内应力或裂纹易产生内应力或裂纹。725.4.1 铸造件的结构设计（13）n n13.两壁相交时夹角不宜太小两壁相交时夹角不宜太小铸件的相邻两壁相交时，特别是小于铸件的相邻两壁相交时，特别是小于75的斜向联接，单纯以园角作为过

50、渡不能的斜向联接，单纯以园角作为过渡不能满足工艺要求，应有一过渡局部满足工艺要求，应有一过渡局部。735.4.2 焊接件的结构设计（1）n n1.合理布置焊缝：合理布置焊缝：分散、对称、避开最大应分散、对称、避开最大应分散、对称、避开最大应分散、对称、避开最大应力和应力集中位置力和应力集中位置力和应力集中位置力和应力集中位置。745.4.2 焊接件的结构设计（2）n n2.焊缝应避开加工外表焊缝应避开加工外表加工外表距离焊缝太近时，焊缝的热影响区或加工外表距离焊缝太近时，焊缝的热影响区或热变形会对加工面有影响。采用焊接后加工，热变形会对加工面有影响。采用焊接后加工，也是一种防止焊接变形影响的方