机械设计禁忌.docx
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机械设计禁忌
机械设计禁忌
机械设计禁忌
平面机构
1、连杆机构
设计应注意的问题
说明
第二篇机械设计
1.避免铰链四杆机构的运动不确定现象
平行四边形机构，当以长边为机架时，在长短边四杆重合的位置可能发生运动不确定现象，导致从动杆反转,
破坏四杆的平行四边形关系。
增加一根与短边平行且相等的杆，可以避免运动不确定，但此时岀现虚约束，要求精度高。
用两套机构错开90度，则更好。
2.注意机构的死点
有些连杆机构在运动过程中出现死点，如图示曲柄摇杆机构，当摆杆主动时，在曲柄与连杆在一条直线上时,摇杆不能对曲柄产生推动力矩即为死点，对转动缓慢、惯性很小的机械，在死点可能停止转动或反转。
加大曲柄的惯性（如加一飞轮），都有利于使机械顺利通过死点。
3.注意传动角不得过小
传动角过小时，推动从动件的有效分力很小，而无效分力很大。
应改变构件尺寸比例或改变连杆机构形式。
如图，原设计传动角y很小，改为摇杆机构后有很大改善。
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2、凸轮机构
4.正确安排盘形凸轮偏置从动件移动导轨位置图中所示，两个凸轮的尺寸、形状、转向、从动件形
状都相同。
但是导轨对凸轮中心的偏置位置在通过凸轮中心垂线的不同侧，以在右侧的较好，压力角较小，运转灵活。
第二篇机械设计
机械联接
1、螺纹联接
设计应注意的问题
5.对顶螺母高度不同时，不要装反
6.法兰螺栓不要布置在正下面
使用对顶螺母是常用的防松方法之一。
两个对顶螺母
拧紧后，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。
根据旋合螺纹接触情况分析，下螺母螺纹牙受力较小，其高度可小些。
但是，使用中常岀现下螺母厚，上螺母薄的情况，这主要是由于扳手的厚度比螺母厚，不容易拧紧，通常为了避免装错，两螺母的厚度取相等为最佳方案。
法兰的正下面的螺栓容易受泄水的腐蚀，而影响螺栓
的联接性能，且易产生泄漏，适当改变螺栓布置，效果较好
10.测量用螺旋的螺母扣数不宜太少
在斜面上钻不但位置不准，而且容易损伤刀具，应尽量避免，可用改变孔的位置或改变零件表面形状，使零件表面与孔中心线垂直来解决。
如图之通孔，底部有一部分未钻通，钻孔时产生不平衡力，易损坏钻头。
应尽量避免。
进行结构设计时要留岀螺栓的安装与拆卸的空间，以保证螺栓在装拆时有足够的空间使螺栓能顺利地装入或取出。
因为螺母各扣与螺旋接触情况不同，对螺旋的螺距误差引起的运动误差有均匀化作用。
测量螺杆得到的螺杆累积误差就是螺母产生的均匀化作用。
当螺母扣数过少时，均匀化效果差。
13.一面开键槽的长轴容易弯曲
轮毂或轴上开键槽后，其强度即被削弱，因此避免在轮毂很薄弱部位（如齿轮的齿根，零件上的螺钉孔等）很近的地方开槽。
阶梯轴的两段联接处有较大的应力集中.如果轴上键
槽也达到轴的过渡圆角部位，则由于键槽终止处也有较大的应力集中，使两种应力集中源重叠起来，对轴的强度不利。
轴如果只有一面开有键槽，而且轴很长，则在加工时，由于轴结构的不对称性容易产生弯曲。
如果在180°处
对称的再开一个同样大小的键槽，则轴的变形可以减轻。
有几个孔径相同的零件与同一轴联接时，不应用几个键分段联接。
由于各键方向不完全一致，会使装入轴上零件困难，甚至不可能安装.宜采用一个连通的键。
对称结构的零件，为保持与其他零件的准确的相结位置，不允许反转180°安装。
因此定位销不宜布置在对称位置，以保证不会反转安装
如图所示的箱体由上下两半合成，用螺栓联接（图中未表示），侧盖固定的箱体侧面，不宜上下箱体各布置一个定位销，一般以固定在下箱上比较好。
销钉必须容易由销钉孔中拔岀.取岀销钉的方法有
把销钉孔作成通孔，采用带螺纹尾的销钉（有内螺纹和外螺纹）等,对盲孔，为避免孔中封入空气引起装拆困难,应该有通用气孔。
第二篇机械设计机械传动
1、齿轮传动
设计应注意的问题
人字齿轮啮合时，如两端先进入啮合，则到达A点上时，为挤岀润滑油可能产生很大的力，发生振动。
如果A点先进入啮合则工作比较平稳。
注意保证沿齿宽齿轮刚度一致
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组合锥齿轮结构中螺栓要不受拉力
当齿轮的宽度比较大，而且受力支撑的部分轮齿刚度较大，而其他部分刚度较小。
宜加大轮缘厚度，并采用双幅板或双层幅条，以保证沿齿宽有足够的刚度，使啮合受力均匀（这里设轴的刚度很好）。
直齿圆锥齿轮只受单方向的轴向力，所以组合的锥齿轮结构应注意轴向力由支承面承受，螺栓不受拉力。
而曲齿锥齿轮可能受由大端至小端的轴向力，其结构应调整有使螺栓不受轴向力（对直齿圆柱齿轮为不合理的结构，对这种直齿圆锥轮合理了）。
21.
22.
23.
24.
（对总齿圆權肉轮）
2、蜗杆传动
冷却用风扇宜装在蜗杆上
蜗杆位置与转速有关
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3、带传动
带传动应注意加大小轮包角
应使带的垂度利于加大包角
当蜗杆传动发岀的热量只靠自然通风不能达到散热要求时，可以采用和风扇吹风冷却。
吹风用的风扇应装在蜗杆上而不应装在蜗轮上，因为蜗杆的转速较高。
冷却蜗杆传动所用的风扇与一般生活中的电风扇不同，电风扇向前吹风，而冷却蜗杆传动的风扇向后吹风，风扇外有一个罩起引导风向的作用
蜗杆发热和磨损比较严重，因而尽可能地把它安排在蜗轮下面，至少一个齿高浸入油中，以保证润滑和冷却。
当蜗杆圆周速度较大时
（v）4~5m/s），搅油损失过大，应将蜗杆放在蜗轮上面，使蜗轮下部浸入油中，将油带到啮合处，以利于润滑。
根据欧拉公式：
FJF2=e宀
应尽量加大小带轮包角
带传动应紧边在下.紧边下垂较小，松动下垂使下轮包角减小.如紧边在上，松边的下垂反而使包角加大.压紧轮应装在松边上，因松边力小，应靠近小轮以加大包角.如采用由内向外撑的张紧轮，则应靠近大轮，因为大轮包角大，有潜力。
如果带轮两轴平行，而一个上，一个在下.则布置两轮的转向时应注意，松边的垂度较大，应使松边处于当带产生垂度时，有利于增大小轮包角的位置.此外，由于带本身重量下垂，使下面的轮与带间摩擦力减小，小轮包角小，易打滑，不应在下。
25.带传动速度不宜太低或太高
当带传动传递功率P一定时，若v很低,则由于P=Fv,要求的有效拉力F很大.要求带断面尺寸很大.若带速太高，则所受离心力很大，能传递的工作拉力F很小，甚至没有传递工作拉力的余力。
此外当速度很高时，带将发生振动。
带的质量较轻时可以达到较高的速度。
26.带要容易更换
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1较＜1
1
1
较好*
传动带的寿命较齿轮为低，有时几个月就要更换。
V带传动有几条一起工作时，有一条损坏即要全部更换.对于一端的传动带（无接头）带轮最好为悬臂安装，暴露在外，可加一层防护罩.拆下防护罩即可更换传动带。
27.半交叉平带传动不能反转
两轴在空间交错（不平行、不相交）一般成90度的传动称为半交叉传动.为使带能正常运
转，不由带轮上脱落，必须保证带从带轮上脱下进入另一带轮时，带的中心线必须大要进入带轮的中心平面，人.这种传动不能反转。
28.V带无级变速器的带轮工作锥面的母线不是直线
靠在轴向移动主动与从动圆锥，改变V带在
轮上的位置以实现无级变速的，称为V带无级
变速器。
带轮工作面采用曲面是保证带长为一定值时，在任何位置都能有适当的张紧力。
盘面圆弧曲线计算公式可查阅有关资料
29.
4、链传动
链条卡簧的方向要与链条运行方向适应
键条汴理込动力向
—
就条小汗陀运动方向
使链条首尾相接的链节，要用一个卡簧锁住。
应注意止锁零件方向与链条的运行方向相适应，以免冲击、跳动、碰撞时卡簧脱落。
由图可知，不加油磨损明显加大，润滑脂只能短期有效.润滑良好可以起到冷却、降噪声、减缓啮合冲击、避免胶合、显著地延长链传动寿命的效果.但不应使链传动潜入大量润滑油中，以免觉油损失过大。
第二篇机械设计
轴系设计
1、轴
设计应注意的问题
31.
32.
尽量减小轴的截面突变处的应力集中
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轴上多键槽位置的设置要合理
为了改善轴的抗疲劳强度，轴的结构应尽量避免形状的突然变更，若需要制成阶梯结构时，宜采用较大的过渡圆角，以减小应力集中。
阶梯形轴相邻轴段的直径不宜相差太大，过
渡部分要平缓，圆角半径应尽可能取大些，必要时可将过渡部分结构增设一阶梯轴段或锥形轴段，借以缓和轴的截面变化。
如轴肩或轴环处的圆角可加装隔离环。
采用两个键联接轴毂时，轴上键槽位置要保证有效的传力和不过分削弱轴的强度。
采用两个平键时，一般设置在同一轴段上相隔1800的位置，有利于平衡和轴的截面变形均匀性。
采用两个楔键时，为不使轴毂之间传递转矩的摩擦力相互抵消，两键槽应相隔1200左右。
采用两个半圆键时，为不过分削弱轴的强度，则常设置在轴的同一母线上。
在长轴上要避免在一侧开多个键槽或长键槽，因为这会使轴丧失全周的均匀性，易造成轴的弯曲。
因此，要交替相反在两侧布置键槽，长键槽也要相隔1800对称布置。
过盈联接轴上配合边缘处为应力集中之源，
使局部应力增大。
为此，除应保证传递载荷前提下尽量减小过盈量外，采用增大配合处直径，轴上开减载槽和轮毂两端开减载槽等结构
可以减小配合边缘处的应力集中。
将轴向宽度比较薄的零件用过盈配合装到轴的阶梯部分上时，由于应力集中的影响会使零件产生变形而弯向一侧。
为了避免这种情况的岀现，要适当加大零件的宽度。
为了固定轴上零件有时使用弹性挡圈，这种
挡圈除定位以外，最好不要用于承受轴向推力，因为它只是为了防止零件脱出，而不是用于承受轴向力的扬合。
再看，如果把弹性挡圈不适当的装入槽内或倾斜地安装，即使在轻微
的轴向力反复作用下，弹性挡圈也容易脱落。
因此，一定要把挡圈装牢在轴上的槽中。
由于挡圈槽对轴的削弱作用，这种固定方式只适用于受力不大的轴段或轴端部。
一根轴上有两个以上的轴段都有键槽时，应
置于同一加工直线上，槽宽应尽可能统一，以利加工。
在轴上加工键槽时，要考虑因加工设备和加工方法的不同而需要相适的退刀槽，否
则会带来加工困难。
够的刚度，以免产生夹持变形
39.减小加工面的长度
40.避免复杂形状零件倒角
两表面配合时，配合面应精确加工，为减小加工量应减小配合面长度。
如配合面很长，为保证配合件稳定可靠，可将中间孔加大，中间部分不必精密加工。
加工方便，配合效果好。
复杂形状的零件倒角加工困难。
如椭圆形等复杂形状，难以用机械加工方法倒角，用的手工方法倒角，很难保证加工质量。
不应当把进油孔开在承载区，因为承载区的压力很大。
当载荷方向不变时，进油孔应开在最大间隙处。
若轴在工作中的位置不能预先确定，习惯上就把进油孔开在与载荷作用线成45°处，对部分轴瓦，进油孔也可开在接合面处。
有些零件在磨损后丧失原有的功能，采用适
当的调整方法，可部分或全部恢复原有的功能。
如图中整体式圆柱轴承磨损后调整困难，图中剖分式轴承可以在上盖和轴承座之间预加垫片，磨损后间隙变大，减少垫片厚变可调整间隙，使之减小到适当的大小。
较差较好
43.同一接触面上各点之间的速度、压力差应该小
图示的推力轴承中心与边缘处滑动速度差别很大，而中心处压强增大。
所以一般端面摩擦面多作为环形，把中间部分去掉，内外径的差别不宜太大以保证磨损较均匀。
此外，应使
摩擦表面各处接触压强相等，以免产生不均匀的磨损，这就要求零件有足够的则度和精度，以保证均匀地接触。
如图中的制动瓦块，应有足够的厚度，并保证安装瓦块的轴A，与制动
轮轴0平行等，使瓦块和制动轮均匀地接触。
44.
一对角接触轴承的组合
45.
轴承内圈圆角半角和轴肩圆半径
同样的轴承作不同排列，轴承组合的刚性将不同。
一对角接触轴承可以有正装和反装两种方案
一对角接触轴承组合为一个支点时，反装两
轴承反力在轴上的作用点距离B2较大，支承有较高的刚性和对轴的弯曲力矩具有较高的抵抗能力。
正装两轴承反力在轴上的作用点距离B较小，支承的刚性较小。
如果估计到可能发生轴的弯曲或轴承的不对中，就应选用刚性较小的正装方案。
一对角接触轴承分别处于两支点时应根据具体受力情况分析其刚性。
当受力零件在悬伸端时，反安装方案刚性好，当受力零件在两轴承之间时，正安装方案刚性好。
为了使轴承端面可靠地紧贴定位表面，轴肩
的圆角半径必须小于轴承的圆角半径，如果轴
肩的圆角半径过小会使轴的应力集中增大而影响到轴的强度，则可以采取如图所示措施，使轴的圆角半径不过小。
46.
考虑轴承拆卸的设计
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哄正正正
拆卸轴承的基本原则：
滚动轴承的拆装要注意不使力作用于滚动体和内外圈滚道面之间，从轴颈上拆卸轴承或从轴承座中取岀轴承时，施力均应在套圈上。
因此，轴承的定位轴肩、孔肩的高度既要保证支承面积，又不妨碍轴承的拆卸，一般不应超过座圈厚度的2/3〜3/4，如不得不超过上述界限时，应在结构设计上采取措施，使得轴承能够拆卸，如开槽孔或螺孔等。
47.两机座孔同心度不高选择具有调心性能的轴承
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当两机座孔没心或轴挠曲变形较大，会使轴
承内外圈倾斜角较大，此时应选用调心轴承。
因为不具有调心性能的滚动轴承在与外圈的轴线发生相结偏斜的状态下工作时，滚动体将
楔住而产生附加载荷，从而使轴承寿命降低。
即使采用了调心轴承也不能在多支点轴承的轴承座孔间有过大的偏心，这时只允许2〜30
的偏转。
49.油润滑时应注意的问题
滚针轴承的滚动体是直径小的长圆柱滚子，相对于轴的转速滚子本身的转速高，这就限制
了它速度能力。
调心滚子轴承适合于较大的径向载荷或冲击载荷，还能承受一定程度的轴向载荷。
但是，
由于结构复杂，精度不高，以及滚子和滚道的接触带有角接触性质，使接触区的滑动比圆柱滚子轴承大。
所以这类轴承也不适用高速旋转。
圆锥滚子轴承承受大的径向载荷的同时，还
能承受较大的单向轴向载荷。
由于滚子端面和
内圈挡边之间呈滑动接触状态，且在高速运转
条件下，因离心力的影响要施加充足的润滑变得困难，因此它的极限转速也较低，一般只能达到中等水平。
推力球轴承在高速下工作时，因离心力大，钢球与滚道、保持架之间有滑动，摩擦和发热比较严重。
推力滚子轴承，在滚动过程中，滚动过程中，滚子内，外尾端会出现滑动，滚子愈长，滑动愈烈。
因此，推力轴承都不适用于高速旋转的场合
轴承油润滑的方法很多，但应注意使用条件和经济性，以期获得最佳效果。
油浴和飞溅润滑一般适用于低、中速的场合。
油浴润滑的浸油不宜超过轴承最低滚动体中心
（图a）。
利用旋转轴上装有齿轮或简单叶片等零件进行飞溅润滑时，轴承宜靠近齿轮，为防止过量的油进入轴承和磨屑、异物等进入轴承，最好采用密封轴承或轴承一侧装有挡油板。
（图b）
循环润滑用于高速重载和需要排岀相当大热量的场合，进油口应设计在轴承两侧（图c）。
4、联轴器
50.联轴器高速旋转时，不能有突起物在外
误
■--
正
为使轴承箱内的油不致积存并有利排岀磨损微粒，排油口一定要比进油口大。
利用轴承的非对称结构进行油循环是最简单的（图d）,如正装或反装的圆锥滚子轴承，以保持架较小直径一侧输入油，由离心力的作用即可驱动油通过轴承，如需使轴承在起动期间保持少量的油，可将排油口倾斜开在外壳下部一侧。
喷油润滑用于高温、高速和重载等场合。
在极高速时，由于滚动体和保持架也以相当高的速度转动，在轴承周围形成了较强气流，很难将油输送到轴承中去，这时必须用油泵将高压油喷射进去，喷嘴设置在轴承保持架和内圈间的间隙处润滑最为有效（图e）深沟球轴承如承受有轴向力，则应以轴向力作用的方向喷入。
在高速旋转的条件下，如果联轴器联接螺栓的头，螺母或其它突岀物等从凸缘部分突岀，则由于高速旋转而搅动空气，增加损耗、或成为其它不良影响的根源。
而且还容易危及人身安全所以，一定要考虑使突岀物埋入联轴器凸缘的防护边中。
如螺栓联接应为拧紧螺母留有必要的扳手空间，弹性套柱销，应在不移动其他零件的条件下自由装拆。
在联轴器标准中，尺寸A有一
定要求，就是为拆装弹性柱销而定。
第二篇机械设计
制造工艺
1、铸造工艺
设计应注意的问题
52.大型铸件外表面不应有小的凸岀部分
大型铸件外表面上，不应有薄壁边槽，此部位冷却快，容易造成内应力，而且在清理时容易损伤。
53.避免较大又较薄的水平面
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。
水平平面浇铸时容易造成冷隔或形成气孔、渣眼或夹砂，改为有斜坡的平面，有利于排出液态金属中的杂质和由于铁液漫流造成的冷隔等缺陷。
铸件的相邻两壁相交时，（特别是小于750）单纯以圆角作为过渡不能满足工艺要求，应有一过渡部分。
铸铁件的加强肋应承受压力，因为铸铁的抗压强度比抗拉强度高得多。
肋板承受拉力时，其结构不合理,应改变结构使铸铁肋板受压力。
3、加工工艺
62.加工面与不加工面不应平齐
在一大平面上，如有一小部分要加工，则该面应突岀，以减小加工面，提高加工效率。
在加工机械零件的不同表面时，应避免多次装夹。
希望能在一次固定中加工尽可能多的零件表面。
这样，不但可以节约加工时间，而且可以提高加工精度。
如图中所示的机座，原设计在加工地脚螺钉凸台面。
改进后可在一次加工中完成。
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