机械结构设计与工艺性分析
一、课程性质及基本要求
《机械结构设计与工艺性分析》课程主要论述各种加工方法的结构工艺性问题，使
学员能够掌握各种加工方法结构工艺性特点，使设计出的零件便于加工装配。这是一门
实践性很强的课程。
课程分为两大部分，一是各种加工方法的结构工艺性分析，二是典型零件（轴、盘、
箱体类零件）强度校核与结构工艺设计方法。
课程综合机械制造工程学（机制工艺、装配工艺内容）、工程力学、机械设计课程，是这些课程的综合运用。
课程特点偏重于实践，为设计人员设计的产品便于多、快、好、省的加工奠定基础。
课程要求和教学目标
1．为学员建立完整的加工工艺性的概念。
2．帮助学员掌握车削、铣削、磨削、铸、锻、焊、冲压及装配过程零件结构工艺性
要求。
3．使学员掌握轴类、盘类、箱体类零件设计时结构工艺性考虑方面。
本课程侧重实践，重点解决生产中实际工艺问题，对有实践经验的学员来说，更易
理解课程内容。本课程侧重应用。学好本课程，理论联系实际，可以更好解决生产中实
际问题。
二、课程基本内容及具体要求：
（一）章节重点及学习要求
第1章导论
1.1 本书的基本要求
第2章车削零件的结构设计与工艺分析
2.1 车削加工的特点及工艺分析，车削外部条件影响及车削工艺分析
2.2 车削零件结构设计与工艺实例分析，提高车削零件结构工艺性的具体方法
第3章铣削零件的结构设计与工艺分析
3.1 铣削加工的特点及工艺分析
3.2 铣削零件结构设计与工艺实例分析
第4章刨削零件的结构设计与工艺分析4.1 刨削加工的特点及质量保证
4.2 刨削零件结构设计与工艺实例分析
第5章磨削零件的结构设计与工艺分析5.1 磨削加工的特点及工艺分析
5.2 磨削零件结构设计与工艺实例分析
第6章锻造零件的结构设计与工艺分析6.1 锻造零件及结构工艺性
6.2 锻造零件结构设计与工艺实例分析
第7章冲压零件的结构设计与工艺分析7.1 冲压加工及零件结构工艺性
7.2 冲压件结构设计与工艺实例分析
第8章焊接零件的结构设计与工艺分析8.1 焊接结构及焊接接头类型
8.2 焊接件结构设计与工艺实例分析
第9章铸造零件的结构设计与工艺分析9.1 铸造零件及工艺性要求
9.2 铸造零件结构设计与工艺实例分析
第10章装配结构设计与工艺性10.1 装配类型及装配工艺性
10.2 装配结构设计与工艺实例分析
第11章轴类零件结构设计与工艺性11.1 轴的结构设计
11.2 轴的结构工艺性
11.3 轴类零件的加工与工艺性
11.4 轴类零件结构设计与工艺实例分析
1
机械制造技术基础 工艺分析及结构工艺性 138.选择精基准时，一般遵循的原则是和。 （基准重合；基准统一） 139.简述工序的含义。 答：在一个工作地点对一个（组）工件所连续完成的那部分工艺过程。 140.夹具上定位元件的作用是：。 （确定工件正确位置） 141.什么是粗基准？ （在加工零件时，若以毛坯上未经过加工的表面来定位，该表面称为粗基准）142.拟订工艺过程的三先三后的原则是什么？ 答：先基准表面，后一般表面 先主要表面，后次要表面 先粗加工，后精加工。 143.机械加工工艺过程中，用粗基准安装是必不可少的。（√）144.粗基准就是粗加工中用的定位基准面。（╳）145.基准统一就是设计基准与工艺基准应尽量统一。（√）146.加工箱体类零件时，通常以箱体的面作为粗基准。（A）A 底 B 侧 C 上 D 轴承孔 147.工艺基准指的是。（ADE）A 定位基准B粗基准C设计基准 D 测量基准 E 安装基准 F 精基准148.调质应该放在半精加工之前。（√）149.粗基准应在粗加工时使用。（╳）150.粗基准只能使用一次（√）151.生产类型是指产品的年产量。（╳）152.在制造业中，生产类型可以分为：。（BDE）A 大批生产 B 单件生产 C 小批生产 D 成批生产 E 大量生产 153.淬火应放在加工之后，加工之前。（B C）A 粗加工B半精加工 C 精加工 D 光整加工 154.工件的装夹包括和两项内容。（定位、夹紧）155.按用途的不同，机床的夹具可以分为、和三大类。 （通用夹具、专用夹具和组合夹具） 156.夹具广泛应用于单件和小批量生产中。（A） A 通用夹具 B 专用夹具 C 组合夹具 157.夹具广泛用于成批和大量生产中（B） A 通用夹具 B 专用夹具 C 组合夹具
建筑结构选型实例分析 第一章 悬挑结构：现代MOMA 1.工程概况： 当代MOMA位于东直门迎宾国道北侧，拥有首都北京的地标优势,项目规划建筑面积22万平方米，其中住宅为13.5万平方米，配套商业面积达8.5万平方米，包括多厅艺术影院，画廊，图书馆等文化展览设施，还包括了精品酒店，国际幼儿园，顶级餐饮，顶级俱乐部及健身房、游泳池、网球馆等生活设施与体育休闲设施。 当代MOMA由纽约的哥伦比亚大学教授StevenHoll设计，项目规划概念是BEIJINGLINKEDHYBRID，在建筑艺术方面实现了世界的唯一，更加充分的发掘城市空间的价值，将城市空间从平面、竖向的联系进一步发展为立体的城市空间。当代MOMA也是当代置业科技主题地产的延续与发展，在万国城Moma实现高舒适度、微能耗的基础上，将大规模使用可再生的绿色能源。从可持续的观点出发，当代MOMA适当的高密度(强度)开发利用土地与大规模使
用可再生的绿色能源是大城市发展的方向，是真正“节能省地型”的项目。 在当代MOMA的规划设计中，更多考虑了未来城市的生活模式，引入了复合功能的概念，实现开放功能的城市社区，在这里不单是居住功能，而且能够和谐的工作，娱乐、休闲消费、交通，作为一个汇集精品商业与国际文化的开放社区，充满生气与活力，将创造更和谐的国际化生活氛围，不仅为社区创造更舒适的环境，更多的交往机会，也将完善城市区域功能，为北京的城市形象，为北京奥运会增添光彩。项目计划2005年初开始建设，在2008年奥运会之前建成使用。 2.结构形式： 为减轻自重，梁柱采用H型钢，并且设置了受拉的钢斜撑，提高悬挑结构的刚度和承载力．为承受悬挑部分重力荷载产生的倾覆力矩，在悬挑部分增设钢斜撑，将倾覆力矩传递到塔楼上；在塔楼相应的部位增设钢管斜撑。使塔楼整体承受倾覆力矩。在塔楼内除设置核心筒外。还设置了十字型剪力墙，提高塔楼整体的刚度和抗倾覆能力。长悬挑是本工程主要设计难点之一，目前主体结构竖向构件采用了中震不屈服的性能目标，对于悬挑结构这样更加重要的部分，设计中采用了中震弹性设计的更高的性能目标，即悬挑部分的构件验算时，按中震弹性地震力(水平地震和竖向地震)与竖向荷载进行组合，考虑荷载分项系数，材料强度取设计值。经中震弹性设计验算，悬挑部位构件的应力比基本上都控制在0．9以下。 3.施工情况： 物业公司：第一物业服务有限公司 建筑面积：220000平方米 绿化率：34% 使用率：80% 容积率：2.64 建设规模：地上21层、地下两层
机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 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零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
一、分析研究产品的零件图样和装配图样 在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各 项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟订工艺规程时采用适当的措施加以保证。 工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 如图3-8 所示的汽车钢板弹簧吊耳，使用时，钢板弹簧与吊耳两侧面是不接触的，所以吊耳内侧的粗糙度可由原来的设计要求R a3.2 μm 建议改为R a12.5 μ m. 。这样在铣削时可只用粗铣不用精铣，减少
铣削时间。 再如图3-9 所示的方头销，其头部要求淬火硬度55~60HRC ，所选用的材料为T 8A ，该零件上有一孔φ2H7 要求在装配时配作。由于零件长度只有15mm ，方头部长度仅有4mm ，如用T 8A 材料局部淬火，势必全长均被淬硬，配作时，φ 2H7 孔无法加工。若建议材料改用20Cr 进行渗碳淬火，便能解决问题。 二、结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。下面将从零件的机械加工和装配两个方面，对零件的结构工艺性进行分析。 （一）机械加工对零件结构的要求 1 ．便于装夹零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。图3 -10a 所示零件，拟用顶尖和鸡心夹头装夹，但该结构不便于装夹。若改为图b 结构，则可以方便地装置夹头。 2 ．便于加工零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。表3-8b 所示为便于加工的零件结构示例。
目录 一、零件结构工艺性分析2 1. 零件的技术要求2 2.确定堵头结合件的生产类型3 二、毛坯的选择4 1．选择毛坯4 2．确定毛坯的尺寸公差4 三、定位基准的选择6 1．精基准的选择6 2．粗基准的选择6 四、工艺路线的拟定7 1．各表面加工方法的选择7 2．加工阶段的划分8 3．加工顺序的安排8 4．具体技术方案的确定9 五、工序内容的拟定10 1.工序的尺寸和公差的确定10 2.机床、刀具、夹具及量具的选择12 3.切削用量的选择及工序时间计算12 六、设计心得35 七、参考文献36
一、零件结构工艺性分析 1.零件的技术要求 1.堵头结合件由喂入辊轴和堵头焊接在一起。其中喂入辊 轴：材料为45钢。堵头：材料为Q235-A。且焊缝不得有夹渣、气孔及裂纹等缺陷。 2.零件的技术要求表：
2. 确定堵头结合件的生产类型 根据设计题目年产量为10万件，因此该左堵头结合件的生产类型为大批量生产。
二、毛坯的选择 1．选择毛坯 由于该堵头结合件在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其的强度和冲击韧度，堵头选用锻件，材料为Q235-A，因其为大批大量生产，故采用模锻。喂入辊轴由于尺寸落差不大选用棒料，材料为45钢。 2．确定毛坯的尺寸公差 喂入辊轴： 根据轴类零件采用精轧圆棒料时毛坯直径选择可通过零件的长度和最大半径之比查的毛坯直径 206 L8.24 == R25 查表得毛坯直径为：φ55 根据其长度和直径查得端面加工余量为2。故其长度为206+2+2=210mm
堵头: 1．公差等级： 由于堵头结合件用一般模锻工艺能够达到技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2．重量： 锻件重量的估算按下列程序进行: 零件图基本尺寸-估计机械加工余量-绘制锻件图-估算锻件重量。并按此重量查表确定公差和机械加工余量 据粗略估计锻件质量： 11.6f Kg M = 3．形状复杂系数： 锻件外廓包容体重量按公式：2N d h 4 M π ρ= g g 计算 293 186.5101104 7.851021.65Kg N M π -= ?????= 形状复杂系数： f 11.6 0.5421.6M S M N === 故形状复杂系数为S2（一般）级。 4．锻件材质系数： 由于该堵头材料为Q235-A 所含碳元素的质量分数分别为C=0.14%—0.22%,小于0.65% 所含合金元素的质量分数分别为Si 0.3%≤、S 0.05%≤、P 0.045%≤故合金元素总的质量分数为0.3%0.05%0.045%0.395%3%++≤<%。故该锻件的材质系数为M1级。 5．锻件尺寸公差 根据锻件材质系数和形状复杂系数查得锻件尺寸公差为 （ 2.41.2+-） 。 6．锻件分模线形状： 根据该堵头的形装特点，选择零件轴向方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。
1 混合结构体系 混合结构体系概述 混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆. 特点：质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低，适合6层以下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。 分类：型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构 型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构 实例工程项目概况 金茂大厦（JinMaoTower），又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高米，是上海目前第2高的摩天大楼（截至2008年）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。大厦于1994年开工，1999年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。 实例工程项目结构选型与结构布置分析 其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。 2框架结构体系 框架结构体系概述 框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架，同时承受竖向荷载及水平荷载的
《机械设计基础》作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为： 或： 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心
1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 0 45 sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时 方向如图中所示
第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。 解： 以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm l 1003=，摆角030=ψ，摇杆的行程速比变化系数2.1=K 。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇
1 混合结构体系 1.1混合结构体系概述 混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆. 特点：质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低，适合6层以下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。 分类：型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构 型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构 1.2 实例工程项目概况 金茂大厦（JinMaoTower），又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，是上海目前第2高的摩天大楼（截至2008年）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。大厦于1994年开工，1999年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。 1.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析 其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。 2框架结构体系 2.1框架结构体系概述 框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架，同时承受竖向荷载及水平荷载的
机械零件的结构工艺性和“三化” 设计机械零作时，不仅应使其摘足使用要求.即具备所要求的工作能力.同时还 应当满足生产要求.使所设计的零件具有良好的结构工艺性. 所谓机械零件的结构工艺性是指零件的结构在满足使用要求的前提下.能用生 产率高、劳动最小、材料消耗少和成本低的方法制造出来.凡符合卜述要求的零件结构被认为具有良好的工艺性。 机械制造包括毛坯生产、切创加工和装民等生产过程。设计时.必须使零件的结构在各个生产过程中都具有良好的工艺性.对工艺性的要求如下. (1)合理选择毛坯零件毛坯可直接利用型材、铸造、般造、冲压和焊接等方法 获得。毛坯的选择与生产的批最、生产的技术条件及材料的性能等有关。 (2)结构简单合理机械零件的结构形状，最好采用最简单的表面，即平面、桂 面及其组合面.尽童减少加工面数和加工面积。 (3)合理确定剐造梢度及表面粗桩度零件的加工费用随精度的提高而增加。 尤其是在对于要求精度较高的情况下，更为显著.因此，在设计零件时不要一味地迫求高精度.要从需要、生产条件和降低制造成本出发，合理地选择零件的精度及相应的表面粗糙度。 下面列举-共常见的工艺结构.供设计时多考。 1.铸造，件的工艺结构 I )拔模抖度 用铸造的方法制造零件毛坯时，为了便于在砂2中取出模样，一般沿模样起模方向作成约1:20的斜度.称为起模斜度。因此.铸件上要有相应的起模斜度。这种斜 度在图上可以不T标往，也不一定舀出，如图0-7所示.必要时.可以在技术要求中用 2)铸造阅角 当零件的毛坯为铸件时.因铸造工艺的要求，铸件各表面相交的转角处都应做成阅角(见图0-8).铸造目角可防止浇注时在转角处产生冲砂现象及避免铸件冷却时 产生编孔和裂纹。铸造阅角的大小一般取R=3-5 mm.可在技术要求中统一注明。 3)岭件序度 当铸件的壁厚不均匀一致时。铸件在浇注后.因各处金属冷却速度不同，将产生裂纹和编孔现象。因此.铸件的壁厚应尽里均匀.当必须采用不同壁厚连接时.应采 用逐渐过渡的方式(见图0-9).
零件的工艺性分析 一、分析研究产品的零件图样和装配图样在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟订工艺规程时采用适当的措施加以保证。工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 如图3-8 所示的汽车钢板弹簧吊耳，使用时，钢板弹簧与吊耳两侧面是不接触的，所以吊耳内侧的粗糙度可由原来的设计要求R a3.2 μ m 建议改为R a12.5 μ m. 。这样在铣削时可只用粗铣不用精铣，减少铣削时间。 再如图3-9 所示的方头销，其头部要求淬火硬度55~60HRC ，所选用的材料为T 8A ，该零件上有一孔φ 2H7 要求在装配时配作。由于零件长度只有15mm ，方头部长度仅有4mm ，如用T 8A 材料局部淬火，势必全长均被淬硬，配作时，φ 2H7 孔无法加工。若建议材料改用20Cr
进行渗碳淬火，便能解决问题。 二、结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设 计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。下面将从零件的机械加工和装配两个方面，对零件的结构工艺性进行分析。（一）机械加工对零件结构的要求 1 ．便于装夹零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装 夹次数要少。图3 -10a 所示零件，拟用顶尖和鸡心夹头装夹，但该结构不便于装夹。若改为图b 结构，则可以方便 地装置夹头。 2 ．便于加工零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。表3-8b 所示为便于加工的零件结构示例。 3 ．便于数控机床加工被加工零件的数控工艺性 问题涉及面很广，下面结合编程的可能性与方便性来作工艺性分析。 编程方便与否常常是衡量数控工艺性好坏的一个 指标。例如图3-11 所示某零件经过抽象的尺寸标注方法，若用APT 语言编写该零件的源程序，要用几何定义语句描
机械零件结构加工工艺性设计 机器零件的设计，不仅要满足使用性能的要求，而且要考虑到它们的结构工艺性，要注意到在制造过程中可能产生的问题。零件的结构工艺性就是指所设计的零件，在保证使用性能的前提下，能否用生产率高、劳动量小、材料消耗少、成本低的方法制造出来。结构工艺性好的零件，制造是方便而经济的。因此，研究和改善零件的结构工艺性，对机器制造生产有着很大的意义。零件结构设计的基本原则是：（1 ）零件的结构形状应尽可能简单，尽量采用平面、圆柱面，以节省材料和工时，简化加工工艺。（2 ）零件的 结构应与其加工方法的工艺特点相适应。（3 ）零件的结 构形状应有利于提高质量，防止废品。（4 ）零件尺寸应 尽量采用标准化，同一零件上相同性质的尺寸最好一致，以简化制造过程。机器制造中，由于各种加工方法的工艺特点不同，它们对零件的结构要求也不一样。下面举例说明各种工艺方法所应考虑的零件的结构工艺性（表8-4 、 8-5 、8-6 、8-7 ）。表8-4 铸件结构工艺性举例序号说明不良结构良好结构1取消端盖上部的法兰凸缘，以减少分型面，由三箱造型改为两箱造型，并省去了环状外型芯，简化了造型工艺2改进凸台设计，采用a ）或b ）的结构设计均可。避免用型芯或活块模造型3把支座结构
由框形截面改为工字形截面，避免采用型芯4改进内腔设计，采用整体型芯，避免使用型芯撑5减少金属局部积聚，使壁厚力求均匀6采用直的轮幅，冷却收缩时产生内应力，可能使轮幅拉裂，采用弯曲轮幅就可借轮幅的变形，使内应力降低7铸件壁由直角连接改为圆角连接，避免应力集中和引起裂纹8交叉结构的铸件设计，切忌尖角交叉，而应采用带有合理圆角的交错或环连接设计
《机械设计基础》试 题及答案
机械设计基础 一．填空题： 1 .凸轮主要由（凸轮），（从动件）和 ( 机架 )三个基本构件组成。 2 .凸轮机构从动件的形式有由（尖顶）从动件，( 滚子）从动件和（平底）从动件。 3 .按凸轮的形状可分为（盘型）凸轮、（移动）凸轮、（圆柱）凸轮、（曲面） 4. 常用的间歇运动机构有（棘轮）机构，（槽轮）机构，（凸轮间歇）机构和 ( 不完全齿 ) 机构等几种。 5 螺纹的旋向有（左旋）和（右旋）; 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形 ). ( 锯齿形 ) 6.标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的（法面模数）和 （法面压力 角）都相等，齿轮的（螺旋）相等（旋向）_相反 7 已知一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=150, b=500, c=300, d=400，当取c 杆为机架时，它为（曲柄摇杆）机构；当取d杆为机架时，则为（双摇杆）机构。 8 平面连杆机构当行程速比K（＞1 ）时，机构就具有急回特性。 9 曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：当为（曲柄）主动件（曲柄与机架）共线时。 13 螺纹联接的基本类型有（螺栓联接）、（双头螺柱联接）、（螺钉联接）、（紧定螺钉联接）四种。 14 轮系按其轴相对机架是固定还是运动的可分为（定轴）轮系和（周转）轮系。 15 滚动轴承代号为62305/P5；各部分的含义是：“6”表示（沟球轴承）；“23”表示（宽度系数）；“05”表示（内径代号）；P5表示（精度公差等级）。 16.螺纹的公称直径是指它的（大径），螺纹“M12X1.5左”的含义是（左旋细牙螺纹公称直径12 ）。
课时：2课时 教学课题：零件结构工艺性 教学目标：学生能够掌握典型零件结构上的工艺审查 能够基本完成对工艺的改进与优化。 教学重点：掌握典型零件结构上的工艺审查 教学难点：能够基本完成对工艺的改进与优化 教具仪器：多媒体 零件结构工艺性 概述 结构工艺性的概念 在机械设计中，不仅要保证所设计的机械设备具有良好的工作性能，而且还要考虑能否制造、便于制造和尽可能降低制造成本。这种在机械设计中综合考虑制造、装配工艺、维修及成本等方面的技术，称为机械设计工艺性。机器及其零部件的工艺性主要体现于结构设计当中，所以又称为结构设计工艺性。零件结构设计工艺性，简称零件结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性和经济性。 零件结构工艺性存在于零部件生产和使用的全过程，包括：材料选择、毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器使用、维护，直至报废、回收和再利用等。 零件结构工艺性的基本要求 1）机器零部件是为整机工作性能服务的，零部件结构工艺性应服从整机的工艺性。 2）在满足工作性能的前提下，零件造型应尽量简单，同时应尽量减少零件的加工表面数量和加工面积；尽量采用标准件、通用件和外购件；增加相同形状和相同元素（如直径、圆角半径、配合、螺纹、键、齿轮模数等）的数量。
3）零件设计时在保证零件使用功能和充分考虑加工可能性、方便性、精确性的前提下应符合经济性要求，即应尽量降低零件的技术要求（加工精度和表面质量），以使零件便于制造。 4）尽量减少零件的机械加工余量，力求实现少或无切屑加工，以降低零件的生产成本。 5）合理选择零件材料，使其机械性能适应零件的工作条件，且成本较低。 6）符合环境保护要求，使零件制造和使用过程中无污染、省能源，便于报废、回收和再利用。 零件机械加工结构工艺性 对于零件机械加工结构工艺性，主要从零件加工的难易性和加工成本两方面考虑。在满足使用要求的前提下，一般对零件的技术要求应尽量降低，同时对零件每一个加工表面的设计，应充分考虑其可加工性和加工的经济性，使其加工工艺路线简单，有利于提高生产效率，并尽可能使用标准刀具和通用工装等，以降低加工成本。此外零件机械加工结构工艺性还要考虑以下要求：1）设计的结构要有足够的加工空间，以保证刀具能够接近加工部位，留有必要的退刀槽和越程槽等； 2）设计的结构应便于加工，如应尽量避免使钻头在斜面上钻孔； 3）尽量减少加工面积，如对大平面或长孔合理加设空刀等； 4）从提高生产率的角度考虑，在结构设计中应尽量使零件上相似的结构要素（如退刀槽、键槽等）规格相同，并应使类似的加工面（如凸台面、键槽等）位于同一平面上或同一轴截面上，以减少换刀或安装次数及调整时间； 5）零件结构设计应便于加工时的安装与夹紧。 表2-17给出了部分零件切削加工结构工艺性改进前后的示例。
机械设计基础题库及答案 一、判断题 1、悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。(×) 2、作用于刚体上莫点的力，作用点沿其作用线移动后，其对刚体的作用效果改变了。（√） 3、力偶无合力。（√） 4、铰链四杆机构都有摇杆这个构件。(×) 5、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。(×) 6、衡量铸铁材料强度的指标是强度极限。（√） 7、由渐开线的形成过程可知，基圆内无渐开线。（√） 8、若齿轮连续传动，其重合度要大于或等于1。（√） 9、蜗杆传动一般用于大速比的场合。（√） 10、压入法一般只适用于配合尺寸和过盈量都较小的联接。（√） 11、三角形螺纹具有较好的自锁性能，螺纹之间的摩擦力及支承面之间的摩擦力都能阻止螺母的松脱。所以就是在振动及交变载荷作用下，也不需要防松。(×) 12、机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。（√） 13、作用于刚体上某点的力，作用点沿其作业线移动后，不改变原力对刚体的作业效果。（√） 14、组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。（√） 15、在平面四杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就必有曲柄。(×) 16、曲柄滑块机构滑块为主动件时，有死点位置。（√） 17、塑性材料的失效主要为断裂失效。(×) 18、分度圆是计量齿轮各部分尺寸的基准。（√） 19、斜齿轮不产生根切的最少齿轮大于直齿轮。（√） 20、差动轮系的自由度为2。(×) 21、带传动中打滑现象是不可避免的。（√） 22、一个平键联接能传递的最大扭矩为T，则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。(×) 二、单项选择题 1、两个构件之间以线或点接触形成的运动副，称为(B) A、低副 B、高副 C、转动副 D、移动副 2、下图所示的平面四杆机构中，各杆长度分别为 a=25mm,b=90mm,c=75mm,d=100mm.若杆BC是机构的主动件，CD 为机架机构是（C）
零件的工艺性分析-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
零件的工艺性分析 如图所示为接触环零件图，材料为08钢，厚度1mm,大批量生产。制定工件冲压工艺规程，设计其模具，编制零件的加工工艺规程。 6.5+0.1-0 1.1冲压件的工艺性分析 1.1.1结构与尺寸 1、由该冲压零件图可知，该零件结构简单、规则，而且尺寸较小，使得排样时废料较少。 2、冲压件的内、外的转角无太尖锐的尖角，部分区域以圆弧过渡，减少了冲压时某些尖角出出现崩刃和过快磨损现象。 3、对于08钢材料，其悬臂宽度b=1.5mm ，厚度t=1mm ，应满足b ≥1.5t ，当板料t>1mm 时按1mm 考虑，经计算悬臂宽度满足条件；臂长l 为：3.25和 1.3均小于5倍臂宽；凹槽宽度1.65>1.5t ，最小孔径d 为1.85>0.9t ，均满足要求。 结合以上分析，该冲压件的结构与尺寸均适宜于冲压加工。 1.1.2 精度 冲压件的经济精度一般不高于IT11，查表可知，该零件的基本尺寸公差除9.4接近于IT11级外，其余尺寸均低于IT12级，也没有其他特殊的要求。分析可知可知，利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。
1.1.3材料 根据本次设计课题材料要求为08钢，根据附表可得金属材料的力学性能：软态，带料，抗剪强度b=255MPa，伸长率占10=38%，分析可知，此材料具有较高的弹性和良好的塑性，其冲裁加工性能较好，适合冲裁加工。 1.1.4批量 课题要求该零件需大批量生产，综上分析可知，该零件在冲压加工下操作简便， 而且劳动强度低，生产效率高，成本较低，适合冲裁加工。 结论：该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。 1.2冲裁工艺方案的确定 1.2.1工艺方案分析与选择 根据冲压零件图，分析其形状特点，确定该零件加工包括落料，冲孔两个基本工序，分析可知由以下3种工艺方案选择： （1）先落料，再冲孔。采用单工序模生产。 （2）落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。 （3）冲孔—落料连续冲压，采用连续模（级进模）生产。 结合单工序模、复合模以及级进模的优缺点比较可知： 方案（1）制造时上午周期短，成本也较低，但需要两道工序，导致生产效率低，且零件平面度差。难以满足零件大批量生产的需要。 方案（2）生产效稍低，因零件的孔边距太小，导致模具强度不能保证，操作较为困难，且不能保证安全性。 方案（3）生产效率高，操作方便，安全性好，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。 综合以上分析，并参考相关资料，可知该零件采用级进冲裁方案较好。1.3模具确定 1.3.1模具类型 根据冲压零件的冲裁方案以及设计要求，模具应采用硬质合金模。 1.3.2操作与定位方式
结构选型大作业 ————09城规 一、砖混结构 ⑴工程名称：麻省理工学院学生宿舍贝克大楼 ⑵工程概况： 所在地：美国波士顿 设计师：阿尔瓦·阿尔托 时间：1947～1948 地点：麻省理工学院 楼层高度：七层 （1946年，阿尔托接受委托在临近查尔 斯河繁华的海岸线的地方设计一栋学生宿 舍楼。他希望使宿舍尽可能多的房间面向太 阳和河流，而不是面向聚集的车流，所以解 决这一问题的方案就是把宿舍楼设计成蜿 蜒曲折的形式，形成一种倾斜着流动的风景。西面主要是一些次要的空间，例如公用房间、走廊以及位于大厅一层入口处以扇形方式向外发散的楼梯。为了避免走廊的光线昏暗，他将小卖部和自助餐厅的高度降低了一些。宿舍的表面用的是粗糙的红色石砖，而低矮的餐厅部分使用的是灰色大理石。西面是一个常青藤缠绕的藤架和一座大型露
天花园。 这座有着红色石砖墙、外形蜿蜒曲折的宿舍楼，跟其他建筑相比是那么与众不同，从而成为一座标志性建筑。这种北欧浪漫主义的建筑手法使得当时的国际先锋派大为震惊。同时这种理性主义原则下的反理性形式，体现了阿尔托对现代主义独裁专断的否定。希契柯克称它有“表现主义”倾向。因当时建筑材料仍受管制，只好用砖砌承重墙，高七层，平面作弯来弯去的蛇形，这样就可使宿舍每人都能看窗外的查里斯河风景，同时，曲线布置也可以冲散一般宿舍特有的单调冷漠气氛。） ⑶结构形式分析 ①结构形式：砖砌承重墙 ②受力特点：砖墙既是承重结构，又是围护结构。墙体、 基础等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼 盖、屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇 钢筋混凝土结构 ⑷施工方案：（平面图）
⑸建筑结构特点：建筑平面灵活，使用方便，结构构件 巧妙转化为精致的装饰。 二、框架结构 ⑴工程名称：萨伏伊别墅(the Villa Savoye) ⑵工程概况：萨伏伊别墅是现代主义建筑的经典作品之一，位于巴黎近郊的普瓦西（Poissy），由现 经典别墅设计案例 代建筑大师勒柯布西耶于1928年设计，1930年建成，使用钢筋混凝土框架结构。这幢白房子表面看来平淡无奇，简单的柏拉图形体和平整的白色粉刷的外墙，简单到几乎没有任何多余装饰的
《机械制造工艺学》习题参考答案 常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社 第一章机械制造工艺预备 1-1 参考答案要点：现代机械产品的开发与改进是极其复杂的持续的动态过程，大致可以用图1.1描述。机械产品开发与改进系统可以描述为一个负反馈系统，它描述了机械产品依据用户需求反馈信息，不断改进和不断发展的动态过程。 机械产品开发与改进系统中包含产品决策、产品设计、工艺编制、产品制造、市场检验等环节。上述环节之中任何一个环节的断裂，都会导致系统的崩溃。因此上述环节都具有与系统同等的重要性，每个组成环节都具有无可替代的重要性。因此学习机械制造工艺学很重要，很有意义。 图1.1 机械产品开发与改进系统 1-2 参考答案要点：按照专业教学指导委员会制定大纲，机械制造工艺学研究内容主要包含两个部分，即机械加工工艺学和机器装配工艺学。它们分别以机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程为研究对象。其中机械加工工艺过程指冷加工工艺过程。 机械制造的工艺过程特指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。 此外，机械制造工艺学还包括非常规加工方法概述，随着技术发展进步，非常规制造方法越来越多在工程实际中获得应有，并取得效果。 1-3 参考答案要点：生产过程是指机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。 工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。 工艺规程参看第二章机械制造工艺规程。 工艺规程在生产中的作用参看第二章机械制造工艺规程作用。 1-4 参考答案要点：人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生产、批量生产和大量生产三种类型。各种生产类型的工艺特征如下表：工艺 特点单件或小批量生 产 中批量生产大批或大量生产 毛坯的制造方法铸件用木模手工 造型；锻件用自 由锻部分铸件用金属 模造型；部分锻 件用模锻 铸件广泛用金属 模机器造型，锻 件广泛用模锻 《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社 第二章机械加工工艺规程制定 2-1 参考答案要点： 机械工艺规程在指导生产上发挥重要作用，主要体现在如下几个方面：
一、止动件冲压件工艺性分析 1、零件材料：为Q235-A 钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁； 2、零件结构：相对简单，有2个φ20mm 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为14mm （φ20mm 的孔与边框之间的壁厚） 3、零件精度：全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 查表得各零件尺寸公差为： 外形尺寸：01130-、062.048-、074.060-、03.04-R 、074.060-R 内型尺寸：052.0020+ 孔中心距：60±0.37 二、冲压工艺方案的确定 完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有落料、冲孔两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。 方案一：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案二：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件最小壁厚14mm 大于凸凹模许用最小壁厚3.6mm--4.0mm ，模具强度好，制造难度中等，并且冲压后成品件可通过卸料板卸下，清理方便，操作简单。
方案二也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但是模具结构复杂，制造加工，模具成本较高。 结论：采用方案一为佳 三、模具总体设计 （1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。（2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。 （3）卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是倒装式复合模生产，所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。 （4）导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该倒装式模采用导柱导向方式。 四、排样方案确定及材料利用率 （1）排样方式的确定及其计算 设计倒装式复合模，首先要设计条料排样图，采用直排。 方案一：搭边值取2mm和3mm（P33表2-9），条料宽度为135mm
《机械设计基础课程》习题 第1章机械设计基础概论 1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？ 1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？ 1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？ 1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？ 1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。 第2章现代设计方法简介 2-1 简述三维CAD系统的特点。 2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？ 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么？ 2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。 第3章平面机构的组成和运动简图 3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。 3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么? 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自由度时需注意那些事项？ 3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的 自由度。 3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是，