机械设计禁忌800例

机械设计禁忌800例

机械设计禁忌800例第二版

吴宗泽王忠祥卢颂峰主编

机械工业出版社

第1章机器总体结构设计

机械设计一般包括以下三个主要阶段:

1. 产品规划分析市场需求，提出产品设计要求，制定设计任务书。

2. 概念设计确定工作原理，确定执行动作和机构运动方案，确定

机器总体方案。

3. 构型设计绘制总装图、部件图、零件图和编制技术文件。

设计应注意的问题说明普通电机不宜用于重载荷启动普通的异步电动机的堵转转矩不能

满足重载荷系荷的启动转矩要求。可

采用绕线型转子电动机，启动时转子

回路串入电阻。

易燃易爆场所不可采用直流电直流电动机在工作时，换向器和电刷动机之间常会产生火花，容易引起燃烧或

爆炸。应采用防爆电动机

室外工作的大型机械等，其高度可达数十室外工作的大型机械设计要注米，甚至百米以上。必须考虑风力，日光

照射，雨、雪、雾、冰、霜等的影响，并意环境的影响有防雷措施

设计应注意的问题说明

风力等级表室外工作的大型机械设计要注风0 1 2 3 4

级意环境的影响名无风轻风轻风微风和风

称

风0-0.2 0.3-1.5 1.6-3.3 3.4-5.4 5.5-7.9

速

m/s

物烟直烟示风感觉有旌旗展吹起

象上向风开尘土

风级 5 6 7 8

名称劲风强风疾风大风

风速8-10.7 10.8-13.8 13.9-17.1 17.2-20.7

m/s

物象小树摇电线有不行困折毁树

摆声难枝

风级 9 10 11 12

名称烈风狂风暴风飓风

风速20.8-24.4 24.5-28.4 28.5-32.6 〉32.7

m/s

物象小损房拔起树损毁普摧毁巨

屋木遍大

注:表中风速(m/s)指离平地面上离地10m

处的风速。

第2章提高强度和刚度的结构设计

为了使机械零件能够正常工作，在设计时必须考虑到在使用过程中具有足够的强度和刚度，而且必须保证其整个寿命周期中，包括加工、装配、使用、修理等各

阶段不会产生过大的变形和损坏。如使用时需要承受工作载荷、重力、惯性力，在加工过程中所受的夹持工件的力和切削力，装卸时需要一定的装入或压出力等，在这些情况下都不得超过机械零件的承载能力，任一方面考虑不周，都可能使设计失败。因此要合理选择机械的结构使其受力合理，正确设计其尺寸和形状，使其应力和变形在允许范围之内。可以归纳为减小载荷和提高承载能

力两个方面。

对于重要的零件要进行强度和刚度计算，正确选择材料和热处理，控制材料和热处理的质量，必要时应进行载荷和零件承载能力的试验和测定，对于要求较高的加工工艺(如焊接、粘接)，还要进行工艺试验，恰当确定安全系数，规定变形要求，通过计算可以更准确地选择最佳结构设计方案。

设计应注意的问题说明不要忽略工作载荷可以产生的有力作用有些压力容器的盖，可

以利用容器中介质的压

力帮助压紧，以减小连

接件的受力

受冲击载荷零件避免刚度过大受冲击载荷零件刚度太

大时吸收冲击的能力较

低，因此应适当降低其

刚度。通常全部钉杆有

螺纹或da=螺纹小径受震动载荷的零件避免摩擦传力利用摩擦传力的结构在振动载荷下容易松脱，

易采用靠零件形状传力

的结构。如把连接两板

的螺栓由普通螺栓改为

铰制螺栓(两板受拉力)

设计应注意的问题说明

受变应力零件避免表面过于粗糙或有划痕受变应力零件一般容易由表面开始产生裂纹，逐渐扩展，表面粗糙或划痕可以导致裂纹的产生和扩展，因此必须使受变应力零件的表面光滑

受变应力零件表面应避免有残余了拉应力表面的残余拉应力使零件的疲劳强度降低。宜采用表面淬火、喷丸等强化方法使零件表面产生残余压应力，以提高其疲劳强度

尖锐缺口、尺寸突变、凹槽、受变应力零件应避免或减小应力集中螺纹等结构因素，对变应力条件下工作的零件强度有很大影响，应尽量避免，或改善其形状以减小应力集中。最近已开始将有限元、优化、CAD等技术结合，研究形状优化设计方法，设计出最优化设计方法，设计出最优的零件几何形状，以减小应力集中避免影响强度的局部结构相距太图示圆管外壁上有螺纹退刀槽，近内壁有镗孔退刀槽，如二者距离

太近，对管道强度影响较大，宜

分散安排

第3章提高耐磨性的结构设计

在机械装置中存在大量的摩擦面，它们之间有相对运动，并有一定载荷，这就成为产生摩擦和磨损的原因。在很多情况下，磨损是缩短机械寿命使机器零件报废的主要原因。根据对500种典型机械零件的调查，其中因磨损报废的占80%。磨损还会导致其他失效或工作性能降低，如内燃机气缸磨损会降低它的输出功率，机床零件磨损会降低机床精度，泵和压缩机零件和密封的磨损会降低效率等。正确选择摩擦材料、热处理和表面处理、加大成灾面积、减小载荷、避免摩擦表面发热、改进摩擦表面尺寸和形状、在摩擦表面开设油沟，采用适当的润滑剂、添加剂和供

油方法等，都可以降低摩擦和磨损，是提高机械结构耐磨性的途径。对于磨损严重的摩擦面，也可以采用容易更换的摩擦表面，作为易损件，以代替更换整个零件。这种方法，能够降低损耗，保证摩擦副正常工作，如汽车离合器的摩擦盘。避免相同材料配成滑动摩擦副当相互摩擦表面由同一材料制成

时，其抗磨性很差，容易磨损。

常采用的配对材料如钢-青铜，钢-

白合金等

设计应注意的问题说明为了提高螺纹的耐磨性，不宜采螺距为0.25mm和0.5mm的螺纹用螺距很小的螺纹尺寸很小，耐磨性不足。为了提

高螺纹的磨损寿命，对于要求使

用螺距很小的螺纹时，可以采用

差动螺纹。如用螺距为1.5mm和

1.25mm的螺纹差动，可以得到相

当0.25mm螺距的螺纹避免为提高零件表面耐磨性能而为提高零件的耐磨性，常采用铜提高对整个零件的要求合金、白合金等耐磨性好的材料，但它们都属于有色金属，价格昂

贵。因此，对较大的零件，采用

只有接近工作面的部分局部采用

有色金属。如蜗轮轮缘用铜合金，

轮芯用铸铁和钢，滑动轴承座用

铸铁或钢制造，用铜合金作轴瓦

等

避免白合金耐磨层厚度太大当轴瓦表面贴附的一层白合金厚

度太大时，由于白合金强度差，