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机械结构简答题题库1. 什么是机械结构？机械结构是指由各种零部件组成的机械装置的框架或骨架部分，它对机械装置的外形、重量、强度和稳定性起着重要作用。
2. 机械结构的设计原则有哪些？- 强度设计原则：结构应具备足够的强度和刚度，以承受工作负荷和外力作用。
- 刚度设计原则：结构应具备足够的刚度，以保证使用时的稳定性和精度。
- 材料选择原则：选择合适的材料，满足强度、刚度和耐久性要求。
- 结构简化原则：尽量简化结构，降低成本和加工难度。
- 组合可靠性原则：合理设计连接方式，保证结构的可靠性和安全性。
3. 机械结构的分类有哪些？- 刚性结构：由刚性连杆、刚性架构等组成，如机床床身、汽车车架等。
- 弹性结构：由弹性体构成，能在载荷作用下发生相对变形，如弹簧、橡胶缓冲器等。
- 柔性结构：由柔性材料构成，可以发生较大形变以适应各种设计要求，如软管、橡胶制品等。
4. 机械结构的应力分析方法有哪些？- 解析法：利用解析方法求解结构内部应力和变形。
- 数值法：利用计算机模拟和有限元方法进行数值计算和分析。
- 试验法：通过实验测量和观察来分析结构的应力和变形。
5. 机械结构的优化设计方法有哪些？- 材料优化：选择合适数组合的材料，以提高结构的强度和刚度。
- 结构减重：通过优化结构的形状和材料来降低重量，提高效率。
- 连接优化：设计合理的连接方式，以提高结构的可靠性和寿命。
- 多目标优化：同时考虑多个设计目标，在不同目标之间进行权衡和取舍。
6. 机械结构的失效模式有哪些？- 强度失效：由于超过材料强度限制或结构设计不当引起的结构破坏。
- 疲劳失效：由于反复加载引起的结构损伤和断裂。
- 磨损失效：由于材料表面磨擦和磨损引起的结构性能降低。
- 腐蚀失效：由于材料与环境介质反应引起的结构腐蚀和损伤。
这是一个机械结构简答题题库，包括机械结构的定义、设计原则、分类、应力分析方法、优化设计方法和失效模式等。
通过学习和回答这些问题，可以提高对机械结构的理解和应用能力。
机械结构设计的基本要求
1.结构合理性：机械结构设计应在满足功能需求的基础上，合理布局
各个部件，使得其结构紧凑、稳定，能够在使用过程中承受各种力学和热
力学载荷，同时提供足够的刚度和强度。
2.可靠性：机械结构设计应能够确保机械产品长期稳定运行。
合理选
择材料，考虑疲劳寿命和可靠性指标，充分考虑各种额定工况和应变等参数，从而确保机械产品在使用寿命内不发生故障和失效。
3.易制造性：机械结构设计应考虑到产品的制造工艺和生产成本。
合
理选择加工工艺，设计易于加工和组装的零件形式，避免复杂的加工工序
和装配难度，以确保工程实施的顺利进行。
4.经济性：机械结构设计应在满足性能需求的前提下，优化结构设计，减少材料和能源的消耗，降低制造成本和运营成本。
5.可维护性：机械结构设计应考虑到产品的维修和保养的可行性。
设
计易于检修和更换的零部件，方便进行设备维护，提高设备的可用性和可
维护性。
6.安全性：机械结构设计应考虑到操作人员的人身安全和设备的安全
运行。
在设计中，应合理设置各种保护装置和安全措施，避免事故的发生，降低安全隐患。
7.环境适应性：机械结构设计应考虑到产品在不同环境条件下的适应性。
合理选择材料，通过设计防尘、防水、防腐蚀等措施，保证产品在各
种恶劣环境中的可靠运行。
综上所述，机械结构设计的基本要求包括结构合理性、可靠性、易制造性、经济性、可维护性、安全性和环境适应性。
通过合理的结构设计，可以提高机械产品的性能和可靠性，降低成本和风险，从而满足用户对产品的要求。
机械设计方法论一、引言随着科技的飞速发展，机械设计在工程领域中的应用越来越广泛。
机械设计方法论作为一门系统性的学科，不仅涵盖了丰富的理论体系，还涉及实际应用中的各种技术方法。
本文将从机械设计的重要性、基本原则、过程与方法、现代技术发展、创新思维与实践、可持续发展等方面展开论述，以期为机械设计领域的从业人员提供有益的参考。
二、机械设计的基本原则1.功能原则：在设计过程中，首先要明确机械设备的功能需求，确保设计的产品能够满足使用目的。
2.结构原则：合理布局零部件，使之形成稳定的结构，保证机械设备的可靠性和安全性。
3.材料原则：根据机械设备的使用环境和性能要求，选择合适的材料，实现轻量化和高强度。
4.工艺原则：充分考虑加工工艺和装配工艺，确保设计的可行性。
三、机械设计的过程与方法1.设计前期工作：包括市场调研、技术论证、制定设计任务书等，为后续设计提供依据。
2.方案设计：根据设计任务书，提出多种设计方案，进行比较分析，选取最优方案。
3.详细设计：对选定的方案进行详细设计，包括结构、尺寸、材料、工艺等方面的设计。
4.设计评价与优化：对设计成果进行评价，发现问题并进行优化，提高设计质量。
四、现代机械设计技术的发展1.计算机辅助设计（CAD）：利用计算机软件进行几何建模、分析和优化设计，提高设计效率。
2.有限元分析：对复杂结构进行数值模拟分析，评估机械性能和安全性。
3.快速原型技术：缩短设计周期，降低研发成本，提高新产品上市速度。
4.智能化设计：利用人工智能技术进行设计，实现自动化、智能化设计流程。
五、机械设计中的创新思维与实践1.创新思维的培养：注重跨学科知识的学习，培养敏锐的洞察力、丰富的想象力和独特的创造力。
2.设计实践中的创新策略：善于运用设计心理学、人机工程学等知识，挖掘用户需求，实现产品差异化。
3.团队协作与知识共享：建立高效的设计团队，实现知识共享，激发团队创新潜能。
六、机械设计的可持续发展1.绿色设计理念：在设计过程中，充分考虑环境保护、资源节约和人体健康等因素。
机械结构设计准则机械结构设计是指根据机械系统的功能要求和工作环境条件，合理选择结构形式和尺寸，确定零部件的布置和连接方式，以及确定材料和加工工艺等，从而满足机械系统的设计性能和可靠性要求的过程。
在进行机械结构设计时，需要遵循一些准则和原则，以确保设计的机械结构能够满足要求，并具有良好的可靠性和稳定性。
以下是一些常用的机械结构设计准则。
1. 强度准则：机械结构的强度是指其在工作过程中能够承受的外部载荷和内部力的能力。
设计时应根据受力情况合理选择材料，并进行强度计算，以确保结构的强度满足要求。
2. 刚度准则：机械结构的刚度是指结构在受力时的变形情况。
设计时应根据结构的刚度要求，合理选择结构形式和尺寸，以及确定零部件的连接方式，以保证结构的刚度满足要求。
3. 稳定性准则：机械结构的稳定性是指结构在受力时的稳定性能。
设计时应根据结构的稳定性要求，合理选择结构形式和尺寸，以及确定零部件的布置和连接方式，以保证结构的稳定性满足要求。
4. 可靠性准则：机械结构的可靠性是指结构在设计寿命内能够正常工作的概率。
设计时应考虑结构的可靠性要求，合理选择材料和加工工艺，以及进行合理的结构设计和强度计算，以保证结构的可靠性满足要求。
5. 经济性准则：机械结构设计应在满足性能要求的前提下，尽可能降低成本。
设计时应合理选择材料和加工工艺，以及进行合理的结构设计和尺寸优化，以提高结构的经济性。
6. 可维护性准则：机械结构设计应考虑结构的可维护性，以方便日常维护和保养。
设计时应合理选择结构形式和尺寸，以及确定零部件的布置和连接方式，以提高结构的可维护性。
7. 安全性准则：机械结构设计应考虑结构的安全性，以防止事故和危险的发生。
设计时应合理选择材料和加工工艺，以及进行合理的结构设计和强度计算，以提高结构的安全性。
8. 美观性准则：机械结构设计应考虑结构的美观性，以提高产品的外观质量。
设计时应合理选择结构形式和尺寸，以及进行合理的结构设计和外观处理，以提高结构的美观性。
机械结构设计基本原则机械结构设计基本原则在机械设计中，机械结构是关键。
不良的结构设计将会影响机器的性能、寿命以及安全性。
因此，设计师需要遵循一些基本原则来确保机械结构的可靠性、高效性和经济性。
1. 功能优先机械结构设计的首要原则是满足需要的功能。
机械结构的设计必须考虑要实现的功能，同时也必须考虑到机器的实际应用环境。
结构设计不仅需要适应机器所处的环境和工作负荷，也需要满足用户的要求。
因此，在设计过程中，必须先确定机械所需要的功能，确保机械结构的实现方便，性能可靠，用户易于操作等要素。
2. 稳定性原则机械结构的稳定性是指机械在工作中的稳定性、稳定性参数和系统的稳定性，是机械结构设计的重要考虑因素之一。
在设计机械结构时，需要考虑到各种载荷的作用下，机械结构是否稳定，特别需要注意摆动、剪切、振动、变形和位移的情况。
如果结构不稳定，容易导致机器的失灵，甚至对操作员造成安全风险。
3. 强度原则机械结构的强度是指机械结构在负载下的承受能力，也是机械结构设计的基本要素之一。
在设计中，必须考虑机械所承受的最大载荷，最大应力和最大变形等因素，并选择适合的材料和结构。
当使用钢材、铝材、混凝土等材料时，需要选择结构的截面和墙板的厚度，确保结构的可靠性和安全性。
设计中还应当考虑材料的应力应变条件，确保结构行之有效的承受中重负载。
4. 经济原则机械结构的设计应该优先考虑投资成本和维护费用，以满足经济效益的需要。
要通过结构设计做到减少材料的使用，优化结构的设计，在保证结构的可靠性、稳定性和强度的基础上尽量节约材料，减少成本。
此外，在机械结构设计中应注意维护、维修和更换备件的便利性，提高可维护性和可操作性，降低效率，提高经济效益。
5. 简洁原则在机械结构设计中，需要尽可能的应用简单、标准化的结构和零部件。
简单的机械结构设计，能够提升结构的可靠性和稳定性。
同时，简化的设计也可降低机器的生产成本和维护成本。
此外，根据机械的应用场景和所需要的功能，在选材方面也应该尽量优化，选用容易获得、价格合理的材料。
华为机械结构设计说明书一、设计目的本设计说明书旨在为华为产品设计机械结构，以满足其功能需求和性能标准。
通过合理的设计，实现产品的稳定性、可靠性和使用寿命，同时注重外观和成本效益。
二、设计原则1. 可靠性：设计的机械结构应具有足够的强度、刚度和稳定性，能够满足各种工况下的工作要求。
2. 经济性：在满足性能要求的前提下，应尽可能降低制造成本，提高性价比。
3. 美观性：机械结构外观应简洁、大方，符合华为品牌形象。
4. 模块化设计：将机械结构划分为若干模块，便于维修、更换和升级。
5. 符合规范：设计的机械结构应符合国家和行业相关规范，确保合法合规。
三、设计内容1. 机械结构设计：根据产品需求，设计机械结构的整体布局、零部件组成及装配关系。
2. 材料选择：根据产品性能要求，选择合适的材料，如金属、塑料等，并确定材料厚度、表面处理方式等。
3. 零部件设计：设计各个零部件的形状、尺寸、材料等，确保其符合整体机械结构的要求。
4. 强度分析：对关键零部件进行强度分析，确保其在规定工况下能够正常工作。
5. 模态分析：对机械结构进行模态分析，避免与外部激励源发生共振现象。
6. 热设计：对需要散热的机械结构进行热设计，确保设备在高温环境下能够正常工作。
7. 防腐蚀设计：考虑机械结构的防腐蚀性能，采用适当的防腐蚀措施。
8. 可靠性设计：对机械结构进行可靠性分析，确保其具有较高的MTBF（平均故障间隔时间）和较低的MTTR（平均维修时间）。
9. 设计评审：组织相关专家对设计方案进行评审，确保设计的合理性和可行性。
10. 设计优化：根据评审结果对设计方案进行优化调整，提高机械结构的性能和稳定性。
11. 工程图纸绘制：完成最终设计方案后，绘制详细的工程图纸，包括装配图、零件图、尺寸标注等。
12. 技术文件编制：整理设计过程中的相关技术文件，形成完整的技术资料库，供后续生产和维修使用。
四、设计流程1. 需求分析：了解产品需求和性能要求，收集相关资料进行分析。
机械结构设计基本原则目录一、改善力学性能的结构设计原则...（一）载荷分担原则...（二）均匀受载原则（载荷均布）...（三）附加力自平衡原则（载荷平衡）...（四）减小应力集中...（五）提高接触强度原则...（六）提高刚度原则...（七）变形协调原则...（八）等强度原则...（九）其它...二、改善制造工艺性的结构设计原则...（一）焊接件结构设计原则...（二）铸件结构设计原则...（三）切削件结构设计原则...（四）锻件结构设计原则...（五）薄板件结构设计原则...（六）其它...三、提高装配质量的结构设计原则...（一）便于运送原则...（二）便于方位识别原则...（三）方便抓取原则...（四）方便定位原则...（五）简化装配操作原则...（六）可装配原则...（七）各装配面依次装配原则...（八）简单联接件原则...（九）便于拆卸原则...四、提高精度的结构设计原则...（一）阿贝（Abbe）原则...（二）误差校正与补偿...（三）误差均化...（四）误差配置...（五）位置精确微调...五、宜人化结构设计原则...（一）减小操作者疲劳的结构...（二）易于发力的结构...（三）减少操作者观察错误的结构...（四）减少操作者操作错误的结构...（五）考虑人体的振动特性的结构及减少操作环境噪声的结构0. （六）减弱工作环境光线照度的结构...（七）保证合适工作环境温度的结构...六、其它机械结构设计要求简介...（一）减轻腐蚀的结构...（二）符合材料热胀冷缩性质的结构...讨论题...机械结构设计基本原则机械工程师更好地适应现代机械设计的要素之一就是掌握丰富的工程知识。
工程知识是连接基础理论与实践经验的桥梁，是现代工程师专业知识结构的本质特征。
掌握一定的工程知识是正确进行机械结构设计的前提，有些结构错误对一个缺乏工程知识的设计者来说是不易事先觉察的。
（见图）这一节从改善力学性能、制造工艺性、制造精度及装配精度等方面来介绍一些机械结构设计的基本原则。
机械结构设计规范1. 引言机械结构设计是机械工程中的重要环节之一。
良好的机械结构设计可以保证机械设备的性能、寿命和安全性。
为了提高机械结构设计的质量和效率，制定机械结构设计规范是必要的。
本文档旨在提供一套完整的机械结构设计规范，供设计人员参考和遵循。
2. 设计流程机械结构设计的流程包括需求分析、概念设计、详细设计、制造和验证。
在进行机械结构设计之前，首先要对机械设备的使用需求进行仔细的分析，包括工作条件、载荷、运动要求等。
在概念设计阶段，设计人员需要基于需求分析的结果进行创意性的设计，确定机械结构的整体框架和基本构造。
在详细设计阶段，设计人员需要对各个部件进行细节设计，并进行强度、刚度等分析。
在制造阶段，需要根据设计结果进行工艺规划和生产制造。
最后，在验证阶段，需要进行实验和测试，验证设计的可行性和性能。
3. 设计原则机械结构设计应遵循以下原则：•强度和刚度：机械结构应具有足够的强度和刚度，能够承受工作载荷，保持稳定的形状和运动。
•可靠性和安全性：机械结构应具有良好的可靠性和安全性，能够在长期使用过程中不发生失效或事故。
•经济性：机械结构的设计应尽可能简化，减少部件数量和加工难度，降低制造成本。
•可维护性：机械结构应便于维护和检修，方便更换部件或进行修理。
•美观性：机械结构的外形应美观，符合人机工程学原理，便于操作和使用。
4. 设计要求机械结构设计中的一些重要要求包括：4.1 尺寸和公差机械结构的尺寸要符合设计要求，满足功能和装配要求。
设计人员需要合理选择公差，确保各个部件之间的配合和运动的顺畅。
4.2 材料选择根据机械设备的使用环境和工作条件，选择合适的材料。
材料的选择应满足强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等性能要求。
同时，还需要考虑材料的可加工性和可靠性。
4.3 连接方式设计人员需要合理选择连接方式，确保连接的牢固性和可靠性。
常用的连接方式有螺纹连接、焊接、联轴器连接等。
4.4 受力分析在设计过程中，需要进行受力分析，计算各个部件的受力和变形情况。
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2.两轴处于上下位置的带轮应使带的垂度利于加大包角3.小带轮直径不宜过小4.带传动速度不宜太低或太高5.带轮中心距不能太小6.带传动中心距要可以调整7.带要容易更换8.带过宽时带轮不宜悬臂安装9.靠自重张紧的带传动，当自重不够时要加辅助装置10.注意两轴平行度和带轮中心位置11.平带传动小带轮应作成微凸12.带轮工作表面应光洁13.半交叉平带传动不能反转14.高速带轮表面应开槽15.同步带传动的安装要求比普通平带高16.同步带轮应该考虑安装挡圈17.增大带齿顶部和轮齿顶部的圆角半径18.同步带外径宜采用正偏差19.链传动应紧边在上20.两链轮上下布置时，小链轮应在上面21.不能用一个链条带动一条水平线上多个链轮22.注意挠性传动拉力变动对轴承负荷的影响23.链条用少量的油润滑为好24.链传动的中心距应该能调整25.链条卡簧的方向要与链条运行方向适应26.带与链传动应加罩27.绳轮直径不得任意减小28.应避免钢绳反复弯曲29.设计者必须严格规定钢绳的报废标准30.钢绳必须定期润滑31.卷筒表面应该有绳槽十八、齿轮传动结构设计1.齿轮布置应考虑有利于轴和轴承受力2.人字齿轮的两方向齿结合点（A）应先进入啮合3.齿轮直径较小时应作成齿轮轴4.齿轮根圆直径可以小于轴直径5.小齿轮宽度要大于大齿轮宽度6.齿轮块要考虑加工齿轮时刀具切出的距离7.齿轮与轴的联接要减少装配时的加工8.注意保证沿齿宽齿轮刚度一致9.利用齿轮的不均匀变形补偿轴的变形10.剖分式大齿轮应在无轮辐处分开11.轮齿表面硬化层不应间断12.锥齿轮轴必须双向固定13.大小锥齿轮轴都应能作轴向调整14.组合锥齿轮结构中螺栓要不受拉力十九、蜗杆传动结构设计1.蜗杆自锁不可靠2.冷却用风扇宜装在蜗杆上3.蜗杆减速器外面散热片的方向与冷却方法有关4.蜗杆受发热影响比蜗轮严重5.蜗杆位置与转速有关6.蜗杆刚度不仅决定于工作时受力7.蜗杆传动受力复杂影响精密机械精度8.蜗杆传动的作用力影响转动灵活性二十、减速器和变速器结构设计1.传动装置应力求组成一个组件2.一级传动的传动比不可太大或太小3.传递大功率宜采用分流传动4.尽量避免采用立式减速器5.注意减速箱内外压力平衡6.箱面不宜用垫片7.立式箱体应防止剖分面漏油8.箱中应有足够的油并及时更换9.行星齿轮减速箱应有均载装置10.变速箱移动齿轮要有空档位置11.变速箱齿轮要圆齿12.摩擦轮和摩擦无级变速器应避免几何滑动13.主动摩擦轮用软材料14.圆锥摩擦轮传动，压紧弹簧应装在小圆锥摩擦轮上15.设计应设法增加传力途径，并把压紧力化作内力16.无级变速器的机械特性应与工作机和原动机相匹配17.带无级变速器的带轮工作锥面的母线不是直线二十一、传动系统结构设计1.避免铰链四杆机构的运动不确定现象2.注意机构的死点3.避免导轨受侧推力4.限位开关应设置在连杆机构中行程较大的构件上5.注意传动角不得过小6.摆动从动件圆柱凸轮的摆杆不宜太短7.正确安排偏置从动件盘形凸轮移动从动件的导轨位置8.平面连杆机构的平衡9.设计间歇运动机构应考虑运动系数10.利用瞬停节分析锁紧装置的可靠性11.选择齿轮传动类型，首先考虑用圆柱齿轮12.机械要求反转时，一般可考虑电动机反转13.必须考虑原动机的起动性能14.起重机的起重机构中不得采用摩擦传动15.对于要求慢速移动的机构，螺旋优于齿条16.采用大传动比的标准减速箱代替散装的传动装置17.用减速电动机代替原动机和传动装置18.采用轴装式减速器二十二、联轴器离合器结构设计1.合理选择联轴器类型2.联轴器的平衡3.有滑动摩擦的联轴器要注意保持良好的润滑条件4.高速旋转的联轴器不能有突出在外的突起物5.使用有凸肩和凹槽对中的联轴器，要考虑轴的拆装6.轴的两端传动件要求同步转动时，不宜使用有弹性元件的挠性联轴7.中间轴无轴承支承时，两端不要采用十字滑块联轴器8.单万向联轴器不能实现两轴间的同步转动9.不要利用齿轮联轴器的外套做制动轮10.注意齿轮联轴器的润滑11.关于尼龙绳联轴器的注意事项12.关于剪切销式安全离合器的注意事项13.分离迅速的场合不要采用油润滑的摩擦盘式离合器14.在高温工作的情况下不宜采用多盘式摩擦离合器15.离合器操纵环应安装在与从动轴相联的半离合器。
机械设计基础中的机械结构设计如何设计稳定可靠的机械结构机械结构设计在机械设计中起到至关重要的作用，决定了机械装置的性能和可靠性。
为了设计出稳定可靠的机械结构，需要在设计过程中考虑以下几个关键因素：结构设计的基本原则、材料选择和适当的强度分析。
一、结构设计的基本原则在机械结构设计中，有一些基本原则必须遵循，以确保设计出稳定可靠的机械结构。
首先，机械结构设计应考虑载荷的作用方式和大小，合理布局并选择适当的结构形式。
其次，设计应尽可能减小结构的应力集中，并通过合理的结构设计来分散载荷。
此外，还应遵循经济、实用、安全、便于制造和维修等原则，综合考虑各种因素来达到最优的结构设计。
二、材料选择材料的选择对机械结构的稳定性和可靠性有着重要影响。
需要根据设计要求选择合适的材料。
在选择材料时，需要考虑其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、可加工性和可靠性等因素。
常用的机械结构材料包括钢、铁、铝合金等，根据实际应用情况选择最适合的材料以满足设计要求。
三、强度分析强度分析是确保机械结构稳定可靠的重要环节。
通过对机械结构进行强度、刚度、稳定性等方面的分析，可以确定结构的合理尺寸和工作条件。
强度分析可以利用有限元分析、理论计算和试验等方法来进行。
在进行强度分析时，应充分考虑各种载荷的作用、材料的力学性能以及结构的工况等。
四、优化设计为了进一步提高机械结构的稳定可靠性，可以进行优化设计。
优化设计通过改变结构形式、材料选择和尺寸等参数，以达到满足设计要求的最佳结构。
优化设计的方法包括参数优化和拓扑优化等，可以利用计算机辅助设计软件辅助进行。
总结在机械设计基础中，机械结构设计是一个重要的环节。
为了设计稳定可靠的机械结构，需要遵循结构设计的基本原则，选择合适的材料，进行强度分析，并进行优化设计。
通过合理的机械结构设计，可以提高机械装置的性能和可靠性，为实际应用提供更好的支持。
机械结构设计基本原则目录一、改善力学性能得结构设计原则。
.、(一)载荷分担原则、.、(二)均匀受载原则(载荷均布)、。
、(三)附加力自平衡原则(载荷平衡)。
、、(四)减小应力集中、。
、(五)提高接触强度原则。
..(六)提高刚度原则。
、(七)变形协调原则。
、。
(八)等强度原则、。
.(九)其它、。
.二、改善制造工艺性得结构设计原则、。
.(一)焊接件结构设计原则。
、、(二)铸件结构设计原则..。
(三)切削件结构设计原则。
、、(四)锻件结构设计原则、。
(五)薄板件结构设计原则。
、(六)其它。
三、提高装配质量得结构设计原则。
(一)便于运送原则。
.。
(二)便于方位识别原则。
、。
(三)方便抓取原则.。
(四)方便定位原则.、.(五)简化装配操作原则。
、、(六)可装配原则、。
、(七)各装配面依次装配原则。
.(八)简单联接件原则.。
、(九)便于拆卸原则、、。
四、提高精度得结构设计原则、、、(一)阿贝(Abｂe)原则。
.。
(二)误差校正与补偿、、、(三)误差均化、。
(四)误差配置。
、。
(五)位置精确微调、、.五、宜人化结构设计原则、、。
(一)减小操作者疲劳得结构、、.(二)易于发力得结构..、(三)减少操作者观察错误得结构。
、、(四)减少操作者操作错误得结构.、、(五)考虑人体得振动特性得结构及减少操作环境噪声得结构0.(六)减弱工作环境光线照度得结构。
..(七)保证合适工作环境温度得结构、、、六、其它机械结构设计要求简介、.。
(一)减轻腐蚀得结构。
、(二)符合材料热胀冷缩性质得结构..、讨论题..、机械结构设计基本原则机械工程师更好地适应现代机械设计得要素之一就就是掌握丰富得工程知识。
工程知识就是连接基础理论与实践经验得桥梁,就是现代工程师专业知识结构得本质特征、掌握一定得工程知识就是正确进行机械结构设计得前提,有些结构错误对一个缺乏工程知识得设计者来说就是不易事先觉察得、(见图)这一节从改善力学性能、制造工艺性、制造精度及装配精度等方面来介绍一些机械结构设计得基本原则。
这些基本原则体现了一些重要得机械结构设计工程知识,分类符合机械工程师得工作特点,简捷明了,具体生动,操作性强,便于学习。
一、改善力学性能得结构设计原则机械结构形式千差万别,但其功能得实现几乎都与力(力矩)得产生、转换传递有关。
机械零件具有足够得承载能力就是保障机械结构功能实现得先决条件。
所以在机械结构设计中,根据力学理论对零件得强度、刚度与稳定性进行分析就是必不可少得,并在此基础上,进行结构优化设计。
计算机辅助结构优化设计已被广泛应用于工程实际中。
但它所依赖得力学模型与复杂得实际结构及工况有差距,力学模型得精度通常很难提高;对稍微复杂一些得实际结构仍然停留在零件尺寸得优化上,而基本结构一般还得预先选定;只能针对一个具体得实例得到一个特定得数值解,并不能给予方向性指导。
因此计算机辅助结构优化设计不能代替工程知识得分析与总结,结合实例分析,掌握提高结构承载能力得结构设计原则,并为结构得创新设计提供可借鉴得思路、(一)载荷分担原则如果同一零件上同时承担了多种载荷得作用,则可考虑将这些载荷分别由不同得零件来承担。
采取一定得结构形式,将载荷分给两个或多个零件来承担,从而减轻单个零件得载荷,这种方法称为载荷分担。
这样有利于提高机械结构得承载能力。
如图５－10a所示,轴已经承受了弯矩得作用,如果齿轮再经过轴将转矩传递给卷筒,则轴为转轴,受力较大。
如果将齿轮与卷筒改用螺栓直接联接,则轴不受转矩作用,轴为转动心轴,结构较合理(见图５－1０b)。
如图5-11所示,靠摩擦传递横向载荷得普通螺栓联接常用销、套筒、键等抗剪元件来承担部分横向载荷,如图5得情况下,可选用推力轴承与径向接触轴承得组合结构来分别承受轴向载荷与径向载荷、如图5－13所示得带轮结构,传动带产生得轴压力与传动带传递得转矩分别通过不同得路径传递。
这样,轴只承受转矩,轴压力则直接由箱体承担了、图５—12 推力与径向轴承组合结构图5—13 带轮结构(二)均匀受载原则(载荷均布)在确定工作载荷得大小得情况下,可以考虑通过在结构上均匀分布载荷得方法,来提高结构承载能力。
尽量避免集中载荷,尽可能地将载荷分散在结构上,即为载荷均布。
如图5—14所示,经过简单得受力分析可知,受集中力得简支梁在C点得受力比受分布力得简支梁在C—14a。
a)ｂ)图５—14 简支梁受力分析a)集中力ｂ)分布力如图5-15,而使得行星轮之间得载荷分配出现不均匀得现象。
在图b中,将太阳轮改为浮动,则可达到各行星轮均载得目得。
如图5-１６所示为改善齿轮轮齿齿向载荷分布状态而采用得桶形齿结构。
正常齿上,载荷分布偏于轮齿得两端部分。
将轮齿修成桶形齿后,依靠齿面受力得弹性变形使载荷沿齿宽方向a)b)ａ)b)图5－1５行星齿轮减速器a)较差结构ｂ)改进结构图5－1６桶形齿与载荷分布ａ)正常齿b)桶形齿)。
为改善螺纹牙间载荷分配不均匀得现象,可采用悬置螺母、内斜螺母、环槽螺母等结构(见图5—１７b、ｃ、d)、a)b)ｃ)d)图５-17 改善螺纹牙间载荷分布ａ)螺纹受载示意图b)悬置螺母c)内斜螺母d)环槽螺母(三)附加力自平衡原则(载荷平衡)在力得传递过程中,一些机械结构常常不可避免地出现不做功得附加力,例如,斜齿轮啮合得轴向力,产生摩擦力得正压力,往复与旋转运动得惯性力,流体机械叶片上压力差引起得轴向力等,这些对结构功能毫无作用得附加力,加大了结构得负载,降低了机械结构得承载能力。
如果使其在同一零件内与其它同类载荷构成平衡力系则其它零件不受这些载荷得影响,有利于提高结构得承载能力,这就就是载荷平衡原则。
力自平衡措施得措施主要有:引入平衡件与对称安装、在高速回转机械中,必须靠结构得措施及动平衡得方法使旋转惯性力降低到允许得大小,这就要求回转件得质量须尽量相对与回转中心呈对称分布。
可通过对回转件在动平衡机上做动平衡实验,测出并消除超出允许值得不平衡质量。
做往复运动得机械,如连杆机构,也可在设计中采取结构措施与动平衡得方法,使其在运转时产生尽可能小得惯性力。
如图5-18ａ、5-19a所示得结构工作时产生得轴向力最终要影响到轴得受力,而在图5－１8ｂ、5—19ba)b)图5-１８斜齿轮啮合得自平衡方法a)较差结构b)改进结构a)b)图５－19 圆锥式离合器得自平衡方法ａ)较差结构b)改进结构(四)减小应力集中应力集中就是影响承受交变应力得结构承载能力得重要因素,结构设计应设法缓解应力集中。
在应力集中得部位,零件得疲劳强度将显著降低。
最大应力比该截面上得平均应力可以大2~5倍以上。
应力集中与零件得局部变化形式(见图5-2０)及零件得受力状态(见图5—21)图5－20 局部形状与应力集中图5-2１受力状况与应力集中普通螺栓联接,存在严重得应力集中现象。
如图５-22所示为螺栓头与螺栓杆在过渡处得应力集中情况。
从图中可以瞧出,在螺栓头与杆过渡处应力发生急剧变化,应力集中非常严重、一般可采用过渡圆角结构来缓解,但不够好,图中列出了四中过渡结构,其中以d图结构得效果最佳、a)b)ｃ)d)图５-2２螺栓头-杆过渡部位应力分布图如图５－２3注意避免多个应力集中源叠加。
如图5-24所示得轴结构中台阶与键槽端部都会引起轴在弯a)b)ａ)b)图5-23 降低截面尺寸变化处附近得刚度a)较差结构ｂ)改进结构图5－24 避免多个应力集中源叠加a)较差结构ｂ)改进结构(五)提高接触强度原则根据赫兹公式,提高高副接触强度有两条途径:一就是减小接触处得分布载荷,一就是增大两接触零件在接触部位得综合曲率半径、如图5-25所示,连杆机构得杆1与销2为线接触,如在销轴处增加零件3,则变线接触为面接触; c图为斜面—-推杆机构,零件６把推杆4与斜面５得点接触改为面接触;ｅ图增加了零件１０,也将点接触变为了面接触;将零件10改为零件11,则可以在零件9与11之间产生液体动压润滑、这样就减小接触处得分布载荷,降低了接触应力,提高了接触强度,而且还可以a)ｂ)c)ｄ)e)f)g)图5－25 用面接触代替点、线接触依次减小,ａ)ｂ)c)图5-26 增大接触处得综合曲率半径(六)提高刚度原则在进行结构设计时,在不增加零件质量得前提下,要尽量提高零件结构得刚度。
对于不同类型得零件,应根据其结构特点采用相应得措施、但总得来说要注意以下几点:1。
用受压、拉零件替代受弯曲零件;2、合理布置受弯曲零件支承(见图５—27);3、合理设计受弯曲零件得截面形状;4.合理采用筋板,尽可能使筋板受压;5、采用预变形方法。
比如三角形桁架代替受弯曲得悬臂梁,刚度就要好得多。
如图５—２8所示,选择不同类型得轴承对系统刚度也有明显得影响,且常与对弯曲强度得a)ｂ)a)b)图5-2７铸造支承结构ａ)较差结构ｂ)改进结构图5—28 轴承类型得影响(七)变形协调原则一个零件与另一个零件相接触,当在接触处难以同步变形时,零件间得接触区域里应力会急剧上升,这就是应力集中得另一种情况。
在接触处降低零件在力流方向上得刚度,尽量使两零件在接触区域里同步变形,降低应力集中得影响,此及为变形协调原则。
如图5-2９所示,过盈配合联接结构在轮毂端部应力集中严重,可通过降低轴或轮毂相应部位a)ｂ)c)ｄ)图5-29 过盈配合得联接结构如图５—30,从而引起轴承得失效,其原因即为轴承不能随着轴得变形而变形。
因此滑动轴承轴承座得结构设计应该a)b)图5－３0 轴承座得结构ａ)较差结构b)改进结构,如图5-３1a所示,就是一起重机行走机构得驱动轴,由于结构及其它条件得制约,轴上齿轮不能安装在轴得中点位置上,这将导致两行走轮因轴变形引起得扭角也不等。
这种力矩传递得不同步使得起重机得行走总有自动转弯得趋势。
改进得方法就是将齿轮两侧得轴得扭转刚度设计相等,a)ｂ)图5—3１轴承座得结构a)较差结构ｂ)改进结构(八)等强度原则一般,机械设计中得强度要求就是通过零件中最大工作应力等于或小于材料许用应力来满足,这样材料并为得到充分利用、最理想得设计就是应力处处相等,同时达到材料得许用应力值。
工程中大量出现得变截面梁就就是按照等强度原则来设计得。
比如,摇臂钻得横臂ＡB,汽车用得板簧与阶梯轴等(见图5—32)。
按照等强度原则设计时要注意两点:其一应用等强度原则得前提就是要方便制造;其二就是a)b)c)图５-3２满足等强度原则得结构a) 摇臂钻得横臂b) 车用得板簧c)阶梯轴(九)其它设计原则很多,下面介绍一些其它设计原则:１.空心截面原则弯曲应力或扭转应力在横截面上都就是越远离中心越大,而在中心处却很小,为了充分利用材料,应尽量将材料放在远离截面中心处,使其成为空心结构,从而提高零件得强度与刚度。
此即为空心截面原则、2、受扭截面封闭原则受扭转作用得薄壁零件得截面应尽量制造成为封闭形状,因为封闭形状比开口形状抗剪切能力强,抗扭刚度大。
