《机械结构设计规范》PPT课件.ppt

机械结构设计规范,机械设计规范 目 录,第一章 标准件设计准则 第二章 薄板件设计准则 第三章 防腐蚀设计准则 第四章 公差设计准则 第五章 焊接件设计准则 第六章 可靠性设计准则 第七章 力学原理设计准则,第八章 便于切削设计准则 第九章 热应力设计准则 第十章 塑胶件设计准则 第十一章 系统要求设计准则 第十二章 运动部件设计准则 第十三章 轴支撑设计准则 第十四章 铸件设计准则 第十五章 便于装配设计准则,第一章 标准件设计准则,1.1 标准化的重要性 1.2 选用标准件的意义 1.3 标准件的分类 1.4 优选器件准则 1.5 标准件种类最少准则 1.6 非标件慎用准则 1.7 相同装配相同标准件准则 1.8 腐蚀环境材料同质准则 1.9 外部螺钉特征一致准则 1.10 明显差异或完全相同准则,1.1 标准化的重要性,1 标准化是现代化大生产的必要条件 现代化大生产是以技术和生产高度社会化为特征的，分工越来越细，企业间的联系与协作协调越来越广泛和密切。 标准化是企业间联系与协作协调的工具与手段。 1） 它能使企业建立最佳秩序，提供共同语言； 2） 它能让各企业看到共同的目标与利益； 3） 它能对各企业有无偏见的、规范的、权威的约束； 4）它能给各企业带来成功，也能给社会带来巨大效益。 2 标准化是实行科学管理和现代化管理的基础 科学管理的创始人泰勒说过：引进科学管理必将结出丰硕之果。使所有的工具和工作条件实现标准化和完美化。 1）. 标准化为企业管理提供目标和依据； 2）.标准化使企业内各单位的技术标准和管理标准实现统一，充分发挥企业管理系统的管理功能； 3）.标准化有利于企业和企业之间的协作、约束与协调,3 标准化有利于先进的生产组织和制造技术的推广应用 1）. 生产专业化是先进的组织形式，具有很突出的优越性，标准化对专业化生产起到了促进，推动巩固作用。专业化生产需要批量，标准化的形式是通用化系列化组合化模块化，有利于缩减类型品种，增加批量。 2）. 市场多样化和个性化的需求使定制生产成为主流，使企业面临开发新品的速度和多品种生产的压力，标准化（如模块化）是解决这一难题的最好办法。 4 开展标准化有利于提高产品质量和发展产品品种 消费者希望物美价廉、样式新颖、品种繁多、信息透明可比，标准化能解决这一问题： 1）. 质量标准能揭示质量差距促进质量进步和新品开发； 2）. 标准化有利于提高企业的综合素质和质量保证能力； 3）. 标准化设计思想的贯彻使企业（简化能消除低功能产品，系列化能以最佳的品种发展变形产品，组合化和模块化能以最少要素最快速度组合出更多新产品）能快速反应市场需求，取得竞争优势。 5 标准化是消除浪费节约活劳动和物化劳动的有效手段 减少重复劳动。 （发展国际贸易、保护消费者利益、保障安全、技术进步等）,标准化的作用就像有些专家说的：如果就市场竞争而论，标准化的作用简单地说，就是能够“赢得市场竞争”。当然并不是企业一开展标准化就能赢得市场竞争。但是，企业没有搞好标准化，就无法赢得市场竞争。 由于国家大力推行国家标注和标准化体系使得我国的企业 都是执行国家标准的企业，也产生了无数专业化的生产标准件的厂家。标准件一般是指螺钉螺帽、垫圈、弹簧、轴承等等，从广义来说电视机、电机、减速机、电器机柜、电脑、自行车、摩托车等也是标准件产品。标准化的作用正是通过标准件和标准化体系实现的。 举例说明产品标准化作用。,1.2 选用标准件的意义,1. 选用标准件可以节省大量设计时间； 2.选用标准件可以节省大量原材料； 3.选用标准件可以节省大量生产工时； 4.选用标准件方便装配和出厂维修； 5. 专业化厂家大批量生产的标准件质量更胜一筹。 总之，选用的标准件比例越多节约的资金越多，企业可以把更多的精力用在产品的功能和品质上。,1.3 标准件的分类,1. 从标准件使用材料分： a.黑金属-碳钢合金钢不锈钢 b.有色金属-铜合金铝合金鎂合金钛合金 c. 非金属-塑料尼龙橡胶岩棉陶瓷 2.从标准件使用功能分： a. 各种螺钉、螺帽、垫圈、销钉、铆钉、键 b. 各种弹簧及弹性元件 c. 各种密封圈及密封元件 d. 各种轴承、丝杠丝母、直线导轨、五金件 e. 各种操作件、润滑件 f. 各种型材、法兰、管接头 g. 各种电脑、减速机、减速器 h. 各种刀量卡模具及各种工艺装备,1.4 优选器件准则,建立优选器件清单； 制定清单中增加物料的控制流程； 通过流程控制物料种类和规格。,1.5 标准件种类最少准则,标准件种类不超过_种 单一种类中规格不超过_种,1.6 非标件慎用准则,自行设计和非标螺钉慎用； 若不可避免，考虑系列产品公用的设计,1.7 相同装配相同标准件准则,相同装配要求用相同的标准件。,1.8 腐蚀环境材料同质准则,在腐蚀性环境下工作的设备，标准件材料与构件材质须相同，如不同，标准件加套管等隔离防护措施，避免腐蚀。,1.9 外部螺钉特征一致准则,外部螺钉型号、颜色一致,1.10 明显差异或完全相同准则,用到的标准件，要么有明显差异，要么完全相同， 有明显差异是为了防止装错，完全相同是为了维修过程的互换性。 检查：维修过程重装时，应没有螺钉装错依然能够装上的情况， 并分析螺钉装错不会造成事故。,第二章：薄板件设计准则,2.1 薄板翻边准则 2.2 薄板零件禁攻丝准则 2.3 薄板件判定标准 2.4 形状简单准则 2.5 节省材料准则 2.6 足够强度刚度准则 2.7 避免粘刀准则 2.8 弯曲棱边垂直切割面准则,2.9平缓弯曲准则 2.10 避免小圆形卷边准则 2.11 槽孔边不弯曲准则 2.12 复杂结构组合制造准则 2.13 避免直线贯通准则 2.14 压槽连通排列准则 2.15 空间压槽准则 2.16 局部松弛准则,2.1 薄板翻边准则,薄板（0.8mm）的零件，安装螺钉过孔位应有折边。 大的薄板件四周都有折边，如汽车覆盖件。,2.2 薄板零件禁攻丝准则,薄板（0.8mm）的零件禁止翻边攻丝,2.3 薄板件判定标准,确认是否有薄板件，判定标准：板厚和其长度相比小得多的钢板，特点是横向抗弯能力差,包括三个加工工艺： 1下料包括剪切和冲裁； 2成形包括弯曲、折叠、卷边和深拉； 3连接包括焊接和粘接。,2.4 形状简单准则,用直线、圆形等简单形状，便于加工,2.5 节省材料准则,明确了解所选用材料的原材料形状 形状设计考虑加工时的自拼接，减少下脚料，尤其是批量大时， 解决方法：1下料排列方法优化；2下脚料再利用,2.6 足够强度刚度准则,1尖角刚度不足，用钝角代替； 2两孔间距不宜太近，避免切割冲孔时的裂纹； 3细长板条剪裁会产生裂纹，应避免。,2.7 避免粘刀准则,需要冲裁切割部分作如下处理： 1留有一定坡度； 2切割面连通。,2.8 弯曲棱边垂直切割面准则,切割后的薄板如果需要进行弯曲，弯曲棱需垂直于切割面； 不能保证时，应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个r2倍板厚的圆角。否则会有裂纹的危险。,2.9平缓弯曲准则,对板材进行弯折时，弯曲半径不宜太小，外侧会出现裂纹，内侧会出现褶皱。,2.10 避免小圆形卷边准则,r1.5倍的板厚；不要完全的卷形。加强刚度，避免棱边划伤。,2.11 槽孔边不弯曲准则,弯曲棱边与槽孔的棱边的距离大于弯曲半径+2倍壁厚的距离；或者让槽孔横跨整个弯曲棱边。,2.12 复杂结构组合制造准则,将超过二（三）道工序的结构件的结构进行分解，分解成只 由圆形、直线等组成的简单结构，然后焊接在一起。,2.13 避免直线贯通准则,1. 薄板横向弯曲刚度较差，用加压槽的设计避免。 2. 并且无压槽区域禁止直线贯通，贯通的低刚度无压槽窄带区域易成为板面弯曲失稳的惯性轴。 3. 不规则排列是消除直线贯通的较好方法,2.14 压槽连通 排列准则,压槽终点是薄弱点，通过连通消除终点为佳,2.15 空间压槽准则,非单一平面的薄板结构，棱边附近是失稳的薄弱环节，设计压槽不能只在一个平面上设计，需要设计成空间的。,2.16 局部松弛准则,薄板局部变形受阻碍时，会出现皱折， 在皱折附近设几个小的压槽，减少变形阻碍。,第三章：防腐蚀设计准则,3.1 避免大面积叠焊准则 3.2 避免间隙腐蚀准则 3.3 避免局部微观腐蚀环境准则 3.4 防止流体通道淤积原则 3.5 避免大温度和浓度梯度差准则 3.6 防止高速流体准则 3.7 腐蚀裕度准则 3.8 最小比表面积准则 3.9 便利后继措施准则 3.10 良好力学状态准则,3.1 避免大面积叠焊准则,是否存在大面积的叠焊、缝隙中的残留物可能导致零件生锈 确认腐蚀环境条件：两个不同电化学位势的电极分别是什么？两个电极通过何方式实现电接触？浸泡两电极的电解质是什么？如何形成的？ 确定是面腐蚀还是点腐蚀如果是面腐蚀，选择增加板的厚度，按照预期设计寿命留出板厚余量。 选择其中一种防护层工艺方法：电镀、喷涂、浸渍上漆、渗透、滚压、化学转换等,3.2 避免间隙腐蚀准则,金属浓度不同，间隙内腐蚀产物经水解化作用酸化，氧气扩散困难，发生间隙腐蚀的可能性大得多，例如支承结构、钢架结构、点焊、单侧焊、容器衬板中。 避免间隙结构出现； 将间隙密封，使腐蚀性物质无法进入； 将狭窄空间设计成较大空间，不停的对流使电解质平衡。,3.3 避免局部微观腐蚀环境准则,不同金属是否有电接触？ 通过加绝缘措施使不同金属没有电接触； 有电接触的不同金属，哪是贱金属，哪是贵金属？如有螺栓、螺钉连接的结构 确定贱金属是不是要保护的防腐蚀部件（贱金属充当阳极被腐蚀），如果是则采取系列措施，如果不是，则贵金属是被保护部件，牺牲贱金属（阳极）被腐蚀，保护贵金属（阴极），则不必作技术处理 5. 金属是否被电解质包围；,3.4 防止流体通道淤积原则,结构上保证停车期间，管道中的介质能空干，否则温度下降，残留介质在器壁上浓缩结壳，再启动后壁受热，粘结在器壁上的结壳成为应力裂纹腐蚀源,3.5 避免大温度和浓度梯度差准则,防止大的温度和浓度梯度，否则会引起沉淀物、冷凝物、局部势差； 高温度、高浓度也会加速腐蚀过程； 局部高温引起结壳，结壳反过来加剧局部过热； 4. 局部低温会导致冷凝,3.6 防止高速流体准则,常出现在高湍流区；确认结构系统里是否存在高湍流区？ 1、结构改进，增大弯管弯曲半径； 2、过滤和离心分离流体，消除固体粒子和气泡； 3、阴极保护或加防腐剂； 4、在危险壁面电镀或加涂层； 5、选择具有坚硬保护层不易腐蚀的材料。,3.7 腐蚀裕度准则,对腐蚀速率较慢、均匀的面腐蚀适用；腐蚀速率和设备的设计寿命确定壁厚,3.8 最小比表面积准则,在容积相等的前提下，使受腐蚀的表面最小，比表面积=表面积/体积 六面体正方体圆柱体椭圆体球体,某储液罐，10立方米容积，是用一个大罐还是用十个小罐减少腐蚀更好一点？,3.9 便利后继措施准则,不能通过结构措施消除的腐蚀损 坏，可设计上为后续更换腐蚀部 件或加防护措施提供便利 1、易于观察腐蚀损坏； 2、易于更换腐蚀严重的构件； 3、易于上涂层，易于电镀,3.10 良好力学状态准则,1. 类似于焊接件里的强度要求设计规范，让焊缝处于较好的受力状态； 2. 拉应力会加剧腐蚀； 3. 裂纹应力同时存在时，可能产生应力裂纹腐蚀,第四章：公差设计准则,4.1 关键配合尺寸的加工要求明确准则 4.2 同一道工序准则 4.3 减少刚体转动位移准则 4.4 避免双重配合准则 4.5 最小公称尺寸准则 4.6 避免累积误差准则 4.7 形状简单准则 4.8 最小尺寸数量准则 4.9 采用弹性元件准则 4.10采用调节元件准则,4.1 关键配合尺寸的加工要求明确准则,关键配合尺寸的加工是否有 粗糙度或形位公差的要求,4.2 同一道工序准则,对有平行、同轴、对中等要求的加工面，设计上尽量使这些有位置精度要求的元素在同一道工序中加工 平行、同轴、对中等要求的加工面，只用一道工序解决,4.3 减少刚体转动位移准则,消除刚体位移； 2. 减小配合面到传动中心的距离；有转动倾向的配合、减小配合面到转动点的距离,4.4 避免双重配合准则,禁止两个或更多个配合面,4.5 最小公称尺寸准则,1. 同样加工精度，构件公称尺寸越小，越容易加工；即构件尺寸越小，加工精度越容易提高； 2. 使较高配合精度要求的工作面的面积和配合距离尽可能小,4.6 避免累积误差准则,要尽量避免串联尺寸链上的标注方法，非功能性的尺寸可以不标,4.7 形状简单准则,1.配合面的几何形状应尽量简单， 2.圆柱面代替圆锥面， 3.平行、垂直面代替倾斜面,4.8 最小尺寸数量准则,配合性能和多个尺寸相关时，误差累积会致配合精度难提高，应尽量使配合面和较少的尺寸相关,4.9 采用弹性元件准则,导轨、螺纹、绞联、插接有间隙会降低配合精度，过盈摩擦力太大会咬死，这种配合状态用选择公差的方法难实现，用柔度大的弹性体消除间隙,4.10采用调节元件准则,螺母或弹性垫片实现,第五章：焊接件设计准则,5.1几何连续性原则 5.2避免焊缝重叠 5.3焊缝根部优先受压 5.4避免铆接式结构 5.5避免尖角 5.6便于焊接前后的处理操作和检测准则 5.7对接焊缝强度大及动载荷设计准则 5.8焊接区柔性准则 5.9最少的焊接 5.10材料的可焊性，碳钢中的碳含量 5.11前处理、后处理工艺 5.12焊缝受载形式利于焊接工艺准则,5.1几何连续性原则,几何连续性原则，避免在几何突变处设置焊缝，这里应力集中，如果不能避免，则设定过渡结构 焊缝连接的两侧，板厚不一致，不能保证几何形状的连续性，则设定过渡结构 简筒风头是曲率突变区，应力集中，应远离，如右端。,5.2避免焊缝重叠,避免焊缝重叠，多条焊缝交汇处刚性大，结构翘曲严重会加大焊缝内应力； 结构多次过热，材料性能下降，应避免 措施有三个： 加辅助结构； 切除部分； 焊缝错开,5.3焊缝根部优先受压,焊缝根部优先受压，焊缝根部有裂纹，易产生缺口作用 承受拉载荷能力 承受压载荷能力,5.4避免铆接式结构,铆接式结构通常用衬板搭接形式，焊缝多，费材料，造价高，且导致力流转折，提高了焊缝处的应力水平,5.5避免尖角,避免尖角，焊接处尖角定位困难，且尖角热容体太小，尖角易被熔化,5.6便于焊接前后的处理操作和检测准则,结构的设计便于焊接前、后的处理、焊接的操作和检测。 1、足够大的操作空间； 2、焊接时易于定位，易于操作，电极不会和周围的板粘结； 3、焊接后便于检查；,5.7对接焊缝强度大及动载荷设计准则,对接焊缝强度较大，尤其动载荷时优先采用,5.8焊接区柔性准则,焊接时的热变形在冷却后不能完全消除， 产生残余变形，引起热应力。 解决措施： 热处理工艺降低热应力； 降低焊接区周围的刚性，从根本上减少内应力的产生。,5.9最少的焊接,最好的焊接是最少的焊接，减少焊缝的数量，减少焊缝的长度。 焊接的强度总会低于母材 焊接过程的热应力总会对材料特性有影响。,5.10材料的可焊性，碳钢中的碳含量,材料的可焊性，碳钢中的碳含量0.22%,5.11前处理、后处理工艺,前处理、后处理工艺,5.12焊缝受载形式利于焊接工艺准则,焊缝受载形式利于焊接工艺的进行,第六章：可靠性设计准则,6.1冗余法则 6.2零流准则 6.3可靠的工作原理准则 6.4裕度准则 6.5安全阀准则 6.6简单准则,6.1冗余法则,重复设置多个功能相同元件，分功能冗余和原理冗余； 功能冗余：原理相同、功能相同的备份；功能冗余针对元件本身而非外界环境因素的失效； 原理冗余：相同功能，不同原理的元件互为备份。原理冗余采取不同的原理器件，比如对锅炉安全阀的监测，可以用电、光、热敏等不同原理的传感器，可避免在某一失效因素下，两个器件不会同时失效。,6.2零流准则,在需要外部构件执行某项功能时，让它不依赖或尽量少依赖外部条件，从而减少可能阻碍其执行功能的外在因素。,电磁车刹右图 通电 磁力使车刹强迫分离 左图 断电 弹簧力使车刹抱紧 按零流原理设计的阀门,6.3可靠的工作原理准则,机械优于电气、电磁、液压系统，工作性能较可靠； 形状联结方式比力联接方式可靠，外界因素难改变机械构件的几何形状，但容易改变其受力状态。,可靠的工作原理准则,6.4裕度准则,安全系数方法，通常加大构件尺寸，工程上很多因素自身并无一个绝对的数值，而是一个分布范围，裕度设计是解决问题的根本。 断裂破坏、热应力破坏等因材料特性引起的问题，在构件尺寸上加强裕度设计无效,6.5安全阀准则,有意安置一个薄弱点，丢卒保帅 安全阀、保险丝,6.6简单准则,最少数量、最简形状、最少工艺步骤、最简加工装配工艺、最普通材料、最简工具、最简拆卸步骤 结合零部件特点，设定量化评估指标,第七章：力学原理设计准则,7.1强度计算和试验准则 7.2均匀受载准则 7.3力流路径最短准则 7.4减低缺口效应准则 7.5变形协调准则 7.6等强度准则 7.7附加力自平衡准则 7.8空心截面准则 7.9受扭截面凸形封闭准则 7.10最佳着力点准则 7.11受冲击载荷结构柔性准则 7.12避免长压杆失稳准则 7.13热变形自由准则,7.1强度计算和试验准则,对承受较大负载或扭矩的钣金位置，强度须经过计算，并安全合格； 必要时须有试验报告和数据。,7.2均匀受载准则,通过构件设计，使受力载荷分布均匀，载荷不集中可以保证同等条件下，承受的应力成倍增加。 连续性和载荷均匀分布的设计可以实现。,7.3力流路径最短准则,力流优先走较短路径，刚度最大的路径； 力线连续。为提高构建刚度，尽量使力流路径最短，越短则受力区域越小，累积变形就越小，刚度就提高。 尽量保证力流线路的直线状态，这时力流路径最短,7.4减低缺口效应准则,缺口效应的原因是力流在截面突变处，被迫急剧改变原有路径，因而力流抢近道引起近道局部力线拥挤，应力急剧集中上升。 解决措施： 避免截面突变的设计，尤其是避免力流截面急剧变小； 降低缺口附近的材料钢度； 加预压力应力； 避免力流突然转弯 孔、槽、螺纹、台肩等缺口处易发生；判定标准是界面尺寸变化的急剧程度；,7.5变形协调准则,在力的传递中，构件会发生变形，变形不对称、接触面变形不匹配等都会引起走偏、应力集中等问题； 解决措施： 在接触面处，降低构件在力流方向上的刚度，以便减少对另一构件变形的阻碍，使变形同步； 如：轴承的轴固定架、天车的导轨,7.6等强度准则,构件局部的应力和该处的材料许用值相等。省材料降能耗。 注意次要载荷的影响,7.7附加力自平衡准则,力传递中，出现的无用力或力矩，白白增加损耗， 通过让附加力自行平衡或抵消的方法解决。 解决措施： 平衡件； 对称安置,7.8空心截面准则,弯曲和扭转应力在横截面越远离中心越大，横截面中心很小，同等材料截面积情况下，空心的结构有更好的强度和刚度。 空心也可以通过其他形式实现，不一定就得是圆管形； 空心结构的壁厚不能太薄，否则发生局部皱折而丧失承载能力,7.9受扭截面凸形封闭准则,受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状，抵抗剪切变形的能力低，扭转刚度就低。,7.10最佳着力点准则,力矢量经过横截面扭转中心，不会产生附加扭矩； 多个力的作用节点尽量使力矢量交汇于一处，避免附加弯矩，降低应力水平。,7.11受冲击载荷结构柔性准则,在有冲击载荷的情况下，加大其柔性，避免冲击， 但快速响应特性会下降。 柔性准则的措施： 增加等截面杆的长度； 避免截面突变； 安装缓冲器； 选用弹性模量小的材料。,7.12避免长压杆失稳准则,对金属构件，压应力是拉应力的多倍，但压状态下，失稳破 坏会破坏强度，设计上应避免。 注意检查是否有细长杆受压结构。 改进措施有： 加大截面惯性矩； 减小压杆长度； 加强支撑约束性； 截面形状与约束方式的最优组合； 合理选材 处于弹塑阶段的中小柔度杆，用高强度钢； 对大柔度杆，高强度钢不能提高其稳定性，须用普通钢。,7.13热变形自由准则,使结构因为受热的变形自由。 具体措施： 留有热变形的间隔 加膨胀节 或将管道做成弯的。,第八章：便于切削设计准则,8.1便于退刀准则 8.2最小加工量准则 8.3可靠夹紧准则 8.4一次夹紧成形准则 8.5便利切削准则 8.6减少缺口效应准则 8.7避免斜面开孔准则 8.8贯通空优先准则 8.9孔周边条件相近准则,8.1便于退刀准则,受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状，抵抗剪切变形的能力低，扭转刚度就低。,8.2最小加工量准则,1. 选择合适毛坯，使毛坯接近构件形状； 2. 分解构件，使单一复杂构件拆成多个标准毛坯形状简单构件； 3. 平缓过渡； 4. 减小行程,8.3可靠夹紧准则,加工过程要有夹持面，否则会单独需要设计工装、难以加工、加工过程夹持不牢容易飞出伤人,8.4一次夹紧成形准则,一次夹紧就可以加工到位；中间更换夹持部位，加工配合精度难以保证 切削件尺寸单向变化,8.5便利切削准则,形状简单，比如圆柱体较容易加工； 内外有别，避免结构内部加工键槽和高精度配合，对内孔和外壁的倒角、棱等采取不一样的设计要求，因为加工难度不一样。,8.6减少缺口效应准则,1. 不同截面间平缓过渡； 2. 减低缺口周围刚度； 3. 避免尖锐棱边。,8.7避免斜面开孔准则,斜面上钻孔，钻头不好定位,8.8贯通孔优先准则,贯通孔使刀臂两端平衡成为可能，盲孔只能是悬臂支撑，刀具易发生变形，产生加工误差。,8.9孔周边条件相近准则,孔周边的约束条件要求基本相同。约束条件包括材料的弹性、构件的形状和支撑情况，差别大了，钻头将退让到加工抗力小的一侧，产生加工误差。 钻眼睛孔时，已钻出的孔须填入相同的材料，再钻孔,第九章：热应力设计准则,9.1问题点明确准则 9.2知识点明确准则 9.3减法结构准则 9.4加法结构准则 9.5方向调节原则 9.6消除温度差准则 9.7自由膨胀准则 9.8柔性准则,9.1问题点明确准则,找出热胀冷缩导致功能误差的设计点； 温度变化大条件下，材料发生功能变化的设计点； 同一机构不同部件间，温度不同致热变形不同步的设计点； 举例： 钟表的表针； 直管道连接温差较大，骤冷骤热导致的膨胀收缩；,9.2知识点明确准则,材料热胀冷缩导致的功能性障碍； 各材料的热膨胀系数不同导致的配合问题和功能障碍； 热变形受到阻碍时构件内部产生的热应力； 累积变形量和构件的尺寸成正比,9.3减法结构准则,单一构件的热膨胀必然存在，通过组合构件，让各构件的热膨胀互相抵消。,9.4加法结构准则,对相对热变形不同导致的结构配合问题，通过增加中间过渡结构，将其中一个构建分解为两个不同膨胀系数材料的构件，使组合膨胀效果与另一配合构件的膨胀效果一致。,9.5方向调节原则,通过结构设计，将膨胀方向转移到非配合面上去 如轴承的固定-松弛装配方法,9.6消除温度差准则,相同材料的两构件，因为温度不同，导致膨胀程度不一样，出现热变形。 解决措施：使有关构件的热传递边界条件尽量相近或相同,9.7自由膨胀准则,9.8柔性准则,两构件热变形不能消除时，加大构件的柔性减少热应力。比如用软管、橡胶材料、将热应力的直线方向转变成曲线方向等。,第十章：塑胶件设计准则,10.1零件配合无变形过应力准则 10.2避免翘曲准则 10.3细长筋受拉准则 10.4避免内切准则 10.5避免尖锐棱角准则 10.6铸塑构件避免局部材料堆积 10.7避免局部表面倒塌准则 10.8避免公差精度准则 10.9非各向同性准则 10.10粘合面剪切力原则 10.11螺栓带衬板准则 10.12最小壁厚准则 10.13避免局部材料堆积准则,10.1零件配合无变形过应力准则,与其他零件配合无有变形；与其他零件配合是否松或者紧,10.2避免翘曲准则,一般是不均匀冷却引起。 原因： 材料分布不均匀； 散热边界条件不均匀； 结构不对称。 措施： 在不可避免不均匀情况出现时，两不同壁厚间设置缓慢过渡段； 大平板结构均匀，散热不均匀，外快内慢； 带拐角构件内外散热不均匀,10.3细长筋受拉准则,塑料件优先受拉（塑料的弹性模量低，细长结构易出现失稳问题） 和铸件优先受压准则相反（铸件内部缺陷的裂纹是主要破坏原因） 细长筋拉应力,10.4避免内切准则,有内切的结构无法直接脱模，模具复杂，容易产生废品。,10.5避免尖锐棱角准则,两个交界面处会产生棱角，几何形状不连续，有严重的应力集中，容易损坏，尤其是有交变应力作用时，可用倒角和平滑结构过渡段代替。棱角不可避免时，减少棱角附近的刚度来减少应力集中,10.6铸塑构件避免局部材料堆积,1 构件壁厚不同，冷却速率不同，易变形、空洞、冷却时间长、费材料。这个特性同铸件，尤其是两个厚度不同的界面接缝处。 2 对既需要刚度、强度，又要避免局部材料堆积的地方用加强筋的设计方法,10.7避免局部表面倒塌准则,冷却不均匀或塑料熔液入模不到位导致，冷却不均匀原因为局部材料堆积或壁厚过大。 塑料平板设加强筋，平板上筋的对面一侧容易倒塌； 大壁厚容易产生空洞； 螺栓处构件受力变形，可加壁厚或缩短螺栓,10.8避免公差精度准则,塑料构件弹性模量小，公差精度低于金属构件很多，所以须避免大尺寸小公差的设计。 措施： 将配合面尺寸缩小； 同一公差要求部分放入同一半的模具中； 利用塑料易变形的特点，低公差结构设计满足高配合精度要求。,10.9非各向同性准则,塑料与金属不同，纤维方向和受力方向一致，纤维方向和浇铸的流动方向一致。,10.10粘合面剪切力原则,塑料件经常粘接， 粘接处受剪切力，避免撕扯力,10.11螺栓带衬板准则,塑料件的螺栓连接一定要带衬板，塑料承受力有限易变形,10.12最小壁厚准则,壁厚尽可能小 大的实体结构尽量用空腔结构代换，省材料，壁厚处易积累气泡导致构件质量缺陷， 大平面构件需要加强刚度可采取加筋、设凹槽、平面设计成拱形等途径，而不是加大壁厚,10.13避免局部材料堆积准则,铸件中切忌材料的堆积，尤其是两个厚度不同的界面接缝处。 构件壁厚不同，冷却速率不同，易产生铸造应力、变形、空洞和裂纹,第十一章：系统要求设计准则,11.1结构布局重心居中准则 11.2兼顾产品系列准则 11.3销售价格和预期成本； 11.4年度、月度批量； 11.5销售卖点预设计准则； 11.6配套人员技能与公司薪酬匹配准则 11.7同类产品缺陷清晰准则 11.8用户环境明确准则 11.9隐含环境条件明确准则 11.10环境条件变化率明确准则 11.11环境材料匹配准则 11.12非传动机构优先准则 11.13复杂结构功能分解准则 11.14功能合并准则 11.15等强度准则,（续上页）,11.16裸露边角倒角准则 11.17设计公差与加工公差能力匹配准则 11.18系统接地安全设计准则 11.19整机包装要求 11.20整机运输要求 11.21整机安装要求 11.22配件的现场配套准则 11.23整机的维修级别定义准则 11.24维修工具、维修设备明确准则 11.25量化指标考核准则 11.26部件的维修级别准则 11.27建立企业优选器件清单 11.28接口规格一致准则 11.29接口规格不一致准则 11.30螺纹螺母同材质准则,11.1结构布局重心居中准则,整机布局对部件的装配位置和重量有明确的要求 计算结构中心的高度和偏离中心的程度。,11.2兼顾产品系列准则,本产品系列包括几个型号? 型号间的指标和功能差别？ 几个公用模块； 继承已有产品的哪些模块零件或设计? 哪些模块或、零件或设计将被后续产品继承?,11.3销售价格和预期成本,11.4年度、月度批量,按企业实际,11.5销售卖点预设计准则,确定销售卖点； 哪些设计细节和方案支持这些卖点； 与竞争产品的差异点。,11.6配套人员技能与公司薪酬匹配准则,对装配人员、客户服务人员的技术水平要求与公司同类员工薪酬水平匹配；,11.7同类产品缺陷清晰准则,明确了解同类产品的常见故障； 产品的技术方案如何规避这些故障的措施。,11.8用户环境明确准则,温度 湿度 温变和温变率 盐雾 气压条件 颠簸摇摆振动 自身重量 受力条件 系统需配套的环境条件要求,11.9隐含环境条件明确准则,对设备自身、配套设备或同环境下的设备运行时，如果导致实际环境条件与非工作状态预期标准下的气候环境有较大差异，须按照最恶劣的条件作为设计要求。,11.10环境条件变化率明确准则,设备实际运行条件下，环境条件变化的变化率是多少？ 变化率对机器性能的影响在设计上的防范措施。,11.11环境材料匹配准则,设备系统与其工作环境、储存环境相接触的材料没有电势差； 有电势差，但不会产生电解液（见防腐蚀设计规范）,11.12非传动机构优先准则,不用或少用传动、运动装置的系统设计方案优先,11.13复杂结构功能分解准则,确认是否有承担3个（含）以上功能的结构件，如果有，则予以功能分解，由多部分分别承担子功能。 如：V形三角带：纤维绳承担拉力、橡胶填充承担挤压拉伸、包布承担与轮槽的摩擦力,11.14功能合并准则,对单一功能的构件，可以将多个功能合并为一个功能。,11.15等强度准则,使各截面的强度相等原理，省材料、减重量、降成本 悬臂支架、阶梯轴,11.16裸露边角倒角准则,机器运行、储存、加工检测、安装、打开机箱调试维修时，可能露在机器外面的部分，要设计倒角。,11.17设计公差与加工公差能力匹配准则,11.17设计公差与加工公差能力匹配准则,11.18系统接地安全 设计准则,电气安全分类I类、II类？ 对接地阻抗值的要求？ 画出系统接地图,11.19整机包装要求,外观、表面精度高要求的机加件，加工后到生产装配现场的包装方式是否有要求,11.20整机运输要求,包装材料不违背用户地区的法规要求； 包装材料不违背运输过程环境和运输过程储存环境的要求； 包装后的整体尺寸与运输方式的标准尺寸匹配较佳（船运、航空等）。,11.21整机安装要求,现场安装没有需要多于1人才能搬动的零部件，即零部件重量不超过_Kg； 安装方式不需要1人搬动，同时要对孔等有精度要求的操作、或搬动+螺丝安装同时进行的操作； 如果必须用工具配合，要求是用户现场容易配套的辅助搬运设备。,11.22配件的现场配套准则,易损件、配件、附件等在设备现场附近比较容易采购到(中小规模企业适用)，如标准件、管路、卡箍、接头、螺丝、螺母等,11.23整机的维修级别定义准则,维修级别分为三级： 现场级（用户现场维修） 中继级（办事处、代理商处设维修站） 本部级（公司总部或区域的大型维修中心）,11.24维修工具、维修设备明确准则,列出用到的安装辅助设备、工具、工装、仪器、仪表、零件,11.25量化指标考核准则,确定出不同级别的维修场合的量化指标， 禁止用2手+2个工具同时进行的装配和检修； 现场工具工装仪表的数量不超过_件； 现场工具工装仪器仪表的价值不超过_元人民币；,11.26部件的维修级别准则,军品军标可维修性分级 连队级 中继级 基地级,民品可维修性分级 用户现场级 办事处级（代理商级） 总部级,运输 包装 拆卸 备品备件数量,民品可维修性分级 用户现场级 办事处级 （代理商级） 总部级,维修工具简单； 检修设备便宜便携 维修配附件现场可以解决 维修人员要求低 维修人员的情绪需求 维修资料,11.27建立企业优选器件清单,在满足产品功能的基础上，各种标准件，通用件的品种越少越好。,11.28接口规格一致准则,相同接口规范的接口件应统一成一种规格； 不同接口规范的接口件禁止用同一种规格； 但对有公母头区别的接插件，可以靠分别用 公、母头的同规格接插件区分,11.29接口规格不一致准则,11.30螺纹螺母同材质准则,螺母与螺纹使用相同的材料，避免膨胀系数不同和腐蚀的发生。包括接插件固定、结构间的铆接等。,第十二章：运动部件设计准则,12.1可活动部件预防准则 12.2运动部件防护和标识准则 12.3运动部件磨损储存腐蚀SFC分析准则 12.4磨损后的运动部件安全设计准则 12.5最大活动范围受控准则 12.6运动部件装配专用工装夹具准则,12.1可活动部件预防准则,多次运转后容易脱落和卡死，须有措施： 防脱落措施，使活动部件仅仅松脱但仍能维持运动功能； 即使运动部件脱落，也不会脱落或飞出,12.2运动部件防护和标识准则,装好的风扇有防护件，手指不能伸入，拆卸防护件必须使用工具 运动部件有防护，实际限制不能加防护措施，则须有清晰的图示警示标志。 磨损后的运动部件无安全风险，且磨损易于检查。,12.3运动部件磨损储存腐蚀SFC分析准则,分析运动部件因为长期使用磨损、长期储存腐蚀而引起的单一故障后果，并有针对性预防措施。,12.4磨损后的运动部件安全设计准则,磨损后的运动部件无安全风险，且磨损易于检查。,12.5最大活动范围受控准则,运动部件的活动范围有严密的理论推导，活动位置已量化； 如果有故障发生，有设计措施保证活动部件不会超出设计范围。,12.6运动部件装配专用工装夹具准则,运动部件装配应有专用的工装夹具以满足定位精度要求。,第十三章：轴支撑设计准则,13.1轴向静定准则 13.2固定轴承轴向能双向受力准则 13.3固定轴承四面定位准则 13.4松弛轴承至少一圈定位准则 13.5受变载轴承圈固定准则 13.6可分离轴承的配合固定准则 13.7可分离轴承的调隙准则 13.8便利安装拆装准则 13.9滚动轴承滑动轴承不混用准则 13.10保障轴向定位可靠准则 13.11过渡配合准则 13.12避免双重配合准则,13.1轴向静定准则,轴在轴向上不能有刚性位移（静不定），也不能有阻碍自由伸缩的多余约束（超静定）。 三种方案： 固定松弛支撑方式； 单侧止推支撑方式； 单侧止推游动支撑方式,13.2固定轴承轴向能双向受力准则,确认是否属于固定松弛支撑结构？ 如果是，固定的轴承必须轴向双向固定并能受力，即使无轴向载荷也如此。轴承安装会有误差，导致产生轴向力。,13.3固定轴承四面定位准则,13.4松弛轴承至少一圈定位准则,13.6可分离轴承的配合固定准则,13.7可分离轴承的调隙准则,13.8便利安装拆装准则,13.9滚动轴承滑动轴承不混用准则,滚动轴承和滑动轴承各有特点，在同一支承轴上不可混用。 滑动轴承比滚动轴承磨损大，在同一根支撑轴上同时使用磨损程度不同的轴承，则载荷集中在磨损小的轴承上，滚动轴承容易因超载而失效。,13.10保障轴向定位可靠准则,13.11过渡配合准则,13.12避免双重配合准则,不要让一个零件的加工精度在几个面上都很高，或者配合精度要求很高。加工难于实现。,第十四章：铸件设计准则,14.1最小壁厚准则 14.2筋长方向柔性准则 14.3避免局部材料堆积准则 14.4良好的受力状态准则 14.5便利模具制作准则 14.6脱模方便准则 14.7流动畅通准则 14.8便于排气准则 14.9清除表皮方便准则 14.10便于切削加工准则,14.1最小壁厚准则,壁厚尽可能小 大的实体结构尽量用空腔结构代换，省材料，壁厚处易积累气泡导致构件质量缺陷， 大平面构件需要加强刚度可采取加筋、设凹槽、平面设计成拱形等途径，而不是加大壁厚 铸件壁厚不能小于其极小值，参见“流动畅通法则”,14.2筋长方向柔性准则,为避免冷却过程中因收缩不一致产生内应力和裂纹，宜提高筋在其长度方向的柔性; 避免直长筋，直长筋在长度方向刚度大，不利于自由变形，易引起内应力和变形 具体措施： 蜂窝状加强筋； 斜弯加强筋； 加强筋错位； 加强筋切断。,14.3避免局部材料堆积准则,铸件忌材料堆积，尤其是厚度不同界面接缝处。构件壁厚不同，冷却速率不同，易产生铸造应力、变形、空洞和裂纹。,14.4良好的受力状态准则,减低应力和变形量，力流路径最短， 铸件优先受压避免拉应力； 局部加强,14.5便利模具制作准则,结构形状简单化，优先圆形、圆柱形、锥形，柱面比平面好加工； 避免隐蔽； 圆角尺寸统一，优先采取对称形状； 少用模芯； 分解复合结构。,14.6 脱模方便准则,脱模困难会导致废品率上升。 措施： 预留拔模斜度； 分界面位于最大膨胀表面； 避免内切结构。,14.7 流动畅通准则,铸件液体原料流通不畅会产生空穴。 解决措施： 足够大的流道横截面，流道横截面不得小于其最小值，最小壁厚的确定取决于构件的公称尺寸和材料，依据相关标准； 流道逐渐变小，避免上游横截面小于下游横截面； 流道留坡度，借助重力作用，加强流动动力。,14.8便于排气准则,气泡导致废品和特性下降，水平流道容易气泡残留；封闭空腔须留排气孔,14.9清除表皮方便准则,表皮清除是费时工序，尽量不留通孔； 对不能避免的地方，留足够大的孔。,14.10便于切削加工准则,减少切削加工量； 留足够的加工余量； 钻孔面水平； 留有凸台； 便于夹紧后切削,第十五章：便于装配设计准则,1