1、-_机械设计禁忌第二篇 机械设计平面机构1、连杆机构设 计 应 注 意 的 问 题 说 明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，但此时出现虚约束，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） ，
2、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 很小，改为摇杆机构后有很大改善。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 说 明5.对顶螺母高度不同时，不要装反 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
3、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，使用中常出现下螺母厚，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。6.法兰螺栓不要布置在正下面 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7.避免在斜面上钻孔 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。8.通孔的底部不要产生局部未钻通 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。9
4、.要保证螺栓的安装与拆卸的空间 进行结构设计时要留出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 。10.测量用螺旋的螺母扣数不宜太少 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。-_2、键联接 11. 键槽不要开在零件的薄弱部位 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。12.键槽长度不宜开到轴的阶梯部位 阶梯轴的两段联接处有较大的应力集中.如果轴上键槽也
5、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。13. 一面开键槽的长轴容易弯曲 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。14.有 几 个 零 件 串 在 轴 上 时 ,不 宜 分 别 用 键 联 接 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
6、用 一 个 连 通 的 键 。3、销联接15. 对 称 结 构 的 零 件 ， 定 位 销 不 宜 布 置 在 对 称 的 位 置 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16. 两个定位销不宜布置在两个零件上 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。-_17. 必须保证销钉容易拔出 销钉必须容易由销钉孔中拔出.取出销钉的方法有: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
7、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 说 明18. 人 字 齿 轮 的 两 方 向 齿 结 合 点 应 先 进 入 啮 合 人字齿轮啮合时，如两端先进入啮合，则到达 A 点上时，为挤出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。18. 注意保证沿齿宽齿轮刚度一致 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） 。20. 组合锥齿轮结构中螺栓要不受拉力 直 齿 圆 锥 齿 轮 只 受 单
8、 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 ） 。-_2、蜗杆传动 21. 冷却用风扇宜装在蜗杆上 当蜗杆传动发出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
9、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22. 蜗杆位置与转速有关 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）45m/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。3、带传动23. 带传动应注意加大小轮包角 根据欧拉公式： eF21/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
10、内向外撑的张紧轮,则应靠近大轮,因为大轮包角大,有潜力。24. 应使带的垂度利于加大包角 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
11、速度。26.带要容易更换 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
12、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4、链传动29. 链 条 卡 簧 的 方 向 要 与 链 条 运 行 方 向 适 应 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 。-_30. 链条用少量的油润滑为好17-23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
13、计1、轴 设 计 应 注 意 的 问 题 说 明31. 尽量减小轴的截面突变处的应力集中 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。32. 轴上多键槽位置的设置要合理 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
14、，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。33. 要减小轴在过盈配合处的应力集中 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
15、生变形而弯向一侧。为了避免这种情况的出现，要适当加大零件的宽度。34. 要避免弹性卡圈承受轴向力 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。35. 轴上键槽要加工方便 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
16、不同而需要相适的退刀槽，否则会带来加工困难。36. 旋转轴上的螺纹要利于紧固螺母的防松 轴上零件常用螺母紧固，为了不致在起动、旋转和停车时使螺母松动，螺纹的切制应按照轴的旋转方向有助于旋紧的原则。轴向左旋转就取左旋螺纹。如果向右旋转则取右螺纹。但是，在驱动一侧如果装有制动器反复进行快速减速和急停车的轴系例外，且应与此相反。37.避免不必要的精度要求 在不降低机械性能的前提下，应尽量减小精度要求。图示轴系结构中，在齿轮与滚动轴承之间用套筒定位。如将套筒内径与轴之间取较紧密的配合，则要求套筒两端面平行而且垂直于孔轴。如套筒与轴之间设计有较大间隙的配合，则只要求套筒两端面有足够的平行度即可。38.避
17、免无法夹持的零件结构 机 械 零 件 在 加 工 时 （ 如 车 削 时 ） 必 须 夹 持 在机 床 上 ， 因 此 机 械 零 件 上 必 须 有 便 于 夹 持 的 部位 。 另 外 ， 夹 持 零 件 必 须 有 足 够 大 的 支 持 力 ，以 保 证 在 切 削 作 用 下 ， 零 件 不 会 晃 动 。 因 此 零-_件 应 有 足 够 的 刚 度 ， 以 免 产 生 夹 持 变 形 。39.减小加工面的长度 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。40.避免复杂
18、形状零件倒角 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。2、滑动轴承 41. 润滑油应从非承载区引入轴承 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 450处 ， 对 部 分 轴 瓦 ， 进 油 孔 也 可 开 在 接 合 面 处 。42. 注意零件磨损后的调整 有些零件
19、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。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 O
20、平行等，使瓦块和制动轮均匀地接触。3、滚动轴承44. 一对角接触轴承的组合 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B1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
21、在两轴承之间时，正安装方案刚性好。45. 轴承内圈圆角半角和轴肩圆半径 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 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出轴承时，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 2/33/4，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。
