机械设计禁忌与应用举例（机械设计禁忌及应用举例）

1、有关零部件的设计

1.1 紧固件、联接件

采用双螺母防松时，下面采用扁螺母，上面采用厚螺母，但考虑到下面用扁螺母时板手进不去，无法拧紧螺母时，可使用两个厚螺母的结构。

（SolidWorks非标机械设计）

讲评：扁螺母本身防松效果差容易松动，达不到双螺母防松的效果。

1.1.2螺母的防松设计

图（a）防松垫片未贴紧螺母弯折，起不到防松作用；

图（b）防松钢丝的缠绕方向是沿着螺纹松开的方向，不起防松作用；

应采用图（c）和（d）的结构。

讲评：螺钉一般是顺时针方向拧紧的，钢丝的作用力有使螺钉拧紧的趋势才可起到防松的效果。

1.1.3 要求比较高的防松

左图所示结构仅有螺母防松而无螺栓防松，它不能保证螺栓不松动，不是很可靠的防松；右图是螺栓和螺母同时加上防松设施的结构，在要求较高防松时应采用此结构。

讲评：一般情况下左图方式用的还是比较多的，如果配合弹垫使用效果会更好。

1.1.4 经常拆装的外露螺纹的处理

在经常拆卸的地方，螺栓的外露部分容易受到板手、锤子等碰伤而使螺纹破坏给拆装带来麻烦，故禁止采用左图结构；推荐使用右图结构，将外露部分的螺纹切去，尤其是大直径螺栓更应该如此。

讲评：注意使用场合，实际应用中大多数螺栓头部都是采用倒角。

1.1.5 经常拆装的强度不同材质的联接

母材较软又需要经常拆卸的螺纹连接，禁止采用左图结构，应按右图结构在软的材质上嵌装强度较高的材料再制作螺孔（或镶牙套）。

但在不经常拆装处，可适当加深螺孔深度，以使母材上螺纹联接强度与螺栓强度相适应。

讲评：铝材和非金属材料经常拆卸时采用镶牙套或螺母。这里说明一种防止螺纹损坏导致滑牙的方法。

1.1.6 经常拆装场合的螺钉联接

拧入深度为H，

钢或青铜 --- H = d

铸铁 ------- H =（1.25~1.5）d

铝合金 ----- H =（1.5~2.5）d

螺纹深度为H1

H1 = H （2~2.5）p （p为螺距）

钻孔深度为H2

H2 = H1 （0.5~1）d

讲评：底孔比螺纹孔深，是为了保证攻牙深度，丝锥头部有导引角，导引部分攻出的牙是无效部分。

1.1.7 螺纹孔边的加工

倒角有利于螺纹加工，有利于螺栓拧入，有利于保护孔边的螺纹，便于拆装。

1.1.8 螺母螺纹高度要保证

一般情况下螺母的保证载荷是以螺母高度内的螺纹全部旋合而设计的，因此在使用螺母时必须让螺母的螺纹全部旋合，如图c。禁止采用图a、图b的结构，它减少了旋合的螺纹扣数，不能保证足够的螺纹联接强度，在重要的地方尤其应注意，否则容易引发事故

讲评：保证有效的旋合长度。

1.1.9 旋合长度要保证

旋合太少不能保证足够的联接强度；旋合太长造成加工困难，而且多余太多的螺纹不起作用. 。

讲评：既要保证有效的旋合长度，又要考虑加工、装配的便利性。

1.1.10 箱体上的螺孔设计

在箱体等要求密封的零件上设计螺孔時要有足够的凸台厚度，以保证在制作足够深度的螺纹孔时，避免将壳体钻穿而造成泄漏，尤其在铸件上预留上述凸台时，更应考虑到铸造工艺的很大误差，必须留足加工余量。

讲评：增加壁厚与保证壁厚的均匀性是相矛盾的，要兼顾好。

1.1.11 高速轴上的螺栓联接

在高速旋转的旋转体（如连轴器）上使用的螺栓，禁止将头部外露。应将其埋入旋转体内，避免零件飞离；或者用安全罩。

讲评：一般情况下也用左图的方式，右图主要从安全性考虑，但要兼顾可操作性和加工的便利性。注意右图中考虑不周全又会有新的问题，螺钉没法拧。

另十字滑块联轴器一般不用在高速的部分（见1.3.1）。

1.1.12 吊环螺钉的受力方向

禁止使用没有紧固座面的吊环螺钉进行斜向拉力的起吊，不带座面的吊环螺钉受斜向载荷时，极易发生a处断裂造成事故。应使用带座的吊环螺钉。

1.1.13 法兰上螺栓的布置

法兰同一圆周上的螺栓数目应取成4、6、8等偶数，这样在钻孔时容易分度和划线；

法兰螺栓不要布置在正下方，以免当管道或容器内的介质发生泄漏时，泄漏的介质集中于最底部的螺栓处，使该螺栓受到腐蚀而过早破坏或锈死，无法拆卸和维修。

讲评：此处针对的是有液体介质的法兰连接。

1.1.14 设计螺栓组联接的结构时，不要使各螺栓受力不均

当螺栓联接承受弯矩或扭矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓受力；

如果同时承受轴向负荷和较大的横向负荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受负荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。

讲评：减小或不让螺钉受到剪切力。

1.1.15 螺母的结合面

由于设计、制造或安装上的疏忽，有可能使螺栓受到附加弯曲应力，这对螺栓持久强度的影响很大，因此禁止在铸件或锻件等未加工表面上安装螺栓，而应采用凸台或沉头座等结构，经切削加工后，方可作为支承面。

讲评：零件表面不平时，螺钉受到横向的力导致螺钉容易出现断裂。

1.1.16 零件结构要安装方便

零件的结构要考虑到装拆要求，保证零件能够精确安装，还要便于拆卸 。

讲评：左图不方便装、拆。右图最好加上平垫、弹垫。

1.1.17 数个定位销应有不同长度

大型箱体的组装往往需要设置多个定位销，禁止将所有的定位销都做成一样高，因为同时对准多个定位销进行合箱是比较困难的，应该将定位销做成不一样长短，合箱时，先对准最长的一个定位销，再对合其它的定位销就容易一些。

讲评：不止是大型箱体，凡是两个以上的定位销，定位精度要求比较高时都要考虑长短销的方式。避免同时进入。

1.1.18 长轴上的键槽

在长轴的一侧开长键槽或多个边续的键槽如图（a）&（b），会使长轴的应力不平衡而发生弯曲变形；如遇这种情况，可在长键槽的反面也开同样的槽如图（c）使轴的应力平衡；对于多个连续键槽，则应交错地两面开槽如图（d）。

讲评：要针对具体情况，很多时候都是单边键槽。如马达轴端。

1.1.19 键槽与轴肩的相对位置

轴的台阶处是应力集中的主要地方，禁止将键槽开到轴肩处，否则造成这个部位应力集中的迭加，再加上工作应力，就可能使轴超出许用应力要求而破坏。

讲评：左图不仅有应力集中的问题，还有加工的问题。

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