机械设计的几大要点（机械设计禁忌及应用举例）

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1、有关零部件的设计

1.2 轴与轴承

1.2.1 轴与几个零件的过盈配合位置

禁止在同一轴上安装具有同一过盈量的若干零件。因为在安装第一个零件时，就挤压了全部的过盈表面，而使轴的尺寸发生了变化，造成后装的零件得不到足够的过盈量，不能保证连接强度而影响使用，应使各段之间有一微小的台阶，安装时互不干扰，保证各自要求的过盈量。

讲评：对于轴与孔的过盈配合都要注意防止轴表面被破坏导致装拆困难的问题。如采用紧定螺钉固定小的带轮、齿轮时，要在轴上设计扁位或凹槽。还有轴承的安装要注意同样的问题。

1.2.2 细长轴的中间传动

细长轴的旋转驱动，必须慎重考虑扭转位移量，如桥式起重机的行走轮轴，要求两端行走轮必须同步。禁止采用上图结构，驱动轮靠近某一端，使驱动轮两边的轴长短不等，行走轮轴的扭转变形也不一样，造成两个行走的不同步面无法行走。这时应采用等距离中央传动。

讲评：传递力矩和支撑距离不是很大时，采用上图方式没有问题，一般情况下，动力齿轮尽量靠近支撑座。

1.2.3 小直径的深孔加工

小直径的深孔加工困难，成本高，效率低。禁止在旋转轴上设计深的、小直径的润滑油孔。在可能的条件下，尽可能开大一些的孔，必要时，可制成不同的直径。

讲评：要结合使用场合考虑，优先考虑加大孔。比如右图完全可以用大孔直接到位。

1.2.4 高速轴的中间联轴器

在高速旋转的轴端悬臂上安装联轴器时，应使悬臂长度尽量减少，悬臂越大，变形和平衡重量越大，引起旋转轴的振动也越大。因此，除应尽力减轻联轴器的重量外，还应尽量靠近轴承处。

讲评：原则上只要结构不干涉，支撑点离轮子越近越好。

1.2.5 轴上油路方向

同样转速下的旋转轴上，大直径段的离心力大于小直径段的离心力，因此，应从小直径段进油，再向大直径段出油，油易顺大离心力的方向流动，从而能保证润滑点的供油。

讲评：细节问题，在很重要的地方必须注意。

补充知识

离心力的计算公式是F=m*a；

F — 离心力；

a — 向心加速度a= r*ω^2；

m — 物体质量。

离心力的计算公式是F=m*a= m* r*ω^2。

1.2.6 弹簧卡圈应按标准设计

弹簧卡圈仅能防止零件脱出的作用，不允许用来承受轴向载荷。因此禁止左图所示随意设计卡圈槽的尺寸，应如右图所示按国标选用，使卡圈正确定位。

讲评：不仅要按照标准设计卡簧槽的尺寸和公差，还要通过尺寸来保证位置。

1.2.7 轴承装拆要方便

对于装配滚动轴承的孔和轴肩的结构，必须考虑便于滚动轴承的拆和装。图（a）中，不便于用工具敲击轴承外圈，将整个轴承拆出；图（b）中，轴肩过高，不便拆卸。

讲评：轴承装配理论上都是采用过盈配合才能达到最佳效果，过盈配合带来的问题就是装拆困难。定位台肩高度低于轴承的外圈或内圈就是便于使用工具敲击轴承。注意敲击时，哪个圈是紧配合就敲击那个圈，如果都是过盈配合，必须分步拆。

1.3 联轴器

1.3.1 十字滑块联轴器的位置

十字滑块联轴器不要放在减速器的高速轴端，弹性套柱销联轴器不应在低速端。

讲评：高速端速度快，采用十字滑块联轴器振动会比较大。低速端扭矩较大。

1.4推拉杆

1.4.1推拉杆轴与几个零件的过盈配合位置

推拉杆传递力的铰链部分如果设计成左图结构，将使曲柄或推杆二者之一承受偏心载荷，从而产生弯曲变形，使之增加一个附加弯曲载荷，不能精确完成推拉动作，严重者则由于变形过大而无法进行工作。因此推拉杆的传力铰链应设计成右图所示的同心结构。

讲评：从受力的角度，右图更好，但从摩擦的角度，两个图都存在缺陷，应该增加凸台减少接触面。

1.4.2推拉杆上装活塞的形式

用锥面与轴肩同时定位，无法准确保证位置精度和过盈量。

讲评：左图属于过定位。左图结构经常用于软性材质的固定，如抛光轮。右图将锥面改成柱面后，必须加导向角，便于装配。

1.4.3 推拉杆中螺母的位置

在推拉杆上采用轴肩配合螺母来紧固活塞等嵌装件时，应避免采用左图结构，因它使主载荷直接作用于螺母上，由于螺纹的间隙，螺母容易松动，而且螺母端面与中心的垂直度也不高，容易造成偏载。应采用右图结构，使主载荷P直接作用于轴肩上。

讲评：不止是拉杆结构，所以类似受力结构，尽量让台肩受力，而不是螺母、螺钉、卡簧等。

1.4.4 推拉杆装配间题

禁止在推拉杆上设计两段以上长度相同、紧接的嵌装结构，不但装配困难，而且这种边续两个台阶的配合，造 成重复定位，既增大了加工精度的要求，也增大了配合区的误差，如右图所示，让开头一段长一些，作为导向先装入，后面一段短一些，在前一段导向下，装入就很方便了。

讲评：例图是为了说明装配便利，但这种结构本身不太合理，要么减少一个台阶，如有必要。也要改成只有一个轴径是有配合的。

1.4.5 不能形成台阶磨损

推拉杆的行程终端位置的确定，要注意不要形成台阶磨损。如左图所示的行程终端位置，由于杆的往复运动，则轴承以内的部分被磨损，轴承以外的部分无磨损，久之则形成台阶。如右图所示应使杆的全部长度都进到轴承内，则不会形成台阶。

讲评：此处值得商榷，有些位置可能存在这样的问题，但例子不一定恰当。实际应用中，导致导套的结构、滑轨的结构等都不会全部进入。

1.4.6卧式长气缸

讲评：距离过长，选择更大杆径的气缸，或者干脆改为其它驱动方式。

1.4.7 气缸顶升负载时导向别劲

图（a）为双导向结构。气缸的活塞杆与刚性横梁紧固为一体，但由于导向距离A太短，即﹕A/L<1，使活塞杆上升到一定高度处发生偏斜，在导向结合面处被咬住而出现故障。为了保持气缸活塞杆能平稳顺利地上下滑动，可加装如图（b）所示轴套，使A/L>=1，则可避免出现被咬住不动的故障。也可采用滚轮导向。

讲评：加长导向长度是解决移动顺畅的措施，在用到导柱导套导向的地方要特别注意。但气缸的连接方式任何时候，杆端与被推动物都采用浮动连接。有必要时，缸体采用角支连接。

图例结构本身存在很大问题，导向杆太长很难保证平行度。犯了顾此失彼的毛病。

（SolidWorks非标机械设计）

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