機械設計準則，機械設計的這些“套路”你都掌握了嗎！

1.1?標準化的重要性

標準化是現代化大生產的必要條件?，F代化大生產是以技術和生產高度社會化為特征的，分工越來越細，企業間的聯系與協作協調越來越廣泛和密切。標準化是企業間聯系與協作協調的工具與手段。它能使企業建立最佳秩序，提供共同語言，能讓各企業看到共同的目標與利益；它能對各企業有無偏見的、規范的、權威的約束；它能給各企業帶來成功，也能給社會帶來巨大效益。標準件一般是指螺釘螺帽、墊圈、彈簧、軸承等等，從廣義來說電視機、電機、減速機、電器機柜、電腦、自行車、摩托車等也是標準件產品。標準化的作用正是通過標準件和標準化體系實現的。

1.2?選用標準件的意義

選用標準件可以節省大量設計時間；選用標準件可以節省大量原材料；選用標準件可以節省大量生產工時；選用標準件方便裝配和出廠維修；專業化廠家大批量生產的標準件質量更勝一籌。?總之，選用的標準件比例越多節約的資金越多，企業可以把更多的精力用在產品的功能和品質上。

1.3?標準件的分類

1. 從標準件使用材料分：

a.黑金屬 – 碳鋼合金鋼不銹鋼

b.有色金屬 – 銅合金鋁合金鎂合金鈦合金

c. 非金屬 – 塑料尼龍橡膠巖棉陶瓷

2.從標準件使用功能分：

a.各種螺釘、螺帽、墊圈、銷釘、鉚釘、鍵

b.各種彈簧及彈性元件

c.各種密封圈及密封元件

d.各種軸承、絲杠絲母、直線導軌、五金件

e.各種操作件、潤滑件

f.各種型材、法蘭、管接頭

g.各種電腦、減速機、減速器

h.各種刀量卡模具及各種工藝裝備

建立《優選器件清單》，制定清單中增加物料的控制流程，通過流程控制物料種類和規格。

1.5?標準件種類最少準則

標準件種類不超過__5_種

單一種類中規格不超過_3__種

1.6?非標件慎用準則

自行設計和非標螺釘慎用；

若不可避免，考慮系列產品公用的設計

1.7?相同裝配相同標準件準則

相同裝配要求用相同的標準件。

1.8?腐蝕環境材料同質準則

在腐蝕性環境下工作的設備，標準件材料與構件材質須相同，如不同，標準件加套管等隔離防護措施，避免腐蝕。

1.9?外部螺釘特征一致準則

外部螺釘型號、顏色一致

1.10 防呆準則

用到的標準件，要么有明顯差異，要么完全相同。有明顯差異是為了防止裝錯，完全相同是為了維修過程的互換性。

檢查：維修過程重裝時，應沒有螺釘裝錯依然能夠裝上的情況，并分析螺釘裝錯不會造成事故。

第二章：薄板件設計準則

2.1 薄板翻邊準則

薄板（≤0.8mm）的零件，安裝螺釘的孔位應有折邊。大的薄板件四周都有折邊，如汽車覆蓋件、設備外觀件、金屬門板。

2.2 薄板零件禁攻絲準則

薄板（≤0.8mm）的零件禁止翻邊攻絲，可采用壓鉚螺母或拉鉚螺母。

2.3 薄板件判定標準

確認是否有薄板件，判定標準：板厚和其長度相比小得多的鋼板，特點是橫向抗彎能力差。包括三個加工工藝：

2.5 節省材料準則

明確了解所選用材料的原材料形狀。形狀設計考慮加工時的排樣，減少下腳料，尤其是批量大時。

2.7 避免粘刀準則

需要沖裁切割部分作如下處理：1留有一定坡度；2切割面連通。

2.8 彎曲棱邊垂直切割面準則

切割后的薄板如果需要進行彎曲，彎曲棱需垂直于切割面；不能保證時，應在切割面和彎曲棱邊交匯處設計一個r>2倍板厚的圓角。否則會有裂紋的危險。

2.9 平緩彎曲準則

2.10 避免小圓形卷邊準則

2.11 槽孔邊不彎曲準則

2.12 復雜結構組合制造準則

2.13 避免直線貫通準則

第三章：防腐蝕設計準則

3.1 避免大面積疊焊準則

是否存在大面積的疊焊、縫隙中的殘留物可能導致零件生銹。確認腐蝕環境條件：兩個不同電化學位勢的電極分別是什么？兩個電極通過何方式實現電接觸？浸泡兩電極的電解質是什么？如何形成的？確定是面腐蝕還是點腐蝕如果是面腐蝕，選擇增加板的厚度，按照預期設計壽命留出板厚余量。選擇其中一種防護層工藝方法：電鍍、噴涂、浸漬上漆、滲透、滾壓、化學轉換等。

3.2 避免間隙腐蝕準則

金屬濃度不同，間隙內腐蝕產物經水解化作用酸化，氧氣擴散困難，發生間隙腐蝕的可能性大得多，例如支承結構、鋼架結構、點焊、單側焊、容器襯板中。

3.3 避免局部微觀腐蝕環境準則

5、金屬是否被電解質包圍。

3.4 防止流體通道淤積原則

?結構上保證停車期間，管道中的介質能空干，否則溫度下降，殘留介質在器壁上濃縮結殼，再啟動后壁受熱，粘結在器壁上的結殼成為應力裂紋腐蝕源。

3.5 避免大溫度和濃度梯度差準則

3.6 防止高速流體準則?

3.7 腐蝕裕度準則

對腐蝕速率較慢、均勻的面腐蝕適用。

腐蝕速率和設備的設計壽命確定壁厚。

3.8 最小比表面積準則

在容積相等的前提下，使受腐蝕的表面最小，比表面積=表面積/體積六面體>正方體>圓柱體>橢圓體>球體

3.9 便利后繼措施準則?

不能通過結構措施消除的腐蝕損壞，可設計上為后續更換腐蝕部件或加防護措施提供便利。

1、易于觀察腐蝕損壞。

2、易于更換腐蝕嚴重的構件。

3、易于上涂層，易于電鍍。

3.10 良好力學狀態準則

第四章：公差設計準則

4.1?關鍵配合尺寸的加工要求明確準則

關鍵配合尺寸的加工是否有。

粗糙度或形位公差的要求。

4.2 同一道工序準則

1、對有平行、同軸、對中等要求的加工面，設計上盡量使這些有位置精度要求的元素在同一道工序中加工。

2、平行、同軸、對中等要求的加工面，只用一道工序解決。

4.3 減少剛體轉動位移準則

4.4 避免雙重配合準則

4.5最小公稱尺寸準則

4.6 避免累積誤差準則?

?要盡量避免串聯尺寸鏈上的標注方法，非功能性的尺寸可以不標。

4.7 形狀簡單準則

4.10 采用調節元件準則

螺母或彈性墊片實現。

第五章：焊接件設計準則

5.1 幾何連續性原則

幾何連續性原則，避免在幾何突變處設置焊縫，這里容易產生應力集中。如果實在不能避免,則要通過設計過渡結構來解決。焊縫連接的兩側,板厚不一致，不能保證幾何形狀的連續性，則需要設計過渡結構。封口是曲率突變區

5.2 避免焊縫重疊

5.3 焊縫根部優先受壓

焊縫根部優先受壓，焊縫根部有裂紋，易產生缺口作用。

承受拉載荷能力 < 承受壓載荷能力

5.4 避免鉚接式結構

焊接式結構通常用襯板搭接形式，焊縫多，費材料，造價高，且導致力流轉折，提高了焊縫處的應力水平。

5.5 避免尖角

避免尖角（銳角），焊接處尖角定位困難，且尖角熱容體太小，尖角易被熔化。如下圖所示。

5.6 便于焊接前后的處理操作和檢測準則

5.7對接焊縫強度大及動載荷設計準則

對接焊縫強度較大，尤其動載荷時優先采用。

5.8焊接區柔性準則

焊接時的熱變形在冷卻后不能完全消除。產生殘余變形，引起熱應力。

解決措施：

5.9 最少的焊接

最好的焊接是最少的焊接，減少焊縫的數量，減少焊縫的長度。焊接的強度總會低于母材焊接過程的熱應力總會對材料特性有影響。

5.10 材料的可焊性，碳鋼中的碳含量

材料的可焊性，碳鋼中的碳含量<0.22%。

5.11?焊縫受載形式利于焊接工藝準則

焊縫受載形式利于焊接工藝的進行。

第六章：可靠性設計準則

6.1 冗余法則

重復設置多個功能相同元件，分功能冗余和原理冗余。

6.2 零流準則

??在需要外部構件執行某項功能時，讓它不依賴或盡量少依賴外部條件，從而減少可能阻礙其執行功能的外在因素。

電磁車剎右圖 通電 磁力使車剎強迫分離左圖 斷電 彈簧力使車剎抱緊

6.3 可靠的工作原理準則

6.4 裕度準則

??安全系數方法，通常加大構件尺寸，工程上很多因素自身并無一個絕對的數值，而是一個分布范圍，裕度設計是解決問題的根本。斷裂破壞、熱應力破壞等因材料特性引起的問題，在構件尺寸上加強裕度設計無效。

6.5 安全閥準則

6.6 簡單準則

最少的數量、最簡到形狀、最少的工藝步驟、最簡的加工裝配工藝、最普通的材料、最簡的工具、最簡的拆卸步驟等等結合零部件特點，設定量化評估指標。

第七章：力學原理設計準則

7.1 強度計算和試驗準則

7.2?均勻受載準則

7.3?力流路徑最短準則

力流優先走較短路徑，剛度最大的路徑；力線連續。為提高構建剛度，盡量使力流路徑最短，越短則受力區域越小，累積變形就越小，剛度就提高。盡量保證力流線路的直線狀態，這時力流路徑最短。

7.4?減低缺口效應準則

缺口效應的原因是力流在截面突變處，被迫急劇改變原有路徑，因而力流搶近道引起近道局部力線擁擠，應力急劇集中上升。

解決措施：

7.5?變形協調準則

在力的傳遞中，構件會發生變形，變形不對稱、接觸面變形不匹配等都會引起走偏、應力集中等問題；

解決措施：

在接觸面處，降低構件在力流方向上的剛度，以便減少對另一構件變形的阻礙，使變形同步；如：軸承的軸固定架、天車的導軌

7.6?等強度準則

7.7?附加力自平衡準則

力傳遞中，出現的無用力或力矩，白白增加損耗，

通過讓附加力自行平衡或抵消的方法解決。

解決措施：

7.8?空心截面準則

彎曲和扭轉應力在橫截面越遠離中心越大，橫截面中心很小，同等材料截面積情況下，空心的結構有更好的強度和剛度。

7.9?受扭截面凸形封閉準則

受扭轉作用的薄壁構件的截面避免開口形狀，抵抗剪切變形的能力低，扭轉剛度就低。

7.10?最佳著力點準則

7.11?受沖擊載荷結構柔性準則

在有沖擊載荷的情況下，加大其柔性，避免沖擊，

但快速響應特性會下降。

柔性準則的措施：

7.12?避免長壓桿失穩準則?

對于金屬構件，壓應力是拉應力的多倍，但壓狀態下，失穩破壞會破壞強度，設計上應避免。注意檢查是否有細長桿受壓結構。改進措施有：

處于彈塑階段的中小柔度桿，用高強度鋼；

對大柔度桿，高強度鋼不能提高其穩定性，須用普通鋼。

7.13?熱變形自由準則

使機械結構因為受熱的變形自由。

具體措施：

第八章：便于切削設計準則

8.1?便于退刀準則

受扭轉作用的薄壁構件的截面避免開口形狀，抵抗剪切變形的能力低，扭轉剛度就低。

8.2?最小加工量準則

8.3?可靠夾緊準則

加工過程要有夾持面，否則會單獨需要設計工裝、難以加工、加工過程夾持不牢容易飛出傷人。

8.4?一次夾緊成形準則

一次夾緊就可以加工到位；中間更換夾持部位，加工配合精度難以保證。??削件尺寸單向變化。

8.5?便利切削準則

8.6?減少缺口效應準則

8.7?避免斜面開孔準則

斜面上鉆孔，鉆頭不好定位。

8.8?貫通孔優先準則

貫通孔使刀臂兩端平衡成為可能，盲孔只能是懸臂支撐，刀具易發生變形，產生加工誤差。

8.9?孔周邊條件相近準則

孔周邊的約束條件要求基本相同。約束條件包括材料的彈性、構件的形狀和支撐情況，差別大了，鉆頭將退讓到加工抗力小的一側，產生加工誤差。

第九章：熱應力設計準則

9.1?問題點明確準則

9.2知識點明確準則

材料熱脹冷縮導致的功能性障礙。各材料的熱膨脹系數不同導致的配合問題和功能障礙。

熱變形受到阻礙時構件內部產生的熱應力。1.累積變形量和構件的尺寸成正比。

9.3?減法結構準則

單一構件的熱膨脹必然存在，通過組合構件，讓各構件的熱膨脹互相抵消。

9.4?加法結構準則

對相對熱變形不同導致的結構配合問題，通過增加中間過渡結構，將其中一個構建分解為兩個不同膨脹系數材料的構件，使組合膨脹效果與另一配合構件的膨脹效果一致。

9.5?方向調節原則

通過結構設計，將膨脹方向轉移到非配合面上去。如軸承的固定-松弛裝配方法。

9.6?消除溫度差準則

相同材料的兩構件，因為溫度不同，導致膨脹程度不一樣，出現熱變形。解決措施：使有關構件的熱傳遞邊界條件盡量相近或相同。

9.7?柔性準則

??兩構件熱變形不能消除時，加大構件的柔性減少熱應力。比如用軟管、橡膠材料、將熱應力的直線方向轉變成曲線方向等。

第十章：運動部件設計準則

10.1?可活動部件預防準則

多次運轉后容易脫落和卡死，須有措施：

10.2?運動部件防護和標識準則

10.3?運動部件磨損儲存腐蝕SFC分析準則

分析運動部件因為長期使用磨損、長期儲存腐蝕而引起的單一故障后果，并有針對性預防措施。

10.4?磨損后的運動部件安全設計準則

磨損后的運動部件無安全風險，且磨損易于檢查。

10.5?最大活動范圍受控準則

運動部件的活動范圍有嚴密的理論推導，活動位置已量化。

如果有故障發生，有設計措施保證活動部件不會超出設計范圍。

10.6?運動部件裝配專用工裝夾具準則

運動部件裝配應有專用的工裝夾具以滿足定位精度要求。