5機械(jīxiè)結構設計1第一頁，共101頁。機械設計的基本(jīběn)程序2第二頁，共101頁。機械系統的組成(zǔchénɡ)3第三頁，共101頁。設計方案結構設計強度(qiángdù)設計三邊(sānbiān)設計法4第四頁，共101頁。5機械結構及造型(zàoxíng)設計5.1機械(jīxiè)結構設計原則5.2機械(jīxiè)結構分析及常用設計原理5.3機械(jīxiè)結構設計常用方法5.4機械(jīxiè)結構工藝性設計復習思考題5第五頁，共101頁。5.1機械(jīxiè)結構設計原則5.1.1機械結構設計的任務5.1.2機械結構設計的內容與步驟5.1.3機械結構設計的一般(yībān)原則6第六頁，共101頁。5.1.1機械(jīxiè)結構設計的任務依據所確定的功能(gōngnéng)原理方案，在總體設計的基礎上設計出實體結構，滿足預定的功能(gōngnéng)要求，并以結構設計圖樣表示出來。7第七頁，共101頁。5.1.2機械結構設計的內容(nèiróng)及步驟總體設計部件(bùjiàn)設計零件(línɡjiàn)設計布置方式；總體尺寸；特性尺寸裝配圖；外形、特性、配合尺寸零件圖；加工尺寸；公差精度8第八頁，共101頁。5.1.3機械結構設計的一般(yībān)原則完美(wánměi)的機械結構設計滿足(mǎnzú)功能安全可靠最少資源消耗9第九頁，共101頁。5.1.3機械結構設計的一般(yībān)原則結構(jiégòu)方案設計三原則明確簡單安全可靠功能明確工作原理明確使用條件明確形狀簡單加工簡單拆裝簡單構件可靠功能可靠工作安全環境安全10第十頁，共101頁。5.2機械結構分析(fēnxī)及常用設計原理5.2.1結構件的功用5.2.2結構件的分類(fēnlèi)5.2.3零件的相關5.2.4零件的結構要素5.2.5常用的結構設計原理11第十一頁，共101頁。5.2.1結構件的功用(gōngyòng)承受(chéngshòu)載荷；正確分析(fēnxī)結構件受力的類型、大小、方向及其對結構件正常工作的影響，是進行結構設計的重要依據和保證傳遞運動和動力；保持有關零部件之間的相對位置或運動軌跡關系；其它功用；（潤滑、密封、美觀等）當一結構件具有兩種或兩種以上功用時，應分清主次，在優先滿足主要功用的前提下，盡量滿足其它功用的要求。

12第十二頁，共101頁。臥式車床(chēchuáng)簡圖1-前床腿2-進給箱3-主軸箱4-絲杠5-刀架6-尾座7-床身8-后床腿1、8—承受(chéngshòu)重力3—承受(chéngshòu)重力、夾緊力、切削力5—承受切削力13第十三頁，共101頁。運動(yùndòng)和動力的傳遞：4-3-2-1運動(yùndòng)和動力的傳遞：5-4-3-2-114第十四頁，共101頁。5.2.2結構件的分類(fēnlèi)從設計、制造和管理的角度：通常將其分為蓋盤、軸套、支架、桿件、殼體、箱體和支承件等類別。因為形狀類似的同一類零件，如蓋盤類或軸套類中，不同零件之間在功用(gōngyòng)上、精度上會有很大差別，其設計要求也自然不同。從毛坯工藝角度可分為鑄造件、焊接件、鍛造件、鉚接或粘結件等，在結構上也應有所不同。15第十五頁，共101頁。5.2.3零件(línɡjiàn)的相關在機器或機械中，任何零件都不是孤立存在的。因此，在結構設計中除了研究零件本身的功用及其特征外，還必須(bìxū)研究零件之間的相互關系。16第十六頁，共101頁。17第十七頁，共101頁。5.2.3零件(línɡjiàn)的相關每個零件都與一個或幾個零件有裝配關系或相互位置關系，可以稱這種關系為相關，稱有這種關系的兩個零件互為相關零件。直接相關：兩零件有直接裝配關系。間接相關：沒有直接裝配關系的相關。包括兩零件在相互位置上有要求(yāoqiú)的位置相關和一零件的運動軌跡與另一零件有關的運動相關。18第十八頁，共101頁。5.2.4零件(línɡjiàn)的結構要素工作部分：零件上與其它(qítā)零件直接相關部位。聯結部分：把各工作部分聯結起來并使它們保持各自的位置，因此也常常起到支承作用。有時，也把用以固定聯結的工作部分稱為安裝部分。有固定安裝和活動安裝之分。在結構設計中，通常先確定工作部分，后確定聯結(liánjié)部分。工作部分主要考慮工作面的形狀、尺寸、精度、表面質量等，而聯結(liánjié)部分主要考慮強度、剛度等要求。19第十九頁，共101頁。固定(gùdìng)安裝20第二十頁，共101頁。活動(huódòng)安裝21第二十一頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理1.等強度原理(yuánlǐ)2.合理力流原理(yuánlǐ)3.變形協調原理(yuánlǐ)4.力平衡原理(yuánlǐ)5.任務分配原理(yuánlǐ)6.自補償原理(yuánlǐ)7.穩定性原理(yuánlǐ)22第二十二頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理1.等強度原理：通過合理地選擇材料(cáiliào)和形狀，力求在規定的時間內及條件下零部件各處的材料(cáiliào)強度得以充分的應用。（例：階梯軸）增加約束變形附件(fùjiàn)的結構1-主體構件2-輔助構件23第二十三頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理2.合理力流原理：力在傳遞路線上形成力線，匯成力流（不中斷、沿最短線路(xiànlù)通過）。中心(zhōngxīn)沖工作時的力流不同形狀的桿件24第二十四頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理2.合理力流原理：力在傳遞路線上形成力線，匯成力流。（轉折處應力求(lìqiú)使力流平緩）軸轂連接(liánjiē)的不同情況25第二十五頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理3.變形(biànxíng)協調原理：相連接的兩零件在外載荷作用下所產生的變形(biànxíng)的方向相同并且使其相對變形(biànxíng)盡可能小。不同(bùtónɡ)搭接形式26第二十六頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理4.力平衡原理：采取結構措施(cuòshī)部分或全部平衡掉無用的力。潤滑(rùnhuá)泵偏心驅動裝置27第二十七頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理5.任務分配原理：根據功能要求(yāoqiú)合理地選擇載體，即選擇特定零件以承擔特定功能。28第二十八頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理5.任務分配原理：三種可能的分配方式：一載體承擔多種功能：簡化結構，降低成本。（軸承）一載體承擔一種功能：功能明確可靠。（向心+推力）多載體承擔一種功能：減輕零件負載，延長壽命。（螺栓、V帶）同一零件中，可在不同部位采用不同材料，分別(fēnbié)承擔不同的功能；（蝸輪）同一零件采用同樣材料時，可在不同部位進行不同的熱處理以承擔不同的功能。（軸頸）相同功能任務分配應保證各功能載體均勻地分擔任務。29第二十九頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理6.自補償原理：通過選擇系統(xìtǒng)元件及其在系統(xìtǒng)中的配置來自行實現加強功能的相互支持作用，稱為自補償。正常情況（額定載荷）下：加強功能、減載、平衡；緊急情況（超載）下：保護、救援；常見的自補償原理：自增強自平衡自保護：超載時的自保護（帶的打滑)30第三十頁，共101頁。自增強(zēngqiáng)：偏心夾緊示意圖1-工件2-偏心輪3-支承(zhīchénɡ)軸4-基座輔助效應與初始效應的作用(zuòyòng)方向相同，使得總效應加強。31第三十一頁，共101頁。自平衡(pínghéng)：使正常載荷下的輔助效應同初始(chūshǐ)效應相反并達到平衡或部分平衡狀態，以克服不利影響。離心式調速器1-豎軸2-重錘3-滑套4-杠桿(gànggǎn)5-閥門32第三十二頁，共101頁。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結構設計原理7.穩定性原理：當干擾出現，使系統(xìtǒng)狀態發生改變的同時，會產生一種與干擾作用相反的、使系統(xìtǒng)恢復穩定的效應。活塞(huósāi)導向的穩定性軸承的熱穩定性33第三十三頁，共101頁。5.3機械結構設計常用(chánɡyònɡ)方法5.3.1提高強度和剛度的結構設計5.3.2防腐蝕結構設計5.3.3提高耐磨性的結構設計5.3.4提高精度的結構設計5.3.5考慮人機學的結構設計5.3.6考慮發熱(fārè)等問題的結構設計34第三十四頁，共101頁。5.3.1提高強度(qiángdù)和剛度的結構設計（1）1.載荷(zàihè)分擔機床變速箱外輸入(shūrù)軸皮帶輪的卸荷結構為保證主軸1不受彎曲，提高加工精度，將膠帶的壓力通過軸承和軸承座5傳給箱體4，由箱體分擔；而帶輪3的轉矩則通過端蓋2的花鍵傳給軸1，故軸1只承擔轉矩而不承擔徑向力。1-傳動軸2-端蓋3-帶輪4-箱體5-軸承座35第三十五頁，共101頁。5.3.1提高強度(qiángdù)和剛度的結構設計（2）2.載荷合理(hélǐ)分布盡量減小作用在地基上的力。地基一般由混凝土制成，承載能力較低，盡可能不要把加力機構的力作用在地基上。如圖為一軸承實驗臺，用油壓千斤頂加載，如把千斤頂放在地面上，則地基受力很大。如果把油壓千斤頂放在一個用螺栓(luóshuān)直接固定在實驗臺底座上的角形支架上面，則地基不承受油壓千斤頂的推力。36第三十六頁，共101頁。5.3.1提高(tígāo)強度和剛度的結構設計（3）3.避免(bìmiǎn)懸臂結構或減小懸臂長度（a）伸出軸過長，受力不好(bùhǎo)37第三十七頁，共101頁。4.減少(jiǎnshǎo)應力集中的影響5.3.1提高強度(qiángdù)和剛度的結構設計（5）減荷槽減荷圓孔38第三十八頁，共101頁。5.3.2防腐蝕結構設計（1）1.隔離不相同的金屬，防止(fángzhǐ)電化學腐蝕39第三十九頁，共101頁。5.3.2防腐蝕結構設計（2）2.避免狹縫滯留液體(yètǐ)，兩壁間保留足夠空間40第四十頁，共101頁。5.3.2防腐蝕結構設計（3）3.容器(róngqì)內液體要能夠排除干凈41第四十一頁，共101頁。5.3.2防腐蝕結構設計（4）4.合理(hélǐ)的螺釘聯接結構42第四十二頁，共101頁。5.3.2防腐蝕結構設計（5）5.對于(duìyú)接觸腐蝕件，設計易損件并及時更換43第四十三頁，共101頁。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結構設計（1、2）1.避免相同材料配成滑動摩擦(huádònɡmócā)副2.潤滑劑供應充分，布滿工作面應選擇(xuǎnzé)適用的潤滑劑和供應方式；設計油溝等使潤滑劑能散布到整個工作表面；特別應注意立式軸承和導軌的潤滑設計，因為在這種情況下，潤滑劑容易流失。圖中所示的導軌油槽直通式只用于水平導軌，曲折的油溝才適用于垂直導軌，潤滑油可以較好地散布在工作面上。44第四十四頁，共101頁。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結構設計（3）3.潤滑油箱不能太小采用循環潤滑的設備，都有一個儲油箱，此箱應足夠大以保證潤滑油有足夠的冷卻時間和沉淀混入油內的雜質，否則潤滑油的工作溫度將顯著升高。此外(cǐwài)還應注意油箱的通風和散熱。對精度要求高的設備，油箱不宜裝在機架內，以免機架受熱不均勻產生扭曲變形，使機器精度降低。45第四十五頁，共101頁。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結構設計（4）4.滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)不能用接觸式油封氈圈密封、皮圈密封等接觸式密封適用于滾動軸承但不適用于滑動軸承。當軸承間隙和磨損量較小時可以考慮采用間隙式或徑向曲路密封。這是因為滑動軸承比滾動軸承間隙大，而且(érqiě)當滑動軸承磨損后，軸中心位置有較大變化。46第四十六頁，共101頁。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結構設計（5）5.對于(duìyú)零件的易磨損表面增加一定的磨損裕量開式齒輪的齒面磨損后，輪齒變薄，齒根彎曲強度降低，不能滿足強度要求。因而適當加大齒輪模數（加大10%-15%），以保證齒輪有一定(yīdìng)壽命；機床導軌，未使用時如正好平直，使用時則由于磨損，精度不斷降低。如做成一定(yīdìng)的上凸則可在較長時間內保持精度。47第四十七頁，共101頁。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結構設計（6、7、8）6.對易磨損部分應予以保護有些氣體或液體中混有粉末、顆粒或塊狀的固體，對零件表面有很強的研磨作用。零件表面與這些介質接觸的部分應具有較強的耐磨性，如采用耐磨材料或采用表面堆焊等措施。也可以把某些易磨損部分做成易磨損件，經常(jīngcháng)更換。7.對易磨損件可以采用自動補償磨損的結構零件磨損后，尺寸發生變化，如不能及時改變其位置，則不能實現原來的功能。8.采用防塵裝置防止磨粒磨損對于在多塵條件下工作的機械應注意防塵和密封，以免異物進入摩擦面，產生磨粒磨損。如鏈條加防護罩，導軌為防止切屑進入摩擦面產生嚴重磨損，也應加防護罩。48第四十八頁，共101頁。5.3.4提高(tígāo)精度的結構設計（1）1.導軌的驅動力作用點，應使兩條導軌摩擦力產生的力矩互相(hùxiāng)平衡49第四十九頁，共101頁。5.3.4提高(tígāo)精度的結構設計（2）2.對于(duìyú)要求精度較高的導軌，不宜用少量滾珠支持由于導軌運動(yùndòng)速度是滾動速度的二倍，工作臺運動(yùndòng)到左右不同位置時，滾珠受力不同，工作臺向不同方向傾斜，產生誤差。宜增加滾珠數目或采用滾子軸承（滾柱剛度顯著大于滾珠而摩擦阻力也較大）50第五十頁，共101頁。5.3.4提高(tígāo)精度的結構設計（3）3.必須嚴格限制(xiànzhì)螺旋軸承的軸向竄動螺旋軸承的軸向竄動直接(zhíjiē)影響螺旋的軸向竄動，從而使螺旋機構產生運動誤差。對螺旋軸承應有較高的要求。對于受力較小的螺旋，可以用一個鋼球支持在螺旋中心，軸向竄動極小。51第五十一頁，共101頁。5.3.4提高(tígāo)精度的結構設計（4）4.要求運動精度的減速傳動鏈中，最后(zuìhòu)一級傳動比應該取最大值，運動誤差為設三級傳動的傳動比為則最后輸出的傳動系統總誤差為：為最大值時傳動系統總誤差最小。52第五十二頁，共101頁。5.3.4提高(tígāo)精度的結構設計（5）5.避免(bìmiǎn)緊定螺釘影響滾動導軌的精度要避免扭緊緊定螺釘時引起導軌變形，使導軌工作表面精度降低。把固定(gùdìng)部分與導軌支承面部分做成柔性較好的聯接，使緊定螺釘產生的變形不影響導軌面的精度。53第五十三頁，共101頁。5.3.5考慮(kǎolǜ)人機學的結構設計（1、2）1.合理選定操作姿勢設計者必須正確地決定機器或儀器的操作位置和操作姿勢，作為設計的一項基本內容。常見的操作姿勢為立或坐。立式容易發力，活動范圍較大，但對要求精密觀察、讀數的工作和活動范圍較小的手工操作的裝置則以選用坐式為好。2.設備的工作臺高度與人體尺寸比例應采用合理數值工作臺高度不適當容易引起操作者疲勞(píláo)。根據一般統計，有一系列推薦數值，如站姿用工作臺高度為人體高度的10/19，坐姿則為7/17。54第五十四頁，共101頁。5.3.5考慮(kǎolǜ)人機學的結構設計（3）3.旋鈕大小、形狀(xíngzhuàn)要合理旋鈕多做成圓形，在圓柱面上常作出齒紋以免轉動時打滑。為了用一個旋鈕控制多個指示器，可以做成多層旋鈕，這樣既節省位置，操作也方便。對多層旋鈕的各旋鈕尺寸(chǐcun)應合理安排，以免使用時互相干擾。55第五十五頁，共101頁。5.3.5考慮(kǎolǜ)人機學的結構設計（4）4.按鍵(ànjiàn)應便于操作按鍵在機械中使用很廣泛，一般按鍵尺寸為8-20mm，突出(tūchū)鍵盤面高度為5-12mm，按動時鍵上下移動距離為3-6mm，鍵與鍵之間的距離最小為0.6mm。按鍵位置應合理，便于操作56第五十六頁，共101頁。5.3.6考慮(kǎolǜ)發熱等問題的結構設計（1）1.對較長的機械零部件，要考慮因溫度變化(biànhuà)產生尺寸變化(biànhuà)時，能自由變形較長的機械零部件或機械結構，由于溫度變化，長度(chángdù)變化較大，必須考慮這部分能自由伸縮。如采用可以自由移動的支座，或可以自由脹縮的管道結構。57第五十七頁，共101頁。5.3.6考慮發熱(fārè)等問題的結構設計（2）2.熱膨脹大的箱體可以(kěyǐ)在中心支持圖示的兩個部件之間用聯軸器聯接兩軸。由于(yóuyú)右邊部件發熱較大，工作時其中心高度變化較大，引起兩軸對中誤差。可以在中心支持右邊部件，以避免由于(yóuyú)發熱引起的對中誤差。58第五十八頁，共101頁。5.3.6考慮(kǎolǜ)發熱等問題的結構設計（3）3.分流系統的返回流體要經過(jīngguò)冷卻壓縮機、鼓風機等為了控制輸出介質量，可以采用分流(fēnliú)運轉，即把一部分輸出介質送回機械中去。這部分送回的介質，在再進入機械以前應經過冷卻，以免反復壓縮介質引起溫度升高。59第五十九頁，共101頁。5.4機械結構(jiégòu)工藝性設計結構設計(shèjì)工藝性：有關所設計(shèjì)結構的制造、裝配、使用、維修等方面的各種技術問題。工藝性要求：在滿足功能、強度的條件下，可經濟地加工安裝。鑄造(zhùzào)焊接鍛造、沖壓切削加工加工裝配維修工藝性60第六十頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（1）1.分型面要盡量少鑄件應盡量減少分型面，以便于保證尺寸的準確性。如圖三箱造型(zàoxíng)改為兩箱造型(zàoxíng)較合理。61第六十一頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（2）2.分型面要力求簡單，鑄造(zhùzào)外形應使分型方便如：三通管各管口最好在一個平面上，圖b的結構較合理。彎曲(wānqū)的分型面難于保證尺寸準確，圖c改為圖d時，分型面為平面，較合理。62第六十二頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（3）3.起模方向(fāngxiàng)留有拔模斜度逐漸在起模方向應留有結構斜度，使模型容易起拔，保證(bǎozhèng)鑄件質量。63第六十三頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（4）4.改進妨礙(fángài)起模的結構鑄件側壁上工藝凸臺和工藝搭子、凸緣、肋條等有礙起模，增加(zēngjiā)造型和造芯的工作量，應盡量避免。64第六十四頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（5）5.鑄件(zhùjiàn)表面避免內凹有內凹的表面在造型時取模困難，考慮起模要求將內凹處結構予以改變，則對鑄造(zhùzào)合理。65第六十五頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（6）6.采用易于(yìyú)脫芯的結構圖示零件為汽笛的剖面圖，如用整體鑄造則鑄件型芯要用金屬骨架加強，但由于鑄件口很小，清除型芯及芯骨很困難，如采用圖示鑄焊結構，先鑄出主要部分，再焊上一塊鋼板，則容易加工。但應注意(zhùyì)焊接結構不宜用鑄鐵，應采用鑄鋼。66第六十六頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（7）7.鑄件(zhùjiàn)結構應有利于清除芯砂在鑄件上增加工藝孔作為(zuòwéi)安裝型芯的支承，并有助于鑄件內腔清砂工作。67第六十七頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（8）8.表面凸臺盡量(jǐnliàng)集中為便于鑄件上孔的加工，鑄件表面常要鑄出一些凸臺，當凸臺的中心距較小時，建議將位置相近的凸臺連成一片，連成整體(zhěngtǐ)后便于造型。68第六十八頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（9）9.避免(bìmiǎn)較大又較薄的水平面薄壁零件，尤其是面積較大的薄壁，不應設計成水平的平面結構。水平平面澆鑄時容易造成冷隔或形成氣孔、渣眼或夾砂。改為有坡的平面，有利于排出液態金屬中的雜質和由于鐵液漫流(mànliú)造成的冷隔等缺陷。69第六十九頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（10）10.大型鑄件外表面(biǎomiàn)不應有小的突出部分大型鑄件外表(wàibiǎo)面上，不應有薄壁邊槽，此部位冷卻快，容易造成內應力，而且在清理時容易受傷。70第七十頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（11）11.鑄件壁厚力求(lìqiú)均勻均勻的壁厚可以提高鑄件(zhùjiàn)的質量，減少鑄件(zhùjiàn)中斷面厚度大的部分，避免金屬聚集以致產生縮孔或縮松。改變形狀使用加強筋71第七十一頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（12）12.合理(hélǐ)確定壁厚，并使內壁厚小于外壁厚形狀較復雜或尺寸較大的鑄件(zhùjiàn)，內部壁厚應小于外壁厚。因內壁散熱條件較差，所以冷卻速度比外壁慢，且當外壁冷卻后，內壁不能自由收縮，容易產生內應力或裂紋。72第七十二頁，共101頁。5.4.1鑄造件的結構設計（13）13.兩壁相交(xiāngjiāo)時夾角不宜太小鑄件的相鄰兩壁相交時，特別是小于75°的斜向聯接，單純(dānchún)以園角作為過渡不能滿足工藝要求，應有一過渡部分。73第七十三頁，共101頁。5.4.2焊接件的結構設計（1）1.合理(hélǐ)布置焊縫：分散、對稱、避開最大應力和應力集中位置。74第七十四頁，共101頁。5.4.2焊接件的結構設計（2）2.焊縫應避開(bìkāi)加工表面加工(jiāgōng)表面距離焊縫太近時，焊縫的熱影響區或熱變形會對加工(jiāgōng)面有影響。采用焊接后加工(jiāgōng)，也是一種避免焊接變形影響的方法。75第七十五頁，共101頁。5.4.2焊接件的結構設計（3）3.減少(jiǎnshǎo)邊角料用鋼板焊制零件時，盡量(jǐnliàng)使所用板料形狀規范，以減少下料時產生邊角廢料。76第七十六頁，共101頁。5.4.2焊接件的結構設計（4）4.采用(cǎiyòng)套料剪裁設計時設法搭配各零件的尺寸，使有些(yǒuxiē)板料可以采用套料剪裁的方法制造，以減少邊角料。如圖所示，原設計底板沖下的圓板為廢料。改進后，可以利用這塊圓板制成零件頂部的圓板，廢料大為減少。77第七十七頁，共101頁。5.4.2焊接件的結構設計（5）5.考慮焊接(hànjiē)時的氣體擴散焊接密閉容器時，應考慮焊接時容器中的氣體是否能釋放出來。較差的圖中所示結構氣體釋放不好(bùhǎo)，不易焊牢，如預先設計一個放氣孔，使氣體能夠釋放，則有利于焊接。78第七十八頁，共101頁。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結構設計（1）1.自由鍛自由鍛適用于鍛造外形簡單的零件。自由鍛制造的毛坯，大部或全部表面均需經過切削加工才能達到要求。所以，生產效率低，消耗金屬較多，勞動強度大，適用于多品種(pǐnzhǒng)小批量生產。適應性好，采用的設備和工具通用性大，應用廣泛。自由鍛零件應避免錐形和楔形自由鍛不宜(bùyí)鍛出錐形和楔形，設計時應盡量采用平直結構。79第七十九頁，共101頁。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結構設計（1）相貫形體力求簡化(jiǎnhuà)自由鍛無法鍛出幾何形體（圓柱、立方體等）表面相貫的復雜相貫形狀。如圖所時的圓柱體與平板聯接的形狀比較復雜，采用自由鍛比較困難。自由鍛件(duànjiàn)不應設計復雜的凸臺自由鍛件(duànjiàn)很難鍛出誤圖中所示的復雜凸臺，應予以簡化。80第八十頁，共101頁。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結構設計（2）2.模鍛模鍛可以獲得較復雜的外形，毛坯上有相當一部分表面不需要進行切削加工。與自由鍛相比，模鍛的尺寸較精確，表面光潔，節省(jiéshěng)金屬而且生產率較高。模鍛精度高，加工余量小，多適用于中小型零件。分模面應為零件(línɡjiàn)最大尺寸且為平面模鍛件形狀應對稱以便于分模模鍛件應有適當的圓角半徑（工藝性）模鍛件應便于脫模81第八十一頁，共101頁。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結構設計（3）3.沖壓件沖壓件質量輕，外形適用性較好，生產率高，但成本(chéngběn)也較高，適用于大批量生產。沖壓件的局部(júbù)寬度不宜太窄尺寸過窄的部分不僅凹模難于制造，沖出的工件也難于保證質量。標注沖壓件尺寸時要考慮沖壓過程前兩種尺寸標注方法不合理，必須將主體沖制彎曲成型后才能沖孔，加工困難。改進后可以在板料沖裁時一并沖出，節省工序，提高效率。82第八十二頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（1）1.注意(zhùyì)減小毛坯尺寸凸緣由圓鋼(yuánɡānɡ)直接車制而成，如設計最大直徑為100mm則要用直徑為105mm或110mm的圓鋼(yuánɡānɡ)加工。如最大直徑為98mm則可以用直徑為98mm的圓鋼(yuánɡānɡ)加工。83第八十三頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（2）2.減小加工(jiāgōng)面的長度兩表面配合時，配合面應精確加工，為減小加工量應減小配合面長度。如配合面過長，為保證配合件穩定可靠，可將中間孔加大，中間部分(bùfen)不必精密加工。加工方便，配合效果好。84第八十四頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（3）3.加工(jiāgōng)面與不加工(jiāgōng)面不應平齊在一個大平面(píngmiàn)上，如有一小部分要加工，則該面應突出在不加工表面之上，以減少加工工作量。85第八十五頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（4）4.不同加工(jiāgōng)精度表面要分開兩表面粗糙度不同時，之間必須有明確的分界線。這樣(zhèyàng)，不但加工方便，而且形狀美觀。圖示凸輪工作表面要精加工，必須與軸分開。86第八十六頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（5）5.將形狀復雜的零件改為組合(zǔhé)件以便于加工在一帶軸的凸緣上有兩個偏心的圓柱形小軸，加工困難。如果把這一零件改為組合件，小軸用裝配式結構(jiégòu)裝上去，可以改善工藝性。在較大的機座上，有薄壁的管形零件時，因與主體部分尺寸差別很大，加工不便，改為裝配件，另作一個管件安裝在機座上較為合理。87第八十七頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（6）6.避免刀具不能接近(jiējìn)工件機械加工所用的刀具、機床都有一定的結構和尺寸。加工部位周圍如果有長的壁或上下有凸臺，都可能妨礙刀具的運動(yùndòng)，甚至無法加工。為此應設置必要的工藝孔、槽或改變結構形狀。88第八十八頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（7）7.要考慮到鑄造(zhùzào)誤差的影響鑄造零件的誤差是比較大的，在設計鑄件加工面時必須充分考慮。如軸承端蓋與箱體上的凸臺相配，但箱體上凸臺的位置難以做到十分準確。如端蓋凸緣與凸臺直徑(zhíjìng)設計成正好相等，則往往會出現端蓋突出到凸臺以外的情況。因此鑄造的凸臺直徑(zhíjìng)應大一些。89第八十九頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（8）8.避免多個零件組合(zǔhé)加工如圖所示，要求在有兩個零件(línɡjiàn)組合而成的零件(línɡjiàn)上，鉆孔、加工平面，由于在生產中必須配在一起加工、裝配，因而不能具有互換性。改進后的結構在工藝上得到改善。只有在特殊情況下選用組合零件(línɡjiàn)加工才是有利的，如減速箱的剖分式箱體，箱裝式蝸輪等。90第九十頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（9）9.復雜加工(jiāgōng)表面要設計在外表面而不要設計在內表面軸類零件比孔的加工容易。因此，當兩個軸、孔形狀(xíngzhuàn)的零件配在一起，它們中間有一些比較復雜的結構時，把這些結構設計在軸上，往往比設計在孔的內表面更好。91第九十一頁，共101頁。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結構設計（10）10.避免無法夾持的零件(línɡjiàn)結構機械零件(línɡjiàn)在加工時（如車削時）必須夾