机械结构设计规范

机械结构设计规范机械设计规范目录•第一章标准件设计准则•第二章薄板件设计准则•第三章防腐蚀设计准则•第四章公差设计准则•第五章焊接件设计准则•第六章可靠性设计准则•第七章力学原理设计准则第八章便于切削设计准则第九章热应力设计准则第十章塑胶件设计准则第十一章系统要求设计准则第十二章运动部件设计准则第十三章轴支撑设计准则第十四章铸件设计准则第十五章便于装配设计准则第一章标准件设计准则•1.1标准化的重要性•1.2选用标准件的意义•1.3标准件的分类•1.4优选器件准则•1.5标准件种类最少准则•1.6非标件慎用准则•1.7相同装配相同标准件准则•1.8腐蚀环境材料同质准则•1.9外部螺钉特征一致准则•1.10明显差异或完全相同准则1.1标准化的重要性•1标准化是现代化大生产的必要条件•现代化大生产是以技术和生产高度社会化为特征的，分工越来越细，企业间的联系与协作协调越来越广泛和密切。•标准化是企业间联系与协作协调的工具与手段。•1）它能使企业建立最佳秩序，提供共同语言；•2）它能让各企业看到共同的目标与利益；•3）它能对各企业有无偏见的、规范的、权威的约束；•4）它能给各企业带来成功，也能给社会带来巨大效益。•2标准化是实行科学管理和现代化管理的基础•科学管理的创始人泰勒说过：引进科学管理必将结出丰硕之果。使所有的工具和工作条件实现标准化和完美化。•1）.标准化为企业管理提供目标和依据；•2）.标准化使企业内各单位的技术标准和管理标准实现统一，充分发挥企业管理系统的管理功能；•3）.标准化有利于企业和企业之间的协作、约束与协调•3标准化有利于先进的生产组织和制造技术的推广应用•1）.生产专业化是先进的组织形式，具有很突出的优越性，标准化对专业化生产起到了促进，推动巩固作用。专业化生产需要批量，标准化的形式是通用化系列化组合化模块化，有利于缩减类型品种，增加批量。•2）.市场多样化和个性化的需求使定制生产成为主流，使企业面临开发新品的速度和多品种生产的压力，标准化（如模块化）是解决这一难题的最好办法。•4开展标准化有利于提高产品质量和发展产品品种•消费者希望物美价廉、样式新颖、品种繁多、信息透明可比，标准化能解决这一问题：•1）.质量标准能揭示质量差距促进质量进步和新品开发；•2）.标准化有利于提高企业的综合素质和质量保证能力；•3）.标准化设计思想的贯彻使企业（简化能消除低功能产品，系列化能以最佳的品种发展变形产品，组合化和模块化能以最少要素最快速度组合出更多新产品）能快速反应市场需求，取得竞争优势。•5标准化是消除浪费节约活劳动和物化劳动的有效手段•减少重复劳动。•（发展国际贸易、保护消费者利益、保障安全、技术进步等）•标准化的作用就像有些专家说的：如果就市场竞争而论，标准化的作用简单地说，就是能够“赢得市场竞争”。当然并不是企业一开展标准化就能赢得市场竞争。但是，企业没有搞好标准化，就无法赢得市场竞争。•由于国家大力推行国家标注和标准化体系使得我国的企业都是执行国家标准的企业，也产生了无数专业化的生产标准件的厂家。标准件一般是指螺钉螺帽、垫圈、弹簧、轴承等等，从广义来说电视机、电机、减速机、电器机柜、电脑、自行车、摩托车等也是标准件产品。标准化的作用正是通过标准件和标准化体系实现的。•举例说明产品标准化作用。1.2选用标准件的意义•1.选用标准件可以节省大量设计时间；•2.选用标准件可以节省大量原材料；•3.选用标准件可以节省大量生产工时；•4.选用标准件方便装配和出厂维修；•5.专业化厂家大批量生产的标准件质量更胜一筹。•总之，选用的标准件比例越多节约的资金越多，企业可以把更多的精力用在产品的功能和品质上。1.3标准件的分类•1.从标准件使用材料分：•a.黑金属------碳钢合金钢不锈钢•b.有色金属---铜合金铝合金鎂合金钛合金•c.非金属-----塑料尼龙橡胶岩棉陶瓷•2.从标准件使用功能分：•a.各种螺钉、螺帽、垫圈、销钉、铆钉、键•b.各种弹簧及弹性元件•c.各种密封圈及密封元件•d.各种轴承、丝杠丝母、直线导轨、五金件•e.各种操作件、润滑件•f.各种型材、法兰、管接头•g.各种电脑、减速机、减速器•h.各种刀量卡模具及各种工艺装备1.4优选器件准则建立《优选器件清单》；制定清单中增加物料的控制流程；通过流程控制物料种类和规格。1.5标准件种类最少准则标准件种类不超过___种单一种类中规格不超过___种1.6非标件慎用准则自行设计和非标螺钉慎用；若不可避免，考虑系列产品公用的设计1.7相同装配相同标准件准则•相同装配要求用相同的标准件。1.8腐蚀环境材料同质准则在腐蚀性环境下工作的设备，标准件材料与构件材质须相同，如不同，标准件加套管等隔离防护措施，避免腐蚀。1.9外部螺钉特征一致准则外部螺钉型号、颜色一致1.10明显差异或完全相同准则•用到的标准件，要么有明显差异，要么完全相同，•有明显差异是为了防止装错，完全相同是为了维修过程的互换性。•检查：维修过程重装时，应没有螺钉装错依然能够装上的情况，•并分析螺钉装错不会造成事故。第二章：薄板件设计准则•2.1薄板翻边准则•2.2薄板零件禁攻丝准则•2.3薄板件判定标准•2.4形状简单准则•2.5节省材料准则•2.6足够强度刚度准则•2.7避免粘刀准则•2.8弯曲棱边垂直切割面准则2.9平缓弯曲准则2.10避免小圆形卷边准则2.11槽孔边不弯曲准则2.12复杂结构组合制造准则2.13避免直线贯通准则2.14压槽连通排列准则2.15空间压槽准则2.16局部松弛准则2.1薄板翻边准则•薄板（≤0.8mm）的零件，安装螺钉过孔位应有折边。•大的薄板件四周都有折边，如汽车覆盖件。2.2薄板零件禁攻丝准则•薄板（≤0.8mm）的零件禁止翻边攻丝2.3薄板件判定标准•确认是否有薄板件，判定标准：板厚和其长度相比小得多的钢板，特点是横向抗弯能力差包括三个加工工艺：1下料包括剪切和冲裁；2成形包括弯曲、折叠、卷边和深拉；3连接包括焊接和粘接。2.4形状简单准则用直线、圆形等简单形状，便于加工2.5节省材料准则•明确了解所选用材料的原材料形状•形状设计考虑加工时的自拼接，减少下脚料，尤其是批量大时，•解决方法：1下料排列方法优化；2下脚料再利用2.6足够强度刚度准则1尖角刚度不足，用钝角代替；2两孔间距不宜太近，避免切割冲孔时的裂纹；3细长板条剪裁会产生裂纹，应避免。2.7避免粘刀准则需要冲裁切割部分作如下处理：1留有一定坡度；2切割面连通。2.8弯曲棱边垂直切割面准则1.切割后的薄板如果需要进行弯曲，弯曲棱需垂直于切割面；2.不能保证时，应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个r2倍板厚的圆角。否则会有裂纹的危险。2.9平缓弯曲准则•对板材进行弯折时，弯曲半径不宜太小，外侧会出现裂纹，内侧会出现褶皱。2.10避免小圆形卷边准则•r1.5倍的板厚；不要完全的卷形。加强刚度，避免棱边划伤。2.11槽孔边不弯曲准则弯曲棱边与槽孔的棱边的距离大于弯曲半径+2倍壁厚的距离；或者让槽孔横跨整个弯曲棱边。2.12复杂结构组合制造准则将超过二（三）道工序的结构件的结构进行分解，分解成只由圆形、直线等组成的简单结构，然后焊接在一起。2.13避免直线贯通准则1.薄板横向弯曲刚度较差，用加压槽的设计避免。2.并且无压槽区域禁止直线贯通，贯通的低刚度无压槽窄带区域易成为板面弯曲失稳的惯性轴。3.不规则排列是消除直线贯通的较好方法2.14压槽连通排列准则压槽终点是薄弱点，通过连通消除终点为佳2.15空间压槽准则•非单一平面的薄板结构，棱边附近是失稳的薄弱环节，设计压槽不能只在一个平面上设计，需要设计成空间的。2.16局部松弛准则薄板局部变形受阻碍时，会出现皱折，在皱折附近设几个小的压槽，减少变形阻碍。第三章：防腐蚀设计准则•3.1避免大面积叠焊准则•3.2避免间隙腐蚀准则•3.3避免局部微观腐蚀环境准则•3.4防止流体通道淤积原则•3.5避免大温度和浓度梯度差准则•3.6防止高速流体准则•3.7腐蚀裕度准则•3.8最小比表面积准则•3.9便利后继措施准则•3.10良好力学状态准则3.1避免大面积叠焊准则•是否存在大面积的叠焊、缝隙中的残留物可能导致零件生锈•确认腐蚀环境条件：两个不同电化学位势的电极分别是什么？两个电极通过何方式实现电接触？浸泡两电极的电解质是什么？如何形成的？•确定是面腐蚀还是点腐蚀如果是面腐蚀，选择增加板的厚度，按照预期设计寿命留出板厚余量。•选择其中一种防护层工艺方法：电镀、喷涂、浸渍上漆、渗透、滚压、化学转换等3.2避免间隙腐蚀准则•金属浓度不同，间隙内腐蚀产物经水解化作用酸化，氧气扩散困难，发生间隙腐蚀的可能性大得多，例如支承结构、钢架结构、点焊、单侧焊、容器衬板中。1.避免间隙结构出现；2.将间隙密封，使腐蚀性物质无法进入；3.将狭窄空间设计成较大空间，不停的对流使电解质平衡。3.3避免局部微观腐蚀环境准则1.不同金属是否有电接触？2.通过加绝缘措施使不同金属没有电接触；3.有电接触的不同金属，哪是贱金属，哪是贵金属？如有螺栓、螺钉连接的结构4.确定贱金属是不是要保护的防腐蚀部件（贱金属充当阳极被腐蚀），如果是则采取系列措施，如果不是，则贵金属是被保护部件，牺牲贱金属（阳极）被腐蚀，保护贵金属（阴极），则不必作技术处理5.金属是否被电解质包围；3.4防止流体通道淤积原则•结构上保证停车期间，管道中的介质能空干，否则温度下降，残留介质在器壁上浓缩结壳，再启动后壁受热，粘结在器壁上的结壳成为应力裂纹腐蚀源3.5避免大温度和浓度梯度差准则1.防止大的温度和浓度梯度，否则会引起沉淀物、冷凝物、局部势差；2.高温度、高浓度也会加速腐蚀过程；3.局部高温引起结壳，结壳反过来加剧局部过热；4.局部低温会导致冷凝3.6防止高速流体准则•常出现在高湍流区；确认结构系统里是否存在高湍流区？•1、结构改进，增大弯管弯曲半径；•2、过滤和离心分离流体，消除固体粒子和气泡；•3、阴极保护或加防腐剂；•4、在危险壁面电镀或加涂层；•5、选择具有坚硬保护层不易腐蚀的材料。3.7腐蚀裕度准则•对腐蚀速率较慢、均匀的面腐蚀适用；腐蚀速率和设备的设计寿命确定壁厚3.8最小比表面积准则•在容积相等的前提下，使受腐蚀的表面最小，比表面积=表面积/体积•六面体正方体圆柱体椭圆体球体某储液罐，10立方米容积，是用一个大罐还是用十个小罐减少腐蚀更好一点？3.9便利后继措施准则不能通过结构措施消除的腐蚀损坏，可设计上为后续更换腐蚀部件或加防护措施提供便利1、易于观察腐蚀损坏；2、易于更换腐蚀严重的构件；3、易于上涂层，易于电镀3.10良好力学状态准则1.类似于焊接件里的强度要求设计规范，让焊缝处于较好的受力状态；2.拉应力会加剧腐蚀；3.裂纹应力同时存在时，可能产生应力裂纹腐蚀第四章：公差设计准则•4.1关键配合尺寸的加工要求明确准则•4.2同一道工序准则•4.3减少刚体转动位移准则•4.4避免双重配合准则•4.5最小公称尺寸准则•4.6避免累积误差准则•4.7形状简单准则•4.8最小尺寸数量准则•4.9采用弹性元件准则•4.10采用调节元件准则4.1关键配合尺寸的加工要求明确准则•关键配合尺寸的加工是否有•粗糙度或形位公差的要求4.2同一道工序准则1.对有平行、同轴、对中等要求的加工面，设计上尽量使这些有位置精度要求的元素在同一道工序中加工2.平行、同轴、对中等要求的加工面，只用一道工序解决4.3减少刚体转动位移准则1.消除刚体位移；2.减小配合面到传动中心的距离；有转动倾向的配合、减小配合面到转动点的距离4.4避免双重配合准则•禁止两个或更多个配合面4.5最小公称尺寸准则1.同样加工精度，构件公称尺寸越小，越容易加工；即构件尺寸越小，加工精度越容易提高；2.使较高配合精度要求的工作面的面积和配合距离尽可能小4.6避免累积误差准则1.要尽量避免串联尺寸链上的标注方法，非功能性的尺寸可以不标4.7形状简单准则1.配合面的几何形状应尽量简单，2.圆柱面代替圆锥面，3.平行、垂直面代替倾斜面4.8最小尺寸数量