机械设计基本准则及常见要点
3.满足结构刚度的设计准则
为保证零件在使用期限内正常地实现其功能,必须使其具有足够的刚度。
4.考虑加工工艺的设计准则
机械零部件结构设计的主要目的是:保证功能的实现,使产品达到要求的性能。但是,结构设计的结果对产品零部件的生产成本及质量有着不可低估的影响。因此,在结构设计中应力求使产品有良好的加工工艺性
所谓好的加工工艺指的是零部件的结构易于加工制造,任何一种加工方法都有可能不能制造某些结构的零部件,或生产成本很高,或质量受到影响。因此,对于设计者认识一种加工方法的特点非常重要,以便在设计结构时尽可能的扬长避短。实际中,零部件结构工艺性受到诸多因素的制约,如生产批量的大小会影响坯件的生成方法;生产设备的条件可能会限制工件的尺寸;此外,造型、精度、热处理、成本等方面都有可能对零部件结构的工艺性有制约作用。因此,结构设计中应充分考虑上述因素对工艺性的影响。
5.考虑装配的设计准则
装配是产品制造过程中的重要工序,零部件的结构对装配的质量、成本有直接的影响。有关装配的结构设计准则简述如下
(1)合理划分装配单元
整机应能分解成若干可单独装配的单元(部件或组件),以实现平行且专业化的装配作业,缩短装配周期,并且便于逐级技术检验和维修。
(2)使零部件得到正确安装
保证零件准确的定位。图5.7所示的两法兰盘用普通螺栓连接。图(a)所示的结构无径向定位基准,装配时不能保证两孔的同轴度;图(b)以相配的圆柱面作为定位基准,结构合理。
-避免双重配合。图5.8(a)中的零件A有两个端面与零件B配合,由于制造误差,不能保证零件A的正确位置。图5.8(b)结构合理。
-防止装配错误。图5.9所示轴承座用两个销钉定位。图(a)中两销钉反向布置,到螺栓的距离相等,装配时很可能将支座旋转180°安装,导致座孔中心线与轴的中心线位置偏差增大。因此,应将两定位销布置在同一侧,或使两定位销到螺栓的距离不等
图2
(2) 使零部件便于装配和拆卸
结构设计中,应保证有足够的装配空间,如扳手空间;避免过长配合以免增加装配难度,使配合面擦伤,如有些阶梯轴的设计;为便于拆卸零件,应给出安放拆卸工具的位置,如轴承的拆卸。
6.考虑维护修理的设计准则
1)产品的配置应根据其故障率的高低、维修的难易、尺寸和质量的大小以及安装特点等统筹安排,凡需要维修的零件部件,都应具有良好的可达性;对故障率高而又需要经常维修的部位及应急开关,应提供最佳的可达性。
2)产品特别是易损件、常拆件和附加设备的拆装要简便,拆装时零部件进出的路线最好是直线或平缓的曲线。
3)产品的检查点、测试点等系统的维护点,都应布置在便于接近的位置上。
4)需要维修和拆装的产品,其周围要有足够的操作空间。
5)维修时一般应能看见内部的操作,其通道除了能容纳维修人员的手或臂外,还应留有供观察的适当间隙。
7.考虑造型设计的准则
产品的设计不仅要满足功能要求,而且还应考虑产品造型的美学价值,使之对人产生吸引力。从心理学角度看,人60%的决定取决于第一印象。技术产品的社会属性是商品,在买方市场的时代,为产品设计一个能吸引顾客的外观是一个重要的设计要求;同时造型美观的产品可使操作者减少因精力疲惫而产生的误操作。
外观设计包括三个方面:造型、颜色和表面处理。
考虑造型时,应注意下述三个问题:
(1)尺寸比例协调
在结构设计时,应注意保持外形轮廓各部分尺寸之间均匀协调的比例关系,应有意识地应用"黄金分割法"来确定尺寸,使产品造型更具美感。
(2)形状简单统一
机械产品的外形通常由各种基本的几何形体(长方体、圆柱体、锥体等)组合而成。结构设计时,应使这些形状配合适当,基本形状应在视觉上平衡,接近对称又不完全对称的外形易产生倾倒的感觉;尽量减少形状和位置的变化,避免过分凌乱;改善加工工艺
(3)色彩、图案的支持和点缀
在机械产品表面涂漆,除具有防止腐蚀的功能外,还可增强视觉效果。恰当的色彩可使操作者眼睛的疲劳程度降低,并能提高对设备显示信息的辨别能力。
单色只使用于小构件。大的特别是运动构件如果只用一种颜色就会显得单调无层次,一个小小的附加色块会使整个色调活跃起来。在多个颜色并存的情况下,应有一个起主导作用的底色,和底色相对应的颜色叫对比色。但在一个产品上,不同色调的数量不宜太多,太多的色彩会给人一种华而不实的感觉。
舒服的色彩大约位于从浅黄、绿黄到棕的区域。这个趋势是渐暖,正黄正绿往往显得不舒服;强烈的灰色调显得压抑。对于冷环境应用暖色,如黄、橙黄和红。对于热环境用冷色,如浅蓝。所有颜色都应淡化。另外,通过一定的色彩配置可使产品显得安全、稳固。将形状变化小的、面积较大的平面配置浅色,而将运动、活跃轮廓的元件配置深色;深色应安置于机械的下部,浅色置于上部。
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