本帖最后由 twq19810302 于 2023-8-19 11:10 编辑
1 第一章 标准件设计准则1.1 标准化的重要性 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。它能使企业建立最佳秩序，提供共同语言，能让各企业看到共同的目标与利益；它能对各企业有无偏见的、规范的、权威的约束；它能给各企业带来成功，也能给社会带来巨大效益。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。 1.2 选用标准件的意义 选用标准件可以节省大量设计时间；选用标准件可以节省大量原材料；选用标准件可以节省大量生产工时；选用标准件方便装配和出厂维修；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__5_种 单一种类中规格不超过_3__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 防呆准则 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。
2 第二章：薄板件设计准则 2.1 薄板翻边准则 薄板（≤0.8mm）的零件，安装螺钉的孔位应有折边。大的薄板件四周都有折边，如汽车覆盖件、设备外观件、金属门板。 2.2 薄板零件禁攻丝准则 薄板（≤0.8mm）的零件禁止翻边攻丝，可采用压铆螺母或拉铆螺母。 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排样，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 切割后的薄板如果需要进行弯曲，弯曲棱需垂直于切割面；不能保证时，应在切割面和弯曲棱边交汇处设计一个r>2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 r>1.5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。
3 第三章：防腐蚀设计准则 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 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。
4 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 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 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 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 最小尺寸数量准则配合性能和多个尺寸相关时，误差累积会致配合精度难提高，应尽量使配合面和较少的尺寸相关。 导轨、螺纹、绞联、插接有间隙会降低配合精度，过盈摩擦力太大会咬死，这种配合状态用选择公差的方法难实现，用柔度大的弹性体消除间隙。4.10 采用调节元件准则 螺母或弹性垫片实现。
5 第五章：焊接件设计准则 5.1 几何连续性原则 几何连续性原则，避免在几何突变处设置焊缝，这里容易产生应力集中。如果实在不能避免,则要通过设计过渡结构来解决。焊缝连接的两侧,板厚不一致，不能保证几何形状的连续性，则需要设计过渡结构。封口是曲率突变区 5.2 避免焊缝重叠 1.避免焊缝重叠，多条焊缝交汇处刚性大，结构翘曲严重，会加大焊缝内应力。2.结构多次过热，材料性能下降，应该避免。3.措施有三个：a.加辅助结构。b.切除部分。c.焊缝错开。5.3 焊缝根部优先受压 焊缝根部优先受压，焊缝根部有裂纹，易产生缺口作用。 承受拉载荷能力 < 承受压载荷能力 5.4 避免铆接式结构 焊接式结构通常用衬板搭接形式，焊缝多，费材料，造价高，且导致力流转折，提高了焊缝处的应力水平。 5.5 避免尖角 避免尖角（锐角），焊接处尖角定位困难，且尖角热容体太小，尖角易被熔化。如下图所示。 5.6 便于焊接前后的处理操作和检测准则 结构的设计便于焊接前、后的处理、焊接的操作和品质检测。1、足够大的操作空间。2、焊接时易于定位，易于操作，电极不会和周围的板粘结。3、焊接后便于检查。5.7对接焊缝强度大及动载荷设计准则 对接焊缝强度较大，尤其动载荷时优先采用。 5.8焊接区柔性准则 焊接时的热变形在冷却后不能完全消除。产生残余变形，引起热应力。 解决措施： 1、热处理工艺降低热应力。2、降低焊接区周围的刚性，从根本上减少内应力的产生。5.9 最少的焊接 最好的焊接是最少的焊接，减少焊缝的数量，减少焊缝的长度。焊接的强度总会低于母材焊接过程的热应力总会对材料特性有影响。 5.10 材料的可焊性，碳钢中的碳含量 材料的可焊性，碳钢中的碳含量<0.22%。 5.11 焊缝受载形式利于焊接工艺准则 焊缝受载形式利于焊接工艺的进行。
6 第六章：可靠性设计准则 6.1 冗余法则 重复设置多个功能相同元件，分功能冗余和原理冗余。 1、功能冗余：原理相同、功能相同的备份；功能冗余针对元件本身而非外界环境因素的失效。2、原理冗余：相同功能，不同原理的元件互为备份。原理冗余采取不同的原理器件，比如对锅炉安全阀的监测，可以用电、光、热敏等不同原理的传感器，可避免在某一失效因素下，两个器件不会同时失效。6.2 零流准则 在需要外部构件执行某项功能时，让它不依赖或尽量少依赖外部条件，从而减少可能阻碍其执行功能的外在因素。 电磁车刹右图 通电 磁力使车刹强迫分离左图 断电 弹簧力使车刹抱紧 6.3 可靠的工作原理准则 1.机械优于电气、电磁、液压系统，工作性能较可靠；2.形状联结方式比力联接方式可靠，外界因素难改变机械构件的几何形状，但容易改变其受力状态。6.4 裕度准则 安全系数方法，通常加大构件尺寸，工程上很多因素自身并无一个绝对的数值，而是一个分布范围，裕度设计是解决问题的根本。断裂破坏、热应力破坏等因材料特性引起的问题，在构件尺寸上加强裕度设计无效。 6.5 安全阀准则 1、设计上有意设置一个薄弱点，丢卒保帅。2、安全阀、保险丝。6.6 简单准则 最少的数量、最简到形状、最少的工艺步骤、最简的加工装配工艺、最普通的材料、最简的工具、最简的拆卸步骤等等结合零部件特点，设定量化评估指标。
7 第七章：力学原理设计准则 7.1 强度计算和试验准则 对承受较大负载或扭矩的钣金位置，强度须经过计算，并安全合格；必要时须有试验报告和数据。7.2 均匀受载准则 通过构件设计，使受力载荷分布均匀，载荷不集中可以保证同等条件下，承受的应力成倍增加。 连续性和载荷均匀分布的设计可以实现。7.3 力流路径最短准则 力流优先走较短路径，刚度最大的路径；力线连续。为提高构建刚度，尽量使力流路径最短，越短则受力区域越小，累积变形就越小，刚度就提高。尽量保证力流线路的直线状态，这时力流路径最短。 7.4 减低缺口效应准则 缺口效应的原因是力流在截面突变处，被迫急剧改变原有路径，因而力流抢近道引起近道局部力线拥挤，应力急剧集中上升。 解决措施： 1、避免截面突变的设计，尤其是避免力流截面急剧变小；2、降低缺口附近的材料钢度；3、加预压力应力；4、避免力流突然转弯孔、槽、螺纹、台肩等缺口处易发生；判定标准是界面尺寸变化的急剧程度；7.5 变形协调准则 在力的传递中，构件会发生变形，变形不对称、接触面变形不匹配等都会引起走偏、应力集中等问题； 解决措施： 在接触面处，降低构件在力流方向上的刚度，以便减少对另一构件变形的阻碍，使变形同步；如：轴承的轴固定架、天车的导轨 7.6 等强度准则 1、构件局部的应力和该处的材料许用值相等。省材料降能耗。2、注意次要载荷的影响7.7 附加力自平衡准则 力传递中，出现的无用力或力矩，白白增加损耗， 通过让附加力自行平衡或抵消的方法解决。 解决措施： 1、平衡件。2、对称安置。7.8 空心截面准则 弯曲和扭转应力在横截面越远离中心越大，横截面中心很小，同等材料截面积情况下，空心的结构有更好的强度和刚度。 1、空心也可以通过其他形式实现，不一定就得是圆管形。2、空心结构的壁厚不能太薄，否则发生局部皱折而丧失承载能力。7.9 受扭截面凸形封闭准则 受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状，抵抗剪切变形的能力低，扭转刚度就低。 7.10 最佳着力点准则 1.力矢量经过横截面扭转中心，不会产生附加扭矩；2.多个力的作用节点尽量使力矢量交汇于一处，避免附加弯矩，降低应力水平。7.11 受冲击载荷结构柔性准则 在有冲击载荷的情况下，加大其柔性，避免冲击， 但快速响应特性会下降。 柔性准则的措施： 1.增加等截面杆的长度；2.避免截面突变；3.安装缓冲器；4.选用弹性模量小的材料。7.12 避免长压杆失稳准则 对于金属构件，压应力是拉应力的多倍，但压状态下，失稳破坏会破坏强度，设计上应避免。注意检查是否有细长杆受压结构。改进措施有： 1、加大截面惯性矩；2、减小压杆长度；3、加强支撑约束性；4、截面形状与约束方式的最优组合；5、合理选材处于弹塑阶段的中小柔度杆，用高强度钢； 对大柔度杆，高强度钢不能提高其稳定性，须用普通钢。 7.13 热变形自由准则 使机械结构因为受热的变形自由。 具体措施： 1、留有热变形的间隔2、加膨胀节或将管道做成弯的。
8 第八章：便于切削设计准则 8.1 便于退刀准则 受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状，抵抗剪切变形的能力低，扭转刚度就低。 8.2 最小加工量准则 1、选择合适毛坯，使毛坯接近构件形状。2、分解构件，使单一复杂构件拆成多个标准毛坯形状简单构件。3、平缓过渡。4.减小行程。8.3 可靠夹紧准则 加工过程要有夹持面，否则会单独需要设计工装、难以加工、加工过程夹持不牢容易飞出伤人。 8.4 一次夹紧成形准则 一次夹紧就可以加工到位；中间更换夹持部位，加工配合精度难以保证。 削件尺寸单向变化。 8.5 便利切削准则 1、形状简单，比如圆柱体较容易加工。2、内外有别，避免结构内部加工键槽和高精度配合，对内孔和外壁的倒角、棱等采取不一样的设计要求，因为加工难度不一样。8.6 减少缺口效应准则 1、不同截面间平缓过渡。2、减低缺口周围刚度。3、避免尖锐棱边。8.7 避免斜面开孔准则 斜面上钻孔，钻头不好定位。 8.8 贯通孔优先准则 贯通孔使刀臂两端平衡成为可能，盲孔只能是悬臂支撑，刀具易发生变形，产生加工误差。 8.9 孔周边条件相近准则 孔周边的约束条件要求基本相同。约束条件包括材料的弹性、构件的形状和支撑情况，差别大了，钻头将退让到加工抗力小的一侧，产生加工误差。
9 第九章：热应力设计准则 9.1 问题点明确准则 1.找出热胀冷缩导致功能误差的设计点。2.温度变化大条件下，材料发生功能变化的设计点。3.同一机构不同部件间，温度不同致热变形不同步的设计点。举例：a.钟表的表针。b.直管道连接温差较大，骤冷骤热导致的膨胀收缩。9.2知识点明确准则 材料热胀冷缩导致的功能性障碍。各材料的热膨胀系数不同导致的配合问题和功能障碍。 热变形受到阻碍时构件内部产生的热应力。1.累积变形量和构件的尺寸成正比。 9.3 减法结构准则 单一构件的热膨胀必然存在，通过组合构件，让各构件的热膨胀互相抵消。 9.4 加法结构准则 对相对热变形不同导致的结构配合问题，通过增加中间过渡结构，将其中一个构建分解为两个不同膨胀系数材料的构件，使组合膨胀效果与另一配合构件的膨胀效果一致。 9.5 方向调节原则 通过结构设计，将膨胀方向转移到非配合面上去。如轴承的固定-松弛装配方法。 9.6 消除温度差准则 相同材料的两构件，因为温度不同，导致膨胀程度不一样，出现热变形。解决措施：使有关构件的热传递边界条件尽量相近或相同。 9.7 柔性准则 两构件热变形不能消除时，加大构件的柔性减少热应力。比如用软管、橡胶材料、将热应力的直线方向转变成曲线方向等。
10 第十章：运动部件设计准则 10.1 可活动部件预防准则 多次运转后容易脱落和卡死，须有措施： 1、防脱落措施，使活动部件仅仅松脱但仍能维持运动功能；2、即使运动部件脱落，也不会脱落或飞出10.2 运动部件防护和标识准则 1、装好的风扇有防护件，手指不能伸入，拆卸防护件必须使用工具2、运动部件有防护，实际限制不能加防护措施，则须有清晰的图示警示标志。3、磨损后的运动部件无安全风险，且磨损易于检查。10.3 运动部件磨损储存腐蚀SFC分析准则 分析运动部件因为长期使用磨损、长期储存腐蚀而引起的单一故障后果，并有针对性预防措施。 10.4 磨损后的运动部件安全设计准则 磨损后的运动部件无安全风险，且磨损易于检查。 10.5 最大活动范围受控准则 运动部件的活动范围有严密的理论推导，活动位置已量化。 如果有故障发生，有设计措施保证活动部件不会超出设计范围。 10.6 运动部件装配专用工装夹具准则 运动部件装配应有专用的工装夹具以满足定位精度要求。
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发表于 2023-8-19 11:09:07
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