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机械零件设计失效之——提高结构合理性的措施

        1、提高结构强度  提高结构强度常采用下列措施。

        1)合理布置零件,减少所受载荷  如合理布置轴上零件,减少轴所受扭矩或改进轴上零件结构,减少轴扭矩变形。

        2)避免载荷集中,使载荷均匀分布如可采用平衡或局部相互抵消的办法减小轴的载荷;或者采用载荷分担的办法减小轴的载荷。也可以改变零件的形状,提高其承载能力,如对齿轮的轮齿进行修形,改成鼓形起到载荷局部均布的作用。

        3)按等强度设计零件可充分发挥材料的效能,大部分标准件是按等强度原则设计的,等强度梁较等截面梁具有较大的弹性变形、抗冲击能力,如汽车的板弹簧等。

        4)选用合理截面,如梁截面采用工字形、丁字形。轴的截面采用圆形、空心圆形。

        5)减小应力集中,尽量避免零件连接部分的截面尺寸相差太大。采用较大过渡圆角,增加卸载结构减小或转移应力集中,这些措施有利于提高零件的疲劳强度。

        2、提高结构刚度  在提高结构强度的措施中。某些方面也提高了刚度。另外也可以采取以下措施提高结构的刚度。

        1)当截面积相同时,中空截面比实心截面的惯性矩大,故零件的弯曲刚度和扭转刚度也大。

        2)尽量避免采用悬臂结构,必须采用时,也要尽量减小悬臂长度或采用支承增加轴的刚度。

        3)采用预紧装配,提高接触刚度。接触刚度是指接触表面层在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。采用预紧装配工艺,不仅能消除接触间隙,而且对提高接触刚度非常有利,但同时使接触面的载荷增大。

        3、改进连接结构  为了螺纹连接能正常工作,要求螺栓连接有足够的强度,在工作中不会自动松脱。对同一机械,螺纹连接的种类、形状、尺寸等不宜选用过多。同一组的螺栓连接应完全一致。对振动较大或螺纹松脱后会引起严重后果的场合,必须注意防松装置的设计。防松的方法要确实可靠。同时,应尽量减小螺栓受力,避免螺杆受弯曲应力,而且螺钉应布置在被连接件刚度最大的部位。

        4、改进耐磨性的结构设计  合理设计机械零件的形状和尺寸,以减小相对运动表面之间的压力和相对运动速度。在污染、多尘的工作条件下,应设计必要的密封和防尘装置。提高零件的加工精度及装配精度,避免局部磨损。必要时使用流体动压润滑、流体静压润滑或利用磁浮支撑,满足耐磨损及延长寿命的要求。

 5、改进定位结构设计  设计时应注意使销钉定位有效,拆装方便,受力合理。销钉也可以用于传递力或转矩,如两块搭接的零件用螺钉连接时,可以用销钉作为辅助的传力装置。对于轴毂连接,可以用轴向或径向销传递转矩。应注意,设计时,不要因为零件上有销孔而使零件强度削弱,甚至导致失效。

        6、改进密封结构设计  为保证机械机械正常工作,必须采用可靠的密封。对于O形密封圈用于高压密封时,要有保护圈或挡圈,同时避免O形圈边缘凸出而被剪断。对高压容器的密封,应该减小接触面宽度,静接触的表面应有一定的粗糙度。正确使用皮圈密封,注意皮圈的安装方向,密封圈唇向外是为了防尘土进入,向内是为了避免箱内的油漏出。当密封圈有缺口,又要使用多层密封圈时,缺口应错开。单层密封圈不应有缺口。

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