机械设计中的12个一般注意事项

设计机器部件或装配需要考虑各种因素，根据这些因素或标准数据设计最终产品。最终设计应涉及有关尺寸、所需工艺、表面精加工和公差细节等的详细信息。机械设计工程师可以使用设计数据手册、3D、2D 设计软件、研究论文作为设计机器部件的工具。在本文中，我们将介绍机器设计过程所依赖的一些重要因素。

以下是设计机器部件时的一般考虑因素：

机器设计中的一般设计考虑因素

1. 载荷类型和载荷引起的应力

由于内部应力的产生，机器部件上的负载可能以多种方式起作用：

· 压缩–在两端施加力

· 张力–在相反方向施加的力

· 剪切–在相反方向施加的滑动力

· 弯曲–力偏心

· 扭转–扭转力

· 组合–任何负载的组合

2. 机器零件的运动或运动学

任何机器的成功运行在很大程度上取决于提供所需运动的部件的最简单布置。

部件的运动可以是：(a) 直线运动，包括单向运动和往复运动(b) 曲线运动，包括旋转、振荡和简谐运动(c) 恒速(d) 恒定或可变加速度

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3、材料的选择

设计人员必须全面了解材料的特性及其在工作条件下的行为。材料的一些重要特性包括强度、耐用性、柔韧性、重量、耐热性和耐腐蚀性、铸造、焊接或硬化能力、机械加工性、导电性等。

工程用材料的选择

为工程目的选择合适的材料是设计师最困难的问题之一。最好的材料是以最低的成本达到预期目标的材料。选择材料时应考虑以下因素：1. 材料的可用性

2. 材料对使用中工作条件的适用性

3. 材料的成本

工程用材料的分类

工程材料主要分类为：

1. 金属及其合金，如铁、钢、铜、铝等

2. 非金属，如玻璃、橡胶、塑料等3. 金属可进一步分类为:(a) 黑色金属

(b) 有色金属

4. 零件的形状和尺寸

形式和大小以判断为基础。可以使用最小的可行横截面，但可以检查设计横截面中引起的应力是否合理安全。要根据形状和尺寸设计任何机器零件，必须了解零件必须承受的力。预测任何可能导致故障的突然施加或冲击载荷也很重要。

5. 抗摩擦和润滑

由于摩擦阻力总是存在功率损失，需要注意的是启动摩擦大于运行摩擦。因此，必须仔细注意与其他物体接触的所有表面的润滑问题，无论是旋转轴承、滑动轴承还是滚动轴承。

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6.方便经济的特点

在设计时，应仔细研究机器的运行特点。启动、控制和停止杆的位置应便于操作。必须使用各种收紧装置进行磨损调整，并对其进行布置，以保持零件的对齐。如果因磨损或破损而需要为不同的产品更换零件或更换零件，应提供方便的通道，并应尽可能避免拆卸其他零件来完成此操作的必要性。应该研究用于生产或材料加工的机器的经济运行，以了解它是否具有与生产良好工作相一致的最大容量。

7.标准件的使用

标准件的使用与成本密切相关，因为标准件或库存件的成本只是定做类似零件成本的一小部分。应尽可能使用标准件或库存件；已经存在图案的零件，例如齿轮、皮带轮和轴承，以及可以从常规商店库存中选择的零件，例如螺钉、螺母和销钉。螺栓和螺柱应尽可能少，以避免因更换钻头、铰刀和丝锥而造成的延迟，并减少所需的扳手数量。

互换性

术语互换性通常用于在规定的尺寸限制内批量生产相同的物品。稍加考虑就会表明，要将零件的尺寸保持在非常接近的精度范围内，需要花费大量时间。但即便如此，也会有小的变化。如果变化在一定范围内，所有相同尺寸的零件将同样适合在机器中运行，某些变化被认可并允许配合零件的尺寸提供所需的配合。这有利于从大量零件中随机选择用于装配并导致生产成本的显著节省。

8. 操作安全

有些机器操作起来很危险，尤其是那些为了确保最大生产速度而加速的机器。因此，在工人区域内的机器的任何运动部件都被认为是事故隐患，可能是造成伤害的原因。因此，设计者必须始终为操作者的安全提供安全装置。安全装置不应以任何方式干扰机器的操作。

9. 车间设施

设计工程师应该熟悉该雇主车间的局限性，以避免在其他车间完成工作的必要性。有时需要计划和监督车间操作，并起草铸造、处理和加工特殊零件的方法。

10. 要制造的机器数量

要制造的物品或机器的数量以多种方式影响设计。称为固定费用或间接费用的工程和车间成本分布在要制造的物品数量上。如果只制作几件物品，除非机器很大或有一些特殊设计，否则额外的费用是不合理的。要求少量产品的订单不允许在车间过程中产生任何不必要的费用，因此设计人员应尽可能将其规格限制为标准件。

11. 建设成本

物品的建造成本是设计中最重要的考虑因素。在某些情况下，一些预算的高成本可能会立即阻止它进一步被考虑。如果一件物品已经被发明并且手工样品的测试表明它具有商业价值，那么就有可能证明在设计和开发自动机器来生产该物品时花费大量资金是合理的，特别是如果它可以被大量出售。设计工程师在任何情况下的目标都应该是将制造成本降至最低。