机械结构设计准则汇总
机械结构设计准则汇总
第一部分、塑料件
1、概述：
注塑件设计的一般原则:
z 充分考虑塑料件的成型工艺性，如流动性；
z 塑料件的形状在保证使用要求的前提下，应有利于充模，排气，补缩，
同时能适应高效冷却硬化；
z 塑料设计应考虑成型模具的总体结构，特别是抽芯与脱出制品的复杂程
度，同时应充分考虑到模具零件的形状及制造工艺，以便使制品具有较
好的经济性：
z 塑料件设计主要内容是零件的形状、尺寸、壁厚、孔、圆角、加强筋、
螺纹、嵌件、表面粗糙度的设计。
1.1、常用塑料介绍
常用的塑料主要有 ABS、AS、PC、PMMA、PS、HIPS、PP、POM 等，其
中常用的透明塑料有 PC、PMMA、PS、AS。高档电子产品的外壳通常采用
ABS+PC；显示屏采用 PC，如采用 PMMA 则需进行表面硬化处理。日常生活中
使用的中底挡电子产品大多使用 HIPS 和 ABS 做外壳，HIPS 因其有较好的抗老
化性能，逐步有取代 ABS 的趋势。
1.2、常见表面处理介绍
表面处理有电镀、喷涂、丝印、移印。ABS、HIPS、PC 料都有较好的表面处
理效果。而 PP 料的表面处理性能较差，通常要做预处理工艺。近几年发展起来
的模内转印技术（IMD）、注塑成型表面装饰技术（IML）、魔术镜（HALF MIRROR）制造技术。
IMD 与 IML 的区别及优势：
1、 IMD 膜片的基材多数为剥离性强的 PET，而 IML 的膜片多数为 PC。
2、 IMD 注塑时只是膜片上的油墨跟树脂接合，而 IML 是整个膜片履在树
脂上。
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3、 IMD 是通过送膜机器自动输送定位，IML 是通过人工操作手工挂。
1.3、外形设计
对于塑料件，如外形设计错误，很可能造成模具报废，所以要特别小心。外
形设计要求产品外观美观、流畅，曲面过渡圆滑、自然，符合人体工程。
现实生活中使用的大多数电子产品，外壳主要都是由上、下壳组成，理论上
上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素影响，
造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面壳）。可接受面刮<0.15mm，可接受底刮<0.1mm。所以在无法保证零段差时，尽
量使产品：面壳>底壳。
一般来说，上壳因有较多的按键孔，成型缩水较大，所以缩水率选择较大，
一般选 0.5%。
底壳成型缩水较小，所以缩水率选择较小，一般选 0.4%。
即面壳缩水率一般比底壳大 0.1%
1.4、装配设计
指有装配关系的零部件之间的装配尺寸设计。主要注意间隙配合和公差的控
制。
1.4.1 止口
指的是上壳与下壳之间的嵌合。设计的名义尺寸应留 0.05~0.1mm 的间隙，
嵌合面应有 1.5~2°的斜度。端部设倒角或圆角以利装入。
上壳与下壳圆角的止口配合。应使配合内角的 R 角偏大，以增大圆角之间
的间隙，预防圆角处的干涉。
1.4.2 扣位
主要是指上壳与下壳的扣位配合。在考虑扣位数量位置时，应从产品的总体
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外形尺寸考虑，要求数量平均，位置均衡，设在转角处的扣位应尽量靠近转角，
确保转角处能更好的嵌合，从设计上预防转角处容易出现的离缝问题。
扣位设计应考虑预留间隙。
设计扣位时应考滤侧抽心有无足够的行程。
1.4.3 螺丝柱
一般采用自攻螺丝，直径为 2~3mm。
以上表中所提供的是 HIPS 和 ABS 料常用螺丝孔尺寸，对于不同的材料，
螺丝孔尺寸有所不同，一般来说，比较软、韧性较好的材料 d 值小，较脆的材料
所选 d 值要大一点。
1.5、结构设计
在基本厚度的设计上，不宜过薄，否则外客强度不足，容易导致变、断裂等
问题的出现，过厚则浪费材料，影响注塑生产。一般外壳壁厚控制在 1~2mm。
外壳整体厚度应平均过度，不得存在厚度差异变化大的结构，否则容易导致外观
缩水，特别是在筋位底部和螺丝柱位。
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为预防缩水，筋位厚度控制在 0.6~1.2mm。
1.5.1 面壳
键孔的设计。键孔的碰穿方式有三种选择。
A 方式利于模具的制作，但碰穿处的利边容易导致卡键；
B 方式则避免了卡键问题，但当碰穿偏心时则键孔变小，产生利边。
C 方式增加了按键的倒入斜脚，同时保存了碰穿偏心的余量，有效的防止了问题的出现，现一般采用 B 或 C。
1.5.2 按键设计
间隙：按键设计时要注意按键与面壳键孔的间隙，一般来说，如果按键采用
硅胶按键，则按键与面壳键孔的间隙为 0.2~0.3mm。如果按键采用悬臂梁，则要
考虑预留按动时偏摆的间隙。如按键表面需要处理则要考虑各种表面处理对间隙
的影响。水镀（电镀）镀层厚度一般为 0.1mm，喷涂和真空镀一般为 0.05mm。
键顶圆弧：如虑按键表面需进行丝印等处理时，按键表面圆弧不宜过大，弓
形高度小于 0.5mm。
圆角：按键顶部周边需倒圆角，避免卡住按键。
面壳按键
按键按钮线路板
悬臂梁的不同设计对按键效果有不同的影响
上图所示按键按动时偏摆较大，按键与面板键孔要预留较大的间隙
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上图所示按键按动时偏摆较小，按键主要做垂直运动，按键与面板键孔预留
较小的间隙
另一方面，悬臂梁的长度和厚度也直接影响到按键的效果，如果是联体按键，则要避免按键连动（即按一个按键时，其它按键也跟着运动的现象，严重时会发生其它按钮发生动作，造成误操作）
按键手感：轻触式按钮的按动力量大小一般要求在 100g~200g，按动灵活，
手感良好。
按键寿命：按键寿命一般要求 100000 次，
控制变形：对于悬臂梁按键，生产、运输、储存时一定要控制按键的变形，
因为轻微的变形都可能导致按键的使用效果明显下降。
以上为简要介绍，具体内容见下面章节。
2、产品结构设计准则--设计程序
2.1、塑料制品设计特点
塑料产品的设计与其它材料如钢，铜，铝，木材等的设计有些是类似的；但是，由于塑料材料组成的多样性，结构﹑形状的多变性，使得它比起其它材料有更理想的设计特性；特别是它的形状设计，材料选择，制造方法选择，更是其它大部分材料无可比拟的.因为其它的大部分材料，其设计者在外形或制造上，都受到相当的限制，有些材料只能利用弯曲﹑熔接等方式来成形.当然，塑料材料选择的多样性，也使得设计工作变得更为困难，如我们所知，目前已经有一万种以上的不同塑料被应用过，虽然其中只有数百种被广泛应用，但是，塑料材料的形成并不是由单一材料所构成，而由一群材料族所组合而成的，其中每一种材料又有其特性，这使得材料的选择，应用更为困难。.
2.2、塑料制品设计程序
为了确保所设计的产品能够合理而经济，在产品设计的初期，在外观设计
者﹐机构工程师，制图员，模具制造者，成形厂以及材料供应厂之间的紧密合作是必须的，因为没有一个设计者，能够同时拥有如此广泛的知识和经验，而从不同的事业观点所获得的建议，将是使产品合理化的基本前提；除此之外，一个合理的设计考虑程序也是必须的；以下将就设计的一般程序作出说明：
2.2.1、确定产品的功能需求，外观.
在产品设计的初始阶段，设计者必须列出对该产品的目标使用条件和功能要求；然后根据实际的考量，决定设计因子的范围，以避免在稍后的产品发展阶段造成可能的时间和费用的漏失.下表为产品设计的核对表，它将有助于确认各种的设计因子。
产品设计的核对表
一般数据
1. 产品的功能?
2. 产品的组合操作方式?
3. 产品的组合是否是可以靠着塑料的应用来简化?
4. 在制造和组合上是否可能更为经济有效?
5. 所需要的公差?
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6. 空间限制的考虑?
7. 界定产品使用寿命?
8. 产品重量的考虑?
9. 有否承认的规格?
10. 是否已经有相类似的应用存在?
结构考虑
1. 使用负载的状态?
2. 使用负载的大小?
3. 使用负载的期限?
4. 变形的容许量?
环境
1. 使用在什么温度环境?
2. 化学物品或溶剂的使用或接触?
3. 温度环境?
4. 在该种环境的使用期限?
外观:
1. 外形
2. 颜色
3. 表面加工如咬花，喷漆等.
经济因素
1. 产品预估价格?
2. 目前所设计产品的价格?
3. 降低成本的可能性?
2.2.2、绘制预备性的设计图:
当产品的功能需求，外观被确定以后，设计者可以根据选定的塑料材料性质，
开始绘制预备性的产品图，以作为先期估价，检讨以及原则模型的制作。
2.2.3、制作原型模型:
原型模型让设计者有机会看到所设计的产品的实体，并且实际的核对其工程
设计.原型模型的制作一般有两种方式，第一种就是利用板状或棒状材料依图加
工再接合成一完整的模型，这种方式制作的模型，经济快速，但是，缺点是量少，而且较难作结构测试；另一种方式，是利用暂用模具，可作少量生产，需花费较高的模具费用，而且所费的时间较长，但是，所制作的产品较类似于真正量产的产品(需要特殊模具机构的部分，可能成形后再以机械加工成形)，可做一般的工程测试，而且建立的模具，成形经验，将有助于产品针对实际模具制作，成形需要而作正确的修正或评估。
2.2.4、产品测试
每一个设计都必须在原型阶段，接受一些测试，以核对设计时的计算和假想
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和实体之间的差异。
产品在使用时所需要做的一些测试，大部分都可以籍着原型做有效的测试；
此时，面对了所有设计的功能要求，并且能够达成一个完整的设计评估.
仿真使用测试通常在模型产品阶段就必须开始，这种型态的测试价值，取决
于使用状态被模拟的程度而定.
机械和化学性质的加速化测速通常被视为模型产品评估的重要项目。
2.2.5、设计的再核对与修正
对设计的检讨将有助于回答一些根本的问题:所设计的产品是否达到预期的
效果?价格是否合理?甚至于在此时，许多产品为了生产的经济性或是为了重要的功能和外形的改变，必须被发掘并改善，当然，设计上的重大改变，可能需要做完整的重新评估；假若所有的设计都经过这种仔细检讨，则能够在这个阶建立产品的细节和规格。
2.2.6、制定重要规格
规格的目的在于消除生产时任何的偏差，以使产品符合外观，功能和经济的
要求，规格上必须明确说明产品所必须符合的要求，它应该包括：制造方法，尺寸公差，表面加工，分模面位置，毛边，变形，颜色以及测试规格等。
2.2.7、开模生产
当规格被谨慎而实际的订定之后，模具就可以开始被设计和制作，模具的设
计必须谨慎并咨询专家的意思，因为不适当的模具设计和制造，将会使得生产费用提高，效率降低，并用可能造成品质的问题。
2.2.8、品质的控制
对照一个已知的标准，订定对生产产品的规律检测是良好的检测作法，而检
测表应该列出所有应该被检查的项目，另外，相关人员，如品管者或设计者也应与成形厂联合订定一个质量管理的程序，以利于在生产的产品能够符合规格的要求。
3、产品结构设计准则--塑料材质
3.1、热硬化性塑料
在原料状态下是没有什么用，在某一温度下加热，经硬化作用，聚合作用或
硫化作用后，热硬化塑料就会保持稳定而不能回到原料状态。硫化作用后，热硬化塑料是所有塑料中最坚硬的。
3.2、热塑性塑料
像金属一样形成熔融凝固的循环。常用有聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、
聚氯乙烯（PVDC）。
3.3、ABS：成分聚合物
1.丙烯晴---耐油，耐热，耐化学和耐候性。
2.苯乙烯---光泽，硬固，优良电气特性和流动性。
3.丁二烯---韧性。
螺杆对原料有输送，压缩，熔融及计量等四种功能。螺杆在旋转时使之慢慢
后退的阻力为背压。背压太低，产品易产生内部气泡，表面银线，背压太高，原料会过热，料斗下料处会结块，螺杆不能后退，成型周期延长及喷嘴溢料等。压力的变动在一两模内就可知道结果，而温度的变动则需约 10 分钟的结果才算稳定。
3.4、电镀
塑料电镀时，须先进行无电解电镀，塑料表面形成薄金属皮膜，形成导电物
质后再进行电解电镀。
印刷
1.网版印刷：适用于一般平面印刷；
2.移印：适用不规则，曲面的印刷文字；
3.曲面印刷：被印物体旋转而将文字与油墨印上；
常用工程塑料：
NORYL---PPO 和 HIPS 合成，在 240~300℃成型加工，须用 70~90℃高模温。
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ABS---在 170~220 下成型加工，模温 40~60℃即可。
3.5、ABS 系列成品设计及模具加工
最佳的补强厚度 t=70%成品工称肉厚（T），角隅圆角的外圆 R=3/2*T，内
圆 R=T/2，T 是成品工称肉厚。喷嘴通道最小口径为 6.35mm，长度宜尽量短，可变电阻器控制精度稍嫌不足，所以在喷嘴外壁应装设电偶作温度控制。流道形状以圆形最佳，流动长度与流道口径关系。
流动长度(mm) 流道直径（mm）
250 9.5
75~250 7.9
75 6.0
对防火级 ABS 材料应使用直溢口为最佳设计(流道直径最小 7mm)，边溢口
及潜伏式溢口，建议其长度为 0.762mm。
透气得设置是绝对必须的，每隔 25~50mm 开设一条透气沟，深度宜为
0.05~0.064mm，以获得良好得透气效果及防止产生毛头。
冷却管口径应为 11.1~14.3mm，每隔三个冷却管口径设一冷却管，距离模腔表
面必须有 1.5 个冷却管口径尺寸。
一般模仁材料以采用 P20 或 H13 材质居多。
防火级材料尽量不要使用热浇道系统，因为内加热式的热浇道在电热管及树
脂间会产生很大的剪切热，加热树脂温度过高将会造成严重的模垢，若要用就只能用外加热式，热嘴温度和树脂温度相近即可（约 200℃）。在任何时候热浇道须使用内部加热器或热探针。
为减少模垢的产生，螺杆压缩比宜取 2:1~2.5:1，而 L/D 是 20:1（理想值是24:1），可使用没有计量段的螺杆，使加热棒与熔融树脂温度差在 5.5℃附近。螺杆速度宜在 40~55RPM。
模具保护剂可以中和防火级塑料及 PVC 树脂在成型过程所释放出的腐蚀气
体，防止模垢的积成及腐蚀模具，有优良的脱模性，无须使用其它的脱模剂。模垢去除剂主要用来清洗模垢，在有栅格的区域切勿过度喷洒以方破坏树脂导致无法脱模。
射出时理想的状况是成品重量约为射出单元一次为总排料量的 80％，最少
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比例也应在 50％以上。
熔融树脂温度在 221~232℃时可得最佳物性，但不可超过 243℃, 以避免分
解。停机的排换料时须用模垢去除剂防止模具表面被腐蚀，然后在模具上喷一层良好的中性喷剂。
4、产品结构设计准则--壁厚篇
4.1、基本设计守则
壁厚的大小取决於产品需要承受的外力、是否作为其他零件的支撑、承接柱
位的数量、伸出部份的多少以及选用的塑胶材料而定。一般的热塑性塑料壁厚设计应以 4mm 为限。从经济角度来看，过厚的产品不但增加物料成本，延长生产周期”冷却时间〔，增加生产成本。从产品设计角度来看，过厚的产品增加引致产生空穴”气孔〔的可能性，大大削弱产品的刚性及强度。
最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为满足功
能上的需求以致壁厚有所改变总是无可避免的。在此情形，由厚胶料的地方过渡
到薄胶料的地方应尽可能顺滑。太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题。
对一般热塑性塑料来说，当收缩率”Shrinkage Factor〔低於 0.01mm/mm
时，产品可容许厚度的改变达；但当收缩率高於 0.01mm/mm 时，产品壁厚的改变则不应超过。对一般热固性塑料来说，太薄的产品厚度往往引致操作时产品过热，形成废件。此外，纤维填充的热固性塑料於过薄的位置往往形成不够填充物的情况发生。不过，一些容易流动的热固性塑料如环氧树脂”Epoxies〔等，如厚薄均匀，最低的厚度可达 0.25mm。
此外，采用固化成型的生产方法时，流道、浇口和部件的设计应使塑料由厚
胶料的地方流向薄胶料的地方。这样使模腔内有适当的压力以减少在厚胶料的地方出现缩水及避免模腔不能完全充填的现象。若塑料的流动方向是从薄胶料的地方流向厚胶料的地方，则应采用结构性发泡的生产方法来减低模腔压力。
4.1.1、平面准则
在大部份热融过程操作，包括挤压和固化成型，均一的壁厚是非常的重要的。厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢，并且在相接的地方表面在浇口凝固後出现收缩痕。更甚者引致产生缩水印、热内应力、挠曲部份歪曲、颜色不同或不同透明度。若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话，应尽量设计成渐次的改变，并且在不超过壁厚 3:1 的比例下。下图可供叁考。
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4.1.2、转角准则
壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要，以免冷却时间不一致。冷却时间
长的地方就会有收缩现象，因而发生部件变形和挠曲。此外，尖锐的圆角位通常会导致部件有缺陷及应力集中，尖角的位置亦常在电镀过程後引起不希望的物料聚积。集中应力的地方会在受负载或撞击的时候破裂。较大的圆角提供了这种缺点的解决方法，不但减低应力集中的因素，且令流动的塑料流得更畅顺和成品脱模时更容易。下图可供叁考之用。
转角位的设计准则亦适用于悬梁式扣位。因这种扣紧方式是需要将悬梁臂弯
曲嵌入，转角位置的设计图说明如果转角弧位 R太小时会引致其应力集中系数(Stress Concentration Factor)过大，因此，产品弯曲时容易折断，弧位 R太大的话则容易出现收缩纹和空洞。因此，圆弧位和壁厚是有一定的比例。一般介乎 0.2 至 0.6 之间，理想数值是在 0.5 左右。
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壁厚限制
不同的塑胶物料有不同的流动性。胶位过厚的地方会有收缩现象，胶位过薄的地方塑料不易流过。以下是一些建议的胶料厚度可供叁考。
热塑性塑料的胶厚设计叁考表
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热固性塑料的胶厚设计叁考
其实大部份厚胶的设计可从使用加强筋及改变横切面形状取缔之。除了可减
省物料以致减省生产成本外，取缔後的设计更可保留和原来设计相若的刚性、强度及功用。下图的金属齿轮如改成使用塑胶物料，更改後的设计理应如图一般。此塑胶齿轮设计相对原来金属的设计不但减省材料，消取因厚薄不均引致的内应力增加及齿冠部份收缩引致整体齿轮变形的情况发生。
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4.2、不同材料的设计要点
4.2.1、ABS
a) 壁厚
壁厚是产品设计最先被考虑，一般用于注塑成型的会在 1.5 mm (0.06 in) 至 4.5 mm (0.18 in)。壁厚比这范围小的用于塑料流程短和细小部件。典型的壁厚约在 2.5mm (0.1 in)左右。一般来说，部件愈大壁厚愈厚，这可
增强部件强度和塑料充填。壁厚在 3.8mm (0.15 in) 至 6.4mm (0.25 in) 范围是可使用结构性发泡。
b) 圆角
建议的最小圆角半径是胶料厚度的25%，最适当的半径与胶料厚比例在60%。轻微的增加半径就能明显的减低应力。
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4.2.2、PC
a) 壁厚
壁厚大部份是由负载要求、内应力、几何形状、外型、塑料流量、可注塑
性和经济性来决定。PC 的建议最大壁厚为 9.5mm (0.375 in)。若要效果好，则壁厚应不过 3.1mm (0.125 in)。在一些需要将壁厚增加使强度加强时，
肋骨和一些补强结构可提供相同结果。PC 大部份应用的最小壁厚在 0.75 mm(0.03 in)左右，再薄一些的地方是要取决於部件的几何和大小。短的塑
料流程是可以达到 0.3 mm (0.012 in) 壁厚。
壁厚由厚的过渡到薄的地方是要尽量使其畅顺。所有情况塑料是从最厚的
地方进入模腔内，以避免缩水和内应力。
均一的壁厚是要很重要的。不论在平面转角位也是要达到这种要求，可减
少成型後的变型问题。
4.2.3、LCP
a) 壁厚
由於液晶共聚物在高剪切情况下有高流动性，所以壁厚会比其它的塑料薄。最薄可达 0.4mm，一般厚度在 1.5mm 左右。
PS
a) 壁厚
一般的设计胶料的厚度应不超过 4mm ，太厚的话会导致延长了生产周期。
因需要更长的冷却时间，且塑料收缩时有中空的现象，并减低部件的物理
性质。均一的壁厚在设计上是最理想的，但有需要将厚度转变时，就要将
过渡区内的应力集中除去。如收缩率在 0.01 以下则壁厚的转变可有质的变化。若收缩率在 0.01 以上则应只有量的改变。
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b) 圆角
在设计上直角是要避免。直角的地方有如一个节点，会引致应力集中使抗
撞击强度降低。圆角的半径应为壁厚的 25%至 75%，一般建议在 50%左右。
4.2.4、PA
a) 壁厚
尼龙的塑胶零件设计应采用结构所需要的最小厚度。这种厚度可使材料得
到最经济的使用。壁厚尽量能一致以消除成型後变型。若壁厚由厚过渡至
薄胶料则需要采用渐次变薄的方式。
b) 圆角
建议圆角 R值最少 0.5mm (0.02 in)，此一圆角一般佳可接受，在有可能的
范围，尽量使用较大的 R值。因应力集中因素数值因为 R/T 之比例由 0.1
增至 0.6 而减少了 50% ，即由 3减至 1.5 。而最佳的圆角是为 R/T 在 0.6
之间。
4.2.5、PSU
a) 壁厚
常用于大型和长流距的壁厚最小要在 2.3mm (0.09in)。细小的部件可以最
小要有 0.8 mm (0.03in) 而流距应不可超过 76.2 mm (3 in)
4.2.6、PBT
a) 壁厚
壁厚是产品成本的一个因素。薄的壁厚要视乎每种塑料特性而定。设计之
前宜先了解所使用塑料的流动长度限制来决定壁厚。负载要求时常是决定
壁厚的，而其它的如内应力，部件几何形状，不均一化和外形等。典型的
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壁厚介乎在 0.76mm 至 3.2mm (0.03 至 0.125in)。壁厚要求均一，若有厚薄
胶料的地方，以比例 3:1 的锥巴渐次由厚的地方过渡至薄的地方。
b) 圆角
转角出现尖角所导致部件的破坏最常见的现象，增加圆角是加强塑胶部件
结构的方法之一。若将应力减少 5% (由 3 减至 1.5) 则圆角与壁厚的比例由
0.1 增加至 0.6。而 0.6 是建议的最理想表现。
5、产品结构设计准则--加强筋篇
5.1、基本设计守则
加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部份。加强筋有效地如『工』字铁般
增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，但没有如『工』字铁般出现倒扣难於成型的形状问题，对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。此外，加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。
加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和
最大偏移量的方向，选择加强筋的位置亦受制於一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致，两端相接产品的外壁，或只占据产品部份的长度，用以局部增加产品某部份的刚性。要是加强筋没有接上产品外壁的话，末端部份亦不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直至完结，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。
加强筋一般的设计
加强筋最简单的形状是一条长方形的柱体附在产品的表面上，不过为了满足
一些生产上或结构上的考虑，加强筋的形状及尺寸须要改变成如以下的图一般。28
长方形的加强筋必须改变形状使生产更容易
加强筋的两边必须加上出模角以减低脱模顶出时的摩擦力，底部相接产品的
位置必须加上圆角以消除应力集过份中的现象，圆角的设计亦给与流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。此外，底部的宽度须较相连外壁的厚度为小，产品厚度与加强筋尺寸的关系图 a说明这个要求。图中加强筋尺寸的设计虽然已按合理的
结构设计的四项原则
结构设计的“四项基本原则” 刚柔相济，多道防线，抓大放小，打通关节 1、刚柔相济 合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢？这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。最后，专家们达成难以准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的追求。道也许都是相通的。 想想看，人应该是刚多一点好还是柔多一点好呢？思考的哲人们对此各抒已见，力求给出处世的灵丹妙方。总的来讲，做人太刚和太柔都不受推崇。过份刚强者，应变能力差，难以找到共同受力的合作者，便要我行我素，要鹤立鸡群，即使面对任何突然袭来的恶势力，亦敢于硬顶硬撞而不留变通的余地，这种时候必须有足够的刚度才能立于不败，否则一旦后继乏力，油尽灯枯就会发生脆性破坏，导致伤痕累累、体无完肤的灭顶之灾。在盛赞这种刚
气之余，却鲜有人能够或者愿意完全去做到，英雄的眼泪大抵只有英雄自己能体味。人们唯有感叹道：精神可嘉，方法难取！ 世人处世多以“柔”为本，退一步海阔天空，和为贵。柔者易于找到共同受力的构件以协同消化和抵抗外力。但过柔亦为人所不耻。因为“柔”必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。处世极为圆滑者，八面玲珑，见风使舵，整日上窜下跳，左右逢源，活得游刃有余，这种柔得无形，表面上着实不容易受到伤害，骨子里却难免有“似我非我”的疑问，弄不好会个性丧失、面目全非，可能还免不了要背上奴颜婢膝的骂名。 所以古人在长期的实践后发现了中庸之道最适合生存。用现代的话来讲大意是做人最好既有原则性又有灵活性，也就是刚柔相济。刚是立足之本，必要刚度不能少，如此方能控制变形在可以忍受的范围内，才不会失掉本质的东西；柔为护身之法，血肉之躯刚度毕竟有限，要学会以柔克刚，不断提高消化转换外力的能力，有时候，牺牲一点变形来抵抗突然到来的摧毁力是必要的，也是值得的，但应以不失去自我为度。 只可惜“道可道，道难行”。不是想刚就能刚，想柔便得柔的，刚柔相济只是理想中的“模糊结构”，每个人的组成材料千差万别，生存的地基也不尽相同，所受的外力更难统一定性。如此的差异下，企望哲人们找到统一的、万无一失的处世良方实在勉为其难。不过，每个人如果都能给自己多一点时间，去思考一下适合于自身的结构体系，想必这世界会有另一番光景。
机械设计 1 机械与结构设计基础知识(简化)
1机械与结构设计基础知识 第一节机械与结构设计（基础）概述 一、机械与结构设计（基础）在工业设计中的地位 工业设计的核心是产品设计，而产品设计离不开机械设计。 随着专业分工的细化，团队工作（team work）已成为产品开发设计的主要工作方式。工业设计师作为团队的一员，需要与其他成员进行交流，特别是要与机械与结构设计工程师就工业产品的原理、结构、材料、工艺及加工设备等方面进行交流与讨论。 一定的工程技术知识，包括机械设计与结构设计知识是团队合作交流的基础，特别是与工程技术人员的交流。 另外，为了使设计具有工程技术、生产加工的可能性、合理性、经济性，工业设计师需要具备一定的工程技术知识，包括机械设计与结构设计知识。 如，设计某种洗衣机时，工业设计师就要首先了解洗衣机的工作原理、结构、材料工艺与加工设备等，并在设计过程中就这方面的问题频繁地与各种工程师，包括机械与结构设计工程师进行切磋与沟通。 本课程（专业基础课）学习目的： 学习机械与结构设计基本知识，帮助同学提高工程技术素养，提高相关能力，力求实现以下目标： 1、初步具备机械与结构基本常识，有能力与机械或结构工程师就相关问题进行一般的交流沟通； 2、使产品设计方案具有更多的工程技术尤其是结构、机构方面的合理性； 3、为进一步深入学习机械与结构设计与其它工程技术知识打下初步的基础。
二、机械与结构设计（基础）研究对象和任务 （一）、机械、机器、机构、构件、零件的概念 机械--- 机器与机构的总称，如工程机械、包装机械、农业机械、矿山机械、化工机械等。机器--- 一种用来转换或传递能量、物料和信息的、能执行机械运动的装置，具有以下特征： 1、人为的实物（机件）的组合体。 2、各个部分间具有确定的相对运动。 3、能够用来转换能量，完成有用功或处理信息等。如电动工具、车辆、计算机等 机构--- 能实现预期的机械运动的各实物的组合体。常用机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。具有以下特征： 1、人为的实物（机件）的组和体。 2、各个部分间具有确定的相对运动。 构件--- 机构中的运动单元或构造单元，由一个或几个零件组成的刚性结构。 零件--- 制造的基本单元。零件又分：通用零件、标准件，专用零件、非标准件等，可以是各种材料制成的。 因此，机械产品(机器)由三个层面构成: 机构、构件、零件 1、内燃机分析示例
机械工程师知识架构
机械工程师知识架构 —2018.12.15 第一大类是所有工程师的基础； 第二大类是设计工程师、工艺工程师、热处理工程师需要掌握的； 第三大类是设计工程师需要掌握的； 第四大类是工艺工程师需要掌握的，设计工程师需要了解的； 第五大类是设计工程师领导人需要掌握的，设计工程师需要了解的； 第六大类是质量工程师需要掌握的，设计工程师需要了解计量与检测； 第七大类是数控工程师需要掌握的，计算机绘图所有工程师需要掌握的； 第八大类是物流工程师、设备工程师、工厂布局工程师需要掌握的 一、工程制图与公差配合 1．工程制图的一般规定 （1）图框 （2）图线 （3）比例 （4）标题栏、明细表 （5）视图表示方法 （6）图面的布置 （7）剖面符号与画法 2．零部件图样的规定画法 （1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法） （2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号） 3．原理图 （1）机械系统原理图的画法 （2）液压系统原理图的画法 （3）气动系统原理图的画法
4．示意图 5．尺寸、公差、配合与形位公差标注 （1）尺寸标注 （2）公差与配合标注（基本概念公差与配合的标注方法） （3）形位公差标注 6．表面质量描述和标注 （1）表面粗糙度的评定参数 （2）表面质量的标注符号及代号 （3）表面质量标注的说明 7．尺寸链 二、工程材料 1．金属材料 （1）材料特性（力学性能物理性能化学性能工艺性能） （2）晶体结构（晶体的特性金属的晶体结构金属的结晶金属在固态下的转变合金的结构） （3）铁碳合金相图（典型的铁碳合金的结晶过程分析碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响铁碳合金相图的应用） （4）试验方法（拉力试验冲击试验硬度试验化学分析金相分析无损探伤） （5）材料选择（使用性能工艺性能经济性） 2．其他工程材料 （1）工程塑料（常用热塑性工程塑料常用热固性工程塑料常用塑料成型方法工程塑料的应用） （2）特种陶瓷（氧化铝陶瓷氮化硅陶瓷碳化硅陶瓷氮化硼陶瓷金属陶瓷） （3）光纤（种类应用） （4）纳米材料（种类应用） 3．热处理 （1）热处理工艺（钢的热处理铸铁热处理有色金属热处理） （2）热处理设备（燃料炉电阻炉真空炉感应加热电源）
设计组织架构需要遵循基本原则
设计组织架构需要遵循 基本原则 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
设计组织架构需要遵循基本原则西方管理学家总结的基本原则： 在长期的企业组织变革实践活动中，西方管理学家曾提出过一些组织设计基本原则，如管理学家厄威克曾比较系统地归纳了古典管理学派泰罗、法约尔、马克斯·韦伯等人的观点，提出了8条指导原则：目标原则、相符原则、职责原则、组织阶层原则、管理幅度原则、专业化原则、协调原则和明确性原则。 美国管理学家孔茨等人，在继承古典管理学派的基础上，提出了健全组织工作的l5条基本原则：目标一致原则、效率原则、管理幅度原则、分级原则、授权原则、职责的绝对性原则、职权和职责对等原则、统一指挥原则、职权等级原则、分工原则、职能明确性原则、检查职务与业务部门分设原则、平衡原则、灵活性原则和便于领导原则。 国内管理专家总结的基本原则： ①战略匹配原则 一方面，战略决定组织结构，有什么样的战略就有什么样的组织结构；另一方面，组织结构又支持战略实施，组织结构是实施战略的一项重要工具，一个好的企业战略要通过与企业相适应的组织结构去完成方能起作用。实践证明，一个不适宜的组织结构必将对企业战略产生巨大的损害作用，它会使良好的战略设计变得无济于事。因此，企业组织结构是随着战略而定的，它必须根据战略目标的变化而及时调整。通常情况下企业根据近期和中长期发展战略需要制订近期和中远期组织结构。
②顾客满意原则 顾客是企业赖以生存和发展的载体，企业设计的组织架构和业务流程必须是以提高产品和服务，满足顾客需求为中心的。要确保设计的组织架构和流程能够以最快捷的速度提供客户满意的产品的服务，组织中各部门的工作要优质、高效达到始于顾客需求，终于顾客满意的效果。 ③精简且全面原则 精简原则是为了避免组织在人力资源方面的过量投入，降低组织内部的信息传递、沟通协调成本和控制成本，提高组织应对外界环境变化的灵活性；对于非核心职能，可能的话应比较自建与外包的成本，选择成本最低的方案。全面原则则是体现麻雀虽小，五脏俱全的思想，即组织功能应当齐全，部门职责要明确、具体，这样即使出现一人顶多岗的情况，也能使员工明确认知自身的岗位职责。 ④分工协作原则 如果组织中的每一个人的工作最多只涉及到单个的独立职能，或者在可能的范围内由各部门人员担任单一或专业化分工的业务活动，就可提高工作效率，降低培训成本。分工协作原则不仅强调为了有效实现组织目标而使组织的各部门、各层次、各岗位有明确的分工。还强调分工之后的协调。因此在组织机构设计时，必须强调职能部门之间、分子公司之间的协调与配合，业务上存在互补性或上下游关系时，更需要保持高度的协调与配合，以实现公司的整体目标。 ⑤稳定与灵活结合原则
最新整理机械结构设计基础知识复习过程
机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
机械结构设计的方法和基本要求
机械结构设计的方法和基本要求 摘要：随着现代机械制造业的快速发展，对机械产品质量也提出更高的要求。 从现行大多机械设备设计情况看，更注重以自动化、轻量化、精密型以及高效型 等为设计方向。但也有部分设备运行中在噪声、振动问题上较为严重，不仅影响 设备综合性能的发挥，也容易对操作人员带来一定的伤害。通过实践研究发现， 将动态设计方法引入其中，对提升机械结构设计水平可起到明显作用。 关键词：机械结构设计；方法；要求 引言 机械结构设计是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出 具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或 零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表 面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之 间关系等问题。 1机械零件结构工艺性分析的重要性 日常生产中，在对机器零件进行设计时，要求其结构不仅具体满足使用条件，而且要求结构的工艺性能良好，即具有很强的可行性和经济性。只有满足机械结 构设计的工艺性，才能保障生产地顺利进行，还具有零件装载完整、成本消耗少 等优点，能在市场竞争中处于优势地位。因此机器零件的结构工艺性设计是进行 机械设计的关键，其涉及面广、综合性强，值得深入研究。 此外，重视对机械零件的结构工艺性进行分析，可以促进机械加工工艺过程 合理化，减少工作量，提高工作效率。具体来讲，应该做好以下几方面工作：1）认真分析机械零件的结构对机械零件（尤其是复杂零件）的结构进行分析时，首 先要通过对图纸的详细分析，弄清各零件在产品中的装配关系和作用，再对该零 件指数（包括形状、尺寸等）和性质（如粗糙度等）进行详细分析；2）认真分 析零件加工工艺性在对机械零件的结构进行了详细、认真分析的基础上，搞清楚 各形状和尺寸的设计基准，分析个表面工艺性，检查各加工面设计基准与定位基 准是否重合，避免基准链换算而增加计算工作量。 2.机械结构设计常见问题分析 2.1机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化 较长零部件或者机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化，在设 计时应考虑温度变化产生的自由伸缩空间，如可以采用能够自由移动的支座、自 由胀缩的管道结构等。 2.2滑动轴承采用接触式密封结构 由于滑动轴承比滚动轴承的间隙大，而且滑动轴承发生一些磨损后，轴心产 生相应的移动，因此滑动轴承宜采用接触式密封结构。 2.3同一轴上布置两个键时，根据不同的键类型，选择不同的结构方式 半圆键是靠侧面传力的，由于键槽较深，若在同一个横剖面内采用对称布置 两个半圆键，将严重削弱轴的强度，最好将两个半圆键设计在同一轴向母线上， 平键两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙，工作时靠轴槽、键及毂槽 的侧面受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定，靠上下面压紧产生承 受载荷，连接处的偏压也承受载荷。 2.4对于带传动、链传动错误的结构设计 带传动结构设计时，由于紧边下垂较小，而松边下垂较大，应使紧边在下，
组织结构设计的基本原则
组织结构设计，指对企业的组织等级、运营结构及管理模式等进行再造的过程，EMBA、MBA等常见经营管理教育均组织结构设计方法有所探究。 一、定义 组织结构设计，是通过对组织资源（如人力资源）的整合和优化，确立企业某一阶段的最合理的管控模式，实现组织资源价值最大化和组织绩效最大化。狭义地、通俗地说，也就是在人员有限的状况下通过组织结构设计提高组织的执行力和战斗力。 企业的组织结构设计是这样的一项工作：在企业的组织中，对构成企业组织的各要素进行排列、组合，明确管理层次，分清各部门、各岗位之间的职责和相互协作关系，并使其在企业的战略目标过程中，获得最佳的工作业绩。 从最新的观念来看，企业的组织结构设计实质上是一个组织变革的过程，它是把企业的任务、流程、权力和责任重新进行有效组合和协调的一种活动。根据时代和市场的变化，进行组织结构设计或组织结构变革（再设计）的结果是大幅度地提高企业的运行效率和经济效益。 二、目的
创建柔性灵活的组织，动态地反映外在环境变化的要求，并在组织成长过程中，有效地积聚新的组织资源，同时协调好组织中部门与部门之间的关系，人员与任务间的关系，使员工明确自己在组织中应有的权力和应承担的责任，有效地保证组织活动的开展。 三、主要内容 1、职能设计 职能设计是指企业的经营职能和管理职能的设计。企业作为一个经营单位，要根据其战略任务设计经营、管理职能。如果企业的有些职能不合理，那就需要进行调整，对其弱化或取消。 2、框架设计 框架设计是企业组织设计的主要部分，运用较多。其内容简单来说就是纵向的分层次、横向的分部门。 3、协调设计
协调设计是指协调方式的设计。框架设计主要研究分工，有分工就必须要有协作。协调方式的设计就是研究分工的各个层次、各个部门之间如何进行合理的协调、联系、配合，以保证其高效率的配合，发挥管理系统的整体效应。 4、规范设计 规范设计就是管理规范的设计。管理规范就是企业的规章制度，它是管理的规范和准则。结构本身设计最后要落实并体现为规章制度。管理规范保证了各个层次、部门和岗位，按照统一的要求和标准进行配合和行动。 5、人员设计 人员设计就是管理人员的设计。企业结构本身设计和规范设计，都要以管理者为依托，并由管理者来执行。因此，按照组织设计的要求，必须进行人员设计，配备相应数量和质量的人员。 6、激励设计 激励设计就是设计激励制度，对管理人员进行激励，其中包括正激励和负激励。正激励包括工资、福利等，负激励包括各种约束机制，也就是所谓的奖惩制度。激励制度既有利于调动管理人员的积极性，也有利于防止一些不正当和不规范的行为。
机械结构设计知识
机械结构设计 一、机械结构设计的内容 具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。 二、机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。 三、结构件的几何要素 在功能表面之间的联结部分称为联接表面。零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 四、结构件之间的联接 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线. 在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理
地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。 五、结构件的材料及热处理 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。 如：钢材受拉和受压时的力学特性基本相同，因此钢梁结构多为对称结构。铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度，因此承受弯矩的铸铁结构截面多为非对称形状，以使承载时最大压应力大于最大拉应力. 对于需要热处理加工的零件，在进行结构设计时的要求有如下几点：（1）零件的几何形状应力求简单、对称，理想的形状为球形。（2）具有不等截面的零件，其大小截面的变化必须平缓，避免突变。如果相邻部分的变化过大，大小截面冷却不均，必然形成内应力。（3）避免锐边尖角结构，为了防止锐边尖角处熔化或过热，一般在槽或孔的边缘上切出2～３mm的倒角。（4）避免厚薄悬殊的截面，厚薄悬殊的截面在淬火冷却时易变形，开裂的倾向较大。 六、机械结构设计的基本要求 下面就机械结构设计的三个不同层次来说明对结构设计的要求：1． 功能设计 满足主要机械功能要求，在技术上的具体化。如工作原理的实现、工作的可靠性、工艺、材料和装配等方面。 2． 质量设计 兼顾各种要求和限制，提高产品的质量和性能价格比，它是现代工程设计的特征。具体为操作、美观、成本、 安全、环保等众多其它要求和限制。 在现代设计中，质量设计相当重要，往往决定产品的竞争力。那种只满足主要技术功能要求的机械设计时代已经过去，统筹兼顾各种要求，提高产品的质量，是现代机械设计的关键所在。与考虑工作原理相比，兼顾各种要求似乎只是设计细节上的问题，然而细节的总和是质量，产品质量问题不仅是工艺和材料的问题，提高质量应始于设
机械结构设计准则汇总
机械结构设计准则汇总 第一部分、塑料件 1、概述： 注塑件设计的一般原则: z 充分考虑塑料件的成型工艺性，如流动性； z 塑料件的形状在保证使用要求的前提下，应有利于充模，排气，补缩， 同时能适应高效冷却硬化； z 塑料设计应考虑成型模具的总体结构，特别是抽芯与脱出制品的复杂程 度，同时应充分考虑到模具零件的形状及制造工艺，以便使制品具有较 好的经济性： z 塑料件设计主要内容是零件的形状、尺寸、壁厚、孔、圆角、加强筋、 螺纹、嵌件、表面粗糙度的设计。 1.1、常用塑料介绍 常用的塑料主要有 ABS、AS、PC、PMMA、PS、HIPS、PP、POM 等，其 中常用的透明塑料有 PC、PMMA、PS、AS。高档电子产品的外壳通常采用 ABS+PC；显示屏采用 PC，如采用 PMMA 则需进行表面硬化处理。日常生活中 使用的中底挡电子产品大多使用 HIPS 和 ABS 做外壳，HIPS 因其有较好的抗老 化性能，逐步有取代 ABS 的趋势。 1.2、常见表面处理介绍 表面处理有电镀、喷涂、丝印、移印。ABS、HIPS、PC 料都有较好的表面处 理效果。而 PP 料的表面处理性能较差，通常要做预处理工艺。近几年发展起来 的模内转印技术（IMD）、注塑成型表面装饰技术（IML）、魔术镜（HALF MIRROR）制造技术。 IMD 与 IML 的区别及优势： 1、 IMD 膜片的基材多数为剥离性强的 PET，而 IML 的膜片多数为 PC。 2、 IMD 注塑时只是膜片上的油墨跟树脂接合，而 IML 是整个膜片履在树 脂上。 9 3、 IMD 是通过送膜机器自动输送定位，IML 是通过人工操作手工挂。 1.3、外形设计 对于塑料件，如外形设计错误，很可能造成模具报废，所以要特别小心。外 形设计要求产品外观美观、流畅，曲面过渡圆滑、自然，符合人体工程。 现实生活中使用的大多数电子产品，外壳主要都是由上、下壳组成，理论上 上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素影响， 造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面壳）。可接受面刮<0.15mm，可接受底刮<0.1mm。所以在无法保证零段差时，尽 量使产品：面壳>底壳。 一般来说，上壳因有较多的按键孔，成型缩水较大，所以缩水率选择较大， 一般选 0.5%。 底壳成型缩水较小，所以缩水率选择较小，一般选 0.4%。
塑料件结构设计基本原则
塑料件结构设计基本原则
可怜的机械狗之塑料件结构设计基本原则（一） 一，产品结构设计前言 正式进入话题之前，咱先抱怨两句，机械工程的待遇可真不咋地，奉劝想要进入机械行业的童鞋们三思后行。待遇低，工作环境差就算了，可美女咋也凤毛麟角呢！都说机械好就业，工作稳定，可那初始工资真是没得说，就说自己刚毕业时，每月2000块，去厂房里做装配工，铁块在手里滚来滚去，整天脏兮兮的，还累的跟狗一样。可相比较其他呢，那些学计算机的，学财务，学管理的，那待遇真是没法比，想我当时就是因为看这个专业名字好听，就跳坑里了。虽然这个说，可梦想仍在，咱还是要向着那里走着，一点一点地走。 进入正题，在玩具，消费类电子产品，大小家电，汽车等相关行业中，都离不开产品的结构设计，各种有形的产品，配件等都必须先确定其外形，所以是产品结构设计是产品研发阶段的核心之一。就拿消费类电子产品来说，结构，硬件，软件是产品研发的三个主要工作团体，而硬件与结构又是结合最紧密的。 一般公司要研发一款产品，首先是市场部签
发开发指令，经过部门评审后，研发部开始进行结构外观建模，然后再进行建模评审，评审通过后，才开始内部的结构设计，然后才是做手板，开模，试模，试产，量产等。而其中的内部结构设计就是产品结构设计师最主要的工作内容。在我国，工业外观设计跟结构设计是分开的，就是说决定产品初步外观的并不是机构工程师，而是工业设计师，他们会依照市场调差和基本的性能需要去绘制产品的外观，这个当然需要一定绘画艺术和审美能力。可怜大多说人都怀疑作为理工科的结构工程师欠缺这些细胞，可事实好像也是这样。最近接手国外的一个充电器产品，是他们已经做好了3D图，要我们来开模生产，可是拿到手后根本开不了膜，不符合开模要求，当然做个样品可以用3D打印做出来，可想要大批量的还是要靠传统模具。这体现了结构工程师的作用了，尽可能保证产品用料，外观，性能，工艺，装配的最佳化，就是在各个环节省钱省时省力，想想就够累的啊！ 二，塑料件料厚 我们接触的很多产品是塑料件，其大部分塑料件都是通过塑胶模具注塑成型，而料厚是塑料
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《机械设计基础》作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为： 或： 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心
1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 0 45 sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时 方向如图中所示
第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。 解： 以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm l 1003=，摆角030=ψ，摇杆的行程速比变化系数2.1=K 。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇
结构设计的基本原则
结构设计的“四项基本原则” (2007-03-30 15:07:49) 转载 标签： 结构设计 刚柔相济，多道防线，抓大放小，打通关节 1、刚柔相济 合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢？这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。最后，专家们达成难以准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的追求。道也许都是相通的。 想想看，人应该是刚多一点好还是柔多一点好呢？思考的哲人们对此各抒已见，力求给出处世的灵丹妙方。总的来讲，做人太刚和太柔都不受推崇。过份刚强者，应变能力差，难以找到共同受力的合作者，便要我行我素，要鹤立鸡群，即使面对任何突然袭来的恶势力，亦敢于硬顶硬撞而不留变通的余地，这种时候必须有足够的刚度才能立于不败，否则一旦后继乏力，油尽灯枯就会发生脆性破坏，导致伤痕累累、体无完肤的灭顶之灾。在盛赞这种刚气之余，却鲜有人能够或者愿意完全去做到，英雄的眼泪大抵只有英雄自己能体味。人们唯有感叹道：精神可嘉，方法难取！世人处世多以“柔”为本，退一步海阔天空，和为贵。柔者易于找到共同受力的构件以协同消化和抵抗外力。但过柔亦为人所不耻。因为“柔”必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。处世极为圆滑者，八面玲珑，见风使舵，整日上窜下跳，左右逢源，活得游刃有余，这种柔得无形，表面上着实不容易受到伤害，骨子里却难免有“似我非我”的疑问，弄不好会个性丧失、面目全非，可能还免不了要背上奴颜婢膝的骂名。 所以古人在长期的实践后发现了中庸之道最适合生存。用现代的话来讲大意是做人最好既有原则性又有灵活性，也就是刚柔相济。刚是立足之本，必要刚度不能少，如此方能控制变形在可以忍受的范围内，才不会失掉本质的东西；柔为护身之法，血肉之躯刚度毕竟有限，要学会以柔克刚，不断提高消化转换外力的能力，有时候，牺牲一点变形来抵抗突然到来的摧毁力是必要的，也是值得的，但应以不失去自我为度。只可惜“道可道，道难行”。不是想刚就能刚，想柔便得柔的，刚柔相济只是理想中的“模糊结构”，每个人的组成材料千差万别，生存的地基也不尽相同，所受的外力更难统一定性。如此的差异下，企望哲人们找到统一的、万无一失的处世良方实在勉为其难。不过，每个人如果都能给自己多一点时间，去思考一下适合于自身的结构体系，想必这世界会有另一番光景。 2、多道防线 安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。也许我们会自信计算的正确性，但更要牢记绝对安全的防备构件是不存在的，还是应该多多考虑：当第一道防线跨了，
机械结构设计基本原则
机械结构设计基本原则 目录 一、改善力学性能的结构设计原则... (一）载荷分担原则.．. (二）均匀受载原则（载荷均布）... （三)附加力自平衡原则（载荷平衡)... （四)减小应力集中．.． （五）提高接触强度原则．．. (六）提高刚度原则... (七）变形协调原则... （八）等强度原则... (九）其它．.. 二、改善制造工艺性的结构设计原则．．. （一）焊接件结构设计原则..． （二)铸件结构设计原则.．. (三）切削件结构设计原则... (四)锻件结构设计原则... (五)薄板件结构设计原则... (六）其它... 三、提高装配质量的结构设计原则... （一）便于运送原则... （二)便于方位识别原则．.. (三)方便抓取原则.．. （四)方便定位原则.．. (五）简化装配操作原则...
（六)可装配原则..． (七)各装配面依次装配原则．．. (八）简单联接件原则... (九）便于拆卸原则．.. 四、提高精度的结构设计原则... (一)阿贝（Abbe）原则..． (二）误差校正与补偿.．． (三)误差均化．.． (四)误差配置．.. (五)位置精确微调... 五、宜人化结构设计原则... （一）减小操作者疲劳的结构.．. (二）易于发力的结构..． （三）减少操作者观察错误的结构．．． (四）减少操作者操作错误的结构... （五)考虑人体的振动特性的结构及减少操作环境噪声的结构0. （六)减弱工作环境光线照度的结构.．. (七)保证合适工作环境温度的结构... 六、其它机械结构设计要求简介... （一）减轻腐蚀的结构... （二）符合材料热胀冷缩性质的结构.．. 讨论题...
机械结构设计的原则和特点
5.1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 5.1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 5.2机械结构件的结构要素和设计方法 5.2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，
一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 5.2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、
结构设计的原则
结构设计的原则 1强柱弱梁 强柱弱梁（strong column and weak beam）指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。 强柱弱梁是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌，后果严重。要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁”。 二十世纪70年代后期，新西兰的T.Paulay和R.Park提出了保证钢筋混凝土结构具有足够弹塑性变形能力的能力设计方法。该方法是基于对非弹性性能对结构抗震能力贡献的理解和超静定结构在地震作用下实现具有延性破坏机制的控制思想提出的，可有效保证和达到结构抗震设防目标，同时又使设计做到经济合理。 能力设计方法的核心是，(1)引导框架结构或框架-剪力墙（核心筒）结构在地震作用下形成梁铰机构，即控制塑性变形能力大的梁端先于柱出现塑性铰，即所谓“强柱弱梁”；(2) 避免构件（梁、柱、墙）剪力较大的部位在梁端达到塑性变形能力极限之前发生非延性破坏，即控制脆性破坏形式的发生，即所谓“强剪弱弯”；(3)通过各类构造措施保证将出现较大塑性变形的部位确实具有所需要的非弹性变形能力。 到二十世纪80年代，各国规范均在不同程度上采用了能力设计方法的思路。 能力设计方法的关键在于将控制概念引入结构抗震设计，有目的的引导结构破坏机制，避免不合理的破坏形态。该方法不仅使得结构抗震性能和能力更易于掌握，同时也使得抗震设计变得更为简便明确，即后来在抗震概念设计中提出的主动抗震设计思想。 第一，楼板的作用，在我们的结构设计中一般都是不考虑楼板参与整体计算的，大部分情况下是直接将荷载倒算的梁上，而在计算水平荷载（地震跟风荷载）的时候考虑楼板对梁刚度的提高作用，用一个中梁刚度放大系数（及边梁刚度放大系数）来考虑楼板的作用，但梁配筋的时候又只考虑矩形截面，这样一来形成了本来是T型梁承受荷载，钢筋却完全集中在矩形截面中，而T型截面的翼缘也没有少陪钢筋（因为板中钢筋不能少配),这从无梁楼盖的配筋形式中可以发现我们现阶段采用的设计方法一方面是非常费，另一方面还吃力不讨好，对抗震规范的基本要求“强柱弱梁”没有任何好处（其实还起到坏处）。所以，在以后的设计中应加强对楼板的利用，让楼板参与计算必将是大势所趋。 第二，程序计算过程中没有考虑柱刚域的影响，在实际设计过程中对梁支座钢筋的超配，支座处裂缝验算对支座钢筋的加大（说明：楼板及其配钢筋对裂缝大有帮助）等都是造成“强梁弱柱”的罪魁祸首。
机械设计基础知识
一、提高强度和刚度的结构设计 1.避免受力点与支持点距离太远 2.避免悬臂结构或减小悬臂长度 3.勿忽略工作载荷可以产生的有利作用 4.受振动载荷的零件避免用摩擦传力 5.避免机构中的不平衡力 6.避免只考虑单一的传力途径 7.不应忽略在工作时零件变形对于受力分布的影响 8.避免铸铁件受大的拉伸应力; 9.避免细杆受弯曲应力 10.受冲击载荷零件避免刚度过大 11.受变应力零件避免表面过于粗糙或有划痕 12.受变应力零件表面应避免有残余拉应力 13.受变载荷零件应避免或减小应力集中 14.避免影响强度的局部结构相距太近 15.避免预变形与工作负载产生的变形方向相同 16.钢丝绳的滑轮与卷筒直径不能太小 17.避免钢丝绳弯曲次数太多，特别注意避免反复弯曲 18.起重时钢丝绳与卷筒联接处要留有余量 19.可以不传力的中间零件应尽量避免受力 20.尽量避免安装时轴线不对中产生的附加力 21.尽量减小作用在地基上的力 二、提高耐磨性的结构设计 1.避免相同材料配成滑动摩擦副 2.避免白合金耐磨层厚度太大 3.避免为提高零件表面耐磨性能而提高对整个零件的要求 4.避免大零件局部磨损而导致整个零件报废 5.用白合金作轴承衬时，应注意轴瓦材料的选择和轴瓦结构设计 6.润滑剂供应充分，布满工作面 7.润滑油箱不能太小 8.勿使过滤器滤掉润滑剂中的添加剂 9.滑动轴承的油沟尺寸、位置、形状应合理 10.滚动轴承中加入润滑脂量不宜过多 11.对于零件的易磨损表面增加一定的磨损裕量 12.注意零件磨损后的调整 13.同一接触面上各点之间的速度、压力差应该小 14.采用防尘装置防止磨粒磨损 15.避免形成阶梯磨损 16.滑动轴承不能用接触式油封 17.对易磨损部分应予以保护 18.对易磨损件可以采用自动补偿磨损的结构 三、提高精度的结构设计 1.尽量不采用不符合阿贝原则的结构方案 2.避免磨损量产生误差的互相叠加 3.避免加工误差与磨损量互相叠加 4.导轨的驱动力作用点，应作用在两导轨摩擦力的压力中心上，使两条导轨摩擦力产生的力矩互相平衡 5.对于要求精度较高的导轨，不宜用少量滚珠支持 6.要求运动精度的减速传动链中，最后一级传动比应该取最大值