机械设计中常被忽略的一些简单问题

一、双螺母防松

采用双螺线防松，禁止采用图（a)结构，应采用图（b)结构，下面采用扁螺母，上面采用厚螺母，但考虑到下面用扁螺母扳手进不去，无法拧紧，而只能用两个厚螺母结构，如图（c)。（薄螺母在上面的这种搭配形式为什么就不合理呢？我们需要从螺栓受力的角度来分析，首先螺栓需要预拧紧，利用双螺母防松时，两个螺母之间还有轴向顶紧力，当连接部位承受外载荷时，螺栓传递的力还要增加，薄螺母螺纹的圈数少，可以承受的载荷比厚螺母小，如果载荷过大，螺纹截面受到的应力就会很大，有可能产生脱扣的风险，也就是我们通常所说的滑扣，因此双螺母防松时放在上面的一定要是厚螺母。）

两个螺母对顶拧紧，使螺栓在旋合段内受拉而螺母受压，构成螺纹连接副的纵向压紧。安装方法：先用规定的拧紧力矩的80%拧紧下面的螺母，再用100%的拧紧力矩拧紧上面的螺母；下面的螺母螺纹牙只受对顶力，其高度可以减小，一般用薄螺母；而上面的螺母用I型标准螺母；有的为防止装错和保证下面的螺母有足够的强度，则采用两个等高的螺母（I型）。（我们推荐你关注“机械工程师”公众号，第一时间掌握干货知识、行业信息）

螺母防松也称对顶螺母防松，当两个对顶螺母拧紧后，两个对顶的螺母之间始终存在相互作用的压力，两螺母中有任何一个要转动都需要克服旋合螺纹之间的摩擦力。即使外载荷发生变化，对顶螺母之间的压力也一直存在，因此可以起到放松作用。该结构简单、防松效果好、成本低、质量大，多用于低速重载或载荷平稳的场合。

二、两个定位销应有不同长短

大型箱体的组装往往需要设置数只定位销，禁止将所有的定位销都做成一样的高，如图a，因为同时对准数只定位销进行合箱是比较困难的，应该将定位销做成不一样的长短，如图b，合箱时，先对准一个定位销，就容易一些。

三、在齿轮传动中，大，小齿轮的正确配置

为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度和保证运行过程中的磨损，在一般情况下，应使小齿轮宽比大齿轮宽大5~10mm。而且由于同样的工作时间下小齿轮运作磨损的圈数比大齿轮的多，为保证齿轮的强度所以使得小齿轮的硬度比大齿轮的高。

四、经常拆装合的螺钉连接

螺钉连接如图a所示，这种连接的特点是螺钉直接拧入被连接的螺纹孔中，不用螺母，结构比较单、紧凑，使用于结构不能采用螺栓连接的场合，螺钉连接不宜用在受力大或经常拆装的场合，如果经常拆装，易使螺纹磨损，可能导致被连接件报废，如果要经常拆装，则可采用双头螺栓（双头螺柱）连接，如图b,拧入深度为H，当螺孔为钢或者为表钢时，H≈d；当螺孔为铸铁时，H=(1.25~1.5)d,当螺孔为铝合金时，H=(1.5~2.5)d,螺纹孔H1=H+(2~2.5)p(p为螺纹螺距)，钻孔深度H2=H1+(0.5~1)d 。

五、高速轴的中间联轴承器

（a）                                        （b）

在高速旋转的轴端悬上安装联轴器时，禁止图a结构，应使得悬臂长度尺量减小，悬臂越大，变形和不平衡重量越大，因此，在悬臂端安装联轴器时，除应尺力减轻联轴器的重量外，还应尺量靠近轴承处。（我们推荐你关注“机械工程师”公众号，第一时间掌握干货知识、行业信息）

六、小直径的深孔加工

小直径的深孔加工困难，成本高，效率低，禁止在旋转轴上设计深的、小直径的润滑孔，如图a所示，在可能的条件下，尽可能开大一些的孔，必要时，应如图b所示，制成不同的直径。

七.两相互连接的零件通孔和螺纹孔不匹配；

例如：

装配时需要二次加工扩螺纹孔并更换螺钉

装配时需要二次加工扩通孔处理

推荐使用螺纹间隙孔来设计

八.忽略外购件的参数

例如：

注：M14标注表示为普通粗牙螺纹，其螺距为2，因此装配时螺纹的螺距与外购件不匹配，此案例最终导致设计的连接件报废。

九.设计出的零件没有工艺圆角及工艺沟槽，普通加工手段无法完成加工

例如：

图1

图2

注：如图1中的设计没有考虑工艺圆角（刀具都有圆角），其形状只能用电火花加工或其余特种加工手段才可加工出来，常规加工手段是做不出来的，如设计成图2所示形状留有工艺圆角，便可先铣出沉阶面，再用Φ10的铣刀清角即可，这样便于加工节省成本！

十.孔轴相互配合时没有考虑给公差导致装不进去。

例如：

注：凡在设计的零部件中涉及到轴需要放进孔里的情况时，包括轴承与轴承座的安装、轴与轴承内孔的安装等。如若孔与轴的直径尺寸一样都需要考虑公差配合，除过盈配合和部分过渡配合外（相对较少用到）。原则是轴的直径上偏差不得大于孔的直径下偏差，否则就会出现轴装不进孔里的情况。公差配合的选择优先根据下图（机械设计手册和Solidworks里都有）中的公差配合选择。

十一.设计零件配合及焊接零件配合时未考虑定位止口，导致加工操作不便。

注：如上图中无定位止口的设计焊接拼装时很容易将法兰和钢管焊偏（不同心），容易出现新的问题。而有定位止口的设计，焊接操作人员拼装时只需将钢管放置进止口便可轻松准确定位进行焊接。在零件设计时也需要考虑装配人员装配时是否方便，因此常常需要考虑设计定位止口。（我们推荐你关注“机械工程师”公众号，第一时间掌握干货知识、行业信息）

十二.设计零件的时候没有考虑常规手段能否加工。

例如：

十三.设计焊接件的时候没有留加工余量。

注：如上图所示需要设计一个焊接件，最终加工完高度要求100mm，下面为其零件图，按照左图中设计拼接完焊接前其总高度就到100mm了，然而由于焊接变形和焊接收缩其焊接完成总高度就会小于100mm，当加工上下两个法兰面到需要的平面要求时，最终其总长度就会与原设计要求相差很远。

而右图则在设计零件图时考虑了加工余量，其零件拼接完后总高度为104mm，这样上下两个法兰面各有2mm加工余量，足够其加工到目标尺寸。新人在设计此类焊接件时往往容易忽略放加工余量，最终基本都会导致零件报废。

十四.设计焊接件的时候没有考虑焊接变形，及焊接拼装误差，焊接件安装孔在零件上打好再焊接，焊接后发现孔的位置不对了，导致无法安装。

例如：

注：如上图所示焊接件上面的安装孔，如果其安装孔在设计焊接零件的时候就加工好了，那么在焊接的时候对几根型钢的相对位置定位要求非常高，焊接定位精度达不到的话，两根钢条上的安装孔相对位置容易出现较大误差，最终导致无法安装。焊接件的安装孔原则上应该在焊接完之后加工，这样即简化了焊接又能够保证零件空位位置精度。

十五.设计零件时未考虑表面处理，如：Q235,45#，铸件等易锈材料没有做表面处理。

注：机械工程材料中有许多常用的易腐蚀氧化的材料，在选择此类材料加工零件时应该注意，要在技术要求中添加表面处理。如：发黑、镀铬、油漆、喷塑、喷砂等

十六.零件设计材料选择不合理。

注：机械工程材料有很多的种类，每种都有其独特的性能，如焊接性能、防腐性能、导热性能、自润滑性能、热处理性能等等，但新人在选择材料的过程中通常容易犯一些一些典型错误：

1）不锈钢焊接件其焊接零件选择304 （×）

不锈钢304L焊接性能好，公司统一正常使用环境下凡是需要焊接的不锈钢材料均选择304L，不需要焊接的不锈钢零件均选择304。

2）如下图为一个需要使用线切割或者电火花等特种加工才可以完成的零件，但材料选择了非金属（尼龙1010） （×）

非金属材料绝大多数都是绝缘的，尼龙1010也是，其绝缘的特性决定了其不可用用线切割或者电火花加工。选用非金属一般考虑减震、润滑等特性，因此考虑到其特殊的形状，材料选择黄铜H62相对接近。

十七.标注尺寸不规范，比如：基准面与基准轴标注混淆。

十八.设计零件时未考虑工艺沟

注：新人在设计零件时通常不会画出退刀槽，由于对退刀槽的认识不够便容易忽略，其实是很重要的，如内外螺纹如果螺纹根部没有设计退刀槽，那么与其配合的螺纹连接件无法拧到与螺纹根部的端面接触，通常容易造成所设计的零件不可用。还有就是在加工高精度安装面及阶梯轴时在轴肩根部需要设计越程槽，上图即很好的解释了越程槽的作用，可以使加工道具加工到整个圆柱面。