Page 96 - 自动化技术在机械设计及制造中的应用

自动化技术在机械设计及制造中的应用
Application of Automation Technology in Mechanical Design and Manufacturing

（1）明确
结构设计中，“明确”这一原则主要包括以下几方面：
①功能明确。
结构设计的首要问题是保证准确实现功能要求。因此，结构设计时，必须使

各部分功能之间的联系清楚、明确，产品零部件之间应连接合理，每一功能都必
须有确定的结构来实现。如轴毂连接，锥形轴颈对轮毂起定心作用。当毂孔较小
时，轮毂轴向位置偏右，定位轴肩不起作用；当毂孔尺寸较大时，轮毂轴向位置
正确，但轴、孔间出现较大间隙，定心不准确。这种缺陷是由于锥形轴颈的功能

不明确所引起的，它同时起着径向定心和轴向定位的双重作用。改进后的结构，
圆柱面轴颈与孔依靠合理的配合精度来控制轮毂的中心位置，轮毂的轴向位置靠
轴肩保证，这样，定心、定位功能便能准确实现。
②作用原理明确。

结构设计中，实现各功能的作用原理应该是明确的，应尽量减少静不定问题，
使能量流（力流）、物料流和信号流有明确的走向。如滚动轴承组合由承受径向
力的圆柱滚子轴承和承受轴向力的深沟球轴承组成。由于两个轴承的内、外圈均
已固定，力流的传递路线是不明确的，因此，该结构中径向力的承受状态也是不

明确的，结果导致了滚动轴承计算得不准确，有可能降低轴承的使用寿命。推力
球轴承只承受轴向载荷，圆柱滚子轴承只承受径向载荷，力流路线明确。另外，
还应考虑各种可能出现的物理效应（如热膨胀、受力变形等）以及尺寸误差和形
状误差等引起的不良影响，以免发生干涉、过载、急剧磨损等现象。

③工况及载荷状况明确。
为了进行参数计算和选择材料，应确切掌握工况条件及载荷的状态如大小、
类型、作用时间等。如果缺乏上述资料，则应在恰当的假设条件下进行计算，并
尽可能通过试验对结构方案进行检验。结构设计时，应保证作用结构的受力状态

或应力状态是可明确描述的，能够用相应的方法进行理论计算。如轴毂连接，采
用过盈配合及键连接双重配置，表面看起来似乎增强了安全性，但实际上事与愿
违，这样在很多情况下不仅不能提高承载能力，而且会使连接的强度降低。由于
过盈配合使得键槽底部出现明显的应力集中，轮毂处截面的强度削弱，靠近高度

集中的传力区造成了作用结构复杂的应力状态，其受力不能明确地描述，使得精
确计算难以进行，从而降低了使用的可靠性。因此，结构设计时应尽量避免出现

·84·