保承军 兰州城市学院工学系 甘肃 兰州 730070 摘要：对机械零件设计中的主要原则进行论述，提供一些有价值的资料，以便对合理设计机械零件起到一定的帮助。

　　在机械零件设计时，除了要满足设计准则外，设计人员还必须处理好如下问题：(1)材料选用问题；(2)公差与配合、表面粗糙度问题；(3)标准化及系列化问题等。1材料选用问题

　　材料选择是设计中的一个重要环节。同一零件如采用不同材料制造，则零件尺寸、结构、加工方法、工艺要求等都会有所不同。选择材料主要用考虑三个方面问题：使用要求、工艺要求和经济要求。1.1按使用要求选择材料

　　（1）如果零件取决于强度，且尺寸和重量又受到某些限制时，应选用强度较高的材料。在静应力下工作的零件，应力分布均匀的，宜选用组织均匀，屈服极限较高的材料；应力分布不均匀，宜采用热处理后在应力较大部位具有较高强度的材料。在变应力下工作的零件，应选用疲劳强度较高的材料。

　　（2）若零件尺寸取决于刚度，则应选用弹性模量较大的材料。碳素钢和合金钢的弹性模量相差很小，故选用优质合金钢没有意义。剖面积相同，改变零件形状能使刚度得到较大的提高。（3）零件尺寸取决于接触强度的，应选用可进行表面强化处理的材料，如调质钢、渗碳钢、氮化钢。以齿轮传动为例，经渗碳、氮化或碳氮共渗等处理后，其接触强度要比正火或调质的高很多。正火或调质齿轮宜于在单件生产中采用。

　　零件形状和尺寸对材料也有一定要求。形状复杂、尺寸较大的零件难以锻造。如果采用铸造或焊接，则其材料必须具有良好的铸造性能或焊接性能，在结构上也要适应铸造或焊接的要求。至于选用铸造还是焊接，则应视批量大小而定。对于锻件，也要视批量大小而决定采用模锻还是自由锻。在自动机床上进行大批量生产的零件，应考虑材料的切削性能。1.3按经济要求选择材料

　　经济性首先表现为材料的相对价格。当零件重量不大而加工量很大时，加工费用在零件总成本中要占很大比重。这时，选择材料时所考虑的因素将不是相对价格而是其加工性能。影响经济性的因素还有材料的利用率、零件的结构等。

　　在很多情况下，零件在其不同部位上对材料有不同的要求。这时，可根据局部品质原则，在不同部位上采用不同的材料或采用不同的热处理工艺，使局部的要求分别得到满足。例如蜗轮的轮齿必须具有优良的耐磨性和较高的抗胶合能力，其他部分只需要具有一般的强度即可，故在铸铁轮心外套以青铜齿圈，以满足这些要求。

　　对于大规模生产的零件要求具有互换性，以便在装配时不需要选择和不用附加加工，就能达到预期的技术要求。为此，必须保证零件的尺寸、几何形状、相互位置以及表面粗糙度的一致性，即必须使尺寸介于两个允许的极限尺寸之间，这两个极限尺寸之差称为公差。当两个零件相互装配时，就形成了一个配合，公差的大小一般由配合的要求而定。下面以孔与轴的配合简要介绍相配圆柱表面的公差与配合。

　　如图1所示，设计给定的尺寸称为基本尺寸，零线代表基本尺寸的位置。由代表上下偏差的两条直线所限定的区域称为公差带。同一基本尺寸的孔与轴的结合称为配合。根据公差带的相对位置，配合分为间隙配合、过渡配合和过盈配合三大类。2.2表面粗糙度问题 表面粗糙度是指零件的微观几何形状误差。它主要是由于机械加工后在零件表面留下微小的凹凸不平的刀痕。评定表面粗糙度的方法之一是在取样长度l上测量轮廓算术平均偏差Ra，即(8-1)近似为

　　表面粗糙度对零件的使用性能影响很大。随着粗糙度的增大，实际接触面积减少而局部压强增大，将加速磨损，同时粗糙度的增大将降低联接的承载能力、降低零件的疲劳强度等。另外，随着零件的精度要求提高，要求的表面粗糙度Ra值越小，加工费用将迅速上升。因此在保证使用性能要求的前提下，应选用较大的表面粗糙度。工艺性问题

　　零件的工艺性问题主要是指设计出的零件是否可以制造出来，以及零件的制造费用是否经济。在具体生产条件下，如果设计的机械零件便于加工且加工费用较低，就称这样的零件具有良好的工艺性。零件的工艺性要求主要有：

　　机械零件的毛坯来源主要有：直接利用型材、铸造、锻造、冲压和焊接等。选择什么样的毛坯取决于生产技术条件，如：生产批量、材料性能和加工能力等。(2)结构简单合理

　　设计零件的结构形状时，最好采用最简单的表面(如平面、圆柱面等)和简单表面的组合，并尽量使加工表面数目最少和加工面积最小 3)规定适当的制造精度和表面粗糙度

　　零件的制造精度和表面粗糙度的提高，将使零件的加工费用迅速上升，所以设汁时，精度的确定应适当。

　　零件的工艺性要求除上述几项外，还有许多。为了设计出工艺性较好的零件，还需多多参阅有关的文献资料。

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　　优先数系是用来使型号、尺寸、转速、功率等量值得到合理的分级。这样可便于组织生产和降低成本。

　　优先数系确定的基本思想是将某个数值段按等比划分成若干份。一般数值段取为10，划分的份数可以为5、10、20、40等。GB／T321-1980规定的优先数系有四个基本系列，即R5系列，公比为；R10系列，公比为；R20系列，公比为；R40系列，公比为。下表1所示为R5和R20系列的优先数系。表1 R5和R20优先数系

　　优先数系中的任何一个数值称为优先数，在确定分级数值时，必须最大限度地采用优先数。对于大于10的优先数可以乘上10、100、1000等。

　　标准化问题是指以制订标准和贯彻标准为主要内容的全部活动过程。标准化的原则是统一、简化、协调、选优(优化)。将生产的产品或零件加以标准化具有重大的意义。在产品、零件的制造上可以实现专业化大批量生产，进而可提高产品质量和降低产生成本；在设计方面，采用标准化零部件，可以减轻设计工作量；在产品管理、使用、维修等方面，标准化产品和零件都具有很大的优越性。

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　　我国将标准分为四级：国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。在无特殊需要的设计中。必须采用这些标准或标准件.我国现已参加了国际标准化组织,并积极鼓励采用国际标准，近年来颁布的国家标准许多都已采用相应的国际标准。参考文献：

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　　[1]朱家诚.机械设计基础[M].合肥：合肥工业出版社，2005 [2]邱宣怀.机械设计[M].北京：高等教育出版社，1992

　　通过这次带传动实验，对带传动实验台结构及工作原理有了一定的了解，并且加深了我对带传动知识的认识，同时在之前课堂上很多不太懂的东西，通过这次实验也懂得了。例如在带传动的弹性滑动和打滑的区别和其产生的原因，我们应该如何避免打滑等，这些我之前都是靠死记硬背，很其难想象它的实际景象，现在都有了较深的理解。同时认识了带的初拉力、带速等参数的改变对带传动能力的影响，并学会了测绘出弹性滑动曲线，绘制带的滑动曲线及传动效率曲线图和转速、扭矩、转速差及带传动效率的测量等方法。

　　通过这次渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定实验，加深了我对渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定的知识，同时在之前课堂上很多不太懂的东西，通过这次实验也懂得了。如通过实验我掌握用常用量具测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法；齿轮各参数之间的相互关系和渐开线的性质；测量齿根圆直径fd时，对齿数为偶数和奇数的齿轮在测量方法上有何不同；公法线长度的测量是根据渐开线的什么性质来测量的；对实际使用的齿轮，齿厚的上、下偏差均为负值，所测得的公法线长度比理论值略小，该如何正确测量结果的等等的东西

　　通过这次螺栓组连接受力与相对刚度实验，我认识了用电阻应变仪测定机器机构中应力的一般方法及电阻应变片技术、计算机技术在力测量中的应用，受倾覆力矩时螺栓组联接中各螺栓的受力情况；被联接件间垫片材料对螺栓受力的影响；单个螺栓预紧力的大小对螺栓组中其它各螺栓受力的影响;螺栓组联接受力分析理论和现代测量技术在机械设计中的应用，如何判断实验中的螺栓组联接承受哪些载荷及如何知道哪个螺栓受力最大及所受哪些载荷；拧紧螺母时，要克服哪些阻力矩，此时螺栓和被联接件各受什么力，拧紧后螺栓还受什么力；在一组螺栓联接中，为何把各个螺栓的材料、直径和长度均取成相同；理论计算与实验结果之间的误差产生的原因有哪些等知识

　　通过这次减速器的拆装，在我对不同类型减速器的分析比较，加深对机械零、部件结构设计的感性认识，为机械零、部件设计打下基础。同时让我认识了减速器的整体结构、功能及设计布局； 轴上零件是如何定位和固定的； 轴上零件是如何定位和固定的；滚动轴承在安装时为什么要留出轴向间隙及应如何调整；箱体的中心高度的确定应考虑哪些因素；减速器中哪些零件需要润滑，如何选择润滑剂；如何选择减速器主要零件的配合与精度；减速器如何满足功能要求和强度、刚度要求、工艺；齿轮减速器的箱体为什么沿轴线做成剖分式；箱体的筋板有何作用？为什么有的上箱盖没有筋板；上箱体设有吊环，为什么下箱体还设有吊钩等知识

　　包装设计，对于一件产品来说，是一种视觉形象展现，是消费者对产品的第一印象的关键所在。不仅需要完美地体现出产品的概念、卖点、风格、受众范围，从而将对应的受众划入消费圈，还需要在其中加入一些策划、设计的点子，从而增加包装亮点，吸引一些非潜在消费者。

　　食品行业产品饱和，同质化现象十分严重，想要在同类产品中脱颖而出，包装的独特性也十分必要！

　　食品包装功能：在现代化的发展中，食品基本都是包装之后才会出售，转而到达消费者手中，包装已经日益地与商品融为一体，城市商品实现价值的媒介和手段。

　　1、美化，很多产品，尤其是食品，本身是不存在什么视觉美感的，这时，包装就能在视觉体系上，增加它的美感，增加商品的附加值。

　　2、促销，据西方对购买行为的研究，在购买商品的人群当中，大约有60%的人是受到了“产品包装”的刺激。

　　3、其他功能，方便卫生，食品与其他商品不同，包装起到卫生健康，且方便生产、销售以及运输的功能，且能够防止收到外界污染，从而延长寿命。

　　市面上的食品包装形象多种多样，风格而言也是千差万别，但归纳而言，包装设计中，大致有以下几种构成要素。

　　一、构图要素，构图是指包装设计中将画面上的商标、图形、杭州火石品牌策划有限公司

　　文字组合排列的完整画面，这三个元素缺一不可，完美的排版加上恰当的颜色运用，便可以成为优秀的设计作品了。

　　1．商标设计，商标几乎可以说是整个品牌的一个统筹性符号，象征着商品乃至企业的形象。商标是一项关用工艺美术，它需要有极高的归纳性，简单易懂好记，能够让受众在最短的时间里将其记住。

　　图形设计往往并不是包装设计上的必备之物，比如淘宝上有一家店的设计就只是简单的色彩、标志，无任何图形点缀，因为所卖的产品是茶，反而看起来格外的稳重大气有韵味。所以这种大胆的设计可不是适用于所有的包装哦，如何运用图案，还是需要根据商品特性以及品牌行为来设计。

　　一般来说，图形可通过绘画、摄影灯手法来表现。我们看到的一些卡通类或水墨、油画类图形则是通过绘画来表现的，而代言人物、风景照片等则是通过摄影来表现的。两者相较，风格不同，前者可活泼、可复古，而后者，则多用于明星代言产品，较写实。

　　色彩的选择和搭配直接影响到整个包装的气质和风格，也对应着不同的消费人群。当然它的运用，也是跟整个画面设计的构思、构图紧密联系着的，不能独立于它们。

　　文字设计是整个包装设计中，最容易让人忽视的一个部分，杭州火石品牌策划有限公司

　　但往往，文字不仅仅能很直接准确地传达给消费者相关信息，字体的设计，也是表达某一主题的符号，反应包装的整体风格。设计包装时必须把字体设计作为设计的一部分来统筹考虑。

　　当然，在包装设计中如果能融入一些策划思维，与消费者形成互动，增加消费者体验等等，这也是一种方向。总而言之，不论是策划，还是创意，作为商品的包装设计，都应该以商品的属性为根本，在消费者的立场上来思维。这样，设计出的产品包装不仅仅视觉上好看，还能受到消费者的亲睐，才能算是真正的成功。

　　供3～6岁的幼儿学习，生活，娱乐使用的场所。是根据幼儿生理，心理发展的客观规律及其年龄特征，对幼儿进行德、智、体、美、劳全面发展的教育，促进幼儿身心同步健康发展的教育机构。

　　a．规模小--幼儿园空间体量小，内部空间除音体室相对较大外，均为较小空间，故幼儿园建筑造型以轻巧为主

　　b．层数低-幼儿园的建筑的耐火等级不应低于二级。幼儿用房不应布置在四层及四层以上。

　　c．尺寸小--幼儿园应是幼儿心中的乐园，故其造型从体量到细部尺寸处理都应符合幼儿的使用要求。

　　➀建筑用地：幼儿生活用房、服务用房、供应用房 ②室外活动场地：幼儿游戏场、戏水池、沙地、小动物房舍 ③绿化用地 ④杂物用地

　　由幼儿活动单元和若干公共活动用房组成（活动室，卧室，卫生间，盥洗室，衣帽储藏间等基本空间。有条件的幼儿园都增设了若干的公共活动用房，如多功能公共教室，美工室，建构室，图书室，舞蹈室，电脑教室和科学发现室等。）

　　（1）、活动室 容纳30人左右，是一个小型的多功能使用空间--作业、音乐、舞蹈、游戏、故事、电视、进食、小组活动、兴趣角等。活动室一般原则：

　　· 窗台距地面高度不应大于0.6m，并应采取防护措施，防护高度由地面起计算不应低于 0.8m。

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　　·活动室门应设双扇门，其宽度不应小于1.2米。·窗侧无外廊时须设栏杆。·所有外窗开启窗均应设纱窗。

　　·出入口一般设2个以上，应与卧室、盥洗室，厕所相联系。·进深不宜大于6.60m 活动室平面形式：

　　儿童白天有3小时的睡眠，要求安静、不直接吹风，睡眠时不需要阳光，平时需要阳光照射及通风换气。卧室一般原则： ·最小使用面积：50平 ·最小净高3m

　　·卧室应保证每一幼儿设置一张床铺的空间，不应布置双层床，床位侧面不应紧靠外墙布置。

　　·卫生间最小使用面积：15平，并宜分间或分隔设置。·无外窗的卫生间，应设置防止回流的机械通风设施。·每班卫生间的卫生设备数量

　　·大便器宜采用蹲式便器，大便器或便槽或便器均应设隔间，隔间内加设幼儿扶手。·厕位的平面尺寸为0.80×0.70m，沟槽式的宽度为0.16～0.18m，坐式便器的高度为0.25～0.30m。（4）、衣帽间 衣帽间的设计要求：

　　·便于衣帽存放，并起到室内外空间过渡作用。·由于衣帽间为进出活动室的主要途径，故存衣设施沿墙布置。·封闭的衣帽储藏室应设通风设施。

　　·利用走廊设置衣帽储藏柜，走廊宽度应适当增加，保证不影响通行和防火疏散宽度的要求。

　　（5）、音体室（多功能厅）音体活动室是全园幼儿公用的活动室，音体活动室从活动性质看，更接近于在室内开展各种较大型活动，与在室外所开展的游戏相仿。可兼作合班教室及风雨操场，可作为音乐、体育、大型游戏，搜建筑微信编辑，全园集会及图片展览的场所。在幼儿园教学活动安排上，两者经常互动。一般设计原则： ·最小净高3.9m

　　·窗台距地面高度不应大于0.6m，并应采取防护措施，防护高度由地面起计算不应低于0.8m。距地面高1.3m内不应设平开窗扇。·应设双扇平开门，其门净宽不应小于1.20m。·音体室最小使用面积：

　　包括医务保健室、隔离室、晨检室、警卫室、储藏室、园长室、财务室、教师办公室、会议室、教具制做室等房间，其使用面积不应小于表5.3.1的规定。

　　包括厨房、消毒室、洗衣间、烧水间、车库等房间，其使用面积不应小于表5.4.1的规定。

　　1.宜设班专用室外活动场地，每班室外活动场地面积不宜小于60㎡。2.应设全园共用场地，其面积为：S=180+20(n-1)㎡。

　　注:2 室外活动场地应设有游戏器具、沙坑、戏水池（深度不超过0.3m）、30m跑道等。

　　集中式——建筑外墙短时，室内外联系不直接，独立性弱 枝状式——内外贯通，围合感强，冬季多阴影 分散式——独立性强，干扰少，联系不便

　　屋面式——南向屋顶平台/退台/屋顶平台于阳台结合降低垂直交通量，攀爬易危险

　　主要以走廊联系房间的方式。廊式组合是民用建筑中大量采用的一种布局方式，廊式幼儿园平面组合中．搜建筑微信编辑，由于规模、用地形状、环境以及气候条件等不同，还可布置成比较集中的并联式和比较伸展的分枝式。

　　厅式是以大厅为中心联系各幼儿活动单元，这种形式一般没有冗长的走廊，各活动室都直接与大厅联系，有一侧、两侧、风车式、放射式连接。

　　厅式布局的优点是面积均较集中，联系方便，交通线路短捷。由于大厅是交通枢纽，通常需设一定面积，因此可利用中心大厅为多功能的公共面积，如作为游戏、集会、演出等用途。缺点是由于房间围绕大厅，往往大厅采光不佳，相应对自然通风也有影响．因而多设置中庭采用高侧光或顶光。此外如果处理不当，还可能造成供应用房对幼儿活动单元的不利影响。

　　以内庭院为中心。庭园内部空间安静、尺度适宜、围合感强，可建良好的户外游戏场地，也可布置各种幼儿活动设施。同时庭院兼有通风和采光的作用。院落式组合中基本分为两类：封闭式庭院和半封闭式庭院。其庭院的平面有多种形式，如方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形等。

　　幼儿园的建筑平面组合形式多样，由不同角度划分平面组合形式类型也种类繁多，以活动单元的组合形式来分，有单元式组合和非单元式组合；搜建筑微信编辑，以平面形式来分，有一字形、曲尺形、六边形、圆形、风车形等；还有笼统分为分散式和集中式的。

　　将各功能不同的房间在满足使用要求情况下，灵活自如地分散布置在庭院中间。分散式布局的优点是在不规则地形内能更好地与环境结合，尺度小巧，形式不受一定平面构图的限制，表现出更为灵活的手法，更能突出幼儿园建筑的活泼个性，采光和通风比较容易解决。缺点是各功能房间相互间稍有干扰，相互间联系很不方便，造成管理上和能源的浪费。特别是在北方地区，冬季经由庭院或露天走廊到各房间有些不利。

　　在化学分析室中进行样品的化学处理和分析测定，工作中常使用一些小型的电器设备及各种化学试剂，如操作不慎也具有一定的危险性，针对这些使用特点，在化学分析室设计上应注意以下要求：

　　 建筑要求：化验室的建筑应耐火或用不易燃的材料建成，隔断和顶棚也要考虑到防火性能。可采用瓷砖地面、PVC地面，窗户要能防尘，室内采光要好，门应向外开，大实验室应设两个出口，以利于发生意外时人员的撤离。 供水和排水：供水要保证必须的水压、水质、和水量以满足仪器设备正常运行的需要，室内总阀门应设在易操作的显著位置，下水道应采用耐酸碱腐蚀的材料，地面应有地漏。

　　 通风设施： 由于化验工作中常常会产生有毒或易燃的气体，因此化验室要有良好的通风条件，考虑气流的流向有洁净区流向污染区，办公区流向试验区，需要利用暖通控制房间压差，使气流定向流动；

　　 局部排气罩：一般安装在大型仪器发生有害气体部位的上方。在实验室中产生有害气体的上方，设置 局部排气罩以减少室内空气的污染。

　　 通风柜：这是实验室常用的一种局部排风设备。内有加热源、水源、照明等装置。可采用防火防爆的金属材料制作通风柜，内涂防腐涂料，通风管道要能耐酸碱气体腐蚀。

　　 供电： 化验室的电源分照明用电和设备用电。照明采用荧光灯。设备用电中，24h运行的电器如冰箱单独供电，其余电器设备均由总开关控制，烘箱、高温炉等电热设备应有专用插座、开关及熔断器。在室内及走廊上安装应急灯，备夜间突然停电时使用。

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