铸钢、铸铁件等及材料相关因素要求的结构设计准则

　　 准  则

　　 改进前的设计

　　 改进后的设计

　　 1.零部件结构形状和受力应与材料特性相适应；铸钢受压比受拉更好，钢和塑料则相反，受拉比受压好些(纵向弯曲)，如图a和图b

　　 钢材料结构应以三角桁架代替简支梁，以拉压代替受弯，使承载能力大为提高，如图c

　　 铸铁抗压强度远高于抗拉强度，铸铁支座应设计成图d

　　 2.重要的轴类不能用圆棒车出(图a)，必须锻制。而且锻制还应避免缩锻(图b，但比图a好)，因为缩锻会使料中的轧丝破坏或容易破坏。在可能情况下，应尽量采用伸锻(图c)。重要的齿轮也应用锻制毛坯(图f)制造，而不要采用热轧钢棒(图d)或热轧钢板(图e)来加工

　　 3.图a用埋头螺钉固定很薄的铁皮，靠沉头部分支承是不够的，须将下面厚板锪-60°的倒角将铁皮压入，如图a

　　 4.考虑材料膨胀。图a由于轴受热伸长，使轴承间隙减小甚至卡死，不能正常工作。改成图a后右轴承可随轴伸长而自由窜动，轴的伸长影响工作的稳定性

　　 在壳体及法兰盘中，特别是在加热阶梯，温度的差异将引起椭圆变形。若零件不是完全回转对称，应使导轨元件设在对称线上，以防导轨卡死。图b导向元件安排得不符号膨胀规律，椭圆变形可能引起导轨的卡死。图b符合膨胀规律的布置形式，导轨位于对称线上，不会产生椭圆变形下的卡死危险

　　 5.考虑材料蠕变。在图a中，材料在圆柱面附近蠕变，受热较快的盖体被限制在中心，同时在y处发生蠕变，盖体无法拆卸。改为图a后，尽管发生蠕变，也可以毫无损害地拆卸

　　 6.考虑腐蚀

　　 (1)应避免潮气或腐蚀液体集中部位，如图a

　　 (2)在立式冷却管中的水位线处由于高浓度而形成在气相与液相边界上的腐蚀，如图b。改进后的图b通过加高水位而加以克服

　　 (3)图c、c是两种高压气体贮藏器，图c优于图c。因为，图c受腐蚀面积仅为图c的1/6；预计10年后腐蚀深度为2mm，从强度看，图c对此腐蚀量决不可忽视，迫使增大壁厚达8mm，而对图形c′来说，2mm腐蚀量对于30mm的壁厚，几乎没有大的影响

　　 (4)图a容器出口支承没有绝缘，由于冷却到露点以下，形成具有强烈电解质性质的冷凝物。在冷凝物与气体的过渡处产生可能导致支承损坏的腐蚀。改进后的图b、图c一边采用绝缘，另一边则采用抗腐蚀性好的材料制成特殊支承，防止了损坏

　　 7.在冲击载荷下，由于热塑性塑料具有蠕变这一不利特性，因此，塑料字头的形状应与钢不同

　　 8.利用形状记忆合金防止防振橡胶耐久限下降

　　 如图是引擎防振支承装置。它用加入苯乙烯、丁二烯的防振橡胶做成鼓形，而周围用鼓形形状记忆合金做的弹簧缠绕制成。它可把变形抑制在一定的范围内，从而提高耐久性。当环境温度超过预定值时，弹簧半径变小；使橡胶收缩起到抑制(变形)器的作用，故可防止橡胶变形增大，从而阻止其耐久限下降

　　 9.提高阻尼，改善结构抗振性图a为机床床身，保留砂芯的新结构由于砂芯的吸振作用，比原结构的阻尼提高了。这时沿Z轴方向抗弯曲振动能力提高了6.8倍，Y轴方向抗弯曲振动能力提高了10倍，抗扭转振动能力提高了0.1倍