设计机器结构时,必须考虑装配工作简单方便。整台机器应能分拆成若干可以单独装配的单元——部件、组合件。很重要的一点是,套件的几个表面不应该是同时地装入基准零件(如箱体零件)的配合孔中,而应该按先后次序,依次装入。
综上所述,一般装配和维修对零件结构工艺性的要求主要包括:能够组成单独的部件或装配单元、应具有合适的装配基面、考虑装配和拆卸的方便性、考虑设备维护的方便性、选择合理的调整或补偿环以及尽量减少修配工作量等。
1)要留有足够的装拆空间
机器设计时,要使所设计机器的各零部件之间易于装配和拆卸(也有不要拆卸的),并力求装配工作量小。如图9-5(a)所示的结构,螺钉过长,无法装入。应采用图9-5(b)所示的结构(或采用双头螺栓连接),考虑螺钉要有足够的空间装入和拆下。对螺纹连接还要注意留足扳手空间,否则无法用扳手拧紧。如图9-5(c)所示,所留扳手空间太小,应改成如图9-5(d)所示的结构(图中所示尺寸A、B、C可由有关手册中查出)。
如图9-6所示,当圆柱面配合较紧时,应设有拆卸螺钉以便维修时拆卸。
图9-5 螺钉拆装
(a)螺钉过长;(b)增大装拆空间;(c)扳手空间太小;(d)留足扳手空间
图9-6 拆卸螺钉
在轴上的装拆滚动轴承时应避免从外圈施力,因此在设计时,应使轴肩高度小于轴承内圈厚度,如图9-7(b)所示,使轴承内圈露出于轴肩,便于用工具通过内圈将轴承拆下。图9-7(a)的结构设计是不合理的。又如,图9-7(c)为圆锥滚子轴承座孔,其设计是不合理的,因为轴承外圈的拆卸困难。应采用图9-7(d)所示的结构,使轴承座孔的凸肩高度小于轴承外圈的厚度。
图9-7 轴颈结构尺寸的合理选择
(a)轴承内圈过低;(b)轴承内圈高于轴角;(c)轴承外圈拆卸困难;(d)轴承座孔凸肩高度小于外圈厚度
如图9-8所示,装配零件1时,其键槽要与轴上的键对准,而图9-8(a)所示的轴结构,不如图9-8(b)和9-8(c)的结构易于对准。
图9-8 较易对准装配的结构
另外,为了便于安装,在设计中要避免两段配合面同时进入装配。如图9-9(a)所示,蜗杆轴装入箱体时,两轴承外圈不应同时装入轴承座孔,这样很难装配。而应该一先一后地进入轴承座孔配合面,如图9-9(b)所示。(www.xing528.com)
图9-9 两轴承不应同时装入箱体孔图
(a)同时进入装配;(b)先后进行装配
3)箱体类零件装配
对于箱体类零件,为了便于装拆常设计成剖分式结构。例如,设计成沿轴承孔的轴线把齿轮箱箱体分为上箱盖、下箱座两部分。轴上的齿轮、滚动轴承、轴套等零件,可先与轴进行装配,然后一起放入下箱座的轴承孔中,再装上箱盖。若为图9-10所示的整体式箱体,当齿轮顶圆直径大于轴承孔孔径时,只能将齿轮放入箱体内,将轴从轴承孔穿入进行装配。显然,这种整体式箱体结构的设计,造成装配工作不方便,特别是当齿轮与轴采用过盈配合时,装配更加困难。
图9-10 整体式箱体示意
剖分式箱体比整体式箱体的结构加工工艺更复杂。剖分面须制出凸缘,并用螺栓和销钉将剖分的两部分定位和连接;剖分面要进行精加工;轴承孔的加工需将剖分的两部分用螺栓和销钉连接定位后组合加工。即剖分式箱体的机械加工量要增大,加工工艺也明显复杂。尽管如此,由于装配工作难度可大为降低,且装配方便可靠,因此剖分式箱体仍常被采用。
表9-3和表9-4给出了部分装配和维修结构工艺性正误示例。
表9-3 部分装配结构工艺性正误示例(一)
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表9-4 部分装配结构工艺性正误示例(二)
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