大件设计必备基础知识的介绍

大件是指各种机械中的机体、机架、工作台、箱体、立柱、底座等，它起着支承和固定其他零件的作用。其体积大、形状复杂，质量占整个设备的比例相当大。其设计和制造质量对整机质量影响很大。因此，对大件的设计要求是：有足够的强度、刚度和精度，有较好的工艺性、尺寸稳定性和抗振性，此外，还应考虑外形匀称、便于吊装等。

图6-169 大件的支承点

（1）正确选择大件的支承点 一般采用三点支承。较大的底座可用四点或更多，以减小底座变形，但增加调平的难度。支承点应与肋相联（图6-169A、B、C点）。

（2）选择合适的断面形状 表6-20给出了截面积相等的梁，在不同高宽比h/b时的几种断面的惯性矩（相对值）。由表可知，对于受扭的梁，以空心圆形断面的抗扭刚度最大，空心正方形次之。因此，应根据载荷性质选择断面形状。对于受扭矩的梁，取h/b=0.7～1.2；对于受一个方向纯弯曲，或以一个方向弯曲为主的梁，h/b可取大些，但一般不大于2～3；受弯、扭联合作用的梁，应取h/b≈1。

表6-20 截面积相等的几种断面的惯性矩（相对值）

（3）在梁上开窗的影响 对于受弯曲的梁，如果弯矩作用在y-y平面内（图6-170），则在A平面上开窗或在B平面上距中性轴较远处开窗都是不合理的。仅在B面具中性轴较近处开窗对弯曲强度和刚度的影响较小。

图6-171所示为开窗对受扭矩梁变形的影响。其h/b=1，ϕ为开有b₀×L₀窗口的梁的扭转变形角。

图6-170 受弯曲梁的合理开窗

由图6-171可知：

1）若L₀不大，当b₀/b=（0.6～0.7）时，刚度下降较多。

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图6-171 开窗对受扭矩梁变形的影响

2）当L₀比较大时，则不论b₀是多少，其刚度都降低很多。

3）在已开有一个大窗的梁上，如再开一个小窗（开在对面壁上或开在大窗的壁上），则梁的刚度下降不太明显。

4）若在窗口上用螺钉固定一块盖板，若盖板刚度较好，则可大大减轻开窗的不良影响。

（4）加强肋的形式和应用 比较图6-172所示的两种肋板的布置方按可知，纵向肋板应布置在弯曲平面内。

图6-172 肋板的合理布置

a）不合理 b）合理

图6-173为各种类型的肋板。其中，采用米字肋的零件与井字肋零件相比，其抗扭刚度要高两倍以上，而抗弯刚度相近。但其铸造工艺性差，易出废品。菱形肋、六角形肋，其刚度较好，但制造麻烦，应用较少。肋板厚度取为大件壁厚的0.8倍左右；肋板高度取为壁厚的4～5倍。此外，大件变形经过时效处理以减小变形。

图6-173 各种类型的肋板

a）井字肋 b）米字肋 c）菱形肋 d）六角形肋