动手做机械模型是个很爽的活儿，人人都有兴趣，但好玩的东西做不好是挺沮丧的。初次制作模型失败了很常见，就算老司机也难免。有些属于专业常识的东西一听就明白，知道了可以避免，以后会越做越好。

这里总结一下制作机械模型可能遇到的情况，都是常见问题。

本文只针对木板和亚克力激光切割形式的初级模型，CNC 加工、3D 打印和金属材料模型中的问题以后再讨论。

本文的读者对象是工业设计学生，或非机械专业的业余maker 。

======== 目录========

1. 定位

2. 完成度

3. 立式vs卧式

4. 要有“装配”的概念

5. 弹性拼插装配

6. 悬臂效应

7. 悬臂效应的解决方案

8. 纵深空间布置

9. 齿轮啮合：径向因素

10. 齿轮啮合：轴向因素

11. 轴与齿轮的传动

12. 压力角过大

13. 运动质量

14. 细长杆的刚度和稳定性

15. 轴向定位

16. 材料弹性的使用

17. 尺寸问题

18. 镂空

19. 不要用胶粘

20. 机架的稳定性

21. 两个自由度的情况

22. 材料的一些问题

23. 不要急着3D打印

24. “加工误差免疫”设计

25. 模型检查列表

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1. 定位

机械模型大致可以分为几类：

1） 机构简图：这个还不能算模型，只是一种最抽象的原理设计方案，等同于概念设计草图，只是比较规范严谨一些；

2） 数字模型：一般是3D 的，在3D 软件里做出能动的（可以做出动画）虚拟仿真模型，观察运动效果，检验原理可行性；

3） 实物功能模型：做出所设计的运动机构最基本的实物形态，学习对付可能的加工问题；数字模型虽然可以做得十分精确，但无法暴露出加工制造和装配过程中的误差，这个必须用实物模型；

4） 实物样机：尽可能接近商业化产品的实物形态；如果设计的是玩具类产品，从功能模型可以平滑过渡到实物样机，因为机械运动本身就可以成为体验对象了。

本文所说的“模型”指的是第三类，即实物功能模型。做模型的目的是学习机械运动机构设计，体验从抽象概念到实物形态的转化过程，了解可能出现的各种问题，及其应对方案。本文的模型案例大部分没有实用功能。

2. 完成度

就机械学习而言，模型可以没有任何使用功能，只是给你看看机构运动，但一定要看起来像个完整的“产品”。

具体来说，一个完成度好的机械模型有几个特点：

1） 有一个底座：可以像雕塑作品一样摆放供人观察审视。再者，底座在机械机构中也是一个有形的构件，即机架，是必须有的。底座不一定都是很大的一块，也不一定是四四方方的，能让机构立稳不倒即可。

2） 有一个手柄：让人可以一眼看上去就知道如何跟这个机构互动——机械机构作品跟雕塑不一样，不是摆在那里给人看看的，用户的互动是作品不可缺少的存在方式之一。手柄的位置提示了互动的方式，也就是“原动件”的位置。有些机构的传动链是单向的，比如蜗轮蜗杆，只能涡轮带动蜗杆，反过来不行；再如多级减速器，原动件只能在高速端，反过来可能拨不动，不要让人以为这是个失败的机构。

下图是一个带底座和手柄的完整机构模型。

3） 该动的都能动：运动构件在正确的位置上以正确的形式运动，且运行流畅，阻力控制合理。

4） 不该动的都不动：主要是指机架，要牢固稳定，提供整个机构的支撑；自身应该是一个浑然的整体，装配起来的构件不能随便乱晃，或者由于构件太脆弱发生变形弯曲。齿轮虽然能动，但只负责转动，由于装配太松而左右晃动就不是它该动的了。

作品形式上的完整性是一件很重要的事。如果是机械的学生，可以完全不管。但我们是工业设计师，应该考虑这些内容。总之，作品要有一点“设计感”。

3. 立式vs卧式

模型有立式和卧式两种摆放方式。说的到位一点就是：机构简图是竖着的还是躺着的。

一般而言，推荐立式。因为用立式角度展示机构，用户的观察点范围比较大。

如果采用卧式平放在桌面上，那就必须俯视了。人的眼睛只有在模型上方一尺范围内才能看清楚，限制了用户的观察位置。不过也要看具体情况，如果主要考虑用户的互动（而不是展示观察）视角，拿在手里托在胸前摆弄比举在眼前要自然一些。

上图这个卧式模型，有三个构件用了两层结构，相当于采用两点支撑增加了一个虚约束，稳定性好了很多（虚约束的作用就是增加稳定性）。

模型卧式摆放的平摊面积比较大，而立式摆放重力的影响大，模型容易支撑不稳，比如悬臂过长影响运动精度，而改成多点支撑又会让模型变得复杂，工作量增加。

采用卧式还有一种情况就是图省事了。有人只做了运动构件不做机架，那已经不是一个完整机构了。机架也是机构的一部分，否则有三个运动构件的最简单的机构就会被叫做“三杆机构”而不是四杆机构了。

4. 要有“装配”的概念

“装配”可以保证两个构件之间有稳定的运动关系，这种关系是靠配合尺寸来保证的。两个有装配关系的零件上的配合尺寸是一样的，不一样的是它们的公差。

下图是一个装配尺寸设计得稍欠严谨的案例：

就激光切割的板材而言，即使有加工误差的情况下，误差控制在0.3mm 以内也可以做到的，误差值超出这个范围就应该是设计问题了。上图立着的板厚大约是2mm ，底板上跟它配合的方孔的宽度和白色支撑板上方的槽宽至少比板厚大了一个毫米。这可不是加工误差的锅。有这么大的误差，竖板在底板上是不可能立稳的，所以这个模型最后不得不用胶粘。（感觉机械制图课都白学了）

5. 弹性拼插装配

顺着装配的概念，再说一下弹性结构的拼插连接方法。

拼插结构在不用胶的情况下要想装配得结实稳定，配合尺寸的精确控制是关键。

下图是一个弹性结构的装配图。

这是装上去的样子。安装过程中，两侧的弹性脚会向内变形以便插入孔里，穿出后再弹回。所以弹性槽的宽度取决于楔形弹性脚的变形量——两个长长的弹性槽的宽度跟内收的距离（也就是外侧的两个缺口的深度）有关。

俩竖着的弹性槽的宽度需要控制。槽宽越大，弹性结构的弹性就越大，如果太大的话就会影响构件的稳定性——构件安装好后正常工作时发生弹性变形是我们不希望的。如果用的是木板，这个弹性槽的宽度可以设计为零，让激光在那里走一刀划出一个0.2~0.3mm 的细槽就够了。木板的 材料弹性比亚克力好， 结构弹性的空间可以留得小一些。亚克力几乎没有材料弹性，所以结构弹性的空间就必须留大一些。不过也不是越大越好。不少人就怕模型装不进去，把弹性槽开得很宽，结果装配后发现零件稍碰一下就会变形移位。

弹性槽的高度，安装完成后应该比灰色的底板高出几个毫米（大约一个板厚就可以了），这是为了让弹性脚的长度略长，避免安装时变形被压断。但这个槽也不要开得太长，否则模型正常使用时也发生弹性变形就不好了（仅针对亚克力模型）。

以下是一组经验数据，供参考。

上图弹性脚在安装过程中的压缩距离为左侧那个槽的深度，即0.4mm ，弹性槽的设计宽度为0.6mm ，切出来已经有0.8mm 宽，足够了（0.4mm 的槽深不受激光束宽度的影响，想想为什么）。

对应底座上插口的尺寸如下：

注意：这个尺寸是按照板厚3mm 来计算的。底座孔的宽高2.8mm 用激光（按光束宽度0.2mm 计算）切割后，两侧各多出0.1mm ，最后的孔高刚好是2.8+0.1*2=3mm ，与装配 标称尺寸一致。

如果撕膜后的板厚是2.8mm ，这个尺寸就得改为2.6mm 了。

两个楔形插脚之间的槽的尺寸是6mm ，那么为什么底板上两个对应孔之间的距离是6.4mm 呢？

这是因为：

1） 由于激光束的宽度是0.2mm ，竖板上的尺寸6mm 加工完后会变大，变成6+0.1*2=6.2mm

2） 由于激光束的宽度是0.2mm ，底座上的尺寸6.4mm 加工完后会变小，变成6.4-0.1*2=6.2mm

6.2mm 才是这个装配尺寸的 标称尺寸。

底板孔的宽度4.1mm ，切割后达到标称尺寸4.3mm 。该尺寸对应的配合尺寸是弹性脚左外侧卡槽底部到右侧的距离：这个距离为5-0.1-0.4=4.5mm ，切割后达到相同的标称尺寸4.3mm 。

顺便说一句，这个结构还可以再改进一下：左外侧的弹性卡槽设计成矩形不好拆卸——槽下端在拆卸时会受阻断掉。所以槽下端0.4mm 的短水平线最好设计成斜面，这样拔出时可以自然发生弹性形变内收。

要习惯于仔细分析尺寸的加工特征，精确算出加工完成后的尺寸会变大还是变小、变成多少。

6. 悬臂效应

一个长长的零件（通常是轴）只有单点支撑时，就会产生悬臂效应。

如上图所示，四个轴都是悬臂支撑，所以孔轴之间稍有空隙轴就会变得歪歪扭扭。因为空隙的存在会让轴在力（重力或齿轮啮合力）的作用下绕着支撑点旋转，轴越长，轴端部偏离原位就越远。一个很小的配合误差会通过悬臂效应被放大，甚至造成配合件完全脱离。

对比上二图悬臂支撑和两端支撑的轴，可以看到后者轴的摆动误差明显小很多，且支撑点之间的距离越大，轴的摆动误差就越小。

前图模型的右上方的一对齿轮在啮合时，两个齿轮会受到一个水平方向的啮合力——严谨一点表述：齿轮啮合力的方向实际上是两个齿轮基圆公切线的方向，并不是完全水平的，如下图所示：

这个啮合力会推着两个齿轮的轴绕着支撑点发生转动，只要稍微转开一点齿轮就啮合不上了。所以这个模型的三对齿轮啮合都不顺利——本该平行于地面的四个轴都不在自己的工位上。如果改成两点支撑则会好很多。如果支撑点在轴的两端，则轴上任何一处的最大偏移都不会超过配合间隙（即轴径与孔径的尺寸差），完全不会影响齿轮啮合。

下图这个模型整体做得不错，齿轮也很有设计感，悬臂问题处理好会是一个优秀的模型。

下图模型是一个多点支撑用的比较好的案例，机构非常稳当：

7. 悬臂效应的解决方案

除了增加支撑点改为多点支撑外，悬臂效应还有一些其他的解决方案：

• 减少悬臂长度

上图这个模型的尺寸精度已经做的很好了，悬臂过长是主要问题，所以在啮合过程中时有脱开的现象。其实缩短几个悬臂轴的长度后，这个模型至少能节省三分之一的尺寸。即使不减悬臂轴的长度，低处的三个悬臂轴也可以改为两端支撑，不用额外增加构件（只是中间两个竖板上多开三个轴孔），而整个机构的刚度大大提高。

• 增加径向接触长度

增加轴上构件之间的径向接触长度，可以抵消一部分悬臂轴的摆动，如下图所示：

说的直接一点，就是铰链直径设计的大一些，或垫圈外径大一些，有助于提高机构的稳定性。如果模型尺寸本身就很大，把轴径和轴孔设计的大一点没毛病。

• 增加铰链厚度

增加铰链厚度，也就是增加铰链的轴向接触长度：

作为机架的竖板可以做双层，则轴孔的轴向长度就大了一倍，对减少轴的摆动也是很有帮助的。

• 缩短受力点与支撑点的距离

上图的模型两个齿轮轴都是悬臂，但齿轮安装的位置与悬臂轴的支撑点很近（只有两个板厚），即使悬臂轴有所摆动，对齿轮啮合的影响也很小。下面的小齿轮轴虽然整轴悬臂比较长，但齿轮的悬臂很短，而远端手柄处并没有很精确的运动要求。

8. 纵深空间布置

初等机械机构学一般只学平面机构，弄清楚有限的一些运动原理是很快的事。但是习惯了画平面机构简图的人在安排纵深空间时很容易顾此失彼。

上图由于纵深空间安排不合理导致运动受阻，零件之间产生干涉。下图蓝色的是手柄端部，它在转动过程中被机架挡住了，见右上图。

因为零件都有厚度，铰链在零件端部有露头（因为要对所连接的零件进行轴向定位），所以纵深空间的布置还是需要精心计算过的。有的虽然原理上不干涉了，但是只要装配结构稍有误差（比如悬臂）、零件位置稍有偏移就会产生干涉，要考虑给这种可预见的误差留出一定的空间，即“运动裕量”。

制作3D 数字模型并进行运动模拟是检查纵深空间布置的好办法。

9. 齿轮啮合：径向因素

齿轮中心距误差对啮合精度的影响相当大，需要严格控制，大了小了都不行：太大齿轮会脱开啮合不上，太小会导致齿轮转动不畅。

还用刚才那个例子：

修改方案：

1 ）让相啮合的齿轮的两个轴孔做在同一个完整构件上，而不是分别装在两个构件上，然后再装配在第三个构件上，因为多一级装配就多一级误差。

从上图可以看到，两个啮合齿轮的相对位置精度会受到6 个配合误差的影响（黄圈处）。

2 ）增大齿高，给中心距误差留出容差空间：模数不要太小，齿数不要太多。

齿轮中心距按照两个齿轮分度圆半径的和来计算就行了。齿轮切割后半径要比标称尺寸少半个激光束宽度，啮合间隙会有一个激光束宽度，再加上两个轴的配合间隙，正常情况下差不多能有0.5mm 的间隙，足够灵活运转了。一般齿轮的齿高都会比0.5mm 大得多，不会出现脱开啮合不上的情况，所以也不必刻意缩短轴距以求精度，以免齿轮卡住转不动。

10.齿轮啮合：轴向因素

齿轮一般都是用单片材料切出来，厚度2~3mm 。如果轴向定位方式设计得规范正确，保持啮合关系是没有问题的。所以，两种常规方法是：

1 ）提高轴向定位精度；

2 ）减少悬臂误差。

如果轴向定位误差真的大到了3mm 以上，也有几种解决方案：

1 ）增加齿轮厚度，切两个齿轮并在一起，相啮合的齿轮只要其中一个做成双层就够了（一般是小齿轮），不用都加厚；

2 ）齿轮两侧增设夹持板，把啮合齿轮夹在中间跑不脱，这可能会增加一些摩擦力，但保证了啮合。

上图模型用的就是夹持结构，只是加持板是纸质的，有点难看，强度也不够。因为一个大齿轮要跟三个小齿轮啮合，所以夹持板放在了大齿轮两侧。

11.轴与齿轮的传动

轴带动齿轮一起运动（或反过来），一般是靠键来传动。用板材模拟键连接的方式是把齿轮上的轴孔做成非圆形的，比如矩形或十字形。轴的截面也做成同样的形状，用单片板切出来（矩形轴）或组装出来（十字轴）。

不要用过盈配合产生的摩擦力来传动，有可能打滑影响运动精度。有些买来的成品小齿轮一般都是圆孔不带键槽，传动只能靠过盈配合。不好。

12.压力角过大

压力角的概念：零件受力的方向和运动方向的夹角。压力角越小，运动效率就越高，因为驱动力在运动方向上的分力大。

上面这个机构设计的很好，但是两个翅膀在轴上的滑移非常不顺利，原因就是压力角太大。转轮产生的驱动力基本是向下的，而翅膀是横着滑移，压力角接近90 度了。所以机构原理上没有问题，自由度计算也正常，就是运动困难。

下图的模型是想做一个机构实现小人手臂的抛掷动作：

驱动机构是下面的小齿轮（手柄在背面挡住了），通过一根杆连到小人的上臂。看看它的力学分析：

可以看到，这个压力角是很大的（从正侧面看会更大）。如果驱动手臂的竖长杆继续往上运动，当上臂和前臂呈伸直状态时，压力角差不多就是90 度了，这个机构也就完全失效了，因为抛掷的力道越来越小，直至为零。而按照设计意图，完成抛掷动作的那一刹那应该是力道顶峰，压力角等于零才对。

13.运动质量

评估运动质量大致有三个方面：

1） 精确性：全部实现机构简图图上的设计目标，没有原理性错误。

2） 运动副的完整性：运动副在运动过程中保持存在，不解体——最容易解体的运动副是齿轮啮合，在实物机械里高副的麻烦事比低副要多。

3） 流畅性：运动的阻滞感要尽量小，不能让人一边玩一边担心零件被拗断。阻滞感强的机构用电机来驱动一般都会有问题，带不动，因为传动链上的功率消耗太大。也有一些机构是太“流畅”了，松松垮垮一碰就散。

做得马马虎虎敷衍了事的模型容易出现前两个问题。做得很用心、尺寸计算精确的模型最容易产生的问题是流畅性，因为间隙留得太小，导致摩擦力大。

流畅性问题多数跟配合有关，解决方案：

1 ）如果是 轴和孔的配合过紧造成转动不畅：可以在设计时把轴和孔的尺寸设计成一样的，这样切割完成后会有两个激光束宽度那么大的间隙（大约 0.4~0.6mm ）；同时处理好悬臂问题，避免间隙误差被放大。

一个小提示：直径是10mm 的孔，里面的十字轴的切割尺寸比10 要小：

一部分模型的流畅性问题是源于这种计算上的小疏忽。

2 ）如果是 轴向空间太紧，轴上的多个零件（比如齿轮和垫圈）被压紧导致摩擦力增大，可以在设计时给轴向留出一定间隙。

板材切割的零件厚度是固定的，这个厚度尺寸不是激光切出来的，所以没有加工误差，只有测量误差，可以精确算出。另一方面，轴向零件的装配一般是不带配合尺寸的，即使真正的机械设备（不是模型）轴向空间布置也是没有配合的，因为零件运转过程中要发热膨胀，必须留出涨缩空间，避免轴向撑死。

轴向留间隙可能会造成的一个问题是：如果齿轮过大，孔轴之间又有间隙，齿轮会晃动，导致脱离啮合。这其实也是悬臂的一种——啮合点与齿轮中心的距离过大造成悬臂效应。常规解决方案是增加齿轮与轴的轴向接触长度，该接触长度一般就是一个板厚3mm ，可以把齿轮做双倍厚（做俩并一起），这样轴向接触长度就加了一倍。

另一种控制轴向间隙的方法是把轴设计成台阶轴，如下图所示：

如果轴向太紧，可以把台阶端面磨掉一部分来增加间隙。

14.细长杆的刚度和稳定性

细长杆的刚度问题很常见，刚度过小会使杆发生变形。下图模型作为新手的第一件作品已经非常好了，杆虽细却不影响运动，只是视觉上让人有点不放心。

如果一定要做成“细长”的，也有解决方案，比如增加厚度方向上的尺寸，不是做两倍厚，而是增加横向支撑，让截面变成十字形。如此刚度就增加了很多。

上面这个模型运转流畅，可能是为了美观，两个轴上开了一系列的槽。但是这些槽成了影响轴刚度的因素。因为轴的跨度（两个支撑点之间的距离）比较大，齿轮转动时产生的啮合力会让轴发生变形退开，轴心距难以保持合理尺寸，齿轮啮合时有打滑的情况发生。

解决方案：1 ）把轴做得粗壮一些；2 ）轴上不要开槽；3 ）减小轴的支撑跨距；4 ）增加中间支撑，形成三点或多点支撑。

15.轴向定位

一些模型采用水平布置的原因是轴向没有定位，所以只能依靠重力让轴上的零件保持一个确定的位置。这样的机构一竖起来零件就会掉一地。

螺栓的轴向定位性能不好，松紧难控制。可以采用非全长螺纹的螺栓，然后用双螺母（或弹性垫圈）防松、垫片控制间隙。

下面这个模型的小齿轮缺少轴向定位设计，所以轴处于游离状态，齿轮啮合脱开是常态。

其实只要增加一个卡圈就行了，还可以减少小齿轮轴的悬臂摆动，提高啮合稳定性。

16.材料弹性的使用

木板的材料弹性比较好，模型在正常工作时可以一直处于弹性变形状态，并靠这种弹性形成的摩擦力来保持构件之间的稳定装配关系。

亚克力的材料弹性很差，弹性脚、弹性开口垫圈等弹性构件只在装配过程中才处于弹性变形状态，一旦装配完成，弹性结构应该均处于卸压状态，即不再有弹性变形，以防断裂。

上图这个木头钟表是个不错的设计，几乎所有的连接部位都采用了弹性结构，靠构件之间的摩擦力保持稳定连接。这种方式用在木制构件可以（不过也需要精确计算），用在亚克力构件是不行的，亚克力弹性差，摩擦力小，做运动构件会比木制件流畅一些，但在连接方面要用其他方法。

17.尺寸问题

木制构件不宜做得太小，容易碎裂。

在整体尺寸允许的情况下，铰链直径可以设计的大一些，有利于提高运动稳定性。但这并不表示为了提高稳定性把模型整体做大一号。

18.镂空

如果使用不透明材料，最好做成镂空的，便于观察内部结构。

19.不要用胶粘

不要用胶粘，那样模型就没法拆卸了。

用胶粘的场合通常有如下一些：

1） 机架与底座的连接；

2） 轴与齿轮的连接（要求轴和齿轮同步转动）；

3） 齿轮与齿轮的连接（双联齿轮同步转动）；

4） 一些缺少定位的情况，比如轴孔装配后端部没做挡圈，只好用胶粘牢防松。

上述情况大部分都是不得已，因为不用胶粘两个构件就固定不到一起。这是设计上的缺失（有时是懒惰）导致胶上场补锅。所以，要想提高机械设计水平，先把胶扔一边去。

20.机架的稳定性

机架的稳定性对机构的运动质量影响很大，考虑机架的刚度和变形，有必要在变形大处增加多点支撑。

上图模型的机架已经可以算细长杆了，在底座上的立脚占地尺寸太小，应该增加一些。可以加大立脚底部的宽度，厚度方向上也要加固一下，比如用个三角支撑筋板。两个机架竖板在三点上有连接，马马虎虎。

机架的 整体性是影响其稳定性关键要素。

机架如果能做成整体的，就不要做成几块板分别安装在底座上的形式。下图的模型用了两个整体机架把所有的齿轮轴都装在上面，模型看上去就非常结实。

下图的模型，所有齿轮轴都用了两点支撑，没用悬臂，很好。如果能把两排机架连成一体就更稳定了。这需要调整一下各轴的长度，让它们都一样长，这样就可以统一架在两块板上了。

不同的机架构件上的支撑结构如果能连成一块做成整体的，就不要做成分解式的。上面两个模型都没注意这个问题，机架上的每个支撑点都是单独支撑，没有连起来。如果连成一体会更稳定。

一个构件（内部没有相对运动，比如所有机架算一个构件）做成分体式会增加 装配误差，有多少次装配就有多少道装配误差，而做成一体式则只有 设计误差和 制造误差，没有装配误差。

总之，能做成一体的构件就不要做成装配式的。

21.两个自由度的情况

不少人做了周转轮系的模型。周转轮系有两个自由度，模型的操作的时候需要同时转动两个齿轮才能看出效果。这会有一些不方便，因为人一般都是一手拿着模型另一只手操作，同时摆弄两个零件就得把模型放在桌上，而模型太小放不稳，操作时会乱动。

对这种情况，可以选择一个自由度的齿轮作为主要操作件，另一个自由度的齿轮给它设置两种状态：一种是静止状态，让它卡住不动；另一种是跟着某个零件一起动，或者让第一个自由度的齿轮通过某个机构来驱动它，相当于把这个自由度消除掉了。

行星轮系里的行星轮最好有转臂，以便控制行星轮与两个啮合齿轮之间的间隙，否则很容易导致一侧间隙过大另一侧间隙过小，尤其是立式摆放时，重力的影响会造成这种间隙不均的情况。

22.材料的一些问题

亚克力板有上下两层膜，装配时要把膜撕掉，不要带着膜装配。

设计之前要弄清楚撕膜后的确切厚度，一般说3mm 的亚克力撕膜后只有2.7~2.8mm 。

木板激光切割有可能会烧的很黑，不好看。亚克力不会出现烧焦的情况。

23.不要急着3D打印

3D 打印的零件需要做更多设计上的考虑，平面板材彻底搞定之前，先不用急着浪费钱。

3D 打印的误差跟激光切割正好相反，那边小这边就大，因为喷口有宽度。不过有些3D 打印机的喷口宽度补偿算法很精确，这个误差也可以控制得很好，这就取决于生么样的机器来打印了。

需要做3D 打印的模型，已经接近实体产品了（板材切割模型只能算功能原型），这时需要学会选用各种标准件，轴承、螺栓、轴、弹性元件等，而不是啥都打印。

24.“加工误差免疫”设计

用设计手段消除加工误差的影响，这是个需要智力的活儿。这里只给一个案例，就是弹性拼插件的改进设计。前面见过的弹性支撑板和它对应的底座插孔再看看：

因为有激光束宽度误差，两个配合尺寸标注得不一样，一个6mm ，一个6.4mm 。这还是在激光束宽度估算值为0.2mm 的前提下。如果0.2mm 这个数字不可靠（很有可能），就会产生超出预期的装配误差。

我们把这个设计稍稍改动一下：

右侧的弹性脚反过来了。

原来的设计方案上标注的6mm 是两个定位脚之间的距离（详见 《机械设计案例（2）》），反过来之后，定位脚跑到了边缘，两个定位脚之间的距离变成了11mm ，其他均未变。

对应的，底座上的两个方孔的距离标注也改了：

注意，底座孔距标注的也是11mm ，而没有考虑激光束宽度带来的加工误差。这个11mm 的尺寸，加工时如果有误差，两端会整体向一个方向偏移，而不是向相反的方向偏移。所以这个尺寸不受激光束宽度的影响。

如果在原来的零件上不改结构只改尺寸标注方式可以吗？定位精度要求不高的情况下，也行。有些零件的结构比较复杂，尺寸的标注方式会造成加工误差的链式传递，最后积累成无法忽视的影响。加工定位的概念就不细说了，制造工艺学里有专门的叙述。

顺便提一句，定位脚反过来之后，多了一条槽。因为假如没有这个槽的话，定位脚会变短，弹性变形受限。

25.模型检查列表

这个检查列表是在模型 设计过程中和 加工之前要完成的，模型做出来以后也可以用这个列表进行 质量评估，以便下次改进。

• 整体

整个模型360 度翻转，不散；不存在依靠重力来维持结构或进行定位的构件。这条主要是杜绝偷懒，我们做的是机械机构，不是装置艺术。

• 机架

所有机架连成一体，机架内部的装配结构能少则少，尽量做成一体。机架稳定，连接处无松动，各部位不摇晃、无变形。弹性连接紧凑可靠。尽量不用胶粘。

• 刚度

所有零件包括机架，刚度要足够，变形小，不产生可觉察的变形。必要时采用厚一些的板料制作。

• 定位

所有构件位置固定，除了齿轮滑移、要求的轴向间隙等设计需求，不能随便脱离工作位置。模型可在任何方向倾倒摆放，不能散架，零件不能脱落。

• 配合

配合尺寸计算精确。可动配合（铰链、滑块、齿轮孔轴等运动副）的间隙合理，不过大也不过紧，保证运动流畅；不可动配合（弹性插接件等）的间隙，在不影响安装的情况下，尽量小。

尽量不用胶粘，所有配合件（包括可动配合与不可动配合）可拆卸。

• 干涉

机构简图的纵深空间方向布置合理，各构件正常运动中无相互干涉，与机架无干涉。

• 悬臂

悬臂要么不用，要用则尽量短；或者有可靠的措施把悬臂效应减小到不影响运动质量的水平。

• 运动副

所有运动副在运动过程中保持连接，不解体（特别是齿轮啮合等高副）。

• 运动质量

所有构件运动流畅性，有接触的零件之间的摩擦力小，运动阻滞感小。

总结

如果以上提到的全部能搞定，恭喜，你已经初步具备了玩机械创意的基础，一个新世界的大门为你打开。

所谓的智力因素、理性思维、逻辑能力、空间想象力等等被认为是工科素质的东西，实际上对工作成果的影响程度，远不如认真细心……其实我想说的是：女生做的机械模型平均质量和拔尖作品均超男生。Boys 加油！