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機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

作者:admin 來(lái)源:本站 時(shí)間:2018-07-27 00:16:16 瀏覽量:499

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,根據(jù)所確定的原理方案,確定并繪出具體的結(jié)構(gòu)圖,以體現(xiàn)所要求的功能。是將抽象的工作原理具體化為某類(lèi)構(gòu)件或零部件,具體內(nèi)容為在確定結(jié)構(gòu)件的材料、形狀、尺寸、公差、熱處理方式和表面狀況的同時(shí),還須考慮其加工工藝、強(qiáng)度、剛度、精度以及與其它零件相互之間關(guān)系等問(wèn)題。所以,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的直接產(chǎn)物雖是技術(shù)圖紙,但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不是簡(jiǎn)單的機(jī)械制圖,圖紙只是表達(dá)設(shè)計(jì)方案的語(yǔ)言,綜合技術(shù)的具體化是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容?! ?.1.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)   機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)有:  ?。?)它是集思考、繪圖、計(jì)算(有時(shí)進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn))于一體的設(shè)計(jì)過(guò)程,是機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及的問(wèn)題最多、最具體、工作量最大的工作階段,在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中,平均約80%的時(shí)間用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗起著舉足輕重的作用?! 。?)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的多解性,即滿(mǎn)足同一設(shè)計(jì)要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)并不是唯一的?! 。?)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段是一個(gè)很活躍的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),常常需反復(fù)交叉的進(jìn)行。為此,在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),必須了解從機(jī)器的整體出發(fā)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求  5.2機(jī)械結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)要素和設(shè)計(jì)方法  5.2.1結(jié)構(gòu)件的幾何要素  機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能主要是靠機(jī)械零部件的幾何形狀及各個(gè)零部件之間的相對(duì)位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。零部件的幾何形狀由它的表面所構(gòu)成,一個(gè)零件通常有多個(gè)表面,在這些表面中有的與其它零部件表面直接接觸,把這一部分表面稱(chēng)為功能表面。在功能表面之間的聯(lián)結(jié)部分稱(chēng)為聯(lián)接表面?!  ?零件的功能表面是決定機(jī)械功能的重要因素,功能表面的設(shè)計(jì)是零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。描述功能表面的主要幾何參數(shù)有表面的幾何形狀、尺寸大小、表面數(shù)量、位置、順序等。通過(guò)對(duì)功能表面的變異設(shè)計(jì),可以得到為實(shí)現(xiàn)同一技術(shù)功能的多種結(jié)構(gòu)方案?! ?.2.2結(jié)構(gòu)件之間的聯(lián)接  在機(jī)器或機(jī)械中,任何零件都不是孤立存在的。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了研究零件本身的功能和其它特征外,還必須研究零件之間的相互關(guān)系?!  ×慵南嚓P(guān)分為直接相關(guān)和間接相關(guān)兩類(lèi)。凡兩零件有直接裝配關(guān)系的,成為直接相關(guān)。沒(méi)有直接裝配關(guān)系的相關(guān)成為間接相關(guān)。間接相關(guān)又分為位置相關(guān)和運(yùn)動(dòng)相關(guān)兩類(lèi)。位置相關(guān)是指兩零件在相互位置上有要求,如減速器中兩相鄰的傳動(dòng)軸,其中心距必須保證一定的精度,兩軸線(xiàn)必須平行,以保證齒輪的正常嚙合。運(yùn)動(dòng)相關(guān)是指一零件的運(yùn)動(dòng)軌跡與另一零件有關(guān),如車(chē)床刀架的運(yùn)動(dòng)軌跡必須平行于于主軸的中心線(xiàn),這是靠床身導(dǎo)軌和主軸軸線(xiàn)相平行來(lái)保證的,所以,主軸與導(dǎo)軌之間位置相關(guān);而刀架與主軸之間為運(yùn)動(dòng)相關(guān)?!  ?多數(shù)零件都有兩個(gè)或更多的直接相關(guān)零件,故每個(gè)零件大都具有兩個(gè)或多個(gè)部位在結(jié)構(gòu)上與其它零件有關(guān)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),兩零件直接相關(guān)部位必須同時(shí)考慮,以便合理地選擇材料的熱處理方式、形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量等。同時(shí)還必須考慮滿(mǎn)足間接相關(guān)條件,如進(jìn)行尺寸鏈和精度計(jì)算等。一般來(lái)說(shuō),若某零件直接相關(guān)零件愈多,其結(jié)構(gòu)就愈復(fù)雜;零件的間接相關(guān)零件愈多,其精度要求愈高。例如,軸轂聯(lián)接見(jiàn)圖5.1?! ?.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)據(jù)結(jié)構(gòu)件的材料及熱處理不同應(yīng)注意的問(wèn)題   機(jī)械設(shè)計(jì)中可以選擇的材料眾多,不同的材料具有不同的性質(zhì),不同的材料對(duì)應(yīng)不同的加工工藝,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中既要根據(jù)功能要求合理地選擇適當(dāng)?shù)牟牧?,又要根?jù)材料的種類(lèi)確定適當(dāng)?shù)募庸すに?,并根?jù)加工工藝的要求確定適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu),只有通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能使所選擇的材料最充分的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。    設(shè)計(jì)者要做到正確地選擇材料就必須充分地了解所選材料的力學(xué)性能、加工性能、使用成本等信息。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)所選材料的特性及其所對(duì)應(yīng)的加工工藝而遵循不同的設(shè)計(jì)原則?!  ?如:鋼材受拉和受壓時(shí)的力學(xué)特性基本相同,因此鋼梁結(jié)構(gòu)多為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。鑄鐵材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度,因此承受彎矩的鑄鐵結(jié)構(gòu)截面多為非對(duì)稱(chēng)形狀,以使承載時(shí)最大壓應(yīng)力大于最大拉應(yīng)力,圖示5.2為兩種鑄鐵支架比較。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常通過(guò)加大截面尺寸的方法增大結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度,但是鑄造結(jié)構(gòu)中如果壁厚過(guò)大則很難保證鑄造質(zhì)量,所以鑄造結(jié)構(gòu)通常通過(guò)加筋板和隔板的方法加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。塑料材料由于剛度差,鑄造后的冷卻不均勻造成的內(nèi)應(yīng)力極易引起結(jié)構(gòu)的翹曲,所以塑料結(jié)構(gòu)的筋板與壁厚相近并均勻?qū)ΨQ(chēng)?!  ?對(duì)于需要熱處理加工的零件,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的要求有如下幾點(diǎn): ?。?)零件的幾何形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng),理想的形狀為球形?! 。?)具有不等截面的零件,其大小截面的變化必須平緩,避免突變。如果相鄰部分的變化過(guò)大,大小截面冷卻不均,必然形成內(nèi)應(yīng)力?! 。?)避免銳邊尖角結(jié)構(gòu),為了防止銳邊尖角處熔化或過(guò)熱,一般在槽或孔的邊緣上切出2~3mm的倒角?! 。?)避免厚薄懸殊的截面,厚薄懸殊的截面在淬火冷卻時(shí)易變形,開(kāi)裂的傾向較大?! ?.3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求    機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用于各行各業(yè),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求也是千差萬(wàn)別,但都有相同的共性部分。下面就機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個(gè)不同層次來(lái)說(shuō)明對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求?! ?.功能設(shè)計(jì) 滿(mǎn)足主要機(jī)械功能要求,在技術(shù)上的具體化。如工作原理的實(shí)現(xiàn)、工作的可靠性、工藝、材料和裝配等方面。  2.質(zhì)量設(shè)計(jì)兼顧各種要求和限制,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能價(jià)格比,它是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的特征。具體為操作、美觀、成本、安全、環(huán)保等眾多其它要求和限制。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中,質(zhì)量設(shè)計(jì)相當(dāng)重要,往往決定產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。那種只滿(mǎn)足主要技術(shù)功能要求的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)代已經(jīng)過(guò)去,統(tǒng)籌兼顧各種要求,提高產(chǎn)品的質(zhì)量,是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。與考慮工作原理相比,兼顧各種要求似乎只是設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的問(wèn)題,然而細(xì)節(jié)的總和是質(zhì)量,產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題不僅是工藝和材料的問(wèn)題,提高質(zhì)量應(yīng)始于設(shè)計(jì)?! ?.優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì) 用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?cè)确椒ㄏ到y(tǒng)地構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)空間,用創(chuàng)造性設(shè)計(jì)思維方法和其它科學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)選和創(chuàng)新?! ?duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高永無(wú)止境,市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,需求向個(gè)性化方向發(fā)展。因此,優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越重要,它們將是未來(lái)技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)?! 〗Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到一個(gè)可行的結(jié)構(gòu)方案一般并不很難。機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)是在眾多的可行性方案中尋求較好的或是最好的方案。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提是要能構(gòu)造出大量可供優(yōu)選的可能性方案,即構(gòu)造出大量的優(yōu)化求解空間,這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最具創(chuàng)造性的地方。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)目前基本仍局限在用數(shù)理模型描述的那類(lèi)問(wèn)題上。而更具有潛力、更有成效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)建立在由工藝、材料、聯(lián)接方式、形狀、順序、方位、數(shù)量、尺寸等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?cè)鶚?gòu)成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解空間的基礎(chǔ)上?! ?.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  機(jī)械設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是以一定的結(jié)構(gòu)形式表現(xiàn)出來(lái)的,按所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工、裝配,制造成最終的產(chǎn)品。所以,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足作為產(chǎn)品的多方面要求,基本要求有功能、可靠性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性和外觀造型等方面的要求。此外,還應(yīng)改善零件的受力,提高強(qiáng)度、剛度、精度和壽命。因此,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤或不合理,可能造成零部件不應(yīng)有的失效,使機(jī)器達(dá)不到設(shè)計(jì)精度的要求,給裝配和維修帶來(lái)極大的不方便。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮如下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?! ?.實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  2.滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  3.滿(mǎn)足剛度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  4.考慮加工工藝的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  5.考慮裝配的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  6.考慮造型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則  5.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  1. 實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則   產(chǎn)品的設(shè)計(jì)主要目的是為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能要求,因此實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先考慮的問(wèn)題。要滿(mǎn)足功能要求,必須做到以下幾點(diǎn)?! ?1)明確功能: 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要根據(jù)其在機(jī)器中的功能和與其他零部件相互的連接關(guān)系,確定參數(shù)尺寸和結(jié)構(gòu)形狀。零部件主要的功能有承受載荷、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,以及保證或保持有關(guān)零件或部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡等。設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿(mǎn)足從機(jī)器整體考慮對(duì)它的功能要求?! ?2)功能合理的分配:產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)具體情況,通常有必要將任務(wù)進(jìn)行合理的分配,即將一個(gè)功能分解為多個(gè)分功能。每個(gè)分功能都要有確定的結(jié)構(gòu)承擔(dān),各部分結(jié)構(gòu)之間應(yīng)具有合理、協(xié)調(diào)的聯(lián)系,以達(dá)到總功能的實(shí)現(xiàn)。多結(jié)構(gòu)零件承擔(dān)同一功能可以減輕零件負(fù)擔(dān),延長(zhǎng)使用壽命。V型帶截面的結(jié)構(gòu)是任務(wù)合理分配的一個(gè)例子。纖維繩用來(lái)承受拉力;橡膠填充層承受帶彎曲時(shí)的拉伸和壓縮;包布層與帶輪輪槽作用,產(chǎn)生傳動(dòng)所需的摩擦力。例如,若只靠螺栓預(yù)緊產(chǎn)生的摩擦力來(lái)承受橫向載荷時(shí),會(huì)使螺栓的尺寸過(guò)大,可增加抗剪元件,如銷(xiāo)、套筒和鍵等,以分擔(dān)橫向載荷來(lái)解決這一問(wèn)題?! ?3)功能集中:為了簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),降低加工成本,便于安裝,在某些情況下,可由一個(gè)零件或部件承擔(dān)多個(gè)功能。功能集中會(huì)使零件的形狀更加復(fù)雜,但要有度,否則反而影響加工工藝、增加加工成本,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況而定?! ?.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  2.滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  (1) 等強(qiáng)度準(zhǔn)則  零件截面尺寸的變化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力變化相適應(yīng),使各截面的強(qiáng)度相等。按等強(qiáng)度原理設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu),材料可以得到充分的利用,從而減輕了重量、降低成本。如懸臂支架、階梯軸的設(shè)計(jì)等?! ?2) 合理力流結(jié)構(gòu)  為了直觀地表示力在機(jī)械構(gòu)件中怎樣傳遞的狀態(tài),將力看作猶如水在構(gòu)件中流動(dòng),這些力線(xiàn)匯成力流。表示這個(gè)力的流動(dòng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考察中起著重要的作用?!  ?力流在構(gòu)件中不會(huì)中斷,任何一條力線(xiàn)都不會(huì)突然消失,必然是從一處傳入,從另一處傳出。力流的另一個(gè)特性是它傾向于沿最短的路線(xiàn)傳遞,從而在最短路線(xiàn)附近力流密集,形成高應(yīng)力區(qū)。其它部位力流稀疏,甚至沒(méi)有力流通過(guò),從應(yīng)力角度上講,材料未能充分利用。因此,若為了提高構(gòu)件的剛度,應(yīng)該盡可能按力流最短路線(xiàn)來(lái)設(shè)計(jì)零件的形狀,減少承載區(qū)域,從而累積變形越小,提高了整個(gè)構(gòu)件的剛度,使材料得到充分利用?!  ∪鐟冶鄄贾玫男″F齒輪,錐齒輪應(yīng)盡量靠近軸承以減小懸臂長(zhǎng)度,提高軸的彎曲強(qiáng)度。圖5.4例舉幾個(gè)典型的實(shí)例?! ?3) 減小應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)    當(dāng)力流方向急劇轉(zhuǎn)折時(shí),力流在轉(zhuǎn)折處會(huì)過(guò)于密集,從而引起應(yīng)力集中,設(shè)計(jì)中應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取措施,使力流轉(zhuǎn)向平緩。應(yīng)力集中是影響零件疲勞強(qiáng)度的重要因素。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量避免或減小應(yīng)力集中。其方法在相應(yīng)的章節(jié)會(huì)作介紹,如增大過(guò)度圓角、采用卸載結(jié)構(gòu)等?! ?4) 使載荷平衡結(jié)構(gòu)   在機(jī)器工作時(shí),常產(chǎn)生一些無(wú)用的力,如慣性力、斜齒輪軸向力等,這些力不但增加了軸和軸襯等零件的負(fù)荷,降低其精度和壽命,同時(shí)也降低了機(jī)器的傳動(dòng)效率。所謂載荷平衡就是指采取結(jié)構(gòu)措施部分或全部平衡無(wú)用力,以減輕或消除其不良的影響。這些結(jié)構(gòu)措施主要采用平衡元件、對(duì)稱(chēng)布置等?!  ±?,同一軸上的兩個(gè)斜齒圓柱齒輪所產(chǎn)生的軸向力,可通過(guò)合理選擇輪齒的旋向及螺旋角的大小使軸向力相互抵消,使軸承負(fù)載減小?! ?.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  3.滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  為保證零件在使用期限內(nèi)正常地實(shí)現(xiàn)其功能,必須使其具有足夠的剛度?! ?.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  4.考慮加工工藝的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是:保證功能的實(shí)現(xiàn),使產(chǎn)品達(dá)到要求的性能。但是,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)成本及質(zhì)量有著不可低估的影響。因此,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)力求使產(chǎn)品有良好的加工工藝性  所謂好的加工工藝指的是零部件的結(jié)構(gòu)易于加工制造,任何一種加工方法都有可能不能制造某些結(jié)構(gòu)的零部件,或生產(chǎn)成本很高,或質(zhì)量受到影響。因此,對(duì)于設(shè)計(jì)者認(rèn)識(shí)一種加工方法的特點(diǎn)非常重要,以便在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)盡可能的揚(yáng)長(zhǎng)避短。實(shí)際中,零部件結(jié)構(gòu)工藝性受到諸多因素的制約,如生產(chǎn)批量的大小會(huì)影響坯件的生成方法;生產(chǎn)設(shè)備的條件可能會(huì)限制工件的尺寸;此外,造型、精度、熱處理、成本等方面都有可能對(duì)零部件結(jié)構(gòu)的工藝性有制約作用。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮上述因素對(duì)工藝性的影響?! ?.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  5.考慮裝配的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則   裝配是產(chǎn)品制造過(guò)程中的重要工序,零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)裝配的質(zhì)量、成本有直接的影響。有關(guān)裝配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則簡(jiǎn)述如下  (1) 合理劃分裝配單元   整機(jī)應(yīng)能分解成若干可單獨(dú)裝配的單元(部件或組件),以實(shí)現(xiàn)平行且專(zhuān)業(yè)化的裝配作業(yè),縮短裝配周期,并且便于逐級(jí)技術(shù)檢驗(yàn)和維修?! 。?)使零部件得到正確安裝   -保證零件準(zhǔn)確的定位。圖5.7所示的兩法蘭盤(pán)用普通螺栓連接。圖(a)所示的結(jié)構(gòu)無(wú)徑向定位基準(zhǔn),裝配時(shí)不能保證兩孔的同軸度;圖(b)以相配的圓柱面作為定位基準(zhǔn),結(jié)構(gòu)合理?!  ?避免雙重配合。圖5.8(a)中的零件A有兩個(gè)端面與零件B配合,由于制造誤差,不能保證零件A的正確位置。圖5.8(b)結(jié)構(gòu)合理?!  ?防止裝配錯(cuò)誤。圖5.9所示軸承座用兩個(gè)銷(xiāo)釘定位。圖(a)中兩銷(xiāo)釘反向布置,到螺栓的距離相等,裝配時(shí)很可能將支座旋轉(zhuǎn)180°安裝,導(dǎo)致座孔中心線(xiàn)與軸的中心線(xiàn)位置偏差增大。因此,應(yīng)將兩定位銷(xiāo)布置在同一側(cè),或使兩定位銷(xiāo)到螺栓的距離不等 ?。?) 使零部件便于裝配和拆卸   結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)保證有足夠的裝配空間,如扳手空間;避免過(guò)長(zhǎng)配合以免增加裝配難度,使配合面擦傷,如有些階梯軸的設(shè)計(jì);為便于拆卸零件,應(yīng)給出安放拆卸工具的位置,如軸承的拆卸。如圖5-10?! ?.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  6.考慮造型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則  產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅要滿(mǎn)足功能要求,而且還應(yīng)考慮產(chǎn)品造型的美學(xué)價(jià)值,使之對(duì)人產(chǎn)生吸引力。從心理學(xué)角度看,人60%的決定取決于第一印象。技術(shù)產(chǎn)品的社會(huì)屬性是商品,在買(mǎi)方市場(chǎng)的時(shí)代,為產(chǎn)品設(shè)計(jì)一個(gè)能吸引顧客的外觀是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)要求;同時(shí)造型美觀的產(chǎn)品可使操作者減少因精力疲憊而產(chǎn)生的誤操作?! ⊥庥^設(shè)計(jì)包括三個(gè)方面:造型、顏色和表面處理?! 】紤]造型時(shí),應(yīng)注意下述三個(gè)問(wèn)題: ?。?) 尺寸比例協(xié)調(diào)   在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意保持外形輪廓各部分尺寸之間均勻協(xié)調(diào)的比例關(guān)系,應(yīng)有意識(shí)地應(yīng)用"黃金分割法"來(lái)確定尺寸,使產(chǎn)品造型更具美感?! 。?) 形狀簡(jiǎn)單統(tǒng)一   機(jī)械產(chǎn)品的外形通常由各種基本的幾何形體(長(zhǎng)方體、圓柱體、錐體等)組合而成。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使這些形狀配合適當(dāng),基本形狀應(yīng)在視覺(jué)上平衡,接近對(duì)稱(chēng)又不完全對(duì)稱(chēng)的外形易產(chǎn)生傾倒的感覺(jué);盡量減少形狀和位置的變化,避免過(guò)分凌亂;改善加工工藝 ?。?) 色彩、圖案的支持和點(diǎn)綴    在機(jī)械產(chǎn)品表面涂漆,除具有防止腐蝕的功能外,還可增強(qiáng)視覺(jué)效果。恰當(dāng)?shù)纳士墒共僮髡哐劬Φ钠诔潭冉档?,并能提高?duì)設(shè)備顯示信息的辨別能力?!  ?單色只使用于小構(gòu)件。大的特別是運(yùn)動(dòng)構(gòu)件如果只用一種顏色就會(huì)顯得單調(diào)無(wú)層次,一個(gè)小小的附加色塊會(huì)使整個(gè)色調(diào)活躍起來(lái)。在多個(gè)顏色并存的情況下,應(yīng)有一個(gè)起主導(dǎo)作用的底色,和底色相對(duì)應(yīng)的顏色叫對(duì)比色。但在一個(gè)產(chǎn)品上,不同色調(diào)的數(shù)量不宜太多,太多的色彩會(huì)給人一種華而不實(shí)的感覺(jué)?!  ?舒服的色彩大約位于從淺黃、綠黃到棕的區(qū)域。這個(gè)趨勢(shì)是漸暖,正黃正綠往往顯得不舒服;強(qiáng)烈的灰色調(diào)顯得壓抑。對(duì)于冷環(huán)境應(yīng)用暖色,如黃、橙黃和紅。對(duì)于熱環(huán)境用冷色,如淺藍(lán)。所有顏色都應(yīng)  淡化。另外,通過(guò)一定的色彩配置可使產(chǎn)品顯得安全、穩(wěn)固。將形狀變化小的、面積較大的平面配置淺色,而將運(yùn)動(dòng)、活躍輪廓的元件配置深色;深色應(yīng)安置于機(jī)械的下部,淺色置于上部?! ?.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作步驟   不同類(lèi)型的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各種具體情況的差別很大,沒(méi)有必要以某種步驟按部就班的進(jìn)行。通常是確定完成既定功能零部件的形狀、尺寸和布局。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程是綜合分析、繪圖、計(jì)算三者相結(jié)合的過(guò)程,其過(guò)程大致如下:  1. 理清主次、統(tǒng)籌兼顧:明確待設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制,將實(shí)現(xiàn)其目的的功能分解成幾個(gè)功能。然后從實(shí)現(xiàn)機(jī)器主要功能(指機(jī)器中對(duì)實(shí)現(xiàn)能量或物料轉(zhuǎn)換起關(guān)鍵作用的基本功能)的零部件入手,通常先從實(shí)現(xiàn)功能的結(jié)構(gòu)表面開(kāi)始,考慮與其他相關(guān)零件的相互位置、聯(lián)結(jié)關(guān)系,逐漸同其它表面一起連接成一個(gè)零件,再將這個(gè)零件與其它零件聯(lián)結(jié)成部件,最終組合成實(shí)現(xiàn)主要功能的機(jī)器。而后,再確定次要的、補(bǔ)充或支持主要部件的部件,如:密封、潤(rùn)滑及維護(hù)保養(yǎng)等?! ?. 繪制草圖:在分析確定結(jié)構(gòu)的同時(shí),粗略估算結(jié)構(gòu)件的主要尺寸并按一定的比例,通過(guò)繪制草圖,初定零部件的結(jié)構(gòu)。圖中應(yīng)表示出零部件的基本形狀,主要尺寸,運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的極限位置,空間限制,安裝尺寸等。同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分注意標(biāo)準(zhǔn)件、常用件和通用件的應(yīng)用,以減少設(shè)計(jì)與制造的工作量?! ?. 對(duì)初定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析,確定最后的結(jié)構(gòu)方案:綜合過(guò)程是指找出實(shí)現(xiàn)功能目的各種可供選擇的結(jié)構(gòu)的所有工作。分析過(guò)程則是評(píng)價(jià)、比較并最終確定結(jié)構(gòu)的工作??赏ㄟ^(guò)改變工作面的大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式,系統(tǒng)地產(chǎn)生新方案。另外,綜合分析的思維特點(diǎn)更多的是以直覺(jué)方式進(jìn)行的,即不是以系統(tǒng)的方式進(jìn)行的。人的感覺(jué)和直覺(jué)不是無(wú)道理的,多年在生活、生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)不自覺(jué)地產(chǎn)生了各種各樣的判斷能力,這種感覺(jué)和直覺(jué)在設(shè)計(jì)中起著較大的作用?! ?. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算與改進(jìn):對(duì)承載零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷分析,必要時(shí)計(jì)算其承載強(qiáng)度、剛度、耐磨性等內(nèi)容。并通過(guò)完善結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)更加合理地承受載荷、提高承載能力及工作精度。同時(shí)考慮零部件裝拆、材料、加工工藝的要求,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行想象和模擬,頭腦中要從各種角度考慮問(wèn)題,想象可能發(fā)生的問(wèn)題,這種假象的深度和廣度對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量起著十分重要的作用?! ?. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善:按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)指標(biāo)不斷完善,尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié),對(duì)照各種要求和限制,反復(fù)改進(jìn)??紤]零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化,減少零部件的品種,降低生產(chǎn)成本。在結(jié)構(gòu)草圖中注出標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件。重視安全與勞保(即勞動(dòng)條件:操作、觀察、調(diào)整是否方便省力、發(fā)生故障時(shí)是否易于排查、噪音等),對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善?! ?. 形狀的平衡與美觀:要考慮直觀上看物體是否勻稱(chēng)、美觀。外觀不均勻時(shí)造成材料或機(jī)構(gòu)的浪費(fèi)。出現(xiàn)慣性力時(shí)會(huì)失去平衡,很小的外部干擾力作用就可能失穩(wěn),抗應(yīng)力集中和疲勞的性能也弱?! 】傊?,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程是從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到總體、從粗略到精細(xì),權(quán)衡利弊,反復(fù)檢查,逐步改進(jìn)?! ⌒〗Y(jié)    機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。本章主要討論機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、步驟和思維方式。機(jī)器工作原理及裝配的設(shè)計(jì)要求是確定零部件結(jié)構(gòu)和形狀的主要因素,其次是材料的選擇、制造工藝方面的要求,使之具有良好的工藝性(加工、裝配)。此外,零部件的結(jié)構(gòu)和形狀的完善對(duì)強(qiáng)度和剛度的提高有很大的影響。www.hnhuibao.com

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