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1、机械结构设计与创新,节选自机械创新设计，张美麟主编,概论,2020/8/4,2,主要内容,2020/8/4,3,4.方便制造与操作的结构设计与创新,第一节 实现零件功能的结构设计与创新,2020/8/4,4,功能分解,意义： 每个零件的每个部分各承担着不同的功能，具有不同的工作原理。将零件功能分解、细化，有利于与提高其工作性能，有利于开发新功能，也使零件整体功能更趋于完善。,2020/8/4,5,example,实例：螺钉,2020/8/4,6,功能组合,意义：指一个零件可以实现多种功能，这样可以使整个机械系统更趋于简单化，简化制造过程，减少材料消耗，提高工作效率，式结构设计的一个重要途径。
2、一般是在零件原有功能基础上增加新的功能。,2020/8/4,7,example,功能移植,意义:指相同的或相似的结构可实现完全不同的功能。这可以通过联想、类比、移植等创新技法获得新功能。,2020/8/4,8,第二节 结构元素的变异与演化,2020/8/4,9,第三节 适应材料性能的结构设计与创新,2020/8/4,10,扬长避短,结构形状要有利于材料性能的发挥。如铸铁的抗压强度比抗拉强度高，因此铸铁就要设计成承受抗压状态，以充分发挥其优势。 陶瓷材料承受局部集中载荷的能力差，在与金属件的连接中，应避免其弱点。 塑料是常用的加工材料之一，质量轻，成本低，能制成很复杂的形状，但强度、刚度低，易老
3、化。,2020/8/4,11,性能互补,将刚性与柔性材料合理搭配，在刚性部件中对某些零件赋予柔性，使其能用接触时的变形不补偿工作表面几何形状的误差。,2020/8/4,12,性能互补,对于链传动，由于是非共轭啮合，所以在工作时会产生振动冲击。经分析，确知在链条啮入处引起的冲击、振动最大。为改变这种情况，可在链条或链轮的结构上进行变形设计。,2020/8/4,13,结构形状变异,选用不同的材料，往往同时伴随着零部件结构形状的变异。,2020/8/4,14,第四节、方便制造与操作的结构设计与创新,2020/8/4,15,加工工艺的结构构型,对于机械加工的零件，在构型上要考虑到使装卡、加工与测量时间
4、比较短，设备维护费用等因素。主要体现在加工面上的形状力求简单，尺寸力求小，位置应方便装卡与刀具的退出，避免在内表面上进行复杂的加工等。,2020/8/4,16,装配输送的结构构型,人工装配时，希望装配可以可靠、省力。同时随着装配自动化程度的提高，装配自动化生产线和装配机器人对形状的识别也提出了构形要求。,2020/8/4,17,简单机构,精炼的，简单的才是设计的进步，也是设计者的愿望。 a）联接机构的简化； b）铰链机构的简化； c）其他简单机构,2020/8/4,18,宜人机构,宜人机构是指机械设备的结构形状应该适应人的生理和心理要求，使得操作安全、准确、省力、简便，减少操作的疲劳，提高工作
5、效率。,2020/8/4,19,宜人结构,a) 减少操作疲劳的结构 结构设计与构形应该考虑操作者的施力情况，避免操作者长期保持一种非自然状态下的姿势。,2020/8/4,20,宜人结构,b）提高操作能力的结构 应考虑人的手与脚的用力方法，使之容易操作。,2020/8/4,21,宜人结构,C）减少操作错误的机构 操作零件的外形要简单，容易辨认；操作位置要合适，应力求使操作零件位于操作者的手或脚够得着的位置。,2020/8/4,22,宜人结构,d）外形与色彩 零件的外形除应与功能、材料、加工方便等因素有关外，同时也要考虑适应人的反应。 除满足使用功能、加工条件、材料特性外，还要考虑外形的和谐、均衡、稳定。,2020/8/4,23,2020/8/4,24,谢谢听讲！,实例,2020/8/4,25,实例,2020/8/4,26,实例,2020/8/4,27,实例,2020/8/4,28,实例,2020/8/4,29,实例,2020/8/4,30,实例,2020/8/4,31,实例,2020/8/4,32,实例,2020/8/4,33,实例,2020/8/4,34,实例,2020/8/4,35,实例,2020/8/4,36,2020/8/4,37,
