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1、机械机械结构构设计创新新l结构构设计：指零件的：指零件的结构形状及零件构形状及零件间的的联接关系的接关系的设计。是机械。是机械设计的主要的主要组成部分，是涉及成部分，是涉及问题最多、最多、最具体、工作量最大的工作最具体、工作量最大的工作阶段。据段。据统计，在整个机，在整个机械械设计过程中，平均程中，平均约80%的的时间用于用于结构构设计。 l结构构设计需要考需要考虑的因素：材料的力学性能，零部件的因素：材料的力学性能，零部件的功能，工作条件，加工工的功能，工作条件，加工工艺，装配，使用，成本，装配，使用，成本，安全，安全，环保等。保等。 l结构构设计的特点是：的特点是：实践性、践性、细节性、多
2、性、多样性与性与创造造性性 l工程知工程知识是从事是从事结构构设计的前提，巧妙构型与的前提，巧妙构型与组合是合是结构构设计创造性造性设计的核心。的核心。机械结构设计创PPT课件机械机械结构构设计创新新l结构方案的构方案的变异异设计l提高性能的提高性能的结构构创新新设计l结构的宜人化构的宜人化设计l新型新型结构构设计机械结构设计创PPT课件机械机械结构的构的变异异设计 构形变异设计法首先按照零件的构形变异设计法首先按照零件的功能功能确定零件确定零件的的基本构形基本构形,在此基础上逐步考虑相关性、结构要在此基础上逐步考虑相关性、结构要素、力学、材料、工艺性等诸多因素。素、力学、材料、工艺性等诸多因
3、素。 零件的结构构形亦因上述多项条件的引人发生零件的结构构形亦因上述多项条件的引人发生渐变渐变,最终获得满足要求的合理零件构形。最终获得满足要求的合理零件构形。机械结构设计创PPT课件 零件的工作表面零件的工作表面是决定机械功能的重要因素，是决定机械功能的重要因素，工作表面的设计是零部件设计的核心问题。工作表面的设计是零部件设计的核心问题。 工作表面的主要工作表面的主要几何参数几何参数有表面的形状、尺有表面的形状、尺寸、表面数量、位置、顺序等。寸、表面数量、位置、顺序等。1、工作表面的变异、工作表面的变异机械结构设计创PPT课件螺螺钉的功能分析的功能分析头部：装拆作用尾部：导向作用杆身：受力作
4、用机械结构设计创PPT课件机械结构设计创PPT课件弹簧弹簧机械结构设计创PPT课件机械结构设计创PPT课件2 连接的变异连接的变异 连接作用是通过零件间工作表面的互相接触连接作用是通过零件间工作表面的互相接触实现的，不同形式的连接由于相接触的工作表面实现的，不同形式的连接由于相接触的工作表面形状及表面间所施加的紧固力不同，会对零件的形状及表面间所施加的紧固力不同，会对零件的自由度形成不同的约束。自由度形成不同的约束。机械结构设计创PPT课件以轴毂为例以轴毂为例1）固定连接）固定连接2）滑动连接）滑动连接3）转动连接）转动连接4）移动、转动连接）移动、转动连接机械结构设计创PPT课件1）固定连接
5、）固定连接形锁合连接形锁合连接力锁合连接力锁合连接机械结构设计创PPT课件3 支承变异支承变异机械结构设计创PPT课件功能移植功能移植l指相同或相似的指相同或相似的结构可以构可以实现不同的功能。可不同的功能。可以通以通过联想、想、类比、移植等比、移植等创新技法新技法获得新功得新功能。能。 l如通如通过齿轮的的啮合，可以合，可以产生生齿式式联轴器器 l螺栓的摩擦防松，可以移植螺栓的摩擦防松，可以移植产生出星生出星盘联接、接、容差容差环联接、接、压套套联接。接。 l液液压传动本来是用于本来是用于动力力传动，若将液，若将液压产生生的的动力用于力用于变形就可以移植到形就可以移植到联接功能上来。接功能上
6、来。机械结构设计创PPT课件功能移植功能移植实例例机械结构设计创PPT课件结构元素的构元素的变异与演化异与演化l结构元素主要是指构元素主要是指结构的形状、数量、位置、构的形状、数量、位置、联接等接等要素。要素。经过变异的异的结构元素可适构元素可适应不同的工作要求，不同的工作要求，或比原的或比原的结构具有更良好而完善的功能。构具有更良好而完善的功能。 l轴毂联接的主要接的主要结构是构是键联接，接，单健有方健有方键、半、半圆键，主要靠主要靠键的的侧面来工作。当面来工作。当传递的的转矩矩较大大时，可以，可以采用双采用双键联接。如果接。如果转矩再大，就要采作花矩再大，就要采作花键联接，接，按照工作要求
7、的不同，花按照工作要求的不同，花键又有矩形花又有矩形花键、三角形花、三角形花键、梯形花、梯形花键。 l离合器根据不同的要求也有不同的形式。离合器根据不同的要求也有不同的形式。机械结构设计创PPT课件材料特性利用材料特性利用l结构形状要有利于材料性能的构形状要有利于材料性能的发挥。如。如铸铁的的抗抗压强度比抗拉度比抗拉强度高，因此度高，因此铸铁就要就要设计成成承受抗承受抗压状状态，以充分，以充分发挥其其优势。 l陶瓷材料承受局部集中陶瓷材料承受局部集中载荷的能力差，在与金荷的能力差，在与金属件的属件的连接中，接中，应避免其弱点。避免其弱点。 l塑料是常用的加工材料之一，塑料是常用的加工材料之一，
8、质量量轻，成本低，成本低，能制成很复能制成很复杂的形状，但的形状，但强度、度、刚度低，易老度低，易老化。化。机械结构设计创PPT课件材料的性能互材料的性能互补l将将刚性与柔性材料合理搭配，在性与柔性材料合理搭配，在刚性部件中性部件中对某些零件某些零件赋予柔性，使其能用接触予柔性，使其能用接触时的的变形不形不补偿工作表面几何形状的工作表面几何形状的误差。差。 为提高材料提高材料的耐磨性，常采用的耐磨性，常采用铜合金，白合金等耐磨性好合金，白合金等耐磨性好的材料，但它的材料，但它们的价格的价格较贵，而且，而且强度低。因度低。因此一般只把它此一般只把它们粘附有零件的表面。粘附有零件的表面。机械结构设
9、计创PPT课件形状适形状适应不同的材料不同的材料l选用不同的材料，往往会有不同的用不同的材料，往往会有不同的结构形状。构形状。如如夹子，分子，分别是木材、塑料与金属是木材、塑料与金属时的形状。的形状。机械结构设计创PPT课件加工工加工工艺结构构型构构型l对于机械加工的零件，在构型上要考于机械加工的零件，在构型上要考虑到使装卡、加到使装卡、加工与工与测量量时间比比较短，短，设备费用低等因素。用低等因素。 加工面加工面的形状力求的形状力求简单，尺寸尽量小，位置就方便装卡与刀，尺寸尽量小，位置就方便装卡与刀具的退出，避免在斜面上具的退出，避免在斜面上钻孔，避免在内表面上孔，避免在内表面上进行行复复杂
10、的加工等。的加工等。 对于复于复杂的零件，加工工序增加，的零件，加工工序增加，材料浪材料浪费、成本将增加。、成本将增加。为改改变这样的的结构可采用构可采用组合来合来实现同瓢同瓢泼大雨的功能。大雨的功能。机械结构设计创PPT课件结构构型构构型实例例机械结构设计创PPT课件安装方便，便于运安装方便，便于运输机械结构设计创PPT课件联接接结构的构的简化化l只有精只有精炼的，的，简单的才是的才是设计的的进步，也是步，也是设计者的愿望。者的愿望。 联接接结构中，可以充分利用塑构中，可以充分利用塑料零件的料零件的弹性性变形，使搭形，使搭钩与凹槽与凹槽实现联接，接，装配装配过程程简单、准确、操作方便。、准确
11、、操作方便。 金属缺点金属缺点成的成的铰链结构复构复杂，对于常用的于常用的载荷很少的荷很少的铰链结构，若用塑料制作就可以将构，若用塑料制作就可以将结构大大构大大简化。化。机械结构设计创PPT课件宜人宜人结构构l宜人宜人结构是指机械构是指机械设备的的结构形状构形状应该适合人的生理和心适合人的生理和心理要求，使得操作安全，准确、省力、理要求，使得操作安全，准确、省力、简便、减便、减轻操作的操作的疲疲劳，提高工作效率。，提高工作效率。 l减少操作疲减少操作疲劳的的结构构应使操作者保持一种自然状使操作者保持一种自然状态。 l提高操作能力提高操作能力结构，构，应考考虑人的手与脚的用力方法，使之人的手与脚的用力方法，使之容易操作。容易操作。 l减少操作减少操作错误的的结构：操作零件的外形要构：操作零件的外形要简单，容易辨，容易辨认；操作位置要合适，操作位置要合适，应力求使操作零件位于操作者的手或脚力求使操作零件位于操作者的手或脚够得着的位置。得着的位置。 l零件的外形除零件的外形除应与功能、材料、加工方便等因素有关外，与功能、材料、加工方便等因素有关外，还可考可考虑适适应人的反映。人的反映。 机械结构设计创PPT课件
