【正文】 課程簡(jiǎn)介 學(xué)習(xí)目標(biāo) 授課教案 習(xí)題作業(yè) 課程簡(jiǎn)介 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)就是產(chǎn)品的“骨骼系統(tǒng)”，“皮膚與肌肉系統(tǒng)”，即產(chǎn)品外部及連接結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品內(nèi)部骨架及安裝結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)于產(chǎn)品主要起到包裝、支撐、安裝、連接等作用，而產(chǎn)品機(jī)構(gòu)主要起到完成運(yùn)動(dòng)，完成空間動(dòng)作，產(chǎn)生功能等作用。 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 掌握產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和原則。 了解產(chǎn)品機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的功能、作用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的組成與分類(lèi)。 了解鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求。 能夠分析家用電器及常見(jiàn)儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 教 案 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和原則 常見(jiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)和特點(diǎn) 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)要素和設(shè)計(jì)方法 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作步驟 典型案例分析 課程設(shè)計(jì) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝原則是什么 鈑金結(jié)構(gòu)中彎曲件的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)是什么 鈑金結(jié)構(gòu)件中拉深件的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)是什么 產(chǎn)品塑料外殼多數(shù)是用熱塑性塑料，其一般厚度是多少 怎樣在產(chǎn)品塑料外殼不增加厚度的情況下，增加其強(qiáng)度和剛度 為什么塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須有脫模斜度，一般外表面的脫模斜度是多少 簡(jiǎn)述塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中加強(qiáng)筋的厚度與高度對(duì)外觀的影響 請(qǐng)自選一臺(tái)機(jī)器（儀器），作鈑金結(jié)構(gòu)和塑料結(jié)構(gòu)分析 請(qǐng)自選一件塑料制品，作一下它的塑料結(jié)構(gòu)分析 課程設(shè)計(jì) 習(xí) 題 作 業(yè) 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理和原則 產(chǎn)品機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的功能和應(yīng)用 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的組成 產(chǎn)品對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的基本要求 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 機(jī)械系統(tǒng)與外殼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代設(shè)備發(fā)展的基礎(chǔ)和必不可少的組成部分。各種科學(xué)的最新成果和先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)，如微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和其他高新技術(shù)，如果要成為具有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品，必須有機(jī)械系統(tǒng)與外殼結(jié)構(gòu)、安裝結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 現(xiàn)代產(chǎn)品機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的零部件和機(jī)構(gòu)種類(lèi)繁多，各自的功能和作用多種多樣，但可概括為兩個(gè)主要方面： 產(chǎn)品機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的功能和應(yīng)用 ① 通過(guò)各種動(dòng)力、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其相互組合，構(gòu)成機(jī)器設(shè)備中的特定機(jī)械與機(jī)構(gòu)的功能系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、能量和信息的傳遞、轉(zhuǎn)換、控制、顯示和記錄以及完成機(jī)器設(shè)備功能所要求的各種動(dòng)作。 ② 通過(guò)機(jī)座、機(jī)殼等各種基體零部件和緊固件的組合，設(shè)備中機(jī)構(gòu)的機(jī)架和支承系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、儀器各種元器件的剛性或彈性連接、固定和高速，保證各元器件獲得所要求的、確定的和穩(wěn)定的相對(duì)位置 攝像機(jī)是典型的具有機(jī)械、微電子系統(tǒng)的產(chǎn)品，如圖所示。機(jī)芯和鏡頭是精密機(jī)械系統(tǒng)。裝有集成電路的線路板是微電子系統(tǒng)。整個(gè)機(jī)械、微電子系統(tǒng)都安裝在底座、沖壓金屬板上，再與機(jī)殼固定在一起。 產(chǎn)品機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用實(shí)例之一是數(shù)控繪圖儀中的機(jī)械裝置。數(shù)控繪圖儀是根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信息，經(jīng)過(guò)處理，高速度、高精度地將原來(lái)的連續(xù)模型以繪制圖形的形式輸出的裝置，它的出現(xiàn)和應(yīng)用對(duì)設(shè)計(jì)工作是一大飛躍，它既可作為主計(jì)算機(jī)的一種終端聯(lián)機(jī)使用，也可與主計(jì)算機(jī)脫機(jī)使用。 主計(jì)算機(jī)將處理過(guò)的圖形信息存在磁盤(pán)或光盤(pán)上，自動(dòng)繪圖時(shí)，繪圖儀與配套的微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，然后通過(guò)插補(bǔ)器發(fā)出一系列 X、 Y方向的指令脈沖，經(jīng)過(guò)伺服放大器、伺服電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置，最后使筆架上的畫(huà)筆進(jìn)行 X、 Y方向的合成運(yùn)動(dòng)，繪出圖形。它主要由繪圖平臺(tái)， X向?qū)C(jī)， Y向?qū)C(jī)，傳動(dòng)裝置和筆架等部分組成。 ① 繪圖平臺(tái)。臺(tái)面通常由硬質(zhì)橡膠構(gòu)成，上面有許多小孔、與真空吸附裝置相通，以便固定圖紙。 ② 導(dǎo)軌與橫梁。 X向?qū)к壩挥谄脚_(tái)兩側(cè)， Y向?qū)M梁上，橫梁由兩端的滑座支承 X向?qū)к壣稀? ③ 傳動(dòng)裝置。 X向?qū)鲃?dòng)裝置由齒輪減速器和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成， Y向傳動(dòng)裝置由齒輪減速器和滾珠螺旋機(jī)構(gòu)組成。 ④ 筆架。筆架支承在 Y向?qū)к壣?，它在?dǎo)軌上的移動(dòng)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)并通過(guò)滾珠螺葉在螺桿上的移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。它與由電機(jī)驅(qū)動(dòng)使橫梁在 X向?qū)к壣系囊苿?dòng)組合實(shí)現(xiàn)畫(huà)筆的繪圖。而筆架按計(jì)算機(jī)的指令要求可自動(dòng)抬筆和落筆。 從以上實(shí)例簡(jiǎn)介中，可初步了解機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)在機(jī)器設(shè)備中的基本功能和作用。 任何一部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的產(chǎn)品，按照結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，均可視為由若干零件、部件和組件組成。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的組成 又稱(chēng)元件，是產(chǎn)品的基礎(chǔ)，是組成產(chǎn)品的最基本成分，是一個(gè)不經(jīng)破壞不可分解的單一整體，是一種不采用裝配工序而制成的成品。零件通常是用一種材料經(jīng)過(guò)所需的各種加工工序制成的，如螺釘、彈簧、軸等。 （ 1）零件 又稱(chēng)器件，是生產(chǎn)過(guò)程中由加工好的兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件，以可拆聯(lián)接或永久連接的形式，按照裝配圖要求裝配而成的一個(gè)單元。其目的是將產(chǎn)品的裝配分成若干初級(jí)階段，也可以作為獨(dú)立的產(chǎn)品，如滾動(dòng)軸承、減振器等。 （ 2）部件 又稱(chēng)整件，是由若干零件和部件按照裝配圖要求，裝配成的一種具有完整機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)，能實(shí)施獨(dú)立功能，能執(zhí)行一定任務(wù)的裝置，從而將比較復(fù)雜產(chǎn)品的裝配分成若干高級(jí)階段，或作為獨(dú)立的產(chǎn)品，如減速器、錄像機(jī)機(jī)芯、磁帶機(jī)芯等。 （ 3）組件 是由若干組件、部件和零件按總裝配圖要求，裝配成的完整的儀器設(shè)備產(chǎn)品。整機(jī)能完成技術(shù)條件規(guī)定的復(fù)雜任務(wù)和功能，并配備所謂的一切配套附件，如錄放機(jī)、復(fù)印機(jī)、攝像機(jī)、放映機(jī)等。 （ 4）整機(jī) 一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品中的技術(shù)性能指標(biāo)主要是針對(duì)產(chǎn)品的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)能否滿足技術(shù)條件規(guī)定的功能和使用技術(shù)性能要求，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)則主要是針對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)能否經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行生產(chǎn)、滿足成本和經(jīng)濟(jì)效益的要求。產(chǎn)品對(duì)機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的基本要求，可概括為以下幾個(gè)方面： 產(chǎn)品對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的基本要求 是最基本的技術(shù)要求。機(jī)械系統(tǒng)主要體現(xiàn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)范圍的要求。 （ 1）功能特性要求 是最重要的技術(shù)性能要求。對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)主要體現(xiàn)為對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出部分的位置誤差、位移誤差和空回誤差的嚴(yán)格控制。 （ 2）精度要求 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出部分應(yīng)能靈敏地反映輸入部分的微量變化。為此，必須減小系統(tǒng)的慣量、減少磨擦、提高效率，以利于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 （ 3）靈敏度要求 構(gòu)件的彈性變形應(yīng)限制在允許的范圍之內(nèi)，以免由彈性變形引起運(yùn)行誤差和影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 （ 4）剛度要求 構(gòu)件應(yīng)在一定的使用期限內(nèi)不產(chǎn)生破壞，以保證運(yùn)動(dòng)和能量的正常傳遞。 （ 5）強(qiáng)度要求 系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)應(yīng)能在沖擊、振動(dòng)、高溫、低溫、腐蝕、潮濕、灰塵等惡劣環(huán)境下，保持工作的穩(wěn)定性。 （ 6）各種環(huán)境下工作穩(wěn)定性要求 結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工、裝配、維修，應(yīng)充分貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化等經(jīng)濟(jì)原則，以降低成本、提高效益。 （ 7）結(jié)構(gòu)工藝性的要求 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊、輕便，操作簡(jiǎn)便、安全，造型美觀，攜帶、運(yùn)輸方便。 （ 8）使用要求 所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品及其機(jī)械結(jié)構(gòu)能否在滿足使用技術(shù)性能要求的前提下，采用最合理的工藝方法和流程，最經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行生產(chǎn)，即所謂結(jié)構(gòu)工藝性問(wèn)題，須給予極大的重視。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格遵循以下工藝原則，并貫穿產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部過(guò)程中的各個(gè)階段。 產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模按產(chǎn)品生產(chǎn)的數(shù)量分為單件、小批、中批、大批和大量生產(chǎn)，它是由社會(huì)實(shí)際需求決定的。不同的生產(chǎn)規(guī)模具有不同的生產(chǎn)線和相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，因此，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)反映出生產(chǎn)規(guī)模的特點(diǎn)，并與相應(yīng)的生產(chǎn)線及其生產(chǎn)能力相適應(yīng)。例如大量和大批生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從毛坯制取、機(jī)械加工和裝配都應(yīng)適應(yīng)造化或半自動(dòng)化生產(chǎn)線，由各種高效率的專(zhuān)用加工設(shè)備和插裝設(shè)備進(jìn)行加工、裝配，甚至包括生產(chǎn)各個(gè)階段質(zhì)量的在線檢測(cè)和控制，直到標(biāo)牌安裝或封貼以及產(chǎn)品包裝。為此，零件的加工和裝備必須達(dá)到完全互換。而單件和小批生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，則應(yīng)適應(yīng)由通用設(shè)備、通用工藝裝置等組成的生產(chǎn)線進(jìn)行加工、裝配的特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)從產(chǎn)品總體著眼，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)易于分成若干獨(dú)立組件，以便采用積木式進(jìn)行總裝。各組件的裝配最好是彼此獨(dú)立、并行地進(jìn)行裝配，以利于提高總裝效率和查找產(chǎn)生問(wèn)題的部位。各組件之間的聯(lián)系應(yīng)方便拆裝、易于裝調(diào)，并便于對(duì)任何零、部件檢修和更換而不影響其他部分。 設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或?qū)υ挟a(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，應(yīng)充分分析吸收原有產(chǎn)品或相近產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，盡量利用原有產(chǎn)品或借用相近產(chǎn)品中經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和使用證明已比較成熟的結(jié)構(gòu)，或盡量采用典型結(jié)構(gòu)。只對(duì)少部分結(jié)構(gòu)另行設(shè)計(jì)，或局部改動(dòng)。這不僅可大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程，縮短產(chǎn)品研制和生產(chǎn)周期，而且易于保證產(chǎn)品質(zhì)量。 在保證產(chǎn)品技術(shù)恨不能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈，這樣使系統(tǒng)中的零、部件的數(shù)量大大減少，從而使結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單。零、部件自身的結(jié)構(gòu)也應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。這不僅減少了加工勞動(dòng)量，同時(shí)也減少了誤差來(lái)源。 總