【正文】 課程簡介 學習目標 授課教案 習題作業(yè) 課程簡介 產(chǎn)品的結構及機構就是產(chǎn)品的“骨骼系統(tǒng)”，“皮膚與肌肉系統(tǒng)”，即產(chǎn)品外部及連接結構、產(chǎn)品內(nèi)部骨架及安裝結構、產(chǎn)品運動機構等。產(chǎn)品結構對于產(chǎn)品主要起到包裝、支撐、安裝、連接等作用，而產(chǎn)品機構主要起到完成運動，完成空間動作，產(chǎn)生功能等作用。 學 習 目 標 掌握產(chǎn)品機械結構設計的基本原理和原則。 了解產(chǎn)品機械系統(tǒng)與結構的功能、作用、產(chǎn)品結構的組成與分類。 了解鈑金結構設計、塑料產(chǎn)品結構設計的內(nèi)容與要求。 能夠分析家用電器及常見儀器設備的結構特點 教 案 產(chǎn)品機械結構設計的基本原理和原則 常見產(chǎn)品的結構設計 產(chǎn)品機械結構設計的任務和特點 產(chǎn)品機械結構件的結構要素和設計方法 產(chǎn)品機械結構設計的基本要求和設計準則 產(chǎn)品機械結構設計的工作步驟 典型案例分析 課程設計 產(chǎn)品設計的工藝原則是什么 鈑金結構中彎曲件的設計注意點是什么 鈑金結構件中拉深件的設計注意點是什么 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，增加其強度和剛度 為什么塑料產(chǎn)品的設計必須有脫模斜度，一般外表面的脫模斜度是多少 簡述塑料產(chǎn)品的設計中加強筋的厚度與高度對外觀的影響 請自選一臺機器（儀器），作鈑金結構和塑料結構分析 請自選一件塑料制品，作一下它的塑料結構分析 課程設計 習 題 作 業(yè) 產(chǎn)品機械結構設計基本原理和原則 產(chǎn)品機械系統(tǒng)與結構的功能和應用 產(chǎn)品結構的組成 產(chǎn)品對機械系統(tǒng)的基本要求 產(chǎn)品機械結構設計的原則 機械系統(tǒng)與外殼結構是現(xiàn)代設備發(fā)展的基礎和必不可少的組成部分。各種科學的最新成果和先進的技術系統(tǒng)，如微電子技術、計算機應用技術和其他高新技術，如果要成為具有實用價值的產(chǎn)品，必須有機械系統(tǒng)與外殼結構、安裝結構系統(tǒng)。 現(xiàn)代產(chǎn)品機械系統(tǒng)結構的零部件和機構種類繁多，各自的功能和作用多種多樣，但可概括為兩個主要方面： 產(chǎn)品機械系統(tǒng)與結構的功能和應用 ① 通過各種動力、傳動機構及其相互組合，構成機器設備中的特定機械與機構的功能系統(tǒng)，以實現(xiàn)運動、能量和信息的傳遞、轉換、控制、顯示和記錄以及完成機器設備功能所要求的各種動作。 ② 通過機座、機殼等各種基體零部件和緊固件的組合，設備中機構的機架和支承系統(tǒng)，實現(xiàn)設備、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)定的相對位置 攝像機是典型的具有機械、微電子系統(tǒng)的產(chǎn)品，如圖所示。機芯和鏡頭是精密機械系統(tǒng)。裝有集成電路的線路板是微電子系統(tǒng)。整個機械、微電子系統(tǒng)都安裝在底座、沖壓金屬板上，再與機殼固定在一起。 產(chǎn)品機械系統(tǒng)與結構的的應用實例之一是數(shù)控繪圖儀中的機械裝置。數(shù)控繪圖儀是根據(jù)計算機輸出的數(shù)字信息，經(jīng)過處理，高速度、高精度地將原來的連續(xù)模型以繪制圖形的形式輸出的裝置，它的出現(xiàn)和應用對設計工作是一大飛躍，它既可作為主計算機的一種終端聯(lián)機使用，也可與主計算機脫機使用。 主計算機將處理過的圖形信息存在磁盤或光盤上，自動繪圖時，繪圖儀與配套的微型計算機進行信息處理，然后通過插補器發(fā)出一系列 X、 Y方向的指令脈沖，經(jīng)過伺服放大器、伺服電動機、傳動裝置，最后使筆架上的畫筆進行 X、 Y方向的合成運動，繪出圖形。它主要由繪圖平臺， X向?qū)C， Y向?qū)C，傳動裝置和筆架等部分組成。 ① 繪圖平臺。臺面通常由硬質(zhì)橡膠構成，上面有許多小孔、與真空吸附裝置相通，以便固定圖紙。 ② 導軌與橫梁。 X向?qū)к壩挥谄脚_兩側， Y向?qū)M梁上，橫梁由兩端的滑座支承 X向?qū)к壣稀? ③ 傳動裝置。 X向?qū)鲃友b置由齒輪減速器和齒輪齒條機構組成， Y向傳動裝置由齒輪減速器和滾珠螺旋機構組成。 ④ 筆架。筆架支承在 Y向?qū)к壣希趯к壣系囊苿邮怯呻姍C驅(qū)動并通過滾珠螺葉在螺桿上的移動而實現(xiàn)的。它與由電機驅(qū)動使橫梁在 X向?qū)к壣系囊苿咏M合實現(xiàn)畫筆的繪圖。而筆架按計算機的指令要求可自動抬筆和落筆。 從以上實例簡介中，可初步了解機械系統(tǒng)與結構在機器設備中的基本功能和作用。 任何一部結構比較復雜的產(chǎn)品，按照結構的觀點，均可視為由若干零件、部件和組件組成。 產(chǎn)品結構的組成 又稱元件，是產(chǎn)品的基礎，是組成產(chǎn)品的最基本成分，是一個不經(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)過所需的各種加工工序制成的，如螺釘、彈簧、軸等。 （ 1）零件 又稱器件，是生產(chǎn)過程中由加工好的兩個或兩個以上的零件，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單元。其目的是將產(chǎn)品的裝配分成若干初級階段，也可以作為獨立的產(chǎn)品，如滾動軸承、減振器等。 （ 2）部件 又稱整件，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構和結構，能實施獨立功能，能執(zhí)行一定任務的裝置，從而將比較復雜產(chǎn)品的裝配分成若干高級階段，或作為獨立的產(chǎn)品，如減速器、錄像機機芯、磁帶機芯等。 （ 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備產(chǎn)品。整機能完成技術條件規(guī)定的復雜任務和功能，并配備所謂的一切配套附件，如錄放機、復印機、攝像機、放映機等。 （ 4）整機 一般來說，產(chǎn)品中的技術性能指標主要是針對產(chǎn)品的系統(tǒng)和結構能否滿足技術條件規(guī)定的功能和使用技術性能要求，經(jīng)濟指標則主要是針對產(chǎn)品的結構能否經(jīng)濟地進行生產(chǎn)、滿足成本和經(jīng)濟效益的要求。產(chǎn)品對機械系統(tǒng)與結構的基本要求，可概括為以下幾個方面： 產(chǎn)品對機械系統(tǒng)的基本要求 是最基本的技術要求。機械系統(tǒng)主要體現(xiàn)為執(zhí)行機構運動規(guī)律和運動范圍的要求。 （ 1）功能特性要求 是最重要的技術性能要求。對于機械系統(tǒng)主要體現(xiàn)為對執(zhí)行機構輸出部分的位置誤差、位移誤差和空回誤差的嚴格控制。 （ 2）精度要求 執(zhí)行機構的輸出部分應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)的動態(tài)響應。 （ 3）靈敏度要求 構件的彈性變形應限制在允許的范圍之內(nèi)，以免由彈性變形引起運行誤差和影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動態(tài)響應。 （ 4）剛度要求 構件應在一定的使用期限內(nèi)不產(chǎn)生破壞，以保證運動和能量的正常傳遞。 （ 5）強度要求 系統(tǒng)和結構應能在沖擊、振動、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 結構應便于加工、裝配、維修，應充分貫徹標準化、系列化、通用化等經(jīng)濟原則，以降低成本、提高效益。 （ 7）結構工藝性的要求 結構應盡量緊湊、輕便，操作簡便、安全，造型美觀，攜帶、運輸方便。 （ 8）使用要求 所設計的產(chǎn)品及其機械結構能否在滿足使用技術性能要求的前提下，采用最合理的工藝方法和流程，最經(jīng)濟地進行生產(chǎn)，即所謂結構工藝性問題，須給予極大的重視。在產(chǎn)品結構設計中應嚴格遵循以下工藝原則，并貫穿產(chǎn)品結構設計的全部過程中的各個階段。 產(chǎn)品機械結構設計的原則 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)，它是由社會實際需求決定的。不同的生產(chǎn)規(guī)模具有不同的生產(chǎn)線和相應的生產(chǎn)設備，因此，所設計的產(chǎn)品結構應反映出生產(chǎn)規(guī)模的特點，并與相應的生產(chǎn)線及其生產(chǎn)能力相適應。例如大量和大批生產(chǎn)的產(chǎn)品結構從毛坯制取、機械加工和裝配都應適應造化或半自動化生產(chǎn)線，由各種高效率的專用加工設備和插裝設備進行加工、裝配，甚至包括生產(chǎn)各個階段質(zhì)量的在線檢測和控制，直到標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到完全互換。而單件和小批生產(chǎn)的產(chǎn)品結構，則應適應由通用設備、通用工藝裝置等組成的生產(chǎn)線進行加工、裝配的特點。 設計產(chǎn)品結構時應從產(chǎn)品總體著眼，使產(chǎn)品結構易于分成若干獨立組件，以便采用積木式進行總裝。各組件的裝配最好是彼此獨立、并行地進行裝配，以利于提高總裝效率和查找產(chǎn)生問題的部位。各組件之間的聯(lián)系應方便拆裝、易于裝調(diào)，并便于對任何零、部件檢修和更換而不影響其他部分。 設計新產(chǎn)品或?qū)υ挟a(chǎn)品進行改進時，應充分分析吸收原有產(chǎn)品或相近產(chǎn)品結構的優(yōu)點，盡量利用原有產(chǎn)品或借用相近產(chǎn)品中經(jīng)過生產(chǎn)和使用證明已比較成熟的結構，或盡量采用典型結構。只對少部分結構另行設計，或局部改動。這不僅可大大簡化設計和生產(chǎn)過程，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)品技術恨不能要求的前提下，設計時應盡量簡化傳動鏈，這樣使系統(tǒng)中的零、部件的數(shù)量大大減少，從而使結構盡量簡單。零、部件自身的結構也應盡量簡化。這不僅減少了加工勞動量，同時也減少了誤差來源。 總