機械結(jié)構(gòu)設(shè)計概論(已修改)
2025-02-13 12:26 本頁面
【正文】 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 潤滑理論及軸承研究所 朱永生 202311 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 內(nèi)容 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 1 提高強度、剛度和延長壽命的結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 2 提高精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 3 符合人機工程學(xué)設(shè)計準(zhǔn)則 4 避免或減小對人類損害的結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 5 改進(jìn)零部件結(jié)構(gòu)工藝性的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 內(nèi)容 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計概論 1 ?機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是機械設(shè)計的重要組成部分，沒有結(jié)構(gòu)就沒有機器。使用者關(guān)注的是產(chǎn)品的性能和功能，而設(shè)計和制造者則關(guān)心的是機器的機械結(jié)構(gòu)，這套結(jié)構(gòu)能滿足使用者所要求的功能和性能。所以結(jié)構(gòu)是把設(shè)計 —— 制造 —— 使用者聯(lián)系起來的紐帶， 是設(shè)計、制造、使用的具體對象，是使用性能的物質(zhì)承擔(dān)者 。 ?機械結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足作為產(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，提高強度、剛度、精度和壽命 。因此，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項綜合性 的技術(shù)工作。 ?機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)遵循一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則，否則： ? 零部件失效 ? 機器達(dá)不到設(shè)計精度的要求 ? 給裝配和維修帶來極大的不方便 ? 。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 ?采用各種方法，確定機械零部件所采用的原理、形狀、構(gòu)造、材料、尺寸公差等，并將設(shè)計結(jié)果表現(xiàn)為生產(chǎn)圖樣或生產(chǎn)機械所需的全部技術(shù)資料。這些工作主要在技術(shù)設(shè)計階段。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 調(diào)查決策 研究設(shè)計 技術(shù)設(shè)計 試制 生產(chǎn)銷售 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ?機械系統(tǒng)的功能要求？ ?所設(shè)計的機械應(yīng)具有的功能及各個部分應(yīng)具有的功能、各部分的性能參數(shù)（壓力、速度、運動范圍等） ?輸入輸出的能量、材料或信號的具體要求，如機床的精度、信號的信噪比等 ?對機械系統(tǒng)本身的要求，如重量、體積、壽命和可靠性等。 ?使用者和環(huán)境要求 ?環(huán)境影響：如使用環(huán)境有無砂石、腐蝕、溫度、氣候、輻射等特殊條件和要求。 ?物質(zhì)條件：動力、燃料、原材料、潤滑劑等各種設(shè)備正常使用中所必須的輔料的供應(yīng)情況。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 ? 使用者的技術(shù)水平：操作者的技術(shù)水平和熟練程度、維修的情況及技術(shù)水平等。 ? 使用者的經(jīng)濟條件：購置費、維護(hù)費、材料和各項開支及使用本系統(tǒng)的經(jīng)濟效果等。 ? 安全條件：人身和健康安全要求，噪聲和污染的允許界限 ? 使用者的特殊條件：某些國家、地區(qū)對不同顏色、造型的特殊愛好或禁忌等。 ?工藝條件 ? 加工技術(shù)和設(shè)備的水平。 ? 標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的情況。 ? 對保養(yǎng)、維護(hù)、修理的要求和得到配件的條件。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 ?市場及其他情況 ? 當(dāng)前市場上有無類似產(chǎn)品？我們設(shè)計、生產(chǎn)該產(chǎn)品的優(yōu)勢？ ? 有無相關(guān)專利？對我們的影響？ ? 當(dāng)前市場容量和市場預(yù)測，發(fā)展趨勢。 ? 國家對本產(chǎn)品的使用有什么限制和要求？ ? 設(shè)計生產(chǎn)的進(jìn)度要求。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 由結(jié)構(gòu)中的相互關(guān)系變換而制定結(jié)構(gòu)方案 ?運動形式的變換 ?結(jié)合方式的變換 ?鎖合的變換 ?物理原理的變換 利用形態(tài)變換的方法制定結(jié)構(gòu)方案 ?形狀變換 ?位置變換 ?數(shù)目變換 ?尺寸變換 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計有兩個重要步驟：一 .結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 ，為了實現(xiàn)某一原理方案采用盡可能多的各種結(jié)構(gòu)方案；二 .結(jié)構(gòu)方案擇優(yōu)選用 。 ? 要設(shè)計一臺點鈔機，為達(dá)到鈔票分離的目的，可以采用下圖所示的幾種功能原理方案。顯然，進(jìn)行原理性構(gòu)思時首先要考慮應(yīng)用某種 物理效應(yīng) （如圖中的摩擦 、離心力、氣吹等），然后利用某種 作用原理 （如圖中的摩擦輪、轉(zhuǎn)動架、氣嘴等），最后達(dá)到實現(xiàn) 功能目標(biāo) 的結(jié)果。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承實驗室 ?一 .利用形態(tài)變換的方法制定結(jié)構(gòu)方案 ① 形狀變換 ：改變零件的形狀，尤其是工作表面的形狀而得到不同的結(jié)構(gòu)形式。如直齒改為斜齒，過盈配合改為花鍵連接等。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 將擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中的直線導(dǎo)槽改為圓弧導(dǎo)槽，可獲得較長時間的停歇 。 槽輪直徑變?yōu)闊o窮大，槽數(shù)無窮多時，演變?yōu)椴蹢l機構(gòu) 滾珠變滾柱，減少變形量 行星齒輪大小的變化，導(dǎo)致滑塊的不同運動特性 ?一 .利用形態(tài)變換的方法制定結(jié)構(gòu)方案 ② 位置變換 ：改變零件的相互位置關(guān)系，來使得零部件的受力、潤滑等工況改善。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 消除了推桿的軸向力 改善了潤滑條件 ?一 .利用形態(tài)變換的方法制定結(jié)構(gòu)方案 ③ 數(shù)目變換 ：變換零件的數(shù)目或相關(guān)集合形狀的數(shù)量（如平鍵改為花鍵連接）。 ④ 尺寸變化 ：改變零件或表面的尺寸，從而產(chǎn)生形態(tài)變換。 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 ?一 .利用形態(tài)變換的方法制定結(jié)構(gòu)方案 ? 實例分析： 西安交通大學(xué) 潤滑理論及軸承研究所 功能要求： 設(shè)計夾具，用于加緊安裝于圓柱形外套 2中的汽缸套 1，以便加工內(nèi)孔
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