機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 機(jī)械設(shè)計(jì)中可以選擇的材料眾多，不同的材料具有不同的性質(zhì)，不同的材料對(duì)應(yīng)不同的加工工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中既要根據(jù)功能要求合理地選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，又要根?jù)材料的種類(lèi)確定適當(dāng)?shù)募庸すに嚕⒏鶕?jù)加工工藝的要求確定適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，只有通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能使所選擇的材料最充分的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。鑄鐵材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，因此承受彎矩的鑄鐵結(jié)構(gòu)截面多為非對(duì)稱(chēng)形狀，以使承載時(shí)最大壓應(yīng)力大于最大拉應(yīng)力，圖示2為兩種鑄鐵支架比較。（2）具有不等截面的零件，其大小截面的變化必須平緩，避免突變。 機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用于各行各業(yè)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求也是千差萬(wàn)別，但都有相同的共性部分。2．質(zhì)量設(shè)計(jì) 兼顧各種要求和限制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能價(jià)格比，它是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的特征。與考慮工作原理相比，兼顧各種要求似乎只是設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的問(wèn)題，然而細(xì)節(jié)的總和是質(zhì)量，產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題不僅是工藝和材料的問(wèn)題，提高質(zhì)量應(yīng)始于設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到一個(gè)可行的結(jié)構(gòu)方案一般并不很難。而更具有潛力、更有成效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)建立在由工藝、材料、聯(lián)接方式、形狀、順序、方位、數(shù)量、尺寸等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?cè)鶚?gòu)成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解空間的基礎(chǔ)上。因此，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作。要滿(mǎn)足功能要求，必須做到以下幾點(diǎn)。 (2)功能合理的分配：產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)具體情況，通常有必要將任務(wù)進(jìn)行合理的分配，即將一個(gè)功能分解為多個(gè)分功能。纖維繩用來(lái)承受拉力；橡膠填充層承受帶彎曲時(shí)的拉伸和壓縮；包布層與帶輪輪槽作用，產(chǎn)生傳動(dòng)所需的摩擦力。(1) 等強(qiáng)度準(zhǔn)則零件截面尺寸的變化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力變化相適應(yīng)，使各截面的強(qiáng)度相等。圖3 (2) 合理力流結(jié)構(gòu)為了直觀(guān)地表示力在機(jī)械構(gòu)件中怎樣傳遞的狀態(tài)，將力看作猶如水在構(gòu)件中流動(dòng)，這些力線(xiàn)匯成力流。其它部位力流稀疏，甚至沒(méi)有力流通過(guò)，從應(yīng)力角度上講，材料未能充分利用。(3) 減小應(yīng)力集中結(jié)構(gòu) 當(dāng)力流方向急劇轉(zhuǎn)折時(shí)，力流在轉(zhuǎn)折處會(huì)過(guò)于密集，從而引起應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)中應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取措施，使力流轉(zhuǎn)向平緩。如圖5。 例如，同一軸上的兩個(gè)斜齒圓柱齒輪所產(chǎn)生的軸向力，可通過(guò)合理選擇輪齒的旋向及螺旋角的大小使軸向力相互抵消，使軸承負(fù)載減小。但是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)成本及質(zhì)量有著不可低估的影響。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮上述因素對(duì)工藝性的影響。圖7所示的兩法蘭盤(pán)用普通螺栓連接。圖8（b）結(jié)構(gòu)合理。安裝，導(dǎo)致座孔中心線(xiàn)與軸的中心線(xiàn)位置偏差增大。從心理學(xué)角度看，人60%的決定取決于第一印象。（2） 形狀簡(jiǎn)單統(tǒng)一 機(jī)械產(chǎn)品的外形通常由各種基本的幾何形體（長(zhǎng)方體、圓柱體、錐體等）組合而成。大的特別是運(yùn)動(dòng)構(gòu)件如果只用一種顏色就會(huì)顯得單調(diào)無(wú)層次，一個(gè)小小的附加色塊會(huì)使整個(gè)色調(diào)活躍起來(lái)。這個(gè)趨勢(shì)是漸暖，正黃正綠往往顯得不舒服；強(qiáng)烈的灰色調(diào)顯得壓抑。另外，通過(guò)一定的色彩配置可使產(chǎn)品顯得安全、穩(wěn)固。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程是綜合分析、繪圖、計(jì)算三者相結(jié)合的過(guò)程，其過(guò)程大致如下：1. 理清主次、統(tǒng)籌兼顧：明確待設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制，將實(shí)現(xiàn)其目的的功能分解成幾個(gè)功能。圖中應(yīng)表示出零部件的基本形狀，主要尺寸，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的極限位置，空間限制，安裝尺寸等。可通過(guò)改變工作面的大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式，系統(tǒng)地產(chǎn)生新方案。并通過(guò)完善結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)更加合理地承受載荷、提高承載能力及工作精度?？紤]零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，減少零部件的品種，降低生產(chǎn)成本。外觀(guān)不均勻時(shí)造成材料或機(jī)構(gòu)的浪費(fèi)。本章主要討論機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、步驟和
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