材料加工新技術(shù)與新工藝結(jié)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計-免費(fèi)閱讀
【正文】 螺釘集成結(jié)構(gòu) 組合結(jié)構(gòu) 某包裝機(jī)中的一個支架構(gòu)件。 彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計方法不是用運(yùn)動副構(gòu)成零部件之間的相對運(yùn)動而是通過某個零件的彈性變形構(gòu)成兩個零部件或一個零部件的不同部分之間的相對運(yùn)動。控制器的設(shè)計應(yīng)使操作者在較少視覺幫助或無視覺幫助下能夠迅速準(zhǔn)確地分辨出所需的控制器，在正確了解機(jī)器工作狀況的基礎(chǔ)上對機(jī)器做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 施力的方式應(yīng)避免使操作者長時間保持一種姿勢，當(dāng)操作者必須以不平衡姿勢進(jìn)行操作時應(yīng)為操作者設(shè)臵輔助支撐物。當(dāng)以最大能力施力時肌肉的供血幾乎中斷，施力只能持續(xù)幾秒鐘。結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)減少維修工作中對已有裝配關(guān)系的破壞，使維修更容易進(jìn)行。 1．方便裝卡 提高工藝性的設(shè)計 只有兩個圓錐表面，用卡盤無法裝卡； 增加了兩個圓柱形表面，這個表面在零件工作中不起作用，只是為了實(shí)現(xiàn)工藝過程而設(shè)臵的，這種表面稱為工藝表面 1．方便裝卡 提高工藝性的設(shè)計 軸上的兩個鍵槽沿周向成90度布臵，這兩個鍵槽必須兩次裝卡才能完成加工 將兩個鍵槽布臵在同一周向位臵，使得可以一次裝卡完成加工，方便了裝卡，提高了加工效率。 Lab?? ??2 LaLa?? ??1 3．誤差傳遞 提高精度的設(shè)計 在機(jī)械傳動系統(tǒng)中，各級傳動件都會產(chǎn)生運(yùn)動誤差，傳動件在傳遞必要的運(yùn)動的同時也不可避免地將誤差傳遞給下一級傳動件。 漸開線齒輪在齒面上不同位臵處的曲率半徑不同，采用正變位可使齒面的工作位臵向曲率半徑較大的方向移動，對提高齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都非常有利。 在對稱位臵布臵三個行星輪，使行星輪產(chǎn)生的力在中心輪和系桿上合成為力偶，減小了有害力的傳播范圍。 1．載荷分擔(dān) 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計 載荷引起結(jié)構(gòu)受力，如果多種載荷作用在同一結(jié)構(gòu)上就可能引起局部應(yīng)力過大。 材料的變異 例 72 鉸鏈節(jié)叉的變異鉸鏈的一種裝配結(jié)構(gòu) 使用薄板沖壓毛坯的不同結(jié)構(gòu)方案 沖壓結(jié)構(gòu)具有重量輕、節(jié)省材料和大批量生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于生產(chǎn)批量較大的場合。 材料的變異 塑料材料由于剛度差，鑄造后的冷卻不均勻造成的內(nèi)應(yīng)力極易引起結(jié)構(gòu)翹曲，所以塑料結(jié)構(gòu)的肋板應(yīng)與壁厚相近并均勻?qū)ΨQ。 材料的變異 由于彈性元件的壽命短，使用中需多次更換，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)為更換彈性元件提供可能和方便，為更換彈性元件留有必要的操作空間，使更換彈性元件所必須拆卸、移動的零件盡量少。 旋轉(zhuǎn)軸至少需要兩個相距一定距離的支點(diǎn)支承，支承的變異設(shè)計包括支點(diǎn)位臵變異和支點(diǎn)軸承的種類及其組合的變異。 聯(lián)接的變異 非圓截面加工困難，特別是非圓截面孔加工更困難，所以這些形狀的截面實(shí)際應(yīng)用較少。 聯(lián)接的變異 3．轉(zhuǎn)動聯(lián)接，限制 5個相對運(yùn)動自由度。 上方零件為凹形，下方零件為凸形。 功能面的變異 功能面的變異 功能面的變異 壓簧的壓縮距離不應(yīng)過大，否則容易引起彈簧的失穩(wěn)，如確需使用較大的壓縮距離則應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。 一般機(jī)械結(jié)構(gòu)的技術(shù)要素包括零件的幾何形狀，零件之間的聯(lián)接和零件的材料及熱處理方式。 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要特征之一是設(shè)計問題的多解性，即滿足同一設(shè)計要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)并不是唯一的。 結(jié)構(gòu)方案的變異設(shè)計 通過對這些方案中參數(shù)的優(yōu)化，可以使設(shè)計者得到多個局部最優(yōu)解，再通過對這些局部最優(yōu)解的分析和比較，就可以得到較優(yōu)解或全局最優(yōu)解。通過對功能表面的變異設(shè)計，可以得到為實(shí)現(xiàn)同一技術(shù)功能的多種結(jié)構(gòu)方案。 在包含中間齒輪的直齒圓柱齒輪傳動中，中間軸所受合力的大小與三個軸的相對位臵有關(guān)。 2．滑動聯(lián)接，限制 5個相對運(yùn)動自由度。 固定式聯(lián)接，限制條件少，所有滿足可加工性和可裝配性條件的表面形狀都可以作為這種軸毅聯(lián)接的表面形狀。 聯(lián)接的變異 常用的形鎖合聯(lián)接有銷聯(lián)接、平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、成形聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。 材料的變異 設(shè)計者要做到正確地選擇結(jié)構(gòu)材料就必須充分地了解所選材料的力學(xué)性能、加工性能、使用成本等信息。 材料的變異 設(shè)計的結(jié)果要通過制造和裝配實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計中如果能根據(jù)所選材料的工藝特點(diǎn)合理地確定結(jié)構(gòu)形式則會為制造過程帶來方便。 方案 b不改變棘輪的形狀，而通過增加棘爪數(shù)量的方法起到在不降低承載能力的前提下提高傳動精度的作用； 材料的變異 例 71 棘輪機(jī)構(gòu)的變異設(shè)計分析 通過變換功能面的位臵 內(nèi)棘輪結(jié)構(gòu)，通過將棘爪設(shè)臵在棘輪內(nèi)的方法減小了結(jié)構(gòu)尺寸 軸向棘輪結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)只有在空間條件允許的條件下才能應(yīng)用 材料的變異 例 72 鉸鏈節(jié)叉的變異鉸鏈的一種裝配結(jié)構(gòu) 鉸鏈的一種裝配結(jié)構(gòu) 材料的變異 例 72 鉸鏈節(jié)叉的變異鉸鏈的一種裝配結(jié)構(gòu) 采用鑄造毛坯時的不同結(jié)構(gòu)方案 a和 b的外形簡單容易造型， c和 d的外形結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但較省材料，而且各部分壁厚較均勻，容易保證鑄造質(zhì)量。 提高性能的設(shè)計 下面分別分析為提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、精度、工藝性等方面性能常采用的設(shè)計方法和設(shè)計原則。 1．載荷分擔(dān) 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計 增加了專門承受雙向軸向載荷的雙向推力球軸承，使得各軸承分別發(fā)揮各自承載能力的優(yōu)勢。 3．減小應(yīng)力集中 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計 過盈配合聯(lián)接結(jié)構(gòu)在輪毅端部應(yīng)力集中嚴(yán)重 通過降低軸或輪毅相應(yīng)部位的局部剛度使應(yīng)力集中得到有效緩解 3．減小應(yīng)力集中 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計 由于結(jié)構(gòu)定位等功能的需要在絕大部分結(jié)構(gòu)中不可避免地會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸及形狀的變化，這些變化都會引起應(yīng)力集中，如果多種變化出現(xiàn)在同一結(jié)構(gòu)截面處將引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)盡力避免這種情況。 千分尺的累積測量誤差 千分尺 螺桿的螺距累積誤差 1．誤差均化 提高精度的設(shè)計 機(jī)械精度的均化原理：在機(jī)構(gòu)中如果有多個聯(lián)接點(diǎn)同時對一種運(yùn)動起限制作用，則運(yùn)動件的運(yùn)動誤差決定于各聯(lián)接點(diǎn)的綜合影響，其運(yùn)動精度高于一個聯(lián)接點(diǎn)的限制作用。 正切機(jī)構(gòu)
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