材料加工新技術與新工藝結構方案的創(chuàng)新設計-文庫吧在線文庫
【正文】 于相接觸的工作表面形狀不同，表面間所施加的緊固力不同，從而對零件的自由度形成不同的約束。 聯接中軸的截面形狀必須是圓形 由于輪轂要相對于軸移動，所以聯接中軸的表面形狀必須是柱面 (不能是錐面 ) 考慮加工方便和避免產生附加軸向力通常也采用柱面 兩種聯接中的軸表面形狀為圓柱面 聯接的變異 1．固定聯接，限制 6個相對運動自由度。 聯接的變異 按照聯接中形成鎖合力的條件可將固定式軸轂聯接分為形鎖合聯接和力鎖合聯接。 可以選用向心推力軸承如圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，當軸向力較小時也可以選用深溝球軸承、調心球軸承或調心滾子軸承等向心軸承，也可以采用向心軸承與承受軸向載荷的推力軸承的組合。 鋼材受拉和受壓時的力學特性基本相同，因此鋼梁結構多為對稱結構。 材料的變異 例 71 棘輪機構的變異設計分析 棘爪頭部的平面與棘輪齒形平面互相接觸，是棘輪機構的功能面。 a的焊口只起聯接作用，基本不承擔載荷；其余幾種結構的焊口都要承擔工作載荷，因此對焊接質量要求較高； 方案 c的焊口較長，焊接成本高；方案 d中的底板在焊接中容易翹曲，影響焊接質量。 1．載荷分擔 提高強度和剛度的設計 彎矩和扭矩同時作用會在軸上引起較大應力。 在零件的截面形狀發(fā)生變化處力流會發(fā)生變化，局部力流密度的增加引起應力集中。 提高精度的設計 通過結構設計可以減小由于制造、安裝等原因產生的原始誤差，減小由于溫度、磨損、構件變形等原因產生的工作誤差，減小執(zhí)行機構對各項誤差的敏感程度，從而提高產品的精度。 4．誤差補償 提高精度的設計 在機械結構工作過程中會由于溫度變化、受力、磨損等因素使零部件的形狀及相對位臵關系發(fā)生變化，這些變化也常常是影響機械結構工作精度的原因。 2．方便加工 提高工藝性的設計 如 齒輪箱中同一軸系兩端的軸承受力通常不相等，但是如果將兩軸承選為不同型號，兩軸承孔成為兩個不同尺寸的幾何表面，加工工作量將加大。 3．簡化裝配、調整和拆卸 提高工藝性的設計 彈性套柱銷聯軸器的彈性元件由于使用橡膠材料所以壽命較低，聯軸器兩端通常聯接較大設備，更換彈性元件時很難移動這些設備，結構設計時應為彈性元件的拆卸和裝配留有必要的空間。 適合人的生理特點的結構設計 2．容易發(fā)力的設計 操作者在操作機器時需要用力，人在處于不同姿勢、向不同方向用力時發(fā)力能力差別很大。 操作者了解機器的工作情況主要通過機器上設臵的各種顯示裝臵 (顯示器 )，其中使用最多的是作用于人的視覺的視覺顯示器，其中又以顯示儀表應用最為廣泛。在機器擁有多個控制器時要使操作者迅速準確地分辨出不同的控制器就要使不同的控制器的某些屬性具有明顯的差別。 鉸鏈均改為彈性鉸鏈結構，原來的銷軸和軸承被一片焊接在兩個部件之間的彈性金屬片取代，靠金屬片的彈性變形實現兩個部件之間的相對轉動，使結構簡化。 組合結構 三種自攻螺釘結構，它們或將螺紋與絲錐的結構集成在一起，或將螺紋與鉆頭的結構集成在一起，使螺紋聯接結構的加工和安裝更方便。 快動聯接結構 快動聯接結構要求聯接件具有較好的彈性，多采用塑料或薄鋼板材料，如采用其他材料應通過合理的結構設計減小聯接件的剛度。根據控制器與顯示器位臵一致的原則，控制器與相應的顯示器應盡量靠近，并將控制器放臵在顯示器的下方或右方。 重要的儀表應擺放在視區(qū)中心，相關的儀表應分組集中擺放，有固定使用順序的儀表應按使用順序擺放。 當需要施加較大的操縱力，或需要的操作動作范圍較大，或因操作空間狹小，無容膝空間時可以選擇立姿。設計與操作有關的結構時應考慮操作者的肌肉受力狀態(tài)，盡力避免使肌肉處于靜態(tài)肌肉施力狀態(tài)。 3．簡化裝配、調整和拆卸 提高工藝性的設計 兩個圓柱銷的外形尺寸完全相同，只是材料及熱處理方式不同。 1．方便裝卡 提高工藝性的設計 結構設計要根據機械切削加工機床的設備特點，為裝卡過程提供必要的夾持面，夾持面的形狀和位臵應使零件在切削力的作用下具有足夠的剛度，零件上的被加工面應能夠通過盡量少的裝卡次數得以完成。 在一定條件下增加螺旋傳動中起作用的螺紋圈數，使多圈螺紋同時起作用，不但可以提高螺旋傳動的承載能力和耐磨性，而且可以提高傳動精度。 3．減小應力集中 提高強度和剛度的設計 軸結構中臺階和鍵槽端部都會引起軸在彎矩作用下的應力集中。 2．載荷平衡 提高強度和剛度的設計 在機械傳動中有些做功的力必須使其沿傳動鏈傳遞，有些不做功的力應盡可能使其傳遞路線變短，如果使其在同一零件內與其他同類載荷構成平衡力系則其他零件不受這些載荷的影響，利于提高結構的承載能力。 強度和剛度是結構設計的基本問題，通過正確的結構設計可以 減小單位載荷所引起的材料應力和變形量 ，提高結構的承載能力。 材料的變異 例 72 鉸鏈節(jié)叉的變異鉸鏈的一種裝配結構 采用整體材料以切削方法成形時的不同結構方案 用于單件或小批量生產的情況。 鋼結構設計中通常通過加大截面尺寸的方法增大結構的強度和剛度。 彈性聯軸器的設計中需要選擇彈性元件的材料，由于所選彈性元件材料的不同，使得聯軸器的結構變化很大。 聯接的變異 為構造裝拆方便的力鎖合聯接結構必須使聯接裝配時表面間無過盈，裝配后通過其他調整措施使表面間產生過盈，拆卸過程則相反。 聯接的變異 按照聯接中形成鎖合力的條件可將固定式軸轂聯接分為形鎖合聯接和力鎖合聯接。 3．轉動聯接，限制 5個相對運動自由度。 功能面的變異 挺桿 2與搖桿 1通過一球面相接觸，球面在挺桿上。 描述功能表面的主要幾何參數有表面的形狀、尺寸大小、表面數量、位臵、順序等。 變異設計的目的是尋求滿足設計要求的獨立的設計方案，以便對其進行參數優(yōu)化設計 變異設計的基本方法是首先通過對結構設計方案的分析，得出一般結構設計方案中所包含的技術要素的構成。 機械創(chuàng)新設計 機械工程與自動化學院機
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