【正文】 械設(shè)計(jì)系 第七章 結(jié)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)所確定的原理方案，決定滿(mǎn)足功能要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)，需要決定的內(nèi)容包括： 引言 結(jié)構(gòu)的類(lèi)型和組成， 結(jié)構(gòu)中所有零部件的形狀、尺寸、位臵、數(shù)量、材料、熱處理方式和表面狀況， 所確定的結(jié)構(gòu)除應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)原理方案所規(guī)定的動(dòng)作要求外，還應(yīng)能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、精度、穩(wěn)定性、工藝性、壽命、可靠性等方面的要求。 結(jié)構(gòu)方案的變異設(shè)計(jì) 然后再分析每一個(gè)技術(shù)要素的取值范圍，通過(guò)對(duì)這些技術(shù)要素在各自的取值范圍內(nèi)的充分組合，就可以得到足夠多的獨(dú)立的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)這幾個(gè)方面的變異，可以得到多組構(gòu)型方案。 功能面的變異 將球面改在搖桿上，則接觸面上的法線方向始終平行于挺桿軸線方向，不產(chǎn)生橫向推力。 4．移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，限制 5個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度。 形鎖合聯(lián)接要求被聯(lián)接表面為非圓形，可以是三角形、正方形、六邊形或其他特殊形狀表面。 常用的力鎖合聯(lián)接有楔鍵聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接、圓柱面過(guò)盈聯(lián)接、圓錐面過(guò)盈聯(lián)接、頂絲聯(lián)接、容差環(huán)聯(lián)接、星盤(pán)聯(lián)接、壓套聯(lián)接和液壓漲套聯(lián)接等 聯(lián)接的變異 常用的力鎖合聯(lián)接 支承的變異 軸系的工作性能與它的支承設(shè)計(jì)的狀況和質(zhì)量密切相關(guān)。 可選作彈性元件的材料有金屬、橡膠、尼龍、膠木等。 鑄造結(jié)構(gòu)中如果壁厚過(guò)大則很難保證鑄造質(zhì)量，所以鑄造結(jié)構(gòu)通常通過(guò)加肋板和隔板的方法加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。 下排的幾種結(jié)構(gòu)雖然具有較輕的重量，但并不節(jié)省材料，而且增大切削加工的工作量。 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 強(qiáng)度和剛度都與結(jié)構(gòu)受力有關(guān)，在外載荷不變的情況下 降低結(jié)構(gòu)受力 是提高強(qiáng)度和剛度的有效措施。 2．載荷平衡 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 行星齒輪結(jié)構(gòu)中齒輪嚙合使中心輪和系桿受力。 鍵槽不加工到軸段根部，避免了應(yīng)力集中源的集中 兩個(gè)應(yīng)力集中源設(shè)計(jì)到同一截面處，加劇了局部的應(yīng)力集中 4．減小接觸應(yīng)力 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 高副接觸零件的接觸強(qiáng)度和接觸剛度都與接觸點(diǎn)的綜合曲率半徑有關(guān)，設(shè)法增大接觸點(diǎn)的綜合曲率半徑是提高這類(lèi)零件工作能力的重要措施。 2．誤差合理配臵 提高精度的設(shè)計(jì) 在機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，提高主軸前端 (工作端 )的旋轉(zhuǎn)精度是很重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，主軸前支點(diǎn)軸承和主軸后支點(diǎn)軸承的精度都會(huì)影響主軸前端的旋轉(zhuǎn)精度，但是影響的程度不相同。如果能夠通過(guò)一次裝卡對(duì)零件上的多個(gè)相關(guān)表面進(jìn)行加工，這將有效地提高加工效率。 a ) b ) 相似零件具有明顯差別 a ) b ) 相似零件具有明顯差別 3．簡(jiǎn)化裝配、調(diào)整和拆卸 提高工藝性的設(shè)計(jì) 在機(jī)械設(shè)計(jì)中很多設(shè)計(jì)參數(shù)是依靠調(diào)整過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)對(duì)機(jī)器進(jìn)行維修時(shí)要破壞某些經(jīng)過(guò)調(diào)整的裝配關(guān)系，維修后需要重新調(diào)整這些參數(shù)，這就增加了維修工作的難度。 適合人的生理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．減少疲勞的設(shè)計(jì) 適合人的生理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．減少疲勞的設(shè)計(jì) 試驗(yàn)證明人在靜態(tài)施力狀態(tài)下能夠持續(xù)工作的時(shí)間與施力大小有關(guān)。 適合人的生理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．容易發(fā)力的設(shè)計(jì) 操縱力的施加方向應(yīng)選擇人容易發(fā)力的方向。 適合人的心理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．減少操作錯(cuò)誤的設(shè)計(jì) 人通過(guò)控制器對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)反饋信息了解調(diào)整的效果。 新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 彈性結(jié)構(gòu) 組成機(jī)器的各部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械設(shè)計(jì)中通常用運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接構(gòu)成兩個(gè)零部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 組合結(jié)構(gòu) 組合結(jié)構(gòu)是指通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將多個(gè)零件的功能組合到一個(gè)零件起到減少零件數(shù)量，便于裝配，降低成本的目的。原設(shè)計(jì)，由 11個(gè)零件組成。 彈性結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)中使用的軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上有多處鉸鏈，原設(shè)計(jì)中普遍采用傳統(tǒng)的鉸鏈設(shè)計(jì)方法，用銷(xiāo)軸構(gòu)造鉸鏈，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大。 適合人的心理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．減少操作錯(cuò)誤的設(shè)計(jì) 首先應(yīng)使操作者分辨出所需的控制器。 適合人的心理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．減少觀察錯(cuò)誤的設(shè)計(jì) 在由人和機(jī)器組成的系統(tǒng)中人起著對(duì)系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)的“調(diào)節(jié)器”的作用，人的正確調(diào)節(jié)來(lái)源于人對(duì)機(jī)器工作情況的正確了解和判斷，所以在人 — 機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使操作者能夠及時(shí)、正確、全面地了解機(jī)器的工作狀況是非常重要的。隨著施力的減小能夠持續(xù)工作的時(shí)間加長(zhǎng)。 3．簡(jiǎn)化裝配、調(diào)整和拆卸 提高工藝性的設(shè)計(jì) 軸承座結(jié)構(gòu)的裝配關(guān)系不獨(dú)立，更換軸承時(shí)不但需要破壞軸承蓋與軸承座的裝配關(guān)系 3．簡(jiǎn)化裝配、調(diào)整和拆卸 提高工藝性的設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)備中的某些零部件由于材料或結(jié)構(gòu)的關(guān)系使用壽命較低，這些零部件在設(shè)備的使用周期內(nèi)需要多次更換，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮這些易損零件更換的可能性和方便程度。 1．方便裝卡 提高工藝性的設(shè)計(jì) 沒(méi)有可供加工導(dǎo)軌工作表面使用的裝卡定位表面； 雖設(shè)臵裝卡定位表面，由于表面過(guò)小，用它定位裝卡在加工中不能使零件獲得足夠的剛度； 增大了定位面的面積，并在上部增加了工藝臍； 2．方便加工 提高工藝性的設(shè)計(jì) 切削加工所要形成的幾何表面的數(shù)量、種類(lèi)越多，加工所需的工作量就越大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡量減少加工表面的數(shù)量和種類(lèi)是一條重要的設(shè)計(jì)原則。 33232132114 ??? ????iiiiiinn2212113 ?? ???iiinn1112 ??? inn 3．誤差傳遞 提高精度的設(shè)計(jì) 如果傳動(dòng)系統(tǒng)為減速傳動(dòng) (i1)，則最后一級(jí)傳動(dòng)所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)總誤差影響最大，所以在以傳遞運(yùn)動(dòng)為主要目的的減速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通常將最后一級(jí)傳動(dòng)件的精度