【正文】 表面。 ? 4．誤差補(bǔ)償 在機(jī)械結(jié)構(gòu)工作過(guò)程中會(huì)由于溫度變化、受力、磨損等因素使零部件的形狀及相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生變化，這些變化也常常是影響機(jī)械結(jié)構(gòu)工作精度的原因。 ? 1．誤差均化 制造和安裝過(guò)程中產(chǎn)生的誤差是不可避免的，通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以在原始誤差不變的情況下使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤差較小。零件受力變形時(shí)不同位置的變形阻力（剛度）不相同也會(huì)引起應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)中通過(guò)降低應(yīng)力集中處附近的局部剛度可以有效地降低應(yīng)力集中。方案 b所示的結(jié)構(gòu)中增加了一個(gè)支承套，帶輪通過(guò)端蓋將扭矩傳給軸，通過(guò)軸承將壓軸力傳給支承套，支承套的直徑較大，而且所承受的彎曲應(yīng)力是靜應(yīng)力，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)使彎矩和扭矩分別由不同零件承擔(dān)，提高了結(jié)構(gòu)整體的承載能力。 7． 2 提高性能的設(shè)計(jì) 機(jī)械產(chǎn)品的 性能 不但與 原理設(shè)計(jì) 有關(guān)， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量 也直接影響產(chǎn)品的性能，甚至影響產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)。其中 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，只有在結(jié)構(gòu)有特殊要求時(shí)才采用這種結(jié)構(gòu)。 ? 圖 7一 21所示為通過(guò) 變換工作面的 尺寸 得到的多種結(jié)構(gòu)方案。 ? 鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)中通常通過(guò)加大截面尺寸的方法增大結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。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(jì)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(dòng)的零件盡量少。 圖 711 錐齒輪傳動(dòng)軸系支點(diǎn)位置變異 將軸系中兩個(gè)支點(diǎn)的這 4種情況進(jìn)行 組合 ，可得到兩支點(diǎn)軸系承受軸向載荷情況的 16種方案， 如圖 7一 13所示。旋轉(zhuǎn)軸至少需要兩個(gè)相距一定距離的支點(diǎn)支承，支承的變異設(shè)計(jì) 包括 支點(diǎn)位置 變異和 支點(diǎn)軸承的種類 及其 組合 的變異。這種軸轂聯(lián)接需要 限制 4個(gè) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度。 ? 2． 滑動(dòng)聯(lián)接 ，聯(lián)接后輪轂可在 軸上滑動(dòng) ，其他相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度被限制。 如果將球面改 在搖桿上，如 圖 7一 4b所示， 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 。為減小電話手機(jī)的體積，有人做出如圖 72所示的手機(jī)面板設(shè)計(jì)，面板上的每個(gè)按鍵的寬度為10mm，相鄰兩鍵的間距為 2mm。 描述功能表面的主要 幾何參數(shù) 有表面的 形狀 、 尺寸大小 、 表面數(shù)量 、位置 、 順序 等。 ? 變異設(shè)計(jì)的 目的 —— 尋求 滿足設(shè)計(jì)要求 的 獨(dú)立 的設(shè)計(jì)方案，以便對(duì)其進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)變異設(shè)計(jì)所得到的獨(dú)立的設(shè)計(jì)方案數(shù)量越 多 ，覆蓋的范圍越 廣泛 ， 通過(guò)優(yōu)化 得到 全局最優(yōu)解 的可能性就越 大 。Helga design To Learn ,Respect and Understand other People and Believes is the Secret of PEACE Helga photos from Web 第 7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，決定滿足功能要求 的機(jī)械結(jié)構(gòu)，需要決定的內(nèi)容包括 結(jié)構(gòu)的類型 和 組成 ，結(jié)構(gòu)中所有零部件的形狀、尺寸、位置、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。通過(guò)對(duì)這些方案中 參數(shù)的優(yōu)化 ，可以使設(shè)計(jì)者得到 多個(gè)局部最優(yōu)解 ，再通過(guò)對(duì)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(guò)對(duì)功能表面的 變異 設(shè)計(jì)，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 。 機(jī)器上的 按鍵 外形通常為 方形 或 圓形 ，這種形狀的按鍵在控制面板上 占用較大 的面積。當(dāng)挺桿的垂直位置較高時(shí)，這種反力產(chǎn)生的摩擦力的數(shù)值會(huì)超過(guò)球面接觸點(diǎn)的有效軸向推力，因而造成挺桿運(yùn)動(dòng)卡死。按照設(shè)計(jì)要求，軸與輪轂的聯(lián)接對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度的限制可能有以下幾種情況： ? 1． 固定聯(lián)接 ，聯(lián)接后軸與輪轂完全 固定 ，不具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度，通常的軸轂聯(lián)接多為這種情況，這種軸轂聯(lián)接需要 限制 6個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度 。這種聯(lián)接應(yīng)用較少，例如有些汽車變速箱中的 倒檔齒輪 與 固定心軸 的聯(lián)接屬于這種情況。 ? 7． 1． 3 支承的變異 軸系 的 支承結(jié)構(gòu) 是一類 典型結(jié)構(gòu) ，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)。對(duì)于情況 d可以采用 一對(duì)向心推力軸承面對(duì)面或背對(duì)背組合使用，可以使用專門型號(hào)的 雙列向心推力軸承 ，當(dāng)軸向載荷較小時(shí)可以采用有一定 軸向承載能力 的 向心軸承 如深溝球軸承、調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承，也可以采用向心軸承與承受雙向軸向載荷的推力軸承的組合，當(dāng) 轉(zhuǎn)速較高 時(shí)也可以選用具有較高極限轉(zhuǎn)速的 深溝球軸承 取代 雙向推力軸承 使用。金屬材料 具有較高的 強(qiáng)度 和 壽命 ，所以常用在要求 承載能力大 的場(chǎng)合；橡膠材料 的 彈性變形范圍大 ，變形曲線呈非線性，可用簡(jiǎn)單的形狀 實(shí)現(xiàn)大變形量 、 綜合可移性要求 ，但是橡膠材料的 強(qiáng)度差 ， 壽命短 ，常用在承載能力要求較小 的場(chǎng)合。 ? 設(shè)計(jì)的結(jié)果要通過(guò)制造和裝配實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)為制造過(guò)程帶來(lái)方便。 ? 圖 7一 20所示為通過(guò) 變換功能面的 位置 得到的多種結(jié)構(gòu)方案，圖中方案 a為 內(nèi)棘輪 結(jié)構(gòu)，通過(guò)將棘爪設(shè)置在棘輪內(nèi)的方法 減小了結(jié)構(gòu)尺寸 ；方案 b為 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。 例 7— 2 鉸鏈節(jié)叉的結(jié)構(gòu)變異 ? 圖 7— 24表示當(dāng)采用 整體材料 以 切削 方法 成形 時(shí)的不同結(jié)構(gòu)方案，這類結(jié)構(gòu)用于 單件 或 小批量生產(chǎn) 的情況。 圖 7— 28表示 使用整體材料 與 板材 經(jīng)焊接成形 的結(jié)構(gòu) 。方案 a結(jié)構(gòu)在將帶輪的扭矩傳遞給軸的同時(shí)也將壓軸力傳給軸，它將在支點(diǎn)處引起很大的彎矩，并且彎矩所引起的應(yīng)力為交變應(yīng)力，彎矩和扭矩同時(shí)作用會(huì)在軸上引起較大應(yīng)力。零件截面形狀的變化越突然，應(yīng)力集中就越嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡力 避免 使結(jié)構(gòu)受力較大處的零件形狀 突然變化 ，以減小應(yīng)力集中對(duì)強(qiáng)度的影響。 ? 7． 2． 2 提高精度的設(shè)計(jì) 現(xiàn)代設(shè)計(jì)對(duì)精度提出越來(lái)越高的要求，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以減小由于制造、安裝等原因產(chǎn)生的原始誤差，減小由于溫度、磨損、構(gòu)件變形等原因產(chǎn)生的工作誤差，減小執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)各項(xiàng)誤差的敏感程度，從而提高產(chǎn)品的精度。 前端精度 ? 3．誤差傳遞 在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，各級(jí)傳動(dòng)件都會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)誤差，傳動(dòng)件在傳遞必要的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也不可避免地將誤差傳遞給下一級(jí)傳動(dòng)件 。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。為此通常將軸系 兩端軸承選為 相同型號(hào) 。如果改為圖b的結(jié)構(gòu)，使 兩個(gè) 零件的 外形尺寸有明顯的差別 ，使得錯(cuò)誤的裝配不能實(shí)現(xiàn)，這就 避免了發(fā)生裝配錯(cuò)誤 的可能性。 圖 7一 49所示的彈性套柱 銷聯(lián)軸器的彈性元件由于使用 橡膠材料所以壽命較低，聯(lián)軸 器兩端通常聯(lián)接較大設(shè)備，更 換彈性元件時(shí)很難移動(dòng)這些設(shè) 備，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為 彈性元件 的拆卸和裝配留有必要的空間 。 如果血液不能輸送足夠的氧 ， 則糖會(huì)在無(wú)氧或缺氧的狀態(tài)下進(jìn)行不完全分解 ， 不但釋放出的能量少 ， 而且會(huì)產(chǎn)生代謝中間產(chǎn)物 —— 乳酸 。當(dāng)需要施加較大的操縱力，或需要的操作動(dòng)作范圍較大，或因操作空間狹小，無(wú)容膝空間時(shí)可以選擇立姿。試驗(yàn)證明當(dāng)視距為 80 cm時(shí)水平方向最佳認(rèn)讀區(qū)域在 177。 通過(guò)控制器的 大小 來(lái) 分辨 不同的控制器也是一種常用的方法。它不是用運(yùn)動(dòng)副構(gòu)成零部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而是通過(guò)某個(gè)零件的彈性變形構(gòu)成兩個(gè)零部件或一個(gè)零部件的不同部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為保護(hù)人類賴以生存和發(fā)展的世界環(huán)境，近年來(lái)興起的綠色設(shè)計(jì)理念也要求人們使用的各種設(shè)施和裝備不但在使用期內(nèi)能滿足人們對(duì)它的各種功能要求，而且在 報(bào)廢后能方便地將其拆卸分解 ，以利于各種有用成分的 回收再利用 ，減少對(duì)環(huán)境的破壞。彈簧墊圈是一種被廣泛應(yīng)用的放松裝置，它需要在安裝螺釘或螺母的同時(shí)安裝彈簧墊圈，圖 7－ 63b所示的螺釘集成結(jié)構(gòu)將螺釘、墊片和彈簧墊圈的功能集成在一個(gè)零件上，減少了零件數(shù)量，方便了裝