【正文】 方案 用于單件或小批量生產(chǎn)的情況。 2．載荷平衡 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 在機(jī)械傳動(dòng)中有些做功的力必須使其沿傳動(dòng)鏈傳遞，有些不做功的力應(yīng)盡可能使其傳遞路線變短，如果使其在同一零件內(nèi)與其他同類載荷構(gòu)成平衡力系則其他零件不受這些載荷的影響，利于提高結(jié)構(gòu)的承載能力。 在一定條件下增加螺旋傳動(dòng)中起作用的螺紋圈數(shù)，使多圈螺紋同時(shí)起作用，不但可以提高螺旋傳動(dòng)的承載能力和耐磨性，而且可以提高傳動(dòng)精度。 3．簡(jiǎn)化裝配、調(diào)整和拆卸 提高工藝性的設(shè)計(jì) 兩個(gè)圓柱銷的外形尺寸完全相同，只是材料及熱處理方式不同。 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。根據(jù)控制器與顯示器位臵一致的原則，控制器與相應(yīng)的顯示器應(yīng)盡量靠近，并將控制器放臵在顯示器的下方或右方。 組合結(jié)構(gòu) 三種自攻螺釘結(jié)構(gòu)，它們或?qū)⒙菁y與絲錐的結(jié)構(gòu)集成在一起，或?qū)⒙菁y與鉆頭的結(jié)構(gòu)集成在一起，使螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)的加工和安裝更方便。在機(jī)器擁有多個(gè)控制器時(shí)要使操作者迅速準(zhǔn)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。 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) 操作者在操作機(jī)器時(shí)需要用力，人在處于不同姿勢(shì)、向不同方向用力時(shí)發(fā)力能力差別很大。 2．方便加工 提高工藝性的設(shè)計(jì) 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(hào)，兩軸承孔成為兩個(gè)不同尺寸的幾何表面，加工工作量將加大。 提高精度的設(shè)計(jì) 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。 1．載荷分擔(dān) 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 彎矩和扭矩同時(shí)作用會(huì)在軸上引起較大應(yīng)力。 材料的變異 例 71 棘輪機(jī)構(gòu)的變異設(shè)計(jì)分析 棘爪頭部的平面與棘輪齒形平面互相接觸，是棘輪機(jī)構(gòu)的功能面。 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(dāng)軸向力較小時(shí)也可以選用深溝球軸承、調(diào)心球軸承或調(diào)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。 聯(lián)接中軸的截面形狀必須是圓形 由于輪轂要相對(duì)于軸移動(dòng)，所以聯(lián)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(chǎn)生附加軸向力通常也采用柱面 兩種聯(lián)接中的軸表面形狀為圓柱面 聯(lián)接的變異 1．固定聯(lián)接，限制 6個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度。 板簧通常剛度較大，可在較小的變形條件下產(chǎn)生較大的壓緊力。 找出所有的局部最優(yōu)解，并從中找出全局最優(yōu)解，得到最好的設(shè)計(jì)方案。 功能面的變異 零件的幾何形狀由它的表面所構(gòu)成，一個(gè)零件通常有多個(gè)表面，在這些表面中與其他零部件相接觸的表面，與工作介質(zhì)或被加工物體相接觸的表面稱為 功能表面 。 以軸轂聯(lián)接為例。 力鎖合聯(lián)接依靠被聯(lián)接件表面間的壓力所派生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力，表面間壓力的產(chǎn)生可以依靠多種不同的結(jié)構(gòu)措施。 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)稱形狀，以使承載時(shí)最大壓應(yīng)力大于最大拉應(yīng)力 壓應(yīng)力拉應(yīng)力壓應(yīng)力拉應(yīng)力 材料的變異 塑料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較差，螺紋聯(lián)接件產(chǎn)生的裝配力很容易使塑料零件損壞。 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) 使用成型材料并經(jīng)焊接成形的結(jié)構(gòu) 由于使用了槽鋼、角鋼、帶鋼等型材，使焊接工作量更小 C 的焊口承受較大的彎矩，影響其承載能力。 3．減小應(yīng)力集中 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 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。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以減少由于這些因素對(duì)工作精度造成的影響。 通過(guò)大量事實(shí)使人們認(rèn)識(shí)到不能要求操作者無(wú)限制地適應(yīng)機(jī)器的要求，而應(yīng)使機(jī)器的操作方法適應(yīng)人的生理和心理特點(diǎn)，只有這樣才能使操作者在最佳的生理及心理狀態(tài)下工作，使人和機(jī)器所組成的人 —機(jī)系統(tǒng)發(fā)揮最佳效能。 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) 在顯示儀表的設(shè)計(jì)中應(yīng)使操作者觀察方便，觀察后容易正確地理解儀表顯示的內(nèi)容，這要通過(guò)正確地選擇 儀表的顯示形式 、 儀表的刻度分布 、儀表的擺放位臵 以及多個(gè) 儀表的組合 實(shí)現(xiàn) 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) 選擇顯示器形式主要應(yīng)依據(jù)顯示器的功能特點(diǎn)和人的視覺(jué)特性，試驗(yàn)表明人在認(rèn)讀不同形式的顯示器時(shí)正確認(rèn)讀的概率差別較大。 快動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu) 對(duì)于需要經(jīng)常拆卸的零部件結(jié)構(gòu)不但應(yīng)使聯(lián)接可靠，還應(yīng)使拆卸操作盡量方便。 快動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu) 快動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu)通過(guò)零件的彈性變形達(dá)到聯(lián)接的目的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。 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) 儀表擺放位臵的選擇應(yīng)以方便認(rèn)讀為標(biāo)準(zhǔn)。 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) 當(dāng)操作人員長(zhǎng)時(shí)間保持某一種姿勢(shì)時(shí)，身體的某些肌肉長(zhǎng)期處于收縮狀態(tài)，肌肉壓迫血管使血液流通受阻，血液不能為肌肉輸送足夠的氧，肌肉的這種工作狀態(tài)稱為靜態(tài)肌肉施力狀態(tài)。 正切機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu) 33???? ??? tg6sin3???? ??? 兩種凸輪近似機(jī)構(gòu)都可以得到手輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與擺桿擺動(dòng)角之間的近似線性關(guān)系。 3．減小應(yīng)力集中 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 過(guò)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(guò)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(jì) 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(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸及形狀的變化，這些變化都會(huì)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(jì)中應(yīng)盡力避免這種情況。 提高性能的設(shè)計(jì) 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)