【正文】 條力線都不會突然消失，必然是從一處傳入，從另一處傳出。力流的另一個特性是它傾向于沿最短的路線傳遞，從而在最短路線附近力流密集，形成高應(yīng)力區(qū)。其它部位力流稀疏，甚至沒有力流通過，從應(yīng)力角度上講，材料未能充分利用。因此，若為了提高構(gòu)件的剛度，應(yīng)該盡可能按力流最短路線來設(shè)計零件的形狀，減少承載區(qū)域，從而累積變形越小，提高了整個構(gòu)件的剛度，使材料得到充分利用。 如懸臂布置的小錐齒輪，錐齒輪應(yīng)盡量靠近軸承以減小懸臂長度，提高軸的彎曲強度。圖例舉幾個典型的實例。 (3)減小應(yīng)力集中結(jié)構(gòu) 當(dāng)力流方向急劇轉(zhuǎn)折時，力流在轉(zhuǎn)折處會過于密集，從而引起應(yīng)力集中，設(shè)計中應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取措施，使力流轉(zhuǎn)向平緩。 應(yīng)力集中是影響零件疲勞強度的重要因素。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量避免或減小應(yīng)力集中。其方法在相應(yīng)的章節(jié)會作介紹，如增大過度圓角、采用卸載結(jié)構(gòu)等。如圖 4)使載荷平衡結(jié)構(gòu) 在機器工作時，常產(chǎn)生一些無用的力，如慣性力、斜齒輪軸向力等，這些力不但增加了軸和軸襯等零件的負荷，降低其精度和壽命，同時也降低了機器的傳動效率。所謂載荷平衡就是指采取結(jié)構(gòu)措施部分或全部平衡無用力，以減輕或消除其不良的影響。這些結(jié)構(gòu)措施主要采用平衡元件、對稱布置等。 例如，同一軸上的兩個斜齒圓柱齒輪所產(chǎn)生的軸向力，可通過合理選擇輪齒的旋向及螺旋角的大小使軸向力相互抵消，使軸承負載減小。如圖 為保證零件在使用期限內(nèi)正常地實現(xiàn)其功能，必須使其具有足夠的剛度。 機械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的是：保證功能的實現(xiàn)，使產(chǎn)品達到要求的性能。但是，結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果對產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)成本及質(zhì)量有著不可低估的影響。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)力求使產(chǎn)品有良好的加工工藝性。 所謂好的加工工藝指的是零部件的結(jié)構(gòu)易于加工制造，任何一種加工方法都有可能不能制造某些結(jié)構(gòu)的零部件，或生產(chǎn)成本很高，或質(zhì)量受到影響。因此，對于設(shè)計者認識一種加工方法的特點非常重要，以便在設(shè)計結(jié)構(gòu)時盡可能的揚長避短。 實際中，零部件結(jié)構(gòu)工藝性受到諸多因素的制約，如生產(chǎn)批量的大小會影響坯件的生成方法；生產(chǎn)設(shè)備的條件可能會限制工件的尺寸；此外，造型、精度、熱處理、成本等方面都有可能對零部件結(jié)構(gòu)的工藝性有制約作用。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮上述因素對工藝性的影響。 裝配是產(chǎn)品制造過程中的重要工序，零部件的結(jié)構(gòu)對裝配的質(zhì)量、成本有直接的影響。有關(guān)裝配的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則簡述如下： （ 1）合理劃分裝配單元 整機應(yīng)能分解成若干可單獨裝配的單元（部件或組件），以實現(xiàn)平行且專業(yè)化的裝配作業(yè)，縮短裝配周期，并且便于逐級技術(shù)檢驗和維修。 （ 2）使零部件得到正確安裝 保證零件準確的定位。圖所示的兩法蘭盤用普通螺栓連接。圖（ a）所示的結(jié)構(gòu)無徑向定位基準，裝配時不能保證兩孔的同軸度；圖（ b）以相配的圓柱面作為定位基準，結(jié)構(gòu)合理。 避免雙重配合。圖 (a)中的零件 A有兩個端面與零件 B配合，由于制造誤差，不能保證零件 A的正確位置。圖 （ b）結(jié)構(gòu)合理。 防止裝配錯誤。圖所示軸承座用兩個銷釘定位。圖（ a）中兩銷釘反向布置，到螺栓的距離相等，裝配時很可能將支座旋轉(zhuǎn) 180176。安裝，導(dǎo)致座孔中心線與軸的中心線位置偏差增大。因此，應(yīng)將兩定位銷布置在同一側(cè)，或使兩定位銷到螺栓的距離不等。 （ 3）使零部件便于裝配和拆卸 結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)保證有足夠的裝配空間，如扳手空間；避免過長配合以免增加裝配難度，使配合面擦傷，如有些階梯軸的設(shè)計；為便于拆卸零件，應(yīng)給出安放拆卸工具的位置，如軸承的拆卸。如圖。 產(chǎn)品的設(shè)計不僅要滿足功能要求，而且還應(yīng)考慮產(chǎn)品造型的美學(xué)價值，使之對人產(chǎn)生吸引力。從心理學(xué)角度看，人60%的決定取決于第一印象。技術(shù)產(chǎn)品的社會屬性是商品，在買方市場的時代，為產(chǎn)品設(shè)計一個能吸引顧客的外觀是一個重要的設(shè)計要求；同時造型美觀的產(chǎn)品可使操作者減少因精力疲憊而產(chǎn)生的誤操作。 外觀設(shè)計包括三個方面：造型、顏色和表面處理。 考慮造型時，應(yīng)注意下述三個問題： （ 1）尺寸比例協(xié)調(diào) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意保持外形輪廓各部分尺寸之間均勻協(xié)調(diào)的比例關(guān)系，應(yīng)有意識地應(yīng)用 黃金分割法 來確定尺寸，使產(chǎn)品造型更具美感。 （ 2）形狀簡單統(tǒng)一 機械產(chǎn)品的外形通常由各種基本的幾何形體（長方體、圓柱體、錐體等）組合而成。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)使這些形狀配合適當(dāng)，基本形狀應(yīng)在視覺上平衡，接近對稱又不完全對稱的外形易產(chǎn)生傾倒的感覺；盡量減少形狀和位置的變化，避免過分凌亂；改善加工工藝 （ 3）色彩、圖案的支持和點綴 在機械產(chǎn)品表面涂漆，除具有防止腐蝕的功能外，還可增強視覺效果。恰當(dāng)?shù)纳士墒共僮髡哐劬Φ钠诔潭冉档?，并能提高對設(shè)備顯示信息的辨別能力。 單色只使用于小構(gòu)件。大的特別是運動構(gòu)件如果只用一種顏色就會顯得單調(diào)無層次，一個小小的附加色塊會使整個色調(diào)活躍起來。在多個顏色并存的情況下，應(yīng)有一個起主導(dǎo)作用的底色，和底色相對應(yīng)的顏色叫對比色。但在一個產(chǎn)品上，不同色調(diào)的數(shù)量不宜太多，太多的色彩會給人一種華而不實的感覺。 舒服的色彩大約位于從淺黃、綠黃到棕的區(qū)域。這個趨勢是漸暖，正黃正綠往往顯得不舒服；強烈的灰色調(diào)顯得壓抑。對于冷環(huán)境應(yīng)用暖色，如黃、橙黃和紅。對于熱環(huán)境用冷色，如淺藍。所有顏色都應(yīng)淡化。另外，通過一定的色彩配置可使產(chǎn)品顯得安全、穩(wěn)固。將形狀變化小的、面積較大的平面配置淺色，而將運動、活躍輪廓的元件配置深色；深色應(yīng)安置于機械的下部，淺色置于上部。 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作步驟 不同類型的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中各種具體情況的差別很大，沒有必要以某種步驟按部就班的進行。通常是確定完成既定功能零部件的形狀、尺寸和布局。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程是綜合分析、繪圖、計算三者相結(jié)合的過程，其過程大致如下： 、統(tǒng)籌兼顧： 明確待設(shè)計結(jié)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制，將實現(xiàn)其目的的功能分解成幾個功能。然后從實現(xiàn)機器主要功能（指機器中對實現(xiàn)能量或物料轉(zhuǎn)換起關(guān)鍵作用的基本功能）的零部件入手，通常先從實現(xiàn)功能的結(jié)構(gòu)表面開始，考慮與其他相關(guān)零件的相互位置、聯(lián)結(jié)關(guān)系，逐漸同其它表面一起連接成一個零件，再將這個零件與其它零件聯(lián)結(jié)成部件，最終組合成實現(xiàn)主要功能的機器。 而后，再確定次要的、補充或支持主要部件的部件，如：密封、潤滑及維護保養(yǎng)等。 ： 在分析確定結(jié)構(gòu)的同時，粗略估算結(jié)構(gòu)件的主要尺寸并按一定的比例，通過繪制草圖，初定零部件的結(jié)構(gòu)。圖中應(yīng)表示出零部件的基本形狀，主要尺寸，運動構(gòu)件的極限位置，空間限制，安裝尺寸等。同時結(jié)構(gòu)設(shè)計中要充分注意標準件、常用件和通用件的應(yīng)用，以減少設(shè)計與制造的工作量。 ，確定最后的結(jié)構(gòu)方案： 綜合過程是指找出實現(xiàn)功能目的各種可供選擇的結(jié)構(gòu)的所有工作。分析過程則是評價、比較并最終確定結(jié)構(gòu)的工作?？赏ㄟ^改變工作面的大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式，系統(tǒng)地產(chǎn)生新方案。另外，綜合分析的思維特點更多的是以直覺方式進行的，即不是以系統(tǒng)的方式進行的。 人的感覺和直覺不是無道理的，多年在生活、生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗不自覺地產(chǎn)生了各種各樣的判斷能力，這種感覺和直覺在設(shè)計中起著較大的作用。 ： 對承載零部件的結(jié)構(gòu)進行載荷分析，必要時計算其承載強度、剛度、耐磨性等內(nèi)容。并通過完善結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)更加合理地承受載荷、提高承載能力及工作精度。同時考慮零部件裝拆、材料、加工工藝的要求，對結(jié)構(gòu)進行改進。 在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)對設(shè)計內(nèi)容進行想象和模擬，頭腦中要從各種角度考慮問題，想象可能發(fā)生的問題，這種假象的深度和廣度對結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量起著十分重要的作用。 ： 按技術(shù)、經(jīng)濟和社會指標不斷完善，尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，對照各種要求和限制，反復(fù)改進。考慮零部件的通用化、標準化，減少零部件的品種，降低生產(chǎn)成本。在結(jié)構(gòu)草圖中注出標準件和外購件。重視安全與勞保（即勞動條件：操作、觀察、調(diào)整是否方便省力、發(fā)生故障時是否易于排查、噪音等），對結(jié)構(gòu)進行完善。 ： 要考慮直觀上看物體是否勻稱、美觀。外觀不均勻時造成材料或機構(gòu)的浪費。出現(xiàn)慣性力時會失去平衡，很小的外部干擾力作用就可能失穩(wěn)，抗應(yīng)力集中和疲勞的性能也弱。 總之，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程是從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到總體、從粗略到精細，權(quán)衡利弊，反復(fù)檢查，逐步改進。 小 結(jié) 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計在機械設(shè)計中起著舉足輕重的作用。本章主要討論機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點、步驟和思維方式。機器工作原理及裝配的設(shè)計要求是確定零部件結(jié)構(gòu)和形狀的主要因素，其次是材料的選擇、制造工藝方面的要求，使之具有良好的工藝性（加工、裝配）。此外，零部件的結(jié)構(gòu)和形狀的完善對強度和剛度的提高有很大的影響。 演講完畢，謝謝觀看！