【正文】 結(jié)構(gòu)形狀。零部件主要的功能有承受載荷、傳遞運(yùn)動和動力，以及保證或保持有關(guān)零件或部件之間的相對位置或運(yùn)動軌跡等。設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足從機(jī)器整體考慮對它的功能要求。 (2)功能合理的分配： 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，根據(jù)具體情況，通常有必要將任務(wù)進(jìn)行合理的分配，即將一個功能分解為多個分功能。每個分功能都要有確定的結(jié)構(gòu)承擔(dān)，各部分結(jié)構(gòu)之間應(yīng)具有合理、協(xié)調(diào)的聯(lián)系，以達(dá)到總功能的實(shí)現(xiàn)。多結(jié)構(gòu)零件承擔(dān)同一功能可以減輕零件負(fù)擔(dān)，延長使用壽命。 V型帶截面的結(jié)構(gòu)是任務(wù)合理分配的一個例子。纖維繩用來承受拉力；橡膠填充層承受帶彎曲時的拉伸和壓縮；包布層與帶輪輪槽作用，產(chǎn)生傳動所需的摩擦力。 例如，若只靠螺栓預(yù)緊產(chǎn)生的摩擦力來承受橫向載荷時，會使螺栓的尺寸過大，可增加抗剪元件，如銷、套筒和鍵等，以分擔(dān)橫向載荷來解決這一問題。 (3)功能集中： 為了簡化機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，降低加工成本，便于安裝，在某些情況下，可由一個零件或部件承擔(dān)多個功能。功能集中會使零件的形狀更加復(fù)雜，但要有度，否則反而影響加工工藝、增加加工成本，設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)具體情況而定。 (1)等強(qiáng)度準(zhǔn)則 零件截面尺寸的變化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力變化相適應(yīng)，使各截面的強(qiáng)度相等。按等強(qiáng)度原理設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，材料可以得到充分的利用，從而減輕了重量、降低成本。如懸臂支架、階梯軸的設(shè)計(jì)等。見圖。 (2)合理力流結(jié)構(gòu) 為了直觀地表示力在機(jī)械構(gòu)件中怎樣傳遞的狀態(tài)，將力看作猶如水在構(gòu)件中流動，這些力線匯成力流。表示這個力的流動在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考察中起著重要的作用。 力流在構(gòu)件中不會中斷，任何一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(jì)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(qiáng)度。圖例舉幾個典型的實(shí)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(jì)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(qiáng)度的重要因素。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。 (4)使載荷平衡結(jié)構(gòu) 在機(jī)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(fù)荷，降低其精度和壽命，同時也降低了機(jī)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(fù)載減小。如圖 為保證零件在使用期限內(nèi)正常地實(shí)現(xiàn)其功能，必須使其具有足夠的剛度。 機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是：保證功能的實(shí)現(xiàn)，使產(chǎn)品達(dá)到要求的性能。但是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)中應(yīng)力求使產(chǎn)品有良好的加工工藝性。 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(jì)準(zhǔn)則簡述如下： （ 1）合理劃分裝配單元 整機(jī)應(yīng)能分解成若干可單獨(dú)裝配的單元（部件或組件），以實(shí)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(yàn)和維修。 （ 2）使零部件得到正確安裝 保證零件準(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)，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(jì)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(jì)；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(jì)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(jì)一個能吸引顧客的外觀是一個重要的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jī)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(jì)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(diǎn)綴 在機(jī)械產(chǎn)品表面涂漆，除具有防止腐蝕的功能外，還可增強(qiáng)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。 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作步驟 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程是綜合分析、繪圖、計(jì)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(jì)結(jié)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制，將實(shí)現(xiàn)其目的的功能分解成幾個功能。然后從實(shí)現(xiàn)機(jī)器主要功能（指機(jī)器中對實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)主要功能的機(jī)器。 ： 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(yùn)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(jì)中要充分注意標(biāo)準(zhǔn)件、常用件和通用件的應(yīng)用，以減少設(shè)計(jì)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(shí)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(diǎn)更多的是以直覺方式進(jìn)行的，即不是以系統(tǒng)的方式進(jìn)行的。 ： 對承載零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷分析，必要時計(jì)算其承載強(qiáng)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(jìn)行改進(jìn)。 ：按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會指標(biāo)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(jìn)?？紤]零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jī)構(gòu)的浪費(fèi)。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。 演講完畢，謝謝觀看！