【正文】 。通過將多個(gè)零件的功能集中到少量零件上的組合設(shè)計(jì)方法，指甲刀改為圖 b所示結(jié)構(gòu)。圖 b為改進(jìn)設(shè)計(jì)，將所有結(jié)構(gòu)組合在一個(gè)零件上，零件精密鑄造后一次加工成形，大大地節(jié)省了加工工時(shí)，降低了成本。 圖 7— 64所示為某包裝機(jī)中的一個(gè)支架構(gòu)件。 為防止螺紋聯(lián)接的松脫，通常需要采取防松措施。 圖 7－ 62所示為另一組可快速裝配的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。圖 7－ 60所示為螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)（圖 a）和經(jīng)改進(jìn)的快動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu)（圖 b）對(duì)照?qǐng)D。近年來在設(shè)計(jì)中越來越多的被采用的快動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu)較好地滿足了這些要求。為使聯(lián)接具有 一定的使用壽命 ，應(yīng)使聯(lián)接結(jié)構(gòu)在安裝和拆卸過程中的 磨損盡量小 。 ? 現(xiàn)在使用這種方法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)很多，例如在計(jì)算機(jī)中使用的軟盤驅(qū)動(dòng)器中，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 (圖 7—59a)，用銷軸構(gòu)造鉸鏈，結(jié)構(gòu)復(fù)雜．占用空間大；現(xiàn)在的 軟盤驅(qū)動(dòng)器 設(shè)計(jì)中將這多處鉸鏈均改為彈性鉸鏈結(jié)構(gòu)，原來的銷軸和軸承被一片焊接在兩個(gè)部件之間的 彈性金屬片 取代 (圖 7— 59b)，靠金屬片的 彈性變形 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間的 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) ，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。為實(shí)現(xiàn)這一功能，內(nèi)燃機(jī)采用了一套 凸輪機(jī)構(gòu) 控制 吸、排氣閥 的 開閉 ，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。由于省去了運(yùn)動(dòng)副，使得機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，體積縮小，使機(jī)器的制造、安裝、調(diào)整及維護(hù)都帶來方便，這種設(shè)計(jì)方法正在為越來越多的設(shè)計(jì)所采用 ?，F(xiàn)在出現(xiàn)了一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 ——彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。 7． 4 新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 7． 4． 1 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)。 控制器的 操作應(yīng)有一定的阻力 ，操作阻力可以為操作過程提供反饋信息，提高操作過程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，并可防止因無意碰撞引起的錯(cuò)誤操作。為能準(zhǔn)確地分辨出不同的控制器，應(yīng)使不同的控制器之間的尺寸差別足夠明顯。 首先應(yīng)使操作者分辨出所需的控制器。人通過控制器對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，通過反饋信息了解調(diào)整的效果。重要的儀表應(yīng)擺放在視區(qū)中心，相關(guān)的儀表應(yīng)分組集中擺放，有固定使用順序的儀表應(yīng)按使用順序擺放。 200范圍內(nèi)，超過 177。 儀表擺放位置的選擇應(yīng)以方便認(rèn)讀為標(biāo)準(zhǔn)。 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、儀表的擺放位置以及多個(gè)儀表的組合實(shí)現(xiàn)。 ? 7． 3． 2 適合人的心理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，操作者要根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀況隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，操作者對(duì)設(shè)備工作情況的正確判斷是進(jìn)行正確的調(diào)整操作的基本條件之一。操縱力的施加方向應(yīng)選擇人容易發(fā)力的方向。 在設(shè)計(jì)需要人操作的機(jī)器時(shí)，首先要選擇操作者的操作姿勢(shì)，一般優(yōu)先選擇坐姿，特別是動(dòng)作頻率高、精度高、動(dòng)作幅度小的操作，或需要手腳并用的操作。試驗(yàn)表明人手臂發(fā)力能力的一般規(guī)律是 右手 發(fā)力 大 于左手， 向下 發(fā)力 大 于向上發(fā)力， 向內(nèi)大 于向外， 拉力大 于推力，沿手臂方向大 于垂直手臂方向。 表 7－ 2所示的幾種常用工具改進(jìn)前的形狀因?yàn)槭鼓承┘∪馓幱陟o態(tài)施力狀態(tài) ， 不適宜長時(shí)間使用 ， 改進(jìn)后使操作者的手更趨于 自然狀態(tài) ， 減少或消除了肌肉的靜態(tài)施力狀況 ， 使得長時(shí)間使用不易疲勞 。 乳酸不易排泄 ， 乳酸在肌肉中的積累會(huì)引起肌肉疲勞 、 疼痛 、 反應(yīng)遲鈍 。 ? 7． 3． 1 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) 人體在操作中靠肌肉的收縮對(duì)外做功 ， 做功所需的能量物質(zhì) （ 糖和氧 ） 要依靠血液輸送到肌肉 。 以下分別分析設(shè)計(jì)中考慮操作者的生理和心理特點(diǎn)應(yīng)遵循的基本原則，它不但是進(jìn)行創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，同時(shí)也可為創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供啟示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在第二次世界大戰(zhàn)期間美國飛機(jī)所發(fā)生的飛行事故中有 90％是由于人為因素造成的。 7． 3 結(jié)構(gòu)的宜人化設(shè)計(jì) 大多數(shù)機(jī)器設(shè)備要由人操作，在早期的機(jī)械設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)者認(rèn)為通過選拔和訓(xùn)練可以使人適應(yīng)任何復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備。 V帶是無端帶，如果將帶輪設(shè)置在兩固定支點(diǎn)間，則每次更換帶時(shí)都需要拆卸并移動(dòng)支點(diǎn)，為此通常將 帶輪設(shè)置在軸的懸臂端 。 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。 圖 748a所示軸承座結(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，而且需要破壞軸承座與機(jī)體的裝配關(guān)系。 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。 例如圖 7－ 47a所示的兩個(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，這在裝配過程中無論是人或是自動(dòng)化的機(jī)器都很難區(qū)別，裝錯(cuò)的可能性極大。 ? 3．簡(jiǎn)化裝配、調(diào)整和拆卸 加工好的零部件要經(jīng)過裝配才能成 為完整的機(jī)器，裝配的質(zhì)量直接影響機(jī) 器設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，設(shè)計(jì)中是否考慮裝 配過程的需要也直接影響裝配工作的難度。 ? 2．方便加工 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如果為加工過程創(chuàng)造條件，使得某些加工過程可以成組進(jìn)行，將會(huì)明顯地提高加工工作效率。如必須將其選為不同尺寸的軸承時(shí)可在尺寸較小的軸承外徑處 加裝套杯 。 例如 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。 ? 2．方便加工 切削加工所要形成的幾何表面的數(shù)量。 圖 7— 43所示為立式鉆床的床身結(jié)構(gòu)，床身左側(cè)為導(dǎo)軌，需要精加工，床身右側(cè)沒有工作表面，不需要切削加工。 在 圖 7— 41利所示的頂尖結(jié)構(gòu)中，圖 a結(jié)構(gòu)只有兩個(gè)圓錐表面，用卡盤無法裝卡；在圖 b的結(jié)構(gòu)中增加了一個(gè)圓柱形表面，這個(gè)表面在零件工作中不起作用，只是為了實(shí)現(xiàn)工藝過程而設(shè)置的，這種表面稱為工藝表面。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)機(jī)械切削加工機(jī)床的設(shè)備特點(diǎn)，為裝卡過程提供必要的 夾持面 ，夾持面的形狀和位置應(yīng)使零件在切削力的作用下具有足夠的剛度，零件上的被加工面應(yīng)能夠通過盡量少的裝卡次數(shù)得以完成。 ? 7． 2． 3 提高工藝性的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的結(jié)果要通過 制造、安裝、運(yùn)輸 等過程實(shí)現(xiàn)，機(jī)械設(shè)備使用過程中還要多次對(duì)其進(jìn)行 維修 、 調(diào)整 等操作，正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使這些過程可以進(jìn)行，好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使這些過程方便、順利地進(jìn)行。在圖7－ 39所示的兩種凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，凸輪和移動(dòng)從動(dòng)件與搖桿的 接觸點(diǎn)上 都會(huì)不可避免地發(fā)生 磨損 ，圖 a的結(jié)構(gòu)使得這兩處磨損對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)誤差的影響互相疊加， 而圖 b 的結(jié)構(gòu)則使得這兩處磨 損對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)誤差的影響 互相抵消，從而提高了機(jī)構(gòu)的 工作精度。 ? 4．誤差補(bǔ)償 在機(jī)械結(jié)構(gòu)工作過程中會(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。 經(jīng)過分析前支點(diǎn)的誤差對(duì)主軸前端的精度影響較大，所以在主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常將前支點(diǎn)的軸承精度選擇得比后支點(diǎn)高一個(gè)等級(jí)。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。圖 7－ 36所示為千分尺的測(cè)量誤差與其螺距誤差的對(duì)比圖，圖 a為千分尺的累積測(cè)量誤差，圖 b為通過萬能工具顯微鏡測(cè)得的該千分尺螺桿的螺距累積誤差。 ? 1．誤差均化 制造和安裝過程中產(chǎn)生的誤差是不可避免的，通過適當(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。 圖 7－ 35所示結(jié)構(gòu)中圖 a兩個(gè)凸球面接觸傳力，綜合曲率半徑較小，接觸應(yīng)力大；圖 b為凸球面與平面接觸，圖 c為凸球面與凹球面接觸，綜合曲率半徑依次增大，有利于改善球面支承的強(qiáng)度和剛度。 過盈結(jié)構(gòu) ? 4．減小接觸應(yīng)力 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