材料加工新技術(shù)與新工藝結(jié)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-02-09 05:23本頁面
【正文】 能的重要因素，功能表面的設(shè)計(jì)是零部件設(shè)計(jì)的核心問題。 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、位臵、順序等。 功能面的變異 功能面的變異 功能面的變異 壓簧的壓縮距離不應(yīng)過大，否則容易引起彈簧的失穩(wěn)，如確需使用較大的壓縮距離則應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。 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。 功能面的變異 由于采用三角形按鍵，使最小寬度縮小為 24mm，比原方案減小 29％。 功能面的變異 挺桿 2與搖桿 1通過一球面相接觸，球面在挺桿上。 上方零件為凹形，下方零件為凸形。 聯(lián)接的變異 聯(lián)接的作用是通過零件的工作表面與其他零件的相應(yīng)表面的接觸實(shí)現(xiàn)的，不同形式的聯(lián)接由于相接觸的工作表面形狀不同，表面間所施加的緊固力不同，從而對零件的自由度形成不同的約束。按照設(shè)計(jì)要求，軸與輪轂的聯(lián)接對相對運(yùn)動(dòng)自由度的限制可能有： 聯(lián)接的變異 1．固定聯(lián)接，限制 6個(gè)相對運(yùn)動(dòng)自由度。 3．轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，限制 5個(gè)相對運(yùn)動(dòng)自由度。 聯(lián)接的變異 3．轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，限制 5個(gè)相對運(yùn)動(dòng)自由度。 聯(lián)接中軸的截面形狀必須是圓形 由于輪轂要相對于軸移動(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)相對運(yùn)動(dòng)自由度。 由于輪轂要相對于軸移動(dòng)，所以軸表面必須是除完整圓柱面以外的其他柱面，如滑鍵聯(lián)接、導(dǎo)鍵聯(lián)接。 聯(lián)接的變異 按照聯(lián)接中形成鎖合力的條件可將固定式軸轂聯(lián)接分為形鎖合聯(lián)接和力鎖合聯(lián)接。 聯(lián)接的變異 非圓截面加工困難，特別是非圓截面孔加工更困難，所以這些形狀的截面實(shí)際應(yīng)用較少。 聯(lián)接的變異 按照聯(lián)接中形成鎖合力的條件可將固定式軸轂聯(lián)接分為形鎖合聯(lián)接和力鎖合聯(lián)接。 過盈配合是一種常用的結(jié)構(gòu)措施，它以最簡單的結(jié)構(gòu)形狀獲得足夠的壓力，缺點(diǎn)是裝配和拆卸都很不方便，并引起較大的應(yīng)力集中。 聯(lián)接的變異 為構(gòu)造裝拆方便的力鎖合聯(lián)接結(jié)構(gòu)必須使聯(lián)接裝配時(shí)表面間無過盈，裝配后通過其他調(diào)整措施使表面間產(chǎn)生過盈，拆卸過程則相反。 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)位臵變異和支點(diǎn)軸承的種類及其組合的變異。 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。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中既要根據(jù)功能的要求合理地選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，又要根?jù)材料的種類確定適當(dāng)?shù)募庸すに?，并根?jù)加工工藝的要求確定適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，只有通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能使所選擇的材料最充分地發(fā)揮優(yōu)勢。 彈性聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)中需要選擇彈性元件的材料，由于所選彈性元件材料的不同，使得聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)變化很大。 材料的變異 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。 鋼材受拉和受壓時(shí)的力學(xué)特性基本相同，因此鋼梁結(jié)構(gòu)多為對稱結(jié)構(gòu)。 在兩個(gè)被聯(lián)接件上分別做出形狀簡單的搭鉤和凹槽，裝配時(shí)利用塑料零件彈性變形量大的特點(diǎn)使搭鉤與凹槽互相咬合實(shí)現(xiàn)聯(lián)接，裝配過程簡單準(zhǔn)確，便于操作。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常通過加大截面尺寸的方法增大結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。 材料的變異 塑料材料由于剛度差，鑄造后的冷卻不均勻造成的內(nèi)應(yīng)力極易引起結(jié)構(gòu)翹曲，所以塑料結(jié)構(gòu)的肋板應(yīng)與壁厚相近并均勻?qū)ΨQ。 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。 材料的變異 例 71 棘輪機(jī)構(gòu)的變異設(shè)計(jì)分析 通過變換功能面的數(shù)量 通過減小輪齒尺寸使輪齒的齒數(shù)增多，由于齒數(shù)增加使傳動(dòng)的最小反應(yīng)角度減小，傳動(dòng)精度提高 c和 d通過兩個(gè)棘爪同時(shí)受力的方法提高了承載能力。 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) 采用整體材料以切削方法成形時(shí)的不同結(jié)構(gòu)方案 用于單件或小批量生產(chǎn)的情況。 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) 使用薄板沖壓毛坯的不同結(jié)構(gòu)方案 沖壓結(jié)構(gòu)具有重量輕、節(jié)省材料和大批量生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于生產(chǎn)批量較大的場合。 a的焊口只起聯(lián)接作用，基本不承擔(dān)載荷；其余幾種結(jié)構(gòu)的焊口都要承擔(dān)工作載荷，因此對焊接質(zhì)量要求較高； 方案 c的焊口較長，焊接成本高；方案 d中的底板在焊接中容易翹曲，影響焊接質(zhì)量。 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) 使用整體材料與板材經(jīng)焊接成形的結(jié)構(gòu) 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)。 強(qiáng)度和剛度是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題，通過正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以 減小單位載荷所引起的材料應(yīng)力和變形量 ，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。 1．載荷分擔(dān) 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 載荷引起結(jié)構(gòu)受力，如果多種載荷作用在同一結(jié)構(gòu)上就可能引起局部應(yīng)力過大。 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)作用會在軸上引起較大應(yīng)力。 1．載荷分擔(dān) 提高強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 蝸桿軸系結(jié)構(gòu) 蝸桿傳動(dòng)產(chǎn)生的軸向力較大，使得軸承在承受徑向載荷同時(shí)承受較大的軸向載荷。 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。 在對稱位臵布臵三個(gè)行星輪，使行星輪產(chǎn)生的力在中心輪和系桿上合成為力偶，減小了有害力的傳播范圍。 在零件的截面形狀發(fā)生變化處力流會發(fā)生變化，局部力流密度的增加引起應(yīng)力集中。 零件受力變形時(shí)不同位臵的變形阻力 (剛度 )不相同也會引起應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)中通過降低應(yīng)力集中處
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