機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(shj)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)(shj)第一頁，共65頁。第1頁/共64頁第二頁，共65頁。第2頁/共64頁第三頁，共65頁。工作面工作面功能功能(gngnng)面面第3頁/共64頁第四頁，共65頁。第4頁/共64頁第五頁，共65頁。導(dǎo)向(do xin)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向(do xin)結(jié)構(gòu)繩索(shn su)搖桿搖桿螺紋螺紋“面面”彈簧彈簧第5頁/共64頁第六頁，共65頁。v滾花型和元寶型釘頭用于手工擰緊，不需專門工具，使用方便；第滾花型和元寶型釘頭用于手工擰緊，不需專門工具，使用方便；第6 6、7 7、8 8種方案的扳手作用在螺釘頭的內(nèi)表面，可使螺紋聯(lián)接件表面整齊

2、美觀種方案的扳手作用在螺釘頭的內(nèi)表面，可使螺紋聯(lián)接件表面整齊美觀(migun)(migun)；最后四種分別是用；最后四種分別是用“十字十字”型螺絲刀和型螺絲刀和“一字一字”型螺絲刀擰緊的螺釘頭部形狀，所需的扳手空間小，但擰緊力矩也?。豢梢韵胂?，還有許多可以作為螺釘頭部形狀的設(shè)計(jì)方案，實(shí)際上所有的可加工表面都是可選方案，只是不同的頭部形狀需要用不同的專用工具擰緊，在設(shè)計(jì)新的螺釘頭部形狀方案時(shí)要同時(shí)考慮擰緊工具的形狀和操作方法。型螺絲刀擰緊的螺釘頭部形狀，所需的扳手空間小，但擰緊力矩也小；可以想像，還有許多可以作為螺釘頭部形狀的設(shè)計(jì)方案，實(shí)際上所有的可加工表面都是可選方案，只是不同的頭部形狀需要用

3、不同的專用工具擰緊，在設(shè)計(jì)新的螺釘頭部形狀方案時(shí)要同時(shí)考慮擰緊工具的形狀和操作方法。 第6頁/共64頁第七頁，共65頁。第7頁/共64頁第八頁，共65頁。第8頁/共64頁第九頁，共65頁。含油位置(wi zhi)變換第9頁/共64頁第十頁，共65頁。第10頁/共64頁第十一頁，共65頁。第11頁/共64頁第十二頁，共65頁。 棘輪機(jī)構(gòu)的變異棘輪機(jī)構(gòu)的變異(biny)設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)分析v將以上這些要素進(jìn)行交叉(jioch)組合變換可以得到更多的結(jié)構(gòu)方案，這些方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)，通過對這些方案各自特點(diǎn)的分析并結(jié)合具體的應(yīng)用條件可以從中確定較好的結(jié)構(gòu)方案。第12頁/共64頁第十三頁，共65頁。第13頁/

4、共64頁第十四頁，共65頁。第14頁/共64頁第十五頁，共65頁。第15頁/共64頁第十六頁，共65頁。第16頁/共64頁第十七頁，共65頁。形鎖合力鎖合第17頁/共64頁第十八頁，共65頁。材料的變異(biny)在彈性聯(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，對聯(lián)軸器的工作性能也有很大的影響?？蛇x作彈性元件的材料有金屬、橡膠、尼龍、膠木等套筒聯(lián)軸器剛性(n xn)精度高第18頁/共64頁第十九頁，共65頁。形狀形狀(xngzhun)變異變異軸2軸1第19頁/共64頁第二十頁，共65頁。組合創(chuàng)新同類組合雙人自行車雙體船多楔帶大尺寸螺釘預(yù)緊異類(

5、yli)組合多頭螺絲刀組合機(jī)床功能附加組合自行車貨架+車筐+車燈+后視鏡材料組合V帶多種材料組合鋼筋+水泥+沙子建筑材料第20頁/共64頁第二十一頁，共65頁。彈性（柔性(ru xn)）結(jié)構(gòu)空氣壓縮機(jī)配氣機(jī)構(gòu)無摩擦(mc)、無間隙，運(yùn)動(dòng)精度高第21頁/共64頁第二十二頁，共65頁。 6 . 4 6 . 4 引 入 新 的 結(jié) 構(gòu)引 入 新 的 結(jié) 構(gòu)(jigu)(jigu)要素要素 快速連接結(jié)構(gòu)快速連接結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)第22頁/共64頁第二十三頁，共65頁。第23頁/共64頁第二十四頁，共65頁。 快動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu)要求聯(lián)接件具有較好的彈性，多采用塑料或薄鋼板材料，如采用其他材料應(yīng)通過快

6、動(dòng)聯(lián)接結(jié)構(gòu)要求聯(lián)接件具有較好的彈性，多采用塑料或薄鋼板材料，如采用其他材料應(yīng)通過(tnggu)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小聯(lián)接件的剛度，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小聯(lián)接件的剛度， 圖所示的即為一組這樣的結(jié)構(gòu)。圖所示的即為一組這樣的結(jié)構(gòu)。 第24頁/共64頁第二十五頁，共65頁。另一組可快速另一組可快速(kui s)裝配的聯(lián)接結(jié)構(gòu)裝配的聯(lián)接結(jié)構(gòu)定位槽防止兩半(lin bn)螺母松開襯套變形(bin xng)抱住銷釘銷釘過盈裝入快速插入最后擰緊1/4圈斜面壓緊第25頁/共64頁第二十六頁，共65頁。 6 . 4 6 . 4 引 入 新 的 結(jié) 構(gòu)引 入 新 的 結(jié) 構(gòu)(jigu)(jigu)要素要素 組合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)

7、(jigu)(jigu)四合(s h)一第26頁/共64頁第二十七頁，共65頁。圖中所示為某包裝機(jī)中的一個(gè)支架構(gòu)件。圖圖中所示為某包裝機(jī)中的一個(gè)支架構(gòu)件。圖a所示為原設(shè)計(jì)，由所示為原設(shè)計(jì)，由11個(gè)零件組成。圖個(gè)零件組成。圖b為改進(jìn)為改進(jìn)(gijn)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。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。第27頁/共64頁第二十八頁，共65頁。按通常的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法按通常的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法(fngf)，指甲刀應(yīng)具有圖中所示的結(jié)構(gòu)。通過將多個(gè)零件的功能集中到少量零件上的

8、組合設(shè)計(jì)方法，指甲刀應(yīng)具有圖中所示的結(jié)構(gòu)。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(fngf)，指甲刀改為圖，指甲刀改為圖b所示結(jié)構(gòu)。所示結(jié)構(gòu)。 第28頁/共64頁第二十九頁，共65頁。 圖所示為三種自攻螺釘結(jié)構(gòu)圖所示為三種自攻螺釘結(jié)構(gòu) 它們它們(t men)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?；?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。第29頁/共64頁第三十頁，共65頁。6.4 6.4 引入新的結(jié)構(gòu)要素引入新的結(jié)構(gòu)要素(yo (yo s)s) 智能結(jié)構(gòu)智能結(jié)構(gòu)第30

9、頁/共64頁第三十一頁，共65頁。6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法油高壓(goy)區(qū)多級杠桿下來第31頁/共64頁第三十二頁，共65頁。 6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法第32頁/共64頁第三十三頁，共65頁。 6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法測頭與量具體分離，采用(ciyng)不同膨脹系數(shù)材料，減少測量誤差第33頁/共64頁第三十四頁，共65頁。6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法離心力抵消(dxio)介質(zhì)作用力產(chǎn)生的彎矩第34頁/共64

10、頁第三十五頁，共65頁。6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法第35頁/共64頁第三十六頁，共65頁。6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法第36頁/共64頁第三十七頁，共65頁。 6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法第37頁/共64頁第三十八頁，共65頁。6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法第38頁/共64頁第三十九頁，共65頁。6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法第39頁/共64頁第四十頁，共65頁。一試驗(yàn)說明了關(guān)于

11、機(jī)械精度的均化原理：一試驗(yàn)說明了關(guān)于機(jī)械精度的均化原理：在機(jī)構(gòu)中如果有多個(gè)聯(lián)接點(diǎn)同在機(jī)構(gòu)中如果有多個(gè)聯(lián)接點(diǎn)同時(shí)對一種運(yùn)動(dòng)起限制作用，則運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)時(shí)對一種運(yùn)動(dòng)起限制作用，則運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)誤差決定于各聯(lián)接點(diǎn)的綜合影響，其運(yùn)動(dòng)誤差決定于各聯(lián)接點(diǎn)的綜合影響，其運(yùn)動(dòng)精度高于一個(gè)動(dòng)精度高于一個(gè)(y (y )聯(lián)接點(diǎn)的限制作聯(lián)接點(diǎn)的限制作用。在一定條件下增加螺旋傳動(dòng)中起作用用。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，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。而且可以提高傳動(dòng)精度。6.5 6.5

12、 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu (lu j)j)方法方法第40頁/共64頁第四十一頁，共65頁。6.5 6.5 引入新的邏輯引入新的邏輯(lu j)(lu j)方法方法第41頁/共64頁第四十二頁，共65頁。6 . 6 6 . 6 引 入 新 的 設(shè) 計(jì)引 入 新 的 設(shè) 計(jì)(shj)(shj)理念理念第42頁/共64頁第四十三頁，共65頁。第43頁/共64頁第四十四頁，共65頁。第44頁/共64頁第四十五頁，共65頁。第45頁/共64頁第四十六頁，共65頁。第46頁/共64頁第四十七頁，共65頁。第47頁/共64頁第四十八頁，共65頁。第48頁/共64頁第四十九頁，共65頁。第49頁/共6

13、4頁第五十頁，共65頁。第50頁/共64頁第五十一頁，共65頁。6 . 6 6 . 6 引 入 新 的 設(shè) 計(jì)引 入 新 的 設(shè) 計(jì)(shj)(shj)理念理念第51頁/共64頁第五十二頁，共65頁。6 . 6 6 . 6 引 入 新 的 設(shè) 計(jì)引 入 新 的 設(shè) 計(jì)(shj)(shj)理念理念第52頁/共64頁第五十三頁，共65頁。第53頁/共64頁第五十四頁，共65頁。6 . 6 6 . 6 引 入 新 的 設(shè) 計(jì)引 入 新 的 設(shè) 計(jì)(shj)(shj)理念理念第54頁/共64頁第五十五頁，共65頁。6 . 6 6 . 6 引 入 新 的 設(shè) 計(jì)引 入 新 的 設(shè) 計(jì)(shj)(shj)

14、理念理念 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。例如V帶傳動(dòng)中帶的設(shè)計(jì)壽命較低，需要經(jīng)常更換。V帶是無端帶，如果將帶輪設(shè)置在兩固定(gdng)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 。 圖中所示的彈性套柱 銷聯(lián)軸器的彈性元件由于使用 橡膠材料所以壽命較低，聯(lián)軸 器兩端通常聯(lián)接較大設(shè)備，更換彈性元件時(shí)很難移動(dòng)這些設(shè)備，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為彈性元件的拆卸和裝配留有必要的空間。 第55頁/共64頁第五十六頁，共65頁。6.6 6.6 引入新的設(shè)計(jì)引入新的設(shè)計(jì)(

15、shj)(shj)理念理念 在機(jī)械設(shè)計(jì)中很多設(shè)計(jì)參數(shù)是依靠調(diào)整(tiozhng)過程實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)對機(jī)器進(jìn)行維修時(shí)要破壞某些經(jīng)過調(diào)整(tiozhng)的裝配關(guān)系，維修后需要重新調(diào)整(tiozhng)這些參數(shù)，這就增加了維修工作的難度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)減少維修工作中對已有裝配關(guān)系的破壞，使維修更容易進(jìn)行。 圖中所示軸承座結(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。圖b的結(jié)構(gòu)中軸承座與機(jī)體的裝配關(guān)系和軸承蓋與軸承座的裝配關(guān)系互相獨(dú)立，更換軸承時(shí)不需要破壞軸承座與機(jī)體的裝配關(guān)系。第56頁/共64頁第五十七頁，共65頁。第57頁/共64頁第五十八頁

16、，共65頁。第58頁/共64頁第五十九頁，共65頁。 圖所示的軸結(jié)構(gòu)中，圖圖所示的軸結(jié)構(gòu)中，圖a a將軸上的兩個(gè)將軸上的兩個(gè)(lin(lin )鍵槽沿周向成鍵槽沿周向成900900布布置，這兩個(gè)置，這兩個(gè)(lin(lin )鍵槽必須兩次裝卡才能完成加工；圖鍵槽必須兩次裝卡才能完成加工；圖b b的結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)中將兩個(gè)將兩個(gè)(lin(lin )鍵槽布置在同一周向位置，使得可以一次裝卡完成加鍵槽布置在同一周向位置，使得可以一次裝卡完成加工，方便了裝卡，提高了加工效率。工，方便了裝卡，提高了加工效率。第59頁/共64頁第六十頁，共65頁。 圖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

17、側(cè)沒有工作表面，不需要切削加工。在圖圖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a的結(jié)構(gòu)中沒有可供加工導(dǎo)軌工作表面使用的裝卡定位表向；在圖的結(jié)構(gòu)中沒有可供加工導(dǎo)軌工作表面使用的裝卡定位表向；在圖b的結(jié)構(gòu)中雖然設(shè)置了裝卡定位表面，但是由于表面過小，用它定位裝卡在加工中不能使零件的結(jié)構(gòu)中雖然設(shè)置了裝卡定位表面，但是由于表面過小，用它定位裝卡在加工中不能使零件(ln jin)獲得足夠的剛度；在圖獲得足夠的剛度；在圖c的結(jié)構(gòu)中增大了定位面的面積，并在上部增加了工藝臍，作為定位裝卡的輔助支撐，由于工藝臍在鉆床工作中沒有任何作用，通常在加工完成后將其去

18、除。的結(jié)構(gòu)中增大了定位面的面積，并在上部增加了工藝臍，作為定位裝卡的輔助支撐，由于工藝臍在鉆床工作中沒有任何作用，通常在加工完成后將其去除。 第60頁/共64頁第六十一頁，共65頁。第61頁/共64頁第六十二頁，共65頁。 （ 2 2）方便加工）方便加工 圖所示的箱形結(jié)構(gòu)頂面有兩個(gè)不平行平面，要通過兩次裝卡才圖所示的箱形結(jié)構(gòu)頂面有兩個(gè)不平行平面，要通過兩次裝卡才能完成加工；圖能完成加工；圖b b將其改為將其改為( (i wi)i wi)兩個(gè)平行平面，可以一次裝卡兩個(gè)平行平面，可以一次裝卡完成加工；圖完成加工；圖c c將兩個(gè)平面改為將兩個(gè)平面改為( (i wi)i wi)平行而且等高，可以將兩平行而且等高，可以將兩個(gè)平面作為一個(gè)幾何要素進(jìn)行加工。個(gè)平面作為一個(gè)幾何要素進(jìn)行加工。 第62頁/共64頁第六十三頁，共65頁。 （2）方便加工）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，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如果為加工過程創(chuàng)造條件，使得(sh de)某些加工過程可以成組進(jìn)行，將會(huì)明顯地提高