第六章機械結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計

1、第六章第六章 機械結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計機械結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念與基本要求機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念與基本要求 第二節(jié)第二節(jié) 轉(zhuǎn)動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計轉(zhuǎn)動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計第三節(jié)第三節(jié) 移動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計移動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計第四節(jié)第四節(jié) 構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計第五節(jié)第五節(jié) 機架的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計機架的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計第六節(jié)第六節(jié) 機械零件結(jié)構(gòu)的集成化與創(chuàng)新設(shè)計機械零件結(jié)構(gòu)的集成化與創(chuàng)新設(shè)計第七節(jié)第七節(jié) 機械零件結(jié)構(gòu)的模塊化與創(chuàng)新設(shè)計機械零件結(jié)構(gòu)的模塊化與創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念與基本要求機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念與基本要求 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計機械結(jié)構(gòu)設(shè)計就是將原

2、理方案設(shè)計結(jié)構(gòu)化，即把就是將原理方案設(shè)計結(jié)構(gòu)化，即把機構(gòu)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為機械實體系統(tǒng)的過程。機構(gòu)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為機械實體系統(tǒng)的過程。 一方面一方面，原理方案及其創(chuàng)新需要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計得，原理方案及其創(chuàng)新需要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計得以實現(xiàn)；以實現(xiàn)； 另一方面另一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計不但要使零部件的形狀和尺，結(jié)構(gòu)設(shè)計不但要使零部件的形狀和尺寸滿足原理方案的要求，還必須解決與零部件有關(guān)的寸滿足原理方案的要求，還必須解決與零部件有關(guān)的力學(xué)、工藝、材料、裝配、使用、美觀、成本、安全力學(xué)、工藝、材料、裝配、使用、美觀、成本、安全和環(huán)保等一系列問題。和環(huán)保等一系列問題。 機械創(chuàng)新過程：機械創(chuàng)新過程：功能機構(gòu)結(jié)構(gòu)一、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計一、機械結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計二、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求二、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求1 1、功能要求、功能要求2 2、使用要求、使用要求3、結(jié)構(gòu)工藝性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求4 4、人機學(xué)要求、人機學(xué)要求傳遞運動和動力傳遞運動和動力保證零部件間相對位置保證零部件間相對位置保證運動軌跡保證運動軌跡受力合理受力合理提高強度、剛度提高強度、剛度節(jié)省材料節(jié)省材料延長使用壽命延長使用壽命合理選用毛坯類型合理選用毛坯類型便于切削加工便于切削加工便于裝配和拆卸便于裝配和拆卸易于維護(hù)和修理易于維護(hù)和修理應(yīng)使零件形狀簡單合理應(yīng)使零件形狀簡單合理適應(yīng)生產(chǎn)條件和規(guī)模適應(yīng)生產(chǎn)條件和規(guī)模安全安全操作舒適操作舒適環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù) 螺釘是一種最常用的聯(lián)接

4、零件，其主要功能螺釘是一種最常用的聯(lián)接零件，其主要功能是聯(lián)接。聯(lián)接可靠、防止松動、提高壽命、抵是聯(lián)接。聯(lián)接可靠、防止松動、提高壽命、抵抗破壞能力是設(shè)計的主要目標(biāo)。抗破壞能力是設(shè)計的主要目標(biāo)。 若將螺釘各部分功能進(jìn)行分解，則更容易實現(xiàn)整體若將螺釘各部分功能進(jìn)行分解，則更容易實現(xiàn)整體功能目標(biāo)。功能目標(biāo)。功能舉例分析功能舉例分析螺釘功能可分解為螺釘頭、螺釘體、螺釘尾三部分。螺釘功能可分解為螺釘頭、螺釘體、螺釘尾三部分。1. 1.螺釘頭螺釘頭 應(yīng)與扳擰工具相結(jié)合進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新應(yīng)與扳擰工具相結(jié)合進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新 扳擰功能扳擰功能 已有結(jié)構(gòu)：已有結(jié)構(gòu)：為提高裝配效率，簡化扳擰工具，還可為提高裝配效率

5、，簡化扳擰工具，還可設(shè)計成外六角與十字槽組合式的螺釘頭設(shè)計成外六角與十字槽組合式的螺釘頭 。功能擴(kuò)展：功能擴(kuò)展： 支撐功能支撐功能 由與被聯(lián)接件接觸部分的螺釘頭部端面實現(xiàn)的，此由與被聯(lián)接件接觸部分的螺釘頭部端面實現(xiàn)的，此端面稱為結(jié)合面。端面稱為結(jié)合面。法蘭面螺釘頭結(jié)構(gòu)：法蘭面螺釘頭結(jié)構(gòu)： 不僅實現(xiàn)了支撐功能，還可以不僅實現(xiàn)了支撐功能，還可以提高聯(lián)接強度，防止松動。提高聯(lián)接強度，防止松動。若擴(kuò)大結(jié)合面功能，將結(jié)若擴(kuò)大結(jié)合面功能，將結(jié)合面制成齒紋，則防松功合面制成齒紋，則防松功能將會增加。能將會增加。1. 1.螺釘頭螺釘頭 2. 2. 螺釘體螺釘體 3. 3. 螺釘尾螺釘尾 聯(lián)接功能 由螺牙部分實

6、現(xiàn)，是螺釘?shù)暮诵慕Y(jié)構(gòu)，其工作原理由螺牙部分實現(xiàn)，是螺釘?shù)暮诵慕Y(jié)構(gòu)，其工作原理是靠摩擦力實現(xiàn)聯(lián)接。連接螺紋采用的是三角形螺紋。是靠摩擦力實現(xiàn)聯(lián)接。連接螺紋采用的是三角形螺紋。 導(dǎo)向功能 為方便安裝一般應(yīng)具有倒角。為進(jìn)一步擴(kuò)大螺釘尾為方便安裝一般應(yīng)具有倒角。為進(jìn)一步擴(kuò)大螺釘尾部功能，可設(shè)計成自鉆自攻的尾部結(jié)構(gòu)。部功能，可設(shè)計成自鉆自攻的尾部結(jié)構(gòu)。第二節(jié)第二節(jié) 轉(zhuǎn)動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計轉(zhuǎn)動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計一、對轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的基本要求一、對轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的基本要求轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副-保證兩個構(gòu)件之間的相對運動是轉(zhuǎn)動保證兩個構(gòu)件之間的相對運動是轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動副常由轉(zhuǎn)動副常由銷、銷軸、軸承銷、銷軸、軸承構(gòu)成構(gòu)成對轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)

7、的對轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的基本要求基本要求：保證兩相對回轉(zhuǎn)件的位置精：保證兩相對回轉(zhuǎn)件的位置精度、承受壓力、減小摩擦損失和保證使用壽命。度、承受壓力、減小摩擦損失和保證使用壽命。1212543二、軸承用于轉(zhuǎn)動副二、軸承用于轉(zhuǎn)動副為了減少摩擦和磨損，將相對轉(zhuǎn)動的圓柱為了減少摩擦和磨損，將相對轉(zhuǎn)動的圓柱表面用軸承代替。表面用軸承代替。滾動軸承滾動軸承滑動軸承滑動軸承二、軸承用于轉(zhuǎn)動副二、軸承用于轉(zhuǎn)動副新型軸承：新型軸承：氣體軸承氣體軸承氣體軸承(gas bearing)：用氣體作潤滑劑的滑動軸承。最常用的氣體潤滑劑為空氣，在氣體壓縮機、膨脹機和循環(huán)器中，常以工作介質(zhì)作為潤滑劑 磁軸承磁軸承磁軸承是利用磁力使

8、軸承穩(wěn)定懸浮起來且軸心位置可以由控制系統(tǒng)控制的一種新型軸承三、滑動軸承作為轉(zhuǎn)動副三、滑動軸承作為轉(zhuǎn)動副 滑動軸承的結(jié)構(gòu)簡單，適用于高速或低速滑動軸承的結(jié)構(gòu)簡單，適用于高速或低速重載以及結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。重載以及結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。 1、整體式滑動軸承、整體式滑動軸承（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式2、剖分式滑動軸承、剖分式滑動軸承3、調(diào)心式滑動軸承、調(diào)心式滑動軸承油杯孔油杯孔軸承軸承軸承座軸承座1、整體式滑動軸承、整體式滑動軸承（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、剛度大等優(yōu)點特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、剛度大等優(yōu)點缺點：不便

9、于裝拆，磨損后無法調(diào)整間隙缺點：不便于裝拆，磨損后無法調(diào)整間隙應(yīng)用：輕載、不經(jīng)常拆卸且不重要的場合應(yīng)用：輕載、不經(jīng)常拆卸且不重要的場合1-軸承座軸承座 2-整體軸瓦整體軸瓦 3-油孔油孔 4-螺紋孔螺紋孔2、剖分式滑動軸承、剖分式滑動軸承特點：裝拆方便，調(diào)整軸瓦與軸頸間隙方便特點：裝拆方便，調(diào)整軸瓦與軸頸間隙方便缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費用較高缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費用較高應(yīng)用：應(yīng)用廣泛應(yīng)用：應(yīng)用廣泛（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式1-軸承座軸承座 2-軸承蓋軸承蓋 3-雙頭螺柱雙頭螺柱 4-螺紋孔螺紋孔 5-油孔油孔 6-油槽油槽 7-剖分式軸瓦剖分式軸瓦剖分式徑向滑動軸承

10、剖分式徑向滑動軸承3535上軸瓦上軸瓦聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓軸承蓋軸承蓋軸承座軸承座下軸瓦下軸瓦聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓螺紋孔螺紋孔軸承座軸承座軸承蓋軸承蓋聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓剖分軸瓦剖分軸瓦榫口榫口 當(dāng)載荷垂直向下或略有當(dāng)載荷垂直向下或略有偏斜時，軸承剖分面常為水偏斜時，軸承剖分面常為水平方向。若載荷方向有較大平方向。若載荷方向有較大偏斜時，則軸承的剖分面也偏斜時，則軸承的剖分面也斜著布置（通常傾斜斜著布置（通常傾斜45 ），），使剖分平面垂直于或接近垂使剖分平面垂直于或接近垂直于載荷方向。直于載荷方向。斜開徑向軸承斜開徑向軸承斜開徑向軸承斜開徑向軸承3、調(diào)心式滑動軸承、調(diào)心式滑動軸承特點：軸瓦相對軸可一定范

11、圍內(nèi)擺動，特點：軸瓦相對軸可一定范圍內(nèi)擺動，避免安裝誤差或軸彎曲變形引起的偏磨和發(fā)熱避免安裝誤差或軸彎曲變形引起的偏磨和發(fā)熱缺點：球面加工不易缺點：球面加工不易應(yīng)用：軸承長徑比較大的場合應(yīng)用：軸承長徑比較大的場合（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式（一）滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)形式軸瓦軸承蓋軸承座BR(球)（二）（二） 徑向滑動軸承軸瓦的結(jié)構(gòu)徑向滑動軸承軸瓦的結(jié)構(gòu)（1）整體式）整體式 整整 體體 軸軸 套套 卷制軸套結(jié)構(gòu)卷制軸套結(jié)構(gòu) 1、軸瓦的形式和構(gòu)造、軸瓦的形式和構(gòu)造（2）剖分式）剖分式剖分式剖分式 軸瓦軸瓦（二）（二） 徑向滑動軸承軸瓦的結(jié)構(gòu)徑向滑動軸承軸瓦的結(jié)構(gòu)1、軸瓦的形式和構(gòu)造、軸瓦的形式和構(gòu)造

12、2 2、軸瓦定位、軸瓦定位軸瓦和軸承座不允許有相對移動，定位兩種方法：軸瓦和軸承座不允許有相對移動，定位兩種方法：軸瓦端部做成凸緣軸瓦端部做成凸緣、用銷釘或螺釘將其固定用銷釘或螺釘將其固定軸瓦端部做成凸緣銷釘或螺釘固定油孔油溝油孔油溝3 3、油孔及油槽的開設(shè)、油孔及油槽的開設(shè)油孔油孔油溝油溝壁厚壁厚定位唇定位唇油室油室垂直于軸線在中位線處開油溝有不合理的地方油溝形狀油溝形狀 油溝油溝 軸向油溝軸向油溝 1 1、油槽的軸向長度應(yīng)比軸瓦長度短（、油槽的軸向長度應(yīng)比軸瓦長度短（80%80%），不能），不能沿軸向完全開通，以免潤滑油流失沿軸向完全開通，以免潤滑油流失油孔、油槽開設(shè)原則：油孔、油槽開設(shè)原

13、則：油溝布置不當(dāng)降低油膜承載能力油溝布置不當(dāng)降低油膜承載能力 2 2、液體潤滑軸承，油孔和油槽應(yīng)開在非承載區(qū)，以免、液體潤滑軸承，油孔和油槽應(yīng)開在非承載區(qū)，以免破壞承載區(qū)潤滑油膜的連續(xù)性，降低軸承的承載能力破壞承載區(qū)潤滑油膜的連續(xù)性，降低軸承的承載能力油孔、油槽開設(shè)原則：油孔、油槽開設(shè)原則： 特點：結(jié)構(gòu)簡單、要求制造精度高特點：結(jié)構(gòu)簡單、要求制造精度高 應(yīng)用：高速、高旋轉(zhuǎn)精度，高載荷或轉(zhuǎn)速變化小的場合應(yīng)用：高速、高旋轉(zhuǎn)精度，高載荷或轉(zhuǎn)速變化小的場合軸徑與軸瓦相對運動，形成動壓油軸徑與軸瓦相對運動，形成動壓油膜，使軸徑與軸瓦由油膜分開膜，使軸徑與軸瓦由油膜分開 （三）（三） 液體靜壓潤滑軸承液體

14、靜壓潤滑軸承 液體液體動壓動壓潤滑軸承：潤滑軸承： 特點：系統(tǒng)復(fù)雜、工作可靠特點：系統(tǒng)復(fù)雜、工作可靠 應(yīng)用：低速、頻繁啟動，載荷或轉(zhuǎn)速變化大場合應(yīng)用：低速、頻繁啟動，載荷或轉(zhuǎn)速變化大場合 液體靜壓潤滑軸承：液體靜壓潤滑軸承：外界高壓油輸入軸承間隙，外界高壓油輸入軸承間隙，軸徑與軸瓦由油膜分開軸徑與軸瓦由油膜分開 （三）（三） 液體靜壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承四、滾動軸承作為轉(zhuǎn)動副四、滾動軸承作為轉(zhuǎn)動副 滾動軸承內(nèi)圈連接一滾動軸承內(nèi)圈連接一個構(gòu)件，外圈連接一個構(gòu)個構(gòu)件，外圈連接一個構(gòu)件；設(shè)計要點是滾動軸承件；設(shè)計要點是滾動軸承的類型選擇、零件的周向的類型選擇、零件的周向定位與軸向定位、零件與定位

15、與軸向定位、零件與軸承內(nèi)外圈的配合問題。軸承內(nèi)外圈的配合問題。徑向接觸徑向接觸軸承軸承向心角接向心角接觸軸承觸軸承 摩擦阻力小，起動靈活、效率高、潤滑簡便，易于摩擦阻力小，起動靈活、效率高、潤滑簡便，易于互換，但抗沖擊能力較差，高速時有噪音徑向尺寸較大，互換，但抗沖擊能力較差，高速時有噪音徑向尺寸較大，工作壽命差。工作壽命差。第三節(jié)第三節(jié) 移動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計移動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計一、對移動副結(jié)構(gòu)的基本要求一、對移動副結(jié)構(gòu)的基本要求導(dǎo)向和運動精度高導(dǎo)向和運動精度高剛度大剛度大耐磨性高耐磨性高結(jié)構(gòu)工藝性好結(jié)構(gòu)工藝性好 機床導(dǎo)軌是最常見的移動副。導(dǎo)軌分為滑動導(dǎo)軌機床導(dǎo)軌是最常見的移動副。導(dǎo)軌分為

16、滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌 二二 滑動導(dǎo)軌的特點及常見結(jié)構(gòu)形式滑動導(dǎo)軌的特點及常見結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，接觸剛度大：結(jié)構(gòu)簡單，接觸剛度大缺點缺點：摩擦阻力大，磨損快，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象：摩擦阻力大，磨損快，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象當(dāng)凸形導(dǎo)軌為下導(dǎo)軌時，不易積存切屑和贓物，當(dāng)凸形導(dǎo)軌為下導(dǎo)軌時，不易積存切屑和贓物，但也不易保存潤滑油，故易作低速導(dǎo)軌但也不易保存潤滑油，故易作低速導(dǎo)軌例：車床的床身導(dǎo)軌例：車床的床身導(dǎo)軌反之：反之：當(dāng)凹形導(dǎo)軌為下導(dǎo)軌時，可作高速導(dǎo)軌當(dāng)凹形導(dǎo)軌為下導(dǎo)軌時，可作高速導(dǎo)軌例：磨床的床身導(dǎo)軌例：磨床的床身導(dǎo)軌導(dǎo)軌由凹凸兩種形式相互配合組成。導(dǎo)軌由凹凸兩種形式相互配合組

17、成。1、導(dǎo)軌截面基本形式、導(dǎo)軌截面基本形式（V型）對稱三角形（不對稱V型）不對稱三角形矩形燕尾槽圓形凸形凹形導(dǎo)軌磨損后能自動補償，故導(dǎo)向精度較高。截面角度一般90大頂角（110120）：承載面積加大，壓強減小小頂角（60）：提高導(dǎo)向性如果導(dǎo)軌受力在兩個斜面上的分量相差很大，應(yīng)采用不對稱V形導(dǎo)軌，使力（兩個斜面的合力）的作用方向盡可能垂直于導(dǎo)軌面。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和修理容易； 承載能力和剛度較大；缺點：磨損后不能自動補償間隙應(yīng)用：廣泛優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便缺點：幾何形狀較復(fù)雜，配合精度低；摩擦力大； 運動靈活性較差應(yīng)用：結(jié)構(gòu)尺寸較小及導(dǎo)向精度與運動靈活性要求不高的場合優(yōu)點：加工、

18、檢驗簡單，精度高缺點：導(dǎo)軌間隙不能調(diào)整，尤其是磨損后不能調(diào)整和補償2、常用滑動導(dǎo)軌的組合形式、常用滑動導(dǎo)軌的組合形式雙V形組合：導(dǎo)向精度高，承載能力大，磨損后能自動補償間隙，故精度保持好；但制作、檢驗、維修困難V形與平面組合：工藝性好了，但二軌磨損不均勻，且磨損后不能自動調(diào)整間隙矩形與平面組合：承載能力大，制作簡單，側(cè)面間隙可用鑲條調(diào)整；但側(cè)向接觸剛度低雙矩形組合：特點與矩形與平面組合相同。導(dǎo)向面間的距離較大，導(dǎo)向精度稍差燕尾形與矩形組合：矩形導(dǎo)軌承受大部分壓力，燕尾形導(dǎo)軌作側(cè)導(dǎo)向面V形與燕尾形組合：導(dǎo)向精度高；但加工和測量都比較復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)化的滾動導(dǎo)軌標(biāo)準(zhǔn)化的滾動導(dǎo)軌圓導(dǎo)軌圓導(dǎo)軌雙圓形組合：結(jié)構(gòu)

19、簡單，圓柱面既是導(dǎo)向面又是支撐面。對兩導(dǎo)軌的平行度要求嚴(yán)。剛度較差，磨損后不易補償三、滾動導(dǎo)軌的特點及常見結(jié)構(gòu)形式三、滾動導(dǎo)軌的特點及常見結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點：摩擦系數(shù)小，運動靈活，不易出現(xiàn)爬行；優(yōu)點：摩擦系數(shù)小，運動靈活，不易出現(xiàn)爬行； 導(dǎo)向和定位精度高，且精度保持性好；導(dǎo)向和定位精度高，且精度保持性好； 磨損小，壽命長，潤滑簡便。磨損小，壽命長，潤滑簡便。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，成本較高；缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，成本較高； 對贓物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感對贓物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感上導(dǎo)軌上導(dǎo)軌下導(dǎo)軌下導(dǎo)軌滾柱滾柱保持架保持架滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式1、滾珠導(dǎo)軌、滾珠導(dǎo)軌滾珠滾珠優(yōu)

20、點：結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本相對較低；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本相對較低；缺點：剛度低，承載能力小缺點：剛度低，承載能力小滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式2、滾柱導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌優(yōu)點：剛度大，精度高、承載能力強；優(yōu)點：剛度大，精度高、承載能力強；缺點：配對導(dǎo)軌副平行度要求高缺點：配對導(dǎo)軌副平行度要求高滾柱滾柱滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式3、滾針導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌優(yōu)點：承載能力大，徑向尺寸比滾珠導(dǎo)軌緊湊；優(yōu)點：承載能力大，徑向尺寸比滾珠導(dǎo)軌緊湊；缺點：摩擦阻力較大缺點：摩擦阻力較大滾針滾針滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式滾動導(dǎo)軌常見結(jié)構(gòu)形式5、滾動軸承導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，標(biāo)準(zhǔn)

21、件優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，標(biāo)準(zhǔn)件滾動軸承滾動軸承第四節(jié)第四節(jié) 構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計一、桿類構(gòu)件一、桿類構(gòu)件1、連桿類構(gòu)件、連桿類構(gòu)件2、凸輪推桿類構(gòu)件、凸輪推桿類構(gòu)件3、可調(diào)長度桿類構(gòu)件、可調(diào)長度桿類構(gòu)件（1）連桿類構(gòu)件示例）連桿類構(gòu)件示例桿類構(gòu)件端部的結(jié)構(gòu)形式桿類構(gòu)件端部的結(jié)構(gòu)形式（a a）具有轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)）具有轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)（b b） 具有轉(zhuǎn)動副和移動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)具有轉(zhuǎn)動副和移動副的構(gòu)件結(jié)構(gòu)CBABC（2）凸輪推桿類構(gòu)件示例）凸輪推桿類構(gòu)件示例2 2、可調(diào)節(jié)桿長的結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)桿長的結(jié)構(gòu) 在某些情況下，連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求具備一定的調(diào)節(jié)在某些情況下，連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求具備一定

22、的調(diào)節(jié)能力，以滿足實際應(yīng)用中的一些特殊要求。能力，以滿足實際應(yīng)用中的一些特殊要求。 如圖所示為采如圖所示為采用螺旋機構(gòu)來調(diào)整構(gòu)件長度的方法。此外，還可以通過偏用螺旋機構(gòu)來調(diào)整構(gòu)件長度的方法。此外，還可以通過偏心輪來調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度。心輪來調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度。 調(diào)節(jié)支座的位置可以采用蝸輪蝸調(diào)節(jié)支座的位置可以采用蝸輪蝸桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等機構(gòu)來實現(xiàn)，當(dāng)然，也可通過調(diào)節(jié)滑桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等機構(gòu)來實現(xiàn)，當(dāng)然，也可通過調(diào)節(jié)滑塊在導(dǎo)槽中的位置來調(diào)整。塊在導(dǎo)槽中的位置來調(diào)整。 調(diào)節(jié)連桿長度調(diào)節(jié)連桿長度調(diào)節(jié)曲柄長度調(diào)節(jié)曲柄長度可調(diào)長度桿類構(gòu)件示例可調(diào)長度桿類構(gòu)件示例圖圖6-27 曲柄長度的調(diào)節(jié)曲柄長度的調(diào)節(jié)可調(diào)長度桿

23、類構(gòu)件示例可調(diào)長度桿類構(gòu)件示例圖圖6-28 連桿長度的調(diào)節(jié)連桿長度的調(diào)節(jié)二、盤狀類構(gòu)件二、盤狀類構(gòu)件1 1、盤形凸輪類、盤形凸輪類2 2、齒輪類、齒輪類3 3、鏈輪類、鏈輪類4 4、帶輪類、帶輪類5 5、飛輪類、飛輪類6 6、棘輪類、棘輪類7 7、槽輪類、槽輪類凸輪類齒輪類齒輪尺寸齒輪尺寸小小大大實心式實心式腹板式腹板式輪輻式輪輻式 為了減摩的需要，為了減摩的需要，蝸輪通常要用青銅制作蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅。為了節(jié)省銅材，當(dāng)蝸輪直徑較大時，采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，材，當(dāng)蝸輪直徑較大時，采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下：輪芯用鑄鐵或碳素

24、鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下：整體式蝸輪配合式蝸輪（過盈）拼鑄式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪組合式蝸輪渦輪結(jié)構(gòu)鏈輪類實心式實心式腹板式腹板式組合式組合式（焊接）（焊接）組合式組合式（螺栓）（螺栓）帶輪類實心式實心式 腹板式腹板式 孔板式孔板式 輪輻式輪輻式曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)偏心輪機構(gòu) 1、曲柄的長度很短曲柄長度R小于傳動軸rA與銷軸rB半徑之和 2、傳遞較大的動力時 下面兩種情況可將曲柄做成偏心輪機構(gòu)即：幾何中心與回轉(zhuǎn)中心距離等于曲柄長度的圓盤圖6-36機構(gòu)示意圖槽輪類棘輪類 對于以上輪類構(gòu)件： 輪緣結(jié)構(gòu)形式構(gòu)件的功能相關(guān) 輪輻結(jié)構(gòu)形式構(gòu)件尺寸大小、材料、以及加工工藝相關(guān) 輪轂結(jié)構(gòu)形式保證與軸形成可

25、靠的軸轂連接。三、軸類構(gòu)件三、軸類構(gòu)件1 1、直軸類、直軸類: :由軸上零件的軸向定位和周向定位確定軸的結(jié)構(gòu)由軸上零件的軸向定位和周向定位確定軸的結(jié)構(gòu)2 2、曲軸類、曲軸類: :由曲拐的數(shù)量、支撐和平衡配重來設(shè)計曲軸的結(jié)構(gòu)由曲拐的數(shù)量、支撐和平衡配重來設(shè)計曲軸的結(jié)構(gòu)配重配重配重配重 特殊說明：特殊說明：當(dāng)盤類構(gòu)件徑向尺寸較小時，常與軸制成一體當(dāng)盤類構(gòu)件徑向尺寸較小時，常與軸制成一體四、其他活動構(gòu)件四、其他活動構(gòu)件 凸輪機構(gòu)從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽凸輪機構(gòu)從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽輪機構(gòu)的撥盤。輪機構(gòu)的撥盤。四、其它活動構(gòu)件四、其它活動構(gòu)件CBA例例6-1 機械手結(jié)構(gòu)機械手結(jié)構(gòu)圖圖6-47 齒

26、輪式自鎖性抓取機構(gòu)齒輪式自鎖性抓取機構(gòu)五、執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件五、執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件圖圖6-48斜斜楔楔杠杠桿桿式式抓抓取取機機構(gòu)構(gòu)例例6-1 機機械械手手結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)例例6-2 泵泵結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖6-49 六齒擺線齒輪泵六齒擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)創(chuàng)新原理：特殊輪廓線制出的齒形d把吸入腔a和輸出腔b隔開例例6-2 泵結(jié)構(gòu)泵結(jié)構(gòu)圖圖6-50曲曲柄柄搖搖塊塊型型擺擺缸缸式式活活塞塞泵泵兩兩個個執(zhí)執(zhí)行行機機構(gòu)構(gòu)2、擺缸2繞軸線c轉(zhuǎn)動1、活塞桿3在擺缸2的缸體a中往復(fù)移動依賴擺缸的擺動，擺缸與吸入口b和輸出口d輪換連通兩兩個個執(zhí)執(zhí)行行機機構(gòu)構(gòu)2、擺缸2繞軸線c轉(zhuǎn)動1、活塞桿3在擺缸2的缸體a中往復(fù)移動例例6-3 送料

27、裝置送料裝置滑塊4是執(zhí)行機構(gòu)，圖6-51 曲柄滑塊式送料裝置自由度自由度n = 5n = 5、P PL L= 7= 7、P PH H = 0 = 0 F=3n-2P F=3n-2PL L-P-PH H =3 =3 5-25-2 7 70 0 =1 =113452FO6CBDEA第五節(jié)第五節(jié) 機架的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計機架的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計一、機架的分類和基本要求一、機架的分類和基本要求 機架的種類雖然很多，但根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀可大體機架的種類雖然很多，但根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀可大體分為四類，即分為四類，即梁型、板型、框型和箱型。梁型、板型、框型和箱型。梁型梁型某一方向尺寸比其它兩個方向大很多，計算分析時可簡某一方

28、向尺寸比其它兩個方向大很多，計算分析時可簡化為梁，車床床身、立柱、橫梁、伸臂等化為梁，車床床身、立柱、橫梁、伸臂等板型板型某一方向尺寸比其它兩個方向小很多，可近似簡化為板某一方向尺寸比其它兩個方向小很多，可近似簡化為板件，如轉(zhuǎn)床工作臺、機器較薄底座。件，如轉(zhuǎn)床工作臺、機器較薄底座。框型框型具有框架結(jié)構(gòu)，如軋鋼機機架、鍛壓機機身等。具有框架結(jié)構(gòu)，如軋鋼機機架、鍛壓機機身等。箱型箱型三個方向尺寸差不多的封閉體，如減速器箱體、泵體、三個方向尺寸差不多的封閉體，如減速器箱體、泵體、發(fā)動機缸體。發(fā)動機缸體。搖臂鉆搖臂鉆車床車床鍛床鍛床立柱立柱伸臂伸臂橫梁橫梁梁型機架梁型機架底板座底板座板型機架板型機架閉

29、式鍛壓機機架閉式鍛壓機機架框型機架框型機架機架類零部件設(shè)計要求機架類零部件設(shè)計要求：強度、剛度、精度、工藝性、強度、剛度、精度、工藝性、較好的尺寸穩(wěn)定性和抗震性，外形美觀；同時考慮安較好的尺寸穩(wěn)定性和抗震性，外形美觀；同時考慮安裝放置問題！裝放置問題！1 1、合理確定截面的形狀和尺寸、合理確定截面的形狀和尺寸1 1） 無論圓形、方形，還是矩形，空心截面都比實心無論圓形、方形，還是矩形，空心截面都比實心的剛度大，故的剛度大，故機架一般設(shè)計成空心形狀機架一般設(shè)計成空心形狀2 2） 無論實心截面或者空心截面，在受力方向上，無論實心截面或者空心截面，在受力方向上，尺尺寸大的抗彎剛度大寸大的抗彎剛度大，

30、圓形截面的抗扭剛度高圓形截面的抗扭剛度高，矩形截面矩形截面沿長軸方向抗彎剛度高沿長軸方向抗彎剛度高。3 3） 加大外廓尺寸，加大外廓尺寸，減少壁厚可提高抗彎、抗扭剛度減少壁厚可提高抗彎、抗扭剛度。4 4） 封閉截面比開口截面剛度大封閉截面比開口截面剛度大。二、保證機架功能的結(jié)構(gòu)措施二、保證機架功能的結(jié)構(gòu)措施2 2合理布置隔板和加強肋合理布置隔板和加強肋 隔板和加強肋也稱肋板和肋條。合理布置隔板和隔板和加強肋也稱肋板和肋條。合理布置隔板和加強肋通常比增加支承件的壁厚的綜合效果更好。加強肋通常比增加支承件的壁厚的綜合效果更好。隔板隔板內(nèi)壁的一種，梁型支撐件的隔板分內(nèi)壁的一種，梁型支撐件的隔板分縱向

31、縱向和和橫橫向向縱向隔板抗彎效果好，橫向隔板抗扭作用大縱向隔板抗彎效果好，橫向隔板抗扭作用大注意注意：縱向隔板只有布置在彎曲平面內(nèi)才能有效地提高抗彎：縱向隔板只有布置在彎曲平面內(nèi)才能有效地提高抗彎剛度。增加橫向隔板還會減小壁的翹曲和截面畸變。剛度。增加橫向隔板還會減小壁的翹曲和截面畸變。F正確正確不正確不正確加強肋（筋）的形式加強肋（筋）的形式加強導(dǎo)軌的剛度提高軸承座的剛度這3種用于壁板面積大于400*400的構(gòu)件肋的高度一般取壁厚的45倍肋的厚度一般取壁厚的0.8倍2 2合理布置隔板和加強肋合理布置隔板和加強肋加強筋的作用加強筋的作用主要在于提高外壁的局部剛度，以減小主要在于提高外壁的局部剛

32、度，以減小其局部變形和薄壁振動，一般布置在壁的內(nèi)側(cè)，有時其局部變形和薄壁振動，一般布置在壁的內(nèi)側(cè)，有時也在殼體外側(cè)。也在殼體外側(cè)。加強肋（筋）的形式加強肋（筋）的形式:加強導(dǎo)軌的剛度提高軸承座的剛度這3種用于壁板面積大于400*400的構(gòu)件肋的高度一般取壁厚的45倍 肋的厚度一般取壁厚的0.8倍 3 3、合理開孔和加蓋、合理開孔和加蓋 機架壁上機架壁上開孔會降低剛度開孔會降低剛度，但因為結(jié)構(gòu)和工藝要，但因為結(jié)構(gòu)和工藝要求常常需要開孔。求常常需要開孔。 開孔面積小于所在壁面積的開孔面積小于所在壁面積的0.20.2時，對剛度影響較時，對剛度影響較??；?。划?dāng)大于當(dāng)大于0.20.2時，抗扭剛度降低很多

33、時，抗扭剛度降低很多。故孔寬或孔徑。故孔寬或孔徑以不大于壁寬的以不大于壁寬的1/41/4為宜，且應(yīng)為宜，且應(yīng)開在支撐件壁的幾何中開在支撐件壁的幾何中心附近或中心線附近心附近或中心線附近。 開口對抗彎剛度影響較小開口對抗彎剛度影響較小，若加蓋或擰緊螺栓，若加蓋或擰緊螺栓，抗彎剛度可接近未開口水平?？古偠仍诩由w后可恢抗彎剛度可接近未開口水平。抗扭剛度在加蓋后可恢復(fù)到原來的復(fù)到原來的35354141左右。左右。4.4.提高局部剛度和接觸剛度提高局部剛度和接觸剛度 局部剛度局部剛度-是指支撐件上與其他零件或地基相是指支撐件上與其他零件或地基相聯(lián)部分的剛度。聯(lián)部分的剛度。5 5、增加阻尼以提高抗振性、

34、增加阻尼以提高抗振性 增加阻尼可以提高抗震性。增加阻尼可以提高抗震性。 鑄鐵材料的阻尼比鋼大。鑄鐵材料的阻尼比鋼大。在鑄造的機架中保留砂芯，在焊接件中填充砂子或混凝土，在鑄造的機架中保留砂芯，在焊接件中填充砂子或混凝土，可增加阻尼?？稍黾幼枘?。7 7、結(jié)構(gòu)工藝性、結(jié)構(gòu)工藝性 6 6、材料的選擇、材料的選擇 根據(jù)機架功能選擇材料。根據(jù)機架功能選擇材料。舉例說明：導(dǎo)軌機架一體舉例說明：導(dǎo)軌機架一體按導(dǎo)軌選擇按導(dǎo)軌選擇 機架無導(dǎo)軌或鑲嵌導(dǎo)軌仍根據(jù)機架功能選擇材料。機架無導(dǎo)軌或鑲嵌導(dǎo)軌仍根據(jù)機架功能選擇材料。機架材料有：鑄鐵、鋼、輕金屬、非金屬。機架材料有：鑄鐵、鋼、輕金屬、非金屬。 鑄鐵鑄鐵 鑄鋼鑄

35、鋼 焊接焊接 鑄鋁鑄鋁 鑄銅鑄銅 鑄造、焊接、或鉚接以及機械加工工藝性鑄造、焊接、或鉚接以及機械加工工藝性. .第六節(jié)第六節(jié) 機械零件結(jié)構(gòu)的集成化與創(chuàng)新設(shè)計機械零件結(jié)構(gòu)的集成化與創(chuàng)新設(shè)計一、集成化設(shè)計：一、集成化設(shè)計： 機械結(jié)構(gòu)的集成化設(shè)計是指一個構(gòu)件實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的集成化設(shè)計是指一個構(gòu)件實現(xiàn)多個功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計。多個功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計。集成化設(shè)計具有突出的優(yōu)點：集成化設(shè)計具有突出的優(yōu)點：簡化產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本；提高簡化產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本；提高系統(tǒng)性能和可靠性；減少重量，節(jié)約材料和系統(tǒng)性能和可靠性；減少重量，節(jié)約材料和成本；減少零件數(shù)量，簡化程序。成本；減少零件數(shù)量，簡化程序。缺點缺點

36、：制造復(fù)雜?。褐圃鞆?fù)雜！按帶傳動的要求設(shè)計輪緣的帶槽；按帶傳動的要求設(shè)計輪緣的帶槽；按飛輪的轉(zhuǎn)動慣量設(shè)計輪緣的寬度及結(jié)構(gòu)形式按飛輪的轉(zhuǎn)動慣量設(shè)計輪緣的寬度及結(jié)構(gòu)形式側(cè)面帶有防塵蓋的深溝球軸承外圈帶止動槽的深溝球軸承帶法蘭盤的圓柱滾子軸承空心軸空心軸圓柱齒輪圓柱齒輪軸承及法蘭盤軸承及法蘭盤錐齒輪錐齒輪軸承及法蘭盤軸承及法蘭盤齒輪、軸、軸承、法蘭盤的集成化設(shè)計齒輪、軸、軸承、法蘭盤的集成化設(shè)計第七節(jié)第七節(jié) 機械產(chǎn)品的模塊化與創(chuàng)新設(shè)計機械產(chǎn)品的模塊化與創(chuàng)新設(shè)計一、模塊化設(shè)計的涵義一、模塊化設(shè)計的涵義 模塊模塊是指一組具有同一功能和接合要素，但是指一組具有同一功能和接合要素，但性能、規(guī)格或結(jié)構(gòu)不同卻能互換的單元