第7章-機(jī)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)ppt課件

1、第7章 構(gòu)造方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)的義務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的根底上，根據(jù)所確定的原理方案，決議滿足功能要求的機(jī)械構(gòu)造，需求決議的內(nèi)容包括構(gòu)造的類型和組成，構(gòu)造中一切零部件的外形、尺寸、位置、數(shù)量、資料、熱處置方式和外表情況，所確定的構(gòu)造除應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)原理方案所規(guī)定的動作要求外，還應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)對構(gòu)造的強(qiáng)度、剛度、精度、穩(wěn)定性、工藝性、壽命、可靠性等方面的要求。構(gòu)造設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及問題最多、最詳細(xì)、任務(wù)量最大的任務(wù)階段。 機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)的重要特征之一是設(shè)計(jì)問題的多解性，即滿足同一設(shè)計(jì)要求的機(jī)械構(gòu)造并不是獨(dú)一的，構(gòu)造設(shè)計(jì)中得到一個(gè)可行的構(gòu)造方案普通并不很難，然而，機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)的義務(wù)是在眾多的可行構(gòu)造

2、方案中尋求較好的或最好的方案。現(xiàn)有的數(shù)學(xué)分析方法可以使我們從一個(gè)可行方案出發(fā)在一個(gè)單峰區(qū)間內(nèi)尋求到部分最優(yōu)解，但是，并不能使我們遍歷全部的可行區(qū)域，找出一切的部分最優(yōu)解，并從中找出全局最優(yōu)解，得到最好的設(shè)計(jì)方案。這就需求發(fā)揚(yáng)發(fā)明性思想方法的作用。 .構(gòu)造方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)71 構(gòu)造方案的變異設(shè)計(jì) 72 提高性能的設(shè)計(jì)73 構(gòu)造的宜人化設(shè)計(jì) 74 新型構(gòu)造設(shè)計(jì) . 71 構(gòu)造方案的變異設(shè)計(jì) 發(fā)明性思想在機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)中的重要運(yùn)用之一就是構(gòu)造方案的變異設(shè)計(jì)方法。它能使設(shè)計(jì)者從一個(gè)知的可行構(gòu)造方案出發(fā)，經(jīng)過變換得到大量的可行方案。經(jīng)過對這些方案中參數(shù)的優(yōu)化，可以使設(shè)計(jì)者得到多個(gè)部分最優(yōu)解，再經(jīng)過對這些部分

3、最優(yōu)解的分析和比較，就可以得到較優(yōu)解或全局最優(yōu)解。變異設(shè)計(jì)的目的是尋求滿足設(shè)計(jì)要求的獨(dú)立的設(shè)計(jì)方案，以便對其進(jìn)展參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過變異設(shè)計(jì)所得到的獨(dú)立的設(shè)計(jì)方案數(shù)量越多，覆蓋的范圍越廣泛，經(jīng)過優(yōu)化得到全局最優(yōu)解的能夠性就越大。 變異設(shè)計(jì)的根本方法是首先經(jīng)過對構(gòu)造設(shè)計(jì)方案的分析，得出普通構(gòu)造設(shè)計(jì)方案中所包含的技術(shù)要素的構(gòu)成，然后再分析每一個(gè)技術(shù)要素的取值范圍，經(jīng)過對這些技術(shù)要素在各自的取值范圍內(nèi)的充分組合，就可以得到足夠多的獨(dú)立的構(gòu)造設(shè)計(jì)方案。 變異設(shè)計(jì)的目的是為設(shè)計(jì)提供大量的可供選擇的設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)者可以在其中進(jìn)展評價(jià)、比較和選擇，并進(jìn)展參數(shù)優(yōu)化。 普通機(jī)械構(gòu)造的技術(shù)要素包括零件的幾何外形，

4、零件之間的聯(lián)接和零件的資料及熱處置方式。以下分別分析這幾個(gè)技術(shù)要素的變異設(shè)計(jì)方法。.711. 功能面的變異 機(jī)械構(gòu)造的功能主要是靠機(jī)械零部件的幾何外形及各個(gè)零部件之間的相對位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。 零件的幾何外形由它的外表所構(gòu)成，一個(gè)零件通常有多個(gè)外表，在這些外表中與其他零部件相接觸的外表，與任務(wù)介質(zhì)或被加工物體相接觸的外表稱為功能外表。 零件的功能外表是決議機(jī)械功能的重要要素，功能外表的設(shè)計(jì)是零部件設(shè)計(jì)的中心問題。經(jīng)過對功能外表的變異設(shè)計(jì)，可以得到為實(shí)現(xiàn)同一技術(shù)功能的多種構(gòu)造方案。 描畫功能外表的主要幾何參數(shù)有外表的外形、尺寸大小、外表數(shù)量、位置、順序等。經(jīng)過對這幾個(gè)方面的變異，可以得到多組構(gòu)型方案

5、。. 例如要實(shí)現(xiàn)用彈簧產(chǎn)生的壓緊力壓緊某零件，使其堅(jiān)持確定位置。設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇的彈簧類型有拉簧、壓簧、扭簧、板簧，被壓緊的零件外形可以有平面、圓柱面、球面、螺旋面，經(jīng)過對這些要素的組合可以得到如表7l所示的多種方案。其中壓簧的緊縮間隔不應(yīng)過大，否那么容易引起彈簧的失穩(wěn)，如確需運(yùn)用較大的緊縮間隔那么應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向構(gòu)造，拉簧因無失穩(wěn)問題，設(shè)計(jì)中受空間約束較少，既可單獨(dú)運(yùn)用，也可與搖桿及繩索等配合運(yùn)用；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。. 螺釘用于聯(lián)接時(shí)需求經(jīng)過螺釘頭部對其進(jìn)展擰緊，而變換旋擰功能面的外形、數(shù)量和位置內(nèi)外可以得到螺釘頭的多種設(shè)計(jì)方案。圖7l所示有12種方案，其中前三

6、種頭部構(gòu)造運(yùn)用普通扳手?jǐn)Q緊，可獲得較大的預(yù)緊力，但不同的頭部外形所需的最小任務(wù)空間扳手空間不同；滾花型和元寶型釘頭用于手工擰緊，不需專門工具，運(yùn)用方便；第6、7、8種方案的扳手作用在螺釘頭的內(nèi)外表，可使螺紋聯(lián)接件外表整齊美觀；最后四種分別是用“十字型螺絲刀和“一字型螺絲刀擰緊的螺釘頭部外形，所需的扳手空間小，但擰緊力矩也??；可以想像，還有許多可以作為螺釘頭部外形的設(shè)計(jì)方案，實(shí)踐上一切的可加工外表都是可選方案，只是不同的頭部外形需求用不同的公用工具擰緊，在設(shè)計(jì)新的螺釘頭部外形方案時(shí)要同時(shí)思索擰緊工具的外形和操作方法。 . 機(jī)器上的按鍵外形通常為方形或圓形，這種外形的按鍵在控制面板上占用較大的面積

7、。為減小手機(jī)的體積，有人做出如圖7-2所示的手機(jī)面板設(shè)計(jì)，面板上的每個(gè)按鍵的寬度為10mm，相鄰兩鍵的間距為2mm。如采用方形或圓形按鍵，那么每行按鍵所占用的最小面板寬度為34mm，由于采用三角形按鍵，使最小寬度減少為24mm，比原反案減小29%。. 在包含中間齒輪的直齒圓柱齒輪傳動中，中間軸所受合力的大小與三個(gè)軸的相對位置有關(guān)。用中間軸所受合力的大小，用Fn表示齒輪嚙合處的法向力大小，用表示齒輪的壓力角，那么中間軸所受合力關(guān)系曲線如圖7-3所示。經(jīng)過合理地選擇中間齒輪的位置可以使中間軸及其軸承的受力減小，甚至使其受力為零。. 在圖74a所示的構(gòu)造中，挺桿2與搖桿1經(jīng)過一球面相接觸，球面在挺桿

8、上。當(dāng)搖桿的位置變化時(shí)，搖桿端面與挺桿球面接觸點(diǎn)的法線方向隨之變化，由于法線方向與挺桿的軸線方向不平行，挺桿與搖桿間作用力的壓力角不等于零，所以會產(chǎn)生橫向推力，這種橫向推力需求挺桿與導(dǎo)軌之間的反力與之平衡。當(dāng)挺桿的垂直位置較高時(shí)，這種反力產(chǎn)生的摩擦力的數(shù)值會超越球面接觸點(diǎn)的有效軸向推力，因此呵斥挺桿運(yùn)動卡死。 假設(shè)將球面改 在搖桿上，如 圖7一4b所示， 那么接觸面上的 法線方向一直 平行于挺桿軸 線方向，不產(chǎn) 生橫向推力。. 在圖75a所示的V形導(dǎo)軌構(gòu)造中，上方零件為凹形，下方零件為凸形，在重力作用下摩擦外表上的光滑劑會自然流失，假設(shè)改動凸凹零件的位置，使上方零件為凸形，下方零件為凹形，如圖

9、75b所示，那么可以有效地改善導(dǎo)軌的光滑情況。. 圖76a所示為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，假設(shè)使機(jī)構(gòu)中銷孔尺寸變化，圖a中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化為圖b所示的偏心輪機(jī)構(gòu)。. 普通電動機(jī)中轉(zhuǎn)子和定子的布置方式如圖77a所示，將沿圓周布置的轉(zhuǎn)子和定于改動為沿直線方向布置圖b，那么旋轉(zhuǎn)電機(jī)演化為直線電機(jī)，如使沿直線方向布置的轉(zhuǎn)子和定于再沿另一軸線與旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸線方向相垂直旋轉(zhuǎn)，那么直線電機(jī)演化為圓筒形直線電機(jī) (圖c) .712 聯(lián)接的變異 機(jī)器中的零部件經(jīng)過各種各樣的聯(lián)接組成完好的機(jī)器。 機(jī)器由零件組成，一個(gè)不與其他零部件相接觸的零件具有6個(gè)自在度，機(jī)械設(shè)計(jì)中經(jīng)過規(guī)定零件之間適當(dāng)?shù)穆?lián)接方式限制零件的某些自在度，保管機(jī)

10、器的功能所必需的自在度，使機(jī)器在任務(wù)中可以實(shí)現(xiàn)確定方式的運(yùn)動關(guān)系。 聯(lián)接的作用是經(jīng)過零件的任務(wù)外表與其他零件的相應(yīng)外表的接觸實(shí)現(xiàn)的，不同方式的聯(lián)接由于相接觸的任務(wù)外表外形不同，外表間所施加的緊固力不同，從而對零件的自在度構(gòu)成不同的約束。. 以軸轂聯(lián)接為例。按照設(shè)計(jì)要求，軸與輪轂的聯(lián)接對相對運(yùn)動自在度的限制能夠有以下幾種情況： 1固定聯(lián)接，聯(lián)接后軸與輪轂完全固定，不具有相對運(yùn)動自在度，通常的軸轂聯(lián)接多為這種情況，這種軸轂聯(lián)接需求限制6個(gè)相對運(yùn)動自在度。 2滑動聯(lián)接，聯(lián)接后輪轂可在軸上滑動，其他相對運(yùn)動自在度被限制。例如齒輪變速機(jī)構(gòu)中的滑移齒輪與軸的聯(lián)接就屬于這種聯(lián)接。這種軸轂聯(lián)接需求限制5個(gè)相對

11、運(yùn)動自在度。 3轉(zhuǎn)動聯(lián)接，聯(lián)接后輪轂可在軸上繞軸線轉(zhuǎn)動，其他相對運(yùn)動自在度被限制。例如齒輪箱中為處理光滑問題設(shè)置的油輪與固定心軸的聯(lián)接就屬于這種情況。這種軸轂聯(lián)接也需求限制5個(gè)相對運(yùn)動自在度。 4挪動、轉(zhuǎn)動聯(lián)接，聯(lián)接后輪轂在軸上既可以挪動，又可以繞軸線轉(zhuǎn)動，其他相對運(yùn)動自在度被限制。這種聯(lián)接運(yùn)用較少，例如有些汽車變速箱中的倒檔齒輪與固定心軸的聯(lián)接屬于這種情況。這種軸轂聯(lián)接需求限制4個(gè)相對運(yùn)動自在度。. 第一種情況為固定式聯(lián)接，限制條件少，一切滿足可加工性和可裝配性條件的外表外形都可以作為這種軸轂聯(lián)接的外表外形，經(jīng)過變換用以限制零件間相對運(yùn)動自在度的方法和構(gòu)造要素可以得到多種軸轂聯(lián)接方式。按照聯(lián)

12、接中構(gòu)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。形鎖合聯(lián)接要求被聯(lián)接外表為非圓形，可以是如圖78所示的三角形、正方形、六邊形或其他特殊外形外表，但是由于非圓截面加工困難，特別是非圓截面孔加工更困難，所以這些外形的截面實(shí)踐運(yùn)用較少。由于圓形截面加工較容易，所以非圓截面通常經(jīng)過在圓形截面上銑平面、銑槽或鉆孔等方法產(chǎn)生，經(jīng)過變換這些平面、槽或孔的尺寸、數(shù)量、在軸段的位置和方向就構(gòu)成不同方式的軸轂聯(lián)接。 . 第二種情況由于輪轂要相對于軸挪動，所以軸外表必需是除完好圓柱面以外的其他柱面，經(jīng)過改動軸的截面外形可以構(gòu)成不同的聯(lián)接方式，常用的有滑鍵聯(lián)接。導(dǎo)鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和特形柱面聯(lián)接如方形

13、軸聯(lián)接等。 第三種情況和第四種情況的聯(lián)接中由于輪轂要相對于軸轉(zhuǎn)動，所以聯(lián)接中軸的截面外形必需是圓形，第四種情況由于輪轂要相對于軸挪動，所以聯(lián)接中軸的外表外形必需是柱面不能是錐面，第三種情況下思索加工方便和防止產(chǎn)生附加軸向力通常也采用柱面，綜合這兩點(diǎn)分析，這兩種聯(lián)接中的軸外表外形為圓柱面。 .713 支承的變異 軸系的支承構(gòu)造是一類典型構(gòu)造，軸系的任務(wù)性能與它的支承設(shè)計(jì)的情況和質(zhì)量親密相關(guān)。旋轉(zhuǎn)軸至少需求兩個(gè)相距一定間隔的支點(diǎn)支承，支承的變異設(shè)計(jì)包括支點(diǎn)位置變異和支點(diǎn)軸承的種類及其組合的變異。 以錐齒輪傳動兩軸夾角為900為例分析支點(diǎn)位置變異問題以下假設(shè)為滾動軸承軸系，錐齒輪傳動的兩軸各有兩個(gè)支

14、點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)相對于傳動零件的位置可以在左側(cè)，也可以在右側(cè)，兩個(gè)支點(diǎn)的位置能夠有3種組合方式，如圖710所示。 將兩軸的支點(diǎn)位置進(jìn)展組合可以得到9種構(gòu)造方案，如圖711所示。 這9種方案中除最后一種方案在構(gòu)造安排上有困難以外，其他8種均被采用。 軸上的每個(gè)支點(diǎn)除接受徑向載荷以外還能夠同時(shí)接受單向或雙向軸向載荷，每個(gè)支點(diǎn)接受軸向載荷的方式有4種能夠，如圖712所示。. 在單個(gè)支點(diǎn)的4種受力情況中每一種情況都可以經(jīng)過多種不同類型的軸承或軸承組合實(shí)現(xiàn)，例如情況a為接受純徑向載荷的支點(diǎn)，可以選用圓柱滾子軸承、滾針軸承、深溝球軸承、調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。對于情況b和c既可以選用向心推力軸承如圓錐滾子軸

15、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接受軸向載荷的推力軸承如推力球軸承、推力滾子軸承的組合。對于情況d可以采用一對向心推力軸承面對面或背對背組合運(yùn)用，可以運(yùn)用專門型號的雙列向心推力軸承，當(dāng)軸向載荷較小時(shí)可以采用有一定軸向承載才干的向心軸承如深溝球軸承、調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承，也可以采用向心軸承與接受雙向軸向載荷的推力軸承的組合，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)也可以選器具有較高極限轉(zhuǎn)速的深溝球軸承取代雙向推力軸承運(yùn)用。 .圖7-11 錐齒輪傳動軸系支點(diǎn)位置變異. 將軸系中兩個(gè)支點(diǎn)的這4種情況進(jìn)展組合，可得到兩支點(diǎn)軸系接受軸向載荷情況的16

16、種方案，如圖7一13所示。 其中方案g、h、j、l、n、o、p為過定位方案，實(shí)踐不被采用，其他的9種方案中方案b和方案e，方案i和方案c，方案d和方案m分別為對稱方案，余下的6種方案均在不同場所被采用。在這六種方案中方案df及k使軸系在兩個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)完全定位，在構(gòu)造設(shè)計(jì)中運(yùn)用最普遍，方案d稱為單支點(diǎn)雙向固定構(gòu)造，方案f和方案k稱為雙支點(diǎn)單向固定構(gòu)造；方案a使軸系在兩個(gè)方向上都不定位，稱為兩端游動軸系構(gòu)造，這種軸系構(gòu)造適用于軸系可以經(jīng)過傳動件實(shí)現(xiàn)雙向軸向定位的場所如人字齒輪或雙斜齒輪傳動；方案b和c都使軸系一方向定位，這種軸系構(gòu)造運(yùn)用較少，只用在軸系只能夠產(chǎn)生一方向軸向載荷的場所如重力載荷，在這

17、種運(yùn)用場所中通常也要求軸系雙向定位。.714 資料的變異 機(jī)械設(shè)計(jì)中可以選擇的資料種類眾多，不同的資料具有不同的性能，不同的資料對應(yīng)不同的加工工藝，構(gòu)造設(shè)計(jì)中既要根據(jù)功能的要求合理地選擇適當(dāng)?shù)馁Y料，又要根據(jù)資料的種類確定適當(dāng)?shù)募庸すに?，并根?jù)加工工藝的要求確定適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，只需經(jīng)過適當(dāng)?shù)臉?gòu)造設(shè)計(jì)才干使所選擇的資料最充分地發(fā)揚(yáng)優(yōu)勢。 設(shè)計(jì)者要做到正確地選擇構(gòu)造資料就必需充分地了解所選資料的力學(xué)性能、加工性能、運(yùn)用本錢等信息。. 例如在彈性聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)中需求選擇彈性元件的資料，由于所選彈性元件資料的不同，使得聯(lián)軸器的構(gòu)造變化很大，對聯(lián)軸器的任務(wù)性能也有很大的影響?？蛇x作彈性元件的資料有金屬、橡膠、尼

18、龍、膠木等。金屬資料具有較高的強(qiáng)度和壽命，所以常用在要求承載才干大的場所；橡膠資料的彈性變形范圍大，變形曲線呈非線性，可用簡單的外形實(shí)現(xiàn)大變形量、綜合可移性要求，但是橡膠資料的強(qiáng)度差，壽命短，常用在承載才干要求較小的場所。由于彈性元件的壽命短，運(yùn)用中需多次改換，在構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)為改換彈性元件提供能夠和方便，為改換彈性元件留有必要的操作空間，使改換彈性元件所必需裝配、挪動的零件盡量少。在構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)所選彈性元件資料的不同而采用不同的構(gòu)造設(shè)計(jì)原那么，圖714表示了運(yùn)用不同彈性元件資料的常用彈性聯(lián)軸器的構(gòu)造。 . 構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)所選資料的特性及其所對應(yīng)的加工工藝而遵照不同的設(shè)計(jì)原那么。 鋼材受拉

19、和受壓時(shí)的力學(xué)特性根本一樣，因此鋼梁構(gòu)造多為對稱構(gòu)造。鑄鐵資料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，因此接受彎矩的鑄鐵構(gòu)造截面多為非對稱外形，以使承載時(shí)最大壓應(yīng)力大于最大拉應(yīng)力，圖7一15所示為兩種鑄鐵支架構(gòu)造的比較。圖中方案b的最大壓應(yīng)力大于最大拉應(yīng)力，符合鑄鐵資料的強(qiáng)度特點(diǎn)，是較好的構(gòu)造方案。塑料構(gòu)造的強(qiáng)度較差，螺紋聯(lián)接件產(chǎn)生的裝配力很容易使塑料零件損壞，圖716所示為一種塑料零件裝配構(gòu)造，它充分利用塑料加工工藝的特點(diǎn)，在兩個(gè)被聯(lián)接件上分別做出外形簡單的搭鉤和凹槽，裝配時(shí)利用塑料零件彈性變形量大的特點(diǎn)使搭鉤與凹槽相互咬合實(shí)現(xiàn)聯(lián)接，裝配過程簡單準(zhǔn)確，便于操作。. 設(shè)計(jì)的結(jié)果要經(jīng)過制造和裝配實(shí)現(xiàn)，構(gòu)造設(shè)計(jì)

20、中假設(shè)能根據(jù)所選資料的工藝特點(diǎn)合理地確定構(gòu)造方式那么會為制造過程帶來方便。 鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)中通常經(jīng)過加大截面尺寸的方法增大構(gòu)造的強(qiáng)度和剛度，但是鑄造構(gòu)造中假設(shè)壁厚過大那么很難保證鑄造質(zhì)量，所以鑄造構(gòu)造通常經(jīng)過加肋板和隔板的方法加強(qiáng)構(gòu)造的剛度和強(qiáng)度。塑料資料由于剛度差，鑄造后的冷卻不均勻呵斥的內(nèi)應(yīng)力極易引起構(gòu)造翹曲，所以塑料構(gòu)造的肋板應(yīng)與壁厚相近并均勻?qū)ΨQ。陶瓷構(gòu)造的模具本錢和燒結(jié)工藝本錢遠(yuǎn)大于資料本錢，所以陶瓷構(gòu)造設(shè)計(jì)中為使構(gòu)造簡單，通常不思索節(jié)省資料的原那么。 . 例71 棘輪機(jī)構(gòu)的變異設(shè)計(jì)分析 待設(shè)計(jì)的棘輪機(jī)構(gòu)如圖7一17所示，棘爪頭部的平面與棘輪齒形平面相互接觸，是棘輪機(jī)構(gòu)的功能面。經(jīng)過變換

21、功能面的外形可得到如圖718所示的多種構(gòu)造方案，其中方案a和方案c用于單向傳動，方案b的棘輪可用于雙向傳動，方案c功能面能承當(dāng)較大的載荷，運(yùn)用較普遍，但承載才干對制造誤差較敏感。經(jīng)過變換功能面的數(shù)量可得到如圖719所示的多種構(gòu)造方案，圖中方案a經(jīng)過減小輪齒尺寸使輪齒的齒數(shù)增多，由于齒數(shù)添加使傳動的最小反響角度減小，傳動精度提高；方案b不改動棘輪的外形，而經(jīng)過添加棘爪數(shù)量的方法起到在不降低承載才干的前提下提高傳動精度的作用；方案c和方案d經(jīng)過兩個(gè)棘爪同時(shí)受力的方法提高了承載才干。圖7一20所示為經(jīng)過變換功能面的位置得到的多種構(gòu)造方案，圖中方案a為內(nèi)棘輪構(gòu)造，經(jīng)過將棘爪設(shè)置在棘輪內(nèi)的方法減小了構(gòu)造

22、尺寸；方案b為軸向棘輪構(gòu)造，這種構(gòu)造只需在空間條件允許的條件下才干運(yùn)用。圖7一21所示為經(jīng)過變換任務(wù)面的尺寸得到的多種構(gòu)造方案。將以上這些要素進(jìn)展交叉組合變換可以得到更多的構(gòu)造方案，這些方案各有其優(yōu)缺陷，經(jīng)過對這些方案各自特點(diǎn)的分析并結(jié)合詳細(xì)的運(yùn)用條件可以從中確定較好的構(gòu)造方案。.例72 鉸鏈節(jié)叉的構(gòu)造變異 鉸鏈?zhǔn)且活惓Ｒ姷臋C(jī)械構(gòu)造。圖722所示為鉸鏈的一種裝配構(gòu)造。下面以其中的鉸鏈節(jié)叉為例，分析當(dāng)采用不同的毛坯方式時(shí)構(gòu)造的變異設(shè)計(jì)。 圖723表示當(dāng)采用鑄造毛坯時(shí)的不同構(gòu)造方案。其中方案a和方案b的外形簡單容易外型，方案c和方案d的外形構(gòu)造較復(fù)雜，但較省資料，而且各部分壁厚較均勻，容易保證鑄造

23、質(zhì)量。 圖724表示當(dāng)采用整體資料以切削方法成形時(shí)的不同構(gòu)造方案，這類構(gòu)造用于單件或小批量消費(fèi)的情況。其中下排的幾種構(gòu)造雖然具有較輕的分量，但并不節(jié)省資料，而且增大切削加工的任務(wù)量，只需在構(gòu)造有特殊要求時(shí)才采用這種構(gòu)造。 圖725表示運(yùn)用薄板沖壓毛坯的不同構(gòu)造方案，沖壓構(gòu)造具有分量輕、節(jié)省資料和大批量消費(fèi)本錢低的優(yōu)點(diǎn)，特別適宜于消費(fèi)批量較大的場所。圖中方案a、b、和d中都包含較小的彎曲半徑，容易引起裂紋和褶皺，在條件允許時(shí)應(yīng)盡量采用較大的彎曲半徑，如圖中方案c的構(gòu)造所示。 . 圖7一26表示運(yùn)用板材經(jīng)焊接成形的構(gòu)造，這類構(gòu)造適用于構(gòu)造尺寸較大，而且批量較小的情況。圖中方案a的焊口只起聯(lián)接作用，

24、根本不承當(dāng)載荷；其他幾種構(gòu)造的焊口都要承當(dāng)任務(wù)載荷，因此對焊接質(zhì)量要求較高；方案c的焊口較長，焊接本錢高；方案d中的底板在焊接中容易翹曲，影響焊接質(zhì)量。 圖727表示運(yùn)用成型資料并經(jīng)焊接成形的構(gòu)造，由于運(yùn)用了槽鋼、角鋼。帶鋼等型材，使焊接任務(wù)量比圖7一26中所示的構(gòu)造更小。圖中方案c的一處焊口接受較大的彎矩，影響其承載才干。. 72 提高性能的設(shè)計(jì) 機(jī)械產(chǎn)品的性能不但與原理設(shè)計(jì)有關(guān)，構(gòu)造設(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)。下面分別分析為提高構(gòu)造的強(qiáng)度、剛度、精度、工藝性等方面性能常采用的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)原那么，經(jīng)過這些分析可以對構(gòu)造的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供可供自創(chuàng)的思緒。.721 提高

25、強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì) 強(qiáng)度和剛度是構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本問題，經(jīng)過正確的構(gòu)造設(shè)計(jì)可以減小單位載荷所引起的資料應(yīng)力和變形量，提高構(gòu)造的承載才干。 強(qiáng)度和剛度都與構(gòu)造受力有關(guān)，在外載荷不變的情況下降低構(gòu)造受力是提高強(qiáng)度和剛度的有效措施。.1載荷分擔(dān) 載荷引起構(gòu)造受力，假設(shè)多種載荷作用在同一構(gòu)造上就能夠引起部分應(yīng)力過大。構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)將載荷由多個(gè)構(gòu)造分別承當(dāng)，這樣有利于降低危險(xiǎn)構(gòu)造處的應(yīng)力，從而提高構(gòu)造的承載才干，這種方法稱為載荷分擔(dān)。 圖7-29所示為一位于軸外伸端的帶輪與軸的聯(lián)接構(gòu)造。方案a構(gòu)造在將帶輪的扭矩傳送給軸的同時(shí)也將壓軸力傳給軸，它將在支點(diǎn)處引起很大的彎矩，并且彎矩所引起的應(yīng)力為交變應(yīng)力，彎矩和扭矩

26、同時(shí)作用會在軸上引起較大應(yīng)力。方案b所示的構(gòu)造中添加了一個(gè)支承套，帶輪經(jīng)過端蓋將扭矩傳給軸，經(jīng)過軸承將壓軸力傳給支承套，支承套的直徑較大，而且所接受的彎曲應(yīng)力是靜應(yīng)力，經(jīng)過這種構(gòu)造使彎矩和扭矩分別由不同零件承當(dāng)，提高了構(gòu)造整體的承載才干。 圖 730 a所示為蝸桿軸系構(gòu)造，蝸桿傳動產(chǎn)生的軸向力較大，使得軸承在接受徑向載荷同時(shí)接受較大的軸向載荷，在圖b構(gòu)造中添加了專門接受雙向軸向載荷的雙向推力球軸承，使得各軸承分別發(fā)揚(yáng)各自承載才干的優(yōu)勢。 . 2載荷平衡 在機(jī)械傳動中有些做功的力必需使其沿傳動鏈傳送，有些不做功的力應(yīng)盡能夠使其傳送道路變短，假設(shè)使其在同一零件內(nèi)與其他同類載荷構(gòu)成平衡力系那么其他零

27、件不受這些載荷的影響，有利于提高構(gòu)造的承載才干。 圖7-31a所示的行星齒輪構(gòu)造中齒輪嚙合使中心輪和系桿受力。圖b所示構(gòu)造中在對稱位置布置三個(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，有利于相關(guān)構(gòu)造的設(shè)計(jì)。.3減小應(yīng)力集中 應(yīng)力集中是影響接受交變應(yīng)力的構(gòu)造承載才干的重要要素，構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)法緩解應(yīng)力集中。在零件的截面外形發(fā)生變化處力流會發(fā)生變化如圖732所示，部分力流密度的添加引起應(yīng)力集中。零件截面外形的變化越忽然，應(yīng)力集中就越嚴(yán)重，構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)盡力防止使構(gòu)造受力較大處的零件外形忽然變化，以減小應(yīng)力集中對強(qiáng)度的影響。零件受力變形時(shí)不同位置的變形阻力剛度不一樣也會

28、引起應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)中經(jīng)過降低應(yīng)力集中處附近的部分剛度可以有效地降低應(yīng)力集中。例如圖733a所示過盈配合聯(lián)接構(gòu)造在輪轂端部應(yīng)力集中嚴(yán)重，圖b、c、d所示構(gòu)造經(jīng)過降低軸或輪轂相應(yīng)部位的部分剛度使應(yīng)力集中得到有效緩解。 由于構(gòu)造定位等功能的需求在絕大部分構(gòu)造中不可防止地會出現(xiàn)構(gòu)造尺寸及外形的變化，這些變化都會引起應(yīng)力集中，假設(shè)多種變化出如今同一構(gòu)造截面處將引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，所以構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)盡力防止這種情況。 圖734所示的軸構(gòu)造中臺階和鍵槽端部都會引起軸在彎矩作用下的應(yīng)力集中，圖a的構(gòu)造將兩個(gè)應(yīng)力集中源設(shè)計(jì)到同一截面處，加劇了部分的應(yīng)力集中，圖b構(gòu)造使鍵槽不加工到軸段根部，防止了應(yīng)力集中源的集中。

29、 .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)的綜合曲率半徑有關(guān)，設(shè)法增大接觸點(diǎn)的綜合曲率半徑是提高這類零件任務(wù)才干的重要措施。 漸開線齒輪在齒面上不同位置處的曲率半徑不同，采用正變位可使齒面的任務(wù)位置向曲率半徑較大的方向挪動，對提高齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都非常有利。 圖735所示構(gòu)造中圖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。 .722 提高精度的設(shè)計(jì) 現(xiàn)代設(shè)計(jì)對精度提出越來越高的要求，經(jīng)過構(gòu)造設(shè)計(jì)可以減小由于制造、安裝等緣由產(chǎn)生的原始誤差，減小由于溫度、磨損

30、、構(gòu)件變形等緣由產(chǎn)生的任務(wù)誤差，減小執(zhí)行機(jī)構(gòu)對各項(xiàng)誤差的敏感程度，從而提高產(chǎn)品的精度。 . 1誤差均化 制造和安裝過程中產(chǎn)生的誤差是不可防止的，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臉?gòu)造設(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。實(shí)驗(yàn)證明螺旋傳動的誤差可以小于螺桿本身的螺距誤差。圖736所示為千分尺的丈量誤差與其螺距誤差的對比圖，圖a為千分尺的累積丈量誤差，圖b為經(jīng)過萬能工具顯微鏡測得的該千分尺螺桿的螺距累積誤差。這一實(shí)驗(yàn)闡明了關(guān)于機(jī)械精度的均化原理：在機(jī)構(gòu)中假設(shè)有多個(gè)聯(lián)接點(diǎn)同時(shí)對一種運(yùn)動起限制造用，那么運(yùn)動件的運(yùn)動誤差決議于各聯(lián)接點(diǎn)的綜合影響，其運(yùn)動精度高于一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)的限制造用。在一定條件下添加螺旋傳動中起作用

31、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的承載才干和耐磨性，而且可以提高傳動精度。 .2誤差合理配置 在機(jī)床主軸構(gòu)造設(shè)計(jì)中，提高主軸前端任務(wù)端的旋轉(zhuǎn)精度是很重要的設(shè)計(jì)目的，主軸前支點(diǎn)軸承和主軸后支點(diǎn)軸承的精度都會影響主軸前端的旋轉(zhuǎn)精度，但是影響的程度不一樣。 經(jīng)過分析前支點(diǎn)的誤差對主軸前端的精度影響較大，所以在主軸構(gòu)造設(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。.3誤差傳送 在機(jī)械傳動系統(tǒng)中，各級傳動件都會產(chǎn)生運(yùn)動誤差，傳動件在傳送必要的運(yùn)動的同時(shí)也不可防止地將誤差傳送給下一級傳動件。 . 4誤差補(bǔ)償 在機(jī)械構(gòu)造任務(wù)過程中會由于溫度變化、受力、磨損等要素使零部件的外形及

32、相對位置關(guān)系發(fā)生變化，這些變化也經(jīng)常是影響機(jī)械構(gòu)造任務(wù)精度的緣由。溫度變化、受力后的變形和磨損等過程都是不可防止的，但是好的構(gòu)造設(shè)計(jì)可以減少由于這些要素對任務(wù)精度呵斥的影響。在圖739所示的兩種凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，凸輪和挪動從動件與搖桿的接觸點(diǎn)上都會不可防止地發(fā)生磨損，圖a的構(gòu)造使得這兩處磨損對從動件的運(yùn)動誤差的影響 相互疊加，而圖b的構(gòu)造 那么使得這兩處磨損對從動 件的運(yùn)動誤差的影響相互 抵消，從而提高了機(jī)構(gòu)的 任務(wù)精度。. 5采用誤差較小的近似機(jī)構(gòu) 有些運(yùn)用中為簡化機(jī)構(gòu)而采用某些近似機(jī)構(gòu)，這會引入原理誤差，在條件允許時(shí)優(yōu)先采用近似性較好的近似機(jī)構(gòu)可以減小原理誤差。.723 提高工藝性的設(shè)計(jì) 設(shè)

33、計(jì)的結(jié)果要經(jīng)過制造、安裝、運(yùn)輸?shù)冗^程實(shí)現(xiàn)，機(jī)械設(shè)備運(yùn)用過程中還要多次對其進(jìn)展維修、調(diào)整等操作，正確的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)使這些過程可以進(jìn)展，好的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)使這些過程方便、順利地進(jìn)展。.1方便裝卡 大量的零件要經(jīng)過機(jī)械切削加工工藝過程，多數(shù)機(jī)械切削加工過程首先要對零件進(jìn)展裝卡。構(gòu)造設(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，夾持面的外形和位置應(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)可以經(jīng)過盡量少的裝卡次數(shù)得以完成。假設(shè)可以經(jīng)過一次裝卡對零件上的多個(gè)相關(guān)外表進(jìn)展加工，這將有效地提高加工效率。. 在圖741利所示的頂尖構(gòu)造中，圖a構(gòu)造只需兩個(gè)圓錐外表，用卡盤無法裝卡；在

34、圖b的構(gòu)造中添加了一個(gè)圓柱形外表，這個(gè)外表在零件任務(wù)中不起作用，只是為了實(shí)現(xiàn)工藝過程而設(shè)置的，這種外表稱為工藝外表。 在圖742所示的軸構(gòu)造中，圖a將軸上的兩個(gè)鍵槽沿周向成900布置，這兩個(gè)鍵槽必需兩次裝卡才干完成加工；圖b的構(gòu)造中將兩個(gè)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。 圖743所示為立式鉆床的床身構(gòu)造，床身左側(cè)為導(dǎo)軌，需求精加工，床身右側(cè)沒有任務(wù)外表，不需求切削加工。在圖a的構(gòu)造中沒有可供加工導(dǎo)軌任務(wù)外表運(yùn)用的裝卡定位表向；在圖b的構(gòu)造中雖然設(shè)置了裝卡定位外表，但是由于外表過小，用它定位裝卡在加工中不能使零件獲得足夠的剛度；在圖c的構(gòu)造中增大了定

35、位面的面積，并在上部添加了工藝臍，作為定位裝卡的輔助支撐，由于工藝臍在鉆床任務(wù)中沒有任何作用，通常在加工完成后將其去除。 . 2方便加工 切削加工所要構(gòu)成的幾何外表的數(shù)量。種類越多，加工所需的任務(wù)量就越大，構(gòu)造設(shè)計(jì)中盡量減少加工外表的數(shù)量和種類是一條重要的設(shè)計(jì)原那么。 例如齒輪箱中同一軸系兩端的軸接受力通常不相等，但是假設(shè)將兩軸承選為不同型號，兩軸承孔成為兩個(gè)不同尺寸的幾何外表，加工任務(wù)量將加大。為此通常將軸系兩端軸承選為一樣型號。如必需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。 圖744a所示的箱形構(gòu)造頂面有兩個(gè)不平行平面，要經(jīng)過兩次裝卡才干完成加工；圖b將其改為兩個(gè)平行平面

36、，可以一次裝卡完成加工；圖c將兩個(gè)平面改為平行而且等高，可以將兩個(gè)平面作為一個(gè)幾何要素進(jìn)展加工。 構(gòu)造設(shè)計(jì)中假設(shè)為加工過程發(fā)明條件，使得某些加工過程可以成組進(jìn)展，將會明顯地提高加工任務(wù)效率。圖745所示的齒輪構(gòu)造中，圖a所示的齒輪構(gòu)造由于輪轂與輪緣不等寬，假設(shè)成組進(jìn)展?jié)L齒加工那么由于零件剛度較差而影響加工質(zhì)量，如改為圖b的構(gòu)造，使輪轂與輪緣等寬，那么為成組滾齒發(fā)明了條件，大大提高了滾齒任務(wù)效率。 .3簡化裝配、調(diào)整和裝配 加工好的零部件要經(jīng)過裝配才干成為完好的機(jī)器，裝配的質(zhì)量直接影響機(jī)器設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量，設(shè)計(jì)中能否思索裝配過程的需求也直接影響裝配任務(wù)的難度。 如圖746a 隨著裝配過程自動化程度

37、的提高，越來越多的裝配任務(wù)運(yùn)用了裝配自動線或裝配機(jī)器人，這些自動化設(shè)備具有很高的任務(wù)速度，但是對零件上的微小差別的分辨才干比人差很多，這就要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)減少那些具有微小差別的零件種類，或添加容易識別的明顯標(biāo)志，或?qū)㈩愃频牧慵谀軌虻那闆r下消除差別，合并為同一種零件。. 例如圖747a所示的兩個(gè)圓柱銷的外形尺寸完全一樣，只是資料及熱處置方式不同，這在裝配過程中無論是人或是自動化的機(jī)器都很難區(qū)別，裝錯(cuò)的能夠性極大。假設(shè)改為圖b的構(gòu)造，使兩個(gè)零件的外形尺寸有明顯的差別，使得錯(cuò)誤的裝配不能實(shí)現(xiàn)，這就防止了發(fā)生裝配錯(cuò)誤的能夠性。 在機(jī)械設(shè)計(jì)中很多設(shè)計(jì)參數(shù)是依托調(diào)整過程實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)對機(jī)器進(jìn)展維修時(shí)要破壞某些

38、經(jīng)過調(diào)整的裝配關(guān)系，維修后需求重新調(diào)整這些參數(shù)，這就添加了維修任務(wù)的難度。構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)減少維修任務(wù)中對已有裝配關(guān)系的破壞，使維修更容易進(jìn)展。 圖7-48a所示軸承座構(gòu)造的裝配關(guān)系不獨(dú)立，改換軸承時(shí)不但需求破壞軸承蓋與軸承座的裝配關(guān)系，而且需求破壞軸承座與機(jī)體的裝配關(guān)系。圖b的構(gòu)造中軸承座與機(jī)體的裝配關(guān)系和軸承蓋與軸承座的裝配關(guān)系相互獨(dú)立，改換軸承時(shí)不需求破壞軸承座與機(jī)體的裝配關(guān)系。. 機(jī)械設(shè)備中的某些零部件由于資料或構(gòu)造的關(guān)系運(yùn)用壽命較低，這些零部件在設(shè)備的運(yùn)用周期內(nèi)需求多次改換，構(gòu)造設(shè)計(jì)中要思索這些易損零件改換的能夠性和方便程度。例如V帶傳動中帶的設(shè)計(jì)壽命較低，需求經(jīng)常改換。V帶是無故帶，假

39、設(shè)將帶輪設(shè)置在兩固定支點(diǎn)間，那么每次改換帶時(shí)都需求裝配并挪動支點(diǎn)，為此通常將帶輪設(shè)置在軸的懸臂端。圖7一49所示的彈性套柱銷聯(lián)軸器的彈性元件由于運(yùn)用橡膠資料所以壽命較低，聯(lián)軸器兩端通常聯(lián)接較大設(shè)備，改換彈性元件時(shí)很難挪動這些設(shè)備，構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為彈性元件的裝配和裝配留有必要的空間。 .73 構(gòu)造的宜人化設(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)者以為經(jīng)過選拔和訓(xùn)練可以使人順應(yīng)任何復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備。隨著設(shè)計(jì)和制造程度的提高，機(jī)器的復(fù)雜程度、任務(wù)速度及其對操作人員的知識和技藝程度的要求越來越高，人曾經(jīng)很難順應(yīng)這樣的機(jī)器，由于操作不當(dāng)呵斥的事故越來越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在第二次世界大戰(zhàn)期間美國飛機(jī)所

40、發(fā)生的飛行事故中有90是由于人為要素呵斥的。經(jīng)過這些現(xiàn)實(shí)使人們認(rèn)識到不能要求操作者無限制地順應(yīng)機(jī)器的要求，而應(yīng)使機(jī)器的操作方法順應(yīng)人的生理和心思特點(diǎn)，只需這樣才干使操作者在最正確的生理及心思形狀下任務(wù)，使人和機(jī)器所組成的人一機(jī)系統(tǒng)發(fā)揚(yáng)最正確效能。 以下分別分析設(shè)計(jì)中思索操作者的生理和心思特點(diǎn)應(yīng)遵照的根本原那么，它不但是進(jìn)展創(chuàng)新構(gòu)造設(shè)計(jì)的原那么，同時(shí)也可為創(chuàng)新構(gòu)造設(shè)計(jì)提供啟示。對現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備及工具的宜人化改良設(shè)計(jì)是創(chuàng)新構(gòu)造設(shè)計(jì)的一種有效方法。.731 適宜人的生理特點(diǎn)的構(gòu)造設(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外做功，做功所需的能量物質(zhì)糖和氧要依托血液保送到肌肉。假設(shè)血液不能保送足夠的

41、氧，那么糖會在無氧或缺氧的形狀下進(jìn)展不完全分解，不但釋放出的能量少，而且會產(chǎn)生代謝中間產(chǎn)物乳酸。乳酸不易排泄，乳酸在肌肉中的積累會引起肌肉疲勞、疼痛、反響愚鈍。長期使某些肌肉處于這種任務(wù)形狀會對肌肉、肌健、關(guān)節(jié)及相鄰組織呵斥永久性損害，機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)防止使操作者在這樣的形狀下任務(wù)。表72所示的幾種常用工具改良前的外形由于使某些肌肉處于靜態(tài)施力形狀，不適宜長時(shí)間運(yùn)用，改良后使操作者的手更趨于自然形狀，減少或消除了肌肉的靜態(tài)施力情況，使得長時(shí)間運(yùn)用不易疲勞。 .2容易發(fā)力的設(shè)計(jì) 操作者在操作機(jī)器時(shí)需求用力，人在處于不同姿態(tài)、向不同方向用力時(shí)發(fā)力才干差別很大。實(shí)驗(yàn)闡明人手臂發(fā)力才干的普通規(guī)律是右手發(fā)力大

42、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。 人以站立姿態(tài)操作時(shí)手臂所能施加的支配力明顯大于坐姿，但是長時(shí)間站立容易疲勞，站立操作的動作精度比坐姿操作的精度低。 在設(shè)計(jì)需求人操作的機(jī)器時(shí)，首先要選擇操作者的操作姿態(tài)，普通優(yōu)先選擇坐姿，特別是動作頻率高、精度高、動作幅度小的操作，或需求手腳并用的操作。當(dāng)需求施加較大的支配力，或需求的操作動作范圍較大，或因操作空間狹小，無容膝空間時(shí)可以選擇立姿。支配力的施加方向應(yīng)選擇人容易發(fā)力的方向。施力的方式應(yīng)防止使操作者長時(shí)間堅(jiān)持一種姿態(tài)，當(dāng)操作者必需以不平衡姿態(tài)進(jìn)展操作時(shí)應(yīng)為操作者設(shè)置輔助支撐物。 .732 適宜人的

43、心思特點(diǎn)的構(gòu)造設(shè)計(jì) 對復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，操作者要根據(jù)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況隨時(shí)對其進(jìn)展調(diào)整，操作者對設(shè)備任務(wù)情況的正確判別是進(jìn)展正確的調(diào)整操作的根本條件之一。 1減少察看錯(cuò)誤的設(shè)計(jì) 在由人和機(jī)器組成的系統(tǒng)中人起著對系統(tǒng)的任務(wù)情況進(jìn)展調(diào)理的“調(diào)理器的作用，人的正確調(diào)理來源于人對機(jī)器任務(wù)情況的正確了解和判別，所以在人一機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使操作者可以及時(shí)、正確、全面地了解機(jī)器的任務(wù)情況是非常重要的。 在顯示儀表的設(shè)計(jì)中應(yīng)使操作者察看方便，察看后容易正確地了解儀表顯示的內(nèi)容，這要經(jīng)過正確地選擇儀表的顯示方式、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)。 儀表的刻度陳列方向應(yīng)符合操作者的認(rèn)讀習(xí)慣，圓形和半圓形

44、應(yīng)以順時(shí)針方向?yàn)榭潭戎翟龃蠓较?，程度直線式應(yīng)以從左到右的方向?yàn)榭潭戎翟龃蠓较?，垂直直線式應(yīng)以從下到上的方向?yàn)榭潭戎翟龃蠓较颉?儀表擺放位置的選擇應(yīng)以方便認(rèn)讀為規(guī)范。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)視距為 80 cm時(shí)程度方向最正確認(rèn)讀區(qū)域在200范圍內(nèi)，超越240后正確認(rèn)讀時(shí)間顯著增大；垂直方向的最正確認(rèn)讀區(qū)域?yàn)槌潭确较蚺c程度線以下150范圍內(nèi)。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，有固定運(yùn)用順序的儀表應(yīng)按運(yùn)用順序擺放。. 2減少操作錯(cuò)誤的設(shè)計(jì) 人在了解機(jī)器任務(wù)情況的前提下經(jīng)過操作對機(jī)器的任務(wù)進(jìn)展必要的調(diào)整，使其在更符合操作者意圖的形狀下任務(wù)。人經(jīng)過控制器對機(jī)器進(jìn)展調(diào)整，經(jīng)過反響信息了解調(diào)整的效果。控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)使操作者在較少視覺協(xié)助或無視覺協(xié)助下可以迅速準(zhǔn)確地分辨出所需的控制器，在正確了解機(jī)