械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新節(jié)選自《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》，張美麟主編概論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指零件的結(jié)構(gòu)形狀及零件間的聯(lián)接關(guān)系的設(shè)計(jì)。是機(jī)械設(shè)計(jì)的主要組成部分，是涉及問(wèn)題最多、最具體、工作量最大的工作階段。需考慮因素材料的力學(xué)性能，零部件的功能，工作條件，加工工藝，裝配，使用，成本，安全，環(huán)保等特點(diǎn)實(shí)踐性、細(xì)節(jié)性、多樣性與創(chuàng)造性2023/1/132主要內(nèi)容1.實(shí)現(xiàn)零件功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新2.結(jié)構(gòu)元素的變異與演化3.適應(yīng)材料性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新2014/4/634.方便制造與操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新第一節(jié)實(shí)現(xiàn)零件功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新一、功能分解二、功能組合三、功能移植2023/1/134功能分解意義：

每個(gè)零件的每個(gè)部分各承擔(dān)著不同的功能，具有不同的工作原理。將零件功能分解、細(xì)化，有利于與提高其工作性能，有利于開(kāi)發(fā)新功能，也使零件整體功能更趨于完善。2023/1/135example實(shí)例：螺釘螺釘頭扳擰功能支撐功能螺釘體定位功能螺釘尾導(dǎo)向2023/1/136功能組合意義：指一個(gè)零件可以實(shí)現(xiàn)多種功能，這樣可以使整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)更趨于簡(jiǎn)單化，簡(jiǎn)化制造過(guò)程，減少材料消耗，提高工作效率，式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要途徑。一般是在零件原有功能基礎(chǔ)上增加新的功能。2023/1/137example功能移植意義:指相同的或相似的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)完全不同的功能。這可以通過(guò)聯(lián)想、類比、移植等創(chuàng)新技法獲得新功能。2023/1/138實(shí)例螺栓聯(lián)接的摩擦防松軸轂聯(lián)接第二節(jié)結(jié)構(gòu)元素的變異與演化一、輪轂聯(lián)接的結(jié)構(gòu)元素變異與演化二、離合器的結(jié)構(gòu)元素變異與演化三、棘輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)變異與演化四、各種槽銷結(jié)構(gòu)元素的變異五、新型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)六、改善工作性能的結(jié)構(gòu)變異2023/1/139第三節(jié)適應(yīng)材料性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新一、揚(yáng)長(zhǎng)避短二、性能互補(bǔ)三、結(jié)構(gòu)形狀變異2023/1/1310揚(yáng)長(zhǎng)避短結(jié)構(gòu)形狀要有利于材料性能的發(fā)揮。如鑄鐵的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高，因此鑄鐵就要設(shè)計(jì)成承受抗壓狀態(tài)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。陶瓷材料承受局部集中載荷的能力差，在與金屬件的連接中，應(yīng)避免其弱點(diǎn)。塑料是常用的加工材料之一，質(zhì)量輕，成本低，能制成很復(fù)雜的形狀，但強(qiáng)度、剛度低，易老化。2023/1/1311性能互補(bǔ)將剛性與柔性材料合理搭配，在剛性部件中對(duì)某些零件賦予柔性，使其能用接觸時(shí)的變形不補(bǔ)償工作表面幾何形狀的誤差。2023/1/1312性能互補(bǔ)對(duì)于鏈傳動(dòng)，由于是非共軛嚙合，所以在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)沖擊。經(jīng)分析，確知在鏈條嚙入處引起的沖擊、振動(dòng)最大。為改變這種情況，可在鏈條或鏈輪的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行變形設(shè)計(jì)。2023/1/1313結(jié)構(gòu)形狀變異選用不同的材料，往往同時(shí)伴隨著零部件結(jié)構(gòu)形狀的變異。2023/1/1314第四節(jié)、方便制造與操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新一、加工工藝的結(jié)構(gòu)構(gòu)型二、裝配輸送的結(jié)構(gòu)構(gòu)型三、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)四、宜人結(jié)構(gòu)2023/1/1315加工工藝的結(jié)構(gòu)構(gòu)型對(duì)于機(jī)械加工的零件，在構(gòu)型上要考慮到使裝卡、加工與測(cè)量時(shí)間比較短，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用等因素。主要體現(xiàn)在加工面上的形狀力求簡(jiǎn)單，尺寸力求小，位置應(yīng)方便裝卡與刀具的退出，避免在內(nèi)表面上進(jìn)行復(fù)雜的加工等。2023/1/1316裝配輸送的結(jié)構(gòu)構(gòu)型人工裝配時(shí)，希望裝配可以可靠、省力。同時(shí)隨著裝配自動(dòng)化程度的提高，裝配自動(dòng)化生產(chǎn)線和裝配機(jī)器人對(duì)形狀的識(shí)別也提出了構(gòu)形要求。2023/1/1317簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)精煉的，簡(jiǎn)單的才是設(shè)計(jì)的進(jìn)步，也是設(shè)計(jì)者的愿望。a）聯(lián)接機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化；b）鉸鏈機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化；c）其他簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)2023/1/1318宜人機(jī)構(gòu)宜人機(jī)構(gòu)是指機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)該適應(yīng)人的生理和心理要求，使得操作安全、準(zhǔn)確、省力、簡(jiǎn)便，減少操作的疲勞，提高工作效率。2023/1/1319宜人結(jié)構(gòu)a)減少操作疲勞的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)形應(yīng)該考慮操作者的施力情況，避免操作者長(zhǎng)期保持一種非自然狀態(tài)下的姿勢(shì)。2023/1/1320宜人結(jié)構(gòu)b）提高操作能力的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮人的手與腳的用力方法，使之容易操作。2023/1/1321宜人結(jié)構(gòu)C）減少操作錯(cuò)誤的機(jī)構(gòu)操作零件的外形要簡(jiǎn)單，容易辨認(rèn)；操作位置要合適，應(yīng)力求使操作零件位于操作者的手或腳夠得著的位置。2023/1/1322宜人結(jié)構(gòu)d）外形與色彩零件的外形除應(yīng)與功能、材料、加工方便等因素有關(guān)外，同時(shí)也要考慮適應(yīng)人的反應(yīng)。

除滿足使用功能、加工條件、材料特性外，還要考慮外形的和諧、均衡、穩(wěn)定。2023/1/1323

2023/1/1324謝謝聽(tīng)講！實(shí)例2023/1/1325實(shí)例

2023/1/1326實(shí)例2023/1/1327實(shí)例2023/1/1328實(shí)例2023/1/1329實(shí)例2023/1/1330實(shí)