機械結(jié)構(gòu)設計導論

機械結(jié)構(gòu)設計機械工程學院機械設計及自動化系宋梅利機械原理：機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運動學和動力學分析。機械設計：重點學習了機械零件的工作原理、工作特性、工作能力和壽命的計算和分析。機械結(jié)構(gòu)設計：各種機構(gòu)和機械零件的結(jié)構(gòu)。機械結(jié)構(gòu)設計是機械設計的重要組成部分。沒有結(jié)構(gòu)就沒有機器。使用者——注重的是機器的功能和性能。設計和制造者——設計和制造的是一套機械結(jié)構(gòu)具有能夠滿足使用者要求的功能和性能。所以，結(jié)構(gòu)是把設計——制造——使用者聯(lián)系起來的紐帶，是設計、制造、使用的具體對象，是使用性能的物質(zhì)承擔者。但是以前機械設計課程的重點在分析和計算方面，而對結(jié)構(gòu)設計注意相對不足。原因之一是理論計算系統(tǒng)完整，運用數(shù)學、力學等基礎，容易理解。而結(jié)構(gòu)設計涉及的問題多，影響因素廣泛，具體規(guī)律總結(jié)的不夠完整。因此，目前機械設計分析計算過多。課程參考書目方鍵機械結(jié)構(gòu)設計化學工業(yè)出版社吳宗澤機械結(jié)構(gòu)設計準則與實例機械工業(yè)出版社本課程成績評定方法序號考核項目成績備注1期末考試70%閉卷考試2考勤10％每缺勤1次扣1分，扣滿為止3課堂小測驗10％1～2次4小論文（繪圖）10％全部照抄不得分大作業(yè)1：查資料或網(wǎng)上搜索常用機構(gòu)（任何機器上的機構(gòu)均可）。要求：1、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖或簡圖；2、介紹機構(gòu)的工作原理、具體結(jié)構(gòu)組成、優(yōu)缺點及應用場合等；3、能搜到相關(guān)視頻更好。第一章機械結(jié)構(gòu)設計導論第二章結(jié)構(gòu)設計中常用的典型機構(gòu)補充：提高強度、剛度和延長壽命的結(jié)構(gòu)設計準則第三章典型工程結(jié)構(gòu)實例第四章CA6140型臥式車床的結(jié)構(gòu)分析第五章機床主運動部件設計第六章主軸組件設計本章主要介紹機械結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)涵、基本過程、性質(zhì)及要求★重點內(nèi)容：機械結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)涵、基本過程▲難點內(nèi)容：機械結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)涵、基本過程第一章機械結(jié)構(gòu)設計導論第一節(jié)機械結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)涵機械結(jié)構(gòu)設計就是將抽象的工作原理變成技術(shù)圖樣的過程兼顧各種技術(shù)、經(jīng)濟和社會要求，并且應設計出盡可能多的可能性方案，從中優(yōu)選或歸納出經(jīng)濟合理的方案

機械結(jié)構(gòu)設計，可分為下述三個方面：（1）功能設計為滿足主要機械功能要求而進行的設計（2）質(zhì)量設計兼顧各種要求和限制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能價格比（3）優(yōu)化設計和創(chuàng)新設計用結(jié)構(gòu)設計變元等方法系統(tǒng)地構(gòu)造優(yōu)化設計解空間，用創(chuàng)造性設計思維方法和其他科學方法優(yōu)選和創(chuàng)新。結(jié)構(gòu)設計是將抽象的工作原理具體化為某類構(gòu)件或零部件的圖樣，然后進一步確定它們的加工工藝、材料、幾何尺寸、公差等圖1-1是一個兩級齒輪減速箱的工作原理圖該減速箱的傳動比是6:1，傳遞功率是92kW，主動軸轉(zhuǎn)速是1500r/min一、傳動裝置的總體設計（一）選擇電機

（二）定減速器總傳動比和分配各級傳動比（三）計算減速器中各軸的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速二、傳動件的設計計算三、裝配圖設計第一階段（總體結(jié)構(gòu)設計）四、裝配圖設計第二階段任務：設計傳動零件，或其它主要零件的結(jié)構(gòu)、箱體的主要結(jié)構(gòu)，軸承的潤滑與密封形式結(jié)構(gòu)設計是工作原理在技術(shù)上的具體化。一定的工程知識是正確的進行結(jié)構(gòu)設計的前提。找錯誤！結(jié)構(gòu)設計不僅要使構(gòu)件滿足實現(xiàn)其工作原理的要求，還要考慮力學、工藝、材料、裝配、使用、美觀、成本、安全、環(huán)保等眾多其他要求和限制。與考慮工作原理相比，考慮各種要求似乎只是設計細節(jié)上的問題，然而，細節(jié)的總和是質(zhì)量。提高質(zhì)量應始于設計。左右兩邊結(jié)構(gòu)是對應于同一設計任務的兩種結(jié)構(gòu)設計方案它們都能滿足構(gòu)件的功能要求，然而，兩者的技術(shù)指標卻相差甚遠，正是那些結(jié)構(gòu)細節(jié)決定了產(chǎn)品質(zhì)量的高低。優(yōu)化設計和創(chuàng)新設計在現(xiàn)代機械設計中的作用越來越重要，它們將是未來技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)的競爭重點。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的前提是要能擬定出大量可供優(yōu)選的可能性方案如：軸承座結(jié)構(gòu)。不同的工藝對應不同的結(jié)構(gòu)設計方案

連桿結(jié)構(gòu)。不同的材料對應不同的結(jié)構(gòu)設計方案鑄造（灰鑄鐵）鑄造（鑄鋼）焊接薄板沖壓單件切削半成品組合（無焊接條件）薄板鑄鐵鋼塑料創(chuàng)造設計是通過對過去的經(jīng)驗和知識的分解與綜合，使之成為新事物的過程。在工程設計過程中，不僅要充分了解現(xiàn)實主體，而且要通過想象創(chuàng)造出新的事物，善于觀察、善于思考是創(chuàng)造性思維的核心

綜上，機械結(jié)構(gòu)設計4個方面的內(nèi)容：功能設計、質(zhì)量設計、優(yōu)化設計、創(chuàng)造設計。主要學習結(jié)構(gòu)設計的基礎內(nèi)容：基本原則、步驟、方法等第二節(jié)結(jié)構(gòu)設計的基本過程1、結(jié)構(gòu)設計的基本原則從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到整體、從粗略到精細、統(tǒng)籌兼顧、權(quán)衡利弊、反復檢查、逐步改進。如：減速器的設計從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到整體、從粗略到精細、統(tǒng)籌兼顧、權(quán)衡利弊、反復檢查、逐步改進。2、結(jié)構(gòu)設計的基本步驟明確待設計構(gòu)件的主要任務和限制粗略估算構(gòu)件的主要尺寸尋找成品，例如：標準件、常用件、通用件等，找不到則：1.畫工作面草圖；2.在工作面之間填材料；3.改變工作面大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式、系統(tǒng)地產(chǎn)生新方案；4.按技術(shù)、經(jīng)濟和社會指標評價，選擇最佳方案；5.尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)；6.對照各種要求、限制，反復改進；7.強度、剛度及各種功能指標核算；8.機械制圖9.制備技術(shù)文件。以螺栓結(jié)構(gòu)設計為例，說明結(jié)構(gòu)設計的過程1、確定螺栓的直徑d由螺栓所要承擔的載荷根據(jù)計算得到或根據(jù)經(jīng)驗確定。一般來說：d=1.25δ選標準值d2、確定螺栓離壁外表面的距離螺栓頭直徑D有d查手冊。壁面和法蘭面過渡區(qū)半徑r根據(jù)經(jīng)驗r=一半壁厚δ所以，螺栓軸心到壁的距離是3、確定法蘭厚度h,根據(jù)經(jīng)驗這樣，就可按標準畫出螺栓和螺母。4、確定法蘭寬度根據(jù)螺母和螺栓頭大小及一定的余量f確定，f主要根據(jù)鑄件精度和構(gòu)件大小而定。最后倒角。第三節(jié)結(jié)構(gòu)設計的性質(zhì)一、結(jié)構(gòu)設計不是簡單重復的操作性工作，而是創(chuàng)造性工作工程知識是從事結(jié)構(gòu)設計工作的前提，巧妙組合是結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)造性的核心。以一個超載保護裝置為例，介紹結(jié)構(gòu)設計的創(chuàng)新空間和優(yōu)化潛力要求設計一個功能可靠、制造方便的過載保護裝置。作用當從動軸6過載時，其上的運動和動力的傳遞中斷，但主動軸1仍可繼續(xù)運轉(zhuǎn)。此外，要求過載中斷后，該裝置容易恢復到先前的狀態(tài)。過載保護裝置的設計方案很多，可將該裝置