第五章機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計

1第五章機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計2第一章

創(chuàng)新概論第二章創(chuàng)新思維與創(chuàng)造原理第三章原理方案的創(chuàng)新設(shè)計第四章機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計第五章機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計第六章反求工程及創(chuàng)新設(shè)計第七章TRIZ理論與創(chuàng)新設(shè)計第八章仿生原理與創(chuàng)新設(shè)計第九章機械創(chuàng)新設(shè)計實例第五章機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作質(zhì)量對于滿足產(chǎn)品的功能要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本具有十分重要的作用。機構(gòu)設(shè)計、機構(gòu)的演化與變異設(shè)計、機構(gòu)的組合設(shè)計等設(shè)計成果要變成產(chǎn)品，還必須經(jīng)過機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能轉(zhuǎn)換為供加工用的圖樣。所以機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程也充滿著創(chuàng)新。根據(jù)機構(gòu)由運動副、構(gòu)件、機架等組成的特點，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在滿足強度、剛度的基礎(chǔ)上，各類運動副的形狀與結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的形狀與結(jié)構(gòu)、機架的形狀與結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品的性能、成本等有重要意義。3

機械的創(chuàng)新過程一般都要經(jīng)歷功能機構(gòu)結(jié)構(gòu)的思維過程。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計就是將原理方案設(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)。一方面，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)；另一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計不但使零部件的形狀和尺寸滿足原理方案設(shè)計的要求，還必須解決與零部件結(jié)構(gòu)有關(guān)的力學(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。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中具有巨大的創(chuàng)新空間。結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量和創(chuàng)新水平的高低，對機械創(chuàng)新的成敗起著十分關(guān)鍵的作用。

4在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要充分考慮以下各方面的基本要求：

1.功能要求機械結(jié)構(gòu)設(shè)計就是將原理方案設(shè)計具體化，即構(gòu)造一個能夠滿足功能要求的三維實體的零部件裝配關(guān)系。各種零部件的結(jié)構(gòu)功能主要有承受載荷、傳遞運動和動力、以及保證或保持有關(guān)零部件之間的相對位置或運動軌跡關(guān)系等。功能要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)和必須滿足的要求。

2.使用要求對于承受載荷的零件，為保證零件在規(guī)定的使用期限內(nèi)正常地實現(xiàn)其功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)使零部件的結(jié)構(gòu)受力合理，降低應(yīng)力，減少變形，節(jié)省材料，以利于提高零件的強度、剛度和延長使用壽命。5

3.結(jié)構(gòu)工藝性要求組成機器的零部件要能最經(jīng)濟地制造和裝配，應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。機器的成本主要取決于材料和制造費用，因此工藝性與經(jīng)濟性是密切相關(guān)的。

通常應(yīng)從以下幾個方面考慮：

應(yīng)使零件形狀簡單合理。

適應(yīng)生產(chǎn)條件和規(guī)模。

合理選用毛坯類型。

便于切削加工。

便于裝配和拆卸。

易于維護和修理。

人機學(xué)要求。6

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

(1)實踐性實踐性是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新的源泉與歸宿。只有通過實踐，創(chuàng)新的思想才能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實，人的創(chuàng)新意識和能力才能得到培養(yǎng)。保證銷釘容易裝拆錯誤結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)7軸轂聯(lián)接的結(jié)構(gòu)較差結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)8考慮節(jié)料的沖壓件結(jié)構(gòu)較差結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)9鍛件改為鑄鍛焊結(jié)構(gòu)較差結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)10(2)細節(jié)性機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是一種細節(jié)性設(shè)計。細節(jié)的差別能導(dǎo)致整個產(chǎn)品的技術(shù)、經(jīng)濟性能的顯著差異。結(jié)構(gòu)細節(jié)決定產(chǎn)品質(zhì)量的高低。工程實際中，絕大多數(shù)機械故障、質(zhì)量問題，不是因為工作原理，而是錯誤的或不合理的結(jié)構(gòu)細節(jié)所致。結(jié)構(gòu)上的細節(jié)缺陷可能導(dǎo)致整個零件難以甚至無法制造和實現(xiàn)其功能。11注意減小加工面較差結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)12避免較大的內(nèi)應(yīng)力結(jié)構(gòu)較差結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)13凸緣結(jié)構(gòu)較差結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)14螺紋孔結(jié)構(gòu)較差結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)15(3)多樣性通過改變零件結(jié)構(gòu)本身的形態(tài)—形狀、位置、數(shù)目、尺寸、零件的材料、零件間的聯(lián)接方式、運動方式等等。得到一個盡可能大的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案解空間，是進行機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的一個不可缺少的環(huán)節(jié)，是進行機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計的重要前提。16滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式三角形滾動導(dǎo)軌矩形滾動導(dǎo)軌17十字交叉滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式18第二節(jié)機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計

一、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的變性原理

一個對象的屬性是多種多樣的，將一個對象的屬性作若干改變，會導(dǎo)致許多的設(shè)計。在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，“變元法”是運用變性原理和組合原理產(chǎn)生的一種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法。變元是指機械結(jié)構(gòu)可改變的基本元素，包括零部件的數(shù)量、幾何形狀、零部件的位置、零件之間的聯(lián)接、零件的材料、零件的制造工藝等。變元法是對機械結(jié)構(gòu)變元進行變化組合的一種機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，它可以為設(shè)計者構(gòu)造一個大的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計解空間。19

1.數(shù)量變元通過改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的基本元素，例如線、面、零部件的數(shù)量，以實現(xiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。螺釘頭作用面數(shù)量變元20便于方位識別的結(jié)構(gòu)212.形狀變元改變結(jié)構(gòu)零件的輪廓、表面和整體形狀以及改變零件的類型和規(guī)格得到不同的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)方案。零件形狀變元22輪齒載荷分布正常齒桶形齒23用面接觸代替點、線接觸24用面接觸代替點、線接觸25增大接觸處的綜合曲率半徑26平緩彎曲結(jié)構(gòu)273.材料變元零件選用不同的工程材料往往導(dǎo)致該零件的尺寸結(jié)構(gòu)隨之改變，因而加工工藝也發(fā)生變化，從而影響整個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。因此通過材料變元可以構(gòu)造出不同的結(jié)構(gòu)方案。零件材料變元284.位置變元通過改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中基本元素之間的布置位置，創(chuàng)造不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。圓錐齒輪變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案294.位置變元通過改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中基本元素之間的布置位置，創(chuàng)造不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。圓錐齒輪變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案304.位置變元通過改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中基本元素之間的布置位置，創(chuàng)造不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。圓錐齒輪變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案31不同板厚零件間的焊縫32不同板厚零件間的焊縫33面積較大的薄壁結(jié)構(gòu)不利于澆鑄的結(jié)構(gòu)有利于澆鑄的結(jié)構(gòu)34便于材料流動的結(jié)構(gòu)不便于材料流動的結(jié)構(gòu)35不便于模具制造的結(jié)構(gòu)便于模具制造的結(jié)構(gòu)365.聯(lián)接變元聯(lián)接變元一是指聯(lián)接方式的變化，如螺紋聯(lián)接、焊接、鉚接、膠接及過盈聯(lián)接等；二是對于每一種聯(lián)接方式采用不同的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。通過改變聯(lián)接方式和聯(lián)接結(jié)構(gòu)，可以創(chuàng)造出不同的結(jié)構(gòu)方案。37零件聯(lián)接變元38

6.尺寸變元通過改變零部件及構(gòu)件的長度、距離和角度等參數(shù)來改變產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能。零件尺寸變元

39不便于運送的結(jié)構(gòu)便于運送的結(jié)構(gòu)407.工藝變元根據(jù)不同零件的結(jié)構(gòu)，選擇不同的零件制造工藝，最終改變零件和產(chǎn)品的制造成本、質(zhì)量以及性能。切削錫焊或粘接沖壓41點焊鑄造鍛造42棘輪機構(gòu)工作面形狀變元43棘輪機構(gòu)工作面數(shù)量變元棘輪機構(gòu)工作面位置變元44端面棘輪機構(gòu)45棘輪機構(gòu)工作面尺寸變元46棘輪機構(gòu)工作面綜合變元47鈑金棘輪機構(gòu)三棘爪棘輪機構(gòu)48銷齒棘輪機構(gòu)49空間棘輪機構(gòu)50槽輪機構(gòu)的變元設(shè)計51槽輪機構(gòu)的變元設(shè)計52槽輪機構(gòu)的變元設(shè)計53槽輪機構(gòu)的變元設(shè)計54槽輪機構(gòu)的變元設(shè)計55槽輪機構(gòu)的變元設(shè)計56頂尖支承一般頂尖支承改進的頂尖支承滾動摩擦頂尖支承57

二、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的組合原理

組合的過程就是一種創(chuàng)造的過程。轉(zhuǎn)軸改為心軸58螺栓聯(lián)接中的抗剪元件59不便于模具制造的結(jié)構(gòu)便于模具制造的結(jié)構(gòu)60加工量大的結(jié)構(gòu)加工量小的結(jié)構(gòu)61不方便鍛造的結(jié)構(gòu)方便鍛造的結(jié)構(gòu)62有直線貫通的結(jié)構(gòu)無直線貫通的結(jié)構(gòu)63螺栓防松組合結(jié)構(gòu)螺栓、螺母、墊圈與彈簧墊圈自攻螺釘組合結(jié)構(gòu)64三、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的完滿原理完滿原理的主要依據(jù)是“人們總是希望在時間上和空間上充分而完滿地利用某一對象的一切屬性”。

因此，凡是在理論上看來未被充分利用的對象，都可以成為人們創(chuàng)造的目標。創(chuàng)造學(xué)中的缺點列舉法、希望點列舉法等都源于完滿原理。65軸的結(jié)構(gòu)66滿足等強度原則的結(jié)構(gòu)搖臂鉆橫臂P汽車用板簧P/2P/2P階梯軸PP/2P/267壁厚不均勻的鑄件結(jié)構(gòu)壁厚均勻的鑄件結(jié)構(gòu)68不便于退刀的結(jié)構(gòu)便于退刀的結(jié)構(gòu)69加工量多的結(jié)構(gòu)加工量少的結(jié)構(gòu)70無貫通孔結(jié)構(gòu)貫通孔結(jié)構(gòu)71便于鉆孔的結(jié)構(gòu)不便于鉆孔的結(jié)構(gòu)72曲線結(jié)構(gòu)直線結(jié)構(gòu)節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)不節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)73受壓優(yōu)先容器結(jié)構(gòu)不合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)74軸承座結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)不合理結(jié)構(gòu)75滾動軸承的預(yù)緊76

四、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的逆反原理

逆反原理是一種特殊的變性原理。零件結(jié)構(gòu)的屬性是多種多樣的，其中有些屬性是截然相反的，例如零件的反向安裝、反向旋轉(zhuǎn)、尺寸大變小、小變大等。如果設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時有意識地運用創(chuàng)造的逆反原理從相反的角度來設(shè)計，也許會獲得意想不到的成功。77不利于起模的結(jié)構(gòu)利于起模的結(jié)構(gòu)78方便鍛造的結(jié)構(gòu)不方便鍛造的結(jié)構(gòu)79正裝反裝向心角接觸軸承的安裝方式80零件形面換位81第三節(jié)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)的基本要求兩個構(gòu)件之間的相對運動是轉(zhuǎn)動，可以用轉(zhuǎn)動副連接。轉(zhuǎn)動副是機械中最常用的運動副。對轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的基本要求是保證兩相對回轉(zhuǎn)構(gòu)件的位置精度、承受壓力、減小摩擦損失和保證使用壽命。12BA21銷軸轉(zhuǎn)動副82

二、軸承用于轉(zhuǎn)動副兩構(gòu)件之間只要有相對運動就會產(chǎn)生摩擦。為了減小相對轉(zhuǎn)動時的摩擦和磨損，人們將相對轉(zhuǎn)動中的圓柱表面部分用軸承替代。最早的軸承是滑動軸承。為了進一步減小摩擦，人們又發(fā)明了滾動軸承?；瑒虞S承作為轉(zhuǎn)動副滾動軸承作為轉(zhuǎn)動副83

三、滑動軸承的特點及常見結(jié)構(gòu)型式滑動軸承的結(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?；瑒虞S承按表面間的潤滑狀態(tài)可分為非液體潤滑狀態(tài)和液體潤滑狀態(tài)。潤滑狀態(tài)不同，對滑動軸承的結(jié)構(gòu)提出的要求也不同。

84(一)滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)型式整體式軸承座軸瓦

特點

結(jié)構(gòu)簡單、成本低、剛度大。但在裝拆時需要軸承或軸作較大的軸向移動，有時很不方便；而且當滑動表面磨損后，無法調(diào)整其間的間隙，因此多用于低速、輕載和間歇工作且不甚重要的場合，如絞車、手動起重機械等。油孔85剖分式

特點

裝拆方便，且在接合面之間可放置墊片，通過調(diào)整墊片的厚薄來調(diào)整軸瓦和軸頸間的間隙。應(yīng)用廣泛，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造費用較高。86調(diào)心式當軸頸較長(長徑比B/d1.5~1.75)，軸的剛度較小或由于安裝誤差等原因造成軸的彎曲變形較大時，都會形成軸承兩端的局部接觸，造成軸瓦局部磨損嚴重。

特點

當軸變形時，軸瓦可以自動調(diào)整位置，從而保證軸頸和軸瓦均勻接觸。87(二)徑向滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)1.軸瓦的形式和構(gòu)造整體式軸瓦對分式軸瓦88油孔油槽

軸瓦可用單一的減摩材料制成。為了節(jié)約貴重金屬材料(如軸承合金)及提高軸承的工作能力，通常將軸瓦制成雙金屬。在強度較高價格較廉的軸瓦(如鋼、鑄鐵和青銅)內(nèi)表面通常澆注一層減摩性更好的合金材料，通常稱為軸承襯，其厚度在0.5~5mm范圍內(nèi)。軸承襯892.軸瓦的定位軸瓦和軸承座不允許有相對移動，可以將軸瓦兩端做成凸緣，用于軸向定位，或用銷釘，將其固定在軸承座上。軸瓦軸承襯凸緣固定軸瓦軸瓦圓柱銷軸承座銷釘固定軸瓦903.油孔及油槽的開設(shè)為了把潤滑油導(dǎo)入整個摩擦面間，使軸承獲得良好的潤滑，軸瓦或軸頸上需開設(shè)油孔及油槽。油孔用于供應(yīng)潤滑油，油槽用于輸送和分布潤滑油。常見油孔和油槽形式91

油槽及油孔的開設(shè)原則1)油槽的軸向長度應(yīng)比軸瓦長度短(大約為軸瓦長度的80%)，不能沿軸向完全開通，以免油從兩端大量流失。2)對于液體潤滑軸承，油孔及油槽應(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。92(三)液體靜壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承適用于高精度以及低速重載的場合?；赜凸?jié)流器油腔軸承主軸p1p4p3p2進油壓力ps液體靜壓徑向軸承原理結(jié)構(gòu)圖油腔e回油槽徑向油封面h0

eh0+eeFD軸向油封面psF93

四、滾動軸承的特點及常見結(jié)構(gòu)型式滾動軸承的出現(xiàn)源于滾動優(yōu)于滑動的思想。滾動軸承型式和原理簡單，但卻能非常有效地減少各種機器中的摩擦和磨損。在20世紀中，人們研制了很多型式的滾動軸承，而專業(yè)滾動軸承公司的建立，使?jié)L動軸承成為一種最有用、高質(zhì)量和容易買到的機械零件。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小、起動靈活、效率高、潤滑簡便、易于互換且可以通過預(yù)緊提高剛度和旋轉(zhuǎn)精度高等優(yōu)點，但抗沖擊能力差，高速時有噪聲、徑向尺寸較大，工作壽命不及液體摩擦的滑動軸承。94外圈內(nèi)圈滾動體保持架滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)95滾動體形狀球滾針圓柱滾子圓錐滾子非對稱球面滾子球面滾子96

滾動軸承中垂直于軸承軸心線的平面與通過軸承套圈向滾動體傳遞力的合力作用線之間的夾角

稱為公稱接觸角。滾動軸承可按其承受載荷的方向與公稱接觸角的不同分類。

軸向接觸軸承

90

向心角接觸軸承0

45徑向接觸軸承

0971.向心軸承

主要用于承受徑向載荷，公稱接觸角0

45。

(1)徑向接觸軸承

0的向心軸承深溝球軸承圓柱滾子軸承98(2)向心角接觸軸承

0

45

角接觸球軸承

圓錐滾子軸承992.推力軸承主要用于承受軸向載荷，公稱接觸角45

90。

(1)軸向接觸軸承

90推力球軸承單向雙向推力圓柱滾子軸承100

(2)推力角接觸軸承

45

90推力角接觸球軸承

推力調(diào)心滾子軸承101

根據(jù)滾動體的形狀，滾動軸承可以分為球軸承和滾子軸承。滾子軸承又可分為圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承等。根據(jù)軸承工作時能否自動調(diào)心又可分為剛性軸承和調(diào)心軸承。調(diào)心球軸承調(diào)心滾子軸承102第四節(jié)移動副的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計

一、對移動副結(jié)構(gòu)的基本要求兩個構(gòu)件之間的相對運動是移動，可以用移動副連接。內(nèi)燃機中活塞和汽缸之間所組成的運動副即為移動副。機床導(dǎo)軌是最常見的移動副。按摩擦性質(zhì)導(dǎo)軌可分為移動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。12移動副實例

對移動副結(jié)構(gòu)的基本要求有：導(dǎo)向和運動精度高、剛度大、耐磨性高及結(jié)構(gòu)工藝性好等。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計還要注意限制兩構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動和間隙的調(diào)整。103

二、滑動導(dǎo)軌的特點及常見結(jié)構(gòu)型式滑動導(dǎo)軌的動、靜導(dǎo)軌面直接接觸，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，接觸剛度大；缺點是摩擦阻力大，磨損快，低速運動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。導(dǎo)軌由凸形和凹形兩種形式相互配合組成。當凸形導(dǎo)軌為下導(dǎo)軌時，不易積存切屑、臟物，但也不易保存潤滑油，故宜作低速導(dǎo)軌，例如車床的床身導(dǎo)軌。凹形導(dǎo)軌為下導(dǎo)軌則相反，可作高速導(dǎo)軌，如磨床的床身導(dǎo)軌，但需要有良好的保護裝置，以防切屑、臟物掉入。1041.導(dǎo)軌截面的基本形式45

45

90

15

~30

55

55

90~12090

65

~70

55

55

對稱V形不對稱V形圓形燕尾形矩形凸形凹形V形導(dǎo)軌磨損后能自動補償，導(dǎo)向精度高。它的截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定，一般為90

。為增加承載面積，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，采用較大的頂角；為提高導(dǎo)向性，采用較小的頂角。

1051.導(dǎo)軌截面的基本形式矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和修理比較容易。矩形導(dǎo)軌可以做得很寬，因而承載能力和剛度較大，應(yīng)用廣泛。缺點是磨損后不能自動補償間隙，用鑲條調(diào)整時，會降低導(dǎo)向精度。

45

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90

15

~30

55

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90~12090

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55

55

對稱V形不對稱V形圓形燕尾形矩形凸形凹形1061.導(dǎo)軌截面的基本形式燕尾形導(dǎo)軌的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便。缺點是幾何形狀比較復(fù)雜，難于達到很高的配合精度，并且導(dǎo)軌中的摩擦力較大，運動靈活性較差，因此，通常用在結(jié)構(gòu)尺寸較小及導(dǎo)向精度與靈活性要求不高的場合。

45

45

90

15

~30

55

55

90~12090

65

~70

55

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對稱V形不對稱V形圓形燕尾形矩形凸形凹形1071.導(dǎo)軌截面的基本形式圓形導(dǎo)軌的優(yōu)點是導(dǎo)軌面的加工和檢驗比較簡單，易于獲得較高的精度，缺點是導(dǎo)軌間隙不能調(diào)整，特別是磨損后間隙不能自動補償，閉式圓形導(dǎo)軌對溫度變化比較敏感。為防止轉(zhuǎn)動，可在圓柱表面開槽或加工出平面。

45

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90

15

~30

55

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90~12090

65

~70

55

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對稱V形不對稱V形圓形燕尾形矩形凸形凹形1082.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。兩條導(dǎo)軌同時起著支承和導(dǎo)向作用，導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，承載能力大，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，磨損后能自動補償間隙，精度保持好。但這種導(dǎo)軌的制造、檢驗和維修都比較困難，因為它要求四個導(dǎo)軌面都均勻接觸，刮研勞動量大。此外這種導(dǎo)軌對溫度變化比較敏感。雙V形組合1092.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。這種組合保持了雙V形組合導(dǎo)向精度高、承載能力大的特點，避免了由于熱變形所引起的配合狀況的變化，且工藝性比雙V組合導(dǎo)軌大為改觀，因而應(yīng)用很廣。缺點是兩條導(dǎo)軌磨損不均勻，磨損后不能自動調(diào)整間隙。雙V形組合V形和平面形組合1102.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。承載能力高，制造簡單。間隙受溫度影響小，導(dǎo)向精度高。容易獲得較高的平行度。側(cè)面導(dǎo)向間隙用鑲條調(diào)整，側(cè)向接觸剛度較低。雙V形組合V形和平面形組合矩形和平面形組合1112.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。特點與矩形和平面形組合相同，但導(dǎo)向面之間的距離較大，側(cè)向間隙受溫度影響較大，導(dǎo)向精度較矩形和平面形組合差。雙矩形組合1122.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。雙矩形組合燕尾形和矩形組合能承受傾覆力矩，用矩形導(dǎo)軌承受大部分壓力，用燕尾形導(dǎo)軌作側(cè)導(dǎo)向面，可減少壓板的接觸面。調(diào)整間隙簡便。1132.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。雙矩形組合燕尾形和矩形組合V形和燕尾形組合組合成閉式導(dǎo)軌的接觸面較少，便于調(diào)整間隙，V形導(dǎo)軌起導(dǎo)向作用，導(dǎo)向精度高。加工和測量都比較復(fù)雜。1142.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。結(jié)構(gòu)簡單，圓柱面既是導(dǎo)向面又是支承面。對兩導(dǎo)軌的平行度要求嚴。導(dǎo)軌剛度較差，磨損后不易補償。雙圓形組合1152.常用導(dǎo)軌的組合形式一條導(dǎo)軌往往不能承受力矩載荷，故通常都采用兩條導(dǎo)軌來承受載荷和進行導(dǎo)向，在重型機械上，還可采用3~4條導(dǎo)軌。矩形導(dǎo)軌可用鑲條調(diào)整，對圓形導(dǎo)軌的位置精度要求較雙圓形組合要求低。雙圓形組合圓形和矩形組合116

三、滾動導(dǎo)軌的特點及常見結(jié)構(gòu)型式滾動導(dǎo)軌是在運動部件和支承部件之間放置滾動體，如滾珠、滾柱、滾針、滾動軸承等，使導(dǎo)軌運動時處于滾動摩擦狀態(tài)。與滑動導(dǎo)軌相比較，滾動導(dǎo)軌具有如下特點：1.摩擦因數(shù)小，并且靜、動滑動摩擦因數(shù)之差很小，故運動靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。2.導(dǎo)向和定位精度高，且精度保持性好。3.磨損較小，壽命長，潤滑簡便。4.結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工比較困難，成本較高。5.對臟物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感。滾動導(dǎo)軌已在各種精密機械和儀器中得到廣泛應(yīng)用。117

滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌等。

滾珠導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、成本相對較低的優(yōu)點，缺點是剛度低，承載能力小。滾珠導(dǎo)軌118

滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌等。119

滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌等。

滾柱導(dǎo)軌具有剛度大、精度高、承載能力大的優(yōu)點，主要缺點是對配對導(dǎo)軌副平行度要求過高。滾柱導(dǎo)軌120

滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌等。

滾針導(dǎo)軌承載能力大，徑向尺寸比滾珠導(dǎo)軌緊湊，缺點是摩擦阻力稍大。滾針導(dǎo)軌121

滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌等。

十字交叉滾子導(dǎo)軌的滾柱長徑比略小于1。它具有精度高、動作靈敏、剛度大、結(jié)構(gòu)較緊湊、承載能力大且能夠承受多方向載荷等優(yōu)點，缺點是制造比較困難。十字交叉滾子導(dǎo)軌122

滾動導(dǎo)軌按滾動體的形狀可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、滾針導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌等。

滾動軸承導(dǎo)軌直接用標準的滾動軸承作滾動體，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，調(diào)整方便，廣泛用于一些大型光學(xué)儀器上。eAAAA動導(dǎo)軌滾動軸承滾動軸承導(dǎo)軌123

把滑動摩擦的導(dǎo)軌轉(zhuǎn)換為滾動摩擦的導(dǎo)軌，是導(dǎo)軌設(shè)計中的技術(shù)突破，是設(shè)計中的創(chuàng)新。根據(jù)滑動摩擦轉(zhuǎn)換為滾動摩擦的方式，還有許多沒有出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式，也就是說，滾動導(dǎo)軌還有非常大的創(chuàng)新空間。圓弧滾動導(dǎo)軌124第五節(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計

相對機架運動的構(gòu)件是活動構(gòu)件。為了滿足便于制造、安裝等要求，機構(gòu)系統(tǒng)中的一個構(gòu)件經(jīng)常由多個零件組成，此時組成同一構(gòu)件的不同零件之間需要聯(lián)接和相對固定。聯(lián)接的方法有多種，如螺紋聯(lián)接以及各種用于軸轂聯(lián)接的方法等。例如，齒輪相對機架的轉(zhuǎn)動是通過軸與軸承實現(xiàn)的，一般的齒輪與軸并不制成一體，而是通過齒輪中心的轂孔與軸之間的軸轂聯(lián)接，并保證齒輪相對于軸有確定的軸向位置。此時，齒輪、軸及聯(lián)接等組成的這個實體成為機構(gòu)系統(tǒng)中的一個構(gòu)件。在進行構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需考慮組成構(gòu)件的各零件的聯(lián)接關(guān)系、構(gòu)件與運動副的聯(lián)接關(guān)系及組成零件本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計。125

一、桿類構(gòu)件1.結(jié)構(gòu)形式連桿機構(gòu)中的構(gòu)件大多制成桿狀。桿狀構(gòu)件構(gòu)造簡單，加工方便，一般在桿長尺寸R較大時采用。通常桿類構(gòu)件與其他構(gòu)件在端部以鉸接形式聯(lián)接。RR桿狀構(gòu)件126211221常見桿類構(gòu)件端部的結(jié)構(gòu)形式

一、桿類構(gòu)件1.結(jié)構(gòu)形式連桿機構(gòu)中的構(gòu)件大多制成桿狀。桿狀構(gòu)件構(gòu)造簡單，加工方便，一般在桿長尺寸R較大時采用。通常桿類構(gòu)件與其他構(gòu)件在端部以鉸接形式聯(lián)接。127

有時桿類構(gòu)件也做成盤狀，此時構(gòu)件本身可能就是一個帶輪或齒輪，在圓盤上距中心R處裝上銷軸，以便和其他構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動副，尺寸R即為桿長。這種回轉(zhuǎn)體的質(zhì)量分布均勻，故盤狀結(jié)構(gòu)能比桿狀結(jié)構(gòu)更適用于高速，常用作曲柄擺桿。盤狀桿件R1282.可調(diào)節(jié)桿長的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度，可以改變從動件的行程、擺角等運動參數(shù)。調(diào)節(jié)桿長的方法很多。RAA3421AA曲柄長度的調(diào)節(jié)1292.可調(diào)節(jié)桿長的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度，可以改變從動件的行程、擺角等運動參數(shù)。調(diào)節(jié)桿長的方法很多。AA4AA132R曲柄長度的調(diào)節(jié)1302.可調(diào)節(jié)桿長的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度，可以改變從動件的行程、擺角等運動參數(shù)。調(diào)節(jié)桿長的方法很多。曲柄長度的調(diào)節(jié)1312.可調(diào)節(jié)桿長的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度，可以改變從動件的行程、擺角等運動參數(shù)。調(diào)節(jié)桿長的方法很多。4312BCAD55B421DCA3連桿長度的調(diào)節(jié)1322.可調(diào)節(jié)桿長的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度，可以改變從動件的行程、擺角等運動參數(shù)。調(diào)節(jié)桿長的方法很多。連桿長度的調(diào)節(jié)133

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。盤狀凸輪結(jié)構(gòu)134

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。腹板式輪輻式實心式齒輪結(jié)構(gòu)135

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。蝸輪結(jié)構(gòu)整體式過盈配合聯(lián)接式136

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。螺栓聯(lián)接式拼鑄式蝸輪結(jié)構(gòu)137

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。鏈輪結(jié)構(gòu)實心式潘存云教授研制腹板式潘存云教授研制組合式138

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。帶輪結(jié)構(gòu)實心式腹板式139

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。帶輪結(jié)構(gòu)輪輻式孔板式140棘輪結(jié)構(gòu)槽輪結(jié)構(gòu)

二、盤類構(gòu)件盤類構(gòu)件大多作定軸轉(zhuǎn)動，中心轂孔同軸聯(lián)接后與軸承形成轉(zhuǎn)動副，如盤狀凸輪、齒輪、蝸輪、鏈輪、帶輪、棘輪、槽輪等。141

一般輪緣的結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)件的功能有關(guān)，輪輻的結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)件的尺寸大小、材料以及加工工藝有關(guān)，輪轂的結(jié)構(gòu)形式要保證與軸形成可靠的軸轂聯(lián)接。如齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，當尺寸較小時采用實心式，尺寸較大時采用腹板式，尺寸很大時采用輪輻式(鑄造毛坯)。對于蝸輪采用輪緣與輪轂的組合式結(jié)構(gòu)，是由于輪緣與輪轂的材料往往不同，這樣做的目的是為了節(jié)省較貴重的有色金屬材料。142

連桿機構(gòu)中的曲柄在某些情況下常采用偏心輪結(jié)構(gòu)。1.曲柄長度較短，且小于傳動軸和銷軸半徑之和。2.對沖床、壓力機等工作機械來說，曲柄銷處的沖擊載荷很大，必須加大曲柄銷尺寸，則應(yīng)采用偏心輪結(jié)構(gòu)。

帶有偏心輪的機構(gòu)統(tǒng)稱為偏心輪機構(gòu)，偏心距e即曲柄的長度。132rArBR機構(gòu)示意圖2B1Ae偏心輪143

三、軸類結(jié)構(gòu)曲軸在機構(gòu)中常用來做曲柄。圖a所示曲軸結(jié)構(gòu)簡單，但由于懸臂，強度和剛度較差，當工作載荷和尺寸較大或曲柄設(shè)在軸的中間部分時，可用圖b所示的形式。此形式在內(nèi)燃機、壓縮機等機械中經(jīng)常采用，曲柄在中間軸處與剖分式連桿相連。RR曲軸a)b)144

當盤類構(gòu)件徑向尺寸較小，若軸孔仍與軸采用聯(lián)接結(jié)構(gòu)導(dǎo)致強度過弱或無法實現(xiàn)時，常與軸制成一體，如凸輪與軸制成一體，稱為凸輪軸；齒輪與軸制成一體稱為齒輪軸；蝸桿與軸制成一體稱為蝸桿軸；偏心輪與軸做成一體稱為偏心軸。齒輪軸凸輪軸凸輪1凸輪3凸輪2145

當盤類構(gòu)件徑向尺寸較小，若軸孔仍與軸采用聯(lián)接結(jié)構(gòu)導(dǎo)致強度過弱或無法實現(xiàn)時，常與軸制成一體，如凸輪與軸制成一體，稱為凸輪軸；齒輪與軸制成一體稱為齒輪軸；蝸桿與軸制成一體稱為蝸桿軸；偏心輪與軸做成一體稱為偏心軸。蝸桿軸e偏心軸146

軸的主要作用是支承回轉(zhuǎn)零件，用得最多的是直軸，其結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是保證軸上零件的連接、定位以及滿足加工、裝配的工藝性要求。147軸的結(jié)構(gòu)軸頭軸身中軸頸軸頭軸環(huán)端軸頸軸承蓋滾動軸承齒輪套筒半聯(lián)軸器軸端擋圈148軸上零件的裝配149

四、其他活動構(gòu)件凸輪機構(gòu)的從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽輪機構(gòu)的撥盤等構(gòu)件各具有一定的結(jié)構(gòu)形式。滾子從動件的結(jié)構(gòu)形式凸輪凸輪凸輪滾子滾子滾子150

四、其他活動構(gòu)件凸輪機構(gòu)的從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽輪機構(gòu)的撥盤等構(gòu)件各具有一定的結(jié)構(gòu)形式。滾子從動件的結(jié)構(gòu)形式凸輪滾子凸輪滾子151

四、其他活動構(gòu)件凸輪機構(gòu)的從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽輪機構(gòu)的撥盤等構(gòu)件各具有一定的結(jié)構(gòu)形式。棘爪的結(jié)構(gòu)形式152

四、其他活動構(gòu)件凸輪機構(gòu)的從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽輪機構(gòu)的撥盤等構(gòu)件各具有一定的結(jié)構(gòu)形式。棘爪的結(jié)構(gòu)形式153

四、其他活動構(gòu)件凸輪機構(gòu)的從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽輪機構(gòu)的撥盤等構(gòu)件各具有一定的結(jié)構(gòu)形式。撥盤的結(jié)構(gòu)形式154

四、其他活動構(gòu)件凸輪機構(gòu)的從動件、棘輪機構(gòu)的棘爪、槽輪機構(gòu)的撥盤等構(gòu)件各具有一定的結(jié)構(gòu)形式。撥盤的結(jié)構(gòu)形式155

五、執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行系統(tǒng)中直接完成工作任務(wù)的構(gòu)件，例如：挖掘機的鏟斗，推土機的刀架、起重機的吊鉤、銑床的銑刀、軋鋼機的軋輥、縫紉機的機針、工業(yè)機器人的手爪等等。它與工作對象直接接觸并攜帶它完成一定的工作，或在工作對象上完成諸如噴涂、洗滌、鍛壓等一定的動作。執(zhí)行構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)機構(gòu)執(zhí)行的功能不同而多種多樣，即使功能相同，也可以有不同的結(jié)構(gòu)形式。執(zhí)行構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計最需要設(shè)計者的創(chuàng)新思維，其設(shè)計好壞對機械設(shè)計成敗起著至關(guān)重要的作用。156機構(gòu)以氣缸為動力帶動齒輪，從而帶動手爪做開閉動作。當手爪閉合抓住工件，在圖示位置時，工件對手爪的作用力G的方向線在手爪回轉(zhuǎn)中心外側(cè)，故可實現(xiàn)自鎖性夾緊。GG齒輪式自鎖性抓取機構(gòu)157斜楔杠桿式抓取機構(gòu)，當斜楔往復(fù)運動時，手爪完成夾持或松開工作對象。斜楔杠桿式夾持器斜楔手爪工件滾子彈簧1581A進口dB出口2六齒擺線齒輪泵齒輪1和齒輪2分別繞固定軸線A和B旋轉(zhuǎn)，每個齒輪都有六個相同的齒形d，其廓線為擺線的一部分。當兩齒輪轉(zhuǎn)動時，液體按圖示箭頭方向連續(xù)流動。兩齒輪上用特殊廓線制出的齒形d，用來把吸入腔和輸出腔隔開。在兩齒輪的軸上分別用鍵連接兩個相同齒數(shù)的嚙合齒輪。齒輪1和齒輪2為執(zhí)行構(gòu)件。159曲柄1繞固定軸線A旋轉(zhuǎn)，且與活塞桿3用轉(zhuǎn)動副B連接，桿3可在擺缸2的剛體a中往復(fù)移動，擺缸2繞固定軸線C轉(zhuǎn)動。當曲柄1轉(zhuǎn)動時，缸2擺動并輪換地與具有吸入口b和輸出口d的泵腔連通。擺缸2和活塞桿3為執(zhí)行構(gòu)件。aBcdbA132曲柄搖塊機構(gòu)型擺缸式活塞泵160工件a從料倉1落在p

p平臺上，曲柄2周期性地從左極限位置轉(zhuǎn)過一周，通過連桿3帶動推桿4(滑塊)移動，它推動工件a并使其進入接料器(圖中未示出)。當曲柄2回復(fù)至左極限位置時，下一個工件又落于平臺p

p上。推桿4(滑塊)是執(zhí)行構(gòu)件。4321aApp曲柄滑塊式送料裝置161當帶輪帶動偏心軸轉(zhuǎn)動時，由于懸掛在偏心軸上的動顎板在下部與搖桿相鉸接，使得動顎板作復(fù)雜的平面運動。楔形間隙中的物料在從大口到小口的運動過程中通過動顎板的往復(fù)運動將打大塊物料擠碎成小塊。動顎板可視為執(zhí)行構(gòu)件。顎式破碎機皮帶輪電機邊護板定顎板調(diào)整塊偏心軸動顎板搖桿162第六節(jié)機架的機構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計

機架是機構(gòu)中不動的構(gòu)件，在實際的機械系統(tǒng)中機架實體主要起著支承和容納其他構(gòu)件的作用。支架、箱體、工作臺、床身、底座等支承構(gòu)件均可視為機架。一個機械系統(tǒng)的支承件可能不止一個，它們有的相互固定聯(lián)接，有的可以做相對移動，以滿足調(diào)整部件相對位置的要求。機架零件承受各種力和力矩的作用，一般體積較大且形狀復(fù)雜。各類運動副、活動構(gòu)件的設(shè)計都有一定的設(shè)計模式，機架的設(shè)計則沒有固定的模式，也沒有固定的計算公式，需要根據(jù)機械的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計經(jīng)驗確定機架的類型，它們的設(shè)計和制造質(zhì)量對整個機械的質(zhì)量有很大的影響。163

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)形狀可大體分為四類，即梁型、板型、框型和箱型。梁型機架的特點是其某一方向尺寸比其它兩方向的尺寸大很多，因此，在分析或計算時可將其簡化為梁，如車床床身、各類立柱、橫梁、伸臂等均屬此類。

圖中構(gòu)件1、3、5均為梁型機架。機架按結(jié)構(gòu)形狀的分類1423搖臂鉆床352車床預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞機架13164

板型機架的特點是其某一方向尺寸比其它兩方向的尺寸小得多，可近似簡化為板件，如鉆床工作臺及某些機器較薄的底座等。

圖中構(gòu)件4為板型機架。機架按結(jié)構(gòu)形狀的分類1423搖臂鉆床352車床預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞機架13165

框型機架具有框架結(jié)構(gòu)，如軋鋼機機架、鍛壓機機身等。圖中構(gòu)件6為框型機架。閉式鍛壓機機架6開式鍛壓機機架6柱式壓力機機架6機架按結(jié)構(gòu)形狀的分類166

箱型機架是三個方向的尺寸差不多的封閉體，如減速器箱體、泵體、發(fā)動機缸體等。圖中構(gòu)件2為箱型機架。機架的設(shè)計要求有：足夠的強度和剛度，足夠的精度，較好的工藝性，較好的尺寸穩(wěn)定性和抗振性，外觀美觀；還要考慮到吊裝，安放水平，電器部件安裝等問題。因此，機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計要滿足機械對機架的功能要求。機架按結(jié)構(gòu)形狀的分類機架按結(jié)構(gòu)形狀的分類機械傳動箱體21423搖臂鉆床352車床167

二、保證機架功能的結(jié)構(gòu)措施1.合理確定截面的形狀和尺寸機架的受力和變形情況往往很復(fù)雜，而對其影響較大的為彎曲、扭轉(zhuǎn)或者二者的組合。截面積相同而形狀不同時，其截面慣性矩和極慣性矩差別很大，因此其抗彎和抗扭剛度差別也很大。1)無論圓形、方形，還是矩形，空心截面都比實心截面剛度大，故機架一般設(shè)計成空心形狀。2)無論實心截面還是空心截面，在受力方向上，尺寸大的抗彎剛度大，圓形截面的抗扭剛度高，矩形截面沿長軸方向抗彎剛度高。3)加大外廓尺寸，減少壁厚，可提高抗彎、抗扭剛度。4)封閉截面比開口截面剛度大。1682.合理布置隔板和加強肋隔板和加強肋也稱肋板和肋條。合理布置隔板和加強肋通常比增加支承件的壁厚的綜合效果更好。1)隔板

隔板實際上是一種內(nèi)壁，它可聯(lián)接兩個或兩個以上的外壁。對梁型支承件來說，隔板有縱向、橫向和斜向之分?？v向隔板的抗彎效果好，而橫向隔板的抗扭作用大，斜向隔板則介于上述兩者之間。所以，應(yīng)根據(jù)支承件的受力特點來選擇隔板類型和布置方式。應(yīng)該注意，縱向隔板布置在彎曲平面內(nèi)才能有效地提高抗彎剛度，因為此時隔板的抗彎慣性矩最大。此外，增加橫向隔板還會減小壁的翹曲和截面畸變。1692.合理布置隔板和加強肋隔板和加強肋也稱肋板和肋條。合理布置隔板和加強肋通常比增加支承件的壁厚的綜合效果更好。AAFA

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AAAF縱向隔板的布置不合理的布置合理的布置1702)加強肋

加強肋的作用主要在于提高外壁的局部剛度，以減小其局部變形和薄壁振動，一般布置在壁的內(nèi)側(cè)，有時也布置在殼體外側(cè)。圖a用于加強導(dǎo)軌的剛度；圖b用于提高軸承座的剛度。圖c、圖d和圖e則用于壁板面積大于400mm400mm的構(gòu)件，以防止產(chǎn)生薄壁振動和局部變形。a)d)b)c)e)171a)d)b)c)e)

其中，圖c的結(jié)構(gòu)最簡單，工藝性最好，但剛度也最低，可用于較窄或受力較小的板型機架上；圖d的結(jié)構(gòu)剛度最高，但鑄造工藝性差，需要幾種不同的泥芯，成本也較高；圖e結(jié)構(gòu)居于上述二者之間。常見的還有米字形