機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5機(jī)械(jīxiè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1第一頁(yè)，共101頁(yè)。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本(jīběn)程序2第二頁(yè)，共101頁(yè)。機(jī)械系統(tǒng)的組成(zǔchénɡ)3第三頁(yè)，共101頁(yè)。設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度(qiángdù)設(shè)計(jì)三邊(sānbiān)設(shè)計(jì)法4第四頁(yè)，共101頁(yè)。5機(jī)械結(jié)構(gòu)及造型(zàoxíng)設(shè)計(jì)5.1機(jī)械(jīxiè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則5.2機(jī)械(jīxiè)結(jié)構(gòu)分析及常用設(shè)計(jì)原理5.3機(jī)械(jīxiè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用方法5.4機(jī)械(jīxiè)結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)思考題5第五頁(yè)，共101頁(yè)。5.1機(jī)械(jīxiè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則5.1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)5.1.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟5.1.3機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般(yībān)原則6第六頁(yè)，共101頁(yè)。5.1.1機(jī)械(jīxiè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)依據(jù)所確定的功能(gōngnéng)原理方案，在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出實(shí)體結(jié)構(gòu)，滿足預(yù)定的功能(gōngnéng)要求，并以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣表示出來(lái)。7第七頁(yè)，共101頁(yè)。5.1.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容(nèiróng)及步驟總體設(shè)計(jì)部件(bùjiàn)設(shè)計(jì)零件(línɡjiàn)設(shè)計(jì)布置方式；總體尺寸；特性尺寸裝配圖；外形、特性、配合尺寸零件圖；加工尺寸；公差精度8第八頁(yè)，共101頁(yè)。5.1.3機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般(yībān)原則完美(wánměi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足(mǎnzú)功能安全可靠最少資源消耗9第九頁(yè)，共101頁(yè)。5.1.3機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般(yībān)原則結(jié)構(gòu)(jiégòu)方案設(shè)計(jì)三原則明確簡(jiǎn)單安全可靠功能明確工作原理明確使用條件明確形狀簡(jiǎn)單加工簡(jiǎn)單拆裝簡(jiǎn)單構(gòu)件可靠功能可靠工作安全環(huán)境安全10第十頁(yè)，共101頁(yè)。5.2機(jī)械結(jié)構(gòu)分析(fēnxī)及常用設(shè)計(jì)原理5.2.1結(jié)構(gòu)件的功用5.2.2結(jié)構(gòu)件的分類(lèi)(fēnlèi)5.2.3零件的相關(guān)5.2.4零件的結(jié)構(gòu)要素5.2.5常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理11第十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.1結(jié)構(gòu)件的功用(gōngyòng)承受(chéngshòu)載荷；正確分析(fēnxī)結(jié)構(gòu)件受力的類(lèi)型、大小、方向及其對(duì)結(jié)構(gòu)件正常工作的影響，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)和保證傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系；其它功用；（潤(rùn)滑、密封、美觀等）當(dāng)一結(jié)構(gòu)件具有兩種或兩種以上功用時(shí)，應(yīng)分清主次，在優(yōu)先滿足主要功用的前提下，盡量滿足其它功用的要求。

12第十二頁(yè)，共101頁(yè)。臥式車(chē)床(chēchuáng)簡(jiǎn)圖1-前床腿2-進(jìn)給箱3-主軸箱4-絲杠5-刀架6-尾座7-床身8-后床腿1、8—承受(chéngshòu)重力3—承受(chéngshòu)重力、夾緊力、切削力5—承受切削力13第十三頁(yè)，共101頁(yè)。運(yùn)動(dòng)(yùndòng)和動(dòng)力的傳遞：4-3-2-1運(yùn)動(dòng)(yùndòng)和動(dòng)力的傳遞：5-4-3-2-114第十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.2結(jié)構(gòu)件的分類(lèi)(fēnlèi)從設(shè)計(jì)、制造和管理的角度：通常將其分為蓋盤(pán)、軸套、支架、桿件、殼體、箱體和支承件等類(lèi)別。因?yàn)樾螤铑?lèi)似的同一類(lèi)零件，如蓋盤(pán)類(lèi)或軸套類(lèi)中，不同零件之間在功用(gōngyòng)上、精度上會(huì)有很大差別，其設(shè)計(jì)要求也自然不同。從毛坯工藝角度可分為鑄造件、焊接件、鍛造件、鉚接或粘結(jié)件等，在結(jié)構(gòu)上也應(yīng)有所不同。15第十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.3零件(línɡjiàn)的相關(guān)在機(jī)器或機(jī)械中，任何零件都不是孤立存在的。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了研究零件本身的功用及其特征外，還必須(bìxū)研究零件之間的相互關(guān)系。16第十六頁(yè)，共101頁(yè)。17第十七頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.3零件(línɡjiàn)的相關(guān)每個(gè)零件都與一個(gè)或幾個(gè)零件有裝配關(guān)系或相互位置關(guān)系，可以稱(chēng)這種關(guān)系為相關(guān)，稱(chēng)有這種關(guān)系的兩個(gè)零件互為相關(guān)零件。直接相關(guān)：兩零件有直接裝配關(guān)系。間接相關(guān)：沒(méi)有直接裝配關(guān)系的相關(guān)。包括兩零件在相互位置上有要求(yāoqiú)的位置相關(guān)和一零件的運(yùn)動(dòng)軌跡與另一零件有關(guān)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)。18第十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.4零件(línɡjiàn)的結(jié)構(gòu)要素工作部分：零件上與其它(qítā)零件直接相關(guān)部位。聯(lián)結(jié)部分：把各工作部分聯(lián)結(jié)起來(lái)并使它們保持各自的位置，因此也常常起到支承作用。有時(shí)，也把用以固定聯(lián)結(jié)的工作部分稱(chēng)為安裝部分。有固定安裝和活動(dòng)安裝之分。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常先確定工作部分，后確定聯(lián)結(jié)(liánjié)部分。工作部分主要考慮工作面的形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量等，而聯(lián)結(jié)(liánjié)部分主要考慮強(qiáng)度、剛度等要求。19第十九頁(yè)，共101頁(yè)。固定(gùdìng)安裝20第二十頁(yè)，共101頁(yè)。活動(dòng)(huódòng)安裝21第二十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.等強(qiáng)度原理(yuánlǐ)2.合理力流原理(yuánlǐ)3.變形協(xié)調(diào)原理(yuánlǐ)4.力平衡原理(yuánlǐ)5.任務(wù)分配原理(yuánlǐ)6.自補(bǔ)償原理(yuánlǐ)7.穩(wěn)定性原理(yuánlǐ)22第二十二頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.等強(qiáng)度原理：通過(guò)合理地選擇材料(cáiliào)和形狀，力求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)及條件下零部件各處的材料(cáiliào)強(qiáng)度得以充分的應(yīng)用。（例：階梯軸）增加約束變形附件(fùjiàn)的結(jié)構(gòu)1-主體構(gòu)件2-輔助構(gòu)件23第二十三頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.合理力流原理：力在傳遞路線上形成力線，匯成力流（不中斷、沿最短線路(xiànlù)通過(guò)）。中心(zhōngxīn)沖工作時(shí)的力流不同形狀的桿件24第二十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.合理力流原理：力在傳遞路線上形成力線，匯成力流。（轉(zhuǎn)折處應(yīng)力求(lìqiú)使力流平緩）軸轂連接(liánjiē)的不同情況25第二十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.變形(biànxíng)協(xié)調(diào)原理：相連接的兩零件在外載荷作用下所產(chǎn)生的變形(biànxíng)的方向相同并且使其相對(duì)變形(biànxíng)盡可能小。不同(bùtónɡ)搭接形式26第二十六頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.力平衡原理：采取結(jié)構(gòu)措施(cuòshī)部分或全部平衡掉無(wú)用的力。潤(rùn)滑(rùnhuá)泵偏心驅(qū)動(dòng)裝置27第二十七頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理5.任務(wù)分配原理：根據(jù)功能要求(yāoqiú)合理地選擇載體，即選擇特定零件以承擔(dān)特定功能。28第二十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理5.任務(wù)分配原理：三種可能的分配方式：一載體承擔(dān)多種功能：簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。（軸承）一載體承擔(dān)一種功能：功能明確可靠。（向心+推力）多載體承擔(dān)一種功能：減輕零件負(fù)載，延長(zhǎng)壽命。（螺栓、V帶）同一零件中，可在不同部位采用不同材料，分別(fēnbié)承擔(dān)不同的功能；（蝸輪）同一零件采用同樣材料時(shí)，可在不同部位進(jìn)行不同的熱處理以承擔(dān)不同的功能。（軸頸）相同功能任務(wù)分配應(yīng)保證各功能載體均勻地分擔(dān)任務(wù)。29第二十九頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理6.自補(bǔ)償原理：通過(guò)選擇系統(tǒng)(xìtǒng)元件及其在系統(tǒng)(xìtǒng)中的配置來(lái)自行實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)功能的相互支持作用，稱(chēng)為自補(bǔ)償。正常情況（額定載荷）下：加強(qiáng)功能、減載、平衡；緊急情況（超載）下：保護(hù)、救援；常見(jiàn)的自補(bǔ)償原理：自增強(qiáng)自平衡自保護(hù)：超載時(shí)的自保護(hù)（帶的打滑)30第三十頁(yè)，共101頁(yè)。自增強(qiáng)(zēngqiáng)：偏心夾緊示意圖1-工件2-偏心輪3-支承(zhīchénɡ)軸4-基座輔助效應(yīng)與初始效應(yīng)的作用(zuòyòng)方向相同，使得總效應(yīng)加強(qiáng)。31第三十一頁(yè)，共101頁(yè)。自平衡(pínghéng)：使正常載荷下的輔助效應(yīng)同初始(chūshǐ)效應(yīng)相反并達(dá)到平衡或部分平衡狀態(tài)，以克服不利影響。離心式調(diào)速器1-豎軸2-重錘3-滑套4-杠桿(gànggǎn)5-閥門(mén)32第三十二頁(yè)，共101頁(yè)。5.2.5常用(chánɡyònɡ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理7.穩(wěn)定性原理：當(dāng)干擾出現(xiàn)，使系統(tǒng)(xìtǒng)狀態(tài)發(fā)生改變的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種與干擾作用相反的、使系統(tǒng)(xìtǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的效應(yīng)?；钊?huósāi)導(dǎo)向的穩(wěn)定性軸承的熱穩(wěn)定性33第三十三頁(yè)，共101頁(yè)。5.3機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用(chánɡyònɡ)方法5.3.1提高強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.2防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.3提高耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.4提高精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.5考慮人機(jī)學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.6考慮發(fā)熱(fārè)等問(wèn)題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34第三十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.1提高強(qiáng)度(qiángdù)和剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.載荷(zàihè)分擔(dān)機(jī)床變速箱外輸入(shūrù)軸皮帶輪的卸荷結(jié)構(gòu)為保證主軸1不受彎曲，提高加工精度，將膠帶的壓力通過(guò)軸承和軸承座5傳給箱體4，由箱體分擔(dān)；而帶輪3的轉(zhuǎn)矩則通過(guò)端蓋2的花鍵傳給軸1，故軸1只承擔(dān)轉(zhuǎn)矩而不承擔(dān)徑向力。1-傳動(dòng)軸2-端蓋3-帶輪4-箱體5-軸承座35第三十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.1提高強(qiáng)度(qiángdù)和剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.載荷合理(hélǐ)分布盡量減小作用在地基上的力。地基一般由混凝土制成，承載能力較低，盡可能不要把加力機(jī)構(gòu)的力作用在地基上。如圖為一軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用油壓千斤頂加載，如把千斤頂放在地面上，則地基受力很大。如果把油壓千斤頂放在一個(gè)用螺栓(luóshuān)直接固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座上的角形支架上面，則地基不承受油壓千斤頂?shù)耐屏Α?6第三十六頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.1提高(tígāo)強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.避免(bìmiǎn)懸臂結(jié)構(gòu)或減小懸臂長(zhǎng)度（a）伸出軸過(guò)長(zhǎng)，受力不好(bùhǎo)37第三十七頁(yè)，共101頁(yè)。4.減少(jiǎnshǎo)應(yīng)力集中的影響5.3.1提高強(qiáng)度(qiángdù)和剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）減荷槽減荷圓孔38第三十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.2防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.隔離不相同的金屬，防止(fángzhǐ)電化學(xué)腐蝕39第三十九頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.2防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.避免狹縫滯留液體(yètǐ)，兩壁間保留足夠空間40第四十頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.2防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.容器(róngqì)內(nèi)液體要能夠排除干凈41第四十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.2防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）4.合理(hélǐ)的螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)42第四十二頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.2防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）5.對(duì)于(duìyú)接觸腐蝕件，設(shè)計(jì)易損件并及時(shí)更換43第四十三頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1、2）1.避免相同材料配成滑動(dòng)摩擦(huádònɡm(xù)ócā)副2.潤(rùn)滑劑供應(yīng)充分，布滿工作面應(yīng)選擇(xuǎnzé)適用的潤(rùn)滑劑和供應(yīng)方式；設(shè)計(jì)油溝等使?jié)櫥瑒┠苌⒉嫉秸麄€(gè)工作表面；特別應(yīng)注意立式軸承和導(dǎo)軌的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谶@種情況下，潤(rùn)滑劑容易流失。圖中所示的導(dǎo)軌油槽直通式只用于水平導(dǎo)軌，曲折的油溝才適用于垂直導(dǎo)軌，潤(rùn)滑油可以較好地散布在工作面上。44第四十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.潤(rùn)滑油箱不能太小采用循環(huán)潤(rùn)滑的設(shè)備，都有一個(gè)儲(chǔ)油箱，此箱應(yīng)足夠大以保證潤(rùn)滑油有足夠的冷卻時(shí)間和沉淀混入油內(nèi)的雜質(zhì)，否則潤(rùn)滑油的工作溫度將顯著升高。此外(cǐwài)還應(yīng)注意油箱的通風(fēng)和散熱。對(duì)精度要求高的設(shè)備，油箱不宜裝在機(jī)架內(nèi)，以免機(jī)架受熱不均勻產(chǎn)生扭曲變形，使機(jī)器精度降低。45第四十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）4.滑動(dòng)軸承(huádònɡzhóuchénɡ)不能用接觸式油封氈圈密封、皮圈密封等接觸式密封適用于滾動(dòng)軸承但不適用于滑動(dòng)軸承。當(dāng)軸承間隙和磨損量較小時(shí)可以考慮采用間隙式或徑向曲路密封。這是因?yàn)榛瑒?dòng)軸承比滾動(dòng)軸承間隙大，而且(érqiě)當(dāng)滑動(dòng)軸承磨損后，軸中心位置有較大變化。46第四十六頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）5.對(duì)于(duìyú)零件的易磨損表面增加一定的磨損裕量開(kāi)式齒輪的齒面磨損后，輪齒變薄，齒根彎曲強(qiáng)度降低，不能滿足強(qiáng)度要求。因而適當(dāng)加大齒輪模數(shù)（加大10%-15%），以保證齒輪有一定(yīdìng)壽命；機(jī)床導(dǎo)軌，未使用時(shí)如正好平直，使用時(shí)則由于磨損，精度不斷降低。如做成一定(yīdìng)的上凸則可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持精度。47第四十七頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.3提高(tígāo)耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（6、7、8）6.對(duì)易磨損部分應(yīng)予以保護(hù)有些氣體或液體中混有粉末、顆?；驂K狀的固體，對(duì)零件表面有很強(qiáng)的研磨作用。零件表面與這些介質(zhì)接觸的部分應(yīng)具有較強(qiáng)的耐磨性，如采用耐磨材料或采用表面堆焊等措施。也可以把某些易磨損部分做成易磨損件，經(jīng)常(jīngcháng)更換。7.對(duì)易磨損件可以采用自動(dòng)補(bǔ)償磨損的結(jié)構(gòu)零件磨損后，尺寸發(fā)生變化，如不能及時(shí)改變其位置，則不能實(shí)現(xiàn)原來(lái)的功能。8.采用防塵裝置防止磨粒磨損對(duì)于在多塵條件下工作的機(jī)械應(yīng)注意防塵和密封，以免異物進(jìn)入摩擦面，產(chǎn)生磨粒磨損。如鏈條加防護(hù)罩，導(dǎo)軌為防止切屑進(jìn)入摩擦面產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，也應(yīng)加防護(hù)罩。48第四十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.4提高(tígāo)精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.導(dǎo)軌的驅(qū)動(dòng)力作用點(diǎn)，應(yīng)使兩條導(dǎo)軌摩擦力產(chǎn)生的力矩互相(hùxiāng)平衡49第四十九頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.4提高(tígāo)精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.對(duì)于(duìyú)要求精度較高的導(dǎo)軌，不宜用少量滾珠支持由于導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)(yùndòng)速度是滾動(dòng)速度的二倍，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)(yùndòng)到左右不同位置時(shí)，滾珠受力不同，工作臺(tái)向不同方向傾斜，產(chǎn)生誤差。宜增加滾珠數(shù)目或采用滾子軸承（滾柱剛度顯著大于滾珠而摩擦阻力也較大）50第五十頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.4提高(tígāo)精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.必須嚴(yán)格限制(xiànzhì)螺旋軸承的軸向竄動(dòng)螺旋軸承的軸向竄動(dòng)直接(zhíjiē)影響螺旋的軸向竄動(dòng)，從而使螺旋機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)誤差。對(duì)螺旋軸承應(yīng)有較高的要求。對(duì)于受力較小的螺旋，可以用一個(gè)鋼球支持在螺旋中心，軸向竄動(dòng)極小。51第五十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.4提高(tígāo)精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）4.要求運(yùn)動(dòng)精度的減速傳動(dòng)鏈中，最后(zuìhòu)一級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)該取最大值，運(yùn)動(dòng)誤差為設(shè)三級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比為則最后輸出的傳動(dòng)系統(tǒng)總誤差為：為最大值時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)總誤差最小。52第五十二頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.4提高(tígāo)精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）5.避免(bìmiǎn)緊定螺釘影響滾動(dòng)導(dǎo)軌的精度要避免扭緊緊定螺釘時(shí)引起導(dǎo)軌變形，使導(dǎo)軌工作表面精度降低。把固定(gùdìng)部分與導(dǎo)軌支承面部分做成柔性較好的聯(lián)接，使緊定螺釘產(chǎn)生的變形不影響導(dǎo)軌面的精度。53第五十三頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.5考慮(kǎolǜ)人機(jī)學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1、2）1.合理選定操作姿勢(shì)設(shè)計(jì)者必須正確地決定機(jī)器或儀器的操作位置和操作姿勢(shì)，作為設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基本內(nèi)容。常見(jiàn)的操作姿勢(shì)為立或坐。立式容易發(fā)力，活動(dòng)范圍較大，但對(duì)要求精密觀察、讀數(shù)的工作和活動(dòng)范圍較小的手工操作的裝置則以選用坐式為好。2.設(shè)備的工作臺(tái)高度與人體尺寸比例應(yīng)采用合理數(shù)值工作臺(tái)高度不適當(dāng)容易引起操作者疲勞(píláo)。根據(jù)一般統(tǒng)計(jì)，有一系列推薦數(shù)值，如站姿用工作臺(tái)高度為人體高度的10/19，坐姿則為7/17。54第五十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.5考慮(kǎolǜ)人機(jī)學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.旋鈕大小、形狀(xíngzhuàn)要合理旋鈕多做成圓形，在圓柱面上常作出齒紋以免轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)打滑。為了用一個(gè)旋鈕控制多個(gè)指示器，可以做成多層旋鈕，這樣既節(jié)省位置，操作也方便。對(duì)多層旋鈕的各旋鈕尺寸(chǐcun)應(yīng)合理安排，以免使用時(shí)互相干擾。55第五十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.5考慮(kǎolǜ)人機(jī)學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）4.按鍵(ànjiàn)應(yīng)便于操作按鍵在機(jī)械中使用很廣泛，一般按鍵尺寸為8-20mm，突出(tūchū)鍵盤(pán)面高度為5-12mm，按動(dòng)時(shí)鍵上下移動(dòng)距離為3-6mm，鍵與鍵之間的距離最小為0.6mm。按鍵位置應(yīng)合理，便于操作56第五十六頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.6考慮(kǎolǜ)發(fā)熱等問(wèn)題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.對(duì)較長(zhǎng)的機(jī)械零部件，要考慮因溫度變化(biànhuà)產(chǎn)生尺寸變化(biànhuà)時(shí)，能自由變形較長(zhǎng)的機(jī)械零部件或機(jī)械結(jié)構(gòu)，由于溫度變化，長(zhǎng)度(chángdù)變化較大，必須考慮這部分能自由伸縮。如采用可以自由移動(dòng)的支座，或可以自由脹縮的管道結(jié)構(gòu)。57第五十七頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.6考慮發(fā)熱(fārè)等問(wèn)題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.熱膨脹大的箱體可以(kěyǐ)在中心支持圖示的兩個(gè)部件之間用聯(lián)軸器聯(lián)接兩軸。由于(yóuyú)右邊部件發(fā)熱較大，工作時(shí)其中心高度變化較大，引起兩軸對(duì)中誤差。可以在中心支持右邊部件，以避免由于(yóuyú)發(fā)熱引起的對(duì)中誤差。58第五十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.3.6考慮(kǎolǜ)發(fā)熱等問(wèn)題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.分流系統(tǒng)的返回流體要經(jīng)過(guò)(jīngguò)冷卻壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等為了控制輸出介質(zhì)量，可以采用分流(fēnliú)運(yùn)轉(zhuǎn)，即把一部分輸出介質(zhì)送回機(jī)械中去。這部分送回的介質(zhì)，在再進(jìn)入機(jī)械以前應(yīng)經(jīng)過(guò)冷卻，以免反復(fù)壓縮介質(zhì)引起溫度升高。59第五十九頁(yè)，共101頁(yè)。5.4機(jī)械結(jié)構(gòu)(jiégòu)工藝性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(shèjì)工藝性：有關(guān)所設(shè)計(jì)(shèjì)結(jié)構(gòu)的制造、裝配、使用、維修等方面的各種技術(shù)問(wèn)題。工藝性要求：在滿足功能、強(qiáng)度的條件下，可經(jīng)濟(jì)地加工安裝。鑄造(zhùzào)焊接鍛造、沖壓切削加工加工裝配維修工藝性60第六十頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.分型面要盡量少鑄件應(yīng)盡量減少分型面，以便于保證尺寸的準(zhǔn)確性。如圖三箱造型(zàoxíng)改為兩箱造型(zàoxíng)較合理。61第六十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.分型面要力求簡(jiǎn)單，鑄造(zhùzào)外形應(yīng)使分型方便如：三通管各管口最好在一個(gè)平面上，圖b的結(jié)構(gòu)較合理。彎曲(wānqū)的分型面難于保證尺寸準(zhǔn)確，圖c改為圖d時(shí)，分型面為平面，較合理。62第六十二頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.起模方向(fāngxiàng)留有拔模斜度逐漸在起模方向應(yīng)留有結(jié)構(gòu)斜度，使模型容易起拔，保證(bǎozhèng)鑄件質(zhì)量。63第六十三頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）4.改進(jìn)妨礙(fángài)起模的結(jié)構(gòu)鑄件側(cè)壁上工藝凸臺(tái)和工藝搭子、凸緣、肋條等有礙起模，增加(zēngjiā)造型和造芯的工作量，應(yīng)盡量避免。64第六十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）5.鑄件(zhùjiàn)表面避免內(nèi)凹有內(nèi)凹的表面在造型時(shí)取模困難，考慮起模要求將內(nèi)凹處結(jié)構(gòu)予以改變，則對(duì)鑄造(zhùzào)合理。65第六十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（6）6.采用易于(yìyú)脫芯的結(jié)構(gòu)圖示零件為汽笛的剖面圖，如用整體鑄造則鑄件型芯要用金屬骨架加強(qiáng)，但由于鑄件口很小，清除型芯及芯骨很困難，如采用圖示鑄焊結(jié)構(gòu)，先鑄出主要部分，再焊上一塊鋼板，則容易加工。但應(yīng)注意(zhùyì)焊接結(jié)構(gòu)不宜用鑄鐵，應(yīng)采用鑄鋼。66第六十六頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（7）7.鑄件(zhùjiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于清除芯砂在鑄件上增加工藝孔作為(zuòwéi)安裝型芯的支承，并有助于鑄件內(nèi)腔清砂工作。67第六十七頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（8）8.表面凸臺(tái)盡量(jǐnliàng)集中為便于鑄件上孔的加工，鑄件表面常要鑄出一些凸臺(tái)，當(dāng)凸臺(tái)的中心距較小時(shí)，建議將位置相近的凸臺(tái)連成一片，連成整體(zhěngtǐ)后便于造型。68第六十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（9）9.避免(bìmiǎn)較大又較薄的水平面薄壁零件，尤其是面積較大的薄壁，不應(yīng)設(shè)計(jì)成水平的平面結(jié)構(gòu)。水平平面澆鑄時(shí)容易造成冷隔或形成氣孔、渣眼或夾砂。改為有坡的平面，有利于排出液態(tài)金屬中的雜質(zhì)和由于鐵液漫流(mànliú)造成的冷隔等缺陷。69第六十九頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（10）10.大型鑄件外表面(biǎomiàn)不應(yīng)有小的突出部分大型鑄件外表(wàibiǎo)面上，不應(yīng)有薄壁邊槽，此部位冷卻快，容易造成內(nèi)應(yīng)力，而且在清理時(shí)容易受傷。70第七十頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（11）11.鑄件壁厚力求(lìqiú)均勻均勻的壁厚可以提高鑄件(zhùjiàn)的質(zhì)量，減少鑄件(zhùjiàn)中斷面厚度大的部分，避免金屬聚集以致產(chǎn)生縮孔或縮松。改變形狀使用加強(qiáng)筋71第七十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（12）12.合理(hélǐ)確定壁厚，并使內(nèi)壁厚小于外壁厚形狀較復(fù)雜或尺寸較大的鑄件(zhùjiàn)，內(nèi)部壁厚應(yīng)小于外壁厚。因內(nèi)壁散熱條件較差，所以冷卻速度比外壁慢，且當(dāng)外壁冷卻后，內(nèi)壁不能自由收縮，容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或裂紋。72第七十二頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.1鑄造件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（13）13.兩壁相交(xiāngjiāo)時(shí)夾角不宜太小鑄件的相鄰兩壁相交時(shí)，特別是小于75°的斜向聯(lián)接，單純(dānchún)以園角作為過(guò)渡不能滿足工藝要求，應(yīng)有一過(guò)渡部分。73第七十三頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.2焊接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.合理(hélǐ)布置焊縫：分散、對(duì)稱(chēng)、避開(kāi)最大應(yīng)力和應(yīng)力集中位置。74第七十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.2焊接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.焊縫應(yīng)避開(kāi)(bìkāi)加工表面加工(jiāgōng)表面距離焊縫太近時(shí)，焊縫的熱影響區(qū)或熱變形會(huì)對(duì)加工(jiāgōng)面有影響。采用焊接后加工(jiāgōng)，也是一種避免焊接變形影響的方法。75第七十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.2焊接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.減少(jiǎnshǎo)邊角料用鋼板焊制零件時(shí)，盡量(jǐnliàng)使所用板料形狀規(guī)范，以減少下料時(shí)產(chǎn)生邊角廢料。76第七十六頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.2焊接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）4.采用(cǎiyòng)套料剪裁設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)法搭配各零件的尺寸，使有些(yǒuxiē)板料可以采用套料剪裁的方法制造，以減少邊角料。如圖所示，原設(shè)計(jì)底板沖下的圓板為廢料。改進(jìn)后，可以利用這塊圓板制成零件頂部的圓板，廢料大為減少。77第七十七頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.2焊接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）5.考慮焊接(hànjiē)時(shí)的氣體擴(kuò)散焊接密閉容器時(shí)，應(yīng)考慮焊接時(shí)容器中的氣體是否能釋放出來(lái)。較差的圖中所示結(jié)構(gòu)氣體釋放不好(bùhǎo)，不易焊牢，如預(yù)先設(shè)計(jì)一個(gè)放氣孔，使氣體能夠釋放，則有利于焊接。78第七十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.自由鍛自由鍛適用于鍛造外形簡(jiǎn)單的零件。自由鍛制造的毛坯，大部或全部表面均需經(jīng)過(guò)切削加工才能達(dá)到要求。所以，生產(chǎn)效率低，消耗金屬較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，適用于多品種(pǐnzhǒng)小批量生產(chǎn)。適應(yīng)性好，采用的設(shè)備和工具通用性大，應(yīng)用廣泛。自由鍛零件應(yīng)避免錐形和楔形自由鍛不宜(bùyí)鍛出錐形和楔形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用平直結(jié)構(gòu)。79第七十九頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）相貫形體力求簡(jiǎn)化(jiǎnhuà)自由鍛無(wú)法鍛出幾何形體（圓柱、立方體等）表面相貫的復(fù)雜相貫形狀。如圖所時(shí)的圓柱體與平板聯(lián)接的形狀比較復(fù)雜，采用自由鍛比較困難。自由鍛件(duànjiàn)不應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜的凸臺(tái)自由鍛件(duànjiàn)很難鍛出誤圖中所示的復(fù)雜凸臺(tái)，應(yīng)予以簡(jiǎn)化。80第八十頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.模鍛模鍛可以獲得較復(fù)雜的外形，毛坯上有相當(dāng)一部分表面不需要進(jìn)行切削加工。與自由鍛相比，模鍛的尺寸較精確，表面光潔，節(jié)省(jiéshěng)金屬而且生產(chǎn)率較高。模鍛精度高，加工余量小，多適用于中小型零件。分模面應(yīng)為零件(línɡjiàn)最大尺寸且為平面模鍛件形狀應(yīng)對(duì)稱(chēng)以便于分模模鍛件應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角半徑（工藝性）模鍛件應(yīng)便于脫模81第八十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.3鍛造(duànzào)、沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.沖壓件沖壓件質(zhì)量輕，外形適用性較好，生產(chǎn)率高，但成本(chéngběn)也較高，適用于大批量生產(chǎn)。沖壓件的局部(júbù)寬度不宜太窄尺寸過(guò)窄的部分不僅凹模難于制造，沖出的工件也難于保證質(zhì)量。標(biāo)注沖壓件尺寸時(shí)要考慮沖壓過(guò)程前兩種尺寸標(biāo)注方法不合理，必須將主體沖制彎曲成型后才能沖孔，加工困難。改進(jìn)后可以在板料沖裁時(shí)一并沖出，節(jié)省工序，提高效率。82第八十二頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）1.注意(zhùyì)減小毛坯尺寸凸緣由圓鋼(yuánɡānɡ)直接車(chē)制而成，如設(shè)計(jì)最大直徑為100mm則要用直徑為105mm或110mm的圓鋼(yuánɡānɡ)加工。如最大直徑為98mm則可以用直徑為98mm的圓鋼(yuánɡānɡ)加工。83第八十三頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）2.減小加工(jiāgōng)面的長(zhǎng)度兩表面配合時(shí)，配合面應(yīng)精確加工，為減小加工量應(yīng)減小配合面長(zhǎng)度。如配合面過(guò)長(zhǎng)，為保證配合件穩(wěn)定可靠，可將中間孔加大，中間部分(bùfen)不必精密加工。加工方便，配合效果好。84第八十四頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）3.加工(jiāgōng)面與不加工(jiāgōng)面不應(yīng)平齊在一個(gè)大平面(píngmiàn)上，如有一小部分要加工，則該面應(yīng)突出在不加工表面之上，以減少加工工作量。85第八十五頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）4.不同加工(jiāgōng)精度表面要分開(kāi)兩表面粗糙度不同時(shí)，之間必須有明確的分界線。這樣(zhèyàng)，不但加工方便，而且形狀美觀。圖示凸輪工作表面要精加工，必須與軸分開(kāi)。86第八十六頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）5.將形狀復(fù)雜的零件改為組合(zǔhé)件以便于加工在一帶軸的凸緣上有兩個(gè)偏心的圓柱形小軸，加工困難。如果把這一零件改為組合件，小軸用裝配式結(jié)構(gòu)(jiégòu)裝上去，可以改善工藝性。在較大的機(jī)座上，有薄壁的管形零件時(shí)，因與主體部分尺寸差別很大，加工不便，改為裝配件，另作一個(gè)管件安裝在機(jī)座上較為合理。87第八十七頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（6）6.避免刀具不能接近(jiējìn)工件機(jī)械加工所用的刀具、機(jī)床都有一定的結(jié)構(gòu)和尺寸。加工部位周?chē)绻虚L(zhǎng)的壁或上下有凸臺(tái)，都可能妨礙刀具的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)，甚至無(wú)法加工。為此應(yīng)設(shè)置必要的工藝孔、槽或改變結(jié)構(gòu)形狀。88第八十八頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（7）7.要考慮到鑄造(zhùzào)誤差的影響鑄造零件的誤差是比較大的，在設(shè)計(jì)鑄件加工面時(shí)必須充分考慮。如軸承端蓋與箱體上的凸臺(tái)相配，但箱體上凸臺(tái)的位置難以做到十分準(zhǔn)確。如端蓋凸緣與凸臺(tái)直徑(zhíjìng)設(shè)計(jì)成正好相等，則往往會(huì)出現(xiàn)端蓋突出到凸臺(tái)以外的情況。因此鑄造的凸臺(tái)直徑(zhíjìng)應(yīng)大一些。89第八十九頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（8）8.避免多個(gè)零件組合(zǔhé)加工如圖所示，要求在有兩個(gè)零件(línɡjiàn)組合而成的零件(línɡjiàn)上，鉆孔、加工平面，由于在生產(chǎn)中必須配在一起加工、裝配，因而不能具有互換性。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在工藝上得到改善。只有在特殊情況下選用組合零件(línɡjiàn)加工才是有利的，如減速箱的剖分式箱體，箱裝式蝸輪等。90第九十頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（9）9.復(fù)雜加工(jiāgōng)表面要設(shè)計(jì)在外表面而不要設(shè)計(jì)在內(nèi)表面軸類(lèi)零件比孔的加工容易。因此，當(dāng)兩個(gè)軸、孔形狀(xíngzhuàn)的零件配在一起，它們中間有一些比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)，把這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在軸上，往往比設(shè)計(jì)在孔的內(nèi)表面更好。91第九十一頁(yè)，共101頁(yè)。5.4.4切削(qiēxiāo)加工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（10）10.避免無(wú)法夾持的零件(línɡjiàn)結(jié)構(gòu)機(jī)械零件(línɡjiàn)在加工時(shí)（如車(chē)削時(shí)）必須夾