第6节机械结构设计.ppt

第6章 机械结构设计 本章主要内容 讲解结构件的功用及基本类型； 讲解结构方案设计的基本原则和原理； 讲解结构设计中的强度和刚度问题； 介绍支承件的结构设计； 介绍结构设计中的工艺问题； 介绍结构设计中各种材料的特点。 本章目的 掌握结构件的功用及基本类型； 掌握结构方案设计的基本原则和原理； 掌握结构设计中的强度和刚度问题； 了解支承件的结构设计； 了解结构设计中的工艺问题； 了解结构设计中各种材料的特点。 1 结构件的功用及基本类型 一、结构件的功用 1、承受载荷 2、传递运动和动力 3、保持有关零部件之间的相对位置和运动关系 4、其它功用 如保护、盛装润滑油、防护、造型等作用。 二、结构件的分类 从设计、制造等角度： 分为法兰类、轴套类、轴类、箱体类、支承件等。 从毛坯工艺的角度： 铸造件、焊接件、锻造件、铆接或粘接件等。 二、零件的相关 四、零件的结构要素 直接相关部位的设计 满足间接相关条件 直接相关部位——〉工作部分——〉工作部分+联结（安装）部分 箱体类零件可看成支架的变形 轴类零件 2 结构方案设计的基本原则和原理 一、结构方案设计的基本原则 三个原则：明确、简单、安全可靠。 1、明确 （1）功能明确 （2）工作原理明确 （3）使用工况和承载情况明确 （4）制造、检验、安装、运输、调试等要求 2、简单 3、安全可靠 分直接、间接、提示性安全技术。 二、结构方案设计原理 1.等强度原理 2.合理力流原理 3.变形协调原理 4.力平衡原理 有些机械结构在上作中，由于设计不合理产生一些附加载荷，如斜齿轮啮合的轴向推力，往复运动或回转运动的惯性力等，这些附加载荷降低了结构的寿命与精度，必须加以克服，相应采取有效措施把它平衡掉。 5.功能（任务）分配原理 功能分配有三种情况: 即一个零件完成几种功能:如管道法兰能联接、分离、密封； 一个零件完成一种功能: 几个零件完成一种功能:如受横向载荷的燥拴联接，一般都在螺栓外侧加套筒承担剪力，螺拴只起须紧作用，这样既减轻了重量，工作又安全可靠。 从另一个角度看，同一个零件的不同部位可承担不同的功能，不同的部位可用不同的材料，如蜗轮的青铜齿因耐磨，铸铁轮芯用来承载。 进行相同功能的任务分配，当功率、力或尺寸大到一定程度时，就把同一个功能分配给若干个相同功能的载体来承担，如用几根三角带传递转矩，同一处采用多个相同的轴承等。 6.结构自助原理/自补偿原理 通过选择构件及其在系统中的合理布置，使构件之间相互支持以达到功能加强的作用称为自助。在正常状态下有加强功能、减载或平衡的作用，在非正常状态下有保护和自救的作用。 在自助结构中，总作用是由初始作用和辅助作用共同完成的。而辅助作用是由初始作用伴随而生的，如斜齿啮合产生的轴向力等。 1）自增强结构 如压力机曲柄结构。 2）自平衡结构 如离心调速器等。 3）自保护结构 如摩擦离合器、带传动等。 7.稳定性原理 如力的稳定性和热稳定性。 3 结构设计中的强度和刚度问题 一、通过结构设计降低应力减小变形 合理确定界面形状 2. 合理确定轴向尺寸 如镗杆，小锥齿轮轴等悬臂端。 3. 合理选择支撑形式 4. 合理利用材料特性 钢材 铸铁 二、改善零件的受力状况 1 载荷分流 2 载荷均化 3 载荷抵消 如轴向力的抵消等。 三、预加载荷 1 弹性强化 2 塑性强化 3 预紧（如轴承、螺栓等等） 四、刚度和强度其它问题 1 提高疲劳强度和动刚度 2 提高零件的接触强度和接触刚度 1）增大球面支撑的综合曲率半径 2）以面接触代替线接触或点接触 3）采用变位齿轮提高齿面接触强度 4）其它如增加单位面积接触点数、合理提高表面硬度等等。 其它各节，如 支撑件的结构设计 结构设计中的工艺问题 材料的选择 等 已有机制工艺等课程专门介绍。本课程略。 作业： END OF CHAPTER 6 * * *