机械设计学第六章机械结构设计.pptx

机械结构是机械功能的载体，机械结构设计的任务是依据所确定的功能原理方案设计出实体结构。该结构能表达出所要求的功能，用结构设计图样表示。结构图应表示出结构件的形状、尺寸及所用的材料，同时还必须考虑加工工艺、强度、刚度、精度、寿命、可靠性及零件间的相互关系，有关造型设计及人机工程等问题也应在这一阶段解决。;结构设计包括机器的总体结构设计和零部件结构设计两方面内容，它们之间既有联系，又有区别，本章将着重讨论零件结构设计的共性问题。 如果说功能原理设计决定了产品的先进性、新颖性，那么结构设计那么决定了产品的质量和本钱的70％~80％，因此说结构设计是机械设计中涉及问题最多，工作量最大的一个环节。本章将重点讨论结构设计的共性问题。;第一节 结构件的功用及根本类型 零件是构成机器的根本元素，从结构设计的角度出发，可以把零件称为结构件。 一、结构件的功用 各种结构件具有的功能主要有：承受载荷、传递运动和动力、保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹关系等。 1．承受载荷 正确分析结构件受力的 类型、大小、方向及其 对结构件工作正常的影 响，是进行结构设计的 重要依据和保证。;2．传递运动和动力 摆杆3的作用是把运动和动力传给滑枕2，以便使刨刀1实现直线住复运动并切下金属。;轴4和摆杆3都具有传递运动的功能。由于摩擦力的存在，它们也承受一定的弯矩和扭矩。;3 . 保持有关零部件之间的相对位置或运动轨迹关系 仍以车床为例：车床主轴箱和床身之间应有严格的相对位置关系。即主轴中心线应与床身上的导轨平行，保证沿导轨移动的刀架上所装刀具的尖端走出与主轴轴线平行的轨迹，以车削出准确的圆柱体。同时，还要求后座顶尖与主轴顶尖的连线与床身导轨平行。要求床身导轨本身要具有相应的直线度，受热、受力变形小等。; 4 其它功用 有些结构件还具有其它—些功用，如箱体除了保证各传动轴的相对位置及其中心距外．还起着包容和保护传动件的作用，还可以盛装润滑油。有的结构件还兼有或主要用作防护或装饰作用，要求具有—定的外形及色彩。;二??结构件的分类 结构件的形式多种多样，从不同的角度可以有不同的分类。 1〕为了设计、制造和管理上的方便，通常将其分为： 盖盘、轴套、支架、杆件、壳体、箱体和支承件等类别。 2〕从毛坯工艺角度可分为： 铸造件、焊接件、锻造件、铆接或粘结件等。;三、零件的相关 在机械系统中，各零件通常成链状、树状或网状相互联接，构成完整的机械网络。;说明： 1〕零件的相关分为直接相关和间接相关两类： 〔1〕直接相关：但凡两零件有直接装配关系的。 〔2〕间接相关：没有直接装配关系的相关。 间接相关又分为位置相关和运动相关两类： 位置相关是指两零件在相互位置上有要求。 运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关。 要满足运动相关条件，一般需要一个或几个位置相关的中间件来到达，上例中的床身导轨就是这样的中间件。;四、零件的结构要素 假设把零件上与其它零件直接相关部位称为工作局部，那么多数零件均由两个或多个工作局部及联结局部组成，联结局部的作用是把各工作局部联结起来并使它们保持各自的位置，同时也常常起到支承作用。有时，也把用以固定联结的工作局部称为安装局部。; 图6-1所示车床中的床腿1是典型的支承件，也称大件。它的底面是安装局部，上外表是工作局部．作用是支承床身7，而床腿的工作局部恰与床身的安装局部相联结，因此也具有安装局部的持点，只是受力比底面小些。床身两端下外表为安装局部，床头上外表及导轨为工作局部，而床头与主轴箱的联结局部相当于安装局部。 在结构设计中．通常先确定工作局部，后确定联结局部。工作局部主要考虑工作面的形状、尺寸、精度、外表质量等，而联结局部主要考虑强度、刚度等要求。;第二节 结构方案设计的根本原那么和原理 一、结构方案设计的根本原那么 确定和选择结构方案时应遵循三项根本原那么：明确、简单和平安可靠。 1．明确 所谓明确是指对产品设计中所应考虑的问题都应在结构方案中获得明确的表达与分但。 ;(1)功能明确 所选择结构要到达预期的功能，每个分功能有确定的结构来承担，各局部结构之间有合理的联系。要防止冗余结构，尽量减少静不定结构。在图6-2(a)中，传递转矩是键还是圆锥面，零件的轴向定位是轴的台阶面还是圆锥面，两者均不明确。这是一种功能不明确的结构。图6-2(b)两种功能都是由圆锥面承担，是一种好结构; (2)工作原理明确 所选结构的物理作用明确，从而可靠地实现能量流(力流)、物料流和信息流的转换或传导。;〔3)使用工况及承载状态明确 图6—3为组合轴承设计的两种方案。图6—3(a)设计者原意是滚针轴承承担径向力，球轴承承受轴向力。图6—3(b)径向力和轴向力承受者都很清楚。