機械結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新課件

機械結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新節(jié)選自《機械創(chuàng)新設計》，張美麟主編概論結(jié)構(gòu)設計指零件的結(jié)構(gòu)形狀及零件間的聯(lián)接關系的設計。是機械設計的主要組成部分，是涉及問題最多、最具體、工作量最大的工作階段。需考慮因素材料的力學性能，零部件的功能，工作條件，加工工藝，裝配，使用，成本，安全，環(huán)保等特點實踐性、細節(jié)性、多樣性與創(chuàng)造性2025/5/252主要內(nèi)容1.實現(xiàn)零件功能的結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新2.結(jié)構(gòu)元素的變異與演化3.適應材料性能的結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新2014/4/634.方便制造與操作的結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新第一節(jié)實現(xiàn)零件功能的結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新一、功能分解二、功能組合三、功能移植2025/5/254功能分解意義：

每個零件的每個部分各承擔著不同的功能，具有不同的工作原理。將零件功能分解、細化，有利于與提高其工作性能，有利于開發(fā)新功能，也使零件整體功能更趨于完善。2025/5/255example實例：螺釘螺釘頭扳擰功能支撐功能螺釘體定位功能螺釘尾導向2025/5/256功能組合意義：指一個零件可以實現(xiàn)多種功能，這樣可以使整個機械系統(tǒng)更趨于簡單化，簡化制造過程，減少材料消耗，提高工作效率，式結(jié)構(gòu)設計的一個重要途徑。一般是在零件原有功能基礎上增加新的功能。2025/5/257example功能移植意義:指相同的或相似的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)完全不同的功能。這可以通過聯(lián)想、類比、移植等創(chuàng)新技法獲得新功能。2025/5/258實例螺栓聯(lián)接的摩擦防松軸轂聯(lián)接第二節(jié)結(jié)構(gòu)元素的變異與演化一、輪轂聯(lián)接的結(jié)構(gòu)元素變異與演化二、離合器的結(jié)構(gòu)元素變異與演化三、棘輪傳動的結(jié)構(gòu)變異與演化四、各種槽銷結(jié)構(gòu)元素的變異五、新型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點六、改善工作性能的結(jié)構(gòu)變異2025/5/259第三節(jié)適應材料性能的結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新一、揚長避短二、性能互補三、結(jié)構(gòu)形狀變異2025/5/2510揚長避短結(jié)構(gòu)形狀要有利于材料性能的發(fā)揮。如鑄鐵的抗壓強度比抗拉強度高，因此鑄鐵就要設計成承受抗壓狀態(tài)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。陶瓷材料承受局部集中載荷的能力差，在與金屬件的連接中，應避免其弱點。塑料是常用的加工材料之一，質(zhì)量輕，成本低，能制成很復雜的形狀，但強度、剛度低，易老化。2025/5/2511性能互補將剛性與柔性材料合理搭配，在剛性部件中對某些零件賦予柔性，使其能用接觸時的變形不補償工作表面幾何形狀的誤差。2025/5/2512性能互補對于鏈傳動，由于是非共軛嚙合，所以在工作時會產(chǎn)生振動沖擊。經(jīng)分析，確知在鏈條嚙入處引起的沖擊、振動最大。為改變這種情況，可在鏈條或鏈輪的結(jié)構(gòu)上進行變形設計。2025/5/2513結(jié)構(gòu)形狀變異選用不同的材料，往往同時伴隨著零部件結(jié)構(gòu)形狀的變異。2025/5/2514第四節(jié)、方便制造與操作的結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新一、加工工藝的結(jié)構(gòu)構(gòu)型二、裝配輸送的結(jié)構(gòu)構(gòu)型三、簡單結(jié)構(gòu)四、宜人結(jié)構(gòu)2025/5/2515加工工藝的結(jié)構(gòu)構(gòu)型對于機械加工的零件，在構(gòu)型上要考慮到使裝卡、加工與測量時間比較短，設備維護費用等因素。主要體現(xiàn)在加工面上的形狀力求簡單，尺寸力求小，位置應方便裝卡與刀具的退出，避免在內(nèi)表面上進行復雜的加工等。2025/5/2516裝配輸送的結(jié)構(gòu)構(gòu)型人工裝配時，希望裝配可以可靠、省力。同時隨著裝配自動化程度的提高，裝配自動化生產(chǎn)線和裝配機器人對形狀的識別也提出了構(gòu)形要求。2025/5/2517簡單機構(gòu)精煉的，簡單的才是設計的進步，也是設計者的愿望。a）聯(lián)接機構(gòu)的簡化；b）鉸鏈機構(gòu)的簡化；c）其他簡單機構(gòu)2025/5/2518宜人機構(gòu)宜人機構(gòu)是指機械設備的結(jié)構(gòu)形狀應該適應人的生理和心理要求，使得操作安全、準確、省力、簡便，減少操作的疲勞，提高工作效率。2025/5/2519宜人結(jié)構(gòu)a)減少操作疲勞的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設計與構(gòu)形應該考慮操作者的施力情況，避免操作者長期保持一種非自然狀態(tài)下的姿勢。2025/5/2520宜人結(jié)構(gòu)b）提高操作能力的結(jié)構(gòu)應考慮人的手與腳的用力方法，使之容易操作。2025/5/2521宜人結(jié)構(gòu)C）減少操作錯誤的機構(gòu)操作零件的外形要簡單，容易辨認；操作位置要合適，應力求使操作零件位于操作者的手或腳夠得著的位置。2025/5/2522宜人結(jié)構(gòu)d）外形與色彩零件的外形除應與功能、材料、加工方便等因素有關外，同時也要考慮適應人的反應。

除滿足使用功能、加工條件、材料特性外，還要考慮外形的和諧、均衡、穩(wěn)定。2025/5/2523

2025/5/2524謝謝聽講！實例2025/5/2525實例

2025/5/2526實例2025/5/2527實例2025/5/2528實例2025/5/2529實例2025/5/2530實例2025/5/2531實