机械创新设计机械系统装配结构设计PPT学习教案

1、会计学1机械创新设计机械系统装配结构设计机械创新设计机械系统装配结构设计第1页/共96页第2页/共96页第3页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第4页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第5页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第6页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第7页/共96页第8页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第9页/共96页基座滚动导轨相机第10页/共96页第11页/共96页第12页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第13页/共96页第14页

2、/共96页第15页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第16页/共96页（5）较简单的装配关系装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第17页/共96页将多个零件的结构功能集合到一个零件上，减少将多个零件的结构功能集合到一个零件上，减少零件数量，方便装配零件数量，方便装配第18页/共96页普通自行车后轮制动系统普通自行车后轮制动系统第19页/共96页不合理不合理合理合理结构设计应根据合理的工艺确定非工作表面的特征结构设计应根据合理的工艺确定非工作表面的特征第20页/共96页减少加工表面的种类和数量，有利于提高加工效率和质量，减少加工表面的种类和数量，有利于提高加工

3、效率和质量，降低成本降低成本第21页/共96页全装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第22页/共96页前明确提示）装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第23页/共96页 3.工作原理保证最危险的事故不会发生。装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第24页/共96页 2.冗余配置方法使用多套装置起到一套装置的作用。装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第25页/共96页第26页/共96页第27页/共96页客机设置多于工作能力需要的发动机数量，通过客机设置多于工作能力需要的发动机数量，通过冗余设计保证飞行安全冗余设计保证飞行安全第28页/共96页除故障，

4、或使其避险。提示信息应准确，及时，并尽可能全面。装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第29页/共96页逐项添加结构要素，直到实现所有功能要求。装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第30页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第31页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第32页/共96页在两个杆之间设计一套铰链结构在两个杆之间设计一套铰链结构第33页/共96页铰链结构的主要功能是在两个杆之间建立一组约束，使两铰链结构的主要功能是在两个杆之间建立一组约束，使两杆之间只具有绕铰链轴心线旋转的自由度。杆之间只具有绕铰链轴心线旋转的自由度

5、。第34页/共96页只要使两杆通过一个圆柱面接触，就可以使两杆相只要使两杆通过一个圆柱面接触，就可以使两杆相对于圆柱面中心线转动。对于圆柱面中心线转动。如果两个杆之间只通过圆柱面接触，杆有可能从圆如果两个杆之间只通过圆柱面接触，杆有可能从圆柱面上脱落。柱面上脱落。第35页/共96页为了使杆不从圆柱面上脱落，可以将外圆柱面加长为了使杆不从圆柱面上脱落，可以将外圆柱面加长第36页/共96页为了使杆不从圆柱面上脱落，可以将外圆柱面加长，并在为了使杆不从圆柱面上脱落，可以将外圆柱面加长，并在端部做成台阶，即可防止杆脱落，但是无法装配。端部做成台阶，即可防止杆脱落，但是无法装配。第37页/共96页为了使

6、防脱落功能更可靠，应在内、外圆柱面间设置轴向为了使防脱落功能更可靠，应在内、外圆柱面间设置轴向固定结构，如果轴向力较小，或无轴向力，可以采用弹性固定结构，如果轴向力较小，或无轴向力，可以采用弹性挡圈结构。挡圈结构。第38页/共96页如果轴向力较大，可以采用螺纹结构。如果轴向力较大，可以采用螺纹结构。第39页/共96页也可以采用开口销结构。也可以采用开口销结构。第40页/共96页或采用轴端挡圈结构。或采用轴端挡圈结构。这种在一个杆上做出外圆柱面，在另一个杆上做出内圆柱这种在一个杆上做出外圆柱面，在另一个杆上做出内圆柱面的结构对于以去除材料为主要手段的切削加工方法很不面的结构对于以去除材料为主要手

7、段的切削加工方法很不方便。方便。第41页/共96页或采用轴端挡圈结构。或采用轴端挡圈结构。这种在一个杆上做出外圆柱面，在另一个杆上做出内圆柱这种在一个杆上做出外圆柱面，在另一个杆上做出内圆柱面的结构对于以去除材料为主要手段的切削加工方法很不面的结构对于以去除材料为主要手段的切削加工方法很不方便。方便。第42页/共96页通常采用在两个杆上均加工内圆柱面（圆柱孔），然后装通常采用在两个杆上均加工内圆柱面（圆柱孔），然后装入圆柱形销（轴）的方法构造铰链结构。入圆柱形销（轴）的方法构造铰链结构。第43页/共96页销轴两端均设防脱落结构（限制轴向移动自由度）销轴两端均设防脱落结构（限制轴向移动自由度）第

8、44页/共96页通常在销轴一端做出台阶，另一端根据需要可采用不同的通常在销轴一端做出台阶，另一端根据需要可采用不同的轴向固定结构。轴向固定结构。第45页/共96页为减小两杆之间的摩擦力臂，可在两杆之间添加垫片。为减小两杆之间的摩擦力臂，可在两杆之间添加垫片。第46页/共96页为降低销轴与杆之间的摩擦，减小磨损，可在杆孔内添加为降低销轴与杆之间的摩擦，减小磨损，可在杆孔内添加滑动轴承（铜套）。滑动轴承（铜套）。第47页/共96页为了在滑动轴承与销轴之间添加润滑剂，可在杆端作出注为了在滑动轴承与销轴之间添加润滑剂，可在杆端作出注油孔。油孔。第48页/共96页为防止灰尘、水和其他杂质进入滑动轴承，为

9、方便添加润为防止灰尘、水和其他杂质进入滑动轴承，为方便添加润滑剂，可在润滑油孔上加装油杯。滑剂，可在润滑油孔上加装油杯。第49页/共96页由于销轴在轴向和径向均有间隙，由于销轴在轴向和径向均有间隙，第50页/共96页在载荷的作用下会发生偏斜，在载荷的作用下会发生偏斜，第51页/共96页载荷沿杆长方向作用，载荷沿杆长方向作用，第52页/共96页载荷沿杆长方向作用，销孔与销轴之间的力集中到孔两端，载荷沿杆长方向作用，销孔与销轴之间的力集中到孔两端，第53页/共96页载荷沿杆长方向作用，销孔与销轴之间的力集中到孔两端，载荷沿杆长方向作用，销孔与销轴之间的力集中到孔两端，孔两端反力产生的力矩使杆偏转。

10、孔两端反力产生的力矩使杆偏转。第54页/共96页为此，可将一杆加厚，中间开槽，另一杆嵌入槽中，构成为此，可将一杆加厚，中间开槽，另一杆嵌入槽中，构成对称结构。对称结构。第55页/共96页也可以只将杆端局部加厚，减轻杆整体的重量。也可以只将杆端局部加厚，减轻杆整体的重量。第56页/共96页将销轴的轴向定位结构设置在孔端部，使结构整齐、紧凑。将销轴的轴向定位结构设置在孔端部，使结构整齐、紧凑。第57页/共96页在连杆之间加入垫片可减少杆间摩擦。在连杆之间加入垫片可减少杆间摩擦。第58页/共96页在杆与销轴之间加入滚动轴承可以使摩擦阻力矩减小。在杆与销轴之间加入滚动轴承可以使摩擦阻力矩减小。第59页

11、/共96页用紧定螺钉结构可以使销轴与一个连杆之间实现轴向和周用紧定螺钉结构可以使销轴与一个连杆之间实现轴向和周向定位。向定位。第60页/共96页这是一些经常出现的，无法实现的铰链结构。这是一些经常出现的，无法实现的铰链结构。第61页/共96页第62页/共96页齿轮箱的核心功能是传动，结构设计从传动零件开齿轮箱的核心功能是传动，结构设计从传动零件开始。首先根据工作能力要求确定传动零件的主要参始。首先根据工作能力要求确定传动零件的主要参数。数。第63页/共96页传动零件的受力通过轴和轴承传递到箱体，在传动传动零件的受力通过轴和轴承传递到箱体，在传动零件设计后，进行支承零件设计，选择轴承的类型、零件

12、设计后，进行支承零件设计，选择轴承的类型、尺寸、位置、方向和组合方式。尺寸、位置、方向和组合方式。第64页/共96页结构设计中，为了加工、装配、位置调整等方面的结构设计中，为了加工、装配、位置调整等方面的需要，需要将原理方案设计中确定的同一个构件分需要，需要将原理方案设计中确定的同一个构件分解为多个零件，分别加工后通过装配形成一个运动解为多个零件，分别加工后通过装配形成一个运动部件。部件。第65页/共96页将零件装配成部件的结构需要考虑装配方向、路径将零件装配成部件的结构需要考虑装配方向、路径和顺序，装配后能够形成正确的相对位置关系（定和顺序，装配后能够形成正确的相对位置关系（定位），这种位置

13、在载荷的作用下不被破坏（固定）。位），这种位置在载荷的作用下不被破坏（固定）。第66页/共96页将零件组装成部件的过程中，需要通过零件之间的将零件组装成部件的过程中，需要通过零件之间的直接接触限制零件之间的相对运动自由度。直接接触限制零件之间的相对运动自由度。第67页/共96页大齿轮与轴之间通过轴颈与齿轮孔的接触限制它们之大齿轮与轴之间通过轴颈与齿轮孔的接触限制它们之间沿径向的相对移动自由度和绕垂直于轴线方向的转间沿径向的相对移动自由度和绕垂直于轴线方向的转动自由度，通过轴肩或轴环与齿轮端面的接触限制沿动自由度，通过轴肩或轴环与齿轮端面的接触限制沿轴向移动的自由度。轴向移动的自由度。第68页/

14、共96页中间轴与大齿轮之间也可以通过同样的方法实现定中间轴与大齿轮之间也可以通过同样的方法实现定位位第69页/共96页滚动轴承与轴之间也可以采用轴肩定位。相距较近滚动轴承与轴之间也可以采用轴肩定位。相距较近的两个零件之间采用套筒确定轴向位置关系的方法的两个零件之间采用套筒确定轴向位置关系的方法可以使结构更简单。可以使结构更简单。第70页/共96页为了方便加工和装配，将安装齿轮的轴段和安装轴承为了方便加工和装配，将安装齿轮的轴段和安装轴承的轴段设计成两个不同直径的轴段，为了可靠定位，的轴段设计成两个不同直径的轴段，为了可靠定位，应使与齿轮配合的轴段长度比齿轮宽度略小。应使与齿轮配合的轴段长度比齿

15、轮宽度略小。第71页/共96页中间轴与大齿轮之间也可以通过同样的结构中间轴与大齿轮之间也可以通过同样的结构第72页/共96页大齿轮与轴之间通过键连接实现转矩传递大齿轮与轴之间通过键连接实现转矩传递第73页/共96页其他滚动轴承与轴之间通过轴肩确定轴向位置其他滚动轴承与轴之间通过轴肩确定轴向位置第74页/共96页轴端的开式齿轮和带轮可以通过轴肩或套筒实现与轴端的开式齿轮和带轮可以通过轴肩或套筒实现与轴之间的轴向定位轴之间的轴向定位第75页/共96页通过键连接实现转矩传递通过键连接实现转矩传递第76页/共96页齿轮减速箱轴系的跨距通常较短，应优先选用两端单齿轮减速箱轴系的跨距通常较短，应优先选用两

16、端单向固定的轴系结构，并优先采用正安装方式，通过轴向固定的轴系结构，并优先采用正安装方式，通过轴承端盖实现轴系的轴向定位和固定，通过改变轴承端承端盖实现轴系的轴向定位和固定，通过改变轴承端盖与箱体端面之间的垫片厚度调整轴系的轴向间隙。盖与箱体端面之间的垫片厚度调整轴系的轴向间隙。第77页/共96页由于箱体内侧壁为非机械加工表面，位置不准确，为确保齿轮由于箱体内侧壁为非机械加工表面，位置不准确，为确保齿轮在转动中与箱体不发生干涉，二者应保持一定距离。为提高轴在转动中与箱体不发生干涉，二者应保持一定距离。为提高轴系支承刚度，应尽可能减小支点跨距；为保证滚动轴承的工作系支承刚度，应尽可能减小支点跨距

17、；为保证滚动轴承的工作性能，轴承外圈应不突出轴承孔；由于箱体内侧壁位置不准确，性能，轴承外圈应不突出轴承孔；由于箱体内侧壁位置不准确，轴承外圈内侧与箱体内壁之间应留有一定距离。轴承外圈内侧与箱体内壁之间应留有一定距离。第78页/共96页为方便装配，箱体设计成剖分式结构，选择齿轮轴线所在平面为方便装配，箱体设计成剖分式结构，选择齿轮轴线所在平面为剖分面。箱体为铸造结构，根据铸造工艺性要求确定箱体壁为剖分面。箱体为铸造结构，根据铸造工艺性要求确定箱体壁厚，根据传动中心距确定箱体与箱盖之间连接螺栓的直径，根厚，根据传动中心距确定箱体与箱盖之间连接螺栓的直径，根据螺栓扳手空间要求和箱体壁厚确定箱体内侧

18、壁与箱体外侧壁据螺栓扳手空间要求和箱体壁厚确定箱体内侧壁与箱体外侧壁之间的距离（轴承孔长度）之间的距离（轴承孔长度）.第79页/共96页为防止润滑剂流失，防止箱体外的灰尘污染润滑剂，应在输入为防止润滑剂流失，防止箱体外的灰尘污染润滑剂，应在输入轴端和输出轴端设置密封结构，根据轴的转速和滚动轴承的润轴端和输出轴端设置密封结构，根据轴的转速和滚动轴承的润滑方式选择密封方式。滑方式选择密封方式。第80页/共96页根据减速箱设计的其他要求完成其他辅助功能结构设计根据减速箱设计的其他要求完成其他辅助功能结构设计第81页/共96页这些典型结构是机械设计知识的重要内容，学习这些典型结构设计知识有利于提高设计的效率和正确性，拓展结构设计知识范围。装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第82页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第83页/共96页装配结构设计的过程与方法装配结构设计的过程与方法第84页/共