机械结构与创新设计

1、第六章第六章 机械结构与创新设计机械结构与创新设计 第一节第一节 机械结构设计的概念与基本要求机械结构设计的概念与基本要求第二节第二节 转动副的结构与创新设计转动副的结构与创新设计第三节第三节 移动副的结构与创新设计移动副的结构与创新设计第四节第四节 构件的结构与创新设计构件的结构与创新设计第五节第五节 机架的结构与创新设计机架的结构与创新设计第六节第六节 机械零件结构的集成化与创新设计机械零件结构的集成化与创新设计第一节第一节 机械结构设计的概念与基本要求机械结构设计的概念与基本要求一、机械结构设计一、机械结构设计机械结构设计就是将原理方案设计结构化，机械结构设计就是将原理方案设计结构化，即

2、把机构系统转化为机械实体系统的过程。即把机构系统转化为机械实体系统的过程。 1212543如用转动副连接的两构件，最简单的结构设计如图如用转动副连接的两构件，最简单的结构设计如图二、机构设计的基本要求二、机构设计的基本要求1 1、功能要求、功能要求2 2、使用要求、使用要求3、结构工艺性要求结构工艺性要求4 4、人机学要求、人机学要求第二节第二节 转动副的结构与创新设计转动副的结构与创新设计一、对转动副结构的基本要求一、对转动副结构的基本要求 保证两个构件之间的相对运动是转动，保证两个构件之间的相对运动是转动，即两构件只能做相对转动。即两构件只能做相对转动。 对转动副结构的基本要求是保证两相对

3、对转动副结构的基本要求是保证两相对回转件的位置精度、承受压力、减小摩擦损失回转件的位置精度、承受压力、减小摩擦损失和保证使用寿命。和保证使用寿命。二、滚动轴承作为转动副二、滚动轴承作为转动副滚动轴承内圈连接一个构件，外圈连接一个滚动轴承内圈连接一个构件，外圈连接一个构件；设计要点是滚动轴承的类型选择、零构件；设计要点是滚动轴承的类型选择、零件的周向定位与轴向定位、零件与轴承内外件的周向定位与轴向定位、零件与轴承内外圈的配合问题。圈的配合问题。1212543最简单的两构件之间的转动副连接最简单的两构件之间的转动副连接图示为齿轮、带轮与机架组成的转动副图示为齿轮、带轮与机架组成的转动副二、滑动轴承

4、作为转动副二、滑动轴承作为转动副 滑动轴承的结构简单，适用于高速或低速滑动轴承的结构简单，适用于高速或低速重载以及结构上要求剖分等场合。重载以及结构上要求剖分等场合。 滑动轴承按表面间的润滑状态可分为两种，滑动轴承按表面间的润滑状态可分为两种，即非液体润滑状态和液体润滑状态。润滑状态即非液体润滑状态和液体润滑状态。润滑状态不同，对滑动轴承的结构提出的要求也不相同。不同，对滑动轴承的结构提出的要求也不相同。整体式滑动轴承整体式滑动轴承剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承第三节第三节 移动副的结构与创新设计移动副的结构与创新设计一、对移动副结构的基本要求一、对移动副结构的基本要求导向精度高导向精度高刚度大

5、刚度大耐磨性高及结构工艺性好等耐磨性高及结构工艺性好等 二、滑动导轨的特点及常见结构形式二、滑动导轨的特点及常见结构形式上导轨上导轨下导轨下导轨滚柱滚柱保持架保持架圆导轨圆导轨滚动导轨滚动导轨标准化的滚动导轨标准化的滚动导轨标准化的滚动导轨的应用标准化的滚动导轨的应用第四节第四节 构件的结构与创新设计构件的结构与创新设计一、杆类构件一、杆类构件1、连杆类构件、连杆类构件2、凸轮推杆类构件、凸轮推杆类构件连杆类构件示例连杆类构件示例CBABC凸轮推杆类构件示例凸轮推杆类构件示例可调长度杆类构件示例可调长度杆类构件示例二、盘状类构件二、盘状类构件1 1、齿轮类、齿轮类2 2、带轮类、带轮类3 3、

6、盘形凸轮类、盘形凸轮类4 4、链轮类、链轮类5 5、飞轮类、飞轮类6 6、棘轮类、棘轮类7 7、槽轮类、槽轮类齿轮类链轮类凸轮类带轮类带轮类三、轴类构件三、轴类构件1 1、直轴类、直轴类: :由轴上零件的轴向定位和周向定位由轴上零件的轴向定位和周向定位 确定轴的结构确定轴的结构2 2、曲轴类、曲轴类: :由曲拐的数量、支撑和平衡配重来由曲拐的数量、支撑和平衡配重来 设计曲轴的结构设计曲轴的结构配重配重配重配重 结构由轴上零件的轴向定位和周向定位及结构由轴上零件的轴向定位和周向定位及 支撑确定支撑确定四、执行机构的执行构件四、执行机构的执行构件工作执行机构种类繁多，其构件类型也多，设计工作执行机

7、构种类繁多，其构件类型也多，设计时要具体问题具体分析，这是最能体现创新的环时要具体问题具体分析，这是最能体现创新的环节之一。节之一。第五节第五节 机架的结构与创新设计机架的结构与创新设计一、机架的分类和基本要求一、机架的分类和基本要求 机架的种类虽然很多，但根据其结构形状机架的种类虽然很多，但根据其结构形状可大体分为四类，即梁型、板型、框型和箱型。可大体分为四类，即梁型、板型、框型和箱型。摇臂钻摇臂钻车床车床锻床锻床二、保证机架功能的结构措施二、保证机架功能的结构措施1 1、合理确定截面的形状和尺寸、合理确定截面的形状和尺寸1 1） 无论圆形、方形，还是矩形，空心截面都无论圆形、方形，还是矩形

8、，空心截面都 比实心的刚度大，故机架一般设计成空心比实心的刚度大，故机架一般设计成空心 形状形状2 2） 无论实心截面或者空心截面，在受力方向无论实心截面或者空心截面，在受力方向 上，尺寸大的抗弯刚度大，圆形截面的抗上，尺寸大的抗弯刚度大，圆形截面的抗 扭刚度高，矩形截面沿长轴方向抗弯刚度扭刚度高，矩形截面沿长轴方向抗弯刚度 高。高。3 3） 加大外廓尺寸，减少壁厚可提高抗弯、抗加大外廓尺寸，减少壁厚可提高抗弯、抗 扭刚度。扭刚度。4 4） 封闭截面比开口截面刚度大。封闭截面比开口截面刚度大。2 2合理布置隔板和加强肋合理布置隔板和加强肋 隔板和加强肋也称肋板和肋条。合理布置隔板和加强肋也称肋

9、板和肋条。合理布置隔板和加强肋通常比增加支承件的壁厚的综合隔板和加强肋通常比增加支承件的壁厚的综合效果更好。效果更好。F正确正确不正确不正确加强筋的形式加强筋的形式 3 3、合理开孔和加盖、合理开孔和加盖 4 4、提高局部刚度和接触刚度、提高局部刚度和接触刚度 5 5、增加阻尼以提高抗振性、增加阻尼以提高抗振性 6 6、材料的选择、材料的选择 7 7、结构工艺性、结构工艺性 第六节第六节 机械零件结构的集成化与机械零件结构的集成化与创新设计创新设计一、集成化设计：一、集成化设计：机械结构的集成化设计是指一个构件实现多机械结构的集成化设计是指一个构件实现多个功能的结构设计。个功能的结构设计。集成

10、化设计具有突出的优点，结构的集成化集成化设计具有突出的优点，结构的集成化设计是结构创新设计的一个重要途径。设计是结构创新设计的一个重要途径。空心轴空心轴圆柱齿轮圆柱齿轮轴承及法兰盘轴承及法兰盘锥齿轮锥齿轮轴承及法兰盘轴承及法兰盘齿轮、轴、轴承、法兰盘的集成化设计齿轮、轴、轴承、法兰盘的集成化设计第七节第七节 机械产品的模块化与创新设计机械产品的模块化与创新设计一、模块化设计的涵义一、模块化设计的涵义 模块是指一组具有同一功能和接合要素，但模块是指一组具有同一功能和接合要素，但性能、规格或结构不同却能互换的单元。性能、规格或结构不同却能互换的单元。 模块化设计是在对这些模块进行选择和组合，模块化设计是在对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、规格不同地产品。这种设计方法称为模块化设规格不同地产品。这种设计方法称为模块化设计。计。二、模块化设计实例二、模块化设计实例 电磁环境检测系统中，要求锅状天线能绕水平电磁环境检测系统中，要求锅状天线能绕水平轴在轴在9090 范围内旋转，而且能绕垂直轴范围内旋转，而且能绕垂直轴360360 旋转，旋转，整套运动系统安装在三角支架上。因此组成该系整套运动系统安装在三角支架上。因此组成该系统的模块有天线模块、绕水平轴旋转模