产品结构方法-专题设计（102页)ppt课件

1、产品构造设计产品构造设计的根本原理和原那么 常见产品的构造设计 产品构造设计的义务和特点 产品构造件的构造要素和设计方法产品构造设计的根本要求和设计准那么 产品构造设计的任务步骤 典型案例分析 .产品构造设计根本原理和原那么 产品机械系统与构造的功能和运用产品构造的组成 产品对机械系统的根本要求 产品构造设计的原那么 . 机械系统与外壳构造是现代设备开展的根底和必不可少的组成部分。各种科学的最新成果和先进的技术系统，如微电子技术、计算机运用技术和其他高新技术，假设要成为具有适用价值的产品，必需有机械系统与外壳构造、安装构造系统。产品机械系统与构造的功能和运用.经过各种动力、传动机构及其相互组合

2、，构成机器设备中的特定机械与机构的功能系统，以实现运动、能量和信息的传送、转换、控制、显示和记录以及完成机器设备功能所要求的各种动作。经过机座、机壳等各种基体零部件和紧固件的组合，设备中机构的机架和支承系统，实现设备、仪器各种元器件的刚性或弹性衔接、固定和高速，保证各元器件获得所要求的、确定的和稳定的相对位置 现代产品机械系统构造的零部件和机构种类繁多，各自的功能和作用多种多样，但可概括为两个主要方面：. 摄像机是典型的具有机械、微电子系统的产品，如下图。机芯和镜头是精细机械系统。装有集成电路的线路板是微电子系统。整个机械、微电子系统都安装在底座、冲压金属板上，再与机壳固定在一同。 产品机械系

3、统与构造的的运用实例之一是数控绘图仪中的机械安装。数控绘图仪是根据计算机输出的数字信息，经过处置，高速度、高精度地将原来的延续模型以绘制图形的方式输出的安装，它的出现和运用对设计任务是一大飞跃，它既可作为主计算机的一种终端联机运用，也可与主计算机脱机运用。 .主计算机将处置过的图形信息存在磁盘或光盘上，自动绘图时，绘图仪与配套的微型计算机进展信息处置，然后经过插补器发出一系列X、Y方向的指令脉冲，经过伺服放大器、伺服电动机、传动安装，最后使笔架上的画笔进展X、Y方向的合成运动，绘出图形。它主要由绘图平台，X导游机，Y导游机，传动安装和笔架等部分组成。 .绘图平台。台面通常由硬质橡胶构成，上面有

4、许多小孔、与真空吸附安装相通，以便固定图纸。导轨与横梁。X导游轨位于平台两侧，Y导游横梁上，横梁由两端的滑座支承X导游轨上。传动安装。X导游传动安装由齿轮减速器和齿轮齿条机构组成，Y向传动安装由齿轮减速器和滚珠螺旋机构组成。笔架。笔架支承在Y导游轨上，它在导轨上的挪动是由电机驱动并经过滚珠螺叶在螺杆上的挪动而实现的。它与由电机驱动使横梁在X导游轨上的挪动组合实现画笔的绘图。而笔架按计算机的指令要求可自动抬笔和落笔。从以上实例简介中，可初步了解机械系统与构造在机器设备中的根本功能和作用。.产品构造的组成 任何一部构造比较复杂的产品，按照构造的观念，均可视为由假设干零件、部件和组件组成。. 又称元

5、件，是产品的根底，是组成产品的最根本成分，是一个不经破坏不可分解的单一整体，是一种不采用装配工序而制成的废品。零件通常是用一种资料经过所需的各种加工工序制成的，如螺钉、弹簧、轴等。1零件2部件 又称器件，是消费过程中由加工好的两个或两个以上的零件，以可拆联接或永久衔接的方式，按照装配图要求装配而成的一个单元。其目的是将产品的装配分成假设干初级阶段，也可以作为独立的产品，如滚动轴承、减振器等。.3组件 又称整件，是由假设干零件和部件按照装配图要求，装配成的一种具有完好机构和构造，能实施独立功能，能执行一定义务的安装，从而将比较复杂产品的装配分成假设干高级阶段，或作为独立的产品，如减速器、录像机机

6、芯、磁带机芯等。4整机 是由假设干组件、部件和零件按总装配图要求，装配成的完好的仪器设备产品。整机能完成技术条件规定的复杂义务和功能，并配备所谓的一切配套附件，如录放机、复印机、摄像机、放映机等。.产品对机械系统的根本要求 普通来说，产品中的技术性能目的主要是针对产品的系统和构造能否满足技术条件规定的功能和运用技术性能要求，经济目的那么主要是针对产品的构造能否经济地进展消费、满足本钱和经济效益的要求。 产品对机械系统与构造的根本要求，可概括为以下几个方面：.1功能特性要求 是最根本的技术要求。机械系统主要表达为执行机构运动规律和运动范围的要求。2精度要求 是最重要的技术性能要求。对于机械系统主

7、要表达为对执行机构输出部分的位置误差、位移误差和空回误差的严厉控制。3灵敏度要求 执行机构的输出部分应能灵敏地反映输入部分的微量变化。为此，必需减小系统的惯量、减少磨擦、提高效率，以利于系统的动态呼应。4刚度要求 构件的弹性变形应限制在允许的范围之内，以免由弹性变形引起运转误差和影响系统的稳定性及动态呼应。.5强度要求 构件应在一定的运用期限内不产生破坏，以保证运动和能量的正常传送。6各种环境下任务稳定性要求 系统和构造应能在冲击、振动、高温、低温、腐蚀、潮湿、灰尘等恶劣环境下，坚持任务的稳定性。7构造工艺性的要求 构造应便于加工、装配、维修，应充分贯彻规范化、系列化、通用化等经济原那么，以降

8、低本钱、提高效益。8运用要求 构造应尽量紧凑、轻便，操作简便、平安，外型美观，携带、运输方便。.产品机械构造设计的原那么 所设计的产品及其机械构造能否在满足运用技术性能要求的前提下，采用最合理的工艺方法和流程，最经济地进展消费，即所谓构造工艺性问题，须给予极大的注重。在产品构造设计中应严厉遵照以下工艺原那么，并贯穿产品构造设计的全部过程中的各个阶段。.1.产品构造应反映消费规模的特点 产品消费规模按产品消费的数量分为单件、小批、中批、大批和大量消费，它是由社会实践需求决议的。不同的消费规模具有不同的消费线和相应的消费设备，因此，所设计的产品构造应反映出消费规模的特点，并与相应的消费线及其消费才

9、干相顺应。例如大量和大批消费的产品构造从毛坯制取、机械加工和装配都应顺应造化或半自动化消费线，由各种高效率的公用加工设备和插装设备进展加工、装配，甚至包括消费各个阶段质量的在线检测和控制，直到标牌安装或封贴以及产品包装。为此，零件的加工和配备必需到达完全互换。而单件和小批消费的产品构造，那么应顺应由通用设备、通用工艺安装等组成的消费线进展加工、装配的特点。.2.合理划分产品构造的组件 设计产品构造时应从产品总体着眼，使产品构造易于分成假设干独立组件，以便采用积木式进展总装。各组件的装配最好是彼此独立、并行地进展装配，以利于提高总装效率和查找产生问题的部位。各组件之间的联络应方便拆装、易于装调，

10、并便于对任何零、部件检修和改换而不影响其他部分。3.尽量利用典型构造 设计新产品或对原有产品进展改良时，应充分分析吸收原有产品或相近产品构造的优点，尽量利用原有产品或借用相近产品中经过消费和运用证明已比较成熟的构造，或尽量采用典型构造。只对少部分构造另行设计，或部分改动。这不仅可大大简化设计和消费过程，缩短产品研制和消费周期，而且易于保证产质量量。.4.力求系统和构造简单化 在保证产品技术恨不能要求的前提下，设计时应尽量简化传动链，这样使系统中的零、部件的数量大大减少，从而使构造尽量简单。零、部件本身的构造也应尽量简化。这不仅减少了加工劳动量，同时也减少了误差来源。5.合理选择基准、力求合一

11、总体构造设计时应使每个零、部件都具有合理的定位基准，尽量使定位基准包括辅助基准分布在同一平面内。并且尽量使零、部件的设计基准与工艺基准包括定位基准、丈量基准、装配基准重合一致，以减少由于基准不一致所呵斥的误差和繁琐计算。 6.贯彻规范化、一致化原那么 产品构造设计中贯彻规范化是获得工艺性构造的最重要条件，贯彻规范化、一致化原那么主要表达为：构造中最大限制地采用规范件。确定产品构造的各种参数时，应最大限制地采用相应的规范值和优先数系的规定值。尽量一致构造中相近零件的资料牌号、规范件的种类、规格、型号尺寸系列。 7.构造应能进展调整和定位。.常见产品的构造设计 工业设计专业涉及的构造设计，主要是产

12、品的外部壳体构造设计。 目前壳体资料主要是金属资料经过钣金冲压工艺成型和塑料经过注塑工艺成型。.1 钣金构造的设计 弯 曲件的结构设计 冲裁件的结构设计 拉深件的结构设计 2塑料产品的构造设计 塑料产品的外形 塑料产品的壁厚 塑料产品的脱模斜度 塑料产品的加强筋 塑料产品的底部支承面 塑料产品的孔 塑料产品的圆角 塑料产品的标志设计 3电子设备整机构造 机箱的构造方式 机柜的构造方式 通风窗口的开设方式 常见产品的构造设计 .一、弯曲件的构造设计 具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲的工艺过程和提高弯曲件的精度。下面对弯曲件的构造提出一些设计要求。弯曲件的外形最好对称，弯曲半径左右一致。否那么，

13、由于磨擦力不均匀，板料在弯曲过程中会产生滑动。为了防止板料的偏移，设计模具时应有可靠的定位措施。弯曲件的圆角半径应大于板料答应的最小弯曲半径。当必需弯曲成很小圆角时，可进展多次弯曲，中间辅以退火工序。弯曲件的圆角半径也不宜过大，由于过大时，回弹值增大，弯曲件的精度不易保证。弯曲件的直边高度不宜过小，弯曲高度为直边的两倍。可在弯曲前，在弯曲处先压槽，再弯曲，如下图。或加高直边，弯曲后再切掉。在弯曲件有孔时，假设孔的位置处于弯曲变形区，那么孔会发生变形，为防止这种情况，必需使孔处于变形区之外。 .弯曲件直边高度 压槽 .在部分弯曲某一段边缘时，为防止角部构成裂纹，可预先切出工艺槽如图3所示；可以分

14、开尺寸突变处如图4所示、直角的拐弯处；可在弯曲前冲制工艺孔如图5所示。边缘部分有缺口的弯曲件，弯曲时必需于缺口处留衔接带，将缺口连住，待弯曲成形后，再将衔接带切除。假设在毛料上先冲缺口再弯曲，会出现叉口甚至无法构成。.添加工艺槽剪曲前冲的工艺孔转移弯曲线冲工艺孔.切除衔接带2-弯曲后切除的衔接带.二、冲裁件的构造设计 冲裁件的构造设计是指冲裁件对冲裁工艺的顺应性。良好的冲裁构造设计应保证资料利用率高、工序数目少、模具构造简单且寿命高、产质量量稳定等。普通情况下，对冲裁件构造影响最大的是精度要求和几何外形及尺寸。.1冲裁件的精度等级 冲裁件精度普通可达IT10-IT12级,高精度可达IT8-IT

15、10级，冲孔比落料的精度约高一级。详细数值可查有关设计手册。假设工件要求更高精度时，冲裁后需经过整修或辅以切削加工，或者采用精细冲裁。.2.冲裁件的构造设计冲裁件的外形应尽量简单，最好是规那么的几何外形或由规那么的几何外形所组成。同时应防止冲裁件上过长的悬臂与凹槽，它们的宽度要大于料厚的1.5-2倍。普通情况下，冲裁件的外形和内孔应防止尖角，采用圆角的方式。当需求冲制不带圆角的工件时，可以用分段冲切的方法冲制，但模具寿命明显降低。 冲孔时，因受凸模强度限制，孔的尺寸不宜过小。孔与孔之间的间隔或孔与零件边缘之间的间隔，因受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，普通应为3-4mm.在弯曲件或拉

16、深件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之间的间隔不宜过小，否那么，会使凸模受侧向力作用，同时，会影响弯曲件或拉深件的已成形区域。.拉深件的外形应尽量简单对称，尽量防止急剧的轮廓变化。旋转体零件在圆周方向上的变形应是均匀的，这样模具加工较容易，其工艺性最正确。其他外形的拉深件，应尽最防止轮廓的急剧变化，否那么，变形不均匀，拉深困难。拉深件凸缘的外轮廓最好与拉深部分的轮廓外形类似。假设凸缘的宽度不一致，不仅拉深困难，需求添加工序，而且还需放宽修边余量，添加资料损耗。拉深件的圆角半径要适宜。内部圆角半径为壁厚的3-5倍。拉深件底部孔的大小要适宜。在拉深件的底部冲孔时，其孔边到侧壁的间隔应不濒于该处圆角半径加

17、上板料厚度的一半。拉深件的精度要求不宜过高。拉深件的精度包括拉深件内形或外形的直径尺寸公差、高度尺寸公差等，其精度等级要求不宜过高。三、拉深件的构造设计.如下图 为一件较复杂的拉深产品。其外形均匀对称，轮廓变化较柔和、顺滑，顶部凸缘宽度一致，底部孔大小适宜，外部凸凹装饰条凹进较浅，整体构造设计合理，工艺性较佳。.一次压延二次压延三次压延做成外形拉深件冲压过程.拉深件冲压过程作成凸凹条.塑料产品的构造设计 良好的塑料产品既要美观大方、好用，又要便于成型。塑料产品构造的几何外形包括：外形、壁厚、加强筋、支承面、脱面斜度、圆角、孔、标志与花纹等。.一、塑料产品的外形塑料产品应尽量防止侧壁凹槽或与塑件

18、脱模方向垂直的孔，这样可防止采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具构造，防止使分型面留下飞边。如下图，改良前的塑件需求采用侧抽芯或瓣合分型凹模或凸模构造，改良后的塑件简化了模具构造，可采用整体式凹模或凸模构造。.对于较浅的内侧凹槽并带有圆角的塑料件，可利用塑料在脱模温度下具有足够弹性的特性以强行脱模的方式脱模，而不用采用组合型芯的方法。多数情况下，带侧凹的塑料件不宜采用强行脱模，以免损坏塑料件。塑料产品的外形还要有利于提高塑料件的强度和刚度。如把薄壳状的塑料产品顶部或底部设计成球面或拱形曲面，可以有效地添加刚性和减少变形，如图1所示。对于薄壁容器的边缘可按图2所示设计来添加刚性和减少变形。.紧固的凸

19、耳或台阶应有足够的强度和刚度，以接受紧固时的作用力，应防止台阶的忽然过渡和尺寸过小，如下图。. 此外，塑料产品的外形还应思索成型时分型面位置，脱模后不易变形等。 综合所述，塑料产品的外形必需便于成型以简化模具构造、降低本钱、提高消费率和保证塑料件的质量。 .二、塑料产品的壁厚 塑料产品的外壳壁厚取决于塑料件的运用条件，即强度、刚度、构造、性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。但壁厚的大小对塑料成型影响很大，所以合理地选择塑料件壁厚是很重要的。 任何塑料产品均需求有一定的壁厚。这是由于塑料在成型时要有良好的流动性，并保证产品有足够的强度和刚度，也便于从模具里顶出产品。部件装配操作也需求制品有一定的

20、壁厚。 壁厚过大，不仅浪费原料，添加塑料制品的本钱，而且添加成型时间和冷却时间，处长模塑周期，降低消费率，还容易产生气泡、缩孔等缺陷；壁厚过小，成型时流动阻力大，对大型复杂塑料产品就难以充溢型腔，而且不能保证塑料产品的强度和刚度。 塑料产品的壁厚应力求均匀，厚薄适当，以减少应力的产生。壁太厚，易构成“沉陷点或产生翘曲。为此，常将厚的部分挖空，采用适当的修饰半径以缓慢过渡厚薄部分空间。. 热固性塑料产品的厚度普通在1-6mm之间，最大不得超越13mm.在保证成型和运用条件下，应力求采用均匀和最小的壁厚，以得到快速、完全的固化。 .三、塑料产品的脱模斜度 脱模斜度又称拔模斜度、出模斜度 塑料成型后

21、塑料产品紧紧抱住模具型芯或型腔中凸出部位，给取出产品带来困难。为便于从模具内取出产品或从产品内抽出型芯，设计塑料产品构造时，必需思索足够的脱模斜度。脱模斜度如下图。. 塑料产品的内外表、外外表沿脱模方向均应有脱模斜度，所取数值按阅历确定，必需限制在制造公差范围内。普通脱模斜度为1-2，最小为0.5.内外表的脱模斜度大于外外表的脱模斜度。塑料产品有凸起或加强肋，单边应有4-5的脱模斜度。 型芯长度及型腔越大，斜度适当减少，通常取0.5即可。厚壁产品会因壁厚使成型收缩增大，故斜度应放大。假设斜度不妨碍制品的运用，那么可将斜度获得大些。 热固性塑料较热塑性塑料收减少些，脱模斜度也相应小些。复杂及不规

22、那么外形制品其斜度应大些。 不通孔深度小于10mm，外形高度不大于20mm时，允许不设计斜度。有时根据产品预留的位置来确定脱模斜度。假设为了在开模后让产品留在凸模上，那么有意将凸模斜度减小，而将凹模斜度放大，反之亦然。总之，在满足塑料产品尺寸公差要求的前提下，脱模斜度可以取大些。.四、塑料产品的加强筋 加强筋的作用不仅可以提高塑料产品的强度和刚度，减少扭歪景象，而且可使塑料成型时容易充溢型腔。 设计加强筋时应留意以下问题：加强筋的厚度应小于被加强的产品壁厚，防止衔接处产生凹陷。加强筋的高度不宜过高，否那么会使筋部受力破坏，降低本身刚性。如下图的为加强筋尺寸比例。加强筋脱模斜度可大些，以利脱模单

23、边应有4-5.图a所示的加强筋底部厚度为壁厚的一半，高度较矮，不易产生缩孔。图b所示的加强筋底部厚度等于壁厚，高度较高，在交汇处产生“沉陷点。为了添加产品的刚度，宁可添加加强筋的数目而不应添加其高度。产品加强筋为两个以上时，其中点距不小于2mm。.使多数加强筋的方向与型腔塑料的流向一致，防止塑料流向的干扰而损害产品的质量。多条加强筋要分布得当，陈列相互错开，以减少收缩不均，如以下图所示。 .五、塑料产品的底部支承面 塑料产品的底部支承面选用整平面构造是不适宜的，由于要使整平面到达绝对平直是非常困难的，所以采用凸台构造效果较好。 凸台以3个为最好，高度应高出平面0.5mm以上，位置应均匀设置在制

24、品的边角，有足够的强度、适宜的出模斜度和绞变的过渡联接。 塑料产品的底部支承面凸台构造如以下图所示。 .六、塑料产品的孔 塑料产品上的孔有通孔、盲孔和复杂外形的孔。孔的位置应尽能够设置在最不易减弱塑料产品强度的地方，在相邻孔之间以及孔到边缘之间，均应留出适当的间隔，且尽能够使壁厚大一些，以保证有足够的强度。 如图a所示，圆筒边部通孔，孔在筒边设计成管柱状，管边起到加强筋的作用，不减弱筒壁强度。如图b、(c)所示，孔边缘设计凸台，以添加强度。 对于斜孔和外形复杂孔的成型方法，可采用拼合型芯来完成，以防止抽侧芯构造。 塑料产品上出现侧孔及侧凹时，为便于出模，必需设置滑块或侧抽芯机构，从而使模具构造

25、复杂，本钱添加。因此，应加以改良。如图b所示，孔改为槽状，便于拔模。.七、塑料产品的圆角 在塑料产品的拐角处设置圆角，可添加产品的机械强度，改善成型时资料的流动性，也有利于产品的脱模。因此，在设计塑料产品构造时，应尽能够采用圆角。 在两部位交接处的内、外角上采用圆弧过渡能减小应力集中。外圆弧半径应是壁厚的1.5倍，内圆弧半径是壁厚的0.5倍，使厚度一致。塑料产品一切拐角处均应设置圆弧过渡。.八、塑料产品的标志设计 根据装饰或某种运用上的要求，塑料产品上常需求直接制出花纹、标志、符号及文字。为了工艺上的要求及模具制造的方便，设计的花纹应留意其凸凹纹方向与胶模方向的一致性。塑料产品侧壁的花纹或文字

26、等是依托侧壁斜度保证脱模的。 如以下图所示的是塑料旋钮花纹，其中图a为设计不合理，不能脱模。图b为设计合理，便于脱模。. 塑料产品上的标志、符号或文字可以设计成三种不同的方式。 1凸字：如图 (a)所示，它在模具制造时比较方便，可用机械或手工将字雕刻在模具上，但运用过程中凸字容易损坏。 2凹字：如图(b)所示，它可以填上各种颜色的油漆，使字迹更为鲜明。这种方式假设用机械加工模具那么较费事，如今多采用电铸、冷挤压或电火花方法来制造模具。 3凹坑凸字：如图c所示，在凸字的周围带来凹入的装饰框。制造这种构造方式模具可以采用镶块，然后镶入模体中。制造比较方便，凸字在运用时也防止碰坏。 .电子设备整机构

27、造 人们把利用电子学原理制成的设备、安装、仪器、仪表等统称为电子设备。电子设备的构造设计有其独特的构造组成，其内部需安装电子元、器件及机械零、部件。常见构造分机箱、机柜两种。 机箱是把整个设备安顿在一个箱体中。常用于尺寸较小、构造简单的小型电子设备，外形往往是箱形的，称为机箱。 机柜是对于构造复杂、尺寸较大的电子设备，往往将其分为假设干分机或插箱，安顿在一个共同的安装架上，封锁后的整体称为机柜。常见构造方式为立式、琴柜式和组合式。现代新的开展方向为外插式积木化构造。 下面就机箱、机柜和通风窗口的开设一一加以引见。.一、机箱的构造方式 机箱的构造可按其资料和构造方式分为两大类。 1.按制造资料分

28、 根据机箱运用的资料与工艺不同可划分为：1钣金构造机箱 用各种冷轧、热轧薄钢板经过剪切、冲压、弯曲等工艺过程，最后用焊接、螺钉组装，制成各式机箱、机柜。用这种资料制成的箱柜本钱低，取材方便。 如以下图所示的是简单的钣金机箱，它由上下两个“门字形钢板组成。 其优点是：机箱可以设计成各种方式及尺寸，灵敏多样，用料种类少，机箱的强度与刚度好。适用于单件多种类消费。 其缺陷是：机箱的外形尺寸公差大，不宜于批量消费，钣金工程度要求高，有一定的工装模具，外形不美观。.2铝型材机箱铝型材机箱按其构造可划分为：1型材围框构造机箱用铝型材折弯，构成前后围框也可以是左右围框，再用铝型材腰带、支撑为侧梁组成机箱框架

29、，最后加上下盖板及前后面板即成机箱，如以下图所示。. 其优点是：构造简单，假设改动型材的下料长度工，那么可组成各种不同外形尺寸的机箱；采用通用折弯模后，可用于批量消费。 其缺陷是：型材折弯后，围框与盖板、面板的配合不易做到严密吻合，机箱外形尚不够美观；由于采用薄壁型材折弯，其刚度与强度较差，仅适用于轻型设备。.2型材组合构造机箱 这种机箱是用多种不同断面外形铝型材，经过螺钉在转角处联接组成机箱框架，再加前后面板及左右、上下盖板组成机箱。 其优点是：机箱的外形尺寸变换方便，顺应多种类及有一定批量的产品；用途广，可组合成台式、装架式机箱及插箱；由于选用较高强度的铝合金，因此机箱具有较高的强度与刚度

30、。3型板构造机箱 型板是具有板状特征的铝型材。利用型板作为机箱柜架的侧面也可为前后面，再用铝型材横梁与侧面板衔接，就构成机箱框架，如以下图所示。这种构造的机箱由于采用了型板，故机加工量小，工艺简单，机箱的强度与刚度均较好。但机箱高度方向的尺寸受型板尺寸的限制，故适用于扁平外形的机箱。.4压铸构造机箱 假设将型板构造机箱的型板及其衔接部分制成铝压铸件，即成为压铸构造机箱。这种机箱由于采用了压铸工艺，故尺寸准确度高，适用于大批量消费，强度与刚度均较好，且装配方便。其缺陷是需求压铸设备，压铸模的本钱高；机箱的外形尺寸受压铸机的限制。.2.按箱体的构造方式分1插箱式.2盖盒式.3翻转式.二、机柜的构造

31、方式1常见机柜的构造常见机柜的构造方式有三种：立式、组合式和琴柜式，如下图。.2.外插式积木化构造 随着科学技术的开展，电子仪器、设备在工业和民用中得到广泛的运用，促使人们将能独立的功能单元设计成台式设备，它既能上架、柜运用，又能单独运用。接着又开展到由多台台式设备组合运用，各种设备间的衔接由内衔接转到外衔接，从而构成了外插式积木化构造机柜并得到日益广泛的运用。.机械产品构造设计的义务和特点 机械构造设计的义务 机械构造设计的义务是在总体设计的根底上，根据所确定的原理方案，确定并绘出详细的构造图，以表达所要求的功能。是将笼统的任务原理详细化为某类构件或零部件，详细内容为在确定构造件的资料、外形

32、、尺寸、公差、热处置方式和外表情况的同时，还须思索其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，构造设计的直接产物虽是技术图纸，但构造设计任务不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的言语，综合技术的详细化是构造设计的根本内容。.机械产品构造设计特点机械产品构造设计的主要特点有： 1它是集思索、绘图、计算有时进展必要的实验于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最详细、任务量最大的任务阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于构造设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。 2机械构造设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械构造并不是独一的。 3机械构造设计

33、阶段是一个很活泼的设计环节，经常需反复交叉的进展。为此，在进展机械构造设计时，必需了解从机器的整体出发对机械构造的根本要求.构造件的构造要素和设计方法 1 构造件的几何要素2 构造件之间的联接3 构造件的资料及热处置.构造件的几何要素 机械构造的功能主要是靠机械零部件的几何外形及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何外形由它的外表所构成，一个零件通常有多个外表，在这些外表中有的与其它零部件外表直接接触，把这一部分外表称为功能外表。在功能外表之间的结合部分称为联接外表。 零件的功能外表是决议机械功能的重要要素，功能外表的设计是零部件构造设计的中心问题。描画功能外表的主要几何参数有外表的

34、几何外形、尺寸大小、外表数量、位置、顺序等。经过对功能外表的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种构造方案。.构造件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在构造设计中除了研讨零件本身的功能和其它特征外，还必需研讨零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。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，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必需保证一定的精度，两轴线必需平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动

35、轨迹必需平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。. 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在构造上与其它零件有关。在进展构造设计时，两零件直接相关部位必需同时思索，以便合理地选择资料的热处置方式、外形、尺寸、精度及外表质量等。同时还必需思索满足间接相关条件，如进展尺寸链和精度计算等。普通来说，假设某零件直接相关零件愈多，其构培育愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。.构造设计据构造件的资料及热处置不同应留意的问题 设计中可选择的资料众多，不同的资料具有不同的性质，对应不同的

36、加工工艺，既要根据功能要求合理地选择资料，又要根据资料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的构造，只需经过适当的构造设计才干使所选择的资料最充分的发扬优势。 设计者要做到正确地选择资料就必需充分地了解所选资料的力学性能、加工性能、运用本钱等信息。构造设计中应根据所选资料的特性及其所对应的加工工艺而遵照不同的设计原那么。 如：钢材受拉和受压时的力学特性根本一样，因此钢梁构造多为对称构造。铸铁资料的抗压强度远大于抗拉强度，因此接受弯矩的铸铁构造截面多为非对称外形，以使承载时最大压应力大于最大拉应力，图示为两种铸铁支架比较。 . 钢构造设计中通常经过加大截面尺寸的方法增大构造的强度

37、和刚度，但是铸造构造中假设壁厚过大那么很难保证铸造质量，所以铸造构造通常经过加筋板和隔板的方法加强构造的刚度和强度。塑料资料由于刚度差，铸造后的冷却不均匀呵斥的内应力极易引起构造的翘曲，所以塑料构造的筋板与壁厚相近并均匀对称。.对于需求热处置加工的零件，在进展构造设计时的要求有如下几点：1零件的几何外形应力求简单、对称，理想的外形为球形。 2具有不等截面的零件，其大小截面的变化必需平缓，防止突变。假设相邻部分的变化过大，大小截面冷却不均，必然构成内应力。3防止锐边尖角构造，为了防止锐边尖角处熔化或过热，普通在槽或孔的边缘上切出2mm的倒角。 4防止厚薄悬殊的截面，厚薄悬殊的截面在淬火冷却时易变

38、形，开裂的倾向较大。 .1机械构造设计的根本要求 2机械构造根本设计准那么 .机械构造设计的根本要求 机械构造设计的根本要求和设计准那么 机械产品运用于各行各业，构造设计的内容和要求也是千差万别，但都有一样的共性部分。下面就机械构造设计的三个不同层次来阐明对构造设计的要求。 1功能设计 满足主要机械功能要求，在技术上的详细化。如任务原理的实现、任务的可靠性、工艺、资料和装配等方面。 2质量设计 兼顾各种要求和限制，提高产品的质量和性能价钱比，它是现代工程设计的特征。详细为操作、美观、本钱、平安、环保等众多其它要求和限制。. 3优化设计和创新设计 用构造设计变元等方法系统地构造优化设计空间，用发

39、明性设计思想方法和其它科学方法进展优选和创新。 构造设计中得到一个可行的构造方案普通并不很难。机械设计的义务是在众多的可行性方案中寻求较好的或是最好的方案。构造优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的能够性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是构造设计最具发明性的地方。 构造优化设计目前根本仍局限在用数理模型描画的那类问题上。而更具有潜力、更有效果的构造优化设计应建立在由工艺、资料、联接方式、外形、顺序、方位、数量、尺寸等构造设计变元所构成的构造设计解空间的根底上。 .机械构造根本设计准那么 机械构造设计应满足作为产品的多方面要求，根本要求有功能、可靠性、工艺性、经济性和外观外型等方面的要求

40、。此外，还应改善零件的受力，提高强度、刚度、精度和寿命。因此，机械构造设计是一项综合性的技术任务。 由于构造设计的错误或不合理，能够呵斥零部件不应有的失效，使机器达不到设计精度的要求，给装配和维修带来极大的不方便。 机械构造设计过程中应思索如下的构造设计准那么。 .1.实现预期功能的设计准那么2.满足强度要求的设计准那么3.满足刚度构造的设计准那么4.思索加工工艺的设计准那么5.思索装配的设计准那么6.思索外型设计的准那么.1.实现预期功能的设计准那么 产品的设计主要目的是为了实现预定的功能要求，因此实现预期功能的设计准那么是构造设计首先思索的问题。要满足功能要求，必需做到以下几点。 (1)明

41、确功能: 构造设计是要根据其在机器中的功能和与其他零部件相互的衔接关系，确定参数尺寸和构造外形。零部件主要的功能有接受载荷、传送运动和动力，以及保证或坚持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹等。设计的构造应能满足从机器整体思索对它的功能要求。 (2)功能合理的分配：产品设计时，根据详细情况，通常有必要将义务进展合理的分配，即将一个功能分解为多个分功能。每个分功能都要有确定的构造承当，各部分构造之间应具有合理、协调的联络，以到达总功能的实现。多构造零件承当同一功能可以减轻零件负担，延伸运用寿命。. V型带截面的构造是义务合理分配的一个例子。纤维绳用来接受拉力；橡胶填充层接受带弯曲时的拉伸和紧缩

42、；包布层与带轮轮槽作用，产生传动所需的摩擦力。 例如，假设只靠螺栓预紧产生的摩擦力来接受横向载荷时，会使螺栓的尺寸过大，可添加抗剪元件，如销、套筒和键等，以分担横向载荷来处理这一问题。. (3)功能集中：为了简化机械产品的构造，降低加工本钱，便于安装，在某些情况下，可由一个零件或部件承当多个功能。功能集中会使零件的外形更加复杂，但要有度，否那么反而影响加工工艺、添加加工本钱，设计时应根据详细情况而定。.2.满足强度要求的设计准那么(1)等强度准那么零件截面尺寸的变化应与其内应力变化相顺应，使各截面的强度相等。按等强度原理设计的构造，资料可以得到充分的利用，从而减轻了分量、降低本钱。如悬臂支架、

43、阶梯轴的设计等。见图。.(2)合理力流构造 为了直观地表示力在机械构件中怎样传送的形状，将力看作犹如水在构件中流动，这些力线汇成力流。表示这个力的流动在构造设计调查中起着重要的作用。 力流在构件中不会中断，任何一条力线都不会忽然消逝，必然是从一处传入，从另一处传出。力流的另一个特性是它倾向于沿最短的道路传送，从而在最短道路附近力流密集，构成高应力区。其它部位力流稀疏，甚至没有力流经过，从应力角度上讲，资料未能充分利用。因此，假设为了提高构件的刚度，应该尽能够按力流最短道路来设计零件的外形，减少承载区域，从而累积变形越小，提高了整个构件的刚度，使资料得到充分利用。 如悬臂布置的小锥齿轮，锥齿轮应

44、尽量接近轴承以减小悬臂长度，提高轴的弯曲强度。图例举几个典型的实例。. (3)减小应力集中构造 当力流方向急剧转机时，力流在转机处会过于密集，从而引起应力集中，设计中应在构造上采取措施，使力流转向平缓。 应力集中是影响零件疲劳强度的重要要素。构造设计时，应尽量防止或减小应力集中。其方法在相应的章节会作引见，如增大过度圆角、采用卸载构造等。.(4)使载荷平衡构造 在机器任务时，常产生一些无用的力，如惯性力、斜齿轮轴向力等，这些力不但添加了轴和轴衬等零件的负荷，降低其精度和寿命，同时也降低了机器的传动效率。所谓载荷平衡就是指采取构造措施部分或全部平衡无用力，以减轻或消除其不良的影响。这些构造措施主

45、要采用平衡元件、对称布置等。 例如，同一轴上的两个斜齿圆柱齿轮所产生的轴向力，可经过合理选择轮齿的旋向及螺旋角的大小使轴向力相互抵消，使轴承负载减小。如图 .3.满足构造刚度的设计准那么 为保证零件在运用期限内正常地实现其功能，必需使其具有足够的刚度。4.思索加工工艺的设计准那么 机械零部件构造设计的主要目的是：保证功能的实现，使产品到达要求的性能。但是，构造设计的结果对产品零部件的消费本钱及质量有着不可低估的影响。因此，在构造设计中应力求使产品有良好的加工工艺性。5.思索装配的设计准那么 装配是产品制造过程中的重要工序，零部件的构造对装配的质量、本钱有直接的影响。有关装配的构造设计准那么简述如下：.1合理划分装配单元 整机应能分解成假设干可单独装配的单元部件或组件，以实现平行且专业化的装配作业，缩短装配周期，并且便于逐级技术检验和维修。2使零部件得到正确安装 保证零件准确的定位。图所示的两法兰盘用普通螺栓衔接。图a所示的构造无径向定位基准，装配时不能保证两孔的同轴度；图b以相配的圆柱面作为定位基准，构造合理。.防止双重配合。图5.8(a)中的零件A有两个端面与零件B配合，由于制造误差，不能保证零件A的正确位置。图5.8b构造合理。. 防止装配错误。图所示轴承座用两个销钉定位