《结构方案设计》

1、第六章 结构方案设计现代设计方法学编辑ppt结构设计影响机械产品的性能影响产品的成本测量仪器的结构影响精度影响强度和刚度影响加工工艺性编辑ppt结构件的功用一、承受载荷编辑ppt二、传递运动和动力编辑ppt三、保持有关零件之间的相对位置或 运动轨迹关系四、 其他功用编辑ppt第一节 结构设计任务、内容和步骤一、结构设计任务和重要性任务：功能原理设计方案的结构化确定材料、形状、尺寸、加工和装配。1. 功能设计技术的具体化2. 质量设计尽可能地提高质量和性价比 3. 优化设计和创新设计编辑ppt重要性：1. 结构设计图是机械设计的成果形式2. 是设计计算的基础3. 结构设计影响整机性能，零部件的强

2、度、 刚度和使用寿命等编辑ppt二、结构设计的内容和步骤考虑因素：加工条件，现有材料，各种标准件，通用件步骤：内容：确定零部件的形状、数量、相互之间的位置；选择材料；确定尺寸；计算；按比例绘制结构图编辑ppt转矩，功率，传动比，生产率连接尺寸，相互位置，耐腐蚀性等规定的工件材料，空间大小，安装尺寸制造运输等结构形状几何尺寸空间位置是否相互干涉是否合理目标：保证功能 提高性能 降低成本总结：质的设计定性的、形状、位置 量的设计尺寸的大小 按比例画图编辑ppt第二节 结构设计基本要求一、功能和工作原理明确2. 工作原理明确物理作用1. 功能明确避免冗余结构和静不定结构编辑ppt工作原理明确可游动不

3、可游动编辑ppt图6-4 受拉焊缝不合理结构合理结构人机显示系统，制造，检测，运输，安装调试，使用，保养等要求明确4. 其他3. 使用工况及承载状态明确编辑ppt二、结构简单1. 零部件数量少2. 几何形状简单3. 采用标准件4. 操作简单5. 包装简单、运输方便编辑ppt编辑ppt三、安全可靠环境安全1. 包括内容零件安全零件不失效整机安全功能工作安全编辑ppt2. 安全技术 安全存在有限损坏冗余配置直接安全技术：编辑ppt间接安全技术：安全阀、离合器、冗余配置、双驱动、三驱动、副油箱、保险丝等编辑ppt 提示性安全技术： 既不能直接保证安全可靠，又没有保护或防护措施，仅能在危险发生之前进行

4、预报和报警的，如指示灯、警报声等。 根据危害性大小、技术的难易程度和成本选择上述三种安全技术。编辑ppt第三节 结构设计基本原理一、任务分配原理相同功能由一个 构件承担1. 相同功能的任务分配相同功能由不同 构件共同分担编辑ppt编辑ppt2. 不同功能任务分配不同功能由同一构件承担不同功能由不同构件承担编辑ppt二、自补偿原理1. 自加强编辑ppt编辑ppt编辑ppt2. 自平衡编辑ppt编辑ppt3. 自保护摩擦离合器安全销压力锅的保护阀带传动的打滑编辑ppt三、力传递原理力线力流，力传递的路线，连续且数量不变，连续不断并可封闭。编辑ppt1. 力流路线直接、最短编辑ppt编辑ppt2.

5、力流转向平缓编辑ppt四、变形协调原理变形不协调，产生相对变形，引起力流密集 应力集中现象编辑ppt编辑ppt编辑ppt五、力平衡原理1. 采取对称结构编辑ppt编辑ppt2. 力平衡原理 （平衡元件）编辑ppt六、等强度原理编辑ppt编辑ppt编辑ppt七、稳定性原理编辑ppt稳定性活塞截面：编辑ppt热稳定性：编辑ppt热稳定性：编辑ppt八、降低噪声原理1. 噪声类型接触噪声传力噪声运动噪声编辑ppt2. 降低噪声的原则和措施降低噪声无接头平带，长钢轨技术， 风扇的动平衡防止共振提高机构的阻尼特性编辑ppt编辑ppt3. 控制噪声的传播隔振吸声隔声消声编辑ppt4. 齿轮降低噪声的措施提

6、高精度，降低速度大螺旋角，小模数，大齿数改进结构采用阻尼材料涂层编辑ppt九、提高精度原理提高精度的途径：重点设计法、附件校正原理误差通过设计消除或减小误差原始误差加工 、装配 、调整 磨损 弹性变形 热变形精度的影响：机器的性能影响 （精度，噪音，承载能力，寿命等） 量具、测具的性能指标编辑ppt1. 阿贝原则 若使量仪给出正确的测量结果，必须将仪器的读数线尺安放在被测尺寸的延长线上。由相似三角形：误差：编辑ppt编辑ppt2. 补偿原则（a）图：（b）图：编辑ppt3. 误差缩放原则影响误差主要环节编辑ppt编辑ppt4. 误差配置原则编辑ppt编辑ppt第四节 结构设计与成本一、价值与价

7、值设计功能分析性能分析成本分析提高价值的三个方面：编辑ppt编辑ppt 生产成本：设计成本生产准备成本材料成本加工成本和装配成本使用成本：运行成本维修保养成本总成本 = 生产成本 + 使用成本二、产品的成本构成编辑ppt编辑ppt编辑ppt不同产品成本结构比例不同：编辑ppt（1）机械产品的材料费（2）机械产品中的重要零部件（3）机械产品的某些性能参数机械产品中影响成本的主要因素：编辑ppt三、通过设计环节降低成本方案、尺寸、零件数量、材料选用、决定加工方法编辑ppt1. 方案对成本的影响编辑ppt2. 构件尺寸对成本的影响编辑ppt3. 零件数对产品成本的影响编辑ppt四、降低生产成本1.

8、降低设计成本 （1）计算机辅助设计 （2）系列设计 （3）一图多用编辑ppt（1）在满足功能前提下，构型简单、零件数 量少、尺寸小、重量轻、体积小的结 构，是节约材料的根本途径。（2）采用廉价材料粉末冶金、工程塑料等（3）采用节约材料的结构2. 减少材料成本的结构设计编辑ppt编辑ppt编辑ppt批量成本曲线3. 降低生产准备成本措施：尽量增大批量编辑ppt（1）尽量使类似零件的尺寸相同，在同一产 品或不同产品上采用同样的零件。（2）建立相似零件的零件族，采用成组加工 工艺。（3）尽量采用标准件或批量生产的外购件。（4）采用模块化组合结构，将零件模块化， 可大量生产并多次使用。增加批量的措施编

9、辑ppt（1）采用整体结构或一个结构多功能，使 其零件数量少，加工面少，缩短加工 时间。4. 降低加工成本编辑ppt编辑ppt（2）根据加工条件设计合理结构编辑ppt（3）无屑加工代替机加工压铸、冲 压、注塑 粉末冶金等编辑ppt（4）以焊代铸（单件、小批量）（5）采用合理的公差要求编辑ppt公差-成本关系曲线编辑ppt5. 降低装配成本（1）选用便于装 卸的结构编辑ppt（2）便于自动装配编辑ppt编辑ppt（3）采用组合结构编辑ppt编辑ppt编辑ppt五、重复利用原则1. 通过修理或更换配件重复使用； （易损件标准化）2. 通过功能转换另作他用； （钢筋，冲压件下脚料，铅银等的回收）3.

10、 易于解体，便于材料分类。编辑ppt六、降低产品的运行成本1. 减少输入能量的设计能耗产品2. 提高机械效率的设计3. 回收剩余能量的设计4. 降低润滑油损失的设计编辑ppt减小润滑油流失的设计编辑ppt1. 提高产品维修性的设计（1）结构上的可达性（2）拆装上的便利性（3）修理上的简易性 简化结构 提高零件的可更换性 设计成可调结构七、降低产品的维修成本编辑ppt2. 提高产品维修性的维修周期设计（1）零件的寿命分类（2）确定维修间隔周期（3）平衡零件寿命编辑ppt3. 提高产品维修性的软件设计（1）编写使用说明书（2）编制维修技术指南和维修技术指标（3）确定维修备件的储备指标编辑ppt第五

11、节 成本估算方法一、按重量估算法二、材料成本折算法三、相似产品的成本估算编辑ppt一、通过结构设计降低应力，减少变形1. 合理确定截面形状第六节 强度与刚度问题（补）编辑ppt2. 合理确定轴向尺寸编辑ppt3. 合理选择支承形式编辑ppt4. 合理利用材料特性编辑ppt编辑ppt二、改善零件的受力状况1. 载荷分流编辑ppt2. 载荷均化编辑ppt载荷均化编辑ppt载荷均化编辑ppt载荷均化编辑ppt载荷抵消编辑ppt载荷抵消编辑ppt三、预加载荷1. 弹性强化编辑ppt2. 塑性强化编辑ppt塑性强化编辑ppt1. 增大球面支承的综合曲率半径四、零件的接触强度和接触刚度编辑ppt2. 以面

12、接触代替线接触或点接触3. 采用变位齿轮传动提高齿面接触强度编辑ppt合理确定截面的形状和尺寸1）实心和空心的比较（空心好）2）不同方向刚度不同（尺寸大的抗弯刚度大）3）加大外廓尺寸，减小壁厚可提高抗弯和抗扭 刚度4）封闭截面比开口截面刚度大五、支承件的刚度问题编辑ppt2. 合理布置隔板和加强筋编辑ppt编辑ppt3. 合理开孔和加盖编辑ppt4. 提高局部刚度和接触刚度编辑ppt5. 增加阻尼以提高抗振性编辑ppt第七节 结构工艺性问题（补）铸造工艺性焊接工艺性加工工艺性装配工艺性编辑ppt1. 加工工艺性零件结构力求简单的原则便于加工的原则便于装卡的原则提高切削效率的原则编辑ppt零件结构力求简单的原则编辑ppt