机械结构设计概论

第十二章机械结构设计概论12-1结构设计在机械设计中的地位12-2结构设计的内涵12-3结构设计的基本过程12-4结构设计方案的评价标准第1页，共20页。12-1结构设计在机械设计中的地位一.机械设计的成果都是以一定的结构形式表现出来的。二.机械设计中，各种计算都要以一定的结构为基础。三.在设计中，结构设计是个很活跃的因素，正确地选择或设计结构，常可以显著地提高设计的质量。第2页，共20页。12-2结构设计的内涵一.结构设计的定义

结构设计就是将抽象的工作原理变成技术图样的过程。二.结构设计包括的内容1.功能设计：为满足主要机械功能要求，在技术上的具体化。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格比，它是现代工程设计的特征。3.优化设计和创新设计：用结构设计变元等方法系统地构造优化设计解空间，用创造性设计思维方法和其它科学方法优选和创新。第3页，共20页。12-3结构设计的基本过程一.明确待设计构件的主要任务和限制二.粗略估算构件的主要尺寸三.寻找成品，例如：标准件、常用件、通用件等，找不到则：1.画工作面草图；2.在工作面之间填材料；3.改变工作面大小、方位、数量及构件材料、表面特性、连接方式、系统地产生新方案；4.按技术、经济和社会指标评价，选择最佳方案；5.寻找所选方案中的缺陷和薄弱环节；6.对照各种要求、限制，反复改进；7.强度、刚度及各种功能指标核算；8.机械制图9.制备技术文件。第4页，共20页。创新设计的类型一.开发设计——新任务、新方案，以开创和探索创新如：支票打印机二.变异设计——以已有的产品为基础，针对缺点或新要求进行变异。如：洗衣机系列产品三.反求设计——针对已有的先进产品或设计，进行深入的分析和研究，探索并掌握关键技术，在消化吸收的基础上开发出同类的创新产品。

如：新型全自动洗衣机的设计第5页，共20页。创新设计的特点一.独创性和新颖性二.实用性三.多方案选优第6页，共20页。创新设计的基本技法简介1.智力激励法（brainstorm)2.德尔菲（Delphi）法（意见征询表发给专家）3.635法（6个人、每人提3个想法、5分钟）4.5W2H法（why、what、who、when、where;Howtodo?Howmuch?）5.设问法（转化、引伸、变动、放大、缩小、替代、重组等）6.特性列举法（缺点列举法、希望列举法等）7.联想发明法（相关联的、相对立的、有因果关系或从属关系的等）8.组合创新法第7页，共20页。结构方案的创新设计一.结构设计的特征——创造性、细节性、多样性、复杂性：不唯一性二.结构方案变异设计1.功能面的变异2.连接的变异3.支承的变异4.材料的变异三.提高性能的设计(自学§12.2，p391~399)四.宜人化结构设计五.新型结构设计第8页，共20页。1.功能面的变异—表面的形状、尺寸大小、表面数量、顺序、位置等例如：螺钉头的功能面变异第9页，共20页。2.连接的变异例如：轴毂连接轴与轮毂连接相对自由度的类型固定连接：轴与毂完全固定，不具有相对运动，需要限制6个方面的自由度。滑动连接：连接后轴与毂可以沿轴向相对移动，其他自由度被限制，需要限制5个自由度。转动连接：连接后，毂可以在轴向相对转动，其他自由度被限制，需要限制5个自由度移动、转动连接：连接后，毂既可以沿轴向相对移又可以相对转动，其他自由度被限制，需要限制4个自由度第10页，共20页。第11页，共20页。3.支承的变异单轴支点位置的变异锥齿轮传动轴系支点位置变异第12页，共20页。支点轴承类型的变异第13页，共20页。4.材料的变异例如：弹性联轴器的材料与结构第14页，共20页。1.适合人的生理特点的结构设计减少疲劳的设计第15页，共20页。2.适合人的心理特点的结构设计减少观察错误的设计例如：显示器表盘设计减少操作错误的设计例如：操作手柄的形状设计第16页，共20页。1.弹性结构设计2.组合结构设计第17页，共20页。3.快动连接结构设计第18页，共20页。12-4结构设计方案的评价标准功能作用原理结构（最小原则）安全可靠性人机学加工制造检验装配运输使用维修回收费用法律第19页，共20页。内容梗概第十二章机械结构设计概论。第十二章机械结构设计概论。一.机械设计的成果都是以一定的结构形式表现出来的。三.在设计中，结构设计是个很活跃的因素，正确地选择或设计结构，常可以显著地提高设计的质量。结构设计就是将抽象的工作原理变成技术图样的过程。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格比，它是现代工程设计的特征。3.优化设计和创新设计：用结构设计变元等方法系统地构造优化设计解空间，用创造性设计思维方法和其它科学方法优选和创新。三.寻找成品，例如：标准件、常用件、通用件等，找不到则：。3.改变工作面大小、方位、数量及构件材料、表面特性、连接方式、系统地产生新方案。一.开发设计——新任务、新方案，以开创和探索创新。二.变异设计——以已有的产品为基础，针对缺点或新要求进行变异。三.反求设计——针对已有的先进产品或设计，进行深入的分析和研究，探索并掌握关键技术，在消化吸收