机械设计学第六章.ppt

第六章机械结构设计（总体结构设计和零部件的结构设计） ;第六章 机械结构设计 机械结构是机械功能的载体，机械结构设计的任务是依据所确定的功能原理方案设计出实体结构。该结构能体现出所要求的功能，用结构设计图样表示。结构图应表示出结构件的形状、尺寸及所用的材料，同时还必须考虑加工工艺、强度、刚度、精度、寿命、可靠性及零件间的相互关系，有关造型设计及人机工程等问题也应在这一阶段解决。;结构设计包括机器的总体结构设计和零部件结构设计两方面内容，它们之间既有联系，又有区别，本章将着重讨论零件结构设计的共性问题。 如果说功能原理设计决定了产品的先进性、新颖性，那么结构设计则决定了产品的质量和成本的70％~80％，因此说结构设计是机械设计中涉及问题最多，工作量最大的一个环节。本章将重点讨论结构设计的共性问题。 ; 零件是构成机械装置的基本单元，机械装置的功能通过零件间的相互作用实现。 一、零件的功能 机械零件的基本功能：承受载荷、传递运动和动力、保证机械装置实现正确的运动规律和运动轨迹。 1．承受载荷 正确分析零件受力的 类型、大小、方向及其 对零件工作正常的影 响，是进行结构设计的 重要依据和保证。;2．传递运动和动力 执行机构以确定的运动规律和运动轨迹实现给定的功能。原动机的运动特性通常与执行机构的要求不匹配，需要传动机构对原动机提供的运动和动力进行变换。;4 . 保持有关零部件之间的相对位置或运动轨迹关系 仍以车床为例：车床主轴箱和床身之间应有严格的相对位置关系。即主轴中心线应与床身上的导轨平行，保证沿导轨移动的刀架上所装刀具的尖端走出与主轴轴线平行的轨迹，以车削出准确的圆柱体。同时，还要求后座顶尖与主轴顶尖的连线与床身导轨平行。要求床身导轨本身要具有相应的直线度，受热、受力变形小等。; 5. 其它功能 起容器作用的零件（如油箱）可以容纳物体（原料、燃料、废弃物等），如箱体除了保证各传动轴的相对位置及其中心距外，也起着包容和保护传动件的作用，还可以盛装润滑油。 起引导作用的零件结构可以引导其它零件的运动（如导轨、螺旋等），可以引导流体或松散物体的流动，可以引导场的分布，如：使光波或声波发生反射或折射，影响电场或磁场的分布，引导热量的流动等。 有的结构件还兼有或主要用作防护或装饰作用，要求具有一定的外形及色彩。;二、零件的相关 1．定义：在机械装置中，每个零件都不是独立存在的，机械装置的功能是依靠零部件的形状、尺寸和相对位置关系实现的。在机械装置中，必须使零部件之间保持确定的关系，才能保证其功能的实现，才能使零件组成机器。这种零件之间确定性的关系称为零件之间的相关。 2．分类 直接相关：两零件有直接装配关系，零件间相对位置关系通过零件表面之间的直接接触实现。 间接相关：没有直接装配关系，零件间某些关系通过其它零件之间的一系列直接相关关系的组合实现。 ; 间接相关又分为两大类： 1）位置相关：两零件在相互位置上有要求 2）运动相关：一零件的运动轨迹与另一零件有关 主轴与导轨之间为位置相关，刀架与主轴之间为运动相关；要满足运动相关条件，一般需要一个或几个位置相关的中间件来达到，上例中的床身导轨就是这样的中间件。 ;右图表示减速器中主要零件之间的相关关系。实线连接表示两个零件之间的直接相关关系。虚线连接表示两个零件之间的间接相关关系。; 三、零件的结构要素;3．设计方法：在结构设计中，通常先确定工作部分，后确定连接部分。 1）进行结构设计，工作表面（直接相关部位）必须同时考虑：零件的工作表面决定零件的工作能力和工作质量，零件工作表面的设计是零件设计的核心问题。由于每个零件的工作表面都不是孤立存在的，每个工作表面和与之相接触的表面相互配合，共同起作用，所以，零件的工作表面都是成对进行设计的，设计中共同考虑材料的选择搭配，工作表面的形状、尺寸，配合公差精度的分配， 表面质量、热处理方式的选择等。 常用零件工作表面的设计计算方法有相应的标准（有些是国标），其算法严格、统一、规范。;2）连接表面： 将各个工作表面连接成为完整形体，并保证零件的工作表面的形状、尺寸、位置在工作中不被破坏。 连接表面设计方法比较灵活，但应遵守以下原则： 不影响工作表面的功能； 不影响零件运动； 不影响操作； 在不违背以上原则的前提下，尽可能兼顾强度、刚度、寿命、工艺性、经济性、美观等要素。 3）考虑满足间接相关条件；直接相关越多，结构越复杂；间接相关越多，要求的精度越高。;第二节 结构设计的基本原则与原理 一、结构方案设计的基本原则 确定和选择结构方案时应遵循三项基本原则： 明确、简单、安全可靠。 1．明确 所谓明确是指对产品设计