机械结构设计基础知识

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设计机械结构重点知识点

设计机械结构重点知识点

设计机械结构重点知识点设计机械结构是机械工程师必备的核心能力之一。

在进行机械结构设计时,掌握一些重要的知识点能够帮助我们更加高效地完成工作。

本文将介绍设计机械结构的一些重点知识点,并提供相应的解释和应用案例。

1. 强度学在机械结构设计中,强度学是最基础的知识之一。

它主要研究物体在受力下的强度和变形情况。

强度学包含了材料力学、受力分析和结构设计等内容。

工程师需要了解不同材料的强度特性,掌握受力分析的方法,并根据结构设计要求进行相应的设计。

例如,在设计一个起重机的臂架时,工程师需要考虑臂架的受力情况,选择合适的材料并进行强度计算,以确保臂架在承受最大负荷时不会发生断裂或变形。

2. 运动学运动学是研究物体运动规律的学科,也是机械结构设计的重要基础知识。

在机械结构设计中,运动学可以帮助工程师分析和预测机械系统的运动状态,包括速度、加速度和轨迹等。

例如,在设计一个汽车悬挂系统时,工程师需要通过运动学分析来确定悬挂系统在不同路面条件下的运动状态,以确保车辆具有良好的悬挂性能和乘坐舒适度。

3. 连接件设计连接件设计是机械结构设计中的关键环节,它涉及到不同零部件之间的连接和传递力的方式。

良好的连接件设计能够保证整个机械系统具有足够的刚度和稳定性。

常见的连接件包括螺栓、螺母、销钉等。

在进行连接件设计时,工程师需要根据连接件的类型、载荷和工作环境等因素进行选择,并进行强度计算和优化设计。

4. 轴系设计轴系设计是指将转动的力或转矩传递给机械系统不同部件的设计。

在轴系设计中,工程师需要考虑轴的材料、直径、轴承支撑方式等因素,以确保轴能够承受正常工作负荷并保持稳定运行。

举个例子,设计一台机床时,工程师需要设计合适的传动轴系,以确保电机能够将动力传递给机床主轴,并使机床在加工工件时保持稳定运行。

5. 齿轮传动设计齿轮传动是机械结构中常用的传动方式之一,它可以将旋转运动转换为线性运动或改变旋转速度和转矩。

在齿轮传动设计中,工程师需要选择合适的齿轮类型、齿数、模数等参数,并进行强度计算和齿面优化设计。

机械设计基础

机械设计基础

机械设计基础一.概论:1.机械设计课程主要讨论设计和计算的理论和方法。

2.机械零件设计应遵循的基本原则:3.强度:零件抵抗力的能力。

2、结构组成和自由度:1所谓的机架是指。

2.机构是机器中的单元体;构件是;零件组成。

3.两构件组成运动副必须具备的条件是两构件。

4.组成转动副的两个运动副元素的基本特征是。

5.由两个部件的表面接触形成的运动对称为引入约束的运动对,由导线接触形成的运动对称为引入约束的运动对。

6.机构的自由度数等于原动件数是机构具有的条件。

7.与机构运动相关的尺寸元素必须反映在机构的运动图上。

因此,应正确标记移动副、移动副和高副。

3、连杆结构:1.铰链四杆机构若则可能存在曲柄。

其中若最短杆是,则为;若最短杆是,则为;若最短杆是机架,则为;若则不存在曲柄(任何情况下均为双摇杆机构)。

2.最简单的平面连杆机构是机构。

3.为保证连杆机构良好的传力性能,当机构处于死点位置时,最小传动角应为4个传动角。

5.平面连杆机构中,从动件压力角α与机构传动角γ之间的关系是.6.曲柄摇杆机构中,必然出现死点位置的原动件是。

7.曲柄摇杆机构共有个瞬心。

8.当连杆没有急回运动特性时,行程速比系数。

9.以曲柄为主动件色曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构中,可能出现最小传动角的位置分别是,而导杆机构始终是90°。

四.凸轮机构:1.凸轮机构的基圆半径指2.凸轮机构中,若增大基圆半径rb,,则压力角作如下变化:3.使凸轮机构的压力角减小的有效方法是。

4.凸轮机构刚性冲击的原因是:。

灵活影响的原因是。

5.从动件的运动规律可以使凸轮机构产生刚性冲击(硬冲击),而规律可以使凸轮机构产生刚性冲击。

6.按滚子对心移动从动件设计制造的盘形凸轮廓线若将滚子直径rk改小则滚子对心移动从动件盘形凸轮机构的(rb变大α变大)。

五.齿轮机构:1.渐开线标准直齿轮必须满足两个条件:。

2.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是,连动传动条件是。

3.齿轮机构的基本参数中,与重合度无关的参数是。

机械结构设计基础知识

机械结构设计基础知识

机械结构设计基础知识1前言1、1机械结构设计的任务机械结构设计的任务就是在总体设计的基础上,根据所确定的原理方案,确定并绘出具体的结构图,以体现所要求的功能。

就是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件,具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式与表面状况的同时,还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。

所以,结构设计的直接产物虽就是技术图纸,但结构设计工作不就是简单的机械制图,图纸只就是表达设计方案的语言,综合技术的具体化就是结构设计的基本内容。

1、2机械结构设计特点机械结构设计的主要特点有:(1)它就是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验)于一体的设计过程,就是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段,在整个机械设计过程中,平均约80%的时间用于结构设计,对机械设计的成败起着举足轻重的作用。

(2)机械结构设计问题的多解性,即满足同一设计要求的机械结构并不就是唯一的。

(3)机械结构设计阶段就是一个很活跃的设计环节,常常需反复交叉的进行。

为此,在进行机械结构设计时,必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求2机械结构件的结构要素与设计方法2、1结构件的几何要素机械结构的功能主要就是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。

零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。

在功能表面之间的联结部分称为联接表面。

零件的功能表面就是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计就是零部件结构设计的核心问题。

描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。

通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。

2、2结构件之间的联接在机器或机械中,任何零件都不就是孤立存在的。

因此在结构设计中除了研究零件本身的功能与其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。

机械设计基础知识点总结

机械设计基础知识点总结

绪论:机械:机器与机构的总称。

机器:机器是执行机械运动的装置,用来变换或传递能量、物料、信息。

机构:是具有确定相对运动的构件的组合。

用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。

构件:机构中的(最小)运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。

是运动的单元,它可以是单一的整体,也可以是由几个零件组成的刚性结构。

零件:制造的单元。

分为:1、通用零件,2、专用零件。

一:自由度:构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。

运动副:使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。

高副:两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

低副:两构件通过面接触而构成的运动副。

根据两构件间的相对运动形式,可分为转动副和移动副。

F = 3n- 2PL-PH机构的原动件(主动件)数目必须等于机构的自由度。

复合铰链:虚约束:重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。

计算机构的自由度时,虚约束应除去不计。

局部自由度:与输出件运动无关的自由度,计算机构自由度时可删除。

二:连杆机构:由若干构件通过低副(转动副和移动副)联接而成的平面机构,用以实现运动的传递、变换和传送动力。

铰链四杆机构:具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。

整转副:存在条件:最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。

构成:整转副是由最短杆及其邻边构成。

类型判定:(1)如果:lmin+lmax≤其它两杆长度之和,曲柄为最短杆;曲柄摇杆机构:以最短杆的相邻构件为机架。

双曲柄机构:以最短杆为机架。

双摇杆机构:以最短杆的对边为机架。

(2)如果:lmin+lmax>其它两杆长度之和;不满足曲柄存在的条件,则不论选哪个构件为机架,都为双摇杆机构。

急回运动:有不少的平面机构,当主动曲柄做等速转动时,做往复运动的从动件摇杆,在前进行程运行速度较慢,而回程运动速度要快,机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。

压力角:作用于C点的力P与C点绝对速度方向所夹的锐角α。

常用的机械结构知识大全

常用的机械结构知识大全

机械设计:常用的机械结构知识大全平面连杆机构的组成我们将机构中所有构件都在一平面或相互平行的平面内运动的机构称为平面机构。

1、构件的自由度如图4-1所示,一个在平面内自由运动的构件,有沿X轴移动,沿y轴移动或绕A点转动三种运动可能性。

我们把构件作独立运动的可能性称为构件的“自由度”。

所以,一个在平面自由运动的构件有三个自由度。

可用如图4-1所示的三个独立的运动参数x、y、θ表示。

机械设计:常用的机械结构知识大全机械设计:常用的机械结构知识大全2、运动副和约束平面机构中每个构件都不是自由构件,而是以一定的方式与其他构件组成动联接。

这种使两构件直接接触并能产生一定运动的联接,称为运动副。

两构件组成运动副后,就限制了两构件间的部分相对运动,运动副对于构件间相对运动的这种限制称为约束。

机构就是由若干构件和若干运动副组合而成的,因此运动副也是组成机构的主要要素。

两构件组成的运动副,不外乎是通过点、线、面接触来实现的。

根据组成运动副的两构件之间的接触形式,运动副可分为低副和高副。

(1)低副两构件以面接触形成的运动副称为低副。

按它们之间的相对运动是转动还是移动,低副又可分为转动副和移动副。

①转动副组成运动副的两构件之间只能绕某一轴线作相对转动的运动副。

通常转动副的具体结构形式是用铰链连接,即由圆柱销和销孔所构成的转动副,如图4-2(a)所示。

②移动副组成运动副的两构件只能作相对直线移动的运动副,如图4-2(b)所示。

由上述可知,平面机构中的低副引入了两个约束,仅保留了构件的一个自由度。

因转动副和移动副都是面接触,接触面压强低,称为低副。

我们将由若干构件用低副连接组成的机构称为平面连杆机构,也称低副机构。

由于低副是面接触,压强低,磨损量小,而且接触面是圆柱面和平面,制造简便,且易获得较高的制造精度。

此外,这类机构容易实现转动、移动等基本的运动形式及转换,因而是在一般机械和仪器中应用广泛。

平面连杆机构也有其缺点:低副中的间隙不易消除,引起运动误差,且不易精确地实现复杂的运动规律。

机械设计机械结构设计的基本知识

机械设计机械结构设计的基本知识

机械设计机械结构设计的基本知识
一、机械结构设计的基本原理
1.力学原理:力学原理是机械结构设计的基础,深入研究机械结构设计,要从力学原理入手,力学原理涉及力、位移及力的作用,主要分为力的平衡、力的抗力、力的传递及受力分析等几个部分。

2.材料特性:机械结构设计要根据设计要求选择适宜的材料,关于材料的性能一般可以从强度、韧性、热强度、质量、结构等方面加以分类,并且要注意材料构成、性能、特性等因素的合理性;
3.结构设计:结构设计是机械结构设计的核心,设计时要考虑机构结构、部件尺寸、易于装配等问题,做出合理的决定;
4.优化设计:优化设计也是机械结构设计的一个重要方面,根据多种要求综合考虑,最终形成一个可行的最优解决方案,以达到最佳的设计效果;
二、机械结构设计步骤
1.了解客户的需求:首先要充分了解客户的需求,明确需要设计的机构类型、机构尺寸、预期的使用寿命等 task,以及机构的设计要求;
2.设计初步方案:按照客户的需求,做出初步方案,包括功能要求、机构尺寸设计、材料选择、尺度把握等部分;
3.分析优化:根据工程物理原理、计算机仿真技术。

(完整版)机械设计基础知识点整理

(完整版)机械设计基础知识点整理

1、机械零件常用材料:普通碳素结构钢(Q屈服强度)优质碳素结构钢(20平均碳的质量分数为万分之20)、合金结构钢(20Mn2锰的平均质量分数约为2%)、铸钢(ZG230—450屈服点不小于230,抗拉强度不小于450)、铸铁(HT200灰铸铁抗拉强度)2、常用的热处理方法:退火(随炉缓冷)、正火(在空气中冷却)、淬火(在水或油中迅速冷却)、回火(吧淬火后的零件再次加热到低于临界温度的一定温度,保温一段时间后在空气中冷却)、调质(淬火+高温回火的过程)、化学热处理(渗碳、渗氮、碳氮共渗)3、机械零件的结构工艺性:便于零件毛坯的制造、便于零件的机械加工、便于零件的装卸和可靠定位4、机械零件常见的失效形式:因强度不足而断裂;过大的弹性变形或塑性变形;摩擦表面的过度磨损、打滑或过热;连接松动;容器、管道等的泄露;运动精度达不到设计要求5、应力的分类:分为静应力和变应力。

最基本的变应力为稳定循环变应力,稳定循环变应力有非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种6、疲劳破坏及其特点:变应力作用下的破坏称为疲劳破坏。

特点:在某类变应力多次作用后突然断裂;断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限;即使是塑性材料,断裂时也无明显的塑性变形.确定疲劳极限时,应考虑应力的大小、循环次数和循环特征7、接触疲劳破坏的特点:零件在接触应力的反复作用下,首先在表面或表层产生初始疲劳裂纹,然后再滚动接触过程中,由于润滑油被基金裂纹内而造成高压,使裂纹扩展,最后使表层金属呈小片状剥落下来,在零件表面形成一个个小坑,即疲劳点蚀.疲劳点蚀危害:减小了接触面积,损坏了零件的光滑表面,使其承载能力降低,并引起振动和噪声。

疲劳点蚀使齿轮。

滚动轴承等零件的主要失效形式8、引入虚约束的原因:为了改善构件的受力情况(多个行星轮)、增强机构的刚度(轴与轴承)、保证机械运转性能9、螺纹的种类:普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹10、自锁条件:λ≤ψ即螺旋升角小于等于当量摩擦角11、螺旋机构传动与连接:普通螺纹由于牙斜角β大,自锁性好,故常用于连接;矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹因β小,传动效率高,故常用于传动12、螺旋副的效率:η=有效功/输入功=tanλ/tan(λ+ψv)一般螺旋升角不宜大于40°。

机械结构设计入门知识点

机械结构设计入门知识点

机械结构设计入门知识点一、简介机械结构设计是机械工程中至关重要的一环,它涉及到构造、功能、寿命和性能等方面。

本文将介绍机械结构设计的入门知识点,以帮助读者了解和理解机械结构设计的基本概念和原则。

二、材料选择在机械结构设计中,选择合适的材料是至关重要的一步。

常用的材料包括金属、塑料、陶瓷等。

选材时需要考虑结构的强度、刚度、耐磨性等要求,并根据具体应用环境选择合适的材料。

三、构造设计机械结构的构造设计是指在满足功能需求的基础上,设计合理的结构形式和连接方式。

在构造设计中,需要考虑结构的稳定性、可靠性和便于制造与维修等因素。

合理的构造设计可以提高机械结构的性能和寿命。

四、运动学分析机械结构的运动学分析是指对机械结构中各个零件的运动进行分析和计算。

通过运动学分析,可以了解机械结构的运动规律,并进行合理的设计和优化。

五、强度分析强度分析是机械结构设计中不可或缺的一步。

通过强度分析,可以确定结构的最大受力位置和受力情况,并对结构进行合理的尺寸设计和材料选择,以保证结构的安全可靠性。

六、疲劳寿命评估疲劳是机械结构长期使用过程中不可避免的问题。

疲劳寿命评估是指对机械结构在交变载荷下的寿命进行评估和预测。

通过疲劳寿命评估,可以对机械结构的使用寿命进行合理的估计,并采取相应的措施延长结构的使用寿命。

七、制造与装配在机械结构设计中,制造与装配是非常重要的环节。

在制造过程中,需要考虑材料的加工性能、制造工艺和成本等因素。

在装配过程中,需要保证结构零件的精度和互换性,以确保结构的稳定性和可靠性。

八、润滑与密封机械结构的润滑和密封对于结构的正常运行非常重要。

通过合理的润滑和密封设计,可以减小结构的摩擦和磨损,提高结构的工作效率和使用寿命。

九、CAD辅助设计CAD(计算机辅助设计)已经成为现代机械结构设计的重要工具。

通过CAD软件,设计师可以进行三维建模、装配仿真和结构优化等操作,提高设计效率和质量。

十、结构优化结构优化是机械结构设计中的一项关键技术。

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机械结构设计基础知识1前言1、1机械结构设计得任务机械结构设计得任务就是在总体设计得基础上,根据所确定得原理方案,确定并绘出具体得结构图,以体现所要求得功能。

就是将抽象得工作原理具体化为某类构件或零部件,具体内容为在确定结构件得材料、形状、尺寸、公差、热处理方式与表面状况得同时,还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。

所以,结构设计得直接产物虽就是技术图纸,但结构设计工作不就是简单得机械制图,图纸只就是表达设计方案得语言,综合技术得具体化就是结构设计得基本内容。

1、2机械结构设计特点机械结构设计得主要特点有:(1)它就是集思考、绘图、计算(有时进行必要得实验)于一体得设计过程,就是机械设计中涉及得问题最多、最具体、工作量最大得工作阶段,在整个机械设计过程中,平均约80%得时间用于结构设计,对机械设计得成败起着举足轻重得作用。

(2)机械结构设计问题得多解性,即满足同一设计要求得机械结构并不就是唯一得。

(3)机械结构设计阶段就是一个很活跃得设计环节,常常需反复交叉得进行。

为此,在进行机械结构设计时,必须了解从机器得整体出发对机械结构得基本要求2机械结构件得结构要素与设计方法2、1结构件得几何要素机械结构得功能主要就是靠机械零部件得几何形状及各个零部件之间得相对位置关系实现得。

零部件得几何形状由它得表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有得与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。

在功能表面之间得联结部分称为联接表面。

零件得功能表面就是决定机械功能得重要因素,功能表面得设计就是零部件结构设计得核心问题。

描述功能表面得主要几何参数有表面得几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。

通过对功能表面得变异设计,可以得到为实现同一技术功能得多种结构方案。

2、2结构件之间得联接在机器或机械中,任何零件都不就是孤立存在得。

因此在结构设计中除了研究零件本身得功能与其它特征外,还必须研究零件之间得相互关系。

零件得相关分为直接相关与间接相关两类。

凡两零件有直接装配关系得,成为直接相关。

没有直接装配关系得相关成为间接相关。

间接相关又分为位置相关与运动相关两类。

位置相关就是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻得传动轴,其中心距必须保证一定得精度,两轴线必须平行,以保证齿轮得正常啮合。

运动相关就是指一零件得运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架得运动轨迹必须平行于于主轴得中心线,这就是靠床身导轨与主轴轴线相平行来保证得,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得直接相关零件,故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。

在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理地选择材料得热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。

同时还必须考虑满足间接相关条件,如进行尺寸链与精度计算等。

一般来说,若某零件直接相关零件愈多,其结构就愈复杂;零件得间接相关零件愈多,其精度要求愈高。

例如,轴毂联接见图1。

2、3结构设计据结构件得材料及热处理不同应注意得问题机械设计中可以选择得材料众多,不同得材料具有不同得性质,不同得材料对应不同得加工工艺,结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当得材料,又要根据材料得种类确定适当得加工工艺,并根据加工工艺得要求确定适当得结构,只有通过适当得结构设计才能使所选择得材料最充分得发挥优势。

设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料得力学性能、加工性能、使用成本等信息。

结构设计中应根据所选材料得特性及其所对应得加工工艺而遵循不同得设计原则。

如:钢材受拉与受压时得力学特性基本相同,因此钢梁结构多为对称结构。

铸铁材料得抗压强度远大于抗拉强度,因此承受弯矩得铸铁结构截面多为非对称形状,以使承载时最大压应力大于最大拉应力,图示2为两种铸铁支架比较。

钢结构设计中通常通过加大截面尺寸得方法增大结构得强度与刚度,但就是铸造结构中如果壁厚过大则很难保证铸造质量,所以铸造结构通常通过加筋板与隔板得方法加强结构得刚度与强度。

塑料材料由于刚度差,铸造后得冷却不均匀造成得内应力极易引起结构得翘曲,所以塑料结构得筋板与壁厚相近并均匀对称。

对于需要热处理加工得零件,在进行结构设计时得要求有如下几点:(1)零件得几何形状应力求简单、对称,理想得形状为球形。

(2)具有不等截面得零件,其大小截面得变化必须平缓,避免突变。

如果相邻部分得变化过大,大小截面冷却不均,必然形成内应力。

(3)避免锐边尖角结构,为了防止锐边尖角处熔化或过热,一般在槽或孔得边缘上切出2~3mm得倒角。

(4)避免厚薄悬殊得截面,厚薄悬殊得截面在淬火冷却时易变形,开裂得倾向较大。

3、1机械结构设计得基本要求机械产品应用于各行各业,结构设计得内容与要求也就是千差万别,但都有相同得共性部分。

下面就机械结构设计得三个不同层次来说明对结构设计得要求。

1、功能设计满足主要机械功能要求,在技术上得具体化。

如工作原理得实现、工作得可靠性、工艺、材料与装配等方面。

2.质量设计兼顾各种要求与限制,提高产品得质量与性能价格比,它就是现代工程设计得特征。

具体为操作、美观、成本、安全、环保等众多其它要求与限制。

在现代设计中,质量设计相当重要,往往决定产品得竞争力。

那种只满足主要技术功能要求得机械设计时代已经过去,统筹兼顾各种要求,提高产品得质量,就是现代机械设计得关键所在。

与考虑工作原理相比,兼顾各种要求似乎只就是设计细节上得问题,然而细节得总与就是质量,产品质量问题不仅就是工艺与材料得问题,提高质量应始于设计。

3.优化设计与创新设计用结构设计变元等方法系统地构造优化设计空间,用创造性设计思维方法与其它科学方法进行优选与创新。

对产品质量得提高永无止境,市场得竞争日趋激烈,需求向个性化方向发展。

因此,优化设计与创新设计在现代机械设计中得作用越来越重要,它们将就是未来技术产品开发得竞争焦点。

结构设计中得到一个可行得结构方案一般并不很难。

机械设计得任务就是在众多得可行性方案中寻求较好得或就是最好得方案。

结构优化设计得前提就是要能构造出大量可供优选得可能性方案,即构造出大量得优化求解空间,这也就是结构设计最具创造性得地方。

结构优化设计目前基本仍局限在用数理模型描述得那类问题上。

而更具有潜力、更有成效得结构优化设计应建立在由工艺、材料、联接方式、形状、顺序、方位、数量、尺寸等结构设计变元所构成得结构设计解空间得基础上。

3、2机械结构基本设计准则机械设计得最终结果就是以一定得结构形式表现出来得,按所设计得结构进行加工、装配,制造成最终得产品。

所以,机械结构设计应满足作为产品得多方面要求,基本要求有功能、可靠性、工艺性、经济性与外观造型等方面得要求。

此外,还应改善零件得受力,提高强度、刚度、精度与寿命。

因此,机械结构设计就是一项综合性得技术工作。

由于结构设计得错误或不合理,可能造成零部件不应有得失效,使机器达不到设计精度得要求,给装配与维修带来极大得不方便。

机械结构设计过程中应考虑如下得结构设计准则。

1、实现预期功能得设计准则2、满足强度要求得设计准则3、满足刚度结构得设计准则4、考虑加工工艺得设计准则考虑装配得设计准则6、考虑造型设计得准则3、2机械结构基本设计准则1.实现预期功能得设计准则产品得设计主要目得就是为了实现预定得功能要求,因此实现预期功能得设计准则就是结构设计首先考虑得问题。

要满足功能要求,必须做到以下几点。

(1)明确功能: 结构设计就是要根据其在机器中得功能与与其她零部件相互得连接关系,确定参数尺寸与结构形状。

零部件主要得功能有承受载荷、传递运动与动力,以及保证或保持有关零件或部件之间得相对位置或运动轨迹等。

设计得结构应能满足从机器整体考虑对它得功能要求。

(2)功能合理得分配:产品设计时,根据具体情况,通常有必要将任务进行合理得分配,即将一个功能分解为多个分功能。

每个分功能都要有确定得结构承担,各部分结构之间应具有合理、协调得联系,以达到总功能得实现。

多结构零件承担同一功能可以减轻零件负担,延长使用寿命。

V型带截面得结构就是任务合理分配得一个例子。

纤维绳用来承受拉力;橡胶填充层承受带弯曲时得拉伸与压缩;包布层与带轮轮槽作用,产生传动所需得摩擦力。

例如,若只靠螺栓预紧产生得摩擦力来承受横向载荷时,会使螺栓得尺寸过大,可增加抗剪元件,如销、套筒与键等,以分担横向载荷来解决这一问题。

(3)功能集中:为了简化机械产品得结构,降低加工成本,便于安装,在某些情况下,可由一个零件或部件承担多个功能。

功能集中会使零件得形状更加复杂,但要有度,否则反而影响加工工艺、增加加工成本,设计时应根据具体情况而定。

3、2机械结构基本设计准则2、满足强度要求得设计准则(1)等强度准则零件截面尺寸得变化应与其内应力变化相适应,使各截面得强度相等。

按等强度原理设计得结构,材料可以得到充分得利用,从而减轻了重量、降低成本。

如悬臂支架、阶梯轴得设计等。

见图3。

图3(2)合理力流结构为了直观地表示力在机械构件中怎样传递得状态,将力瞧作犹如水在构件中流动,这些力线汇成力流。

表示这个力得流动在结构设计考察中起着重要得作用。

力流在构件中不会中断,任何一条力线都不会突然消失,必然就是从一处传入,从另一处传出。

力流得另一个特性就是它倾向于沿最短得路线传递,从而在最短路线附近力流密集,形成高应力区。

其它部位力流稀疏,甚至没有力流通过,从应力角度上讲,材料未能充分利用。

因此,若为了提高构件得刚度,应该尽可能按力流最短路线来设计零件得形状,减少承载区域,从而累积变形越小,提高了整个构件得刚度,使材料得到充分利用。

如悬臂布置得小锥齿轮,锥齿轮应尽量靠近轴承以减小悬臂长度,提高轴得弯曲强度。

图4例举几个典型得实例。

(3)减小应力集中结构当力流方向急剧转折时,力流在转折处会过于密集,从而引起应力集中,设计中应在结构上采取措施,使力流转向平缓。

应力集中就是影响零件疲劳强度得重要因素。

结构设计时,应尽量避免或减小应力集中。

其方法在相应得章节会作介绍,如增大过度圆角、采用卸载结构等。

如图5。

(4)使载荷平衡结构在机器工作时,常产生一些无用得力,如惯性力、斜齿轮轴向力等,这些力不但增加了轴与轴衬等零件得负荷,降低其精度与寿命,同时也降低了机器得传动效率。

所谓载荷平衡就就是指采取结构措施部分或全部平衡无用力,以减轻或消除其不良得影响。

这些结构措施主要采用平衡元件、对称布置等。

例如,同一轴上得两个斜齿圆柱齿轮所产生得轴向力,可通过合理选择轮齿得旋向及螺旋角得大小使轴向力相互抵消,使轴承负载减小。

如图6。

3、2机械结构基本设计准则3、满足结构刚度得设计准则为保证零件在使用期限内正常地实现其功能,必须使其具有足够得刚度。

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