机械结构设计基础知识
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。
机械设计总复习范文
机械设计总复习范文机械设计是机械工程学科中的重要分支，是指根据特定的要求，利用机械原理、理论和设计方法，进行零部件、机构和机械系统的设计。
机械设计的目标是实现机械产品的功能需求，并满足性能、可靠性、经济性及制造与维修的要求。
下面是机械设计的总复习内容。
一、机械设计基础知识：1.机械元件的基本概念和分类。
如紧固件、轴类零部件、轴承、联接件、弹簧、键和槽等。
2.材料力学基础。
包括杨氏模量、拉伸强度、屈服强度、冲击韧性等。
3.机械设计基本原理。
如受力分析、平衡条件、功率传递、传动比等。
4.流体力学原理。
包括液压、气压的基本原理与应用。
二、机械结构设计：1.固体力学分析与设计。
包括强度计算、载荷分配、应力分析、疲劳寿命等。
2.机械系统设计。
包括机构设计、减振设计、噪音与振动控制等。
3.轴系设计。
包括轴的强度计算、轴承的选型、轴的位置配合等。
4.机械传动设计。
包括齿轮传动、带传动、离合器、制动器的设计和计算。
三、机械零件设计：1.零件加工工艺与装配设计。
包括零件的材料选择、表面处理、热处理和加工工艺的设计。
2.零件的尺寸和公差设计。
包括尺寸链的设计、公差配合的选择和计算。
3.标准零件的选用。
如轴承、齿轮、弹簧等标准零件的选用和使用。
四、机械设计的先进技术：1.计算机辅助设计和三维建模技术。
如CAD、CAM和CAE等软件的运用。
2.数字化设计和快速原型制造技术的应用。
3.仿生学在机械设计中的应用。
如叶片和机构设计中的仿生优化等。
4.可靠性设计和维修性设计。
如故障模式与影响分析、可靠性评估和维修性设计等。
五、机械设计的数学基础：1.常用的数学方法与数学模型在机械设计中的应用。
2.微积分、线性代数、概率论和数理统计在机械设计中的应用。
六、机械设计的实践能力：1.利用软件进行机械设计和分析的能力。
2.进行机械实验和测试的能力。
3.解决机械设计问题的能力。
4.进行机械制造和加工的能力。
机械设计总复习的内容主要包括机械设计基础知识、机械结构设计、机械零件设计、机械设计的先进技术、机械设计的数学基础和机械设计的实践能力等方面的内容。
机械设计39条知识点总结
机械设计39条知识点总结一、机械设计基础知识1. 机械设计的基本原理：机械设计是一门综合性的学科，它涉及到材料力学、流体力学、传热学、工程设计等多个学科。
了解这些基本原理对于机械设计师来说是非常重要的。
2. 机械设计的标准与规范：在进行机械设计时，设计师需要遵循一系列的标准和规范，以确保设计的可靠性和安全性。
3. 机械设计的材料选择：在机械设计中，材料的选择是非常重要的一环。
设计师需要根据设计的具体要求来选择合适的材料。
4. 机械设计的结构设计：结构设计是机械设计的核心内容之一。
设计师需要考虑结构的强度、刚度、耐久性等方面。
5. 机械设计的运动原理：了解运动的原理对于机械设计师来说是非常重要的。
设计师需要考虑到传动机构、驱动装置、运动规律等方面。
6. 机械设计的制造工艺：在进行机械设计时，设计师需要考虑到制造工艺的方面，以确保设计的可制造性。
7. 机械设计的成本控制：成本控制是机械设计中非常重要的一环。
设计师需要在设计过程中考虑到成本的因素。
8. 机械设计的可靠性分析：在进行机械设计时，设计师需要考虑到设计的可靠性和安全性。
9. 机械设计的性能评价：性能评价是机械设计中非常重要的一部分。
设计师需要对设计的性能进行全面的评价。
10. 机械设计的环境影响：在进行机械设计时，设计师需要考虑到环境的影响，以确保设计的可靠性和耐久性。
二、机械设计的基本原理11. 轴承与传动：轴承和传动是机械设计中非常重要的一环。
设计师需要考虑到轴承的选择和传动的原理。
12. 减速机构的设计：在进行机械设计时，设计师需要考虑到减速机构的设计，以确保运动的平稳和可靠。
13. 离合器与制动器的设计：离合器和制动器是机械设计中非常重要的一环。
设计师需要考虑到离合器和制动器的设计原理。
14. 紧固件的选择与设计：在机械设计中，紧固件的选择和设计是非常重要的一环。
设计师需要考虑到紧固件的选择和设计原理。
15. 弹簧与振动控制：弹簧和振动控制是机械设计中非常重要的一环。
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。
机械结构设计入门知识点
机械结构设计入门知识点1. 机械结构设计的基本概念机械结构设计是指在机械产品设计中，通过对零部件的形状、尺寸、材料等进行合理的选择和组合，使机械产品能够实现预定的功能，并满足一定的性能要求和工艺要求。
2. 机械结构设计的基本步骤2.1 确定设计目标首先要明确机械产品的设计目标，包括功能要求、性能要求、工艺要求等。
这些目标将会指导整个设计过程。
2.2 选择合适的零部件根据设计目标，选择适合的零部件，包括传动装置、支撑结构、连接件等。
选择合适的零部件是机械结构设计的关键，要考虑零部件的功能、工作环境、负荷等因素。
2.3 确定零部件之间的相对位置根据设计目标和零部件的功能要求，确定零部件之间的相对位置，包括平行、垂直、共面、偏移等。
相对位置的确定将直接影响机械产品的运动和工作效果。
2.4 设计零部件的形状和尺寸根据零部件的功能要求和相对位置的确定，设计零部件的形状和尺寸。
要考虑零部件的强度、刚度、重量、装配性等因素，使其能够满足设计目标和性能要求。
2.5 进行力学分析和优化设计对设计的机械结构进行力学分析，包括静力学分析、动力学分析等。
根据分析结果，进行优化设计，使机械结构更加合理和可靠。
2.6 绘制设计图纸根据设计结果，绘制设计图纸，包括零部件的形状、尺寸、材料等信息。
设计图纸是机械结构设计的成果，也是制造和装配的依据。
3. 机械结构设计的注意事项3.1 合理选择材料在机械结构设计中，要根据零部件的功能要求和工艺要求合理选择材料。
要考虑材料的强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等因素，使其能够满足设计目标和性能要求。
3.2 考虑装配性在机械结构设计中，要考虑零部件的装配性，即零部件之间的连接方式和装配过程。
要尽量简化装配过程，降低装配难度，提高装配效率。
3.3 考虑可维修性在机械结构设计中，要考虑机械产品的可维修性，即零部件的易损性和易更换性。
要选择易损部件，并设计合适的更换方式，以降低维修成本和维修时间。
(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。
机械设计基础常识50条
机械设计基础常识50条1、机器由原动机部分、传动部分、执行部分、控制部分组成。
2、带传动的主要失效形式:带的疲劳损坏和打滑。
3、机械设计中贯彻标准化、系列化、通用化的意义：①、减轻设计工作量；②、标准零部件是由专业工厂大规模生产的，效率高，成本低、质量可靠；③、便于维护使用，便于更换维修，④、三化是设计应贯彻的原则，也是国家的一项技术政策。
4、联接可分为可拆联接和不可拆联接。
5、螺纹联接又可分为：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接。
6、螺纹联接的防松措施：摩擦防松、机械防松、永久防松。
7、销联接分类：定位销、联接销、安全销。
8、键联接分为：平键联接、半圆键联接、花键联接。
9、轴功用分类：传动轴、心轴、转轴。
10、联轴器分两大类：刚性联轴器和挠性联轴器。
11、轴承有：滑动轴承和滚动轴承；滑动轴承按承受载荷分为：向心轴承和推力轴承。
12、①含油轴承定义：一般将青铜、铁或铝等金属粉末与石墨调匀，压形成轴瓦，经高温烧结，即得到类似陶瓷结构的非致密、多孔性轴瓦，把它在润滑油中充分侵润后，微孔中充满了润滑油，故称为含油轴承。
含油轴承用粉末冶金材料制成。
②含油轴承特点：强度较低、不耐冲击，结构简单、价格便宜。
13、滚动轴承: 优点：①、摩擦阻力小，起动灵敏，效率高，发热少温升低；②、轴向尺寸有利于整机机构的紧凑和简化；③、径向间隙小，并且可以用预紧方法调整间隙，因此旋转精度高；④、润滑简单，耗油量小，维护保养方便；⑤、标准件，大批量生产供应市场，性价比高，使用更换也方便。
缺点：径向尺寸较大，承受冲击载荷的能力不高，高速运转时声响较大，工作寿命不长。
14、滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体和保持架。
15、a、滚动轴承的代号：由前置代号、基本代号、后置代号；b、基本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号组成。
16、滚动轴承结构形式：双支点单向固定支承、单支点双向固定支承、双支点游动支承。
17、润滑剂分为：润滑油和润滑脂。
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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。
零件的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,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。
运动相关就是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线,这就是靠床身导轨与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的热处理方式、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;零件的间接相关零件愈多,其精度要求愈高。
例如,轴毂联接见图1。
2、3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题机械设计中可以选择的材料众多,不同的材料具有不同的性质,不同的材料对应不同的加工工艺,结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料,又要根据材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结构,只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。
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的力学性能、加工性能、使用成本等信息。
结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
如:钢材受拉与受压时的力学特性基本相同,因此钢梁结构多为对称结构。
铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度,因此承受弯矩的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的方法增大结构的强度与刚度,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的方法加强结构的刚度与强度。
塑料材料由于刚度差,铸造后的冷却不均匀造成的内应力极易引起结构的翘曲,所以塑料结构的筋板与壁厚相近并均匀对称。
对于需要热处理加工的零件,在进行结构设计时的要求有如下几点:(1)零件的几何形状应力求简单、对称,理想的形状为球形。
(2)具有不等截面的零件,其大小截面的变化必须平缓,避免突变。
如果相邻部分的变化过大,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,一般在槽或孔的边缘上切出2～３mm的倒角。
(4)避免厚薄悬殊的截面,厚薄悬殊的截面在淬火冷却时易变形,开裂的倾向较大。
3、1机械结构设计的基本要求机械产品应用于各行各业,结构设计的内容与要求也就是千差万别,但都有相同的共性部分。
下面就机械结构设计的三个不同层次来说明对结构设计的要求。
1、功能设计满足主要机械功能要求,在技术上的具体化。
如工作原理的实现、工作的可靠性、工艺、材料与装配等方面。
2.质量设计兼顾各种要求与限制,提高产品的质量与性能价格比,它就是现代工程设计的特征。
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,往往决定产品的竞争力。
那种只满足主要技术功能要求的机械设计时代已经过去,统筹兼顾各种要求,提高产品的质量,就是现代机械设计的关键所在。
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的问题,然而细节的总与就是质量,产品质量问题不仅就是工艺与材料的问题,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。
对产品质量的提高永无止境,市场的竞争日趋激烈,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的作用越来越重要,它们将就是未来技术产品开发的竞争焦点。
结构设计中得到一个可行的结构方案一般并不很难。
机械设计的任务就是在众多的可行性方案中寻求较好的或就是最好的方案。
结构优化设计的前提就是要能构造出大量可供优选的可能性方案,即构造出大量的优化求解空间,这也就是结构设计最具创造性的地方。
结构优化设计目前基本仍局限在用数理模型描述的那类问题上。
而更具有潜力、更有成效的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的结构设计解空间的基础上。
3、2机械结构基本设计准则机械设计的最终结果就是以一定的结构形式表现出来的,按所设计的结构进行加工、装配,制造成最终的产品。
所以,机械结构设计应满足作为产品的多方面要求,基本要求有功能、可靠性、工艺性、经济性与外观造型等方面的要求。
此外,还应改善零件的受力,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的技术工作。
由于结构设计的错误或不合理,可能造成零部件不应有的失效,使机器达不到设计精度的要求,给装配与维修带来极大的不方便。
机械结构设计过程中应考虑如下的结构设计准则。
1、实现预期功能的设计准则2、满足强度要求的设计准则3、满足刚度结构的设计准则4、考虑加工工艺的设计准则考虑装配的设计准则6、考虑造型设计的准则3、2机械结构基本设计准则1.实现预期功能的设计准则产品的设计主要目的就是为了实现预定的功能要求,因此实现预期功能的设计准则就是结构设计首先考虑的问题。
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的功能与与其她零部件相互的连接关系,确定参数尺寸与结构形状。
零部件主要的功能有承受载荷、传递运动与动力,以及保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹等。
设计的结构应能满足从机器整体考虑对它的功能要求。
(2)功能合理的分配: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结构承担,各部分结构之间应具有合理、协调的联系,以达到总功能的实现。
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型带截面的结构就是任务合理分配的一个例子。
纤维绳用来承受拉力;橡胶填充层承受带弯曲时的拉伸与压缩;包布层与带轮轮槽作用,产生传动所需的摩擦力。
例如,若只靠螺栓预紧产生的摩擦力来承受横向载荷时,会使螺栓的尺寸过大,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:为了简化机械产品的结构,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。
功能集中会使零件的形状更加复杂,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、满足强度要求的设计准则(1)等强度准则零件截面尺寸的变化应与其内应力变化相适应,使各截面的强度相等。
按等强度原理设计的结构,材料可以得到充分的利用,从而减轻了重量、降低成本。
如悬臂支架、阶梯轴的设计等。
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的状态,将力瞧作犹如水在构件中流动,这些力线汇成力流。
表示这个力的流动在结构设计考察中起着重要的作用。
力流在构件中不会中断,任何一条力线都不会突然消失,必然就是从一处传入,从另一处传出。
力流的另一个特性就是它倾向于沿最短的路线传递,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,若为了提高构件的刚度,应该尽可能按力流最短路线来设计零件的形状,减少承载区域,从而累积变形越小,提高了整个构件的刚度,使材料得到充分利用。
如悬臂布置的小锥齿轮,锥齿轮应尽量靠近轴承以减小悬臂长度,提高轴的弯曲强度。
图4例举几个典型的实例。
(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的重要因素。
结构设计时,应尽量避免或减小应力集中。
其方法在相应的章节会作介绍,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,常产生一些无用的力,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的负荷,降低其精度与寿命,同时也降低了机器的传动效率。
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的影响。
这些结构措施主要采用平衡元件、对称布置等。
例如,同一轴上的两个斜齿圆柱齿轮所产生的轴向力,可通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6。
3、2机械结构基本设计准则3、满足结构刚度的设计准则为保证零件在使用期限内正常地实现其功能,必须使其具有足够的刚度。