机械结构设计与创新.ppt
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机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
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7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
ppt课件
图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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20
机械设计基础
6_机构创新设计(PPT80页)
以倒置后的凸轮机构取代 曲柄的情形。因为凸轮5的沟 槽有一段凹圆弧ab，其半径 等于连杆3的长度，故原动件 1在转过a角的过程中，滑块 处于停歇状态。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
4．机构结构的移植和模仿
将一机构中的Leabharlann 种结构应用于另一种机构中的设计方法， 称为结构的移植。
利用某一结构特点设计新机构，称为结构的模仿。
仅局限于选择传统的电动机驱动形式。
气压或液压缸作为原动机，可省去一些减速传动机构和运 动变换机构，缩短运动链，简化结构，且具有传动平稳。
6.1.1 机构尽可能简单
3．适当选择原动机
6.1.1 机构尽可能简单
4．选用广义机构
不要仅限于刚性机构，还可选用柔性机构，以 及利用光、电、磁和利用摩擦、重力、惯性等原理 工作的广义机构，许多场合可使机构更加简单、实 用。
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系
所谓评价体系，是通过一定范围内的专家咨询， 确定评价指标及其评定方法。对于不同的设计任务， 应根据具体情况，拟定不同的评价体系。
只有建立科学的评价体系，才可以避免个人决 定的主观片面性，减少盲目性，从而提高设计的质 量和效率。
6．2．2 机构方案的评价
以原有机构作为基础，增加新的构件，构成一 个新机构，称为机构的扩展。
机构扩展后，原有各构件间的相对运动关系不变， 但所构成的新机构的某些性能与原机构有很大差别。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
2．机构的扩展
是在卡当机构的基础上， 增加滑块5扩展得到的。此 机构的主要特点是，当机构 的十字槽每转1/4周，点O1 在半径为r的圆周上绕过1/2 周；十字槽每转动1周，点 O1绕过2周，滑块输出两次 往复行程。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
4．机构结构的移植和模仿
将一机构中的Leabharlann 种结构应用于另一种机构中的设计方法， 称为结构的移植。
利用某一结构特点设计新机构，称为结构的模仿。
仅局限于选择传统的电动机驱动形式。
气压或液压缸作为原动机，可省去一些减速传动机构和运 动变换机构，缩短运动链，简化结构，且具有传动平稳。
6.1.1 机构尽可能简单
3．适当选择原动机
6.1.1 机构尽可能简单
4．选用广义机构
不要仅限于刚性机构，还可选用柔性机构，以 及利用光、电、磁和利用摩擦、重力、惯性等原理 工作的广义机构，许多场合可使机构更加简单、实 用。
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系
所谓评价体系，是通过一定范围内的专家咨询， 确定评价指标及其评定方法。对于不同的设计任务， 应根据具体情况，拟定不同的评价体系。
只有建立科学的评价体系，才可以避免个人决 定的主观片面性，减少盲目性，从而提高设计的质 量和效率。
6．2．2 机构方案的评价
以原有机构作为基础，增加新的构件，构成一 个新机构，称为机构的扩展。
机构扩展后，原有各构件间的相对运动关系不变， 但所构成的新机构的某些性能与原机构有很大差别。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
2．机构的扩展
是在卡当机构的基础上， 增加滑块5扩展得到的。此 机构的主要特点是，当机构 的十字槽每转1/4周，点O1 在半径为r的圆周上绕过1/2 周；十字槽每转动1周，点 O1绕过2周，滑块输出两次 往复行程。
机械结构设计的实用技巧与创新方法
机械结构设计的实用技巧与创新方法机械结构设计是工程领域中至关重要的一步，它涉及到机械产品的功能、性能和可靠性。
为了确保设计的质量和效率，设计师需要掌握一些实用技巧和创新方法。
本文将介绍一些在机械结构设计中常用的技巧，并探讨一些促进创新的方法。
首先，对于机械结构设计来说，正确的材料选择是至关重要的。
在选择材料时，设计师需要考虑到机械产品的功能需求、承载能力、耐久性以及成本等因素。
在保证产品韧性和强度的同时，选择合适的材料还可以减轻整体重量，提高机械产品的性能。
此外，还可以考虑使用新型材料，如复合材料或高强度轻质材料，以实现更高的效能和更低的成本。
其次，合理的结构设计在机械产品的可靠性和性能方面扮演着重要角色。
在设计结构时，设计师需要遵循一些基本原则，例如力学平衡原理和刚度均衡。
通过合理分配力的传递路径和结构的刚度分布，可以减少应力集中现象，提高产品的可靠性和使用寿命。
此外，采用模块化设计和重用现有结构的思路也可以提高设计的效率和质量。
此外，借助现代设计工具和仿真技术，可以更好地实现机械结构的设计和优化。
计算机辅助设计软件可以帮助设计师快速建模、模拟和优化机械结构。
通过有限元分析等仿真技术，设计师可以在设计过程中预测结构的性能和响应，减少实验测试时间和成本。
这些工具可以帮助设计师更好地理解产品的行为，从而进行有效的结构优化。
在追求实用技巧的同时，创新方法也是机械结构设计中不可忽视的一部分。
设计师可以从不同的行业和领域寻找灵感，将不同的概念和技术应用到机械产品的设计中。
例如，可以借鉴航空航天领域的轻量化设计理念，将新材料和新工艺应用到机械结构设计中，以提高产品性能和效率。
创新的结构设计还可以通过引入智能控制和自适应技术，实现机械产品的智能化和自动化。
此外，与其他领域的专业人士进行合作也是促进创新的重要方法。
通过与电子工程师、材料科学家和工艺专家等合作，可以融合不同领域的知识和经验，开拓设计的可能性。
跨学科团队的合作可以有效解决机械结构设计中的挑战，产生更具创新性和竞争力的产品。
机械设计与应用课件(PPT 37张)
平面机构的结构分析
③两构件组成多处接触点公法线重合的高副，如图3-15c所示，同样 应只考虑一处高副，其余为虚约束。
图3-15 两构件组成多个运动副 a)轴线重合引入的虚约束 b)移动方向一致引入的虚约束 c)接触点公法线重合引入的虚约束
平面机构的结构分析
• 2) 两构件构上联接点的运动轨迹互相重合。
平面机构的结构分析
计算如图3-13所示圆盘锯主体机构的自由度。
机构中，A、B、C、D四点均为由 三个构件组成的复合铰链，每处 有两个转动副。 因此，该机构n=7,PL=10,PH=0，
其自由度 F=3×7-2×10-0=1。
图3-13 圆盘锯机构
平面机构的结构分析
(2) 局部自由度 机构中某些构件产生的与其他运动无关的独立运 动，称为局部自由度。 在计算机构自由度时，局部自由度应除去不计。 • 机构中 n=2,PL=2,PH=1， 其自由度 F=3×2-2×2-1=1
机械设计与应用
项目3 平面机构的结构分析
目
录
1
运动副及其分类
2
平面机构运动简图
平面机构的自由度和机构具 有确定运动的条件
3
平面机构的结构分析
• 颚式破碎机
平面机构的结构分析
• 颚式破碎机
机构中各构件怎样联接在一起？ 机构具备什么条件才能具有确定 的相对运动？ 本项目主要讨论运动简图的绘制 方法；机构自由度的计算；对已 有构件进行工作分析、判断机构 是否具有确定相对运动，为机构
平面机构的结构分析
小
结
• 1)运动副分类：低副和高副。 • 2)运动简图的绘制步骤： • ①确定机架、原动件和从动件；
• ②确定运动副的类型和数目；
• ③选择适当的比例尺，按照各运动副间的距离和 相对位置，以规定的线条和符号绘出运动简图
机械创新设计实例分析
• (3) 结构设计。旋转式发动机结构简单，只有三角形转子和输出轴 两个运动构件。它需要一个化油器和若干火花塞，但无须连杆、活塞以 及复杂的阀门控制装置。零件数量比往复式发动机少40%，体积减少 50%，重量下降1/2～2/3。
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机械创新设计实例分析
•10.1 新型内燃机的开发实例
•3) 旋转式发动机的实用比
• 活塞式发动机工作时具有吸气、压 缩、做功(燃爆)、排气4个冲程，做功冲 程输出转矩，对外做功
• 这种往复式活塞发动机存在以下明 显的缺点。
• (1) 工作机构及气阀控制机构组 成复杂，零件多；曲轴等零件结构复杂， 工艺性差。
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•活塞1 •连杆2 •气缸3 •曲轴4 •进气阀 5 •排气阀 6
•旋转式发动机简图
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机械创新设计实例分析
•10.1 新型内燃机的开发实例
• 旋转式发动机在运转时同样也有吸气、压缩、燃爆(做功)和排
气4个动作。
•吸气：AB弧所对的内腔容积由小变大，产生负压效应，由
吸气口将燃料与空气的混合气体吸入腔内。
•压缩：内腔由大变小，混合气体被压缩。
•燃爆：高压状态下，火花塞点火使混合气体燃爆并迅速膨 胀，产生强大的压力驱动转子，并带动曲轴输出运动和转矩， 对外做功。
• (4) 数控编程采用CAD/CAM一体化编程方法。在CAXA/ME的支持下，首先 绘制圆柱凸轮的展开曲线，然后生成G代码程序，最后利用R232接口将加工 程序传输给数控系统。编程过程精确、直观、方便、灵活。
•该装置可完成各种圆柱凸轮的精确自动化加工，另外还可以加工各种平面 凸轮。
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机械创新设计实例分析
•10.1 新型内燃机的开发实例
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机械创新设计实例分析
•10.1 新型内燃机的开发实例
•3) 旋转式发动机的实用比
• 活塞式发动机工作时具有吸气、压 缩、做功(燃爆)、排气4个冲程，做功冲 程输出转矩，对外做功
• 这种往复式活塞发动机存在以下明 显的缺点。
• (1) 工作机构及气阀控制机构组 成复杂，零件多；曲轴等零件结构复杂， 工艺性差。
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•活塞1 •连杆2 •气缸3 •曲轴4 •进气阀 5 •排气阀 6
•旋转式发动机简图
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机械创新设计实例分析
•10.1 新型内燃机的开发实例
• 旋转式发动机在运转时同样也有吸气、压缩、燃爆(做功)和排
气4个动作。
•吸气：AB弧所对的内腔容积由小变大，产生负压效应，由
吸气口将燃料与空气的混合气体吸入腔内。
•压缩：内腔由大变小，混合气体被压缩。
•燃爆：高压状态下，火花塞点火使混合气体燃爆并迅速膨 胀，产生强大的压力驱动转子，并带动曲轴输出运动和转矩， 对外做功。
• (4) 数控编程采用CAD/CAM一体化编程方法。在CAXA/ME的支持下，首先 绘制圆柱凸轮的展开曲线，然后生成G代码程序，最后利用R232接口将加工 程序传输给数控系统。编程过程精确、直观、方便、灵活。
•该装置可完成各种圆柱凸轮的精确自动化加工，另外还可以加工各种平面 凸轮。
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机械创新设计实例分析
•10.1 新型内燃机的开发实例
机械创新设计范例 ppt课件
图4
齿轮支架 轴套架 p托pt课架件 连杆 卡爪
27
主轴 齿轮
导程
图3
支撑架 托架 轴套架 齿轮支架 齿轮 齿轮 销轴 齿轮 托架
ppt课件
12
ppt课件ຫໍສະໝຸດ 13两主动胶轮间的另一个链轮，通过链条与摆 线针轮减速机上的链轮连接，由电动机，多盘无 极调速器、联轴器、摆线针轮减速机组成的原动 机系统驱动，即实现两个主动胶轮与两个主动钢 轮的同步转动；当平台上的薄壁筒体由4个胶轮 托起时，由主动胶轮通过与筒体接触处的摩擦力， 驱动薄壁筒体转动；当薄壁筒体由4个钢轮支承 时，也由主动钢轮借助接触处的摩擦力，驱使筒 体转动，转速可由多盘无极调速器在1：10范围 内调整。
典型机械设计范例
ppt课件
1
本次讲座的目的意义：
1、了解机械设计的一般方法与思路：
机械设计是一种创造性的劳动，需要全身心的投入， 要设法拿出自己独到的见解，哪怕是一些不十分成熟方 案，在此基础上开动脑筋去加以完善；这样:可以在与同 事的讨论中找出自身的差距；可以在方案逐步完善的过 程中，使自己焕发出工作热情与信心；可以在设计工作 过程中，使自己逐步成为内行，增长才干，获得进步。
机做出记号，以备修整。
二、精圆整设备：
由于辊筒工作转速较高，设备的转动精度和
运行平衡性精度也有较高要求，因此对筒体零件
的径向跳动、直线度等方面都有严格的公差要求，
在薄壁筒体零件的成形加工工艺中，精圆整工艺
成为影响产品质量的关键，需要专用设备来解决
精圆整工艺的难题。 为解决薄壁筒体精圆整加工的工艺难题，笔者
转动，转速为100r/min。行星轮走刀机构在支承主 轴转动的同时，通过五个齿轮组成的行星轮系及两
机械设计课程设计ppt课件精选全文
24
4.确定电动机型号
例：P0 = 5.471 kW
根据电动机功率和同步转速，选定 电动机型号为Y132M2-6。查表查表知 其有关参数：
额定功率 P 5.5kW 电动机满载转速 nm 960r/min
电动机轴伸出直径 D 38mm
电动机轴伸出长度 L 80mm
25
四、传动装置总传动比的确定和分配
注意：
1动.按机额工定作功机率所需Pm电计动算机。功率P0 计算，而不按电
2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输出功率计算
30
1.各轴转速
Ⅰ轴
n
nm i带
Ⅱ轴
nII＝
n i1齿
Ⅲ轴
nⅢ
nII i2齿
Ⅳ轴（卷筒轴） nⅣ nⅢ
31
2.各轴输入功率
Ⅰ轴 PI P00 P0带 Ⅱ轴 PⅡ＝PⅡ P轴承１齿轮 Ⅲ轴 PⅢ PⅡⅡⅢ PⅡ轴承2齿轮
12
题目4：搅拌机传动装置设计
6
4
3 5
1
2
1、搅拌机效率0.8，包括搅拌轮与轴承的效率损失；
2、一班制，双向运转，有中等冲击，每年工作300天，工
作寿命10年；
3、动力源为电力，三相交流，电压380V。
13
题目5：设计一型砂运输机用的减速装置。传动方案如下图所 示
鼓轮直径D
输出转矩T 输送带带速V
可以参考《机械设计》教科书的例题。
43
二、减速器内传动零件设计
1.圆柱齿轮传动
已知条件：所需传递的功率(或转矩)； 主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限 制等。
设计内容：选择齿轮的材料及热处理 方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、 模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几 何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验 算传动比。
4.确定电动机型号
例：P0 = 5.471 kW
根据电动机功率和同步转速，选定 电动机型号为Y132M2-6。查表查表知 其有关参数：
额定功率 P 5.5kW 电动机满载转速 nm 960r/min
电动机轴伸出直径 D 38mm
电动机轴伸出长度 L 80mm
25
四、传动装置总传动比的确定和分配
注意：
1动.按机额工定作功机率所需Pm电计动算机。功率P0 计算，而不按电
2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输出功率计算
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1.各轴转速
Ⅰ轴
n
nm i带
Ⅱ轴
nII＝
n i1齿
Ⅲ轴
nⅢ
nII i2齿
Ⅳ轴（卷筒轴） nⅣ nⅢ
31
2.各轴输入功率
Ⅰ轴 PI P00 P0带 Ⅱ轴 PⅡ＝PⅡ P轴承１齿轮 Ⅲ轴 PⅢ PⅡⅡⅢ PⅡ轴承2齿轮
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题目4：搅拌机传动装置设计
6
4
3 5
1
2
1、搅拌机效率0.8，包括搅拌轮与轴承的效率损失；
2、一班制，双向运转，有中等冲击，每年工作300天，工
作寿命10年；
3、动力源为电力，三相交流，电压380V。
13
题目5：设计一型砂运输机用的减速装置。传动方案如下图所 示
鼓轮直径D
输出转矩T 输送带带速V
可以参考《机械设计》教科书的例题。
43
二、减速器内传动零件设计
1.圆柱齿轮传动
已知条件：所需传递的功率(或转矩)； 主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限 制等。
设计内容：选择齿轮的材料及热处理 方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、 模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几 何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验 算传动比。
机械设计基础概论PPT课件
目的
机械设计的目的是在满足预定功能的前提下，优化机械产品的性能、提高效率和降低成本。
机械设计发展历程
手工设计阶段
01
早期的机械设计主要依靠设计者的经验和手工计算，设计效率
低下且精度不高。
计算机辅助设计阶段
02
随着计算机技术的发展，CAD等设计软件广泛应用于机械设计
领域，大大提高了设计效率和精度。
智能化设计阶段
根据连接件和紧固件的受力情况和工作环境等因素，选择合适的类型（如螺栓、螺母、 销钉等）和尺寸。
进行连接件和紧固件的强度计算
根据连接件和紧固件的载荷和应力分布等参数，进行必要的强度计算，以确保连接件和 紧固件在运转过程中不发生失效。
考虑连接件和紧固件的防松和防腐措施
为保证连接件和紧固件的可靠性和使用寿命，应采取有效的防松和防腐措施，如采用锁 紧装置、表面涂层等。
轴上需要安装轴承、齿轮等零件时，应设计相应的轴肩、键槽等结 构，以实现零件的准确定位和紧固。
保证轴的加工和制造工艺性
轴的结构应尽量简单，易于加工和热处理，以降低制造成本和提高 生产效率。
齿轮传动零件设计要点
1 2 3
选择合适的齿轮类型和材料 根据传动功率、转速和工作环境等因素，选择适 合的齿轮类型（如直齿、斜齿、锥齿等）和材料 （如钢、铸铁等）。
包括强度、塑性、硬度、韧性等指标，以及影响材料力学性能的 因素。
材料的种类与选用
介绍常用工程材料的种类、性能特点及应用范围，如金属、非金属、 复合材料等。
材料的热处理与表面工程
讲解材料的热处理原理、方法及应用，以及表面工程技术的种类、 特点及应用。
制造工艺基础
铸造工艺
介绍铸造工艺的原理、 特点及应用范围，包括 砂型铸造、特种铸造等。
机械设计的目的是在满足预定功能的前提下，优化机械产品的性能、提高效率和降低成本。
机械设计发展历程
手工设计阶段
01
早期的机械设计主要依靠设计者的经验和手工计算，设计效率
低下且精度不高。
计算机辅助设计阶段
02
随着计算机技术的发展，CAD等设计软件广泛应用于机械设计
领域，大大提高了设计效率和精度。
智能化设计阶段
根据连接件和紧固件的受力情况和工作环境等因素，选择合适的类型（如螺栓、螺母、 销钉等）和尺寸。
进行连接件和紧固件的强度计算
根据连接件和紧固件的载荷和应力分布等参数，进行必要的强度计算，以确保连接件和 紧固件在运转过程中不发生失效。
考虑连接件和紧固件的防松和防腐措施
为保证连接件和紧固件的可靠性和使用寿命，应采取有效的防松和防腐措施，如采用锁 紧装置、表面涂层等。
轴上需要安装轴承、齿轮等零件时，应设计相应的轴肩、键槽等结 构，以实现零件的准确定位和紧固。
保证轴的加工和制造工艺性
轴的结构应尽量简单，易于加工和热处理，以降低制造成本和提高 生产效率。
齿轮传动零件设计要点
1 2 3
选择合适的齿轮类型和材料 根据传动功率、转速和工作环境等因素，选择适 合的齿轮类型（如直齿、斜齿、锥齿等）和材料 （如钢、铸铁等）。
包括强度、塑性、硬度、韧性等指标，以及影响材料力学性能的 因素。
材料的种类与选用
介绍常用工程材料的种类、性能特点及应用范围，如金属、非金属、 复合材料等。
材料的热处理与表面工程
讲解材料的热处理原理、方法及应用，以及表面工程技术的种类、 特点及应用。
制造工艺基础
铸造工艺
介绍铸造工艺的原理、 特点及应用范围，包括 砂型铸造、特种铸造等。
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手工操作工具的结构改进
减少操作错误的结构：
为减少操作错误，操作零件的外形要简单，容易辨 认；操作位置要合适，应力求使操作零件位于操作者 的手或脚够得着的位置。
旋钮的结构形状
作业：
尝试运用功能组合的方 法创新一个新的产品。
一个侧面带有防 尘盖。这种结构 不需要再设置轴 向紧固装置及密 封装置，使支撑 结构更加简单、 紧凑
按带传动要 求设计轮缘 的带槽与直 径，按飞轮 转动惯量要 求设计轮缘 的宽度及其
结构形状。
三：功能移植
是指相同的或相似的结构可实现完全不同的功能。
• 液压涨套联接
液压常用于动力传递，如液压泵。若将液 压产生的动力用于变形就可以移植到联接功 能上，也就产生了液压涨套联接。Fra bibliotek软管卡子
法兰联接
端盖结构的简化
用弹性板压入孔中来 代替原有老式设计的 螺钉固定端盖，节省 加工装配时间。
简单、容易拆装的吊钩结构
四：宜人设计
指机械设备的结构形状应该适合人的心理和 生理的要求，使得操作安全、准确、省力、简 便、减轻操作的疲劳，提高工作效率。 减少操作疲劳的结构：
改进前，操作者使用时长期处于非自然状态，容易 疲劳；改进后，结构形状柔和，操作者在使用时基本 处于自然状态，长期使用不易疲劳。
• 齿式联轴器
齿轮啮合常用于传动，将啮合功能移植到连轴 器，产生齿式联轴器。
§2 结构元素的变异与演化
主要指结构的形状、数量、位置、联接等要素。经 变异后可适应不同的工作要求，或比原有结构具有更 良好而完善的功能。
键联接：
单键 双键 花键 无键联接（成形轴联接）
§3 适应材料性能的结构设计与创新
工作原理：在涨套内制作 多个环形内腔，各内腔 有小孔相连，若腔中充 满高压液体，则套主要 产生径向膨胀，对轴与 毂就会形成径向压力， 工作时就靠摩擦力传递 转矩，实现轴毂的可靠连接。
• 蜗杆卡子
是一种利用蜗杆蜗轮传动原理制成的卡子。
工作原理：蜗杆转动，使得与 其啮合的圆环状蜗轮卡圈走 齿，致使软管被箍紧在与其 相连接的刚性管子上。
螺钉功能可分解为螺钉头、螺钉体、螺钉尾三部分。
1. 螺钉头 • 扳拧功能 应与扳拧工具相结合进行结构设计与创新
已有结构：
功能扩展： 为提高装配效率，简化扳拧工 具，还可设计成外六角与十字 槽组合式的螺钉头 。
• 支撑功能
由与被联接件接触部分的螺钉头部端面实现的，此
端面称为结合面。
法兰面螺钉头结构：
一：功能分解
每个零件的每个部位各承担着不同的功能， 具有不同的工作原理。若将零件功能分解、细 化，则会有利于提高其工作性能，有利于开发 新功能，也使零件整体功能更驱于完善。
例： 螺钉是一种最常用的联接零件，其主 要功能是联接。联接可靠、防止松动、 提高寿命、抵抗破坏能力是设计的主要 目标。
若将螺钉各部分功能进行分解，则更容易实 现整体功能目标。
第六章 机械结构设计与创新
结构设计是将机构和构件具体化为某个零 件或某个部件的形状、尺寸、连接方式、顺 序、数量等具体结构方案的过程，用以实现 机械对它的工作要求。
结构设计不是简单重复的操作性工作， 而是创造性工作。工程知识是从事结构设计 工作的前提，巧妙构型与组合是结构创造性 设计的核心。
§1 实现零件功能的结构设计与创新
结构形状要有利于材料性能的发挥。
用塑料作联接件应避免 尖锐的棱角。塑料螺纹的 形状一般优先采用圆形或 梯形，避免三角形。
或者可以利用塑料的弹性，不 采用螺纹联接，而采用简单的 结构形状联接与定位。
选用不同的材料，往往同时伴 随着零部件结构形状的变异。
§4 方便制造与操作的结构设计与创新
在满足使用功能的前提下，设计者应力求使所 设计产品的结构工艺简单、消耗少、成本低、使 用方便、操作容易、寿命长。
为获得更完善的零件功能，在结构设计与创新中 可尝试进行功能分解，再通过联想、类比与移植等 创新原理进行功能的扩展，或新功能的开发。
二：功能组合
指一个零件可以实现多种功能，从而使整 个机械系统更驱于简单化，简化制造过程， 减少材料消耗，提高工作效率，是结构创新 设计的一个重要途径。
深沟球轴承 外圈有止动槽， 带轮飞轮组合
不仅实现了支撑功能，还可以 提高联接强度，防止松动。
若扩大结合面功能，将结 合面制成齿纹，则防松功 能将会增加。
2. 螺钉体 • 联接功能
由螺牙部分实现，是螺钉的核心结构，其 工作原理是靠摩擦力实现联接。连接螺纹采 用的是三角形螺纹。
3. 螺钉尾 • 导向功能
为方便安装一般应具有倒角。为进 一步扩大螺钉尾部功能，可设计成自 钻自攻的尾部结构。
一：加工工艺的结构构型
键槽结构 顶尖结构
组合结构（燕尾槽滑轨） 钻孔结构
二：装配输送的结构构型
• 简化装配
将螺钉定位结构改变为 卡扣定位结构
• 易于输送
零件在输送时，需要形状 简单稳定、不易互相干扰 或倾倒。
三：简单结构
只有精炼的，简单的才是设计的进步 。
联接结构的简化：
利用塑料零件弹性变形量 大的特点，使搭钩与凹槽 实现联接，装配过程简单 、准确、操作方便。
减少操作错误的结构：
为减少操作错误，操作零件的外形要简单，容易辨 认；操作位置要合适，应力求使操作零件位于操作者 的手或脚够得着的位置。
旋钮的结构形状
作业：
尝试运用功能组合的方 法创新一个新的产品。
一个侧面带有防 尘盖。这种结构 不需要再设置轴 向紧固装置及密 封装置，使支撑 结构更加简单、 紧凑
按带传动要 求设计轮缘 的带槽与直 径，按飞轮 转动惯量要 求设计轮缘 的宽度及其
结构形状。
三：功能移植
是指相同的或相似的结构可实现完全不同的功能。
• 液压涨套联接
液压常用于动力传递，如液压泵。若将液 压产生的动力用于变形就可以移植到联接功 能上，也就产生了液压涨套联接。Fra bibliotek软管卡子
法兰联接
端盖结构的简化
用弹性板压入孔中来 代替原有老式设计的 螺钉固定端盖，节省 加工装配时间。
简单、容易拆装的吊钩结构
四：宜人设计
指机械设备的结构形状应该适合人的心理和 生理的要求，使得操作安全、准确、省力、简 便、减轻操作的疲劳，提高工作效率。 减少操作疲劳的结构：
改进前，操作者使用时长期处于非自然状态，容易 疲劳；改进后，结构形状柔和，操作者在使用时基本 处于自然状态，长期使用不易疲劳。
• 齿式联轴器
齿轮啮合常用于传动，将啮合功能移植到连轴 器，产生齿式联轴器。
§2 结构元素的变异与演化
主要指结构的形状、数量、位置、联接等要素。经 变异后可适应不同的工作要求，或比原有结构具有更 良好而完善的功能。
键联接：
单键 双键 花键 无键联接（成形轴联接）
§3 适应材料性能的结构设计与创新
工作原理：在涨套内制作 多个环形内腔，各内腔 有小孔相连，若腔中充 满高压液体，则套主要 产生径向膨胀，对轴与 毂就会形成径向压力， 工作时就靠摩擦力传递 转矩，实现轴毂的可靠连接。
• 蜗杆卡子
是一种利用蜗杆蜗轮传动原理制成的卡子。
工作原理：蜗杆转动，使得与 其啮合的圆环状蜗轮卡圈走 齿，致使软管被箍紧在与其 相连接的刚性管子上。
螺钉功能可分解为螺钉头、螺钉体、螺钉尾三部分。
1. 螺钉头 • 扳拧功能 应与扳拧工具相结合进行结构设计与创新
已有结构：
功能扩展： 为提高装配效率，简化扳拧工 具，还可设计成外六角与十字 槽组合式的螺钉头 。
• 支撑功能
由与被联接件接触部分的螺钉头部端面实现的，此
端面称为结合面。
法兰面螺钉头结构：
一：功能分解
每个零件的每个部位各承担着不同的功能， 具有不同的工作原理。若将零件功能分解、细 化，则会有利于提高其工作性能，有利于开发 新功能，也使零件整体功能更驱于完善。
例： 螺钉是一种最常用的联接零件，其主 要功能是联接。联接可靠、防止松动、 提高寿命、抵抗破坏能力是设计的主要 目标。
若将螺钉各部分功能进行分解，则更容易实 现整体功能目标。
第六章 机械结构设计与创新
结构设计是将机构和构件具体化为某个零 件或某个部件的形状、尺寸、连接方式、顺 序、数量等具体结构方案的过程，用以实现 机械对它的工作要求。
结构设计不是简单重复的操作性工作， 而是创造性工作。工程知识是从事结构设计 工作的前提，巧妙构型与组合是结构创造性 设计的核心。
§1 实现零件功能的结构设计与创新
结构形状要有利于材料性能的发挥。
用塑料作联接件应避免 尖锐的棱角。塑料螺纹的 形状一般优先采用圆形或 梯形，避免三角形。
或者可以利用塑料的弹性，不 采用螺纹联接，而采用简单的 结构形状联接与定位。
选用不同的材料，往往同时伴 随着零部件结构形状的变异。
§4 方便制造与操作的结构设计与创新
在满足使用功能的前提下，设计者应力求使所 设计产品的结构工艺简单、消耗少、成本低、使 用方便、操作容易、寿命长。
为获得更完善的零件功能，在结构设计与创新中 可尝试进行功能分解，再通过联想、类比与移植等 创新原理进行功能的扩展，或新功能的开发。
二：功能组合
指一个零件可以实现多种功能，从而使整 个机械系统更驱于简单化，简化制造过程， 减少材料消耗，提高工作效率，是结构创新 设计的一个重要途径。
深沟球轴承 外圈有止动槽， 带轮飞轮组合
不仅实现了支撑功能，还可以 提高联接强度，防止松动。
若扩大结合面功能，将结 合面制成齿纹，则防松功 能将会增加。
2. 螺钉体 • 联接功能
由螺牙部分实现，是螺钉的核心结构，其 工作原理是靠摩擦力实现联接。连接螺纹采 用的是三角形螺纹。
3. 螺钉尾 • 导向功能
为方便安装一般应具有倒角。为进 一步扩大螺钉尾部功能，可设计成自 钻自攻的尾部结构。
一：加工工艺的结构构型
键槽结构 顶尖结构
组合结构（燕尾槽滑轨） 钻孔结构
二：装配输送的结构构型
• 简化装配
将螺钉定位结构改变为 卡扣定位结构
• 易于输送
零件在输送时，需要形状 简单稳定、不易互相干扰 或倾倒。
三：简单结构
只有精炼的，简单的才是设计的进步 。
联接结构的简化：
利用塑料零件弹性变形量 大的特点，使搭钩与凹槽 实现联接，装配过程简单 、准确、操作方便。