机械结构基本设计准则之实现预期功能
机械设计三个准则
机械设计三个准则
在机械设计中，有三个重要的准则可以指导设计师进行有效的设计。
这些准则是功能性、可靠性和效率。
以下是对这三个准则的详细解释：
1. 功能性：功能性是机械设计的首要准则。
设计的机械设备必须能够满足预期的功能要求。
这包括确定机械的用途、工作条件和所需的性能特点。
设计师需要考虑机械的运动方式、载荷能力、精度要求等因素，以确保设计的机械能够有效地执行预期的任务。
2. 可靠性：可靠性是指机械在预期的使用寿命内能够稳定可靠地运行。
设计师需要考虑机械的材料选择、结构强度、疲劳寿命、耐磨性等因素，以确保机械在工作过程中不会出现故障或失效。
可靠性是保证机械设备安全和持久运行的关键。
3. 效率：效率是指机械在执行任务时能够以最小的能量消耗和时间成本完成工作。
设计师需要优化机械的传动系统、动力源选择、控制系统等方面，以提高机械的效率。
高效的机械设计可以降低生产成本、提高生产率，并减少对环境的影响。
这三个准则在机械设计中是相互关联和相互影响的。
设计师需要在设计过程中综合考虑这些准则，以平衡功能、可靠性和效率之间的关系。
通过合理应用这些准则，设计师可以设计出满足用户需求、安全可靠且高效运行的机械设备。
简单的机械结构设计
机械结构设计的定义
定义：机械结构设计是机械工程设计的重要组成部分 目的：为机械系统提供结构支持，确保其正常运转和实现功能 概念：机械结构设计涉及机械零件的设计、组合、优化等方面 机械结构设计的意义：为机械系统的性能、可靠性、稳定性提供保障
机械结构设计的目标
应用：杠杆装置 被广泛应用于各 种机械系统中， 如起重机、汽车、 飞机等。
案例二：简单传动装置的设计
案例介绍：简单传动装置的设计是机械结构设计中最基本的案例之一，它包括齿轮传动、 带传动、链传动等多种形式。
设计流程：简单传动装置的设计需要遵循一定的流程，包括确定传动方式、选择合适的电 动机、设计传动系统等步骤。
展望机械结构设计的未来发展趋势
智能化设计：利 用人工智能、大 数据等现代技术 提高设计效率和 精度
绿色环保：注重 可持续发展，减 少环境污染和资 源浪费
微型化与集成化： 随着微电子技术 的发展，机械结 构越来越微型化 和集成化
柔性化与可重构： 适应市场需求变 化，实现快速响 应和重构
THANKS
实现预期的功能
优化结构参数，提高性能指标
添加标题
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满足可靠性、稳定性、安全性等要 求
便于制造、装配、使用、维护等
02
机械结构设计的基本 要素
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结构功能
实现预定功能 满足强度要求 满足刚度要求 满足稳定性要求
结构稳定性
案例分析：这个案例主要分析了简单传动装置的设计思路和实现方法，并介绍了各种传动 方式的优缺点和适用范围。
案例总结：简单传动装置的设计是机械结构设计中非常重要的一环，它需要综合考虑多种 因素，如传动效率、稳定性、使用寿命等。
机械结构基本设计准则之实现预期功能
机械结构基本设计准则之实现预期功能机械结构的设计目标是实现预期的功能。
为了确保设计准确，可靠和高效，设计师必须遵循一些基本准则。
下面将介绍机械结构基本设计准则之实现预期功能。
首先，机械结构设计应根据实际应用需求明确预期功能。
设计师应充分理解项目的目标，确定所需的运动方式、载荷条件和工作环境等。
只有明确定义了预期的功能，才能有效进行结构设计。
其次，机械结构设计应考虑系统的稳定性和刚度。
为了确保机械结构的稳定性，设计师需根据工作条件和载荷要求来选择合适的材料和结构形式，并合理布置结构中的强度部件。
此外，还需要考虑机械结构的刚度，确保在工作过程中不会出现过大的变形和振动。
第三，机械结构设计应遵循最简原则。
设计师应力求简化机械结构的复杂度，减少部件数量，降低制造成本和维护成本。
简化结构也可提高系统的可靠性和稳定性。
第四，机械结构设计应充分考虑材料的选择和加工工艺。
选择合适的材料可以满足机械结构的强度、刚度和耐腐蚀等要求。
设计师还需考虑材料的加工工艺，确保能够实现所需的形状和精度。
第五，机械结构设计应注重合理的布局和尺寸设计。
设计师应合理布置各个部件，确保机械结构的紧凑性和高效性。
此外，尺寸设计应根据预期的功能和工作要求进行，避免过长、过宽或过高的结构。
第六，机械结构设计应考虑安全性和可靠性。
设计师需进行全面的安全分析和风险评估，确保机械结构在工作过程中不会造成人身伤害或财产损失。
可靠性设计包括设计寿命、备份装置和故障诊断等，以增加机械结构的可靠性和可维护性。
最后，机械结构的设计应进行详细的计算和分析。
设计师需进行结构强度、刚度和振动等方面的计算和仿真分析，以确认设计的合理性和可行性。
只有在充分计算和分析的基础上，机械结构才能实现预期的功能。
综上所述，机械结构基本设计准则之实现预期功能包括明确预期功能、考虑稳定性和刚度、遵循最简原则、选择合适的材料和加工工艺、合理布局和尺寸设计、考虑安全性和可靠性，以及进行详细的计算和分析。
产品结构方法-专题设计
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形 式
塑料产品的孔
塑料产品的圆角
第19页，共102页。
一、弯曲件的结构设计
产品结构设计的基本原理和原则
产
常见产品的结构设计
品
结
产品结构设计的任务和特点
构
产品结构件的结构要素和设计方法
设
计
产品结构设计的基本要求和设计准则
产品结构设计的工作步骤
典型案例分析
第1页，共102页。
产品结构设计基本原理和原则
产品机械系统与结构的功能和应用
产品结构的组成 产品对机械系统的基本要求
产品结构设计的原则
第20页，共102页。
压槽 弯曲件直边高度
第21页，共102页。
⑤在局部弯曲某一段边缘时，为避免角部形成裂纹，可预先切出 工艺槽（如图3所示）；可以离开尺寸突变处（如图4所示）、直 角的拐弯处；可在弯曲前冲制工艺孔（如图5所示）。 ⑥边缘部分有缺口的弯曲件，弯曲时必须于缺口处留连接带，将 缺口连住，待弯曲成形后，再将连接带切除。若在毛料上先冲缺 口再弯曲，会出现叉口甚至无法形成。
第16页，共102页。
4.力求系统和结构简单化
在保证产品技术恨不能要求的前提下，设计时应尽量简化传动链，这 样使系统中的零、部件的数量大大减少，从而使结构尽量简单。零、部件 自身的结构也应尽量简化。这不仅减少了加工劳动量，同时也减少了误差 来源。 5.合理选择基准、力求合一
2024最新机械结构设计规范全
2.1 薄板翻边准则 2.2 薄板零件禁攻丝准则 2.3 薄板件判定标准 2.4 形状简单准则 2.5 节省材料准则 2.6 足够强度刚度准则 2.7 避免粘刀准则 2.8 弯曲棱边垂直切割面准则
2.9平缓弯曲准则 2.10 避免小圆形卷边准则 2.11 槽孔边不弯曲准则 2.12 复杂结构组合制造准则 2.13 避免直线贯通准则 2.14 压槽连通排列准则 2.15 空间压槽准则 2.16 局部松弛准则
2、两孔间距不宜太近，避 免切割冲孔时的裂纹；
3、细长板条剪裁会产生裂 纹，应避免。
2.7 避免粘刀准则
需要冲裁切割部分作如下 处理：
1、留有一定坡度； 2、切割面连通。
2.8 弯曲棱边垂直切割面准则
1. 切割后的薄板如果 需要进行弯曲，弯 曲棱需垂直于切割 面；
2. 不能保证时，应在 切割面和弯曲棱边 交汇处设计一个r>2 倍板厚的圆角。否 则会有裂纹的危险。
对接焊缝强度较大，尤其动载荷时优先采用
5.8 焊接区柔性准则
焊接时的热变形在冷却后不能完全消除， 产生残余变形，引起热应力。
解决措施： 1. 热处理工艺降低热应力； 2. 降低焊接区周围的刚性，从根本上减少内应力
的产生。
5.9 最少的焊接
1. 最好的焊接是最少的焊接， 减少焊缝的数量，减少焊 缝的长度。
1.6 外部螺钉特征一致准则
外部螺钉型号、颜色一致
1.7 明显差异或完全相同准则
用到的标准件，要么有明显差异，要么完全相同， 有明显差异是为了防止装错，完全相同是为了维修过程 的互换性。 检查：维修过程重装时，应没有螺钉装错依然能够装上 的情况， 并分析螺钉装错不会造成事故。
第二章：薄板件设计准则
1. 消除刚体位移； 2. 减小配合面到传动中心的距离；有转
机械设计师的一些基本要求
机械设计师的一些基本要求机械设计是指规划和设计实现预期功能的设备，或改进原有设备的机械性能。
机械设计应满足的基本要求是：第一，良好的使用性，实现预期功能，满足使用要求，操作简易，保养简单，维修方便，不必追求多功能，因为多功能会增加成本，降低可靠性。
第二点是安全，许多重大事故出自机械故障，起落架故障引发空难，刹车失灵酿成车祸，密封件泄露导致挑战者号航天飞机失事。
频繁出现的汽车召回事件更暴露机械设计不良造成的安全隐患。
机械设计必须以人为本，凡关系到人身安全或重大设备事故的零、部件，都必须进行认真严格的设计计算或校核计算，不能凭经验或以类比的方式代替，计算说明书应妥善保管，以备核查。
暴露的运动构件要配置防护网，容易造成人身伤害的部位必须有安全连锁装置或实施远距离操控，电器元件导线的规格和安装必须符合安全标准，除此之外，为了保护设备，还应设置保险销，安全阀等过载保护装置以及红灯、警铃等警示装置。
第三个可靠性和耐用性，在预定的使用期限内不发生或极少发生故障，大修或更换易损件的周期，不宜太短，以免经常停机影响生产。
但是也不宜过分强调耐用，现代化生产推行定期更新，和预期强制报废，个别零件、部件的长寿对整机并无实际意义，因追求耐用而滥用贵重材料会徒增设备制造的成本。
第四个是经济，设计中应尽可能多选用标准件和成套组件，不仅可靠，廉价，而且能大大节省设计工作量，零件设计必须关注加工工艺性，力求减少加工费用，良好的经济性不仅体现在制造成本上，更应体现在机器使用中的高效率，低能耗。
第五个是符合环保要求，机器噪音不超标，不采用石棉等禁用的原材料，确保机器在使用过程中不漏水、漏油、出现粉尘和烟雾，在生产中出现的废水，废气必须经过处理，达到排放标准。
除此之外，设备想要有较高的市场竞争力，机械设计师还应与工艺美术人员密切配合，力求设备造型美观。
一部机器的诞生，从需求萌生，到有了必要的设计念头，明确设计要求，开始经过设计，制造，鉴定，到设备最终定型，是一个复杂细致的过程，为了便于理解，可将机械设计的一般过程分成六个阶段：第一是明确设计要求；第二是提出可行性方案；第三，定型总体设计结构；第四是结构设计计算与校核、评估；第五，试产鉴定、验证功能；第六，设备定型，量产。
机械工程中的机械结构设计
机械工程中的机械结构设计机械结构设计是机械工程中的重要组成部分，它涉及到机械系统的构建、组装和运行。
一个良好设计的机械结构能够确保机械设备的高效运行和安全性。
本文将从设计原理、要素和实例三个方面探讨机械结构设计。
一、设计原理1. 功能性原理机械结构设计的首要原则是确保机械设备能够完成预期的功能。
设计师需要深入了解机械设备的用途和工作环境，以确定所需功能和性能指标。
在设计过程中，需特别注意结构的强度、刚度和稳定性等因素，确保机械设备在各种工作条件下均能正常工作。
2. 可制造性原理机械结构设计应考虑到制造工艺和材料成本。
设计师需要选择合适的材料，并确保设计的机械结构可以被现有的加工工艺所实现。
此外，还需注意提高结构的可维修性和可更换性，以便在设备故障时能够方便维修和更换零部件。
3. 安全性原理机械结构设计必须保证设备的安全性。
设计师应该考虑到工作中可能发生的各种危险情况，遵循相关的安全法规和标准，确保机械设备符合安全性要求。
同时，需设计防护措施和紧急停机机构，以便在紧急情况下保障操作人员的生命安全。
二、设计要素1. 结构稳定性机械结构设计中的稳定性是一个重要考虑因素。
设计师需要通过合理的结构形式和加强措施来提高结构的稳定性，使机械设备能够承受各种力和负载而不发生失稳。
2. 结构强度结构强度是机械结构设计中的核心问题。
设计师需通过计算和仿真等手段，合理确定结构的尺寸和材料，以保证机械设备在工作负荷下不会发生变形和破坏。
3. 结构刚度结构刚度是机械结构设计中的关键参数。
设计师需要根据机械设备的工作条件和要求，确定结构的刚度要求，并通过结构形式和材料选择等方式来提高结构的刚度。
4. 运动精度机械结构设计中的运动精度是指机械设备在工作过程中运动部件的精度要求。
设计师需要确定机械设备对于运动精度的要求，并在设计中考虑到减少运动副间隙和提高传动精度等因素。
三、设计实例以一台工业机械设备的结构设计为例，该机械设备用于自动装配产品。
第一章精密机械设计的基础知识
变应力：疲劳点蚀——齿轮、滚动轴承的常见失效形式。
多数出现疲劳点蚀（局部应力大于许用强度）——在循环应力作用下接触表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致表面小块 金属脱落。点蚀又分：扩张性点蚀（产生于硬度大的材料）；局限性点蚀（产生于软载荷小的材料），疲劳点蚀使零件表 面失去正确形状、降低工作精度、产生噪声和振动、降低零件使用寿命。
在表面接触应力作用下的零件强度称 为接触强度
计算依据：弹性力学的赫兹公式
1）表面接触强度（应力）
(1)两圆柱体接触
2021/9/23
Hmax Hmax
F
1 b
2a 2
F
20
H
F
1Eµ 112
1µ22 E2
δH ——最大接触应力； Fμ——接触线单位长度上的应力，=Ｆ／b； ρ——两圆柱体在接触处的综合曲率半径。
B）对变应力情况下的强度：零件失效形式主要为疲劳断裂 （先形成初始裂纹---扩展直到断裂），它不仅与应力的大 小有关，还与应力循环次数有关。因此提出疲劳极限用 δrN的概念 特别是 当r=一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时
2021/9/2的3 最大应力称为表示。N—δrN关系图为应力疲劳曲线15
应力-应变图
2021/9/23
14
2）将零件在载荷作用下的实际安全系数sδ、sτ与许用安全 系数 [sδ]、[sτ]比较，其强度条件为
sδ=δlim/δ< [sδ]、sτ=τlim/τ< [sτ]
1）
A）对静应力情况下的强度：可以使用以上两种判断方法。 对塑性材料制成的零件取材料的屈服极限δs、τs作为零 件的极限应力；对脆性材料制成的零件取材料的强度极 限sb、τb作为零件的极限应力。
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机械结构基本设计准则之实现预期功能
产品的设计主要目的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
结构设计是要根据其在机器中的功能和与其他零部件相互的连
接关系，确定参数尺寸和结构形状。
零部件主要的功能有承受载荷、传递运动和动力，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和压缩；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、套筒和键等，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。