機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新l結(jié)構(gòu)設(shè)計：指零件的結(jié)構(gòu)形狀及零件間的聯(lián)接關(guān)系的結(jié)構(gòu)設(shè)計：指零件的結(jié)構(gòu)形狀及零件間的聯(lián)接關(guān)系的設(shè)計。是機(jī)械設(shè)計的主要組成部分，是涉及問題最多、設(shè)計。是機(jī)械設(shè)計的主要組成部分，是涉及問題最多、最具體、工作量最大的工作階段。據(jù)統(tǒng)計，在整個機(jī)最具體、工作量最大的工作階段。據(jù)統(tǒng)計，在整個機(jī)械設(shè)計過程中，平均約械設(shè)計過程中，平均約80%的時間用于結(jié)構(gòu)設(shè)計。的時間用于結(jié)構(gòu)設(shè)計。 l結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素：材料的力學(xué)性能，零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素：材料的力學(xué)性能，零部件的功能，工作條件，加工工藝，裝配，使用，成本，的功能，工作條件，加工工藝，裝配，使用，成本，安全，環(huán)保等

2、。安全，環(huán)保等。 l結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點是：實踐性、細(xì)節(jié)性、多樣性與創(chuàng)造結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點是：實踐性、細(xì)節(jié)性、多樣性與創(chuàng)造性性 l工程知識是從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，巧妙構(gòu)型與組合是工程知識是從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，巧妙構(gòu)型與組合是結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)造性設(shè)計的核心。結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)造性設(shè)計的核心。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新l零件的功能分析零件的功能分析l結(jié)構(gòu)的功能組合結(jié)構(gòu)的功能組合l功能移植功能移植l結(jié)構(gòu)元素的變異與演化結(jié)構(gòu)元素的變異與演化l材料特性利用材料特性利用l加工工藝結(jié)構(gòu)構(gòu)型加工工藝結(jié)構(gòu)構(gòu)型l聯(lián)接結(jié)構(gòu)的簡化聯(lián)接結(jié)構(gòu)的簡化l宜人結(jié)構(gòu)宜人結(jié)構(gòu)零件的功能分析零件的功能分析l零件在機(jī)械中各自承擔(dān)一定的功能，結(jié)構(gòu)設(shè)計零件在

3、機(jī)械中各自承擔(dān)一定的功能，結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要根據(jù)每種零件的功能構(gòu)造它們的形狀。時需要根據(jù)每種零件的功能構(gòu)造它們的形狀。 每個零件將把功能分解，零件的每個部分會起每個零件將把功能分解，零件的每個部分會起著不同的作用。著不同的作用。 在進(jìn)行零件創(chuàng)新設(shè)計時，要在進(jìn)行零件創(chuàng)新設(shè)計時，要弄清楚零件的和功能本質(zhì)，再根據(jù)具體情況進(jìn)弄清楚零件的和功能本質(zhì)，再根據(jù)具體情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。行結(jié)構(gòu)設(shè)計。螺釘?shù)墓δ芊治雎葆數(shù)墓δ芊治鲱^部：裝拆作用尾部：導(dǎo)向作用桿身：受力作用結(jié)構(gòu)的功能組合結(jié)構(gòu)的功能組合l功能組合是指一個零件可以實現(xiàn)多種功能，這功能組合是指一個零件可以實現(xiàn)多種功能，這樣可以使機(jī)械系統(tǒng)趨于簡單化。樣可以使機(jī)械系

4、統(tǒng)趨于簡單化。 功能組合一功能組合一般是在零件原有的基礎(chǔ)上增加新的功能。般是在零件原有的基礎(chǔ)上增加新的功能。 l 自鉆自攻螺釘?shù)奈膊魁X輪變形補(bǔ)償軸的變形齒輪變形補(bǔ)償軸的變形l受力小處齒輪剛度大，受力大處齒輪剛度小功能移植功能移植l指相同或相似的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)不同的功能。可指相同或相似的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)不同的功能?？梢酝ㄟ^聯(lián)想、類比、移植等創(chuàng)新技法獲得新功以通過聯(lián)想、類比、移植等創(chuàng)新技法獲得新功能。能。 l如通過齒輪的嚙合，可以產(chǎn)生齒式聯(lián)軸器如通過齒輪的嚙合，可以產(chǎn)生齒式聯(lián)軸器 l螺栓的摩擦防松，可以移植產(chǎn)生出星盤聯(lián)接、螺栓的摩擦防松，可以移植產(chǎn)生出星盤聯(lián)接、容差環(huán)聯(lián)接、壓套聯(lián)接。容差環(huán)聯(lián)接、壓套聯(lián)接

5、。 l液壓傳動本來是用于動力傳動，若將液壓產(chǎn)生液壓傳動本來是用于動力傳動，若將液壓產(chǎn)生的動力用于變形就可以移植到聯(lián)接功能上來。的動力用于變形就可以移植到聯(lián)接功能上來。功能移植實例功能移植實例結(jié)構(gòu)元素的變異與演化結(jié)構(gòu)元素的變異與演化l結(jié)構(gòu)元素主要是指結(jié)構(gòu)的形狀、數(shù)量、位置、聯(lián)接等結(jié)構(gòu)元素主要是指結(jié)構(gòu)的形狀、數(shù)量、位置、聯(lián)接等要素。經(jīng)過變異的結(jié)構(gòu)元素可適應(yīng)不同的工作要求，要素。經(jīng)過變異的結(jié)構(gòu)元素可適應(yīng)不同的工作要求，或比原的結(jié)構(gòu)具有更良好而完善的功能。或比原的結(jié)構(gòu)具有更良好而完善的功能。 l軸轂聯(lián)接的主要結(jié)構(gòu)是鍵聯(lián)接，單健有方鍵、半圓鍵，軸轂聯(lián)接的主要結(jié)構(gòu)是鍵聯(lián)接，單健有方鍵、半圓鍵，主要靠鍵的側(cè)

6、面來工作。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩較大時，可以主要靠鍵的側(cè)面來工作。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩較大時，可以采用雙鍵聯(lián)接。如果轉(zhuǎn)矩再大，就要采作花鍵聯(lián)接，采用雙鍵聯(lián)接。如果轉(zhuǎn)矩再大，就要采作花鍵聯(lián)接，按照工作要求的不同，花鍵又有矩形花鍵、三角形花按照工作要求的不同，花鍵又有矩形花鍵、三角形花鍵、梯形花鍵。鍵、梯形花鍵。 l離合器根據(jù)不同的要求也有不同的形式。離合器根據(jù)不同的要求也有不同的形式。材料特性利用材料特性利用l結(jié)構(gòu)形狀要有利于材料性能的發(fā)揮。如鑄鐵的結(jié)構(gòu)形狀要有利于材料性能的發(fā)揮。如鑄鐵的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高，因此鑄鐵就要設(shè)計成抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高，因此鑄鐵就要設(shè)計成承受抗壓狀態(tài)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。承受抗壓狀態(tài)，

7、以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。 l陶瓷材料承受局部集中載荷的能力差，在與金陶瓷材料承受局部集中載荷的能力差，在與金屬件的連接中，應(yīng)避免其弱點。屬件的連接中，應(yīng)避免其弱點。 l塑料是常用的加工材料之一，質(zhì)量輕，成本低，塑料是常用的加工材料之一，質(zhì)量輕，成本低，能制成很復(fù)雜的形狀，但強(qiáng)度、剛度低，易老能制成很復(fù)雜的形狀，但強(qiáng)度、剛度低，易老化?；?。材料的性能互補(bǔ)材料的性能互補(bǔ)l將剛性與柔性材料合理搭配，在剛性部件中對將剛性與柔性材料合理搭配，在剛性部件中對某些零件賦予柔性，使其能用接觸時的變形不某些零件賦予柔性，使其能用接觸時的變形不補(bǔ)償工作表面幾何形狀的誤差。補(bǔ)償工作表面幾何形狀的誤差。 為提高材料為提高材

8、料的耐磨性，常采用銅合金，白合金等耐磨性好的耐磨性，常采用銅合金，白合金等耐磨性好的材料，但它們的價格較貴，而且強(qiáng)度低。因的材料，但它們的價格較貴，而且強(qiáng)度低。因此一般只把它們粘附有零件的表面。此一般只把它們粘附有零件的表面。形狀適應(yīng)不同的材料形狀適應(yīng)不同的材料l選用不同的材料，往往會有不同的結(jié)構(gòu)形狀。選用不同的材料，往往會有不同的結(jié)構(gòu)形狀。如夾子，分別是木材、塑料與金屬時的形狀。如夾子，分別是木材、塑料與金屬時的形狀。加工工藝結(jié)構(gòu)構(gòu)型加工工藝結(jié)構(gòu)構(gòu)型l對于機(jī)械加工的零件，在構(gòu)型上要考慮到使裝卡、加對于機(jī)械加工的零件，在構(gòu)型上要考慮到使裝卡、加工與測量時間比較短，設(shè)備費用低等因素。工與測量時間

9、比較短，設(shè)備費用低等因素。 加工面加工面的形狀力求簡單，尺寸盡量小，位置就方便裝卡與刀的形狀力求簡單，尺寸盡量小，位置就方便裝卡與刀具的退出，避免在斜面上鉆孔，避免在內(nèi)表面上進(jìn)行具的退出，避免在斜面上鉆孔，避免在內(nèi)表面上進(jìn)行復(fù)雜的加工等。復(fù)雜的加工等。 對于復(fù)雜的零件，加工工序增加，對于復(fù)雜的零件，加工工序增加，材料浪費、成本將增加。為改變這樣的結(jié)構(gòu)可采用組材料浪費、成本將增加。為改變這樣的結(jié)構(gòu)可采用組合來實現(xiàn)同瓢潑大雨的功能。合來實現(xiàn)同瓢潑大雨的功能。結(jié)構(gòu)構(gòu)型實例結(jié)構(gòu)構(gòu)型實例安裝方便，便于運輸安裝方便，便于運輸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的簡化聯(lián)接結(jié)構(gòu)的簡化l只有精煉的，簡單的才是設(shè)計的進(jìn)步，也是設(shè)只有精煉的，

10、簡單的才是設(shè)計的進(jìn)步，也是設(shè)計者的愿望。計者的愿望。 聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，可以充分利用塑聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，可以充分利用塑料零件的彈性變形，使搭鉤與凹槽實現(xiàn)聯(lián)接，料零件的彈性變形，使搭鉤與凹槽實現(xiàn)聯(lián)接，裝配過程簡單、準(zhǔn)確、操作方便。裝配過程簡單、準(zhǔn)確、操作方便。 金屬缺點金屬缺點成的鉸鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于常用的載荷很少的鉸成的鉸鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于常用的載荷很少的鉸鏈結(jié)構(gòu)，若用塑料制作就可以將結(jié)構(gòu)大大簡化。鏈結(jié)構(gòu)，若用塑料制作就可以將結(jié)構(gòu)大大簡化。宜人結(jié)構(gòu)宜人結(jié)構(gòu)l宜人結(jié)構(gòu)是指機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)該適合人的生理和心宜人結(jié)構(gòu)是指機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)該適合人的生理和心理要求，使得操作安全，準(zhǔn)確、省力、簡便、減輕操作的理要求，使得操作安全，準(zhǔn)確、省力、簡便、減輕操作的疲勞，提高工作效率。疲勞，提高工作效率。 l減少操作疲勞的結(jié)構(gòu)應(yīng)使操作者保持一種自然狀態(tài)。減少操作疲勞的結(jié)構(gòu)應(yīng)使操作者保持一種自然狀態(tài)。 l提高操作能力結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮人的手與腳的用力方法，使之提高操作能力結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮人的手與腳的用力方法，使之容易操作。容易操作。 l減少操作錯誤的結(jié)構(gòu)：操作零件的外形要簡單，容易