結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與準(zhǔn)則

1、第十二章第十二章 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和準(zhǔn)則和準(zhǔn)則12-1 12-1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作步驟和要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作步驟和要求12-2 12-2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則和方法12-3 12-3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性：1、方案設(shè)計(jì)的具體化，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行零部件的加工、方案設(shè)計(jì)的具體化，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行零部件的加工、裝配，已滿足產(chǎn)品的功能要求；裝配，已滿足產(chǎn)品的功能要求；2、與材料選擇、尺寸確定、加工和裝配工藝等因素密切相、與材料選擇、尺寸確定、加工和裝配工藝等因素密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否將直接影響產(chǎn)品的成本；關(guān)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、的合理與否將直接影響產(chǎn)品的成本；3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)；、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)；4、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要手段。、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要手段。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上就是確定產(chǎn)品、零部件的形狀、尺寸及相互結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上就是確定產(chǎn)品、零部件的形狀、尺寸及相互配置關(guān)系，是原理方案的具體化。配置關(guān)系，是原理方案的具體化。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)從抽象到具體、從粗略到精確的工作過(guò)程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)從抽象到具體、從粗略到精確的工作過(guò)程。12-1 12-1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作步驟和要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作步驟和要求 根據(jù)既定的原理方案，確定總體空間布局、選擇材料和加工根據(jù)既定的原理方案，確

3、定總體空間布局、選擇材料和加工方法，確定主要尺寸、檢查空間相容性等，由主到次的逐步進(jìn)行方法，確定主要尺寸、檢查空間相容性等，由主到次的逐步進(jìn)行結(jié)構(gòu)的細(xì)化，直至完成總體方案圖。結(jié)構(gòu)的細(xì)化，直至完成總體方案圖。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件的參數(shù)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，參數(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件的參數(shù)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，參數(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變化有時(shí)會(huì)引起參數(shù)值的變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變化有時(shí)會(huì)引起參數(shù)值的變化。化。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)需交叉進(jìn)行、反復(fù)修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)需交叉進(jìn)行、反復(fù)修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般步驟（1）決定結(jié)構(gòu)的要求，主要包括以下幾個(gè)方面。）決定

4、結(jié)構(gòu)的要求，主要包括以下幾個(gè)方面。（a）與尺寸有關(guān)的要求，如傳遞功率、流量、聯(lián)接尺寸、工作）與尺寸有關(guān)的要求，如傳遞功率、流量、聯(lián)接尺寸、工作高度等；高度等；（b）與結(jié)構(gòu)布置有關(guān)的要求，如物料的流動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)方向和）與結(jié)構(gòu)布置有關(guān)的要求，如物料的流動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)方向和位置、零部件的運(yùn)動(dòng)分配等；位置、零部件的運(yùn)動(dòng)分配等；（c）與確定材料有關(guān)的要求，如耐磨性、疲勞壽命、抗腐蝕能）與確定材料有關(guān)的要求，如耐磨性、疲勞壽命、抗腐蝕能力等。力等。 結(jié)構(gòu)的空間邊界條件主要包括軸間距、軸的方向、零部件結(jié)構(gòu)的空間邊界條件主要包括軸間距、軸的方向、零部件裝入時(shí)的限制范圍、最大外形尺寸等。裝入時(shí)的限制范圍、最大外形

5、尺寸等。（2）主功能，指實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或物料轉(zhuǎn)換時(shí)起關(guān)鍵作用的功能，）主功能，指實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或物料轉(zhuǎn)換時(shí)起關(guān)鍵作用的功能，而主功能載體就是實(shí)現(xiàn)主功能的構(gòu)件。而主功能載體就是實(shí)現(xiàn)主功能的構(gòu)件。（a）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)主功能載體進(jìn)行粗略構(gòu)形，初步確定）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)主功能載體進(jìn)行粗略構(gòu)形，初步確定主功能載體及主要工作面的形狀、尺寸；主功能載體及主要工作面的形狀、尺寸；（b）然后，按比例初步繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖，表示出主功能載體）然后，按比例初步繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖，表示出主功能載體的基本形狀、主要尺寸、運(yùn)動(dòng)的極限位置、空間限制、聯(lián)接尺的基本形狀、主要尺寸、運(yùn)動(dòng)的極限位置、空間限制、聯(lián)接尺寸等；寸等；（c

6、）次要的結(jié)構(gòu)此時(shí)可用簡(jiǎn)化的方式表達(dá)出來(lái)。）次要的結(jié)構(gòu)此時(shí)可用簡(jiǎn)化的方式表達(dá)出來(lái)。 結(jié)構(gòu)方案通常不是唯一的，此時(shí)應(yīng)對(duì)主功能載體的結(jié)構(gòu)草結(jié)構(gòu)方案通常不是唯一的，此時(shí)應(yīng)對(duì)主功能載體的結(jié)構(gòu)草案進(jìn)行分析判斷，從功能要求出發(fā)，選取較優(yōu)方案，以便做進(jìn)案進(jìn)行分析判斷，從功能要求出發(fā)，選取較優(yōu)方案，以便做進(jìn)一步的修改。一步的修改。（3）輔助功能載體，指完成輔助功能的那些構(gòu)件，如軸的支承、）輔助功能載體，指完成輔助功能的那些構(gòu)件，如軸的支承、工件的夾緊裝置、軸外伸端處的密封、潤(rùn)滑裝置等。工件的夾緊裝置、軸外伸端處的密封、潤(rùn)滑裝置等。 為了保證主功能載體能順利工作，應(yīng)確定哪些輔功能是必需為了保證主功能載體能順利工作

7、，應(yīng)確定哪些輔功能是必需的，并盡可能利用已有的結(jié)構(gòu)形式。的，并盡可能利用已有的結(jié)構(gòu)形式。（4）輔助功能載體初步設(shè)計(jì)好后，應(yīng)對(duì)主功能載體進(jìn)行精確的詳）輔助功能載體初步設(shè)計(jì)好后，應(yīng)對(duì)主功能載體進(jìn)行精確的詳細(xì)設(shè)計(jì)。細(xì)設(shè)計(jì)。 詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則，并依據(jù)國(guó)家和行業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則，并依據(jù)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及較精確的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)考慮輔功能的影響，逐步標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及較精確的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)考慮輔功能的影響，逐步完成主功能載體的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。完成主功能載體的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。 對(duì)輔功能載體也要進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)件和外構(gòu)對(duì)輔功能載體也要進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)件和外構(gòu)件。件。

8、（5）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)，從多個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草案中挑出滿足功）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)，從多個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草案中挑出滿足功能要求、性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的較優(yōu)方案。能要求、性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的較優(yōu)方案。（6）對(duì)選出的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行完善并檢查錯(cuò)誤，消除綜合評(píng)價(jià)時(shí)已）對(duì)選出的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行完善并檢查錯(cuò)誤，消除綜合評(píng)價(jià)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的弱點(diǎn)，并可采納已放棄方案中的可用結(jié)構(gòu)，對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題通發(fā)現(xiàn)的弱點(diǎn)，并可采納已放棄方案中的可用結(jié)構(gòu)，對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題通過(guò)優(yōu)化的方法來(lái)進(jìn)一步完善。過(guò)優(yōu)化的方法來(lái)進(jìn)一步完善。 檢查結(jié)構(gòu)方案在功能、空間相容性等方面是否存在缺陷或干檢查結(jié)構(gòu)方案在功能、空間相容性等方面是否存在缺陷或干擾因素，必要時(shí)

9、對(duì)結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)。擾因素，必要時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)。 注意零件的結(jié)構(gòu)工藝性。注意零件的結(jié)構(gòu)工藝性。（7）完成總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案圖的繪制，清楚表達(dá)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形）完成總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案圖的繪制，清楚表達(dá)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、位置關(guān)系、材料等，對(duì)重要的細(xì)節(jié)應(yīng)進(jìn)行充分的描述狀、尺寸、位置關(guān)系、材料等，對(duì)重要的細(xì)節(jié)應(yīng)進(jìn)行充分的描述，以保證設(shè)計(jì)意圖能得到正確的體現(xiàn)。，以保證設(shè)計(jì)意圖能得到正確的體現(xiàn)。一、基本原則一、基本原則1. 明確明確明確、簡(jiǎn)單、安全是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則。明確、簡(jiǎn)單、安全是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則。12-2 12-2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則和方法功能明確功能明確：首要問(wèn)題是保證準(zhǔn)

10、確實(shí)現(xiàn)功能要求。：首要問(wèn)題是保證準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)功能要求。 必須使各部分功能之間的聯(lián)系清楚、明確，產(chǎn)品零部件之必須使各部分功能之間的聯(lián)系清楚、明確，產(chǎn)品零部件之間應(yīng)聯(lián)接合理，每一功能都必須有明確的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。間應(yīng)聯(lián)接合理，每一功能都必須有明確的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 作用原理明確作用原理明確：實(shí)現(xiàn)各功能的作用原理應(yīng)該明確的，盡量：實(shí)現(xiàn)各功能的作用原理應(yīng)該明確的，盡量減少靜不定問(wèn)題，使能力流（力流）、物料流和信號(hào)流有明確減少靜不定問(wèn)題，使能力流（力流）、物料流和信號(hào)流有明確的走向。的走向。 此外，還要考慮各種可能出現(xiàn)的物理效應(yīng)（如熱膨脹、受此外，還要考慮各種可能出現(xiàn)的物理效應(yīng)（如熱膨脹、受力變形）以及尺寸誤差和形

11、狀誤差等引起的不良影響，以免發(fā)力變形）以及尺寸誤差和形狀誤差等引起的不良影響，以免發(fā)生干涉、過(guò)載、急劇磨損等現(xiàn)象。生干涉、過(guò)載、急劇磨損等現(xiàn)象。 工況及載荷狀況明確工況及載荷狀況明確：進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和選擇材料時(shí)，應(yīng)確：進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和選擇材料時(shí)，應(yīng)確切掌握工況條件及載荷的狀態(tài)，如大小、類型、作用時(shí)間等。切掌握工況條件及載荷的狀態(tài)，如大小、類型、作用時(shí)間等。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證作用結(jié)構(gòu)的受力保證作用結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)是可狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)是可明確描述的，能夠用明確描述的，能夠用相應(yīng)的方法進(jìn)行理論相應(yīng)的方法進(jìn)行理論計(jì)算。計(jì)算。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)不明確量避免出現(xiàn)不明確的

12、應(yīng)力狀態(tài)（或受的應(yīng)力狀態(tài)（或受力狀態(tài)）。力狀態(tài)）。2. 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單 包含包含三方面三方面的要求：的要求： 零件數(shù)目盡量少；零件數(shù)目盡量少； 零部件間的聯(lián)接關(guān)系簡(jiǎn)便；零部件間的聯(lián)接關(guān)系簡(jiǎn)便； 零件形狀盡可能簡(jiǎn)單。零件形狀盡可能簡(jiǎn)單。 零件少，制造成本低，工作精度、可靠性高。零件少，制造成本低，工作精度、可靠性高。 聯(lián)接關(guān)系簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)化裝配工藝，便于維護(hù)。聯(lián)接關(guān)系簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)化裝配工藝，便于維護(hù)。 為便于零件的加工，應(yīng)優(yōu)先采用簡(jiǎn)單的幾何形狀。為便于零件的加工，應(yīng)優(yōu)先采用簡(jiǎn)單的幾何形狀。2. 安全安全 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)保證產(chǎn)品及其零部件在預(yù)期的工作期限內(nèi)正在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)保證產(chǎn)品及其零部件在預(yù)期的工作期限內(nèi)正常工作

13、，不會(huì)對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生危害。常工作，不會(huì)對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生危害。 “安全安全”要求可以通過(guò)直接的、間接的、提示性的三種途要求可以通過(guò)直接的、間接的、提示性的三種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。1）直接安全技術(shù)）直接安全技術(shù) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分滿足安全可靠的要求，通過(guò)所設(shè)計(jì)的系在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分滿足安全可靠的要求，通過(guò)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)或構(gòu)件本身獲得安全性。統(tǒng)或構(gòu)件本身獲得安全性。（1）結(jié)構(gòu)可靠性：通過(guò)結(jié)構(gòu)形狀來(lái)保證工作的可靠性。）結(jié)構(gòu)可靠性：通過(guò)結(jié)構(gòu)形狀來(lái)保證工作的可靠性。（2）零件可靠性：設(shè)計(jì)中保證零件具有足夠的強(qiáng)度、剛度和）零件可靠性：設(shè)計(jì)中保證零件具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性及穩(wěn)定性，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生失效。耐

14、磨性及穩(wěn)定性，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生失效。（3）限效失效原理：在使用期限內(nèi)，即使發(fā)生局部元件失效）限效失效原理：在使用期限內(nèi)，即使發(fā)生局部元件失效，但仍保持有限的功能，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)。，但仍保持有限的功能，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)。如彈性圓柱銷聯(lián)軸器。如彈性圓柱銷聯(lián)軸器。（4）冗余配置原理：是一種提高安全性、可靠性的有效手段）冗余配置原理：是一種提高安全性、可靠性的有效手段。對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備可采用備用系統(tǒng)，當(dāng)與之串連的其他系統(tǒng)發(fā)。對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備可采用備用系統(tǒng)，當(dāng)與之串連的其他系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用系統(tǒng)可全部或部分地承擔(dān)其功能，從而提高生故障時(shí)，備用系統(tǒng)可全部或部分地承擔(dān)其功能，從而提高系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)的安全

15、性。2）間接安全技術(shù)）間接安全技術(shù) 通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)和保護(hù)裝置來(lái)提高系統(tǒng)的安全性。通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)和保護(hù)裝置來(lái)提高系統(tǒng)的安全性。3）提示性安全技術(shù)）提示性安全技術(shù) 在危險(xiǎn)發(fā)生前發(fā)出警告，并可通過(guò)顯示裝置說(shuō)明危險(xiǎn)部在危險(xiǎn)發(fā)生前發(fā)出警告，并可通過(guò)顯示裝置說(shuō)明危險(xiǎn)部位和危險(xiǎn)原因。位和危險(xiǎn)原因。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求采用直接安全技術(shù)來(lái)滿足安全的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求采用直接安全技術(shù)來(lái)滿足安全的要求，不得已才采用間接安全技術(shù)，更不要濫用提示性安全技術(shù)。不得已才采用間接安全技術(shù)，更不要濫用提示性安全技術(shù)。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法形態(tài)變換法：通過(guò)零件結(jié)構(gòu)本身的形態(tài)，可派生出不同的結(jié)形態(tài)變換法：通過(guò)零件結(jié)構(gòu)本身的

16、形態(tài)，可派生出不同的結(jié)構(gòu)方案。構(gòu)方案?？晒┳儞Q的形態(tài)包括四個(gè)方面：可供變換的形態(tài)包括四個(gè)方面：形狀、位置、數(shù)量和尺寸形狀、位置、數(shù)量和尺寸。1）形狀變換）形狀變換 零件由若干個(gè)表面組合而成，從功能觀點(diǎn)看，承擔(dān)功能零件由若干個(gè)表面組合而成，從功能觀點(diǎn)看，承擔(dān)功能要求的表面稱為功能面。改變零件功能面的形狀可得到新的要求的表面稱為功能面。改變零件功能面的形狀可得到新的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)形式。2）位置變換）位置變換 通過(guò)改變零件或零件之間功能面的相對(duì)位置來(lái)發(fā)展結(jié)構(gòu)通過(guò)改變零件或零件之間功能面的相對(duì)位置來(lái)發(fā)展結(jié)構(gòu)方案。方案。2）位置變換）位置變換3）數(shù)量變換）數(shù)量變換 通過(guò)改變零件數(shù)目或功能數(shù)目來(lái)改變結(jié)構(gòu)。

17、通過(guò)改變零件數(shù)目或功能數(shù)目來(lái)改變結(jié)構(gòu)。4）尺寸變換）尺寸變換 通過(guò)改變零件的尺寸或改變零部件之間的距離來(lái)變換結(jié)通過(guò)改變零件的尺寸或改變零部件之間的距離來(lái)變換結(jié)構(gòu)的形態(tài)。構(gòu)的形態(tài)。12-3 12-3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則一、滿足功能要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、滿足功能要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1. 任務(wù)合理分配任務(wù)合理分配 將任務(wù)進(jìn)行合理的分配，即將一個(gè)功能分解成多個(gè)分功將任務(wù)進(jìn)行合理的分配，即將一個(gè)功能分解成多個(gè)分功能，每一個(gè)分功能由一個(gè)功能載體承擔(dān)。能，每一個(gè)分功能由一個(gè)功能載體承擔(dān)。2. 功能集中功能集中 為簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，減少零件個(gè)數(shù)，降低加工成本為簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，減少零件個(gè)數(shù)，降低加工成本，

18、便于裝配，以及縮小產(chǎn)品體積等，在某些情況下，可將多，便于裝配，以及縮小產(chǎn)品體積等，在某些情況下，可將多項(xiàng)功能集中于一個(gè)功能載體，即由一個(gè)零件或部件承擔(dān)多個(gè)項(xiàng)功能集中于一個(gè)功能載體，即由一個(gè)零件或部件承擔(dān)多個(gè)功能。功能。 注意：功能集中的程度以不過(guò)分增加零件的復(fù)雜程度為注意：功能集中的程度以不過(guò)分增加零件的復(fù)雜程度為限。限。 通常采用整體結(jié)構(gòu)，將功能不同，但運(yùn)動(dòng)情況一致、位通常采用整體結(jié)構(gòu)，將功能不同，但運(yùn)動(dòng)情況一致、位置相近的零件組合在一起，結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成一個(gè)整體。置相近的零件組合在一起，結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成一個(gè)整體。二、考慮造型的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、考慮造型的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿足功能要求，而且還應(yīng)

19、考慮產(chǎn)品產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿足功能要求，而且還應(yīng)考慮產(chǎn)品造型的美學(xué)價(jià)值，使之對(duì)人產(chǎn)生吸引力。造型的美學(xué)價(jià)值，使之對(duì)人產(chǎn)生吸引力。1. 尺寸比例協(xié)調(diào)尺寸比例協(xié)調(diào) 保持外形輪保持外形輪廓各部分尺寸之廓各部分尺寸之間勻稱而協(xié)調(diào)的間勻稱而協(xié)調(diào)的比例關(guān)系。比例關(guān)系。2. 形狀統(tǒng)一形狀統(tǒng)一 機(jī)械的外形通常由各種基本的幾何形體組合而成。結(jié)構(gòu)機(jī)械的外形通常由各種基本的幾何形體組合而成。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使這些形狀配合適當(dāng)，盡量減少形狀和位置的變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使這些形狀配合適當(dāng)，盡量減少形狀和位置的變形。形。3. 色彩、圖案的襯托色彩、圖案的襯托 在機(jī)械表面涂漆，除具有防止銹蝕的功能外，還可增強(qiáng)在機(jī)械表面涂漆，除具有防

20、止銹蝕的功能外，還可增強(qiáng)視覺(jué)效果。視覺(jué)效果。 恰當(dāng)?shù)纳士梢允共僮髡哐劬Φ钠诔潭冉档?，并提高恰?dāng)?shù)纳士梢允共僮髡哐劬Φ钠诔潭冉档?，并提高?duì)設(shè)備顯示信息的辨識(shí)能力。對(duì)設(shè)備顯示信息的辨識(shí)能力。（1）色彩布置應(yīng)與形狀布置協(xié)調(diào)一致，突出功能面。）色彩布置應(yīng)與形狀布置協(xié)調(diào)一致，突出功能面。（2）盡量采用少的色調(diào)，否則會(huì)產(chǎn)生零亂的感覺(jué)。）盡量采用少的色調(diào)，否則會(huì)產(chǎn)生零亂的感覺(jué)。（3）注意色彩的冷暖性。）注意色彩的冷暖性。 紅、黃為暖色，藍(lán)、綠為冷色。紅、黃為暖色，藍(lán)、綠為冷色。 在噪聲環(huán)境中，人眼對(duì)暖色的分辯能力下降，而對(duì)冷色在噪聲環(huán)境中，人眼對(duì)暖色的分辯能力下降，而對(duì)冷色的分辯能力上升。的分辯能力

21、上升。三、考慮加工工藝性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則三、考慮加工工藝性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的：保證功能的實(shí)現(xiàn)，使產(chǎn)品達(dá)到要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的：保證功能的實(shí)現(xiàn)，使產(chǎn)品達(dá)到要求的性能。求的性能。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)成本、工時(shí)及質(zhì)量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)成本、工時(shí)及質(zhì)量有著不可低估的影響。有著不可低估的影響。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取必要的措施，力求使設(shè)計(jì)的零部件加在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取必要的措施，力求使設(shè)計(jì)的零部件加工方便、材料損耗少、效率高、生產(chǎn)成本低，并能得到符合工方便、材料損耗少、效率高、生產(chǎn)成本低，并能得到符合要求的質(zhì)量保證。要求的質(zhì)量保證。 零部件結(jié)構(gòu)工藝性受到諸多因素的制約：零部件結(jié)構(gòu)

22、工藝性受到諸多因素的制約：（1）生產(chǎn)批量的大小可能會(huì)影響胚件的生成方法；）生產(chǎn)批量的大小可能會(huì)影響胚件的生成方法；（2）生產(chǎn)設(shè)備的條件可能會(huì)限制工件的尺寸；）生產(chǎn)設(shè)備的條件可能會(huì)限制工件的尺寸；（3）生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展也會(huì)引起結(jié)構(gòu)工藝性的相應(yīng)變化。）生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展也會(huì)引起結(jié)構(gòu)工藝性的相應(yīng)變化。1）鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性）鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性 合理地確定鑄件結(jié)構(gòu)是改善鑄造工藝、提高質(zhì)量、降低合理地確定鑄件結(jié)構(gòu)是改善鑄造工藝、提高質(zhì)量、降低成本的重要途徑。成本的重要途徑。 常用的鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。常用的鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。 對(duì)于自由鍛，鍛件形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱、平直，避免對(duì)于自由鍛，鍛件形狀應(yīng)

23、盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱、平直，避免錐形和楔形表面，不應(yīng)該有加強(qiáng)筋、工字形截面等復(fù)雜形狀錐形和楔形表面，不應(yīng)該有加強(qiáng)筋、工字形截面等復(fù)雜形狀，凸臺(tái)應(yīng)布置在鍛件的同一側(cè)，并盡量使零件截面尺寸的變，凸臺(tái)應(yīng)布置在鍛件的同一側(cè)，并盡量使零件截面尺寸的變化少。化少。 對(duì)于模鍛零件，應(yīng)正確選擇分模面，分模面應(yīng)是水平面對(duì)于模鍛零件，應(yīng)正確選擇分模面，分模面應(yīng)是水平面。而且分模面的兩側(cè)鍛件的形狀應(yīng)盡量對(duì)稱，形狀力求簡(jiǎn)單。而且分模面的兩側(cè)鍛件的形狀應(yīng)盡量對(duì)稱，形狀力求簡(jiǎn)單，避免突出部分；同時(shí)應(yīng)規(guī)定拔模斜度，截面變化處盡量采，避免突出部分；同時(shí)應(yīng)規(guī)定拔模斜度，截面變化處盡量采用較大的過(guò)渡圓角。用較大的過(guò)渡圓角。2）鍛件的結(jié)

24、構(gòu)工藝性）鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 零件的機(jī)加工工藝涉及到諸多方面，如結(jié)構(gòu)、毛坯選擇零件的機(jī)加工工藝涉及到諸多方面，如結(jié)構(gòu)、毛坯選擇、精度及表面粗糙度選定、材料等。、精度及表面粗糙度選定、材料等。3）機(jī)加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性）機(jī)加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性3）機(jī)加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性）機(jī)加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性3）機(jī)加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性）機(jī)加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性 零部件結(jié)構(gòu)對(duì)裝配的質(zhì)量、成本有著直接影響。零部件結(jié)構(gòu)對(duì)裝配的質(zhì)量、成本有著直接影響。 整機(jī)應(yīng)能分解為若干可單獨(dú)裝配的單元，以實(shí)現(xiàn)平行且整機(jī)應(yīng)能分解為若干可單獨(dú)裝配的單元，以實(shí)現(xiàn)平行且專業(yè)化的裝配作業(yè)，縮短裝配周期，并且便于逐級(jí)技術(shù)檢驗(yàn)專業(yè)化的裝配作業(yè)，縮短裝配

25、周期，并且便于逐級(jí)技術(shù)檢驗(yàn)和維修。和維修。 保證保證零件的準(zhǔn)零件的準(zhǔn)確定位。確定位。1）合理劃分裝配單元）合理劃分裝配單元四、考慮裝配的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則四、考慮裝配的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2）使零部件得到正確安裝）使零部件得到正確安裝 避免雙重配合。避免雙重配合。 防止錯(cuò)誤裝配。防止錯(cuò)誤裝配。 保證零件有足夠的裝配空間。保證零件有足夠的裝配空間。3）使零部件便于裝配和拆卸）使零部件便于裝配和拆卸 留出安放裝拆工具的位置。留出安放裝拆工具的位置。 避免過(guò)長(zhǎng)的配合面。避免過(guò)長(zhǎng)的配合面。 軸系部件裝配時(shí)，為了補(bǔ)償裝配尺寸鏈誤差，常設(shè)置調(diào)軸系部件裝配時(shí)，為了補(bǔ)償裝配尺寸鏈誤差，常設(shè)置調(diào)整補(bǔ)償環(huán)。整補(bǔ)償環(huán)。 零件截面尺寸的變

26、化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力的變化相適應(yīng)，使各零件截面尺寸的變化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力的變化相適應(yīng)，使各截面的強(qiáng)度相等，以便充分利用材料，減輕重量。截面的強(qiáng)度相等，以便充分利用材料，減輕重量。 零件在工作時(shí)，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。零件在工作時(shí)，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。五、滿足強(qiáng)度要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則五、滿足強(qiáng)度要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1）等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)）等強(qiáng)度結(jié)構(gòu) 力流傳遞路線越短，承載區(qū)域就越小，變形也越小，并力流傳遞路線越短，承載區(qū)域就越小，變形也越小，并可能使零件所受應(yīng)力最小?？赡苁沽慵軕?yīng)力最小。 使力流傳遞路線最短。使力流傳遞路線最短。2）改善受力狀況）改善受力狀況 使載荷分擔(dān)。使載荷分擔(dān)。 使受力均勻。相對(duì)軸承非對(duì)稱布置齒輪遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩

27、輸入端。使受力均勻。相對(duì)軸承非對(duì)稱布置齒輪遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端。3）減小應(yīng)力集中）減小應(yīng)力集中 應(yīng)力集中是影響零件疲勞強(qiáng)度的重要因素。應(yīng)力集中是影響零件疲勞強(qiáng)度的重要因素。4）使載荷平衡）使載荷平衡 采取措施使傳遞動(dòng)力過(guò)程中的附加力或力矩在其內(nèi)部平采取措施使傳遞動(dòng)力過(guò)程中的附加力或力矩在其內(nèi)部平衡，不致增加其他零件的載荷。衡，不致增加其他零件的載荷。 機(jī)器工作機(jī)器工作后，由于零件后，由于零件間確定的排列間確定的排列方式而產(chǎn)生某方式而產(chǎn)生某種輔助作用，種輔助作用，使得總的作用使得總的作用加強(qiáng)。加強(qiáng)。 自助：通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置，使零件之間相互支持，達(dá)自助：通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置，使零件之間相互支持，達(dá)到加強(qiáng)

28、功能、自我保護(hù)的目的。到加強(qiáng)功能、自我保護(hù)的目的。六、自助的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則六、自助的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1）自加強(qiáng)準(zhǔn)則）自加強(qiáng)準(zhǔn)則 摩擦離合器和牙嵌式離合器同樣具有自我保護(hù)性能。摩擦離合器和牙嵌式離合器同樣具有自我保護(hù)性能。 自保護(hù)通常由附加的傳力路線產(chǎn)生輔助作用，一般通過(guò)自保護(hù)通常由附加的傳力路線產(chǎn)生輔助作用，一般通過(guò)彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)。彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使零件在過(guò)載時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自我保通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使零件在過(guò)載時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護(hù)，避免重大事故發(fā)生。護(hù)，避免重大事故發(fā)生。2）自保護(hù)準(zhǔn)則）自保護(hù)準(zhǔn)則 回用可分為零部件回用和材料回用兩種?；赜每煞譃榱悴考赜煤筒牧匣赜脙煞N。 要求設(shè)計(jì)時(shí)合理地劃分

29、功能單元，零部件間采用適當(dāng)?shù)囊笤O(shè)計(jì)時(shí)合理地劃分功能單元，零部件間采用適當(dāng)?shù)穆?lián)接方式，結(jié)合部位盡量安置在產(chǎn)品外部，使可用零部件能聯(lián)接方式，結(jié)合部位盡量安置在產(chǎn)品外部，使可用零部件能簡(jiǎn)單、快速的拆卸，并保證拆卸過(guò)程中不使零部件進(jìn)一步損簡(jiǎn)單、快速的拆卸，并保證拆卸過(guò)程中不使零部件進(jìn)一步損壞。壞。 回收：將已報(bào)廢的產(chǎn)品中的可用部分取回，重新加以利回收：將已報(bào)廢的產(chǎn)品中的可用部分取回，重新加以利用。用。七、有利于回用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則七、有利于回用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1）應(yīng)使零部件拆卸簡(jiǎn)單）應(yīng)使零部件拆卸簡(jiǎn)單2）應(yīng)便于可用零部件的整修）應(yīng)便于可用零部件的整修 保證由不同材料制成的零部件能通過(guò)簡(jiǎn)單的方法迅速解保證由不同材料制成的零部件能通過(guò)簡(jiǎn)單的方法迅速解體，使不同性質(zhì)的材料分離。體，使不同性質(zhì)的材料分離。 可用部分應(yīng)能夠方便清洗，不致造成損壞。可用部分應(yīng)能夠方便清洗，不致造成損壞。 檢驗(yàn)容易，以便能夠判斷重復(fù)應(yīng)用的可能性。檢驗(yàn)容易，以便能夠判斷重復(fù)應(yīng)用的可能性。 能夠通過(guò)添加材料、壓緊、測(cè)量和調(diào)整，使零部件修復(fù)。能夠通過(guò)添加材料、壓緊、測(cè)量和調(diào)整，使零部件修復(fù)。3）應(yīng)使材料容易分離）應(yīng)使材料容易分離八、其他準(zhǔn)則八、其他準(zhǔn)則1. 有利于標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有利于標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 通過(guò)對(duì)零部件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗(yàn)方法通過(guò)對(duì)零部件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)方法、制圖要求等指定出相應(yīng)的