機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)論

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化系宋梅利機(jī)械原理：機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。機(jī)械設(shè)計(jì)：重點(diǎn)學(xué)習(xí)了機(jī)械零件的工作原理、工作特性、工作能力和壽命的計(jì)算和分析。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：各種機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分。沒有結(jié)構(gòu)就沒有機(jī)器。使用者——注重的是機(jī)器的功能和性能。設(shè)計(jì)和制造者——設(shè)計(jì)和制造的是一套機(jī)械結(jié)構(gòu)具有能夠滿足使用者要求的功能和性能。所以，結(jié)構(gòu)是把設(shè)計(jì)——制造——使用者聯(lián)系起來的紐帶，是設(shè)計(jì)、制造、使用的具體對(duì)象，是使用性能的物質(zhì)承擔(dān)者。但是以前機(jī)械設(shè)計(jì)課程的重點(diǎn)在分析和計(jì)算方面，而對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意相對(duì)不足。原因之一是理論計(jì)算系統(tǒng)完整，運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)等基礎(chǔ)，容易理解。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及的問題多，影響因素廣泛，具體規(guī)律總結(jié)的不夠完整。因此，目前機(jī)械設(shè)計(jì)分析計(jì)算過多。課程參考書目方鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)化學(xué)工業(yè)出版社吳宗澤機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與實(shí)例機(jī)械工業(yè)出版社本課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法序號(hào)考核項(xiàng)目成績(jī)備注1期末考試70%閉卷考試2考勤10％每缺勤1次扣1分，扣滿為止3課堂小測(cè)驗(yàn)10％1～2次4小論文（繪圖）10％全部照抄不得分大作業(yè)1：查資料或網(wǎng)上搜索常用機(jī)構(gòu)（任何機(jī)器上的機(jī)構(gòu)均可）。要求：1、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖或簡(jiǎn)圖；2、介紹機(jī)構(gòu)的工作原理、具體結(jié)構(gòu)組成、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合等；3、能搜到相關(guān)視頻更好。第一章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)論第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的典型機(jī)構(gòu)補(bǔ)充：提高強(qiáng)度、剛度和延長(zhǎng)壽命的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第三章典型工程結(jié)構(gòu)實(shí)例第四章CA6140型臥式車床的結(jié)構(gòu)分析第五章機(jī)床主運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)第六章主軸組件設(shè)計(jì)本章主要介紹機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、基本過程、性質(zhì)及要求★重點(diǎn)內(nèi)容：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、基本過程▲難點(diǎn)內(nèi)容：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、基本過程第一章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)論第一節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是將抽象的工作原理變成技術(shù)圖樣的過程兼顧各種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)要求，并且應(yīng)設(shè)計(jì)出盡可能多的可能性方案，從中優(yōu)選或歸納出經(jīng)濟(jì)合理的方案

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可分為下述三個(gè)方面：（1）功能設(shè)計(jì)為滿足主要機(jī)械功能要求而進(jìn)行的設(shè)計(jì)（2）質(zhì)量設(shè)計(jì)兼顧各種要求和限制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能價(jià)格比（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?cè)确椒ㄏ到y(tǒng)地構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)解空間，用創(chuàng)造性設(shè)計(jì)思維方法和其他科學(xué)方法優(yōu)選和創(chuàng)新。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將抽象的工作原理具體化為某類構(gòu)件或零部件的圖樣，然后進(jìn)一步確定它們的加工工藝、材料、幾何尺寸、公差等圖1-1是一個(gè)兩級(jí)齒輪減速箱的工作原理圖該減速箱的傳動(dòng)比是6:1，傳遞功率是92kW，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是1500r/min一、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)（一）選擇電機(jī)

（二）定減速器總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比（三）計(jì)算減速器中各軸的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速二、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算三、裝配圖設(shè)計(jì)第一階段（總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）四、裝配圖設(shè)計(jì)第二階段任務(wù)：設(shè)計(jì)傳動(dòng)零件，或其它主要零件的結(jié)構(gòu)、箱體的主要結(jié)構(gòu)，軸承的潤(rùn)滑與密封形式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是工作原理在技術(shù)上的具體化。一定的工程知識(shí)是正確的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。找錯(cuò)誤！結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要使構(gòu)件滿足實(shí)現(xiàn)其工作原理的要求，還要考慮力學(xué)、工藝、材料、裝配、使用、美觀、成本、安全、環(huán)保等眾多其他要求和限制。與考慮工作原理相比，考慮各種要求似乎只是設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的問題，然而，細(xì)節(jié)的總和是質(zhì)量。提高質(zhì)量應(yīng)始于設(shè)計(jì)。左右兩邊結(jié)構(gòu)是對(duì)應(yīng)于同一設(shè)計(jì)任務(wù)的兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案它們都能滿足構(gòu)件的功能要求，然而，兩者的技術(shù)指標(biāo)卻相差甚遠(yuǎn)，正是那些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)決定了產(chǎn)品質(zhì)量的高低。優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用越來越重要，它們將是未來技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提是要能擬定出大量可供優(yōu)選的可能性方案如：軸承座結(jié)構(gòu)。不同的工藝對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

連桿結(jié)構(gòu)。不同的材料對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案鑄造（灰鑄鐵）鑄造（鑄鋼）焊接薄板沖壓?jiǎn)渭邢靼氤善方M合（無焊接條件）薄板鑄鐵鋼塑料創(chuàng)造設(shè)計(jì)是通過對(duì)過去的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的分解與綜合，使之成為新事物的過程。在工程設(shè)計(jì)過程中，不僅要充分了解現(xiàn)實(shí)主體，而且要通過想象創(chuàng)造出新的事物，善于觀察、善于思考是創(chuàng)造性思維的核心

綜上，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4個(gè)方面的內(nèi)容：功能設(shè)計(jì)、質(zhì)量設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、創(chuàng)造設(shè)計(jì)。主要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容：基本原則、步驟、方法等第二節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本過程1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到整體、從粗略到精細(xì)、統(tǒng)籌兼顧、權(quán)衡利弊、反復(fù)檢查、逐步改進(jìn)。如：減速器的設(shè)計(jì)從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到整體、從粗略到精細(xì)、統(tǒng)籌兼顧、權(quán)衡利弊、反復(fù)檢查、逐步改進(jìn)。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本步驟明確待設(shè)計(jì)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制粗略估算構(gòu)件的主要尺寸尋找成品，例如：標(biāo)準(zhǔn)件、常用件、通用件等，找不到則：1.畫工作面草圖；2.在工作面之間填材料；3.改變工作面大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式、系統(tǒng)地產(chǎn)生新方案；4.按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)指標(biāo)評(píng)價(jià)，選擇最佳方案；5.尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)；6.對(duì)照各種要求、限制，反復(fù)改進(jìn)；7.強(qiáng)度、剛度及各種功能指標(biāo)核算；8.機(jī)械制圖9.制備技術(shù)文件。以螺栓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程1、確定螺栓的直徑d由螺栓所要承擔(dān)的載荷根據(jù)計(jì)算得到或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。一般來說：d=1.25δ選標(biāo)準(zhǔn)值d2、確定螺栓離壁外表面的距離螺栓頭直徑D有d查手冊(cè)。壁面和法蘭面過渡區(qū)半徑r根據(jù)經(jīng)驗(yàn)r=一半壁厚δ所以，螺栓軸心到壁的距離是3、確定法蘭厚度h,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)這樣，就可按標(biāo)準(zhǔn)畫出螺栓和螺母。4、確定法蘭寬度根據(jù)螺母和螺栓頭大小及一定的余量f確定，f主要根據(jù)鑄件精度和構(gòu)件大小而定。最后倒角。第三節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的性質(zhì)一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單重復(fù)的操作性工作，而是創(chuàng)造性工作工程知識(shí)是從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的前提，巧妙組合是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的核心。以一個(gè)超載保護(hù)裝置為例，介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新空間和優(yōu)化潛力要求設(shè)計(jì)一個(gè)功能可靠、制造方便的過載保護(hù)裝置。作用當(dāng)從動(dòng)軸6過載時(shí)，其上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞中斷，但主動(dòng)軸1仍可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，要求過載中斷后，該裝置容易恢復(fù)到先前的狀態(tài)。過載保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方案很多，可將該裝置