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機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圍繞著實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)定功能,提高產(chǎn)品質(zhì)量和壽命,降低產(chǎn)品成本的目標(biāo)進(jìn)行,設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意滿足以下要求。
01
有利于強(qiáng)度和剛度的提高
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通過載荷分擔(dān)、載荷抵消、載荷分布等措施可以改善單個(gè)零件的受力大小和受力狀況。如用深溝球軸承和推力軸承構(gòu)成的滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu),分別用兩種軸承承受徑向載荷和軸向載荷,從而發(fā)揮各自軸承的承載優(yōu)勢(shì)。又如安裝兩個(gè)斜齒輪的軸系,通過合理選擇齒輪螺旋角的旋向和大小,可使軸向力部分抵消。再如漸開線齒輪的齒面修緣可以使載荷沿齒寬均勻分布。
通過降低零件的最大應(yīng)力、減小應(yīng)力集中、合理利用材料性能等措施可以提高零部件的承載能力。如截面積相同的條件下,采用空心軸以提高其抗彎和抗扭性能,減小其最大應(yīng)力。又如采取提高零件表面質(zhì)量、增大過渡圓角半徑、避免截面形狀突然變化等措施均可提高零件的疲勞強(qiáng)度。再如利用材料抗彎、抗拉、抗壓特性的差別,盡量以較少的材料獲得較大的強(qiáng)度和剛度。
02
充分考慮毛坯選擇、加工、裝配、維修等工藝性要求
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和尺寸大小、生產(chǎn)條件、批量大小等選擇毛坯類型。常用的毛坯有棒料、管料、板料、鑄件、鍛件等。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡單、受力較小的零件常用棒料、管料或板料。箱體一般采用鑄件或焊件。尺寸較大而形狀比較復(fù)雜的箱體常選用鑄件;形狀簡單、生產(chǎn)批量小的箱體宜選用焊接件。受力較大的傳動(dòng)零件常選用鍛件。
在滿足使用要求的前提下,零件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單,外形力求用最易加工的平面、圓柱面或其組合表面來構(gòu)成,并使加工表面的數(shù)量和面積盡可能小。如棒料或管料毛坯尺寸與零件尺寸盡量相近,以減小機(jī)械加工量;鑄件或鍛件中需要機(jī)加工的配合表面應(yīng)與非加工面相區(qū)分。鑄件、鍛件或焊接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均應(yīng)遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意采取措施保證零件有準(zhǔn)確的工作位置。如通過定位銷保證聯(lián)接零件間正確的安裝位置;相互嚙合的兩個(gè)齒輪采用略有差異的齒寬,保證在有裝配誤差的情況下嚙合齒寬不受影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)盡可能減少配合面數(shù)量和配合面長度,減少聯(lián)接件、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格,保證安裝或維修時(shí)的操作空間。
03
重視結(jié)構(gòu)的宜人化設(shè)計(jì)
為保證機(jī)器安全可靠地工作,充分發(fā)揮機(jī)器的效率,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不應(yīng)忽視人的因素。所謂結(jié)構(gòu)的宜人化設(shè)計(jì)即是要保證機(jī)械結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)使操作方便省力、減少操作者疲勞和錯(cuò)誤;減小機(jī)器的振動(dòng)和噪聲;改善工作環(huán)境溫度、濕度和光線照度,使操作者在生理和心理上感到安全舒適。
通常機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參考同類型零部件的典型結(jié)構(gòu)采用類比、變異、組合等方式進(jìn)行。
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