第6章机械结构设计

第6章机械结构设计本章主要内容讲解结构件的功用及基本类型；讲解结构方案设计的基本原则和原理；讲解结构设计中的强度和刚度问题；介绍支承件的结构设计；介绍结构设计中的工艺问题；介绍结构设计中各种材料的特点。本章目的掌握结构件的功用及基本类型；掌握结构方案设计的基本原则和原理；掌握结构设计中的强度和刚度问题；了解支承件的结构设计；了解结构设计中的工艺问题；了解结构设计中各种材料的特点。1结构件的功用及基本类型一、结构件的功用1、承受载荷2、传递运动和动力3、保持有关零部件之间的相对位置和运动关系4、其它功用如保护、盛装润滑油、防护、造型等作用。二、结构件的分类从设计、制造等角度：分为法兰类、轴套类、轴类、箱体类、支承件等。从毛坯工艺的角度：铸造件、焊接件、锻造件、铆接或粘接件等。二、零件的相关四、零件的结构要素直接相关部位的设计满足间接相关条件直接相关部位——〉工作部分——〉工作部分+联结（安装）部分箱体类零件可看成支架的变形轴类零件2结构方案设计的基本原则和原理一、结构方案设计的基本原则三个原则：明确、简单、安全可靠。1、明确（1）功能明确（2）工作原理明确（3）使用工况和承载情况明确（4）制造、检验、安装、运输、调试等要求2、简单3、安全可靠分直接、间接、提示性安全技术。二、结构方案设计原理1.等强度原理2.合理力流原理3.变形协调原理4.力平衡原理有些机械结构在上作中，由于设计不合理产生一些附加载荷，如斜齿轮啮合的轴向推力，往复运动或回转运动的惯性力等，这些附加载荷降低了结构的寿命与精度，必须加以克服，相应采取有效措施把它平衡掉。5.功能（任务）分配原理功能分配有三种情况:即一个零件完成几种功能:如管道法兰能联接、分离、密封；一个零件完成一种功能:几个零件完成一种功能:如受横向载荷的燥拴联接，一般都在螺栓外侧加套筒承担剪力，螺拴只起须紧作用，这样既减轻了重量，工作又安全可靠。从另一个角度看，同一个零件的不同部位可承担不同的功能，不同的部位可用不同的材料，如蜗轮的青铜齿因耐磨，铸铁轮芯用来承载。进行相同功能的任务分配，当功率、力或尺寸大到一定程度时，就把同一个功能分配给若干个相同功能的载体来承担，如用几根三角带传递转矩，同一处采用多个相同的轴承等。6.结构自助原理/自补偿原理通过选择构件及其在系统中的合理布置，使构件之间相互支持以达到功能加强的作用称为自助。在正常状态下有加强功能、减载或平衡的作用，在非正常状态下有保护和自救的作用。在自助结构中，总作用是由初始作用和辅助作用共同完成的。而辅助作用是由初始作用伴随而生的，如斜齿啮合产生的轴向力等。1）自增强结构如压力机曲柄结构。2）自平衡结构如离心调速器等。3）自保护结构如摩擦离合器、带传动等。7.稳定性原理如力的稳定性和热稳定性。3结构设计中的强度和刚度问题一、通过结构设计降低应力减小变形1.合理确定界面形状2.合理确定轴向尺寸如镗杆，小锥齿轮轴等悬臂端。3.合理选择支撑形式4.合理利用材料特性钢材铸铁二、改善零件的受力状况1载荷分流2载荷均化3载荷抵消如轴向力的抵消等。三、预加载荷1弹性强化2塑性强化3预紧（如轴承、螺栓等等）四、刚度和强度其它问题1提高疲劳强度和动刚度2提高零件的接触强度和接触刚度1）增大球面支撑的综合曲率半径2）以面接触代替线接触或点接触3）采用变位齿轮提高齿面接触强度4）其它如增加单位面积接触点数、合理提高表面硬度等等。其它各节，如支撑件的结构设计结构设计中的工艺问题材料的选择等已有机制工艺等课程专门介绍。本课程略。作业：ENDOFCHAPTER6