机械创新设计第六章-机械结构与创新设计课件

第六章第六章 机械结构与创新设计机械结构与创新设计 目录：第一节 机械结构设计的概念与基本要求第二节 转动副的结构与创新设计第三节 移动副的结构与创新设计第四节 构件的结构与创新设计第五节 机架的结构与创新设计第六节 机械零件结构的集成化与创新设计第七节 机械产品的模块化与创新设计第六章 机械结构与创新设计 目录：第一节 机械结构设计的概念与基本要求一、机械结构设计机械结构设计就是将原理方案设计结构化，即把机构系统转化为机械实体系统的过程。二、机构设计的基本要求1、功能要求2、使用要求3、结构工艺性要求4、人机学要求 第一节 机械结构设计的概念与基本要求一、机械结构设计第二节 转动副的结构与创新设计一、对转动副结构的基本要求保证两个构件之间的相对运动是转动，即两构件只能做相对转动。对转动副结构的基本要求是保证两相对回转件的位置精度、承受压力、减小摩擦损失和保证使用寿命。图6-1 转动副第二节 转动副的结构与创新设计一、对转动副结构的基本要求 二、轴承作为转动副滚动轴承内圈连接一个构件，外圈连接一个构件；设计要点是滚动轴承的类型选择、零件的周向定位与轴向定位、零件与轴承内外圈的配合问题。图6-2 滑动轴承作为转动副图6-3 滚动轴承作为转动副二、轴承作为转动副图6-2 滑动轴承作为转动副图6-3 三、滑动轴承的特点及常见结构形式（一）滑动轴承的基本结构形式图6-4 整体式径向滑动轴承1-轴承座 2-整体轴瓦 3-油孔 4-螺纹孔图6-5 剖分式径向滑动轴承1-轴承座 2-轴承盖 3-双头螺纹 4-螺纹孔 5-油孔 6-油槽 7-剖分式轴瓦图6-6 调心式滑动轴承三、滑动轴承的特点及常见结构形式图6-4 整体式径向滑动轴（二）径向滑动轴承的轴瓦结构 1、轴瓦的形式与构造图6-7 整体式轴瓦a)整体轴套 b）卷制轴套图6-8 对开式厚壁轴瓦（二）径向滑动轴承的轴瓦结构图6-7 整体式轴瓦图6-8 2、轴瓦的定位图6-10 销钉固定轴瓦图6-9 对开式薄壁轴瓦2、轴瓦的定位图6-10 销钉固定轴瓦图6-9 对开式薄3、油孔及油槽的开设图6-11 常见的油孔、油槽形式图6-12 油槽位置对油膜承载能力的影响3、油孔及油槽的开设图6-11 常见的油孔、油槽形式图6-（三）液体静压润滑轴承图6-13 液体静压径向轴承原理结构图（三）液体静压润滑轴承图6-13 液体静压径向轴承原理结构图6-14 间隙可调式滑动轴承a）三油叶轴承 b）四油叶轴承（四）其他结构形式的滑动轴承图6-14 间隙可调式滑动轴承（四）其他结构形式的滑动轴承四、滚动轴承的特点及常见结构形式图6-15 滚动轴承的基本结构a）深沟球轴承 b）圆柱滚子轴承1-内圈 2-外圈 3-滚动体 4-保持架四、滚动轴承的特点及常见结构形式图6-15 滚动轴承的基本第三节 移动副的结构与创新设计一、对移动副结构的基本要求导向精度高刚度大耐磨性高及结构工艺性好等 图6-16 移动副的例子第三节 移动副的结构与创新设计一、对移动副结构的基本要求 图二、滑动导轨的特点及常见结构形式1、导轨截面的基本形式图6-17 滑动导轨截面形状二、滑动导轨的特点及常见结构形式1、导轨截面的基本形式图6-2、常用导轨的组合形式图6-19 导轨的组合形式之二图6-18 导轨的组合形式之一图6-20 导轨的组合形式之三2、常用导轨的组合形式图6-19 导轨的组合形式之二图6-三、滚动导轨的特点及常见结构形式图6-21 滚动导轨示意图之一图6-22 滚动导轨示意图之二图6-23 滚动轴承导轨三、滚动导轨的特点及常见结构形式图6-21 滚动导轨示意图第四节 构件的结构与创新设计一、杆类构件1、连杆类构件2、凸轮推杆类构件图6-24 杆状构件图6-25 杆状构件端部的结构形式第四节 构件的结构与创新设计一、杆类构件1、连杆类构件2、凸二、盘类构件图6-26 盘状的杆件图6-28 连杆长度的调节图6-27 曲杆长度的调节1、5-杆 2-连杆 3-销子 4-螺母 6-滑块 7-曲柄销 8-螺杆二、盘类构件图6-26 盘状的杆件图6-28 连杆长度的图6-29 盘状凸轮结构图6-31 涡轮结构a）整体式 b）过盈配合联接式 c）螺栓联接式 d）拼铸式图6-30 齿轮结构a）实心式 b）腹板式 c）轮辐式图6-29 盘状凸轮结构图6-31 涡轮结构图6-30 图6-33 带轮结构a）实心式 b）腹板式 c）孔板式 d）轮辐式图6-32 链轮结构a）实心式 b）腹板式 c）组合式（焊接）d）组合式（螺栓联接）图6-33 带轮结构图6-32 链轮结构三、轴类构件1、直轴类:由轴上零件的轴向定位和周向定位确定轴的结构2、曲轴类:由曲拐的数量、支撑和平衡配重来设计曲轴的结构图6-34 棘轮结构图6-36 机构示意图图6-37 偏心轮图6-35 槽轮结构三、轴类构件1、直轴类:由轴上零件的轴向定位和周向定位确定轴图6-42 偏心轴图6-41 蜗杆轴图6-40 齿轮轴图6-39 凸轮轴图6-38 曲轴图6-42 偏心轴图6-41 蜗杆轴图6-40 齿轮轴工作执行机构种类繁多，其构件类型也多，设计时要具体问题具体分析，这是最能体现创新的环节之一。图6-43 轴的结构图6-44 滚子的结构形式四、其他活动构件工作执行机构种类繁多，其构件类型也多，设计时要具体问题具体分五、执行机构的执行构件图6-46 拨盘的结构形式图6-45 棘爪的结构形式图6-47 齿轮式自锁性抓取机构图6-48 斜楔杠杆五、执行机构的执行构件图6-46 拨盘的结构形式图6-45图6-50 曲柄摇块机构型摆缸式活塞泵图6-49 六齿摆线齿轮泵图6-51 曲柄滑块式送料装置图6-52 颚式破碎机图6-50 曲柄摇块机构型摆缸式活塞泵图6-49 六齿摆第五节 机架的结构与创新设计一、机架的分类和基本要求 机架的种类虽然很多，但根据其结构形状可大体分为四类，即梁型、板型、框型和箱型。图6-53 机架按机构形状的分类a）摇臂钻床 b）车床 c）预应力钢丝串扰及机架 d）开式锻压及机架e）闭市锻压机机架 f）珠饰压力机机架 g）机械传动箱体第五节 机架的结构与创新设计一、机架的分类和基本要求图6-二、保证机架功能的结构措施1、合理确定截面的形状和尺寸1）无论圆形、方形，还是矩形，空心截面都比实心的刚度大，故机架一般设计成空心形状2）无论实心截面或者空心截面，在受力方向上，尺寸大的抗弯刚度大，圆形截面的抗扭刚度高，矩形截面沿长轴方向抗弯刚度高。3）加大外廓尺寸，减少壁厚可提高抗弯、抗扭刚度。4）封闭截面比开口截面刚度大。2合理布置隔板和加强肋 隔板和加强肋也称肋板和肋条。合理布置隔板和加强肋通常比增加支承件的壁厚的综合效果更好。二、保证机架功能的结构措施图6-54 纵向隔板的布置图6-55 加强肋的几种常见形式图6-54 纵向隔板的布置图6-55 加强肋的几种常见形3、合理开孔和加盖4、提高局部刚度和接触刚度5、增加阻尼以提高抗振性6、材料的选择7、结构工艺性 图6-56 连接部分的结构图6-57 提高导轨连接处局部刚度图6-58 床身结构的抗振性3、合理开孔和加盖 图6-56 连接部分的结构图6-图6-61 自攻自锁螺钉图6-60 法兰面螺钉头图6-59 螺钉头的扳拧结构第六节 机械零件结构的集成化与创新设计图6-61 自攻自锁螺钉图6-60 法兰面螺钉头图6-5图6-63 功能集成的滚动轴承图6-62 带轮与飞轮集成图6-64 齿轮-轴-轴承的集成图6-63 功能集成的滚动轴承图6-62 带轮与飞轮集成第七节 机械产品的模块化与创新设计一、模块化设计的涵义模块是指一组具有同一功能和接合要素，但性能、规格或结构不同却能互换的单元。模块化设计是在对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、规格不同地产品。这种设计方法称为模块化设计。二、模块化设计实例 电磁环境检测系统中，要求锅状天线能绕水平轴在90范围内旋转，而且能绕垂直轴360旋转，整套运动系统安装在三角支架上。因此组成该系统的模块有天线模块、绕水平轴旋转模块、绕垂直轴旋转模块、支撑模块和控制模块。第七节 机械产品的模块化与创新设计一、模块化设计的涵义 图6-65 数控车床模块化部件图6-65 数控车床模块化部件图6-68 电动机与减速器图6-67 电动缸图6-66 电磁环境检测系统的模块图6-68 电动机与减速器图6-67 电动缸图6-66 图6-71 电磁环境检测系统图6-70 电磁环境检测系统图6-69 典型模块示意图图6-71 电磁环境检测系统图6-70 电磁环境检测系统本章完本章完