1、1,第六章 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2,第一節(jié)概述,一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)和重要性 經(jīng)過(guò)原理方案構(gòu)思僅能提出實(shí)施各分功能的原理方案圖。為了生產(chǎn)出滿足要求的產(chǎn)品，還必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又稱技術(shù)設(shè)計(jì)，它的任務(wù)是將原理設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)化，確定機(jī)器各零部件的材料、形狀、尺寸、加工和裝配。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是涉及到材料、工藝、精度、設(shè)計(jì)計(jì)算方法、實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械制圖等許多學(xué)科領(lǐng)域的一項(xiàng)復(fù)雜、綜合性的工作。,3,機(jī)械設(shè)計(jì)的最終成果都是以一定的結(jié)構(gòu)形式所表現(xiàn)，并且按照設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工、裝配出產(chǎn)品，以滿足使用要求。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作質(zhì)量對(duì)滿足產(chǎn)品功能要求有十分重要的意義。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)，各種計(jì)算都要以確定的結(jié)構(gòu)為基

2、礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)計(jì)公式都只適用于某種特定的機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)。如果不事先選定某種結(jié)構(gòu)，機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算是無(wú)法進(jìn)行的。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到整機(jī)性能、零部件的強(qiáng)度、剛度和使用壽命及加工工藝性、人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性、運(yùn)輸安全性等。 綜上所述，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高可靠性，降低產(chǎn)品成本的重要工作。,4,二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:設(shè)計(jì)零部件形狀、數(shù)量、相互空間位置、選擇材料、確定尺寸、進(jìn)行各種計(jì)算、按比例繪制結(jié)構(gòu)方案總圖。若有幾種方案時(shí)，需進(jìn)行評(píng)價(jià)決策，最后選擇最優(yōu)方案。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)、反求工程等多種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還要充分考

3、慮現(xiàn)有的各種條件，如加工條件、現(xiàn)有材料、各種標(biāo)準(zhǔn)零部件、相近機(jī)器的通用件等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從定性到定量、從抽象到具體、從粗略到詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程。,5,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟如圖。每個(gè)步驟的內(nèi)容敘述如下: (1)明確對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 主要明確對(duì)功率、扭矩、傳動(dòng)比、生產(chǎn)率、連接尺寸、相互位置、耐腐蝕性、抗蠕變性、規(guī)定的工作材料、空間大小、安裝限制、制造及運(yùn)輸、包裝等方面的要求。 (2)主功能載體初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主功能載體是指承受主功能的元件(即零件或部件)，如減速箱中的齒輪和軸。在這一步驟中，主要是初步確定這些零部件的結(jié)構(gòu)形狀、幾何尺寸和空間位置。 （3）分功能載體的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分功能包括支承、潤(rùn)滑密封、冷卻、

4、防松等。分功能載體如軸承、密封圈、箱體和端蓋等。主要憑經(jīng)驗(yàn)或粗略估算初步確定結(jié)構(gòu)形狀。,6,(4)檢查各功能載體結(jié)構(gòu)的相互影響及配合性 檢查各功能載體的結(jié)構(gòu)形狀、幾何尺寸和空間位置是否相互干涉，盡量使各部分結(jié)構(gòu)之間有合理的聯(lián)系。 (5)詳細(xì)設(shè)計(jì)各功能載體結(jié)構(gòu) 這部分是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，主要確定各功能載體的幾何尺寸、相互位置等。設(shè)計(jì)人員要充分運(yùn)用自己所掌握的知識(shí)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段，并考慮加工 (6)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 設(shè)計(jì)中可能有多種方案，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，選出最優(yōu)方案。 (7)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)一步修改完善 對(duì)確定的最優(yōu)方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改、完善，主要是檢查和分析產(chǎn)品將要出現(xiàn)的故障和主要薄弱環(huán)節(jié)，并采取有

5、效措施進(jìn)一步修改設(shè)計(jì)。,7,因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面:一是質(zhì)的設(shè)計(jì)，定性分析構(gòu)形(各零件形狀、數(shù)目、位置關(guān)系)；二是量的設(shè)計(jì)，定量計(jì)算尺寸，決定材料；三是按比例繪制結(jié)構(gòu)圖。 對(duì)于改進(jìn)型設(shè)計(jì)，即改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品，從分析現(xiàn)有產(chǎn)品的缺點(diǎn)或干擾因素出發(fā)，提出新的要求明細(xì)表。這時(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)中有關(guān)初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)步驟，可視情況靈活處理。圖5-2為改進(jìn)型設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要目標(biāo)是:保證功能、提高性能、降低成本。,8,4.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)、內(nèi)容和步驟,圖51 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟,設(shè)計(jì) 任務(wù) 對(duì)結(jié) 構(gòu)設(shè) 計(jì)的 要求,主要 功能 載體 初步 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì),各分 功能 載體 初步 結(jié)構(gòu)

6、設(shè)計(jì),檢查 各功 能載 體結(jié) 構(gòu)的 相互 影響 和協(xié) 調(diào)性,詳細(xì) 設(shè)計(jì) 主分 功能 載體 結(jié)構(gòu),對(duì) 設(shè)計(jì) 進(jìn)一 步修 改、 完善,技術(shù) 和 經(jīng)濟(jì) 評(píng)價(jià),結(jié)構(gòu) 決策,結(jié)構(gòu)圖紙,是,否,9,10,機(jī)械結(jié)構(gòu)是機(jī)械功能的載體，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是依據(jù)所確定的功能原理方案設(shè)計(jì)出實(shí)體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能體現(xiàn)出所要求的功能，用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣表示。結(jié)構(gòu)圖應(yīng)表示出結(jié)構(gòu)件的形狀、尺寸及所用的材料，同時(shí)還必須考慮加工工藝、強(qiáng)度、剛度、精度、壽命、可靠性及零件間的相互關(guān)系，有關(guān)造型設(shè)計(jì)及人機(jī)工程等問(wèn)題也應(yīng)在這一階段解決。,11,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括機(jī)器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面內(nèi)容，它們之間既有聯(lián)系，又有區(qū)別，本章將著重討

7、論零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的共性問(wèn)題。 如果說(shuō)功能原理設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的先進(jìn)性、新穎性，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和成本的7080，因此說(shuō)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及問(wèn)題最多，工作量最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。本章將重點(diǎn)討論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的共性問(wèn)題。,12,第二節(jié) 零件的功用及基本類型 零件是構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的基本元素。 一、零件的功用 各種零件具有的功能主要有：承受載荷、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、保證或保持有關(guān)零件或部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系等。 1承受載荷 機(jī)械設(shè)備在工作中受到多種力的作用，這些力都要由零件承受。 正確分析零件受力的類型、大小、方向及其對(duì)零件工作正常的影響，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)和保證。,13,這些力包括機(jī)械裝

8、置工作所需的力，零件所受的重力，由于速度波動(dòng)使零件受到的慣性力，由于做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使零件受到的離心力，直接接觸的零件之間的摩擦力，在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的零件受到介質(zhì)的作用力 (液壓力、風(fēng)阻力)，對(duì)連接結(jié)構(gòu)施加的 預(yù)緊力(螺紋聯(lián)接、過(guò)盈聯(lián) 接)，由于溫度變化而產(chǎn)生 的附加載荷等。 如圖6-2所示減速器結(jié)構(gòu)中， 齒輪傳動(dòng)所受到的力通過(guò)軸 傳遞給軸承，其中的徑向力 和切向力通過(guò)軸承傳遞給箱 體，軸向力經(jīng)軸承傳遞給端 蓋，再經(jīng)端蓋傳遞給箱體。,14,2傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 機(jī)械裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以確 定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡 實(shí)現(xiàn)給定的功能。原動(dòng)機(jī) 的運(yùn)動(dòng)特性通常與執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的要求不匹配，需要傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)將原動(dòng)機(jī)提供的運(yùn) 動(dòng)和

9、動(dòng)力進(jìn)行變換，包括 對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡、規(guī)律、頻 率等特征的變換。 擺桿3的作用是把運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力傳給滑枕2，以便使 刨刀1實(shí)現(xiàn)直線住復(fù)運(yùn)動(dòng) 并切下金屬。,15,軸4和擺桿3都具有傳遞運(yùn)動(dòng)的功能。由于摩擦力的存在，它們也承受一定的彎矩和扭矩。,16,3 . 保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系 仍以車床為例：車床主軸箱和床身之間應(yīng)有嚴(yán)格的相對(duì)位置關(guān)系。即主軸中心線應(yīng)與床身上的導(dǎo)軌平行，保證沿導(dǎo)軌移動(dòng)的刀架上所裝刀具的尖端走出與主軸軸線平行的軌跡，以車削出準(zhǔn)確的圓柱體。同時(shí)，還要求后座頂尖與主軸頂尖的連線與床身導(dǎo)軌平行。要求床身導(dǎo)軌本身要具有相應(yīng)的直線度，受熱、受力變形小等。,17,4 、其它功用

10、 有些零件還具有其它一些功用，如箱體除了保證各傳動(dòng)軸的相對(duì)位置及其中心距外還起著包容和保護(hù)傳動(dòng)件的作用，還可以盛裝潤(rùn)滑油。有的結(jié)構(gòu)件還兼有或主要用作防護(hù)或裝飾作用，要求具有一定的外形及色彩。,18,二、零件的分類 零件的形狀雖然千差萬(wàn)別，但根據(jù)它們?cè)跈C(jī)器（或部件）中的作用和形狀特征，通過(guò)比較、歸納，可大體將它們劃分為幾種類型： 軸套類 盤蓋類 叉架類 箱體類,19,軸套類零件結(jié)構(gòu)的主體部分大多是同軸回轉(zhuǎn)體，它們一般起支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件、傳遞動(dòng)力的作用，因此，常帶有鍵槽、軸肩、螺蚊及退刀槽或砂輪越程槽等結(jié)構(gòu)。,1、 軸套類零件,20,21,盤蓋類零件一般包括法蘭盤、端蓋、壓蓋和各種輪子等。它在機(jī)器中主

11、要起軸向定位、防塵、密封及傳遞扭矩等作用。 盤蓋類零件主體一般為不同直徑的回轉(zhuǎn)體或其他形狀的扁平板狀，其厚度相對(duì)于直徑小得多，常有凸臺(tái)、凹坑，均勻分布安裝孔、輪輻和鍵槽等結(jié)構(gòu)。,2、 盤蓋類零件,22,23,24,3、 叉架類零件,叉架類零件包括各種拔叉、連桿、搖桿、支架、支座等。此類零件多數(shù)由鑄造或模鍛制成毛坯，經(jīng)機(jī)械加工而成。結(jié)構(gòu)大都比較復(fù)雜，一般分為支承部分、工作部分和連接安裝部分。其上常有凸臺(tái)、凹坑、銷孔、螺紋孔及傾斜結(jié)構(gòu)。,25,26,箱體類零件主要用來(lái)支承、包容和保護(hù)運(yùn)動(dòng)零件或其他零件，也起定位和密封作用。它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，內(nèi)部有空腔、軸承孔、凸臺(tái)或凹坑、肋板及螺孔等結(jié)構(gòu)，毛坯多為鑄

12、件，經(jīng)機(jī)械加工而成。,4、 箱體類零件,27,28,29,30,三、零件的相關(guān) 在機(jī)械設(shè)備中，每一個(gè)零件都不是獨(dú)立存在的，機(jī)械設(shè)備的功能是依靠零部件的形狀、尺寸和相對(duì)位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械設(shè)備中，必須使零部件之間保持確定的關(guān)系，才能保證其功能的實(shí)現(xiàn)，組成機(jī)器，這種零件之間確定性的關(guān)系稱為零件之間的相關(guān)。 某個(gè)零件與另一個(gè)（零件）或幾個(gè)零件有裝配關(guān)系或相互位置關(guān)系，稱為相關(guān)。,31,零件的相關(guān) 在機(jī)械系統(tǒng)中，各零件通常成鏈狀、樹(shù)狀或網(wǎng)狀相互聯(lián)接，構(gòu)成完整的機(jī)械網(wǎng)絡(luò)。,32,說(shuō)明： 1）零件的相關(guān)分為直接相關(guān)和間接相關(guān)兩類： （1）直接相關(guān)：凡是兩零件有直接裝配關(guān)系的。 （2）間接相關(guān)：沒(méi)有直接裝

13、配關(guān)系的相關(guān)。 間接相關(guān)又分為位置相關(guān)和運(yùn)動(dòng)相關(guān)兩類： 位置相關(guān)是指兩零件在相互位置上有要求。 運(yùn)動(dòng)相關(guān)是指一零件的運(yùn)動(dòng)軌跡與另一零件有關(guān)。 要滿足運(yùn)動(dòng)相關(guān)條件，一般需要一個(gè)或幾個(gè)位置相關(guān)的中間件來(lái)達(dá)到，上例中的床身導(dǎo)軌就是這樣的中間件。,33,四、零件的結(jié)構(gòu)要素 零件的形體常通由多個(gè)表面構(gòu)成，這些構(gòu)成零件形體的表面稱為零件的結(jié)構(gòu)要素。 一個(gè)零件與其他零件形成直接相關(guān)關(guān)系的結(jié)構(gòu)要素，或與工作介質(zhì)相接觸的結(jié)構(gòu)要素稱為工作要素 (或工作表面)，其他結(jié)構(gòu)要素稱為連接要素 (或連接表面)。 每一個(gè)零件都有工作表面。零件的工作表面決定著零件的工作能力和工作質(zhì)量，所以零件工作表面的設(shè)計(jì)是零件設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題

14、。,34,每個(gè)零件的工作表面部不是孤立存在的，每個(gè)工作表面和與之相接觸的表面相互配合，共同起作用，所以零件的工作表面都是成對(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)中共同考慮材料的選擇搭配，表面的形狀、尺寸，配合公差的分配，熱處理方式的選擇等。例如螺栓和螺母的螺紋工作表面共同設(shè)計(jì)，滑動(dòng)軸承與軸的軸頸表面共同設(shè)計(jì)，主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪的齒廓表面共同設(shè)計(jì)。 鑒于工作表面對(duì)零件工作能力影響的重要性，因而常用零件工作表面的設(shè)計(jì)計(jì)算方法有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) (有些屬于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))，這些標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的算法嚴(yán)格、統(tǒng)一、規(guī)范。,35,連接表面將各個(gè)工作表面連接成為完整形體，并保證零件的工作表面的形狀、尺寸和位置在工作中不被破壞。連接表面的設(shè)計(jì)方法

15、較為靈活，沒(méi)有統(tǒng)一的過(guò)程和標(biāo)準(zhǔn)，也不要求有統(tǒng)一的解答，因此零件的連接表面設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員最 能發(fā)揮創(chuàng)造性思維的重要方面。 連接表面設(shè)計(jì)方法雖較靈活， 但也應(yīng)遵守以下的原則: 1)不影響工作表面的功能。 2)不影響零件運(yùn)動(dòng)。 3)不影響操作。,36,37,圖6-1所示車床中的床腿1是典型的支承件，也稱大件。它的底面是安裝部分，上表面是工作部分作用是支承床身7，而床腿的工作部分恰與床身的安裝部分相聯(lián)結(jié)，因此也具有安裝部分的持點(diǎn)，只是受力比底面小些。床身兩端下表面為安裝部分，床頭上表面及導(dǎo)軌為工作部分，而床頭與主軸箱的聯(lián)結(jié)部分相當(dāng)于安裝部分。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常先確定工作部分，后確定聯(lián)結(jié)部分。工作部分主

16、要考慮工作面的形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量等，而聯(lián)結(jié)部分主要考慮強(qiáng)度、剛度等要求。,38,第三節(jié) 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的基本原則和原理 一、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的基本原則 確定和選擇結(jié)構(gòu)方案時(shí)應(yīng)遵循三項(xiàng)基本原則是：明確、簡(jiǎn)單和安全可靠。 1明確 所謂明確是指對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所應(yīng)考慮的問(wèn)題都應(yīng)在結(jié)構(gòu)方案中獲得明確的體現(xiàn)與分但。,39,(1)功能明確 所選擇結(jié)構(gòu)要達(dá)到預(yù)期的功能，每個(gè)分功能有確定的結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān)，各部分結(jié)構(gòu)之間有合理的聯(lián)系。要避免冗余結(jié)構(gòu)，盡量減少靜不定結(jié)構(gòu)。在圖5-3(a)中，傳遞轉(zhuǎn)矩是鍵還是圓錐面，零件的軸向定位是軸的臺(tái)階面還是圓錐面，兩者均不明確。這是一種功能不明確的結(jié)構(gòu)。圖5-3(b)兩種功能都是由

17、圓錐面承擔(dān)，是一種好結(jié)構(gòu),40,(2)工作原理明確 所選結(jié)構(gòu)的物理作用明確，從而可靠地實(shí)現(xiàn)能量流(力流)、物料流和信息流的轉(zhuǎn)換或傳導(dǎo)。,在功能原理設(shè)計(jì)中需要通過(guò)某種(或某些)物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)給定的功能要求。 實(shí)際使用的機(jī)械裝置在工作中必然同時(shí)進(jìn)行著多種物理過(guò)程，例如由于受力引起零部件變形和磨損，由于受熱引起的零部件形狀、尺寸、位置變化等，還有電、磁、光、化學(xué)等過(guò)程，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮這些自然過(guò)程的進(jìn)行對(duì)機(jī)械裝置的工作過(guò)程以及對(duì)環(huán)境的影響；對(duì)可能影響主要功能實(shí)現(xiàn)的自然現(xiàn)象要采取必要的應(yīng)對(duì)措施。,41,設(shè)計(jì)者原意是滾針軸承承擔(dān)徑向力，向心球軸承承受軸向力。實(shí)際上，兩個(gè)軸承都能承受徑向力，各自受力大小因兩

18、種滾動(dòng)體不同而不確定，故容易導(dǎo)致某個(gè)軸承過(guò)載而損壞。,滾針軸承承擔(dān)徑向力，推力球軸承承受軸向力，徑向力和軸向力承受者都很清楚，因此功能和作用原理都明確。,42,（3)使用工況及承載狀態(tài)明確 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，零件的材料選擇及工作能力分析均根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)分析進(jìn)行。設(shè)計(jì)中應(yīng)避免出現(xiàn)可能造成某些要素的工作狀態(tài)不明確的結(jié)構(gòu)。,43,2簡(jiǎn)單,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在同樣可以完成功能要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的方案。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)中包含的零部件數(shù)量較少，專用零部件數(shù)量較少，零部件的種類較少，采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、操作簡(jiǎn)單等；零件的形狀簡(jiǎn)單，被加工面數(shù)量較少，所需加工工序較少，結(jié)構(gòu)的裝配關(guān)系較簡(jiǎn)單。

19、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單通常有利于加工和裝配，有利于縮短制造周期，有利于降低制造與運(yùn)行成本；簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)還有利于提高裝置的可靠性，有利于提高工作精度。,44,圖6-5吊車軌道，除作導(dǎo)軌用外， 還兼作水、空壓、油壓管道的作用， 是多功能結(jié)構(gòu)件。,45,3安全可靠 1）機(jī)器安全包括4個(gè)方面： 零件安全 主要指在規(guī)定的載荷和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，零件不發(fā)生斷裂、過(guò)度變形、過(guò)度磨損，不喪失穩(wěn)定性。 整機(jī)安全 指整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)保證在規(guī)定條件下實(shí)現(xiàn)總功能。 工作安全 對(duì)操作人員的防護(hù)，保證人身安全和身心健康。 環(huán)境安全 對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的周圍環(huán)境和人不造成危害和污染，同時(shí)也要保證機(jī)器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，如挖掘機(jī)對(duì)沼澤地工作的適應(yīng)。,46,2）安

20、全技術(shù)法 為了保證安全可靠性，而采取的技術(shù)措施： (1)直接安全技術(shù)法：是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分滿足安全可靠要求，保證在使用中不出現(xiàn)危險(xiǎn)，主要遵循下面 3個(gè)原理。 A、構(gòu)件可靠性原理。 組成技術(shù)系統(tǒng)的各零件之間的聯(lián)接在規(guī)定載荷和時(shí)間內(nèi)完全處于安全狀態(tài)。這就必須做到:構(gòu)件中受力、使用時(shí)間和使用環(huán)境是清楚的;選擇的計(jì)算理論和方法、材料是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證且可靠的;試驗(yàn)負(fù)荷要高于工作負(fù)荷;嚴(yán)格限定使用時(shí)間和范圍。,47,B、有限損壞原理。在使用時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)功能干擾或零件出現(xiàn)斷裂時(shí)，不會(huì)使主要部件或整機(jī)遭到破壞。這就要求失靈的零件易于查找和更換，或者能被另一零件所代替，如采用安全銷、安全閥和易損件等。對(duì)于可能松脫的零

21、件加以限位，使 其不致脫落造成機(jī)器 事故。,如圖5 - 9a 表示螺釘 松脫后會(huì)落入機(jī)器內(nèi)， 使機(jī)器不能工作， b 圖表示螺釘松脫后， 受到限位，不致掉入 系統(tǒng)中。,48,C、冗余配置原理 當(dāng)技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生故障或失效對(duì)會(huì)造成人身安全或重大設(shè)備事故，為了提高可靠性，常采用重復(fù)的備用系統(tǒng)。如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的雙驅(qū)動(dòng)、三驅(qū)動(dòng)和副油箱；壓力容器中兩個(gè)安全閥；為確保煤礦井下絕對(duì)安全，對(duì)排水的水泵系統(tǒng)采用兩套或三套配置(一套運(yùn)轉(zhuǎn)，一套維修，一套備用)。,49,(2) 間接安全技術(shù) 間接全技術(shù)使得當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)通過(guò)防護(hù)系統(tǒng)和保護(hù)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的安全可靠。并且系統(tǒng)的工作狀態(tài)較容易恢復(fù)。 間接安全技術(shù)可以在傳動(dòng)鏈

22、中設(shè)置安全保護(hù)裝置，使得當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生過(guò)載時(shí)，安全保護(hù)裝置中的某些結(jié)構(gòu)損壞，使傳動(dòng)鏈中斷，保護(hù)傳動(dòng)鏈中的其他零件(特別是重要零件)不受損壞。使得零件損壞造成的影響范圍盡量小。其類型是多種多樣的。如液壓回路中的安全閥、電路系統(tǒng)中的保險(xiǎn)絲等，都是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)危險(xiǎn)或超負(fù)荷時(shí)，自行脫離危險(xiǎn)狀態(tài)。,50,圖511具有故障顯示正常的精過(guò)濾器:液壓回路中，精過(guò)濾器芯2被堵時(shí)，差壓計(jì)1發(fā)出信號(hào)，而單向閥3打開(kāi)，回路仍正常工作。,51,(3)提示性安全技術(shù)法。既不能直接保證安全可靠，又沒(méi)有保護(hù)或防護(hù)措施，僅能在事故出現(xiàn)以前發(fā)出報(bào)警和信號(hào)，提醒人們注意，如指示燈，警鈴等。,52,3 安全可靠,安 全 可 靠,機(jī) 器 安

23、 全,安 全 技 術(shù) 法,零件安全,整機(jī)安全,工作安全,環(huán)境安全,直接安全技術(shù)法,間接安全技術(shù)法,提示性安全技術(shù)法,53,二、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)原理 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常應(yīng)用下述各項(xiàng)原理： 1 .等強(qiáng)度原理（包括零件和整機(jī)） 對(duì)于同一個(gè)零件來(lái)說(shuō)，各處應(yīng)力相等，各處壽命相等，叫等強(qiáng)度。這樣可使結(jié)構(gòu)有相等強(qiáng)度，從而達(dá)到充分利用材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。如圖5-12a)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不等，而且強(qiáng)度差，b)圖的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不等，c)圖適用于鑄鐵的等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，d)圖適用于鋼的等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。,54,等強(qiáng)度原理（相對(duì)的觀點(diǎn)）通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇材料和適當(dāng)確定幾何形狀，力求構(gòu)件各處強(qiáng)度得到充分利用。目的是減輕重量，降低成本?；蛘卟扇∠鄳?yīng)措施減

24、低高應(yīng)力區(qū)應(yīng)力，提高低應(yīng)力區(qū)應(yīng)力，使應(yīng)力趨于均勻。如下圖 (1)（彎矩圖）,(2)等強(qiáng)度梁,55,圖6-9所示為增加約束變形附件以降低高應(yīng)力區(qū)應(yīng)力的兩個(gè)實(shí)例。圖中構(gòu)件1為承受載荷的主體構(gòu)件，當(dāng)在結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)約束變形的輔助構(gòu)件2時(shí)，就使構(gòu)件1左半部的應(yīng)力顯著減小，兩部分應(yīng)力趨于均勻。,56,注意以下幾點(diǎn)： 1)如果在某些結(jié)構(gòu)中追求等強(qiáng)會(huì)增大成本，則應(yīng)放棄等強(qiáng)原理。 例如在滾動(dòng)軸承軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，同一軸系兩端的兩個(gè)軸承通常受力不同，如果要求其工作壽命或承載能力相同，就需要選用不同型號(hào)的軸承，這雖然可以降低軸承成本，但是會(huì)增大加工軸承孔的工藝成本，所以應(yīng)放棄等強(qiáng)原理。,57,3) 為保護(hù)重要零部件

25、，設(shè)計(jì)中使某個(gè)零部件的承載能力較低，通過(guò)犧牲廉價(jià)易更換零件的方法保護(hù)重要零部件。 4) 有些結(jié)構(gòu)參數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)系列值，在按照等強(qiáng)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)系列圓整參數(shù)。,2)不同結(jié)構(gòu)要素的工作原理不同，承載能力的差別很大，使工作原理不同的結(jié)構(gòu)要素的承載能力相同可能會(huì)使結(jié)構(gòu)比例不協(xié)調(diào)。 例如自行車的車架和軸承、輪胎的承載能力相差較大，這種情況下通常采用多次更換易損零件的方法解決，將承載能力較低的結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)成較易更換的結(jié)構(gòu)。,58,2. 合理力流原理 所有機(jī)械設(shè)備、工程結(jié)構(gòu)都與力、力矩和運(yùn)動(dòng)有關(guān)。 把力的傳遞過(guò)程（路線）稱為力流。既然是“過(guò)程”，那么人的眼睛能否看到力流？在通常情況下，剛性的機(jī)械零件一個(gè)

26、挨著一個(gè)，力從一個(gè)零件傳到另一個(gè)零件，人的眼睛是不能發(fā)現(xiàn)這種力的傳遞過(guò)程的。但是，如果把一個(gè)螺旋彈簧水平放置，用手通過(guò)彈簧推動(dòng)一塊放在地面的磚，可立刻看到，彈簧被壓縮的過(guò)程是由近及遠(yuǎn)(由手到磚)，直至磚被推動(dòng)。這是借助彈簧形變過(guò)程形成的臂力流。,59,假想力流是由若干條線組成的線柬，這些線沿力的傳遞方向伸展開(kāi)，稱這些假想線為力線。力在構(gòu)件中的傳遞軌跡就像電場(chǎng)中的電力線、磁場(chǎng)中的磁力線、水流中的流線一樣，按照力流路線傳遞。用力線條數(shù)的多少表示力的大小，用力線的疏密變化表示應(yīng)力的變化。 用力流和力線這兩個(gè)概念就把力這種看不見(jiàn)摸不著的物理現(xiàn)象物化，其結(jié)果是使設(shè)計(jì)師在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程能同時(shí)考慮到“兩”種物

27、化物，即零件和力，這比只考慮一種具體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的零件和一個(gè)抽象的力的概念，更容易做到細(xì)致地考慮問(wèn)題。,60,在力的傳遞過(guò)程中，力線條數(shù)不變，且連續(xù)不斷，可以封閉，但力線疏密因構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀而異，如圖5-15 所示。換句話說(shuō)，力可以無(wú)衰減地作用于很大范圍(在工程設(shè)計(jì)中，這個(gè)范圍并不大)，不同 的結(jié)構(gòu)會(huì)形成不同的傳遞方式以及 造成不同的結(jié)果(應(yīng)力不同)。,61,（1）力流路線直接、最短原則 可以使零件尺寸縮小、 節(jié)省材料，變形小，剛度好。圖15-14(a)所示的力流路線最短，結(jié)構(gòu)尺寸最小;圖15-14 (b)、圖15-14 (C)所示的力流 路線比圖15-14（a）的長(zhǎng)，故尺寸大。在力流路線近似的情

28、況下，圖5-16(b)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)又比 圖5-16(c)的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)好。,62,如果力流路線增長(zhǎng)，承載區(qū)增大，零件體積重量和變形就增大，當(dāng)然系統(tǒng)的彈性和柔性隨之增加。其關(guān)系如下圖所示。,力流路線與變形的關(guān)系,為力流路線短,圖(b),典型的彈性支承,大于圖(a),產(chǎn)生彎矩變形、剛性差,撓性支承,63,（2）力流轉(zhuǎn)向平緩原則：當(dāng)結(jié)構(gòu)斷面發(fā)生突然變化，引起力流方向的急劇改變，使得力流密度增加，產(chǎn)生應(yīng)力集中。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取措施，使力流方向變化平緩，減小應(yīng)力集中。圖5-16所示為軸轂聯(lián)接：圖a)力流方向變化急劇，A處應(yīng)力集中;圖b)力流方向變化較平緩，應(yīng)力集中小。,64,3變形協(xié)調(diào)原理,在外載荷作用

29、下，兩個(gè)相鄰零件的聯(lián)結(jié)處，由于各自受力不同，變形不同，在兩零件間產(chǎn)生相對(duì)變形，這種相對(duì)變形會(huì)引起力流密集形成應(yīng)力集中。所謂變形協(xié)調(diào)，就是使聯(lián)結(jié)的相鄰零件在外載荷作用下的變形方向相同，并盡可能減小相對(duì)變形。 如下圖為兩焊接板的變形及應(yīng)力分布。,65,一板受拉，另一板受壓，相對(duì)變形大，變形不協(xié)調(diào)，應(yīng)力分布不均勻。,改進(jìn)型設(shè)計(jì)，兩板改為板厚呈線性變化的斜接口，兩板相對(duì)變形幾乎等于零，應(yīng)力分布非常均勻。,兩板受拉，相對(duì)變形小，符合變形協(xié)調(diào)原理，應(yīng)力分布均勻。,兩焊接板的變形及應(yīng)力分布,66,4力平衡原理 為了實(shí)現(xiàn)總功能，各機(jī)構(gòu)或零件需要傳遞做功的力和力矩，例如驅(qū)動(dòng)力矩、圓周力等，這種力稱為有功力（矩）

30、。然而，與此同時(shí)常常伴隨產(chǎn)生一些(無(wú)功力)無(wú)用的力,如離心慣性力、變速慣性力、斜齒輪的軸向力等，這些力不但增加了軸和軸承等零件的負(fù)荷，降低其精度和壽命，同時(shí)也降低了機(jī)器的傳動(dòng)效率。因此，如何消除無(wú)功力的不良影響，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要問(wèn)題。 所謂力平衡就是指采取結(jié)構(gòu)措施，部分或全部平衡掉無(wú)用的力，以減輕或消除其不良影響。這些結(jié)構(gòu)措施主要有:采用平衡元件、采取對(duì)稱布置等。,67,如圖6-30所示為通過(guò)人為增加一個(gè)偏心來(lái)平衡另一個(gè)偏心產(chǎn)生的離心力。 圖5-20行星輪采用對(duì)稱布置，齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力被抵消。,68,5任務(wù)分配原理 機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能依靠所有的零部件及其結(jié)構(gòu)要素協(xié)調(diào)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械功能在零

31、部件間的分配關(guān)系通常有三種可能： 1）一載體承擔(dān)多種功能：功能集中于一載體，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本； 2）一載體承擔(dān)一種功能：功能與載體一一對(duì)應(yīng)，便于做到“明確”、“可靠”，便于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及準(zhǔn)確計(jì)算； 3）多載體共同承擔(dān)一種功能：多載體承擔(dān)同一功能可以減輕零件負(fù)載，延長(zhǎng)使用壽命。（對(duì)某些復(fù)雜功能） 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行任務(wù)分配。 例如將只靠螺拴預(yù)緊產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞橫向載荷時(shí)，會(huì)使螺栓尺寸過(guò)大，可通過(guò)增加抗剪元件，如銷、套筒和端而鍵等，以分擔(dān)橫向載荷來(lái)解決這一問(wèn)題。,69,(1)相同功能的任務(wù)分配 相同的功能可以由一個(gè)構(gòu)件來(lái)承擔(dān)，如減速箱中的齒輪軸，既承受彎矩，又承受扭矩，而對(duì)承受大功率的

32、零件，往往需要設(shè)計(jì)成大尺寸，此時(shí)可采取多個(gè)零件來(lái)分擔(dān)，從而減少零件承受的功能、縮小尺寸、減少占用空間。圖4-9組合彈簧，是幾個(gè)零件共同承擔(dān)一種功能的實(shí)例。,圖4-9組合彈簧,70,如圖4-9卸荷皮帶輪 皮帶輪的徑向力經(jīng)滾動(dòng)軸承，軸承座和螺釘傳給箱體。皮帶輪的扭矩經(jīng)螺釘、內(nèi)花鍵套傳給軸。軸只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。因而尺寸減小，節(jié)約材料。,圖4-9 卸荷皮帶輪結(jié)構(gòu),71,(2)不同功能任務(wù)分配 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，常用一個(gè)構(gòu)件來(lái)完成多個(gè)分功能，其優(yōu)點(diǎn)是零件數(shù)量少、減輕重量、降低成本，但隨著零件承受功能增加，其承載能力和限制條件也增加，使得構(gòu)件結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，給制造或安裝帶來(lái)不便。若改用多個(gè)零件，由幾個(gè)結(jié)構(gòu)

33、件分別承擔(dān)不同的功能，則任務(wù)單一，便于達(dá)到“明確”、“簡(jiǎn)單”的目標(biāo)。,72,圖525是三種不同的密封和 定位結(jié)構(gòu)，a圖軸承的密封和 定位用同一個(gè)結(jié)構(gòu)1來(lái)完成， 需用圓鋼車成，其制造費(fèi)用 高；b圖的密封和定位分別由 2擋圈和3軸套承擔(dān)。3可用管 料車成，節(jié)約材料減少加 工時(shí)間；c圖中密封件4為沖 壓件，用無(wú)屑加工代替有屑 加工，確保了密封，大大節(jié) 約工時(shí)和材料。,73,蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)中要求蝸輪齒廓表面材料具有較好的抗膠合性，同時(shí)要求輪轂材料具有較高的強(qiáng)度，傳遞動(dòng)力的蝸輪通常采用裝配結(jié)構(gòu)，輪緣采用青銅合金，輪轂采用鋼或鑄鐵。,74,6自補(bǔ)償原理 通過(guò)選擇系統(tǒng)元件及其在系統(tǒng)中的配置來(lái)自行實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)功能的

34、相互支持作用，稱為自補(bǔ)償。自補(bǔ)償在正常情況(額定載荷)下有加強(qiáng)功能、減載和平衡的含義，而在緊急情況(超載)下有自保護(hù)和救援的含義。 常見(jiàn)的自補(bǔ)償原理應(yīng)用形式有：自增強(qiáng)、自平衡和自保護(hù)： 1)自增強(qiáng) 當(dāng)輔助效應(yīng)與初始效應(yīng)的作用方向相同時(shí)，使得總效應(yīng)加強(qiáng)，就是所謂自增強(qiáng)。,75,在正常工作狀態(tài)下輔助效應(yīng)與初始效應(yīng)的作用方向相同，總效應(yīng)為兩者之和。如圖6-12高壓容器檢查孔蓋的設(shè)計(jì)。圖(a)擰緊螺桿，使端蓋2緊貼在密封件3上，形成初始效應(yīng)。工作時(shí)間，內(nèi)部高壓P作用在端蓋2上，加強(qiáng)密封效果，產(chǎn)生輔助效應(yīng)?？傂?yīng)是兩者疊加使密封自增強(qiáng)。圖(b)是自損結(jié)構(gòu)。效應(yīng)相互抵消，密封效果不好。,圖6-13高壓容器

35、檢查孔蓋設(shè)計(jì) 1螺桿；2蓋；3密封,76,工作時(shí)，工件1受到一個(gè)F2力，該力使工件與偏心輪之間產(chǎn)生一個(gè)使偏心輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，該趨勢(shì)與Fl力的作用同向。故增大了夾緊力F的作用，且該作用隨著F2的增大而增大。,圖6-14 偏心夾緊示意圖 1-工件 2-偏心輪 3-支承軸,77,圖613自增強(qiáng)作用的密封裝置，壓力P使帶錐面圓盤1更緊密地壓在密封2上，這就是利用主參數(shù)壓力P產(chǎn)生了增強(qiáng)密封的輔助作用。,圖613 密封裝置 1圓盤；2密封,78,2)自平衡 自平衡通常是使正常載荷下的輔助效應(yīng)同初始效應(yīng)相反并達(dá)到平衡或部分平衡狀態(tài)，以克服不利影響。,在機(jī)械裝置工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)多種物理過(guò)程，其中有些過(guò)程會(huì)

36、對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，通過(guò)設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)形式，可以使一些不利因素相互抵消。 機(jī)械裝置在傳遞工作載荷的同時(shí)需要承擔(dān)一些不做功的力，由于這些力的作用，使得機(jī)械裝置傳遞有用工作載荷的能力降低。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡力降低這些不做功的力的作用程度，縮小其作用范圍。,79,如圖5-34所示。當(dāng)豎軸1的轉(zhuǎn)速升高而超過(guò)要求的轉(zhuǎn)速時(shí)，重錘2會(huì)自動(dòng)抬起，帶動(dòng)滑套3和杠桿系統(tǒng)4使閥門5轉(zhuǎn)動(dòng)以減少蒸汽通過(guò)量。從而降低蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速以恢復(fù)到正常值。若杠桿4聯(lián)結(jié)其它機(jī)構(gòu)，通過(guò)不同原理可調(diào)節(jié)其它機(jī)械的轉(zhuǎn)速。,80,如圖6-7所示斜齒圓柱齒輪軸系結(jié)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的軸向力經(jīng)齒輪傳遞給軸，再經(jīng)多個(gè)軸上零件和滾動(dòng)軸承傳遞到箱體，這些零

37、件都要承受軸向力的作用；軸向力的作用會(huì)影響滾動(dòng)軸承承受徑向載荷的能力。在如圖6-15所示的雙斜齒輪軸系結(jié)構(gòu)中，由于兩個(gè)斜齒輪動(dòng)產(chǎn)生的軸向力作用范圍減小，使?jié)L動(dòng)軸承的工作壽命提高。,圖67單向齒輪軸系結(jié)構(gòu),81,圖614 齒輪泵徑向力不平衡。P1與P1為液壓力，P2與P2為齒輪嚙合力，P和P為主動(dòng)齒輪軸承和被動(dòng)齒輪軸承所承受的徑向力。P和P加快了軸承的磨損。,徑向力得到平衡。在泵殼或側(cè)板上開(kāi)有徑向力平衡槽，把高壓油引到低壓區(qū)，把低壓油引到高壓區(qū)，液壓力P1得到平衡，兩個(gè)齒輪的徑向力幾乎等于P2，延長(zhǎng)了軸承的壽命。,82,3)自保護(hù) 超載時(shí)，特別是超載有可能反復(fù)出現(xiàn)時(shí)，采取自動(dòng)防止破壞的措施同采取

38、保護(hù)性破壞或采用持殊的防護(hù)裝置相比更為合理。有時(shí)，采取一定的結(jié)構(gòu)措施就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。 例如：摩擦離合器中的摩擦片，由于超載而打滑使得離合器輸入和輸出端脫開(kāi)，停止運(yùn)動(dòng)。高壓鍋當(dāng)壓力超過(guò)時(shí)，易熔塞失效，內(nèi)部壓力減小，保護(hù)高壓鍋不受損。,83,各種摩擦傳動(dòng)(如帶傳動(dòng)、摩擦離合器、摩擦無(wú)級(jí)變速器等)均具有過(guò)載打滑的特性。如圖6-17所示摩擦離合器結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳遞載荷達(dá)到最大載荷時(shí)，在內(nèi)、外摩擦片之間發(fā)生打滑，使傳動(dòng)鏈中斷，不但不會(huì)造成離合器零件的損壞，而且保護(hù)傳動(dòng)鏈中的其他傳動(dòng)零件不因過(guò)載而損壞；當(dāng)過(guò)載情況消除后，傳動(dòng)鏈自動(dòng)恢復(fù)。,84,7穩(wěn)定性原理 所謂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是指當(dāng)出現(xiàn)干擾，使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變

39、的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種與干擾作用相反的、使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的效應(yīng)。,汽缸壓力和作用在活塞桿上的工作抗力對(duì)活塞的狀態(tài)的不同影響,85,圖5-30是幾種加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施：,對(duì)于熱膨脹變形而產(chǎn)生的干擾，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取措施，使之消除。如圖626(a)結(jié)構(gòu)，由于軸發(fā)熱伸長(zhǎng)，使軸承內(nèi)部的游隙縮小甚至卡死，造成工作不穩(wěn)定；圖(b)則不會(huì)。,86,圖6-19所示為自行車前輪及轉(zhuǎn)向部分示意圖，前叉立管延長(zhǎng)線與路面交點(diǎn)A位于車輪與路面交點(diǎn)的前面，當(dāng)前輪因干擾因素偏離向正前方行駛的方向時(shí)，路面作用于車輪的向心力(B點(diǎn))對(duì)前叉的力矩使車輪恢復(fù)正確方向。,87,圖6- 20所示為汽車前輪轉(zhuǎn)向示意圖，當(dāng)前輪由于干擾因素

40、被轉(zhuǎn)向時(shí)，前輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，由于主銷相對(duì)于路面傾斜(主銷內(nèi)傾)，發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)車輪相對(duì)于車身的位置下降，車身相對(duì)于路面的位置被抬高，總勢(shì)能增大，車身有恢復(fù)較低勢(shì)能狀態(tài)的趨勢(shì)，這種作用使前輪恢復(fù)向前行駛的正確方向。,88,圖6-21所示為用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速器示意圖，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作中由于干擾因素使發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速升高時(shí)，飛球因離心力增大被甩開(kāi)，推動(dòng)推力盤及供油拉桿向右移動(dòng)，使噴油泵柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，供油量減小，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常轉(zhuǎn)速。,89,90,8、安全技術(shù)原理 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮安全技術(shù)原理，以保證系統(tǒng)正常工作。在運(yùn)用安全技術(shù)原理時(shí)，必須明確下面的定義和安全范圍。 危險(xiǎn):存在可能危害人或物的狀態(tài)。 極限危險(xiǎn):設(shè)備

41、在確定的技術(shù)過(guò)程或狀態(tài)的最大且經(jīng)認(rèn)同的特有危險(xiǎn)。 安全:危險(xiǎn)小于極限危險(xiǎn)的一種事物狀態(tài)。 保護(hù):對(duì)危險(xiǎn)的限制和防護(hù)。,91,可靠性:技術(shù)系統(tǒng)在規(guī)定的界限和時(shí)間內(nèi)，滿足使用目標(biāo)所提出的條件性要求的能力。 設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮并運(yùn)用安全技術(shù)。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN31000 規(guī)定使用三級(jí)安全技術(shù)。即。 (1)直接安全技術(shù)。 (2)間接安全技術(shù)。 (3)指示安全技術(shù)。,92,安全的考慮，主要涉及下列4 個(gè)方面; (1)企業(yè)安全:限制技術(shù)系統(tǒng)對(duì)企業(yè)的危害。 (2)工作安全:限制工作中對(duì)人的危害，限制對(duì)使用技術(shù)系統(tǒng)及工作場(chǎng)所以外的人的危害。 (3)環(huán)境安全:限制技術(shù)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的損害。 (4)保護(hù)措施:如果不可能

42、用直接安全技術(shù)將危險(xiǎn)降到要求的程度，就必須采用防護(hù)系統(tǒng)或防護(hù)設(shè)備對(duì)存在的危害限制到要求的程度。 設(shè)計(jì)師原則上應(yīng)力求采用直接安全技術(shù)，即設(shè)計(jì)的解根本不存在危險(xiǎn)，如果不能確保，則采用間接安全技術(shù)，即采用防護(hù)系統(tǒng)。指示性安全技術(shù)只是在危險(xiǎn)之前能發(fā)出警報(bào)，以及通過(guò)指示鑒別危險(xiǎn)的范圍。,93,9、降低噪聲原理 機(jī)械振動(dòng)引起噪聲，過(guò)大的噪聲影響人的身心健康。由于噪聲引起操作者疲勞，可能導(dǎo)致事故發(fā)生。噪聲是機(jī)器質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。 根據(jù)我國(guó)“工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”的規(guī)定，生產(chǎn)車間和作業(yè)場(chǎng)地噪聲不得超過(guò)85dB（90dB），機(jī)床噪聲應(yīng)小于7585dB，小型電機(jī)為5080dB，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為80dB，家用電器如電

43、冰箱應(yīng)控制噪聲小于45dB，而洗衣機(jī)噪聲則應(yīng)小于65dB。 1）機(jī)械噪聲分類 機(jī)械噪聲是由固體振動(dòng)產(chǎn)生的，在沖擊、摩擦、交變載荷和磁應(yīng)力作用下，各零部件產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出噪聲。其表現(xiàn)為：運(yùn)動(dòng)噪聲、接觸噪聲、傳力噪聲。,94,運(yùn)動(dòng)噪聲 各運(yùn)動(dòng)零部件作旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因質(zhì)量不平衡，產(chǎn)生慣性力，發(fā)生自振，引起噪聲，如聯(lián)軸器，因不平衡的慣性力及安裝偏心等產(chǎn)生噪聲。電機(jī)由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變化產(chǎn)生電磁噪聲。 接觸噪聲 機(jī)器零件因滾動(dòng)、滑動(dòng)和敲擊而產(chǎn)生噪聲，如齒輪嚙合、滾動(dòng)軸承、離合器、制動(dòng)器等。 傳力噪聲 機(jī)器零件因力的傳遞不均勻產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)出噪聲。如鏈傳動(dòng)、杠桿機(jī)構(gòu)等。液壓系統(tǒng)中，因液體的流量、壓力脈動(dòng)及液體中混

44、人空氣而產(chǎn)生流體噪聲，如齒輪油泵因吸油、排油壓力變化及困油現(xiàn)象都產(chǎn)生噪聲。,95,2）降低噪聲的原則和措施 工程系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的過(guò)程為：振源振動(dòng)共振一振動(dòng)（聲波）的傳遞。降低噪聲可針對(duì)以上幾個(gè)方面采取相應(yīng)的措施。 （l）降低噪聲 減少機(jī)器中振源的振動(dòng)，降低噪聲源是控制噪聲最有效的方法，如采用較平穩(wěn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以帶傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)代替齒輪傳動(dòng)，斜齒輪代替直齒輪，齒形鏈代替套筒滾子鏈等。對(duì)于同樣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如平型帶傳動(dòng)從結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，用無(wú)端帶或膠合接頭代金屬皮帶扣接頭，也可降低噪聲?；疖囓壍澜涌p之間因考慮熱膨脹量都留有間隙，火車行走時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，現(xiàn)在采用長(zhǎng)鋼軌的新技術(shù)，每1000m左右才有一

45、個(gè)接頭，因而大大降低了振動(dòng)和噪聲。 提高運(yùn)動(dòng)部件的平衡精度，可減小旋轉(zhuǎn)件由于質(zhì)量不均勻、重心偏離回轉(zhuǎn)中心而引起的不平衡噪聲。如家用電風(fēng)扇的葉片經(jīng)過(guò)專用的風(fēng)扇葉動(dòng)平衡機(jī)平衡后，可以將不平衡振動(dòng)的振幅控制在1m之內(nèi)，使噪聲明顯下降。,96,（2）防止共振 系統(tǒng)的工作振動(dòng)頻率與其自振頻率一致而產(chǎn)生共振現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈振動(dòng)并產(chǎn)生很大的噪聲。 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)正常的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)在共振區(qū)之外。可以采用控制系統(tǒng)剛性的辦法使共振臨界轉(zhuǎn)速n*值，使n0.75n*，；高速回轉(zhuǎn)系統(tǒng)常用減小剛性降低共振臨界轉(zhuǎn)速n*的方法使n1.2n*。 有些大而薄的零件或箱體沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，往往通過(guò)增大壁厚或合理加筋增加其剛度的方

46、法而降低噪聲。,97,（3）提高機(jī)構(gòu)的阻尼特性 阻尼減振的作用是衰減沿結(jié)構(gòu)傳遞的振動(dòng)能量，降低結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)，減弱共振頻率附近的振動(dòng)，以達(dá)到降低噪聲的目的，在工件表面上粘接或噴涂一層有高內(nèi)阻尼的材料，如塑料、橡膠、軟木、瀝青等，能減振和降低噪聲。這種方法已廣泛用于車、船體的薄壁板上。涂層材料的重量約為板材重量的30%左右。,圖4-30 有限尼層的降噪聲結(jié)構(gòu) 圖4-30是把阻尼材料貼在懸梁和地鐵車輪輪緣上以減小噪聲的結(jié)構(gòu)。,98,減振合金是一種新型減振材料，通過(guò)材料內(nèi)部晶體或原子的相互作用，增加內(nèi)損耗而減振降噪。如國(guó)產(chǎn)的錳-鋼-鋅減振合金由于熱彈性馬氏體相變孿晶或母相馬氏體相界的移動(dòng)，導(dǎo)致能量損耗

47、，其強(qiáng)度大于45號(hào)鋼，適用溫度170以下，內(nèi)耗為普通鋼材的1245倍。將減振合金制成零件或做成片、環(huán)、塞等形狀，粘貼在激烈振動(dòng)或撞擊的機(jī)件表面，即可降低機(jī)械的輻射聲。根據(jù)試驗(yàn)，錳-鋼-鋅減振合金試件與45號(hào)鋼對(duì)比，打擊噪聲低27dB，落地噪聲低于10dB。,99,4）控制噪聲的傳播 隔振 利用隔振材料或采用隔振結(jié)構(gòu)降低振動(dòng)源的固體聲傳播。通過(guò)隔振可降低噪聲1030dB。 隔振材料是彈性材料如塑料、橡膠、軟木、塑料板、酚醛樹(shù)脂、玻璃纖維板等，受力后相對(duì)變形量越大，隔振效果越好。 隔振器是具有橡膠體（主要用于高頻）、彈簧（螺旋彈簧或板彈簧，主要用于低頻）、空氣墊等隔振元件的隔振部件，根據(jù)不同要求形

48、成系列產(chǎn)品供選用。 振動(dòng)較大的機(jī)器，直接放在車間地面上，為減少振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響常采用隔振溝結(jié)構(gòu)。隔振溝處于機(jī)器與基礎(chǔ)之間，寬度100mm，填人松散軟粘的物質(zhì)，如石棉屑、粗砂等。,100,吸聲 利用吸聲材料（玻璃棉、礦渣棉、聚氨酯泡沫塑料、毛氈、微孔板等）及吸聲結(jié)構(gòu)貼附墻壁或懸掛在空中吸聲。好的吸聲材料能吸收入射聲80%90%，薄板狀吸聲結(jié)構(gòu)在聲波撞擊板面時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，吸收部分入射聲，并把聲能轉(zhuǎn)化為熱能。微穿孔板一個(gè)或兩個(gè)腔的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)利用聲波通過(guò)的空氣在小孔中來(lái)回摩擦消耗聲能，且用腔的大小來(lái)控制吸聲器的共振頻率，腔愈大，共振頻率愈低。空間吸聲體是一種高放吸聲結(jié)構(gòu)，用穿孔板作成各種形狀，中間填充

49、超細(xì)玻璃棉、礦渣棉、毛毯等吸聲材料?？臻g吸聲體分散懸掛在車間或建筑物的夭花板上，聲波由各個(gè)表面撞擊聲體，吸聲效果好，降噪值可達(dá)10.512.5dB。,101,隔聲 利用隔聲罩、隔聲間、隔聲門、隔聲屏等結(jié)構(gòu)，用聲反射的原理隔聲。簡(jiǎn)單的隔聲屏能降低噪聲510dB。1mm鋼板作隔聲門時(shí)，隔聲量約為30dB；而好的隔聲間可降低噪聲2045dB。 消聲 將消聲器、消聲箱放在電機(jī)、空氣動(dòng)力設(shè)備及管道的進(jìn)出口處，噪聲可下降1040dB，響度下降5093，主觀感覺(jué)有明顯效果。 消聲器利用聲阻、聲反射、聲干涉或空氣柱共振等原理消耗聲能，降低噪聲。 利用聲阻消聲的阻性消聲器，當(dāng)聲波通過(guò)襯貼有多孔吸聲杖料的管道時(shí)，

50、聲波將激發(fā)多孔材料中的無(wú)數(shù)小孔內(nèi)的空氣分子的振動(dòng)，其中一部分聲能將用于克服摩擦阻力和粘滯力而變?yōu)闊崮堋?102,圖4-31為干涉型消聲器，它將聲波分為兩路，使通過(guò)不同長(zhǎng)度的途徑在會(huì)合處產(chǎn)生振幅相等、位移相反的兩種聲波互相干涉而降低噪聲。,圖4-31 干涉型消聲器,103,3）低噪聲產(chǎn)品及零部件設(shè)計(jì) 目前，國(guó)外已從噪聲控制逐步發(fā)展為研制低噪聲產(chǎn)品。設(shè)計(jì)低噪聲產(chǎn)品時(shí)，必須分析產(chǎn)品中各部件的原理和結(jié)構(gòu)對(duì)噪聲的影響，從根本上來(lái)取綜合措施以降低噪聲。 （l）低噪聲齒輪傳動(dòng) 根據(jù)日本加藤與西德尼曼（Niemann）教授提出的計(jì)算漸開(kāi)線齒輪的噪聲公式為：,式中 LA在距聲源lm處的聲壓A聲級(jí)量值，dB； 齒

51、輪螺旋角； k系數(shù)，升速k4，降速k=8； i齒數(shù)比； fv速度系數(shù)，齒輪精度低、線速度高，則fv減小；重合系數(shù)； P傳遞功率，馬力（1kw=1.36馬力）。,104,利用上式可分析各多數(shù)對(duì)齒輪噪聲的影響，并粗略估算齒輪噪聲大小。 降低齒輪噪聲的主要途徑： 提高齒輪加工精度 實(shí)驗(yàn)表明，齒輪加工精度提高一級(jí)，噪聲可降低78dB。 減小齒輪的線速度。噪聲LA與線速度v的關(guān)系約為 LAavb，其中，a，b為常數(shù)。 控制齒輪參數(shù) 如加大斜齒輪的螺旋角，減小模數(shù)，增加齒數(shù)或利用變位以增加重合系數(shù)。,105,改進(jìn)齒輪結(jié)構(gòu),圖4-32 改進(jìn)齒輪結(jié)構(gòu)以降低噪聲,輪齒修緣,鉆孔,增加輪廓幅厚度,106,采用阻尼

52、材料涂層 在齒輪端面用阻尼材料涂層，采用摩擦阻尼環(huán)如圖或用高阻尼材料制造輪體。 （2）通風(fēng)機(jī)的降噪設(shè)計(jì) 高速異步電動(dòng)機(jī)采用風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫，為降低通風(fēng)機(jī)噪聲，分析其噪聲聲功率W與以下參數(shù)有關(guān)。,式中 W通風(fēng)機(jī)聲功率； 風(fēng)機(jī)效率； D風(fēng)機(jī)葉輪直徑； n風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速； Z風(fēng)路總風(fēng)阻； q體積流量。,107,10、提高精度原理 1）阿貝原則 2）補(bǔ)償原則 3）誤差縮放原則 4）誤差配置原則,108,第三節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度與剛度問(wèn)題 機(jī)械零部件的基本功能之一是承擔(dān)載荷。在載荷的作用下零部件可能會(huì)因損壞或發(fā)生較大變形而影響機(jī)械裝置主要功能的實(shí)現(xiàn)。具有足夠的強(qiáng)度和剛度是機(jī)械功能對(duì)零部件的基本要求。 在通常情況下

53、，增大零部件的尺寸和增大材料體積可以提高其強(qiáng)度和剛度。但是這種方法會(huì)同時(shí)增大裝置的體積，提高成本。 本節(jié)討論以較小的零部件尺寸和材料體積獲得較高強(qiáng)度與剛度的設(shè)計(jì)方法。,109,一、通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低應(yīng)力減少變形 1采用合理的截面形狀 由于加工工藝的原因，軸類零件多采用實(shí)心圓柱形截面。 對(duì)于承受彎矩或轉(zhuǎn)矩的軸類零件，由于材料分布距離軸心線較近，對(duì)承擔(dān)載荷的貢獻(xiàn)較小。 如果采用空心軸結(jié)構(gòu)，使較多的材料遠(yuǎn)離軸心線，使得軸上因彎矩引起的正應(yīng)力和由于轉(zhuǎn)矩引起的切應(yīng)力的分布更合理，同樣的載荷所引起的最大應(yīng)力降低，承載能力提高。 空心軸的截面慣性矩和極慣性矩都比實(shí)心軸明顯增大，所以空心軸的剛度較大。,110,

54、直徑D和質(zhì)量m的影響：,111,表6-1所示為四種不同的齒輪軸結(jié)構(gòu)，其中齒輪結(jié)構(gòu)相同，軸的跨距及支承情況相同，軸兩端均采用深溝球軸承支承，軸的直徑不同，表中列出軸的直徑(D)、質(zhì)量(m)、軸的強(qiáng)度(W)、強(qiáng)度比(W/m)、剛度(I)、撓度(f)以及滾動(dòng)軸承壽命（h）之間的關(guān)系。 由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，由于采用了空心軸結(jié)構(gòu)，使得軸的強(qiáng)度和剛度顯著提高，其中4號(hào)方案與1號(hào)方案相比，軸的外徑增大到2.3倍，質(zhì)量增加到2.2倍，而軸的強(qiáng)度和剛度分別增大到9倍和20倍。,112,表6-2列出了8種截面積相等而截面形狀不同的受彎矩梁的強(qiáng)度及剛度的比較值。由表中數(shù)值可見(jiàn)，在截面積相同的情況下，分布在遠(yuǎn)離中性軸位置

55、的材料越多，梁的強(qiáng)度和剛度都顯著提高。所以，在材料體積相同的條件下，通過(guò)合理地選擇截面形狀，可以獲得較大的承載能力。,113,1）在截面積相等的情況下，受彎梁的截面在受力方向上尺寸愈大愈好如3號(hào)的剛度是l號(hào)的25倍； 2）質(zhì)量愈向彎曲中性面兩側(cè)分散(即質(zhì)量向受力方向上的上、下兩面集中)愈好，如5號(hào)的強(qiáng)度和剛度比3號(hào)又有大幅度提高。,114,2. 合理確定軸向尺寸 改變截面形狀降低截面上各點(diǎn)的應(yīng)力，可以提高零件本身抗破壞和抗變形的能力，但不能改變其所受彎矩的大小，通過(guò)合理地確定零件軸向尺寸可以減少?gòu)澗兀瑥亩鼮橛行У靥岣邚?qiáng)度和剛度。這里所謂軸向尺寸，主要指梁或軸的支承跨距和懸伸長(zhǎng)度。,115,3

56、改善軸系支撐結(jié)構(gòu) 軸系結(jié)構(gòu)的形式是影響軸及軸上零件承載能力的重要因素。例如對(duì)于懸臂支撐的軸系結(jié)構(gòu)，設(shè)法通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)縮短懸臂長(zhǎng)度，可以有效地降低軸和軸承的載荷。,116,6-20所示：軸端受力為F，假設(shè)軸承和支座是剛體，則軸本身變形引起軸端位移為f1；若假設(shè)軸為剛體時(shí)，由于軸承和支座的彈性變形而引起的軸端位移為f2。而實(shí)際上，它們均為彈性體，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生彈性變形，故軸端總位移應(yīng)為上述兩種情況的疊加，即為：fE f1十f2 。,主軸組件的支承跨距對(duì)主軸本身剛度和對(duì)支承剛度有著很大的影響。L較大，則主軸變形較大；L較小， 則軸承的變形對(duì)主軸前端的位移影響較大。最佳跨距L0 ，可使主軸組件前端位移最小。

57、主軸組件由于受結(jié)構(gòu)限制以及保證主軸組件的重心落在兩支承點(diǎn)之間，實(shí)際的支承跨距大于最佳的支承跨距。,117,分析： 由于成本或結(jié)構(gòu)的限制，軸和軸承(包括支座)的剛度都不能無(wú)限提高。因此必須合理選擇，以求得最滿意的結(jié)果。分析發(fā)現(xiàn)，跨距L和懸伸長(zhǎng)度l之比Ll變化時(shí)，f1和f2在fE中的比重會(huì)隨之變化，如圖62l所示。曲線1和2分別為主軸本身引起的軸端位移和軸承引起的軸端位移Ll變化的函數(shù)曲線，曲線3則為上述兩曲線合成的結(jié)果。 fE最佳的問(wèn)題！,如實(shí)際跨距小于L0 ，則綜合剛度將急劇降低；如大于L0 ，則剛度緩慢降低。所以實(shí)際跨距如不能等于L0 ，則寧大勿小。通常， L0 =(23)。,118,圖6-

58、27所示為錐齒輪軸系支承方式的兩種設(shè)計(jì)方案。圖6-27a中兩軸承采用正安裝(面對(duì)面)方式，而圖6-27b中兩軸承采用反安裝(背靠背)方式，由于支承位置相對(duì)于軸承的幾何中心更偏向于支點(diǎn)外側(cè)，使得實(shí)際懸臂長(zhǎng)度變小，軸和軸承承載能力都得到提高。,119,圖6-28所示的小錐齒輪軸系結(jié)構(gòu)在原懸臂端增加了輔助支承，既提高了軸系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，同時(shí)也提高了剛度。,120,圖6-25所示為兩種吊車梁結(jié)構(gòu)方案。圖6-25a所示結(jié)構(gòu)立柱位于梁的兩端，當(dāng)?shù)跹b重物位于梁的中部時(shí)，梁中部所受彎矩較大。圖6-25b所示方案將立柱向中間靠攏，使得在梁的總長(zhǎng)度不變的情況下所受彎矩減小，提高了吊車的承載能力。,121,4充分發(fā)揮

59、材料特性 不同的材料具有不同的力學(xué)特性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)所選用材料的特性，合理地確定適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，最大限度地發(fā)揮材料的承載能力。 例如鑄鐵材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度，所以選用鑄鐵材料制作抗彎結(jié)構(gòu)時(shí)通常將截面設(shè)計(jì)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，使零件結(jié)構(gòu)的最大壓應(yīng)力大于最大拉應(yīng)力。,122,4合理利用材料特性 材料的抗彎、抗拉和抗壓特性差別較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分利用這一特點(diǎn)，盡量揚(yáng)長(zhǎng)避短。 例如：材料為鋼時(shí)應(yīng)盡量用拉、壓代替受彎；圖622所示為用三角珩架代替簡(jiǎn)支梁； 材料為鑄鐵時(shí)，則考慮用受壓代替受拉或受彎。圖623所示為結(jié)構(gòu)和大小完全相同，僅安裝方法不同的兩個(gè)鑄鐵托架。顯然圖623b方案合理。,123,二、改善零件的受力狀況 改善零件的受力狀況對(duì)提高零件的強(qiáng)度和剛度作用比較明顯，常用的方法有載荷分流、載荷均化和載荷