1、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新,結(jié)構(gòu)設(shè)計：指零件的結(jié)構(gòu)形狀及零件間的聯(lián)接關(guān)系的設(shè)計。是機(jī)械設(shè)計的主要組成部分，是涉及問題最多、最具體、工作量最大的工作階段。據(jù)統(tǒng)計，在整個機(jī)械設(shè)計過程中，平均約80%的時間用于結(jié)構(gòu)設(shè)計。 結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素：材料的力學(xué)性能，零部件的功能，工作條件，加工工藝，裝配，使用，成本，安全，環(huán)保等。 結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點是：實踐性、細(xì)節(jié)性、多樣性與創(chuàng)造性 工程知識是從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，巧妙構(gòu)型與組合是結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)造性設(shè)計的核心。,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新,結(jié)構(gòu)方案的變異設(shè)計 提高性能的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計 結(jié)構(gòu)的宜人化設(shè)計 新型結(jié)構(gòu)設(shè)計,機(jī)械結(jié)構(gòu)的變異設(shè)計,構(gòu)形變異設(shè)計法首先按照零件的功能確定零件的基本構(gòu)

2、形,在此基礎(chǔ)上逐步考慮相關(guān)性、結(jié)構(gòu)要素、力學(xué)、材料、工藝性等諸多因素。 零件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形亦因上述多項條件的引人發(fā)生漸變,最終獲得滿足要求的合理零件構(gòu)形。,零件的工作表面是決定機(jī)械功能的重要因素，工作表面的設(shè)計是零部件設(shè)計的核心問題。 工作表面的主要幾何參數(shù)有表面的形狀、尺寸、表面數(shù)量、位置、順序等。,1、工作表面的變異,螺釘?shù)墓δ芊治?頭部：裝拆作用,尾部：導(dǎo)向作用,桿身：受力作用,彈簧,2 連接的變異,連接作用是通過零件間工作表面的互相接觸實現(xiàn)的，不同形式的連接由于相接觸的工作表面形狀及表面間所施加的緊固力不同，會對零件的自由度形成不同的約束。,以軸轂為例,1）固定連接 2）滑動連接 3）轉(zhuǎn)動

3、連接 4）移動、轉(zhuǎn)動連接,3 支承變異,功能移植,指相同或相似的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)不同的功能。可以通過聯(lián)想、類比、移植等創(chuàng)新技法獲得新功能。 如通過齒輪的嚙合，可以產(chǎn)生齒式聯(lián)軸器 螺栓的摩擦防松，可以移植產(chǎn)生出星盤聯(lián)接、容差環(huán)聯(lián)接、壓套聯(lián)接。 液壓傳動本來是用于動力傳動，若將液壓產(chǎn)生的動力用于變形就可以移植到聯(lián)接功能上來。,功能移植實例,結(jié)構(gòu)元素的變異與演化,結(jié)構(gòu)元素主要是指結(jié)構(gòu)的形狀、數(shù)量、位置、聯(lián)接等要素。經(jīng)過變異的結(jié)構(gòu)元素可適應(yīng)不同的工作要求，或比原的結(jié)構(gòu)具有更良好而完善的功能。 軸轂聯(lián)接的主要結(jié)構(gòu)是鍵聯(lián)接，單健有方鍵、半圓鍵，主要靠鍵的側(cè)面來工作。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩較大時，可以采用雙鍵聯(lián)接。如果轉(zhuǎn)

4、矩再大，就要采作花鍵聯(lián)接，按照工作要求的不同，花鍵又有矩形花鍵、三角形花鍵、梯形花鍵。 離合器根據(jù)不同的要求也有不同的形式。,材料特性利用,結(jié)構(gòu)形狀要有利于材料性能的發(fā)揮。如鑄鐵的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高，因此鑄鐵就要設(shè)計成承受抗壓狀態(tài)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。 陶瓷材料承受局部集中載荷的能力差，在與金屬件的連接中，應(yīng)避免其弱點。 塑料是常用的加工材料之一，質(zhì)量輕，成本低，能制成很復(fù)雜的形狀，但強(qiáng)度、剛度低，易老化。,材料的性能互補(bǔ),將剛性與柔性材料合理搭配，在剛性部件中對某些零件賦予柔性，使其能用接觸時的變形不補(bǔ)償工作表面幾何形狀的誤差。 為提高材料的耐磨性，常采用銅合金，白合金等耐磨性好的材料，但它

5、們的價格較貴，而且強(qiáng)度低。因此一般只把它們粘附有零件的表面。,形狀適應(yīng)不同的材料,選用不同的材料，往往會有不同的結(jié)構(gòu)形狀。如夾子，分別是木材、塑料與金屬時的形狀。,加工工藝結(jié)構(gòu)構(gòu)型,對于機(jī)械加工的零件，在構(gòu)型上要考慮到使裝卡、加工與測量時間比較短，設(shè)備費用低等因素。 加工面的形狀力求簡單，尺寸盡量小，位置就方便裝卡與刀具的退出，避免在斜面上鉆孔，避免在內(nèi)表面上進(jìn)行復(fù)雜的加工等。 對于復(fù)雜的零件，加工工序增加，材料浪費、成本將增加。為改變這樣的結(jié)構(gòu)可采用組合來實現(xiàn)同瓢潑大雨的功能。,結(jié)構(gòu)構(gòu)型實例,安裝方便，便于運輸,聯(lián)接結(jié)構(gòu)的簡化,只有精煉的，簡單的才是設(shè)計的進(jìn)步，也是設(shè)計者的愿望。 聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，可以充分利用塑料零件的彈性變形，使搭鉤與凹槽實現(xiàn)聯(lián)接，裝配過程簡單、準(zhǔn)確、操作方便。 金屬缺點成的鉸鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于常用的載荷很少的鉸鏈結(jié)構(gòu)，若用塑料制作就可以將結(jié)構(gòu)大大簡化。,宜人結(jié)構(gòu),宜人結(jié)構(gòu)是指機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)該適合人的生理和心理要求，使得操作安全，準(zhǔn)確、省力、簡便、減輕操作的疲勞，提高工作效率。 減少操作疲勞的結(jié)構(gòu)應(yīng)使操作者保持一種自然狀態(tài)。 提高操作能力結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮人的手與腳的用力方法，使之容易操作。 減少操作錯誤