结构设计
(1)结构设计是设计方案的具体体现,通过结构设计,实现设计方案的合理性与否直接影响产品的性能表现;
(2)结构形式受材料选择、尺寸确定、加工工艺和装配工艺等因素的影响,合理的设计对控制产品成本至关重要;
(3)机械设计中的计算针对特定的机构或结构进行,而结构设计则是进行科学计算的基础。
结构设计要求
(1)与尺寸相关的要求:传动功率、流量、连接尺寸、工作高度等;
(2)与结构布置相关的要求:物料流动方向、运动方向和位置、零部件运动分配等;
(3)与材料确定的相关要求:耐磨性、疲劳寿命、耐腐蚀能力等;
(4)空间边界限制条件:轴间距、轴的方向、零部件装入限制、最大外形尺寸等。
结构设计总体要求
(1)全面表达:总体结构设计方案图应清晰反映产品的结构形状、尺寸、位置关系和材料,并详尽描述重要细节,以准确传达设计意图。
结构设计原则
(1)明确:
a. 功能明确:结构设计应确保准确实现功能要求,明确各部件功能之间的联系,合理连接零部件,实现特定功能的结构需求。
b. 作用原理明确:实现各功能的作用原理应清晰明确,尽量避免静不定问题,保证能量流、物料流和信号流的方向明确。
c. 工况载荷明确:掌握工况条件及载荷状态(大小、类型、工作时间等),为参数计算和材料选择提供依据。
(2)简单:零件数目少、连接关系便于理解、零部件形状尽量简洁,有利于降低制造成本、简化装配工艺、提高精度和可靠性。
(3)安全:确保产品在预计工作寿命内正常运行,不会危害使用者和环境。安全要求可通过直接、间接或提示性方式实现。
结构变换方法
(1)形状变换:改变功能面形状,获得新的结构形式;
(2)位置变换:改变功能面之间相对位置,演化结构方案;
(3)数量变换:改变零件或功能面数目,调整结构;
(4)尺寸变换:改变零件尺寸或零部件间距,改变结构形态。
结构设计准则
(1)满足功能要求:任务匹配合理、功能集中;
(2)考虑到造型:尺寸比例协调、形状统一、色彩搭配适当;
(3)考虑加工工艺性:铸件、锻件、机加工件的结构和工艺适应性;
(4)考虑装配:合理划分装配单元、准确装配、方便拆卸、简化流程;
(5)满足强度要求:等强度结构、改善受力状况、减少应力集中、平衡载荷;
(6)自助性:自加强、自保护;
(7)有利于循环利用:拆卸简单、零件可维修、材料易分离;
(8)有利于标准化;
(9)考虑热膨胀;
(10)考虑腐蚀。