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机械结构设计中有哪些基本原则和设计准则

机器布局设计中的基滥觞基本则

机器布局形式千差万别,但其功能的实现险些都与力(力矩)的孕育发生、转换通报有关。机器零件具有足够的承载能力是保障机器布局功能实现的先决前提。以是在机器布局设计中,根据力学理论对零件的强度、刚度和稳定性进行阐发是必弗成少的,并在此根基上,进行布局优化设计。。谋略机帮助布局优化设计已被广泛利用于工程实际中。但它所依附的力学模型与繁杂的实际布局及工况有差距,力学模型的精度平日很难前进;对轻细繁杂一些的实际布局仍旧停顿在零件尺寸的优化上,而基础布局一样平常还得预先选定,只能针对一个详细的实例获得一个特定的数值解,并不能给予偏向性指示。是以谋略机帮助布局优化设计不能代替工程常识的阐发与总结,结合实例阐发,掌握前进布局承载能力的布局设计原则,并为布局的立异设计供给可借鉴的思路。

机器布局设计中的设计准则

一、实现预期功能的设计准则

产品的设计主要目的是为了实现预定的功能要求,是以实现预期功能的设计准则是布局设计首先斟酌的问题。要满意功能要求,必须做到以下几点。

(1)明确功能。布局设计是要根据其在机械中的功能和与其他零部件互相的连接关系,确定参数尺寸和布局外形。零部件主要的功能有遭遇载荷、通报运动和动力,以及包管或维持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹等。设计的布局应能满意从机械整体斟酌对它的功能要求。

(2)功能合理的分配。产品设计时,根据详细环境,平日有需要将义务进行合理的分配,即将一个功能分化为多个分功能。每个分功能都要有确定的布局承担,各部散播局之间应具有合理、和谐的联系,以达到总功能的实现。多布局零件承担同一功能可以减轻零件包袱,延长应用寿命。

(3)功能集中。为了简化机器产品的布局,低落加工资源,便于安装,在某些环境下,可由一个零件或部件承担多个功能。功能集中会使零件的外形加倍繁杂,但要有度,否则反而影响加工工艺、增添加工资源,设计时应根据详细环境而定。

二、满意强度要求的设计准则

(1)等强度准则

零件截面尺寸的变更应与其内应力变更相适应,使各截面的强度相等。按等强度道理设计的布局,材料可以获得充分的使用,从而减轻了重量、低落资源。如悬臂支架、阶梯轴的设计等。

(2)合理力流布局

为了直不雅地表示力在机器构件中如何通报的状态,将力看作如同水在构件中流动,这些力线汇成力流。表示这个力的流动在布局设计考察中起侧紧张的感化。

力流在构件中不会中断,任何一条力线都不会忽然消掉,一定是从一处传入,从另一处传出。力流的另一个特点是它倾向于沿最短的路线通报,从而在最短路线相近力流密集,形成高应力区。其它部位力流稀疏,以致没有力流畅过,从应力角度上讲,材料未能充分使用。是以,若为了前进构件的刚度,应该尽可能按力流最短路线来设计零件的外形,削减承载区域,从而累积变形越小,前进了全部构件的刚度,使材料获得充分使用。

如悬臂部署的小锥齿轮,锥齿轮应只管即便接近轴承以减小悬臂长度,前进轴的弯曲强度。图5.4例举几个范例的实例。

(3)减小应力集中布局

当力流偏向急剧迁移改变时,力流在迁移改变处会过于密集,从而引起应力集中,设计中应在布局上采取步伐,使力流转向平缓。应力集中是影响零件疲惫强度的紧张身分。布局设计时,应只管即便避免或减小应力集中。其措施在响应的章节会作先容,如增大年夜过度圆角、采纳卸载布局等。如图5.5。

(4)使载荷平衡布局

在机械事情时,常孕育发生一些无用的力,如惯性力、斜齿轮轴向力等,这些力不只增添了轴和轴衬等零件的负荷,低落其精度和寿命,同时也低落了机械的传动效率。所谓载荷平衡便是指采取布局步伐部分或整个平衡无用力,以减轻或打消其不良的影响。这些布局步伐主要采纳平衡元件、对称部署等。

例如,同一轴上的两个斜齿圆柱齿轮所孕育发生的轴向力,可经由过程合理选择轮齿的旋向及螺旋角的大年夜小使轴向力互相抵消,使轴承负载减小。

三、满意刚度布局的设计准则

为包管零件在应用刻日内正常地实现其功能,必须使其具有足够的刚度。

四、斟酌加工工艺的设计准则

机器零部件布局设计的主要目的是:包管功能的实现,使产品达到要求的机能。然则,布局设计的结果对产品零部件的临盆资源及质量有着弗成低估的影响。是以,在布局设计中应力争使产品有优越的加工工艺性

所谓好的加工工艺指的是零部件的布局易于加工制造,任何一种加工措施都有可能不能制造某些布局的零部件,或临盆资源很高,或质量受到影响。是以,对付设计者熟识一种加工措施的特征异常紧张,以便在设计布局时尽可能的扬长避短。

实际中,零部件布局工艺性受到诸多身分的制约,如临盆批量的大年夜小会影响坯件的天生措施;临盆设备的前提可能会限定工件的尺寸;此外,造型、精度、热处置惩罚、资源等方面都有可能对零部件布局的工艺性有制约感化。是以,布局设计中应充分斟酌上述身分对工艺性的影响。

五、斟酌装置的设计准则

装置是产品制造历程中的紧张工序,零部件的布局对装置的质量、资源有直接的影响。有关装置的布局设计准则简述如下

(1)合理划分装置单元

整机应能分化成多少可零丁装置的单元(部件或组件),以实现平行且专业化的装置功课,缩短装置周期,并且便于逐级技巧查验和维修。

(2)使零部件获得精确安装

包管零件准确的定位。

防止装置差错。

(3)使零部件便于装置和拆卸

布局设计中,应包管有足够的装置空间,如扳手空间;避免过长共同以免增添装置难度,使共同面擦伤,如有些阶梯轴的设计;为便于拆卸零件,应给出安顿拆卸对象的位置,如轴承的拆卸。

六、斟酌造型设计的准则

产品的设计不仅要满意功能要求,而且还应斟酌产品造型的美学代价,使之对人孕育发生吸引力。从生理学角度看,人60%的抉择取决于第一印象。技巧产品的社会属性是商品,在买方市场的期间,为产品设计一个能吸引顾客的外不雅是一个紧张的设计要求;同时造型美不雅的产品可使操作者削减因精力疲倦而孕育发生的误操作。

外不雅设计包括三个方面:造型、颜色和外面处置惩罚

斟酌造型时,应留意下述三个问题:

(1)尺寸比例和谐

在布局设计时,应留意维持形状轮廓各部分尺寸之间平均和谐的比例关系,应故意识地利用“黄金瓜分法”来确定尺寸,使产品造型更具美感。

(2)外形简单统一

机器产品的形状平日由各类基础的几何形体(长方体、圆柱体、锥体等)组合而成。布局设计时,应使这些外形共同适当,基础外形应在视觉上平衡,靠近对称又不完全对称的形状易孕育发生倾倒的感到;只管即便削减外形和位置的变更,避免过分杂乱;改良加工工艺

(3)色彩、图案的支持和点缀

在机器产品外面涂漆,除具有防止腐蚀的功能外,还可增强视觉效果。恰当的色彩可使操作者眼睛的疲惫程度低落,并能前进对设备显示信息的辨别能力。

单色只应用于小构件。大年夜的分外是运动构件假如只用一种颜色就会显得单调无层次,一个小小的附加色块会使全部色调生动起来。在多个颜色并存的环境下,应有一个起主导感化的底色,和底色相对应的颜色叫比较色。但在一个产品上,不合色调的数量不宜太多,太多的色彩会给人一种华而不实的感到。

惬意的色彩大年夜约位于从浅黄、绿黄到棕的区域。这个趋势是渐暖,正黄正绿每每显得不惬意;强烈的灰色调显得压抑。对付冷情况利用暖色,如黄、橙黄和红。对付热心况用冷色,如浅蓝。所有颜色都应淡化。别的,经由过程必然的色彩设置设置设备摆设摆设可使产品显得安然、牢固。将外形变更小的、面积较大年夜的平面设置设置设备摆设摆设浅色,而将运动、生动轮廓的元件设置设置设备摆设摆设深色;深色应安置于机器的下部,浅色置于上部。

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