机械结构设计概论

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1、第十二章机械结构设计概论12-1结构设计在机械设计中的地位12-2结构设计的内涵12-3结构设计的基本过程12-4结构设计方案的评价标准12-1结构设计在机械设计中的地位一.机械设计的成果都是以一定的结构形式表现出来的。二.机械设计中，各种计算都要以一定的结构为基础。三.在设计中，结构设计是个很活跃的因素，正确地选择或设计结构，常可以显著地提高设计的质量。12-2结构设计的内涵一.结构设计的定义结构设计就是将抽象的工作原理变成技术图样的过程。二.结构设计包括的内容1.功能设计：为满足主要机械功能要求，在技术上的具体化。2.质量设计：兼顾各种要求和限制，提高产品的质量和

2、性能价格比，它是现代工程设计的特征。3.优化设计和创新设计：用结构设计变元等方法系统地构造优化设计解空间，用创造性设计思维方法和其它科学方法优选和创新。12-3结构设计的基本过程一.明确待设计构件的主要任务和限制二.粗略估算构件的主要尺寸三.寻找成品，例如：标准件、常用件、通用件等，找不到则：1.画工作面草图；2.在工作面之间填材料；3.改变工作面大小、方位、数量及构件材料、表面特性、连接方式、系统地产生新方案；4.按技术、经济和社会指标评价，选择最佳方案；5.寻找所选方案中的缺陷和薄弱环节；6.对照各种要求、限制，反复改进；7.强度、刚度及各种功能指标核算；8.机械

3、制图9.制备技术文件。创新设计的类型一.开发设计——新任务、新方案，以开创和探索创新如：支票打印机二.变异设计——以已有的产品为基础，针对缺点或新要求进行变异。如：洗衣机系列产品三.反求设计——针对已有的先进产品或设计，进行深入的分析和研究，探索并掌握关键技术，在消化吸收的基础上开发出同类的创新产品。如：新型全自动洗衣机的设计创新设计的特点一.独创性和新颖性二.实用性三.多方案选优创新设计的基本技法简介1.智力激励法（brainstorm)2.德尔菲（Delphi）法（意见征询表发给专家）3.635法（6个人、每人提3个想法、5分钟）4.5W2H法（why、what、

4、who、when、where;Howtodo?Howmuch?）5.设问法（转化、引伸、变动、放大、缩小、替代、重组等）6.特性列举法（缺点列举法、希望列举法等）7.联想发明法（相关联的、相对立的、有因果关系或从属关系的等）8.组合创新法结构方案的创新设计一.结构设计的特征——创造性、细节性、多样性、复杂性：不唯一性二.结构方案变异设计1.功能面的变异2.连接的变异3.支承的变异4.材料的变异三.提高性能的设计(自学§12.2，p391~399)四.宜人化结构设计五.新型结构设计1.功能面的变异—表面的形状、尺寸大小、表面数量、顺序、位置等例如：螺钉头的功能面变异2.

5、连接的变异例如：轴毂连接轴与轮毂连接相对自由度的类型固定连接：轴与毂完全固定，不具有相对运动，需要限制6个方面的自由度。滑动连接：连接后轴与毂可以沿轴向相对移动，其他自由度被限制，需要限制5个自由度。转动连接：连接后，毂可以在轴向相对转动，其他自由度被限制，需要限制5个自由度移动、转动连接：连接后，毂既可以沿轴向相对移又可以相对转动，其他自由度被限制，需要限制4个自由度3.支承的变异单轴支点位置的变异锥齿轮传动轴系支点位置变异支点轴承类型的变异4.材料的变异例如：弹性联轴器的材料与结构1.适合人的生理特点的结构设计减少疲劳的设计2.适合人的心理特点的结构设计减少观察错

6、误的设计例如：显示器表盘设计减少操作错误的设计例如：操作手柄的形状设计1.弹性结构设计2.组合结构设计3.快动连接结构设计12-4结构设计方案的评价标准功能作用原理结构（最小原则）安全可靠性人机学加工制造检验装配运输使用维修回收费用法律