机械创新设计 教学课件 作者 徐起贺 第七章　机械结构方案的创新设计.ppt

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1、第七章　机械结构方案的创新设计第一节　实现零件功能的结构设计与创新第二节　结构元素的变异与创新第三节　提高性能的结构设计与创新第四节　便于制造和操作的结构设计与创新第五节　机械结构的宜人化创新设计第一节　实现零件功能的结构设计与创新一、功能分解每个零件的不同部位承担着不同的功能，并具有不同的工作原理。若将零件功能分解、细化，则会有利于提高其工作能力，有利于开发新功能，从而使零件整体功能更趋于完善。图7-1　螺钉头的扳拧结构第一节　实现零件功能的结构设计与创新图7-2　组合式螺钉头第一节　实现零件功能的结构设

2、计与创新图7-3　法兰面螺钉头第一节　实现零件功能的结构设计与创新图7-4　自钻自攻螺钉尾部结构二、功能组合第一节　实现零件功能的结构设计与创新图7-5　组合功能轴承第一节　实现零件功能的结构设计与创新图7-6　带轮与飞轮组合功能零件第一节　实现零件功能的结构设计与创新三、功能移植功能移植是指相同或相似的结构可以实现完全不同的功能,这样可以通过联想、类比和移植等创新技法获得新功能。例如，齿轮啮合常用于传动，但也可以将啮合功能移植到联轴器，制成齿式联轴器，同样的还有滚子链联轴器。第二节　结构元素的变异与创新一

3、、轴毂联接的结构元素变异与创新轴毂联接的主要结构形式是键联结。单键的结构形状有方形、半圆形，主要是靠键的侧面工作。当传递的转矩不能满足载荷要求时需要增加键的数量，就变为双键联结。若进一步增加其工作能力就出现了花键。花键的形状又有矩形、梯形、三角形、渐开线形以及滚珠花键。将花键的形状继续变换，由明显的凸凹形状变换为不明显的，就产生了无键联结，即成形轴联接，如图7⁃7所示。图7-7　键联结的结构元素变异a)平键　b)半圆键　c)花键　d)滚珠花键　e)成形轴毂联接第二节　结构元素的变异与创新图7-8　弹性环联接

4、二、棘轮传动的结构元素变异与创新第二节　结构元素的变异与创新图7-9　棘轮机构第二节　结构元素的变异与创新图7-10　功能面的形状变换第二节　结构元素的变异与创新图7-11　工作面的数量变换第二节　结构元素的变异与创新图7-12　工作面的位置变换第二节　结构元素的变异与创新三、传统螺钉旋具的结构元素变异与创新1.传统螺钉旋具的现有技术1)完成拧紧或松开螺钉需多次重复螺钉旋具头插入和离开螺钉端槽的动作，使用者手部扭转动作不能连续，工作费力、不灵活、效率低。2)拧紧或松开不同规格的螺钉，螺钉旋具的规格也应不同，

5、需要有成套的螺钉旋具。2.螺钉旋具的新型结构(1)组合刀头螺钉旋具　这种螺钉旋具的结构特点是刀头的大小和形状是可以更换的，备有一组可供不同需要选用的刀头，放置在螺钉旋具的刀柄内(见如图7-13)，更换比较方便，在很大程度上解决了传统螺钉旋具存在的第二个问题，所以得到了用户的认可。第二节　结构元素的变异与创新(2)棘轮式螺钉旋具　这种螺钉旋具的结构特点是刀头与刀柄可以做相对运动，而且相对运动的方向是可以控制的，因此可以实现螺钉旋具不离开螺钉就可以重复螺钉旋具的扭转动作，具有工作连续、效率高等特点。(3)压转式

6、螺钉旋具　该螺钉旋具变传统的转动刀柄拧螺钉为推进手柄即可使螺钉拧紧或放松，在弹簧作用下退回手柄，再次推进手柄工作，刀头不离开螺钉可重复工作，效率较高。图7-13　组合刀头螺钉旋具第二节　结构元素的变异与创新图7-14　压转式螺钉旋具1—螺钉旋具头　2—锁紧套　3—螺钉旋具杆4、6—手柄　5—操纵钮四、传统扳手的结构元素变异与创新1.传统扳手的现有技术第二节　结构元素的变异与创新图7-15　活扳手示意图2.新型多功能扳手——铰链式扳钳第二节　结构元素的变异与创新图7-16　呆扳手示意图第二节　结构元素的变异与

7、创新图7-17　铰链式扳钳的结构图1—扳杆　2—钳钩　3—销轴　4—扇形钳体　5—V形钳口6、7—钳口边　8—钳口角　9—弧边　10—圆孔五、机构运动副元素中介体变换创新第二节　结构元素的变异与创新图7-18　移动副的滑滚转换1、2—构件　3—滚柱1.移动副元素的中介体变换第二节　结构元素的变异与创新图7-19　滚动导轨的结构形式a)三角形滚动导轨　b)矩形滚动导轨　c)十字交叉滚动导轨2.转动副元素的中介体变换第二节　结构元素的变异与创新图7-20　转动副的滑滚转换1、2—构件　3—钢球　4—保持架(图c

8、中为附加滚动体)3.螺旋副的中介体滑滚转换第二节　结构元素的变异与创新图7-21　螺旋副的滑滚转换1、2—构件　3—钢球第三节　提高性能的结构设计与创新一、发挥材料性能的结构设计与创新铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度，因此承受弯矩的铸铁结构截面多为非对称形状，以使承载时最大压应力大于最大拉应力，从而充分发挥其优势。图7⁃22所示为两种铸铁支架结构的比较，显然图7⁃22b所示方案的最大压应力大于最大拉应力，符合铸铁