基础概念理解结构设计的特点(结构设计)
导语:基础概念理解:结构设计
1.结构设计的重要性:(1)结构设计是方案设计的具体化,方案设计的结果需要通过结构设计加以体现,结构的合理性直接影响产品功能的实现;
(2)结构形状与材料选择、尺寸确定、加工和装配工艺等因素密切相关,结构的合理性直接影响产品成本;
(3)机械设计中的计算是针对特定的机构或结构的,进行结构设计是进行科学计算的基础。
2.结构设计的流程:(1)决定结构的要求主要包括:
a.与尺寸相关的要求,如传动功率、流量、连接尺寸、工作高度等;
b.与结构布置有关的要求,如物料的流动方向、运动方向和位置、零部件的运动分配等;
c.与确定材料有关的要求,耐磨性、疲劳寿命、抗腐蚀能力等;
(2)决定结构的空间边界条件主要包括轴间距、轴的方向、零部件装入时的限制范围、最大外形尺寸等。
(3)总体结构设计方案图是绘制全部生产用图纸的主要依据,它应能清楚地表达产品的结构形状、尺寸、位置关系、材料等,对重要的细节应进行充分的描述,以保证设计意图能得到正确的体现。
3.结构设计的基本原则(1)明确
a.功能明确,结构设计的首要问题是保证准确实现功能要求,在结构设计时,必须使各部分功能之间的联系清楚、明确,产品零部件之间应连接合理,每一功能都必须有确定的结构来实现。
b.作用原理明确,结构设计中,实现各功能的作用原理应该是明确的,应尽量减少静不定问题,使能量流、物料流和信号流有明确的走向。
c.工况及载荷状况明确为了进行参数计算和选择材料,应确切掌握工况条件及载荷的状态如大小、类型、工作时间等。
(2)简单
简单这一原则包含三方面的要求:零件数目尽量少、零部件间的连接关系简便、零件形状尽可能简单。满足这一原则有利于降低机械装置的制造成本、简化装配工艺,并有利于提高工作精度和可靠性。
(3)安全
在结构设计时保证产品及其零部件在预期的工作期限内正常工作,不会对人和环境产生危害。安全要求可以通过直接的、间接的、提示性的三种途来实现。
4.结构设计的方法(1)形状变换,通过改变零件功能面的形状可以获得新的结构形式;
(2)位置变换,通过改变零件或零件之间功能面的相对位置来发展结构方案;
(3)数量变换,通过改变零件数目或功能面数目来改变结构;
(4)尺寸变换,通过改变零件的尺寸或改变零部件之间的距离来改变结构的形态。
5.结构设计的准则(1)满足功能要求的设计准则:任务合理匹配、功能集中;
(2)考虑造型的设计准则:尺寸比例协调、形状统一、色彩、图案和衬托;
(3)考虑加工工艺性的设计准则:包括铸件、锻件、机加工件的结构工艺性。
(4)考虑装配的设计准则:
a.合理划分装配单元;b.使零部件得到正确安装(准确定位、避免双重配合、防止错误装配);c.使零件便于装配和拆卸;d.使装配过程简化。
(5)满足强度的设计准则:
a.采用等强度结构;b.改善受力状况;c.减少应力集中;d.使载荷平衡。
(6)自助的设计准则:
a.自加强准则;b.自保护准则
(7)有利于回用的设计准则
a.应使零部件拆卸简单;b.应便于可用零部件的整修;c.应使材料容易分离。
(8)有利于标准化的设计准则
(9)考虑热膨胀的设计准则
(10)考虑腐蚀的设计准则
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