(26)--6.2 结构方案的变异设计（2）.ppt

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1、InnovativeDesignforMachinery结构创新结构创新设计设计2 2 联接联接的作用的作用是通过零件的是通过零件的工作表面工作表面与其他零件的与其他零件的相应表相应表面面的接触实现的，不同形式的联接由于相接触的工作表面形状不的接触实现的，不同形式的联接由于相接触的工作表面形状不同，表面间所施加的紧固力不同，从而对零件的同，表面间所施加的紧固力不同，从而对零件的自由度形成不同自由度形成不同的约束的约束。（二）（二）联接的变异联接的变异1固定联接固定联接，联接后轴与轮毂完全，联接后轴与轮毂完全固定固定，不具有相对运动自由度，通常的轴毂，不具有相对运动自由度，通常的轴毂联接多为这种

2、情况，这种轴毂联接需要联接多为这种情况，这种轴毂联接需要限制限制6个相对运动自由度个相对运动自由度。按照按照联接中形成锁合力的条件可将固定式轴毂联接分为联接中形成锁合力的条件可将固定式轴毂联接分为形锁合形锁合联接联接和和力锁合力锁合联接。联接。形锁合联接形锁合联接要求被联接表面为要求被联接表面为非圆形非圆形，可以是如图，可以是如图8所示的所示的三三角形角形、正方形正方形、六边形六边形或其他特殊形状或其他特殊形状表面。表面。2滑动联接滑动联接，联接后轮毂可在，联接后轮毂可在轴上滑动轴上滑动，其他相对运动自由度被限制。例，其他相对运动自由度被限制。例如如齿轮变速机构中齿轮变速机构中的的滑移齿轮滑移

3、齿轮与与轴轴的联接就属于这种联接。这种轴毂联接需要的联接就属于这种联接。这种轴毂联接需要限制限制5个个相对运动自由度。相对运动自由度。3转动联接转动联接，联接后轮毂可在轴上，联接后轮毂可在轴上绕轴线转动绕轴线转动，其他相对运动自由度，其他相对运动自由度被限制。例如齿轮箱中为解决润滑问题设置的被限制。例如齿轮箱中为解决润滑问题设置的油轮油轮与固定心轴的联接就属于这与固定心轴的联接就属于这种情况。这种轴毂联接也需要种情况。这种轴毂联接也需要限制限制5个个相对运动自由度相对运动自由度。4移动、转动联接移动、转动联接，联接后轮毂在轴上既可以，联接后轮毂在轴上既可以移动移动，又可以绕轴线，又可以绕轴线转

4、转动动，其他相对运动自由度被限制。这种联接应用较少，例如有些汽车变速箱中，其他相对运动自由度被限制。这种联接应用较少，例如有些汽车变速箱中的的倒档齿轮倒档齿轮与与固定心轴固定心轴的联接属于这种情况。这种轴毂联接需要的联接属于这种情况。这种轴毂联接需要限制限制4个个相对相对运动自由度。运动自由度。变变速速箱箱倒倒挡挡（三）支承（三）支承的的变异变异 支承支承的变异设计包括支点位置变异和支点轴承的种类及其组合的的变异设计包括支点位置变异和支点轴承的种类及其组合的变异。变异。以以锥锥齿齿轮轮传传动动（两两轴轴夹夹角角为为90度度）为为例例分分析析支支点点位位置置变变异异问问题题，锥锥齿齿轮轮传传动动

5、的的两两轴轴各各有有两两个个支支点点，两两个个支支点点的的位位置置可可能能有有3种种组组合合方方式式，如图如图10所示所示。将将两轴的支点位置进行组合可以得到两轴的支点位置进行组合可以得到9种结构方案，如图种结构方案，如图11所示所示。轴轴上的每个支点除承受径向载荷以外还可能同时承受单向或双向上的每个支点除承受径向载荷以外还可能同时承受单向或双向轴向载荷，每个支点承受轴向载荷的方式有轴向载荷，每个支点承受轴向载荷的方式有4种可能，如图种可能，如图12所示。所示。图图11 锥齿轮传动轴系支点位置变异锥齿轮传动轴系支点位置变异 将将轴系中两个支点的这轴系中两个支点的这4种情况进行种情况进行组合组合

6、，可得到两支点轴系承受，可得到两支点轴系承受轴向载荷情况的轴向载荷情况的16种方案，种方案，如如图图13所示。所示。只有通过适当的结构设计才能使所选择的材只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分地发挥优势。料最充分地发挥优势。设计者设计者要做到正确地选择结构材料就必须充要做到正确地选择结构材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。息。（四）（四）材料的材料的变异变异 例如在例如在弹性联轴器弹性联轴器的设计中需要选择弹性元件的材料，由于所的设计中需要选择弹性元件的材料，由于所选选弹性元件弹性元件材料材料的不同，使得的

7、不同，使得联轴器的结构变化很大联轴器的结构变化很大，对联轴器的工作，对联轴器的工作性能也有很大的影响性能也有很大的影响。在在结构设计中应根据所选弹性元件材料的不同而采用不同的结构结构设计中应根据所选弹性元件材料的不同而采用不同的结构设计原则，设计原则，图图14表示了使用不同弹性元件材料的常用弹性联轴器的结表示了使用不同弹性元件材料的常用弹性联轴器的结构。构。铸铁铸铁材料的材料的抗压抗压强度远大于抗拉强度强度远大于抗拉强度，图图15所示为两种铸铁支架结构所示为两种铸铁支架结构的比较。图中方案的比较。图中方案b的最大压应力大于最大拉应力，符合铸铁材料的强的最大压应力大于最大拉应力，符合铸铁材料的强

8、度特点，是较好的结构方案。度特点，是较好的结构方案。塑料塑料结构的结构的强度较差强度较差，螺纹联接件产生的装配力很容易使塑料零件损，螺纹联接件产生的装配力很容易使塑料零件损坏，坏，图图16所示为一种塑料零件装配结构所示为一种塑料零件装配结构，装配，装配过程简单准确，便于操过程简单准确，便于操作作。设计的结果要通过制造和装配实现，结构设计中如果能根据所选材料设计的结果要通过制造和装配实现，结构设计中如果能根据所选材料的工艺特点合理地确定结构形式则会为制造过程带来方便。的工艺特点合理地确定结构形式则会为制造过程带来方便。钢结构钢结构设计中通常通过加大截面尺寸的方法增大结构的强度和刚度。设计中通常通

9、过加大截面尺寸的方法增大结构的强度和刚度。铸造铸造结构中如果结构中如果壁厚过大壁厚过大则很难保证铸造质量，所以铸造结构通常通则很难保证铸造质量，所以铸造结构通常通过加过加筋板筋板和和隔板隔板的方法加强结构的刚度和强度。的方法加强结构的刚度和强度。塑料塑料材料由于刚度差，塑造后的冷却不均匀造成的内应力极易引起结材料由于刚度差，塑造后的冷却不均匀造成的内应力极易引起结构翘曲，所以塑料结构的构翘曲，所以塑料结构的筋板筋板应应与壁厚相近与壁厚相近并并均匀对称均匀对称。陶瓷陶瓷结构的结构的模具成本模具成本和和烧结工艺成本远大于材料成本烧结工艺成本远大于材料成本，所以陶瓷结构，所以陶瓷结构设计中为使结构简单，通常设计中为使结构简单，通常不考虑节省材料不考虑节省材料的原则。的原则。THANKYOU!