机械结构与创新设计

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二、模块化设计实例
电磁环境检测系统中,要求锅状天线能绕水平轴 在90范围内旋转，而且能绕垂直轴360旋转， 整套运动系统安装在三角支架上。因此组成该系 统的模块有天线模块、绕水平轴旋转模块、绕垂 直轴旋转模块、支撑模块和控制模块。
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天线模块 + 水平旋转模块 + 垂直旋转模块 + 支撑模块
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齿轮、轴、轴承、法兰盘的集成化设计
锥齿轮
空心轴 圆柱齿轮 轴承及法兰盘
轴承及法兰盘
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第七节 机械产品的模块化与创新设计
一、模块化设计的涵义
模块是指一组具有同一功能和接合要素,但 性能、规格或结构不同却能互换的单元。
模块化设计是在对这些模块进行选择和组合， 就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、 规格不同地产品。这种设计方法称为模块化设 计。
控制模块
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电动缸模块
锅形天线模块
控 制 模 块
电机减速器模块
三脚架支撑模块
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本章完
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4
二、滚动轴承作为转动副
滚动轴承内圈连接一个构件,外圈连接一个 构件;设计要点是滚动轴承的类型选择、零 件的周向定位与轴向定位、零件与轴承内外 圈的配合问题。
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最简单的两构件之间的转动副连接
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4
2 5
1
3
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图示为齿轮、带轮与机架组成的转动副
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二、滑动轴承作为转动副
滑动轴承的结构简单,适用于高速或低速 重载以及结构上要求剖分等场合。
第六章 机械结构与创新设计
第一节 机械结构设计的概念与基本要求 第二节 转动副的结构与创新设计 第三节 移动副的结构与创新设计 第四节 构件的结构与创新设计 第五节 机架的结构与创新设计 第六节 机械零件结构的集成化与创新设计
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第一节 机械结构设计的概念与基本要求
一、机械结构设计
机械结构设计就是将原理方案设计结构化,即 把机构系统转化为机械实体系统的过程。
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4
2 5
1
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如用转动副连接的两构件,最简单的结构设计如图
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二、机构设计的基本要求
1、功能要求 2、使用要求 3、结构工艺性要求 4、人机学要求
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第二节 转动副的结构与创新设计
一、对转动副结构的基本要求
保证两个构件之间的相对运动是转动,即 两构件只能做相对转动。
对转动副结构的基本要求是保证两相对 回转件的位置精度、承受压力、减小摩擦损失 和保证使用寿命。
滑动轴承按表面间的润滑状态可分为两种， 即非液体润滑状态和液体润滑状态。润滑状态 不同，对滑动轴承的结构提出的要求也不相同。
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整体式滑动轴承 剖分式滑动轴承
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第三节 移动副的结构与创新设计
一、对移动副结构的基本要求
导向精度高 刚度大 耐磨性高及结构工艺性好等
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二、滑动导轨的特点及常见结构形式
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第五节 机架的结构与创新设计
一、机架的分类和基本要求
机架的种类虽然很多,但根据其结构形状 可大体分为四类，即梁型、板型、框型和箱型。
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摇臂钻 车床
锻床
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二、保证机架功能的结构措施
1、合理确定截面的形状和尺寸
1） 无论圆形、方形,还是矩形，空心截面都
比实心的刚度大，故机架一般设计成空心
形状
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圆导轨
滚动导轨
滚柱
上导轨 下导轨
保持架
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标准化的滚动导轨
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标准化的滚动导轨的应用
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第四节 构件的结构与创新设计
一、杆类构件 1、连杆类构件 2、凸轮推杆类构件
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连杆类构件示例
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凸轮推杆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构件示例
B A
B C
C
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可调长度杆类构件示例
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二、盘状类构件
1、齿轮类 2、带轮类 3、盘形凸轮类 4、链轮类 5、飞轮类 6、棘轮类 7、槽轮类
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F
不正确 正确 加强筋的形式
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3、合理开孔和加盖 4、提高局部刚度和接触刚度 5、增加阻尼以提高抗振性 6、材料的选择 7、结构工艺性
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第六节 机械零件结构的集成化与 创新设计
一、集成化设计: 机械结构的集成化设计是指一个构件实现多 个功能的结构设计。 集成化设计具有突出的优点,结构的集成化 设计是结构创新设计的一个重要途径。
2） 无论实心截面或者空心截面，在受力方向
上，尺寸大的抗弯刚度大，圆形截面的抗
扭刚度高，矩形截面沿长轴方向抗弯刚度
高。
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3） 加大外廓尺寸,减少壁厚可提高抗弯、抗 扭刚度。
4） 封闭截面比开口截面刚度大。
2．合理布置隔板和加强肋 隔板和加强肋也称肋板和肋条。合理布置
隔板和加强肋通常比增加支承件的壁厚的综合 效果更好。
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齿轮类 链轮类
凸轮类
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带轮类
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三、轴类构件
1、直轴类:由轴上零件的轴向定位和周向定位 确定轴的结构
2、曲轴类:由曲拐的数量、支撑和平衡配重来 设计曲轴的结构
配重
配重 22
结构由轴上零件的轴向定位和周向定位及 支撑确定
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四、执行机构的执行构件
工作执行机构种类繁多,其构件类型也多，设计 时要具体问题具体分析，这是最能体现创新的环 节之一。