机械规划中的结构要素、基本要求和原则有什么？一文搞懂

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　　机械结构规划的使命是依据规划使命在总体规划设想的基础上，确认的原理计划，制作出详细的结构图，以完成规划所要求的功用。规划的进程是将笼统的作业原理详细化为某类构件或零部件，包括确认结构件的资料、形状、尺度、公役、热处理办法和外表处理等，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件彼此之间联络等问题。所以结构规划的直接产品虽是技术图纸，但作业不是简略的机械制图，图纸仅仅表达规划计划的工程言语，运用组织规划的各种技术将规划设想详细化是结构规划的基本内容。

　　机械结构的功用首要是靠机械零部件的几许形状及各个零部件之间的相对方位联络完成的。零部件的几许形状由它的外表所构成，一个零件一般有多个外表，在这些外表中有的与其它零部件外表直接触摸，把这一部分外表称为功用外表。在功用外表之间的联合部分称为联接外表。

　　零件的功用外表是决议机械功用的重要要素，功用外表的规划是零部件结构规划的中心。描绘功用外表的首要几许参数有外表的几许形状、尺度巨细、外表数量、方位、次序等。经过对功用外表的不同规划，能够得到为完成同一技术功用的多种结构计划。

　　在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因而在结构规划中除了研讨零件自身的功用和相关特征外，还有必要研讨零件之间的彼此联络。

　　零件之间的彼此联络分为直接相关和直接相关两类。两个零件有直接装置联络的成为直接相关。没有直接装置联络的成为直接相关。直接相关又分为方位相关和运动相关两类。方位相关是指两零件在彼此方位上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距有必要确保必定的精度，两轴线有必要平行，以确保齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨道与另一零件有关，如车床刀架的运动轨道有必要平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来确保的，所以主轴与导轨为方位相关，而刀架与主轴为运动相关。

　　大都零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构规划时，两零件直接相关部位结构有必要一起考虑，以便合理地挑选资料的热处理办法、形状、尺度、精度及外表等。一起还有必要考虑满意直接相关条件，如进行尺度链和精度核算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈杂乱；某零件的直接相关零件愈多，其精度要求愈高。

　　零件规划中能够挑选的资料很多，不同的资料具有不同的性质，不同的资料对应不同的加工工艺，规划中既要依据功用要求合理地挑选恰当的资料，又要依据资料的品种确认恰当的加工工艺，并依据加工工艺的要求确认恰当的结构，只要经过恰当的结构规划才能使所挑选的资料最充沛的发挥优势。

　　规划者要做到正确地挑选零件的资料就有必要充沛地了解相关资料的力学功用、加工功用、运用本钱等信息。结构规划中应依据所选资料的特性及其所对应的加工工艺而遵从不同的规划原则。

　　机械产品使用于各行各业，结构规划的详细内容和要求也是千差万别，但结构规划的基本要求是共通的。下面就机械结构规划的三个不同层次来阐明对结构规划的要求。

　　满意首要机械功用要求，在技术上的详细化。如作业原理的完成、作业的牢靠性、工艺、资料和装置等方面。

　　统筹各种要求和约束，进步产品的质量和性价比，是现代工程规划的特征。详细为操作性、漂亮性、安全性、本钱、环保等要素。在现代规划中，质量规划恰当重要，往往决议产品的竞争力。那种只重视满意首要技术功用要求的规划思想已成为曩昔，统筹统筹各种要求，在满意首要功用的前提下对其他要求恰当作出平衡和取舍，进步产品的质量，是现代机械规划的中心地点。

　　用结构规划变元等办法体系地结构优化规划空间，用创造性规划思想办法和其它科学办法进行优选和立异。

　　机械规划的终究结果是将确认的结构办法以图纸表达出来的，按所规划的图纸进行加工、装置，制作出终究的产品。所以，机械结构规划应满意作为产品的多方面要求，基本要求有功用性、牢靠性、工艺性、经济性和外观造型等方面的要求。此外，还应改进零件的受力，进步强度、刚度、精度和寿数。因而，机械结构规划是一项综合性的技术作业。因为结构规划的不合理或过错，或许构成零部件不该有的失效，使机器达不到规划精度的要求，给装置和修理带来极大的不便利。机械结构规划进程中应考虑如下的结构规划原则。

　　产品的规划首要意图是为了完成预订的功用要求，因而完成预期功用的规划原则是结构规划首要考虑的问题。要满意功用要求，有必要做到以下几点。

　　（1）清晰功用:结构规划是要依据其在机器中的功用和与其他零部件彼此的衔接联络，确认参数尺度和结构形状。零部件首要的功用有接受载荷、传递运动和动力，以及确保或坚持有关零件或部件之间的相对方位或运动轨道等。规划的结构应能满意从机器全体考虑对它的功用要求。

　　（2）功用分配：产品规划时，依据详细情况，一般有必要将使命进行合理的分配，行将一个功用分解为多个分功用。每个分功用都要有确认的结构承当，各部分结构之间应具有合理、和谐的联络，以到达总功用的完成。多结构零件承当同一功用能够减轻零件担负，延伸运用寿数。例如如V型带截面的结构是使命合理分配的一个比如。纤维绳用来接受拉力；橡胶填充层接受带曲折时的拉伸和紧缩；包布层与带轮轮槽效果，产生传动所需的摩擦力。例如若只靠螺栓预紧产生的摩擦力来接受横向载荷时，会使螺栓的尺度过大，可添加抗剪元件，如销、套筒和键等，以分管横向载荷来处理这一问题。

　　（3）功用会集：为了简化机械产品的结构，下降加工本钱，便于装置，在某些情况下，可由一个零件或部件承当多个功用。功用会集会使零件的形状愈加杂乱，所以要适度，否则会添加加工难度、反而添加加工本钱，规划时应依据详细情况而定。

　　（1）等强度原则：零件截面尺度的改变应与其内应力改变相适应，使各截面的强度持平。按等强度原理规划的结构，资料能够得到充沛的运用，然后减轻了分量、下降本钱。如悬臂支架、阶梯轴的规划等。

　　（2）合理力流结构：为了直观地表明力在机械构件中怎样传递的状况，将力看作犹如水在构件中活动，这些力线汇成力流。表明这个力的活动在结构规划调查中起着重要的效果。力流在构件中不会中止，任何一条力线都不会忽然消失，必定是从一处传入，从另一处传出。力流的另一个特性是它倾向于沿最短的道路传递，然后在最短道路邻近力流密布，构成高应力区。其它部位力流稀少，乃至没有力流经过，从应力视点上讲，资料未能充沛运用。因而，为了进步构件的刚度，尽或许按力流最短道路来规划零件的形状，削减承载区域，然后累积变形越小，进步了整个构件的刚度，使资料得到充沛运用。

　　（3） 减小应力会集结构：当力流方向急剧转机时，力流在转机处会过于密布，然后引起应力会集，规划中应在结构上采纳办法，使力流转向陡峭。应力会集是影响零件疲劳强度的重要要素。结构规划时，应尽量防止或减小应力会集，如增大过度圆角、选用卸载结构等。

　　（4）使载荷平衡结构：在机器作业时，常产生一些无用的力，如惯性力、斜齿轮轴向力等，这些力不光添加了轴和轴衬等零件的负荷，下降其精度和寿数，一起也下降了机器的传动功率。所谓载荷平衡便是指采纳结构办法部分或悉数平衡无用力，以减轻或消除其不良的影响。这些结构办法首要选用平衡元件、对称安置等。

　　机械零部件结构规划的首要意图是：确保功用的完成，使产品到达要求的功用。可是，结构规划的合理性直接影响零部件的出产本钱及质量。因而，在结构规划中应力求零件组织有杰出的加工工艺性。所谓好的加工工艺指的是零件的结构易于加工制作，任何一种加工办法都有其局限性，或出产本钱很高，或质量遭到影响。因而，规划者了解各种加工办法的特色非常重要，以便在规划结构时尽或许的取长补短。实践出产时，零部件结构工艺性遭到许多要素的约束，如出产批量的巨细会影响坯件的生成办法；出产设备的条件或许会约束工件的尺度；此外，造型、精度、热处理、本钱等方面都有或许对零部件结构的工艺性有约束效果。因而，结构规划中应充沛考虑上述要素对工艺性的影响。

　　装置是产品制作进程中的重要工序，零部件的结构对装置的质量、本钱有直接的影响。有关装置的结构规划原则简述如下：

　　（1）合理区分装置单元：整机应能分解成若干可独自装置的单元（部件或组件），以完成平行且专业化的装置作业，缩短装置周期，并且便于逐级技术查验和修理。

　　（2）使零部件得到正确装置：确保零件精确的定位、防止两层合作、防止装置过错。

　　（3）使零部件便于装置和拆开：结构规划中，应确保有满意的装置空间，如扳手空间；防止过长合作防止添加装置难度，使合作面擦伤，如有些阶梯轴的规划；为便于拆开零件，应给出安放拆开东西的方位，如轴承的拆开。

　　（1）产品的装备应依据其故障率的凹凸、修理的难易、尺度和质量的巨细以及装置特色等统筹安排，凡需求修理的零件部件，都应具有杰出的可达性；对故障率高而又需求常常修理的部位及应急开关，应供给最佳的可达性。

　　（2）产品特别是易损件、常拆件和附加设备的拆装要简洁，拆装时零部件进出的道路最好是直线或陡峭的曲线）产品的检查点、测试点等体系的保护点，都应安置在便于挨近的方位上。

　　（5) 修理时一般应能看见内部的操作，其通道除了能包容修理人员的手或臂外，还应留有供调查的恰当空隙。

　　产品的规划不只要满意运用要求，并且还应考虑产品造型的美学价值，使之对人产生招引力，简略的讲便是既好用还要漂亮。从心理学视点看，人60%的决议取决于第一印象。技术产品的社会特点是产品，在买方市场的年代，为产品规划一个能招引顾客的外观是一个重要的规划要求；一起造型漂亮的产品可使操作者削减因精力疲乏而产生的误操作。

　　考虑造型时，应留意尺度份额和谐、形状简略一致以及颜色、图画的支撑和装点。

　　单色只运用于小构件。大的特别是运动构件假如只用一种颜色就会显得单调无层次，一个小小的附加色块会使整个颜色活泼起来。在多个颜色并存的情况下，应有一个起主导效果的底色，和底色相对应的颜色叫对比色。但在一个产品上，不同颜色的数量不宜太多，太多的颜色会给人一种虚有其表的感觉。

　　舒畅的颜色大约坐落从浅黄、绿黄到棕的区域。这个趋势是渐暖，正黄正绿往往显得不舒畅；激烈的灰颜色显得压抑。关于冷环境使用暖色，如黄、橙黄和红。关于热环境用冷色，如浅蓝。一切颜色都应淡化。别的，经过必定的颜色装备可使产品显得安全、安定。将形状改变小的、面积较大的平面装备淡色，而将运动、活泼概括的元件装备深色；深色应安置于机械的下部，淡色置于上部。

　　（1）规划时，要对产品功用进行剖析权衡，兼并相同或类似功用，消除不必要的功用，以简化产品和修理操作。

　　（2）规划时，应在满意规则功用要求的前提下，使其结构简略，尽或许削减产品层次和组成单元的数量，并简化零件的形状。

　　（3） 产品应尽量规划简洁而牢靠的调整组织，以便于扫除因磨损或飘移等原因引起的常见故障。对易产生部分耗费的宝贵件，应规划成可调整或可拆开的组合件，以便于部分替换或修正。防止或削减相互牵连的重复调校。

　　（4）要合理安排各组成部分的方位，削减衔接件、固定件、使其检测、换件等修理操作简略便利，尽或许做到在修理任一部分时，不拆开、不移动或少拆开、少移动其他部分，以下降对修理人员技术水平的要求和作业量。