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1、第十二章 机械结构设计概论,12-1结构设计在机械设计中的地位12-2结构设计的内涵12-3结构设计的基本过程12-4结构设计方案的评价标准,12-1结构设计在机械设计中的地位,一.机械设计的成果都是以一定的结构形式表现出来的。二.机械设计中，各种计算都要以一定的结构为基础。三.在设计中，结构设计是个很活跃的因素，正确地选择或设计结构，常可以显著地提高设计的质量。,12-2结构设计的内涵,一.结构设计的定义 结构设计就是将抽象的工作原理变成技术图样的过程。二.结构设计包括的内容1.功能设计：为满足主要机械功能要求，在技术上的具体化。2.质量设计：兼顾各种要求和限制，提高产品的质量和性能价格比，
2、它是现代工程设计的特征。3.优化设计和创新设计：用结构设计变元等方法系统地构造优化设计解空间，用创造性设计思维方法和其它科学方法优选和创新。,12-3结构设计的基本过程,一.明确待设计构件的主要任务和限制二.粗略估算构件的主要尺寸三.寻找成品，例如：标准件、常用件、通用件等，找不到则：1.画工作面草图；2.在工作面之间填材料；3.改变工作面大小、方位、数量及构件材料、表面特性、连接方式、系统地产生新方案；4.按技术、经济和社会指标评价，选择最佳方案；5.寻找所选方案中的缺陷和薄弱环节；6.对照各种要求、限制，反复改进；7.强度、刚度及各种功能指标核算；8.机械制图9.制备技术文件。,创新设计的
3、类型,一.开发设计新任务、新方案，以开创和探索创新 如：支票打印机二.变异设计以已有的产品为基础，针对缺点或新要求进行变异。如：洗衣机系列产品三.反求设计针对已有的先进产品或设计，进行深入的分析和研究，探索并掌握关键技术，在消化吸收的基础上开发出同类的创新产品。如：新型全自动洗衣机的设计,创新设计的特点,一.独创性和新颖性二.实用性三.多方案选优,创新设计的基本技法简介,1.智力激励法（brain storm)2.德尔菲（Delphi）法（意见征询表发给专家）3.635法（6个人、每人提3个想法、5分钟）4.5W2H法（why、what、who、when、where;How to do?How
4、 much?）5.设问法（转化、引伸、变动、放大、缩小、替代、重组等）6.特性列举法（缺点列举法、希望列举法等）7.联想发明法（相关联的、相对立的、有因果关系或从属关系的等）8.组合创新法,结构方案的创新设计,一.结构设计的特征创造性、细节性、多样性、复杂性：不唯一性二.结构方案变异设计1.功能面的变异2.连接的变异3.支承的变异4.材料的变异三.提高性能的设计(自学12.2，p391399)四.宜人化结构设计五.新型结构设计,1.功能面的变异表面的形状、尺寸大小、表面数量、顺序、位置等,例如：螺钉头的功能面变异,2.连接的变异,例如：轴毂连接,轴与轮毂连接相对自由度的类型,固定连接：轴与毂完
5、全固定，不具有相对运动，需要限制6个方面的自由度。,滑动连接：连接后轴与毂可以沿轴向相对移动，其他自由度被限制，需要限制5个自由度。,转动连接：连接后，毂可以在轴向相对转动，其他自由度被限制，需要限制5个自由度,移动、转动连接：连接后，毂既可以沿轴向相对移又可以相对转动，其他自由度被限制，需要限制4个自由度,3.支承的变异,单轴支点位置的变异,锥齿轮传动轴系支点位置变异,支点轴承类型的变异,4.材料的变异,例如：弹性联轴器的材料与结构,1.适合人的生理特点的结构设计,减少疲劳的设计,2.适合人的心理特点的结构设计,减少观察错误的设计例如：显示器表盘设计,减少操作错误的设计例如：操作手柄的形状设计,1.弹性结构设计,2.组合结构设计,3.快动连接结构设计,12-4结构设计方案的评价标准,功能作用原理结构（最小原则）安全可靠性人机学加工制造检验装配运输,使用维修回收费用法律,
