機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計是機(jī)械設(shè)備設(shè)計工作的重中之重。而不同類型的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中,通常是確定完成既定功能零部件的形狀、尺寸和布局。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程是從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到總體、從粗略到精細(xì),權(quán)衡利弊,反復(fù)檢查,逐步改進(jìn)。那么,做好機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮以下幾個步驟。
1、理清主次、統(tǒng)籌兼顧。明確待設(shè)計結(jié)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制,將實現(xiàn)其目的的功能分解成幾個功能。然后從實現(xiàn)機(jī)器主要功能(指機(jī)器中對實現(xiàn)能量或物料轉(zhuǎn)換起關(guān)鍵作用的基本功能)的零部件入手,通常先從實現(xiàn)功能的結(jié)構(gòu)表面開始,考慮與其他相關(guān)零件的相互位置、聯(lián)結(jié)關(guān)系,逐漸同其它表面一起連接成一個零件,再將這個零件與其它零件聯(lián)結(jié)成部件,終組合成實現(xiàn)主要功能的機(jī)器。再確定次要的、補充或支持主要部件的部件,如:密封、潤滑及維護(hù)保養(yǎng)等。
2、在分析確定結(jié)構(gòu)的同時,粗略估算結(jié)構(gòu)件的主要尺寸并按一定的比例,通過繪制草圖,初定零部件的結(jié)構(gòu)。圖中應(yīng)表示出零部件的基本形狀,主要尺寸,運動構(gòu)件的極限位置,空間限制,安裝尺寸等。同時結(jié)構(gòu)設(shè)計中要充分注意標(biāo)準(zhǔn)件、常用件和通用件的應(yīng)用,以減少設(shè)計與制造的工作量。
3、對初定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析,確定后的結(jié)構(gòu)方案。綜合過程是指找出實現(xiàn)功能 目的各種可供選擇的結(jié)構(gòu)的所有工作。分析過程則是評價、比較并終確定結(jié)構(gòu)的工作??赏ㄟ^改變工作面的大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式,系統(tǒng)地產(chǎn)生新方案。另外,綜合分析的思維特點更多的是以直覺方式進(jìn)行的,即不是以系統(tǒng)的方式進(jìn)行的。人的感覺和直覺不是無道理的,多年在生活、生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗不自覺地產(chǎn)生了各種各樣的判斷能力,這種感覺和直覺在設(shè)計中起著較大的作用。
4、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算與改進(jìn)。對承載零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷分析,必要時計算其承載 強度、剛度、耐磨性等內(nèi)容。并通過完善結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)更加合理地承受載荷、提高承載能力及工作精度。同時考慮零部件裝拆、材料、加工工藝的要求,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。在實際的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計者應(yīng)對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行想象和模擬,頭腦中要從各種角度考慮問題,想象可能發(fā)生的問題,這種假象的深度和廣度對結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量起著十分重要的作用。
5、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善。按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會指標(biāo)不斷完善,尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié),對照各種要求和限制,反復(fù)改進(jìn)。考慮零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化,減少零部件的品種,降低生產(chǎn)成本。在結(jié)構(gòu)草圖中注出標(biāo)準(zhǔn)件和外購件。重視與勞保(即勞動條件:操作、觀察、調(diào)整是否方便省力、發(fā)生故障時是否易于排查、噪音等),對結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善。
6、形狀的平衡與美觀。要考慮直觀上看物體是否勻稱、美觀。外觀不均勻時造成材 料或機(jī)構(gòu)的浪費。出現(xiàn)慣性力時會失去平衡,很小的外部干擾力作用就可能失穩(wěn),抗應(yīng)力集中和疲勞的性能也弱。