产品的结构设计

课程简介学习目标授课教案习题作业课程简介产品的结构及机构就是产品的“骨骼系统”，“皮肤与肌肉系统”，即产品外部及连接结构、产品内部骨架及安装结构、产品运动机构等。产品结构对于产品主要起到包装、支撑、安装、连接等作用，而产品机构主要起到完成运动，完成空间动作，产生功能等作用。学习目标掌握产品机械结构设计的基本原理和原则。

了解产品机械系统与结构的功能、作用、产品结构的组成与分类。

了解钣金结构设计、塑料产品结构设计的内容与要求。

能够分析家用电器及常见仪器设备的结构特点教

案产品机械结构设计的基本原理和原则

常见产品的结构设计

产品机械结构设计的任务和特点

产品机械结构件的结构要素和设计方法产品机械结构设计的基本要求和设计准则

产品机械结构设计的工作步骤

典型案例分析

课程设计

1、产品设计的工艺原则是什么2、钣金结构中弯曲件的设计注意点是什么3、钣金结构件中拉深件的设计注意点是什么4、产品塑料外壳多数是用热塑性塑料，其一般厚度是多少5、怎样在产品塑料外壳不增加厚度的情况下，增加其强度和刚度6、为什么塑料产品的设计必须有脱模斜度，一般外表面的脱模斜度是多少7、简述塑料产品的设计中加强筋的厚度与高度对外观的影响8、请自选一台机器（仪器），作钣金结构和塑料结构分析9、请自选一件塑料制品，作一下它的塑料结构分析10、课程设计习题作业产品机械结构设计基本原理和原则产品机械系统与结构的功能和应用产品结构的组成产品对机械系统的基本要求产品机械结构设计的原则机械系统与外壳结构是现代设备发展的基础和必不可少的组成部分。各种科学的最新成果和先进的技术系统，如微电子技术、计算机应用技术和其他高新技术，如果要成为具有实用价值的产品，必须有机械系统与外壳结构、安装结构系统。现代产品机械系统结构的零部件和机构种类繁多，各自的功能和作用多种多样，但可概括为两个主要方面：产品机械系统与结构的功能和应用①通过各种动力、传动机构及其相互组合，构成机器设备中的特定机械与机构的功能系统，以实现运动、能量和信息的传递、转换、控制、显示和记录以及完成机器设备功能所要求的各种动作。②通过机座、机壳等各种基体零部件和紧固件的组合，设备中机构的机架和支承系统，实现设备、仪器各种元器件的刚性或弹性连接、固定和高速，保证各元器件获得所要求的、确定的和稳定的相对位置摄像机是典型的具有机械、微电子系统的产品，如图所示。机芯和镜头是精密机械系统。装有集成电路的线路板是微电子系统。整个机械、微电子系统都安装在底座、冲压金属板上，再与机壳固定在一起。产品机械系统与结构的的应用实例之一是数控绘图仪中的机械装置。数控绘图仪是根据计算机输出的数字信息，经过处理，高速度、高精度地将原来的连续模型以绘制图形的形式输出的装置，它的出现和应用对设计工作是一大飞跃，它既可作为主计算机的一种终端联机使用，也可与主计算机脱机使用。主计算算机将将处理理过的的图形形信息息存在在磁盘盘或光光盘上上，自自动绘绘图时时，绘绘图仪仪与配配套的的微型型计算算机进进行信信息处处理，，然后后通过过插补补器发发出一一系列列X、、Y方方向的的指令令脉冲冲，经经过伺伺服放放大器器、伺伺服电电动机机、传传动装装置，，最后后使笔笔架上上的画画笔进进行X、Y方向向的合合成运运动，，绘出出图形形。它它主要要由绘绘图平平台，，X向向导机机，Y向导导机，，传动动装置置和笔笔架等等部分分组成成。①绘图图平台台。台台面通通常由由硬质质橡胶胶构成成，上上面有有许多多小孔孔、与与真空空吸附附装置置相通通，以以便固固定图图纸。。②导轨轨与横横梁。。X向向导轨轨位于于平台台两侧侧，Y向导导横梁梁上，，横梁梁由两两端的的滑座座支承承X向向导轨轨上。。③传动动装置置。X向导导传动动装置置由齿齿轮减减速器器和齿齿轮齿齿条机机构组组成，，Y向向传动动装置置由齿齿轮减减速器器和滚滚珠螺螺旋机机构组组成。。④笔架架。笔笔架支支承在在Y向向导轨轨上，，它在在导轨轨上的的移动动是由由电机机驱动动并通通过滚滚珠螺螺叶在在螺杆杆上的的移动动而实实现的的。它它与由由电机机驱动动使横横梁在在X向向导轨轨上的的移动动组合合实现现画笔笔的绘绘图。。而笔笔架按按计算算机的的指令令要求求可自自动抬抬笔和和落笔笔。从以上上实例例简介介中，，可初初步了了解机机械系系统与与结构构在机机器设设备中中的基基本功功能和和作用用。任何一一部结结构比比较复复杂的的产品品，按按照结结构的的观点点，均均可视视为由由若干干零件件、部部件和和组件件组成成。产品结结构的的组成成又称元元件，，是产产品的的基础础，是是组成成产品品的最最基本本成分分，是是一个个不经经破坏坏不可可分解解的单单一整整体，，是一一种不不采用用装配配工序序而制制成的的成品品。零零件通通常是是用一一种材材料经经过所所需的的各种种加工工工序序制成成的，，如螺螺钉、、弹簧簧、轴轴等。。（1））零件件又称器器件，，是生生产过过程中中由加加工好好的两两个或或两个个以上上的零零件，，以可可拆联联接或或永久久连接接的形形式，，按照照装配配图要要求装装配而而成的的一个个单元元。其其目的的是将将产品品的装装配分分成若若干初初级阶阶段，，也可可以作作为独独立的的产品品，如如滚动动轴承承、减减振器器等。。（2））部部件件又称称整整件件，，是是由由若若干干零零件件和和部部件件按按照照装装配配图图要要求求，，装装配配成成的的一一种种具具有有完完整整机机构构和和结结构构，，能能实实施施独独立立功功能能，，能能执执行行一一定定任任务务的的装装置置，，从从而而将将比比较较复复杂杂产产品品的的装装配配分分成成若若干干高高级级阶阶段段，，或或作作为为独独立立的的产产品品，，如如减减速速器器、、录录像像机机机机芯芯、、磁磁带带机机芯芯等等。。（3））组组件件是由由若若干干组组件件、、部部件件和和零零件件按按总总装装配配图图要要求求，，装装配配成成的的完完整整的的仪仪器器设设备备产产品品。。整整机机能能完完成成技技术术条条件件规规定定的的复复杂杂任任务务和和功功能能，，并并配配备备所所谓谓的的一一切切配配套套附附件件，，如如录录放放机机、、复复印印机机、、摄摄像像机机、、放放映映机机等等。。（4））整整机机一般般来来说说，，产产品品中中的的技技术术性性能能指指标标主主要要是是针针对对产产品品的的系系统统和和结结构构能能否否满满足足技技术术条条件件规规定定的的功功能能和和使使用用技技术术性性能能要要求求，，经经济济指指标标则则主主要要是是针针对对产产品品的的结结构构能能否否经经济济地地进进行行生生产产、、满满足足成成本本和和经经济济效效益益的的要要求求。。产产品品对对机机械械系系统统与与结结构构的的基基本本要要求求，，可可概概括括为为以以下下几几个个方方面面：：产品品对对机机械械系系统统的的基基本本要要求求是最最基基本本的的技技术术要要求求。。机机械械系系统统主主要要体体现现为为执执行行机机构构运运动动规规律律和和运运动动范范围围的的要要求求。。（1））功功能能特特性性要要求求是最最重重要要的的技技术术性性能能要要求求。。对对于于机机械械系系统统主主要要体体现现为为对对执执行行机机构构输输出出部部分分的的位位置置误误差差、、位位移移误误差差和和空空回回误误差差的的严严格格控控制制。。（2））精精度度要要求求执行行机机构构的的输输出出部部分分应应能能灵灵敏敏地地反反映映输输入入部部分分的的微微量量变变化化。。为为此此，，必必须须减减小小系系统统的的惯惯量量、、减减少少磨磨擦擦、、提提高高效效率率，，以以利利于于系系统统的的动动态态响响应应。。（3））灵灵敏敏度度要要求求构件件的的弹弹性性变变形形应应限限制制在在允允许许的的范范围围之之内内，，以以免免由由弹弹性性变变形形引引起起运运行行误误差差和和影影响响系系统统的的稳稳定定性性及及动动态态响响应应。。（4））刚刚度度要要求求构件件应应在在一一定定的的使使用用期期限限内内不不产产生生破破坏坏，，以以保保证证运运动动和和能能量量的的正正常常传传递递。。（5））强强度度要要求求系统统和和结结构构应应能能在在冲冲击击、、振振动动、、高高温温、、低低温温、、腐腐蚀蚀、、潮潮湿湿、、灰灰尘尘等等恶恶劣劣环环境境下下，，保保持持工工作作的的稳稳定定性性。。（6））各各种种环环境境下下工工作作稳稳定定性性要要求求结构构应应便便于于加加工工、、装装配配、、维维修修，，应应充充分分贯贯彻彻标标准准化化、、系系列列化化、、通通用用化化等等经经济济原原则则，，以以降降低低成成本本、、提提高高效效益益。。（7））结结构构工工艺艺性性的的要要求求结构应尽量紧紧凑、轻便，，操作简便、、安全，造型型美观，携带带、运输方便便。（8）使用要要求所设计的产品品及其机械结结构能否在满满足使用技术术性能要求的的前提下，采采用最合理的的工艺方法和和流程，最经经济地进行生生产，即所谓谓结构工艺性性问题，须给给予极大的重重视。在产品品结构设计中中应严格遵循循以下工艺原原则，并贯穿穿产品结构设设计的全部过过程中的各个个阶段。产品机械结构构设计的原则则产品生产规模模按产品生产产的数量分为为单件、小批批、中批、大大批和大量生生产，它是由由社会实际需需求决定的。。不同的生产产规模具有不不同的生产线线和相应的生生产设备，因因此，所设计计的产品结构构应反映出生生产规模的特特点，并与相相应的生产线线及其生产能能力相适应。。例如大量和和大批生产的的产品结构从从毛坯制取、、机械加工和和装配都应适适应造化或半半自动化生产产线，由各种种高效率的专专用加工设备备和插装设备备进行加工、、装配，甚至至包括生产各各个阶段质量量的在线检测测和控制，直直到标牌安装装或封贴以及及产品包装。。为此，零件件的加工和装装备必须达到到完全互换。。而单件和小小批生产的产产品结构，则则应适应由通通用设备、通通用工艺装置置等组成的生生产线进行加加工、装配的的特点。1.产品结构构应反映生产产规模的特点点设计产品结构构时应从产品品总体着眼，，使产品结构构易于分成若若干独立组件件，以便采用用积木式进行行总装。各组组件的装配最最好是彼此独独立、并行地地进行装配，，以利于提高高总装效率和和查找产生问问题的部位。。各组件之间间的联系应方方便拆装、易易于装调，并并便于对任何何零、部件检检修和更换而而不影响其他他部分。2.合理划分分产品结构的的组件设计新产品或或对原有产品品进行改进时时，应充分分分析吸收原有有产品或相近近产品结构的的优点，尽量量利用原有产产品或借用相相近产品中经经过生产和使使用证明已比比较成熟的结结构，或尽量量采用典型结结构。只对少少部分结构另另行设计，或或局部改动。。这不仅可大大大简化设计计和生产过程程，缩短产品品研制和生产产周期，而且且易于保证产产品质量。3.尽量利用用典型结构在保证产品技技术恨不能要要求的前提下下，设计时应应尽量简化传传动链，这样样使系统中的的零、部件的的数量大大减减少，从而使使结构尽量简简单。零、部部件自身的结结构也应尽量量简化。这不不仅减少了加加工劳动量，，同时也减少少了误差来源源。4.力求系统统和结构简单单化总体结构设计计时应使每个个零、部件都都具有合理的的定位基准，，尽量使定位位基准（包括括辅助基准））分布在同一一平面内。并并且尽量使零零、部件的设设计基准与工工艺基准（包包括定位基准准、测量基准准、装配基准准）重合一致致，以减少由由于基准不一一致所造成的的误差和繁琐琐计算。5.合理选择择基准、力求求合一产品结构设计计中贯彻标准准化是获得工工艺性结构的的最重要条件件，贯彻标准准化、统一化化原则主要体体现为：①结构中最大大限度地采用用标准件。②确定产品结结构的各种参参数时，应最最大限度地采采用相应的标标准值和优先先数系的规定定值。③尽量统一结结构中相近零零件的材料牌牌号、标准件件的品种、规规格、型号尺尺寸系列。6.贯彻标准准化、统一化化原则7.结构应能能进行调整和和定位。常见产品的结结构设计工业设计专业业涉及的结构构设计，主要要是产品的外外部壳体结构构设计。目前前壳体材料主主要是金属材材料通过钣金金冲压工艺成成型和塑料通通过注塑工艺艺成型。本节节主要就这两两类材料壳体体的结构设计计进行探讨。。1钣金结构构的设计弯曲件的结构设计冲裁件的结构设计拉深件的结构设计2塑料产品的的结构设计塑料产品的形形状塑料产品的壁壁厚塑料产品的脱脱模斜度塑料产品的加加强筋塑料产品的底底部支承面塑料产品的孔孔塑料产品的圆圆角塑料产品的标标志设计3电子设备整整机结构机箱的结构形形式机柜的结构形形式通风窗口的开开设形式常见产品的结结构设计具有良好工艺艺性的弯曲件件，能简化弯弯曲的工艺过过程和提高弯弯曲件的精度度。下面对弯弯曲件的结构构提出一些设设计要求。一、弯曲件的的结构设计①弯曲件的形形状最好对称称，弯曲半径径左右一致。。否则，由于于磨擦力不均均匀，板料在在弯曲过程中中会产生滑动动。为了防止止板料的偏移移，设计模具具时应有可靠靠的定位措施施。②弯曲件的圆圆角半径应大大于板料许可可的最小弯曲曲半径。当必必须弯曲成很很小圆角时，，可进行多次次弯曲，中间间辅以退火工工序。弯曲件件的圆角半径径也不宜过大大，因为过大大时，回弹值值增大，弯曲曲件的精度不不易保证。③弯曲件的直直边高度不宜宜过小，弯曲曲高度为直边边的两倍。可可在弯曲前，，在弯曲处先先压槽，再弯弯曲，如图所所示。或加高高直边，弯曲曲后再切掉。。④在弯曲件有有孔时，如果果孔的位置处处于弯曲变形形区，则孔会会发生变形，，为避免这种种情况，必须须使孔处于变变形区之外。。弯曲件直边高高度压槽⑤在局部弯曲曲某一段边缘缘时，为避免免角部形成裂裂纹，可预先先切出工艺槽槽（如图3所所示）；可以以离开尺寸突突变处（如图图4所示）、、直角的拐弯弯处；可在弯弯曲前冲制工工艺孔（如图图5所示）。。⑥边缘部分有有缺口的弯曲曲件，弯曲时时必须于缺口口处留连接带带，将缺口连连住，待弯曲曲成形后，再再将连接带切切除。若在毛毛料上先冲缺缺口再弯曲，，会出现叉口口甚至无法形形成。添加工艺槽剪曲前冲的工工艺孔转移弯曲线冲工艺孔切除连接带2-弯曲后切切除的连接带带二、冲裁件的的结构设计冲裁件的结构构设计是指冲冲裁件对冲裁裁工艺的适应应性。良好的的冲裁结构设设计应保证材材料利用率高高、工序数目目少、模具结结构简单且寿寿命高、产品品质量稳定等等。一般情况况下，对冲裁裁件结构影响响最大的是精精度要求和几几何形状及尺尺寸。1．冲裁件的的精度等级冲裁件精度一一般可达IT10-IT12级,高高精度可达IT8-IT10级，冲冲孔比落料的的精度约高一一级。具体数数值可查有关关设计手册。。如果工件要要求更高精度度时，冲裁后后需通过整修修或辅以切削削加工，或者者采用精密冲冲裁。2.冲裁件的的结构设计①冲裁件的形形状应尽量简简单，最好是是规则的几何何形状或由规规则的几何形形状所组成。。同时应避免免冲裁件上过过长的悬臂与与凹槽，它们们的宽度要大大于料厚的1.5-2倍倍。②一般情况下下，冲裁件的的外形和内孔孔应避免尖角角，采用圆角角的形式。当当需要冲制不不带圆角的工工件时，可以以用分段冲切切的办法冲制制，但模具寿寿命明显降低低。③冲孔时，因因受凸模强度度限制，孔的的尺寸不宜过过小。④孔与孔之间间的距离或孔孔与零件边缘缘之间的距离离，因受模具具强度和冲裁裁件质量的限限制，其值不不能过小，一一般应为3-4mm.⑤在弯曲件或或拉深件上冲冲孔时，其孔孔壁与工件直直壁之间的距距离不宜过小小，否则，会会使凸模受侧侧向力作用，，同时，会影影响弯曲件或或拉深件的已已成形区域。。三、拉深件的的结构设计①拉深件的形形状应尽量简简单对称，尽尽量避免急剧剧的轮廓变化化。旋转体零零件在圆周方方向上的变形形应是均匀的的，这样模具具加工较容易易，其工艺性性最佳。其他他形状的拉深深件，应尽最最避免轮廓的的急剧变化，，否则，变形形不均匀，拉拉深困难。②拉深件凸缘缘的外轮廓最最好与拉深部部分的轮廓形形状相似。如如果凸缘的宽宽度不一致，，不仅拉深困困难，需要添添加工序，而而且还需放宽宽修边余量，，增加材料损损耗。③拉深件的圆圆角半径要合合适。内部圆圆角半径为壁壁厚的3-5倍。④拉深件底部部孔的大小要要合适。在拉拉深件的底部部冲孔时，其其孔边到侧壁壁的距离应不不濒于该处圆圆角半径加上上板料厚度的的一半。⑤拉深件的精精度要求不宜宜过高。拉深深件的精度包包括拉深件内内形或外形的的直径尺寸公公差、高度尺尺寸公差等，，其精度等级级要求不宜过过高。如图所示为为一件较较复杂的拉拉深产品。。其外形均均匀对称，，轮廓变化化较柔和、、顺滑，顶顶部凸缘宽宽度一致，，底部孔大大小合适，，外部凸凹凹装饰条凹凹进较浅，，整体结构构设计合理理，工艺性性较佳。一次压延二次压延三次压延做成外形拉深件冲压压过程拉深件冲压压过程作成凸凹条条塑料产品的的结构设计计塑料产品的的结构设计计良好的塑料料产品既要要美观大方方、好用，，又要便于于成型。塑料产品结结构的几何何形状包括括：形状、、壁厚、加加强筋、支支承面、脱脱面斜度、、圆角、孔孔、标志与与花纹等。。一、塑料产产品的形状状塑料产品应应尽量避免免侧壁凹槽槽或与塑件件脱模方向向垂直的孔孔，这样可可避免采用用瓣合分型型或侧抽芯芯等复杂的的模具结构构，避免使使分型面上上留下飞边边。如图所所示，改进进前的塑件件需要采用用侧抽芯或或瓣合分型型凹模（或或凸模）结结构，改进进后的塑件件简化了模模具结构，，可采用整整体式凹模模（或凸模模）结构。。对于较浅的的内侧凹槽槽并带有圆圆角的塑料料件，可利利用塑料在在脱模温度度下具有足足够弹性的的特性以强强行脱模的的方式脱模模，而不必必采用组合合型芯的方方法。多数情况下下，带侧凹凹的塑料件件不宜采用用强行脱模模，以免损损坏塑料件件。塑料产品的的形状还要要有利于提提高塑料件件的强度和和刚度。如如把薄壳状状的塑料产产品顶部或或底部设计计成球面或或拱形曲面面，可以有有效地增加加刚性和减减少变形，，如图1所所示。对于于薄壁容器器的边缘可可按图2所所示设计来来增加刚性性和减少变变形。紧固的凸耳耳或台阶应应有足够的的强度和刚刚度，以承承受紧固时时的作用力力，应避免免台阶的突突然过渡和和尺寸过小小，如图所所示。此外，塑料料产品的形形状还应考考虑成型时时分型面位位置，脱模模后不易变变形等。综合所述，，塑料产品品的形状必必须便于成成型以简化化模具结构构、降低成成本、提高高生产率和和保证塑料料件的质量量。二、塑料产产品的壁厚厚塑料产品的的外壳壁厚厚取决于塑塑料件的使使用条件，，即强度、、刚度、结结构、电性性能、尺寸寸稳定性以以及装配等等各项要求求。但壁厚厚的大小对对塑料成型型影响很大大，所以合合理地选择择塑料件壁壁厚是很重重要的。任何塑料产产品均需要要有一定的的壁厚。这这是因为塑塑料在成型型时要有良良好的流动动性，并保保证产品有有足够的强强度和刚度度，也便于于从模具里里顶出产品品。部件装装配操作也也需要制品品有一定的的壁厚。壁厚过大，，不仅浪费费原料，增增加塑料制制品的成本本，而且增增加成型时时间和冷却却时间，处处长模塑周周期，降低低生产率，，还容易产产生气泡、、缩孔等缺缺陷；壁厚厚过小，成成型时流动动阻力大，，对大型复复杂塑料产产品就难以以充满型腔腔，而且不不能保证塑塑料产品的的强度和刚刚度。塑料产品的的壁厚应力力求均匀，，厚薄适当当，以减少少应力的产产生。壁太太厚，易形形成“沉陷陷点”或产产生翘曲。。为此，常常将厚的部部分挖空，，采用适当当的修饰半半径以缓慢慢过渡厚薄薄部分空间间。壁厚设设计对比如如下图所示示。热固性塑料料产品的厚厚度一般在在1-6mm之间，，最大不得得超过13mm.在在保证成型型和使用条条件下，应应力求采用用均匀和最最小的壁厚厚，以得到到快速、完完全的固化化。三、塑料产产品的脱模模斜度脱模斜度又又称拔模斜斜度、出模模斜度塑料成型后后塑料产品品紧紧抱住住模具型芯芯或型腔中中凸出部位位，给取出出产品带来来困难。为为便于从模模具内取出出产品或从从产品内抽抽出型芯，，设计塑料料产品结构构时，必须须考虑足够够的脱模斜斜度。脱模斜度如如图所示。。塑料产品的的内表面、、外表面沿沿脱模方向向均应有脱脱模斜度，，所取数值值按经验确确定，必须须限制在制制造公差范范围内。一一般脱模斜斜度为1°°-2°，，最小为0.5°.内表面的的脱模斜度度大于外表表面的脱模模斜度。塑塑料产品有有凸起或加加强肋，单单边应有4°-5°°的脱模斜斜度。型芯长度及及型腔浓度度越大，斜斜度适当缩缩小，通常常取0.5°即可。。厚壁产品品会因壁厚厚使成型收收缩增大，，故斜度应应放大。若若斜度不妨妨碍制品的的使用，则则可将斜度度取得大些些。热固性塑料料较热塑性性塑料收缩缩小些，脱脱模斜度也也相应小些些。复杂及及不规则形形状制品其其斜度应大大些。不通孔深度度小于10mm，外外形高度不不大于20mm时，，允许不设设计斜度。。有时根据据产品预留留的位置来来确定脱模模斜度。若若为了在开开模后让产产品留在凸凸模上，则则有意将凸凸模斜度减减小，而将将凹模斜度度放大，反反之亦然。。总之，在在满足塑料料产品尺寸寸公差要求求的前提下下，脱模斜斜度可以取取大些。四、塑料产产品的加强强筋加强筋的作作用不仅可可以提高塑塑料产品的的强度和刚刚度，减少少扭歪现象象，而且可可使塑料成成型时容易易充满型腔腔。设计加强筋筋时应注意意以下问题题：①加强筋的的厚度应小小于被加强强的产品壁壁厚，防止止连接处产产生凹陷。。②加强筋的的高度不宜宜过高，否否则会使筋筋部受力破破坏，降低低自身刚性性。如图所所示的为加加强筋尺寸寸比例。图（a）所所示的加强强筋底部厚厚度为壁厚厚的一半，，高度较矮矮，不易产产生缩孔。。图（b））所示的加加强筋底部部厚度等于于壁厚，高高度较高，，在交汇处处产生“沉沉陷点”。。为了增加加产品的刚刚度，宁可可增加加强强筋的数目目而应增加加其高度。。产品加强强筋为两个个以上时，，其中点距距不小于2mm。③加强筋筋脱模斜斜度可大大些，以以利脱模模（单边边应有4°-5°）④使多数数加强筋筋的方向向与型腔腔塑料的的流向一一致，避避免塑料料流向的的干扰而而损害产产品的质质量。⑤多条加加强筋要要分布得得当，排排列相互互错开，，以减少少收缩不不均，如如下图所所示。加强筋与与支承面面如下图图所示。。加强筋筋的端面面不应与与支承面面相平，，至少低低于支承承面0.5mm.五、塑料料产品的的底部支支承面塑料产品品的底部部支承面面选用整整平面结结构是不不适宜的的，因为为要使整整平面达达到绝对对平直是是十分困困难的，，所以采采用凸台台结构效效果较好好。凸台以3个为最最好，高高度应高高出平面面0.5mm以以上，位位置应均均匀设置置在制品品的边角角，有足足够的强强度、适适宜的出出模斜度度和绞变变的过渡渡联接。。塑料产品品的底部部支承面面凸台结结构如下下图所示示。塑料产品品上的孔孔有通孔孔、盲孔孔和复杂杂形状的的孔。孔孔的位置置应尽可可能设置置在最不不易削弱弱塑料产产品强度度的地方方，在相相邻孔之之间以及及孔到边边缘之间间，均应应留出适适当的距距离，且且尽可能能使壁厚厚大一些些，以保保证有足足够的强强度。如如图（a）所示示，圆筒筒边部通通孔，孔孔在筒边边设计成成管柱状状，管边边直到加加强筋的的作用，，不减弱弱筒壁强强度。如如图（b）、(c)所所示，孔孔边缘设设计凸台台，以增增加强度度。六、塑料料产品的的孔对于斜孔孔和形状状复杂孔孔的成型型方法，，可采用用拼合型型芯来完完成，以以避免抽抽侧芯结结构。塑料产品品上出现现侧孔及及侧凹时时，为便便于出模模，必须须设置滑滑块或侧侧抽芯机机构，从从而使模模具结构构复杂，，成本增增加。因因此，应应加以改改进。如如图（b）所示示，孔改改为槽状状，便于于拔模。。在塑料产产品的拐拐角处设设置圆角角，可增增加产品品的机械械强度，，改善成成型时材材料的流流动性，，也有利利于产品品的脱模模。因此此，在设设计塑料料产品结结构时，，应尽可可能采用用圆角。。在两部位位交接处处的内、、外角上上采用圆圆弧过渡渡能减小小应力集集中。外外圆弧半半径应是是壁厚的的1.5倍，内内圆弧半半径是壁壁厚的0.5倍倍，使厚厚度一致致。塑料料产品所所有拐角角处均应应设置圆圆弧过渡渡。七、塑料料产品的的圆角根据装满满或某种种使用上上的要求求，塑料料产品上上常需要要直接制制出花纹纹、标记记、符号号及文字字。为了了工艺上上的要求求及模具具制作的的方便，，设计的的花纹应应注意其其凸凹纹纹方向与与胶模方方向的一一致性。。塑料产产品侧壁壁的花纹纹或文字字等是依依靠侧壁壁斜度保保证脱模模的。如如下图所所示的是是塑料旋旋钮花纹纹，其中中图（a）为设设计不合合理，不不能脱模模。图（（b）为为设计合合理，便便于脱模模。八、塑料料产品的的标志设设计塑料产品品上的标标记、符符号或文文字可以以设计成成三种不不同的形形式。（1）凸凸字：如如图(a)所所示，它它在模具具制造时时比较方方便，可可用机械械或手工工将字雕雕刻在模模具上，，但使用用过程中中凸字容容易损坏坏。（2）凹凹字：如如图(b)所示示，它可可以填上上各种颜颜色的油油漆，使使字迹更更为鲜明明。这种种形式如如果用机机械加工工模具则则较麻烦烦，现在在多采用用电铸、、冷挤压压或电火火花方法法来制造造模具。。（3）凹凹坑凸字字：如图图（c））所示，，在凸字字的周围围带来凹凹入的装装饰框。。制造这这种结构构形式模模具可以以采用镶镶块，然然后镶入入模体中中。制造造比较方方便，凸凸字在使使用时也也避免碰碰坏。电子设备备整机结结构人们把利利用电子子学原理理制成的的设备、、装置、、仪器、、仪表等等统称为为电子设设备。电电子设备备的结构构设计有有其独特特的结构构组成，，其内部部需安装装电子元元、器件件及机械械零、部部件。常常见结构构分机箱箱、机柜柜两种。。如下图图所示。。机箱、、机柜均均需考虑虑通风口口的开设设。机箱是是把整整个设设备安安置在在一个个箱体体中。。常用用于尺尺寸较较小、、结构构简单单的小小型电电子设设备，，外形形往往往是箱箱形的的，称称为机机箱。。机柜是是对于于结构构复杂杂、尺尺寸较较大的的电子子设备备，往往往将将其分分为若若干分分机或或插箱箱，安安置在在一个个共同同的安安装架架上，，封闭闭后的的整体体称为为机柜柜。常常见结结构形形式为为立式式、琴琴柜式式和组组合式式。现现代新新的发发展方方向为为外插插式积积木化化结构构。下面就就机箱箱、机机柜和和通风风窗口口的开开设一一一加加以介介绍。。一、机机箱的的结构构形式式机箱的的结构构可按按其材材料和和结构构形式式分为为两大大类：：1.按按制造造材料料分根据机机箱使使用的的材料料与工工艺不不同可可划分分为：：1）钣钣金结结构机机箱用各种种冷轧轧、热热轧薄薄钢板板经过过剪切切、冲冲压、、弯曲曲等工工艺过过程，，最后后用焊焊接、、螺钉钉组装装，制制成各各式机机箱、、机柜柜。用用这种种材料料制成成的箱箱柜成成本低低，取取材方方便。。如下图图所示示的是是简单单的钣钣金机机箱，，它由由上下下两个个“门门”字字形钢钢板组组成。。其优优点是是：机机箱可可以设设计成成各种种形式式及尺尺寸，，灵活活多样样，用用料品品种少少，机机箱的的强度度与刚刚度好好。适适用于于单件件多品品种生生产。。其缺缺点是是：机机箱的的外形形尺寸寸公差差大，，不宜宜于批批量生生产，，钣金金工水水平要要求高高，有有一定定的工工装模模具，，外形形不美美观。。2）铝铝型材材机箱箱铝型材材机箱箱按其其结构构可划划分为为：（1））型材材围框框结构构机箱箱用铝型型材折折弯，，形成成前后后围框框（也也可以以是左左右围围框）），再再用铝铝型材材腰带带、支支撑为为侧梁梁组成成机箱箱框架架，最最后加加上下下盖板板及前前后面面板即即成机机箱，，如下下图所所示。。其优点点是：：结构构简单单，若若改变变型材材的下下料长长度工工，则则可组组成各各种不不同外外形尺尺寸的的机箱箱；采采用通通用折折弯模模后，，可用用于批批量生生产。。其缺缺点是是：型型材折折弯后后，围围框与与盖板板、面面板的的配合合不易易做到到紧密密吻合合，机机箱外外形尚尚不够够美观观；由由于采采用薄薄壁型型材折折弯，，其刚刚度与与强度度较差差，仅仅适用用于轻轻型设设备。。（2））型材材组合合结构构机箱箱这种机机箱是是用多多种不不同断断面形形状铝铝型材材，通通过螺螺钉在在转角角处联联接组组成机机箱框框架，，再加加前后后面板板及左左右、、上下下盖板板组成成机箱箱。其优点点是：：机箱箱的外外形尺尺寸变变换方方便，，适应应多品品种及及有一一定批批量的的产品品；用用途广广，可可组合合成台台式、、装架架式机机箱及及插箱箱；由由于选选用较较高强强度的的铝合合金，，因此此机箱箱具有有较高高的强强度与与刚度度。（3））型板板结构构机箱箱型板是是具有有板状状特征征的铝铝型材材。利利用型型板作作为机机箱柜柜架的的侧面面（也也可为为前后后面）），再再用铝铝型材材横梁梁与侧侧面板板连接接，就就构成成机箱箱框架架，如如下图图所示示。这这种结结构的的机箱箱由于于采用用了型型板，，故机机加工工量小小，工工艺简简单，，机箱箱的强强度与与刚度度均较较好。。但机机箱高高度方方向的的尺寸寸受型型板尺尺寸的的限制制，故故适用用于扁扁平形形状的的机箱箱。（4））压铸铸结构构机箱箱若将型板结结构机箱的的型板及其其连接部分分制成铝压压铸件，即即成为压铸铸结构机箱箱。这种机机箱由于采采用了压铸铸工艺，故故尺寸精确确度高，适适用于大批批量生产，，强度与刚刚度均较好好，且装配配方便。其其缺点是需需要压铸设设备，压铸铸模的成本本高；机箱箱的外形尺尺寸受压铸铸机的限制制。2.按箱体体的结构形形式分1）插箱式式2）盖盒式式3）翻转式式二、机柜的的结构形式式1．常见机机柜的结构构常见机柜的的结构形式式有三种：：立式、组组合式和琴琴柜式，如如图所示。。2.外插式式积木化结结构随着科学技技术的发展展，电子仪仪器、设备备在工业和和民用中得得到广泛的的应用，促促使人们将将能独立的的功能单元元设计成台台式设备，，它既能上上架、柜使使用，又能能单独使用用。接着又又发展到由由多台台式式设备组合合使用，各各种设备间间的连接由由内连接转转到外连接接，从而形形成了外插插式积木化化结构机柜柜并得到日日益广泛的的应用。图图所示的是是地面站接接收设备机机柜；图所所示的是外外插卡式机机箱；图所所示的是内内插卡式机机箱，为现现代微型计计算机广泛泛采用。三、通风窗窗口的开设设形式当机箱、机机柜需要散散热时，应应在盖门或或侧板上开开设通风口口，常见的的通风口或或孔如上图图所示。机械结构设设计的任务务和特点机械结构设设计的任务务机械结构设设计的任务务是在总体体设计的基基础上，根根据所确定定的原理方方案，确定定并绘出具具体的结构构图，以体体现所要求求的功能。。是将抽象象的工作原原理具体化化为某类构构件或零部部件，具体体内容为在在确定结构构件的材料料、形状、、尺寸、公公差、热处处理方式和和表面状况况的同时，，还须考虑虑其加工工工艺、强度度、刚度、、精度以及及与其它零零件相互之之间关系等等问题。所所以，结构构设计的直直接产物虽虽是技术图图纸，但结结构设计工工作不是简简单的机械械制图，图图纸只是表表达设计方方案的语言言，综合技技术的具体体化是结构构设计的基基本内容。。机械结构设设计特点机械结构设设计的主要要特点有：：（1）它它是集思考考、绘图、、计算（有有时进行必必要的实验验）于一体体的设计过过程，是机机械设计中中涉及的问问题最多、、最具体、、工作量最最大的工作作阶段，在在整个机械械设计过程程中，平均均约80%的时间用用于结构设设计，对机机械设计的的成败起着着举足轻重重的作用。。（2）机械械结构设计计问题的多多解性，即即满足同一一设计要求求的机械结结构并不是是唯一的。。（3）机机械结构设设计阶段是是一个很活活跃的设计计环节，常常常需反复复交叉的进进行。为此此，在进行行机械结构构设计时，，必须了解解从机器的的整体出发发对机械结结构的基本本要求.机械结构件的的结构要素和和设计方法1结构件的几几何要素2结构件之间间的联接3结构件的材材料及热处理理结构件的几何何要素机械结构的功功能主要是靠靠机械零部件件的几何形状状及各个零部部件之间的相相对位置关系系实现的。零零部件的几何何形状由它的的表面所构成成，一个零件件通常有多个个表面，在这这些表面中有有的与其它零零部件表面直直接接触，把把这一部分表表面称为功能能表面。在功功能表面之间间的联结部分分称为联接表表面。零件的功能表表面是决定机机械功能的重重要因素，功功能表面的设设计是零部件件结构设计的的核心问题。。描述功能表表面的主要几几何参数有表表面的几何形形状、尺寸大大小、表面数数量、位置、、顺序等。通通过对功能表表面的变异设设计，可以得得到为实现同同一技术功能能的多种结构构方案。结构件之间的的联接在机器或机械械中，任何零零件都不是孤孤立存在的。。因此在结构构设计中除了了研究零件本本身的功能和和其它特征外外，还必须研研究零件之间间的相互关系系。零件的相关分分为直接相关关和间接相关关两类。凡两两零件有直接接装配关系的的，成为直接接相关。没有有直接装配关关系的相关成成为间接相关关。间接相关关又分为位置置相关和运动动相关两类。。位置相关是是指两零件在在相互位置上上有要求，如如减速器中两两相邻的传动动轴，其中心心距必须保证证一定的精度度，两轴线必必须平行，以以保证齿轮的的正常啮合。。运动相关是是指一零件的的运动轨迹与与另一零件有有关，如车床床刀架的运动动轨迹必须平平行于于主轴轴的中心线，，这是靠床身身导轨和主轴轴轴线相平行行来保证的，，所以，主轴轴与导轨之间间位置相关；；而刀架与主主轴之间为运运动相关。多数零件都有有两个或更多多的直接相关关零件，故每每个零件大都都具有两个或或多个部位在在结构上与其其它零件有关关。在进行结结构设计时，，两零件直接接相关部位必必须同时考虑虑，以便合理理地选择材料料的热处理方方式、形状、、尺寸、精度度及表面质量量等。同时还还必须考虑满满足间接相关关条件，如进进行尺寸链和和精度计算等等。一般来说说，若某零件件直接相关零零件愈多，其其结构就愈复复杂；零件的的间接相关零零件愈多，其其精度要求愈愈高。例如，，轴毂联接见见图。结构设计据结结构件的材料料及热处理不不同应注意的的问题机械设计中可可以选择的材材料众多，不不同的材料具具有不同的性性质，不同的的材料对应不不同的加工工工艺，结构设设计中既要根根据功能要求求合理地选择择适当的材料料，又要根据据材料的种类类确定适当的的加工工艺，，并根据加工工工艺的要求求确定适当的的结构，只有有通过适当的的结构设计才才能使所选择择的材料最充充分的发挥优优势。设计者要做到到正确地选择择材料就必须须充分地了解解所选材料的的力学性能、、加工性能、、使用成本等等信息。结构构设计中应根根据所选材料料的特性及其其所对应的加加工工艺而遵遵循不同的设设计原则。如：钢材受拉拉和受压时的的力学特性基基本相同，因因此钢梁结构构多为对称结结构。铸铁材材料的抗压强强度远大于抗抗拉强度，因因此承受弯矩矩的铸铁结构构截面多为非非对称形状，，以使承载时时最大压应力力大于最大拉拉应力，图示示为两种铸铁铁支架比较。。钢结构设计中中通常通过加加大截面尺寸寸的方法增大大结构的强度度和刚度，但但是铸造结构构中如果壁厚厚过大则很难难保证铸造质质量，所以铸铸造结构通常常通过加筋板板和隔板的方方法加强结构构的刚度和强强度。塑料材材料由于刚度度差，铸造后后的冷却不均均匀造成的内内应力极易引引起结构的翘翘曲，所以塑塑料结构的筋筋板与壁厚相相近并均匀对对称。对于需要热处处理加工的零零件，在进行行结构设计时时的要求有如如下几点：1）零件的几几何形状应力力求简单、对对称，理想的的形状为球形形。（2）具有不不等截面的零零件，其大小小截面的变化化必须平缓，，避免突变。。如果相邻部部分的变化过过大，大小截截面冷却不均均，必然形成成内应力。（3）避免锐锐边尖角结构构，为了防止止锐边尖角处处熔化或过热热，一般在槽槽或孔的边缘缘上切出2～～３mm的倒倒角。（4）避免厚厚薄悬殊的截截面，厚薄悬悬殊的截面在在淬火冷却时时易变形，开开裂的倾向较较大。机械结构设计计的基本要求求和设计准则则1机械结构设设计的基本要要求2机械结构基基本设计准则则机械产品应用用于各行各业业，结构设计计的内容和要要求也是千差差万别，但都都有相同的共共性部分。下下面就机械结结构设计的三三个不同层次次来说明对结结构设计的要要求。机械结构设计计的基本要求求1．功能设计计满足主要要机械功能要要求，在技术术上的具体化化。如工作原原理的实现、、工作的可靠靠性、工艺、、材料和装配配等方面。2．质量设计计兼顾各种种要求和限制制，提高产品品的质量和性性能价格比，，它是现代工工程设计的特特征。具体为为操作、美观观、成本、安安全、环保等等众多其它要要求和限制。。在现代设计中中，质量设计计相当重要，，往往决定产产品的竞争力力。那种只满满足主要技术术功能要求的的机械设计时时代已经过去去，统筹兼顾顾各种要求，，提高产品的的质量，是现现代机械设计计的关键所在在。与考虑工工作原理相比比，兼顾各种种要求似乎只只是设计细节节上的问题，，然而细节的的总和是质量量，产品质量量问题不仅是是工艺和材料料的问题，提提高质量应始始于设计。3．优化设计计和创新设计计用结构设设计变元等方方法系统地构构造优化设计计空间，用创创造性设计思思维方法和其其它科学方法法进行优选和和创新。对产品质量的的提高永无止止境，市场的的竞争日趋激激烈，需求向向个性化方向向发展。因此此，优化设计计和创新设计计在现代机械械设计中的作作用越来越重重要，它们将将是未来技术术产品开发的的竞争焦点。。结构设计中得得到一个可行行的结构方案案一般并不很很难。机械设设计的任务是是在众多的可可行性方案中中寻求较好的的或是最好的的方案。结构构优化设计的的前提是要能能构造出大量量可供优选的的可能性方案案，即构造出出大量的优化化求解空间，，这也是结构构设计最具创创造性的地方方。结构优化设计计目前基本仍仍局限在用数数理模型描述述的那类问题题上。而更具具有潜力、更更有成效的结结构优化设计计应建立在由由工艺、材料料、联接方式式、形状、顺顺序、方位、、数量、尺寸寸等结构设计计变元所构成成的结构设计计解空间的基基础上。机械结构基本本设计准则机械设计的最最终结果是以以一定的结构构形式表现出出来的，按所所设计的结构构进行加工、、装配，制造造成最终的产产品。所以，，机械结构设设计应满足作作为产品的多多方面要求，，基本要求有有功能、可靠靠性、工艺性性、经济性和和外观造型等等方面的要求求。此外，还还应改善零件件的受力，提提高强度、刚刚度、精度和和寿命。因此此，机械结构构设计是一项项综合性的技技术工作。由于于结结构构设设计计的的错错误误或或不不合合理理，，可可能能造造成成零零部部件件不不应应有有的的失失效效，，使使机机器器达达不不到到设设计计精精度度的的要要求求，，给给装装配配和和维维修修带带来来极极大大的的不不方方便便。。机机械械结结构构设设计计过过程程中中应应考考虑虑如如下下的的结结构构设设计计准准则则。。1.实实现现预预期期功功能能的的设设计计准准则则2.满满足足强强度度要要求求的的设设计计准准则则3.满满足足刚刚度度结结构构的的设设计计准准则则4.考考虑虑加加工工工工艺艺的的设设计计准准则则5.考考虑虑装装配配的的设设计计准准则则6.考考虑虑造造型型设设计计的的准准则则1.实实现现预预期期功功能能的的设设计计准准则则产品品的的设设计计主主要要目目的的是是为为了了实实现现预预定定的的功功能能要要求求，，因因此此实实现现预预期期功功能能的的设设计计准准则则是是结结构构设设计计首首先先考考虑虑的的问问题题。。要要满满足足功功能能要要求求，，必必须须做做到到以以下下几几点点。。1)明明确确功功能能:结构构设设计计是是要要根根据据其其在在机机器器中中的的功功能能和和与与其其他他零零部部件件相相互互的的连连接接关关系系，，确确定定参参数数尺尺寸寸和和结结构构形形状状。。零零部部件件主主要要的的功功能能有有承承受受载载荷荷、、传传递递运运动动和和动动力力，，以以及及保保证证或或保保持持有有关关零零件件或或部部件件之之间间的的相相对对位位置置或或运运动动轨轨迹迹等等。。设设计计的的结结构构应应能能满满足足从从机机器器整整体体考考虑虑对对它它的的功功能能要要求求。。(2)功功能能合合理理的的分分配配：：产品品设设计计时时，，根根据据具具体体情情况况，，通通常常有有必必要要将将任任务务进进行行合合理理的的分分配配，，即即将将一一个个功功能能分分解解为为多多个个分分功功能能。。每每个个分分功功能能都都要要有有确确定定的的结结构构承承担担，，各各部部分分结结构构之之间间应应具具有有合合理理、、协协调调的的联联系系，，以以达达到到总总功功能能的的实实现现。。多多结结构构零零件件承承担担同同一一功功能能可可以以减减轻轻零零件件负负担担，，延延长长使使用用寿寿命命。。V型型带带截截面面的的结结构构是是任任务务合合理理分分配配的的一一个个例例子子。。纤纤维维绳绳用用来来承承受受拉拉力力；；橡橡胶胶填填充充层层承承受受带带弯弯曲曲时时的的拉拉伸伸和和压压缩缩；；包包布布层层与与带带轮轮轮轮槽槽作作用用，，产产生生传传动动所所需需的的摩摩擦擦力力。。例如如，，若若只只靠靠螺螺栓栓预预紧紧产产生生的的摩摩擦擦力力来来承承受受横横向向载载荷荷时时，，会会使使螺螺栓栓的的尺尺寸寸过过大大，，可可增增加加抗抗剪剪元元件件，，如如销销、、套套筒筒和和键键等等，，以以分分担担横横向向载载荷荷来来解解决决这这一一问问题题。。(3)功功能能集集中中：：为了了简简化化机机械械产产品品的的结结构构，，降降低低加加工工成成本本，，便便于于安安装装，，在在某某些些情情况况下下，，可可由由一一个个零零件件或或部部件件承承担担多多个个功功能能。。功功能能集集中中会会使使零零件件的的形形状状更更加加复复杂杂，，但但要要有有度度，，否否则则反反而而影影响响加加工工工工艺艺、、增增加加加加工工成成本本，，设设计计时时应应根根据据具具体体情情况况而而定定。。2.满满足足强强度度要要求求的的设设计计准准则则(1)等等强强度度准准则则零件件截截面面尺尺寸寸的的变变化化应应与与其其内内应应力力变变化化相相适适应应，，使使各各截截面面的的强强度度相相等等。。按按等等强强度度原原理理设设计计的的结结构构，，材材料料可可以以得得到到充充分分的的利利用用，，从从而而减减轻轻了了重重量量、、降降低低成成本本。。如如悬悬臂臂支支架架、、阶阶梯梯轴轴的的设设计计等等。。见见图图。。(2)合合理理力力流流结结构构为了了直直观观地地表表示示力力在在机机械械构构件件中中怎怎样样传传递递的的状状态态，，将将力力看看作作犹犹如如水水在在构构件件中中流流动动，，这这些些力力线线汇汇成成力力流流。。表表示示这这个个力力的的流流动动在在结结构构设设计计考考察察中中起起着着重重要要的的作作用用。。力流在在构件件中不不会中中断，，任何何一条条力线线都不不会突突然消消失，，必然然是从从一处处传入入，从从另一一处传传出。。力流流的另另一个个特性性是它它倾向向于沿沿最短短的路路线传传递，，从而而在最最短