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利用形态变换确定结构方案的方法

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:通过形态的变化可以得到不同的结构方案。图6-48 阀门作用体的形状变换图6-49 凸轮机构的形状变换位置变换 零件的位置变换是指零件中的某个平面从一个间断性的相关位置向另一个间断性相关位置的转变。其中右端从外螺纹变为内螺纹,应属于位置变换。又如图6-53所示为双缸发动机气缸的位置变换,可演变成为各种类型的发动机。

利用形态变换确定结构方案的方法

结构体的形态一般包括形状、位置、数目、尺寸和顺序等。通过形态的变化可以得到不同的结构方案。

(1)形状变换 改变零件的形状,特别是改变零件工作表面形状而得到多种结构形式。在工程中,为加工方便与节约成本,实际采用的技术形体绝大部分均为规则的表面,如平面、圆柱面、锥面、球面、椭圆面、双曲面抛物面等。所以,可优先在这些规则表面之间进行变换。如将直齿轮变为斜齿轮。又如在滚动轴承系列中,通过变换滚动体的形状(球形、锥形、圆柱形、腰鼓形、螺旋管形等)而得到球轴承、锥轴承、滚子轴承。在图6-48中,改变阀门体的形状得到球阀和锥阀。

除了零件形状变换外,在技术系统结构方案中,还可进行系统形状变换。其方法是使某个系统尺寸相等或趋于0,或趋于无穷大。如图6-49所示的凸轮机构的形状变换,将图a所示摆动式凸轮机构中的尺寸S从有限值变为无限大,便可得到图b所示的移动式凸轮机构。

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图6-48 阀门作用体的形状变换

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图6-49 凸轮机构的形状变换

(2)位置变换 零件的位置变换是指零件中的某个平面从一个间断性的相关位置向另一个间断性相关位置的转变。这种转变可以通过平移、旋转或平移加旋转来实现。

如图6-50所示的滑动导轨的位置变换。其中图b的下方导轨从图a的凸形转变为凹形导轨,则可改善其润滑。

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图6-50 滑动导轨的位置变换

再如图6-51所示砂轮架轴端螺纹的位置变换。其中右端从外螺纹变为内螺纹,应属于位置变换。其结果简化了砂轮固定轴的工艺,因为钻孔比车螺纹工艺简单。

又如图6-52所示为摆杆与推杆的球面位置的变换。其中,图b的优点是可以使推杆免受横向推力,因而减小磨损。

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图6-51 砂轮架轴端螺纹的位置变换

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图6-52 摆杆与推杆的球面位置的变换

1—摆杆 2—推杆

在技术系统中,经常采用位置变换来寻求不同的总体结构布置方案。例如通过改变轿车发动机与驱动轮的相对位置,便可得到各种类型的轿车。如FF式(发动机前置、前轮驱动形式),FR式(发动机前置、后轮驱动形式),RR式(发动机后置、后轮驱动形式)等。

又如图6-53所示为双缸发动机气缸的位置变换,可演变成为各种类型的发动机。(www.xing528.com)

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图6-53 双缸发动机气缸的位置变换

(3)数目变换 所谓数目变换是指一个零件(或系统)通过改变工作面的数目而发生的形态变换。如图6-54所示的螺钉头工作面数目的变换。在螺栓联接和铆接结构中,经常采用改变螺栓或铆钉数目得到不同的结构方案。如图6-55所示为紧固螺钉数目的变换,演变成两种车轮轴的紧固装置。

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图6-54 螺钉头工作面数目的变换

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图6-55 紧固螺钉数目的变换

(4)尺寸变换 是指零件或其工作表面因尺寸改变而引起的形态变化。通过尺寸变化来形成各种产品系列是一项主要的结构设计方法。例如某种同类结构形式的轴承型号就是尺寸变换的结果。又如齿轮的模数系列、V带型号的系列以及各种类型的刀具系列等。

对尺寸的广义理解,还可以包括角度。通过角度大小的改变形成各种结构。下面以带传动为例,说明各种形态变换所得到的不同结构方案:

1)通过形状变换可得到:平带、V带、同步带等。

2)通过位置变换可得到:开口带传动、交叉带传动、半交叉带传动等。

3)通过数目变换可得到:V带的根数、同步带的齿数等。

4)通过尺寸变换可得到:V带的断面型号、同步带的模数等。

还可以通过各种形态变换来得到机床系统的整体结构方案:

5)通过形状变换可得到:各种加工平面的、圆柱面的以及各种曲面的机床等。

6)通过位置变换可得到:通过工件与刀具的相对位置变换可得到各种结构类型的牛头刨床、龙门刨床、车床、立式钻床和摇臂钻床等。

7)通过数目变换可得到:刃口数目不同的刀具等。

8)通过尺寸变换可得到:各种尺寸系列的机床。

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