機械結構論文范文
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第1篇
德國人發明的這一種變元法，是目前世界上最為科學易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內涵主要有兩部分：它變化內容多樣，包括材料、數量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運用，運用的前提條件是機械基本結構，這些元素在其基本結構的基礎上進行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機械結構設計方案就創造出來了，這樣就達到了優化設計機械結構的目的。接下來筆者將會重點介紹七種創新方案在機械結構設計的具體運用，其最終目的還是滿足整個機械產品的生產的要求，這也是目前機械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
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第2篇
為滿足系統的剛度和穩定性，選擇3軸XX'YZ型拱架機器人結構，
1.1XY直線運動平臺驅動方式和結構設計
由于XY平臺要求大行程、高速、精確、平穩定位，因此自動配液機的x軸及y軸采用同步帶柔性驅動，如圖3所示。同步帶柔性驅動方式相對于剛性傳動定位系統，具有傳動平穩、沖擊小、無需、噪聲小、傳動距離遠、成本低等優點，主要用于對加速度和速度要求較高的應用場合。雖然同步帶的彈性可減少沖擊，但同時也帶來定位誤差和振動問題，如何有效抑制系統定位誤差，充分發揮柔性驅動直線定位技術的優勢，成為本文需要解決的主要問題之一。一般同步帶按照中心距大小和帶輪尺寸設計選擇同步帶基準長度，然后將環形同步帶安裝在兩個帶輪上。在此設計中為保持同步帶張緊力和便于在支撐軌道型材安裝，同步帶有接頭而兩端用壓板同滑塊連接，以便于安裝和調節。同步帶在位于型材兩端托架上的兩個同步帶輪之間進行運轉。一個帶輪安裝在電機上，另一個則安裝在張緊裝置上。同步帶帶動滑塊在導軌上移動，滑塊支撐在滾珠導軌上，同步帶縱向穿過支撐導軌的異型鋁合金型材。
1.2運動平臺導向結構
低速運動平穩就是當導軌作低速運動或微量進給時，應保證運動始終平穩不出現“爬行”現象。數控工作臺的位移量是以脈沖當量作為它的最小單位，它常以極低的速度運動，這是要求工作臺對數控裝置發出的指令要做出準確響應，這與運動件之間的摩擦特性有直接的關系。滾動導軌的靜摩擦力較小，而且還由于油的作用，使它們的摩擦力隨運動速度的提高而增大，這就有效地避免了低速爬行現象，從而提高工作臺的運動平穩性和定位精度。但滾動導軌抗振性較差、對防護要求較高、結構復雜、制造比較困難、成本較高。
1.3工作頭夾持手結構設計
按照移液管夾持手的工作流程，要求夾持手到達母液瓶位置下降，下夾持手夾持住母液瓶里的吸管，上夾持手夾持住活塞吸取一定的母液，然后帶動吸管整體上移到脫離母液瓶，移動到計量區，夾持手推動吸管活塞將母液按配方劑量注入到染料瓶里，然后回到母液區，將吸管放回到的原來的位置。手爪通常是由手指、傳動機構和驅動機構組成，其結構要根據作業對象的大小形狀和位姿等幾何條件以及重量、硬度、表面質量等物理條件來綜合考慮,同時還要考慮手爪與被抓物體接觸后產生的約束和自由度等問題。設計擺動式夾持器，夾持手左右手爪為對稱結構，由兩個氣缸驅動帶動連桿機構將移液管夾持住。將活塞連桿手爪和移液管外殼手爪設計為一體，當氣缸動作時兩個手爪同時動作，方便快捷。在工作的時候手指只有兩個工作位置，采用氣壓驅動能夠快速達到工作位置，節約時間。
2柔性同步帶驅動定位動態分析
在該系統中，電機的運動通過同步帶傳輸到移動裝置。在嚙合齒之間必須有足夠的間隙，以確保運動的流暢，沒有干涉，但這種間隙的存在導致滯后現象的產生和噪音。當運動方向改變時，在外部激勵支配下動力傳輸齒產生脫離和微小滑移。這一現象的結果是帶慢慢滑移直到下一對齒進入嚙合。
3試驗測量裝置
柔性同步帶定位系統的運動誤差特性，彈性變形的影響和間隙的影響，對于彈性變形所引起的誤差，采用兩個編碼器分別測量主動輪和從動輪轉速。為精確控制移動負載的加速或減速，本試驗裝置采用線性坐標測量裝置（CMM），結合高分辨率刻線尺搭建模型來驗證模型預期的性能。在系統中使用了常規的控制器PC104PMAC卡，為確定傳動系統引起的位置誤差，采用位置測量的基本旋轉編碼器（PE）以和高分辨率刻線尺（LS）的測量結果進行對比。控制電機速度按照梯形路徑輸入，疊加獲得定位誤差圖形（ΔX=XLS-XPE）。ΔX包含與支承元件（如抗摩軸承、軸承軸）等相關的幾何和運動誤差，如前所述定位誤差具有延時滯后的特點，具有相當的重復性。
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第3篇
（1）對電梯進行分類時
如果以其運行的速度快慢為依據，那么通常應將電梯分為超高速電梯、高速電梯、快速電梯和低速電梯四大類，超高速電梯的運行速度是要超過4m/s的，通常在分區進行控制的高層大廈中常采用這種電梯；而高速電梯的運行速度則是在2m/s-4m/s的范圍內，在高層寫字樓中通常會采用高速電梯；快速電梯的運行速度一般都在1m/s-2m/s的范圍內，通常情況下，住宅電梯和樓層數小于15層的多層客梯會采用快速電梯；低速電梯的運行速度是小于1m/s的，其通常都被應用在絕大部分的貨梯中；
（2）如果根據使用用途對電梯進行分類，一般可以將電梯分為乘客、觀光、載貨、雜物、醫用、船舶以及車輛等多種類型，同時市場上還存在著一些特殊種類的電梯
常見的有立體停車場用電梯、斜行電梯以及建筑施工電梯等。
2電梯機械結構和相關問題
2.1電梯機械結構中的門系統
在電梯的機械結構中，轎廂門系統通常都包括四個部分，分別為轎門、開關門系統、廳門和門保護裝置，由于門系統的存在，等候電梯人員墜落到井道中的安全事故就被有效避免了，同時井道和廂內人員之間也不會出現相互碰撞的問題了。在電梯的運行過程中，為了保證其安全性和穩定性，在電梯起動之前廳門和轎門之間必須是要保持關閉狀態的，并且在廳門上還應安裝門鎖，只有鑰匙才能將廳門打開，否則廳門就應是出于關閉狀態的。而對于控制電路來說，由于在門鎖上是安有微動開關的，那么其就能有效的控制電梯回路的斷開和接通狀態，從而實時的調整電梯的運行狀態。在分析電梯的門系統時，應重點注意以下幾個問題：轎廂起動時，轎廂門應是出于自動閉鎖狀態的，在轎廂未停穩并且未上升到層門時，層門也應出于自動閉鎖狀態。
2.2電梯機械結構中的轎廂系統
轎廂系統的最主要作用就是運送乘客和貨物，其主要包括兩部分，即轎廂架和轎廂體，而轎廂架主要起到的是懸吊和固定的作用，其是主要的承載構件，而在轎廂架上還都會設置拉條，這么做的目的就是要提升轎廂的剛度，從而有效避免轎廂傾斜現象的出現。而轎廂體則都是由四部分組成的，分別為轎門、轎頂、轎壁和轎底，其中，轎頂通常都會安裝檢修用的操作設備和照明設備，同時還設有安全窗，這樣當出現故障時，乘客便可以借助安全窗撤離到轎廂內；轎底則是起支撐作用的，在其前端設置了轎門地坎，在地坎位置處裝有光滑擋板，并且還應配有轎廂稱重裝置，當超過了電梯出現超重問題時，報警器就會響起。轎壁是連接轎頂和轎底的部分，在其背面通常都會設置加強筋，從而充分的提升其機械強度。
2.3電梯機械結構中的曳引系統
這一系統的主要作用為及時的牽引轎廂的上和下，從而幫助乘客順利的到達相應的樓層。其主要包括曳引機、導向輪、限速輪和曳引鋼索等部分，曳引機就是電梯的動力裝置、根據電機的差異性又分為直流曳引機和交流曳引機，根據速度的快慢可分為超高速、高速、快速和低速曳引機，根據結構形式的區別可分為臥式曳引機和立式曳引機，根據減速方式的差異性分為無齒輪曳引機和齒輪曳引機。電梯的轎廂會懸掛在曳引輪上，曳引輪在曳引機的驅動下就可以實現轎廂的上下運行。
2.4電梯機械結構中的重量平衡系統
重量平衡系統主要包括了補償裝置、補償纜、補償繩以及對重等結構部分，在曳引輪和導向輪的牽引下，對重用的鋼絲繩會直接連接轎廂，而在整個系統的運行過程中，這一系統主要起到的是對電梯和轎廂負載的平衡作用。在配置對重量的量值時，應嚴格的依據電梯額定載重量的相關要求，從而保證整個電梯系統是具備一個良好的使用狀態的。如果電梯的曳引高度超過了30m，那么曳引鋼絲繩的差重對電梯運行的平衡性和穩定性就可能會產生影響，所以，必須設置補償纜和補償鏈等相應的補償裝置。
2.5電梯機械結構中的導向系統
此系統主要包括了三個部分的結構，分別為導軌、導軌架和導靴，其主要作用是保證轎廂在井道中是按照正確的路線上下運行的，并且還能有效避免出現過多振動的現象。當出現了突發緊急情況時，轎廂就會被卡死在導軌上，那么就會避免墜落等安全事故的發生。導軌能夠精確的控制電梯的升降方向，所以，導向系統就是可以控制對重和水平方向轎廂的移動的，保證對重和轎廂在井道中都是出于一個合理的位置的。在電梯的井道中通常會設置4根導軌，兩根是對重架導向，另外兩根則是轎廂導向，固定導軌時通常都采用壓道板和螺栓、螺母等設備。
2.6電梯機械結構中的機械裝置
為了最大限度地保證電梯使用的安全性，那么在電梯機械結構中還必須設有安全鉗、限速器、緩沖器和終端超越保護裝置等機械裝置，當電梯系統的運行速度超過了其極限值時，限速器就會停止工作狀態，并且借助繩輪之間的摩擦力還能將拉桿機構提拉起來，發出相應的警報信號并且切斷控制電路，那么安全鉗就必須發出動作，強制性的將轎廂停留在導軌上，在所有的安全開關都恢復狀態后，安全鉗才會釋放，在所有的安全保護裝置都失去作用后，緩沖器就會作為最后一道保護裝置出來，其能夠將轎廂的能力吸收并消耗掉，避免轎廂出現墜落的事故。而終端超越保護裝置的最主要作用就是保證電氣系統的順利運行，從而保證轎廂的穩定運行，避免撞底和沖頂等安全事故的發生。
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