第一章 殼體 箱體 結(jié)構(gòu)設計
1．1概述1．1．1 殼體 箱體 的功能與作用
       
（一） 殼體 箱體
殼體：從產(chǎn)品構(gòu)造有構(gòu)造特點上習慣的一種稱謂，它具有包容內(nèi)部組成部件，且厚度較薄的特征。如：電視機機殼、手機殼 等。相比更多的是從零部件功能和結(jié)構(gòu)方面的，具有包容等功能，且相對封閉。
箱體：盡管兩者的材料不同和構(gòu)造不同，但是其功能和作用大致類似。
      如：照相機的功能：1 容納 包容的功能。
                        2 定位和支撐
                        3 防護 保護
                        4其他
1．1．2殼體 箱體 結(jié)構(gòu)特點和設計要求

（一） 按照零部件的定位是固定的零部件和運動的零部件在結(jié)構(gòu)上需要有不同的考慮。
（二） 要便于拆裝，為了便于拆、裝、修、護殼，箱體都設計成粉體結(jié)構(gòu)。個零部件通過螺絲 鎖扣等，進行連接。
耐用的拆裝結(jié)構(gòu)。如：塑殼上嵌金屬的螺紋件。
要快速拆裝結(jié)構(gòu)。如：塑殼上的彈性螺扣。 
無需拆裝的結(jié)構(gòu)。如：小型電產(chǎn)品。
材料 加工 生產(chǎn)方式：
              因批量大小，和成品因素，決定了加工 成產(chǎn)方式，進而決定了殼體 箱體的結(jié)構(gòu)設計，鑄造件的結(jié)構(gòu)沖壓、模塑。
（三） 裝飾造型
根據(jù)產(chǎn)品的功能 構(gòu)造 材料加工 生產(chǎn)方式來進行考慮。如：相機的調(diào)焦環(huán) 調(diào)焦表面的紋飾 機身皮質(zhì)的貼面。裝飾作用和訪滑作用，材料與加工方本式對外有形有很大影響。塑殼比沖壓造型變化大。
1．1．3 殼體 箱體 的設計準則與程序
殼體 箱體 的結(jié)構(gòu)設計
              首先  保證殼體 箱體的剛度、強度、穩(wěn)固性和加工型需要時還要進行相應的理論計算機實驗。

剛度問題：能構(gòu)承受越大載荷，作為支撐和其他零部件殼體 箱體。如： 電                        度箱 變速箱等。
強度問題：要考慮殼體 箱體防護性和保護性進行設計。
穩(wěn)定性：收拾等結(jié)構(gòu)存在的問題，特別是薄壁的附部存在的局部失穩(wěn)，必須校和。
加工性：鑄造 鑄塑要考慮液體的流動性和填充性，脫膜沖壓件應考慮它的延展性和加深性。
        程序
1． 要初步確定形狀 主結(jié)構(gòu)和尺寸。
2． 常規(guī)的計算。
3． 要做靜動態(tài)分析：
模型與實物的試驗或優(yōu)化設計。
4． 造型的公益性和經(jīng)濟性分析。
5． 關(guān)于詳細的結(jié)構(gòu)特點。
1．2鑄造  殼 箱體
        主要是金屬材料的鑄造，使將熔融的金屬燒紋 壓膜或吸入紋形的型 臉 腔 冷 凝
      固后獲得一定的性能機零件或毛丕的金屬成形工藝。
        鑄造外殼的構(gòu)件：常用于對剛度強度有較高要求及造型于內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復雜的產(chǎn)品。

1．2．1鑄造 殼體 箱體的特點：
      優(yōu)點：
1．它有較高的剛強度。
2．造型適應力強。
3．表面粗糙，尺寸精度比較低。
4．封閉性好，它可廣泛用于氣題，液體的傳輸和密壁產(chǎn)品的構(gòu)件。（發(fā)動機鋼底）
5．工藝的靈活性較大，成本低。
6．其他
      缺點：
1． 鑄造組織的晶粒粗大，鑄件內(nèi)部常有縮孔還有砂眼缺陷。
2． 力學性能一般不如鍛件。
3． 鑄造工藝過程中，工作條件較大，勞動強度較大。

1．2．2 鑄造殼體 箱體德昌用材料

      鑄鐵（生鐵）：鑄鐵的流動性比較好，鑄鐵的體收縮和線收縮比較小，在鑄造中加入少量的合金元素，可以提高它的耐磨性。
            鑄造的壁厚如果厚，力學 性能顯著下降，不宜設計成很厚的鑄體。
            常用鑄鐵：灰鑄鐵、對墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。
      鑄造碳鋼：駐港的熔點高，流動性差，收縮率大，吸震性低于鑄鐵彈性的摸量比較大。
優(yōu)點：鑄鋼的綜合力學性能高于各種鑄鐵，不僅強度高，而且具有優(yōu)良的塑性和韌性，此外鑄鐵的焊接性好，可實現(xiàn)鐵焊結(jié)合。鑄鋼件的晶粒粗大，組織不均怯常存在殘余的內(nèi)應，致使鑄件的強度特別是塑性和耐性也存在著一定的問題。鑄件必須進行熱處理。

鋁合金：純鉛強度低、硬度小，因此產(chǎn)品殼件廠用鋁合金材料。
鋁和一些元素形成鑄鋁合金，密度小。且大多數(shù)可通過熱外處理強化，使其具有足夠高的強度，較好的塑性，良好的低溫韌性，和耐熱性良好的機加工性能，使合作各種產(chǎn)品外殼。
常用鑄造鋁合金：鋁硅合金 鋁銅合金 鋁鎂合金 鋁鋅合金。
1．2．3鑄造工藝流程

1.沙性鑄造：應用最廣泛的鑄造方法。首先 要根據(jù)零件圖來設計制作出模型及其他的工裝設備，用模型、砂箱、型砂等制作沙型。然后 把熔煉好的金屬也澆入型腔，金塑液凝固冷卻后可以把砂型破壞，取出鑄件檢驗 清理。（即獲得所需的部件）
沙性鑄造可分為手工單件鑄造和機械批量鑄造。
特點：砂型鑄造具有適應性強，生產(chǎn)簡單等優(yōu)點，廣泛用的制造業(yè)，但砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件精度較低，表面粗糙內(nèi)在質(zhì)量較差，且生產(chǎn)過程較復雜。
2.熔模鑄造：熔模鑄造用蠟料制成模型，然后在鑄模表面涂覆耐火材料，硬化干燥后，將蠟模熔去，從而得到與蠟模相應的型腔殼，然后進行澆注獲得鑄件的方法。
特點： (1 )鑄件的精度及表面質(zhì)量高。
      （2）能夠鑄造各種的形狀合金鑄件。
      （3）生產(chǎn)批量不受限制。
      （4）鑄件的重量不宜太大。
熔模逐漸工藝過程較復雜，且不易控制。使用和材料較貴，適用生產(chǎn)形狀復雜、精度要求較高或納尼進行機械加工的小零件。
3．金屬型鑄造：用鑄造制成的鑄型型腔，進行澆注獲得鑄件的鑄造方法。金屬型可反復多次使用，鑄型常用鑄鐵制成，也可以采用鋼材制作。
        特點：(1)“一應多用” （2）鑄件的力學性能提高  （3）精度及表面質(zhì)量高，加工量大  （4）金屬型的制造成本高，周期長
金屬性鑄造主要適用于大批量生產(chǎn)有色合金鑄件。
4．壓力鑄造：在高壓下，使液態(tài)或半液態(tài)的金屬，以較高的速度填入鑄型的型腔，并在壓力的作用下，凝固而獲得鑄件的方法。
優(yōu)點：（1）鑄件尺寸精度，表面質(zhì)量高
    （2）鑄件強度和表面的密度比較高
    （3）可以鑄造形態(tài)復雜的薄壁鑄件
    （4）生產(chǎn)效率高
缺點：（1）設備投資大，制作壓型成本高
    （2）壓鑄高熔 合金時，壓型的壽命底
適用于中小型低熔點的 鋅、鋁、鎂、銅等有色金屬。
5。離心鑄造：將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬在離心力的作用下填充鑄型。離心鑄造的鑄型由金屬型和沙型兩種，一般采用金屬型離心鑄造。
特點：1）工藝過程簡單。2）離心鑄造，它的組織過密。3）鑄造合金的種類不限。4）表面質(zhì)量差，孔的尺寸不易控制。
適用于做鑄鐵管、港濤等中空件。
1．2．4殼體 箱體的結(jié)構(gòu)設計
1．2．5鑄造零件的處理加工（解決零件的內(nèi)力問題）
消除內(nèi)力的方法：
1． 材料方一段時間，自動消除。
2． 人工式處理，人工處理和將鑄件緩慢降至500至600攝氏度。
3． 機械振動法，將機械振機卡在鑄件上，讓其震動，需7分鐘。
1．3焊接殼體 箱體
焊接也是制造殼體箱體的一種方法，主要用于金屬薄板外殼。一般采用機加工或壓力加工預制件，然后焊接組裝外殼薄壁的預制件，常采用壓力加工的方法。
焊接的方法主要用于金屬鋼板的外殼加工處理，也適用于有色金屬，及其金屬外殼。
1．3．1焊接殼體 箱體的特點
優(yōu)點：1．適用范圍廣。2。使用靈活。3。周期短4。強度高
缺點：1。造型較差2。加工密度低3。局部質(zhì)量差4。造型成品變形
1．3．2焊接的方法與適用場合
焊接的方法很多，常用的電弧焊：利用電弧作為熱源的熔焊方法稱為弧焊。
有：受供電弧焊、埋弧身動焊、氣體保護焊。
電阻焊：是利用電流通過工件及焊接接觸面之間所產(chǎn)生的電阻面，就是說江漢界面加熱到局部熔化的狀態(tài)再施加壓力，形成焊接接頭的方式。
分別：電焊、縫焊、相對焊。
1．3．3焊接殼體 箱體的設計
1．焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇，應選含碳量底的鋼和合金鋼作為合金材料。如果大批量生產(chǎn)形狀復雜的薄壁焊接結(jié)構(gòu)時，盡量設計成沖壓、焊接、組合的結(jié)構(gòu)。
2．焊接方法的選擇：根據(jù)選擇的焊接性，工作的厚度，焊接方法的使用范圍和設備條件綜合考慮，比如：對比焊接良好的低碳鋼，中等源度（10—20毫米）采用手工電工焊，埋弧自動焊，氣體保護焊，氬弧焊（成本高 一般不采用）對于薄板輕結(jié)構(gòu)。無密封要求的時候，可優(yōu)先考慮生產(chǎn)率較高的電焊，對于合金鋼 不銹鋼等重要工件，應采用氬弧焊以保證焊接質(zhì)量，鋁合金也優(yōu)先考慮氬弧焊。
3．焊接接頭的工藝設計：焊接接頭以坡口形式的選擇，應接根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的形狀尺寸材料強度要求，焊接方法及焊接難易度等，都要考慮來決定工藝設計。
手工電接焊有幾種 ：對接、角接、T形接、搭接。
在焊件較厚的情況下要注意坡口問題，如下：
一型，V型，U型，X型
四種接口，用的焊接厚度不同：
一型 （1—6毫米）V型 （3—26厘米）U型（20—60厘米） X型（12—60厘米）
焊縫物質(zhì)的原則：1。便于施焊（024頁，圖1—33）2。 有利于減少焊接應力易變形。盡管選擇板責越大，簡化焊接密度，減少焊縫數(shù)量3。避開最大應力區(qū)（轉(zhuǎn)角處）4。避開或遠離機械加工面。
1．4 充壓 殼體 箱體
沖壓是利用沖模子壓力機上對板料施加壓力。使其變形或分離，獲得一定形狀尺寸的零件的加工方式。板料沖壓通常在常溫下進行，又稱冷沖壓。當班厚達于8—10cm時，采用熱沖壓。
沖壓屬于壓力加工的一種，是工業(yè)產(chǎn)品金屬外殼的一種主要加工形式，廣泛用于汽車、電器等制造行業(yè)。
1．4．1沖壓課題的特點
優(yōu)點：1）生產(chǎn)率高，操作簡單 2）產(chǎn)品質(zhì)量好 3）材料利用率高 4）造型能力強
缺點：1）制模復雜 2）成本高 3）一個模型一個模 4）大批量的生產(chǎn)可使用，但成本高。小批量生產(chǎn)不可行
1．4．2沖壓工藝與模具
沖壓設備主要有剪床和沖床兩大類
沖壓模居按沖床的每一次沖程完成工序的多少可分為簡單沖模、連續(xù)沖模既復合沖模。
1．4．3沖模零件的設計
1．5注塑 殼體 箱體
1．5．1注塑殼體箱體的特點
1）生產(chǎn)周期短，效率高 2）可使用材料豐富，實用性較強 3）產(chǎn)品質(zhì)量高，質(zhì)量好，一致性好，呼喚性好，成本低 4）造型能力強，可生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品 5）功能性和裝飾性結(jié)合得比較好 6）不適于單件和小件的生產(chǎn)，強度、表面硬度較低，抗擊耐磨性差，細小結(jié)構(gòu)外損。
1．5．2 鑄蘇的工藝與模具
1．熱塑性塑料它在注塑機上，將熔熔的塑料注入到閉合的模具新形箱內(nèi)，并且古畫而得到的各種塑料制品的方法。
2．注塑器加熱作用 1）熱力使及達得熔熔狀態(tài)。2）對融融的塑料施加壓力，使其射出，并充滿。
3．注塑制品：模具的分合存有毛邊需要修整需要后處理，潤濕處理。
1．5．3注塑 殼體 箱體設計
因考慮產(chǎn)品要求，產(chǎn)品外觀造型，注塑材料，各功能局部生產(chǎn)加工條件成本。
第二章 連接與固定結(jié)構(gòu)設計
2．1 概述
連接與固定是產(chǎn)品中常用的重要結(jié)構(gòu)，構(gòu)成產(chǎn)品的各功能部件，需要以各種方式連接或固定在一起形成整體，完成產(chǎn)品的設計功能。
連接與固定在功能上不同，有些連接結(jié)構(gòu)同時也起到固定作用，稱固定連接。有些連接結(jié)構(gòu)允許相連接的部件以一定方式在一定范圍內(nèi)運動，稱活動連接。固定結(jié)構(gòu)的重要功能是固定部件。
2．1．1連捷與固定結(jié)構(gòu)的功能與種類
1．不可拆固定連接（如：焊接、鉸接、鉚接等）
2．可拆卸固定連接（如;螺紋連接等）
3．活動連接（如：轉(zhuǎn)動、移動和柔性連接）
4．固定連接（如：鎖扣）
2．1．2連接與固定結(jié)構(gòu)的設計要求
1．不可拆固定連接要求達到一定程度，封閉的結(jié)構(gòu)間要達到一定的封閉要求。
2．可拆固定連接要保護重要文件部分，在拆卸中不被破壞，連接結(jié)構(gòu)應不宜松動失效。常拆卸的固定連接應考慮拆卸的方便快捷。
3．活動連接主要考慮工作的穩(wěn)定性和使用壽命。
4．固定結(jié)構(gòu)主要考慮工作的可靠性開啟的方便性。
2．2固定的連接結(jié)構(gòu)設計
2．2．1不可固定連接：
焊接是不可拆卸固定連接的主要形式之一，主要用于金屬的連接。
鉚接是在被連接的部件上打適當?shù)你T，穿上鉚釘通過打擊、擠壓等外歷使其變形軋機端面，從而將連接件固定在一起。
鉸接也是不可拆的一種方式，鉸接是用鉸接劑將被連接件連接在一起的過程，其特點
優(yōu)點：1）應力部分均勻 2）整個鉸接面都能承受載荷 3）減輕結(jié)構(gòu)分量4）密封、絕緣、隔熱、防潮、減震 5）可連接各種相同或不同的材料 6）工藝簡單，生產(chǎn)效率高，廣泛用于電器玩具等。
缺點：1）強度不如其他形式，耐高低溫性能較差，常用的膠粘劑有環(huán)氧樹脂的膠粘劑，粉塵樹脂膠劑、聚氨酯膠粘劑。
接頭的形式：對接、斜接、搭接、套接、鎖接、復合接。
2．2．2可拆的固定連接
1．螺紋連接：螺柱、螺栓、螺釘、螺母。
2．銷連接：各種銷子插入被連接不見的連接部位，從而實現(xiàn)零件連接固定是定位的一種連接方式。
3．鍵連接：鍵主要是用于軸和軸上零件的用鍵
2．2．3易拆裝固定連接
1．過盈配合連接：主要是用于軸和空的連接，軸比孔徑略大通過連接面的摩擦力。傳遞抵抗扭曲，光是靠沖擊力，折卸是熱脹冷縮。
2．彈性變形連接：利用連接件整體式局部的彈性變形實現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件之間的連接與固定。
3．管箍連接：常用于要求拆裝方便的管道連接的場合多用于軟管，常見的管箍。
2．3活動連接結(jié)構(gòu)設計
2．3．1種類
常用的是單運動自由度連接結(jié)構(gòu)，。即移動或轉(zhuǎn)動。
常用的十多運動自由連接可有單運動自由度連接組合來獲得。
但自由轉(zhuǎn)動連接其構(gòu)件圍繞一級軌旋轉(zhuǎn)式擺動，連接的結(jié)構(gòu)必須是用一個固定的軌，如：車把，車輪。
單自由度移動連接其構(gòu)件延一條固定軌跡運動，其軌跡可以使空間的平面或平面的曲線，最常用的軌跡是直線，如：抽屜的軌跡，手機滑蓋的導軌，天線的伸縮結(jié)構(gòu)，發(fā)動機的活塞鋼體螺旋運動是一種比較特殊的單自由度運動。
2．3．2轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)設計
轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)設計的核心和關(guān)鍵是轉(zhuǎn)動軌的相關(guān)結(jié)構(gòu)設計其形式有多種，如果按軸考慮，可分為流動和滑動，流動軸承連接摩擦小，承載能力強，工作穩(wěn)定可靠?；瑒映休S式轉(zhuǎn)動連接的重要的常用的一種方式，使用場所：門、窗、鉗子、翻蓋手機及發(fā)動機的軸。
2．3．3移動連接結(jié)構(gòu)設計
核心和關(guān)鍵是滑動的導軌華東，部件在導軌上的安裝固定及相關(guān)結(jié)構(gòu)集體形式
1）簡單的直線移動結(jié)構(gòu)。2）在裝有滾輪市軸承的直線移動連接結(jié)構(gòu)。3）增強摩擦阻力的移動結(jié)構(gòu)。4）雙軌道移動結(jié)構(gòu)，可增加易懂的可靠性（圖2—66），5）采用夾持導軌結(jié)構(gòu)的移動導軌。（圖2—65）6）借助絲口同步帶導定位保證移動穩(wěn)定性。（圖2—64）7）車床結(jié)構(gòu) （圖2—67）8）起有機設備上的夾軌器（圖2—69）9）重力貨架上浮動軌道結(jié)構(gòu)（圖2—70）                                                                                                                                                                                                     
2．3．4柔性連接結(jié)構(gòu)設計
柔性連接結(jié)構(gòu)設計廣泛用于各種具有運動的設備中是一種非常重要的運動連接結(jié)構(gòu)。
柔性的連接結(jié)構(gòu)自身連接范圍。鋼性聯(lián)軸器：較難保證軸間對中性。柔性聯(lián)軸器：允許一定的誤差，方便安裝調(diào)試，常用的有彈性。彈簧連接是柔性連接的重要和常用的一種形式，一般而言，凡是在結(jié)構(gòu)中利用自己的彈性變形發(fā)生作用的零部件都乘坐彈簧原件。
彈簧聯(lián)連接分為：螺旋式彈簧、片彈簧、板彈簧、碟形彈簧、齷卷彈簧，橡膠彈簧、空氣彈簧；載荷分為：拉簧、壓簧、扭簧、彎曲簧。
彈簧主要用于機械，以表及各種電子電器，彈簧可提供凝緊力，驅(qū)動力、自動復位、緩沖減震、測量聚能
2．4 固定 結(jié)構(gòu) 設計
主要用于零部件固定
2．4．1 彈性 鎖扣 結(jié)構(gòu)
在塑料構(gòu)成中設置的一種鎖扣結(jié)構(gòu)，利用材料允許的彈性變形來固定其他構(gòu)件和零部件。
2．4．2 插接結(jié)構(gòu)（圖2—87）
在需要互相固定的零部件，在相關(guān)部件設定相應的插裝配合的固定結(jié)構(gòu)。
第三章 連續(xù)運動結(jié)構(gòu)設計
在運動結(jié)構(gòu)設置是很多工業(yè)產(chǎn)品設備的核心結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)設計功能的基礎(chǔ)的設計裝置。
3．1概述
3．1．1常用運動結(jié)構(gòu)的功能與種類
分為執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)。原動力和運動是通過傳動機構(gòu)傳遞到執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)運動目的（見圖3—1）自行車
按照運動部件的運動規(guī)律特征可分為轉(zhuǎn)動機構(gòu)，直線、曲線、往復運動機構(gòu)，簡諧運動機構(gòu)
3．2 旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)
旋轉(zhuǎn)運動是機電產(chǎn)品中常見的運動形式
3．2．1 齒輪機構(gòu)：通常有兩個齒輪構(gòu)成一組依靠輪齒的嚙合和傳遞轉(zhuǎn)動。（圖3—7）
3．2．2帶傳動機構(gòu)：又稱皮帶運動，歷史經(jīng)久，結(jié)構(gòu)簡單成本低，用于機床，洗衣機等。
3．2．3鏈轉(zhuǎn)動機構(gòu)：有主動鏈輪，易動鏈輪和封閉的鏈條。（圖3—19）
3．2．4 摩擦輪傳動機構(gòu)：
采用以一定壓力保持互相接觸的旋轉(zhuǎn)輪。依靠接觸磨擦力實現(xiàn)有主動輪向從動輪傳遞轉(zhuǎn)動和扭曲的結(jié)構(gòu)。（圖3—22 23）