機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：中部槽；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；ANSYS；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)剛度

中圖分類號(hào)： P634.3+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）21-177-2

0 引言

中部槽是刮板輸送機(jī)的重要組成部分，主要用于承擔(dān)物料荷載，具有體積大、重量重等特點(diǎn)。刮板輸送機(jī)的中部槽組裝時(shí)，一般先根據(jù)運(yùn)輸巷道的長(zhǎng)度來(lái)確定所需中部槽的個(gè)數(shù)，然后通過(guò)設(shè)備吊裝單個(gè)中部槽進(jìn)行組裝。目前，煤礦井下吊裝中部槽大多通過(guò)鋼絲繩捆綁中部槽進(jìn)行吊運(yùn)，此吊裝方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在一定的危險(xiǎn)性。所以在設(shè)計(jì)中部槽機(jī)械抓手時(shí)，綜合中部槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；同時(shí)，通過(guò)有限元軟件ANSYS對(duì)機(jī)械抓手的重要結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行力學(xué)分析，保證中部槽機(jī)械抓手在特定工況下滿足安全使用要求。

1 中部槽機(jī)械抓手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 總體結(jié)構(gòu)概述

1.主梁箱；2.端梁

1.液壓缸；2.齒條組；3.齒輪組；4.自由端抓手；5.固定端抓手

如圖1所示，中部槽機(jī)械抓手主要包括主梁箱、端梁，端梁通過(guò)焊接固定安裝在主梁箱兩端。主梁箱整體結(jié)構(gòu)采用板材焊接成箱型截面的梁體，而箱型結(jié)構(gòu)具有良好的抗彎抗扭性能[4]。主梁箱箱蓋上設(shè)有吊耳，主要用于實(shí)現(xiàn)與起重機(jī)吊鏈的連接，進(jìn)而通過(guò)機(jī)械抓手將中部槽吊運(yùn)到適當(dāng)位置。端梁的前、后端頭形狀設(shè)計(jì)成中部槽卡槽形狀，有利于在吊運(yùn)中部槽的過(guò)程中，端梁更好的卡在中部槽卡槽中。

1.2 主梁箱及端梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主梁箱內(nèi)部安裝有液壓缸、齒條組、齒輪組，液壓缸為整個(gè)機(jī)械抓手的動(dòng)力部件，通過(guò)齒條組、齒輪組的嚙合傳動(dòng)，推動(dòng)自由端抓手卡在中部槽卡槽中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抓手對(duì)中部槽的抓取動(dòng)作。齒條組包括左齒條、右齒條、橫梁，左齒條、右齒條分別焊接在橫梁的兩端；齒條組的橫梁與液壓缸活塞桿通過(guò)銷軸連接。齒輪組有兩對(duì)，分別安裝在箱體底板的左、右兩側(cè)。

端梁包括固定端抓手、自由端抓手，固定端抓手和自由端抓手的端頭在設(shè)計(jì)加工時(shí)，需根據(jù)中部槽卡槽的具體形狀來(lái)進(jìn)行相似設(shè)計(jì)，保證端頭能正好卡在中部槽的卡槽中。固定端抓手內(nèi)部設(shè)有滑槽，自由端抓手可在固定端抓手內(nèi)部的滑槽面上沿滑槽長(zhǎng)度方向上實(shí)現(xiàn)平移運(yùn)動(dòng)；所述自由端抓手一側(cè)焊接有齒條，所述自由端抓手的齒條與齒輪組的齒輪互相嚙合。

1.3 液壓缸相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)

油缸采用的是一級(jí)伸縮式油缸，在確定油缸內(nèi)徑時(shí)，僅需滿足油缸推力要求即可。行走油缸的內(nèi)徑D為

式中：

F―活塞桿所受的最大負(fù)載，單位N；

Φ―為推移油缸桿徑比。

由負(fù)載分析可知，油缸最大負(fù)載為F=158000N，帶入相關(guān)數(shù)據(jù)可以求得D=43mm，圓整后取D=45mm。

根據(jù)油缸內(nèi)徑尺寸，經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得其他相關(guān)尺寸，如表1所示。

2 機(jī)械抓手關(guān)鍵部件的有限元分析

起吊端蓋是整個(gè)機(jī)械抓手的主要承載單元，需要對(duì)起吊端蓋進(jìn)行強(qiáng)度校核，利用 SolidWorks建立起吊端蓋幾何模型，對(duì)其進(jìn)行合理簡(jiǎn)化。模型建成后，將后連接件保存為*step的格式，并導(dǎo)入到ANSYS Workbench軟件中，采用solid186單元類型，完成材料屬性的設(shè)置，采用智能網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單位大小設(shè)置為6.0mm，得到起吊端蓋的三維有限元模型。

根據(jù)起吊端蓋的實(shí)際工況及其受力情況，約束施加在起吊端蓋四個(gè)下連接耳座上，且采用固定全約束。根據(jù)機(jī)械抓手起吊中部槽的重量以及抓手自身重量，共計(jì)2.4t，取安全系數(shù)為1.5，則最大起吊力為3.6t，起吊力作用在起吊端蓋的上耳座，方向豎直向上，另外起吊端蓋應(yīng)考慮自身重力的影響[3]。將上述載荷施加到齒條組連接件上，再進(jìn)行求解。

得知，最大應(yīng)力值為245.43MPa，出現(xiàn)在起吊端蓋四個(gè)下連接耳座上，根據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)果，同時(shí)考慮起吊端蓋具有良好的強(qiáng)度和剛度，材料選取而進(jìn)行有限元分析時(shí)，加載的工作載荷為正常情況下1.5倍，所以后連接件的使用安全系數(shù)S為：

S=1.5×2.24=3.36

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定煤礦設(shè)備安全系數(shù)S不小于3，起吊端蓋的安全系數(shù)是3.36，可以滿足工程實(shí)際需要。

起吊端蓋整移均勻，沒(méi)有較大的變形，也不存在明顯的突變變形，最大的變形為0.0158mm。所以起吊端蓋強(qiáng)度滿足要求，其設(shè)計(jì)合理可靠。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)中部槽機(jī)械抓手的設(shè)計(jì)研究，解決以往巷道鋪設(shè)中部槽過(guò)程中，中部槽安裝、起吊移動(dòng)不便的問(wèn)題，通過(guò)該研究設(shè)計(jì)，能夠大幅提高中部槽起吊移動(dòng)的速度，減少中部槽安裝時(shí)間，提高鋪設(shè)中部槽的效率，滿足礦井高產(chǎn)高效的要求，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；同時(shí)，利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)機(jī)械抓手的關(guān)鍵部件起吊端蓋進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度分析，結(jié)果表明起吊端蓋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度滿足安全使用要求。該設(shè)備的研究應(yīng)用能夠?yàn)榭焖黉佋O(shè)刮板輸送機(jī)提供有利條件，推廣前景開(kāi)闊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 姜翎燕.工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007.08-0102-05.

[2] 葛偉偉，張森，李媛媛，孫維麗.井下搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)與仿真研究[J].煤礦機(jī)械，2015.02-0047-03.

第2篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)；地基設(shè)計(jì)

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。發(fā)展先進(jìn)設(shè)計(jì)理論，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，加快新型高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠和經(jīng)濟(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，應(yīng)從結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)著手、加強(qiáng)住宅地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)質(zhì)量狀況,設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)內(nèi)部的質(zhì)量管理, 設(shè)計(jì)管理部門(mén)要加大對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的監(jiān)督管理,結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)審查、專項(xiàng)檢查、質(zhì)量抽查等工作,加強(qiáng)對(duì)業(yè)主、勘察、設(shè)計(jì)單位的市場(chǎng)監(jiān)管力度。并通過(guò)控制這些指標(biāo)，使高層的結(jié)構(gòu)布置更加合理，達(dá)到更好的效果。

一、住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)的問(wèn)題分析

1、結(jié)構(gòu)選型。建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不僅要求具有足夠的承載力,而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠抵抗側(cè)力的剛度, 使結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)定的范圍內(nèi).基于上述基本原理,工程綜合分析了結(jié)構(gòu)的適用,安全,抗震,經(jīng)濟(jì),施工方便等因素,選取了結(jié)構(gòu)方案.結(jié)構(gòu)為框架體系,由鋼筋混凝土框架承擔(dān)豎向力和側(cè)力。鋼筋混凝土框架剛度布置相對(duì)比較均勻,在滿足建筑功能情況下,盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

2、部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,安全隱患比較多。如《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第 7.1.8 條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定“底部框架- 抗震墻結(jié)構(gòu),上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)對(duì)齊或基本對(duì)齊”。有些設(shè)計(jì)把底層設(shè)計(jì)成大空間,抗震墻很少, 上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對(duì)齊,造成結(jié)構(gòu)體系不合理,傳力不明確;有些設(shè)計(jì)中抗震分類、場(chǎng)地類別選用錯(cuò)誤,導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。一些混凝土構(gòu)件,特別是懸挑構(gòu)件的最小配筋率達(dá)不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達(dá)不到，有些設(shè)計(jì)中荷載取值沒(méi)有按規(guī)范要求來(lái)確定,常見(jiàn)漏算錯(cuò)算現(xiàn)象，有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與提供的計(jì)算書(shū)不一致,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算結(jié)果,設(shè)計(jì)常見(jiàn)嚴(yán)重安全隱患。

3、設(shè)計(jì)深度達(dá)不夠。一些設(shè)計(jì)人員制作圖紙“偷工減料”,設(shè)計(jì)粗糙,過(guò)于簡(jiǎn)單,施工圖中應(yīng)有的系統(tǒng)圖、大樣圖、相關(guān)剖視圖漏缺;一些重要的、應(yīng)該用圖紙反映的內(nèi)容只標(biāo)注“見(jiàn)圖集”、“由設(shè)備廠家確定”等,施工圖設(shè)計(jì)表述不全,細(xì)部大樣不詳,不能反映工程的全貌;一些重要的設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、工程類別、安全等級(jí)、耐火等級(jí)、防火消防處理等在設(shè)計(jì)總說(shuō)明中沒(méi)有標(biāo)明或交待不全。這些問(wèn)題的產(chǎn)生, 有的是由于設(shè)計(jì)人員沒(méi)有對(duì)一般住宅尤其是多層住宅設(shè)計(jì)引起高度重視,盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果;有的則是由于設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解; 還有的是由于設(shè)計(jì)者的力學(xué)概念模糊,不能建立正確的計(jì)算模式,對(duì)結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗(yàn)。

二、住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)與地基設(shè)計(jì)分析

1、必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。住宅設(shè)計(jì)無(wú)論是多層磚混或框架剪力墻結(jié)構(gòu), 都不同于以往的靜力設(shè)計(jì),必須從抗震的角度,采用二階段設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求。為此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須及早介入建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)正確把握建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),對(duì)不同形式的住宅建筑掌握各自概念設(shè)計(jì)中容易疏忽的要點(diǎn)。

一是對(duì)一般多層砌體住宅結(jié)構(gòu),應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求做到優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系:縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ,沿平面內(nèi)宜對(duì)齊,沿豎向應(yīng)上下連續(xù);樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處;不宜采用無(wú)錨固的鋼筋砼預(yù)制挑檐。二是對(duì)鋼筋混凝土多、高層結(jié)構(gòu)住宅,力求做到結(jié)構(gòu)布置盡量采用規(guī)則結(jié)構(gòu)。對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu),可以設(shè)置防震縫,把它分割成各自規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)布置以少設(shè)縫為宜,一旦設(shè)縫,則應(yīng)使防震縫的設(shè)置與伸縮縫、沉降縫相統(tǒng)一;框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置,以便各自承擔(dān)來(lái)自平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面方向的地震力;框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要形成空間共同工作狀態(tài),除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長(zhǎng)寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

2、加強(qiáng)住宅地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為防止或減少由于地基沉降或不均勻沉降引起的構(gòu)件開(kāi)裂或破壞,可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復(fù)雜、陰角多的平面布置;避免立面體形變化過(guò)大;將體形復(fù)雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個(gè)單元;加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎(chǔ)并埋置于同一土層中等一系列措施。地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)分別就高層建筑與多層建筑考慮不同的設(shè)計(jì)。

一是對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō),由于需要一定的埋置深度,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式。此時(shí)應(yīng)保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)重心相吻合;當(dāng)土層有較大起伏時(shí), 應(yīng)使用同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中,并應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的液化影響。二是對(duì)多層建筑而言,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,一般不愿意采用長(zhǎng)樁的方案。但對(duì)軟土層覆蓋層厚度較大的地區(qū),一般都需要經(jīng)過(guò)地基處理的方式來(lái)達(dá)到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多,但在選擇地基處理方案前,必須認(rèn)真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點(diǎn)及環(huán)境情況,并根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求,確定地基處理范圍和處理后要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo), 以及各種處理方面的適用性。同時(shí)綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行多方案比較,最終選定安全實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理的處理方案。地基經(jīng)處理后,還必須滿足規(guī)范所規(guī)定的強(qiáng)度和變形要求。

三、住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求分析

1、結(jié)構(gòu)計(jì)算注意的問(wèn)題。一是免荷載計(jì)算的錯(cuò)誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實(shí)際計(jì)算不符, 基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。二是底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。三是避免樓板計(jì)算中方法不正確。連續(xù)板計(jì)算不能簡(jiǎn)單地用單向板計(jì)算方法代替;雙向板查表計(jì)算時(shí),不能忽略材料泊松比的影響,否則由于跨中彎矩未進(jìn)行調(diào)整,將使計(jì)算值偏小。四是對(duì)電算結(jié)果的正確性作出有效評(píng)價(jià)。

2、構(gòu)造設(shè)計(jì)注意的問(wèn)題。一是嚴(yán)格按照規(guī)范要求,保證鋼筋在各個(gè)部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長(zhǎng)度,材料選用也必須滿足強(qiáng)度要求。二是注意構(gòu)件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設(shè)計(jì)中既要保證建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。三是按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱,應(yīng)在整個(gè)建筑物高度內(nèi)上下對(duì)準(zhǔn)貫通,上至女兒墻壓頂,下至淺于 500mm 基礎(chǔ)圈梁,或伸入室外地面以下 500mm的構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。

四、結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)、全面的工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員， 需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。加深對(duì)當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)與研究，以不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，使設(shè)計(jì)的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準(zhǔn)、更合理和更經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 教學(xué)手段 課程改革

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械類專業(yè)的一門(mén)重要技術(shù)基礎(chǔ)課，它的教學(xué)直接影響到學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。隨著高職教育的不斷發(fā)展，客觀上要求我們?nèi)ネ晟坪蛣?chuàng)新，加快高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革，以滿足人才培養(yǎng)的需要。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程存在的問(wèn)題

1.培養(yǎng)目標(biāo)不明確

對(duì)于高職學(xué)生而言，將來(lái)所從事的職業(yè)大多是面向生產(chǎn)第一線。所以，學(xué)生應(yīng)具有解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題并在實(shí)際工作中應(yīng)用的能力，而不需要像本科生那樣，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和綜合設(shè)計(jì)能力。因此，在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程實(shí)際中常用機(jī)構(gòu)、零件等知識(shí)的學(xué)習(xí)和結(jié)構(gòu)的拆裝等動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

2.教學(xué)內(nèi)容應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整

課程所選用的教材普遍存在內(nèi)容不符合“必須與夠用”的原則，高等職業(yè)技術(shù)教育培養(yǎng)的是高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才，必須要求實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的課時(shí)數(shù)高于理論教學(xué)課時(shí)數(shù)。

3.教學(xué)方法、手段需進(jìn)一步改進(jìn)

由于教學(xué)內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)有限，教師一般常采用“滿堂灌”的方法講授學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師處于主動(dòng)，學(xué)生處于被動(dòng)，所以不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性以及培養(yǎng)他們的獨(dú)立思考問(wèn)題、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。我們的學(xué)生沒(méi)有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)械的了解只限于生活中接觸的范圍。雖然傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代化教學(xué)手段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了并重，但是這些手段還不足以使學(xué)生真正地了解現(xiàn)實(shí)的工程實(shí)踐以及具有較強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)還存在一定的不足。

4.考核方式單一，不能突出能力培養(yǎng)

期末考試成績(jī)定終身是沿用至今的成績(jī)?cè)u(píng)定制度。然而，它并不能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和實(shí)際水平，有的學(xué)生平時(shí)不學(xué)習(xí)，靠考前突擊，仍然可以通過(guò)考試。因此，這種成績(jī)?cè)u(píng)定制度不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也不利于知識(shí)的理解和掌握。

二、課程改革的基本思路

在教學(xué)理念上，強(qiáng)調(diào)“理論聯(lián)系實(shí)際”“理論為實(shí)踐教學(xué)服務(wù)”，內(nèi)容上以“必須、夠用”為度?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革應(yīng)緊緊圍繞著以學(xué)生為主體，以能力培養(yǎng)為中心，以專業(yè)必備要求為知識(shí)基本點(diǎn)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。以現(xiàn)代教育技術(shù)為手段，優(yōu)化課程體系，改革教學(xué)和考試方式、方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和為專業(yè)教學(xué)服務(wù)為目標(biāo)，建立全新的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)體系。

三、課程內(nèi)容改革與實(shí)踐

1.培養(yǎng)目標(biāo)定位、修訂教學(xué)大綱

根據(jù)專業(yè)定位對(duì)原有教學(xué)大綱進(jìn)行了全面修訂，重新組織和完善了課程教學(xué)內(nèi)容。課程目標(biāo)為“掌握機(jī)械設(shè)計(jì)中常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法，具備通用機(jī)械正確使用、維護(hù)及分析常見(jiàn)故障的能力”。

2.建立全新課程內(nèi)容體系

新的課程教學(xué)內(nèi)容，選擇牛頭刨床和帶式輸送機(jī)這兩個(gè)典型的設(shè)備為載體，把有關(guān)常用機(jī)構(gòu)和通用零件的內(nèi)容融合在載體分析中。將力學(xué)中的扭轉(zhuǎn)、彎曲強(qiáng)度計(jì)算與軸的設(shè)計(jì)結(jié)合，將剪切和擠壓強(qiáng)度計(jì)算結(jié)合在螺栓聯(lián)接、鍵聯(lián)接當(dāng)中，以利于學(xué)生將力學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，避免學(xué)生對(duì)枯燥的純理論學(xué)習(xí)可能產(chǎn)生的厭倦心理。

四、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，學(xué)生沒(méi)有實(shí)際工作經(jīng)歷，缺乏與此有關(guān)的感性認(rèn)識(shí)。因此，教師應(yīng)充分利用多種教學(xué)手段，將課程生動(dòng)、直觀、輕松地呈現(xiàn)給學(xué)生。教學(xué)方法、教學(xué)手段如下：

1.現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

以牛頭刨床這個(gè)典型的機(jī)械加工設(shè)備為載體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，介紹機(jī)器的組成和工作原理，以此訓(xùn)練學(xué)生分析機(jī)械系統(tǒng)的的能力。

2.案例教學(xué)法

在進(jìn)行常用機(jī)構(gòu)的教學(xué)時(shí)，以牛頭刨床的機(jī)構(gòu)分析為總?cè)蝿?wù)，再將其分解為機(jī)器的認(rèn)知、平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、間歇機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析等子任務(wù)，以此貫穿常用機(jī)構(gòu)部分的內(nèi)容。每一部分教師均先從牛頭刨床中引出問(wèn)題，再介紹相關(guān)機(jī)構(gòu)，最后舉例討論。

3.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

在通用零件部分教學(xué)時(shí)，以帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)為總?cè)蝿?wù)，再將其分解為電動(dòng)機(jī)選擇、帶傳動(dòng)件設(shè)計(jì)、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、聯(lián)接設(shè)計(jì)、軸的構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承設(shè)計(jì)等子任務(wù)，以此貫穿通用零件部分的內(nèi)容。每一部分教師均先從設(shè)計(jì)任務(wù)中引出問(wèn)題，再介紹相關(guān)零件設(shè)計(jì)的理論和方法，最后舉例討論。設(shè)計(jì)任務(wù)就是學(xué)生的作業(yè)，學(xué)生邊學(xué)邊練，課程結(jié)束時(shí)完成其主要的設(shè)計(jì)計(jì)算。

4.采用實(shí)驗(yàn)室一體化教學(xué)

將課安排在機(jī)械原理實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，采取多媒體課件講解、模型演示和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方法，充分利用教學(xué)資源，提高教學(xué)效果。

5.增設(shè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，提高學(xué)生的實(shí)踐及動(dòng)手能力

在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)這個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)、零件結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)計(jì)等工程實(shí)踐知識(shí)和對(duì)儀器設(shè)備的動(dòng)手操作、機(jī)械結(jié)構(gòu)的裝拆等實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)，是對(duì)理論課程教學(xué)不足很好的補(bǔ)充和完善。保留了《軸系結(jié)構(gòu)測(cè)繪》和《減速器結(jié)構(gòu)裝拆實(shí)驗(yàn)》。增設(shè)了《齒輪范成原理》是為了驗(yàn)證“范成法加工齒輪的原理以及齒輪加工中的根切現(xiàn)象”；《帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)》是為了驗(yàn)證理論課教學(xué)中的“帶的彈性滑動(dòng)及帶傳動(dòng)的效率變化情況”?！遁S系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)所提供的原始條件（如齒輪傳動(dòng)類型、齒輪圓周速度、蝸桿跨度等），自行選擇合適的零件（如軸承、軸承蓋、密封件、軸套類型），按照軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)或裝配。

通過(guò)建立開(kāi)放式的機(jī)構(gòu)、零件陳列室和機(jī)械裝拆實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生有更多的自主時(shí)間來(lái)安排學(xué)習(xí)，以期發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的積極性與主動(dòng)性，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)、零件結(jié)構(gòu)等工程實(shí)踐知識(shí)和對(duì)儀器設(shè)備的動(dòng)手操作、機(jī)械結(jié)構(gòu)的裝拆等實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)，確保對(duì)理論課程教學(xué)不足的補(bǔ)充和完善。

五、采用靈活多樣的考試方式， 提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力

在考試方法上采用開(kāi)卷與閉卷相結(jié)合，筆試、口試與討論相結(jié)合，以增強(qiáng)考試內(nèi)容的綜合性與靈活應(yīng)用性，突出對(duì)能力的考核。

綜上所述，根據(jù)高職教育的特殊性，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)應(yīng)瞄準(zhǔn)市場(chǎng)對(duì)人才的需求目標(biāo)，不斷地改革教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等環(huán)節(jié)，從實(shí)用出發(fā)就能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們學(xué)有所得、學(xué)有所長(zhǎng)，能更好地為后續(xù)課程打下良好基礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程改革需要我們不斷地在實(shí)踐中創(chuàng)新、總結(jié)和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭攀成.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2009，(4).

第4篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：鉚接結(jié)構(gòu)；動(dòng)車組；失效分析；疲勞試驗(yàn)

1 概述

鉚接結(jié)構(gòu)作為一種有效的機(jī)械連接形式，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用[1]。由于鉚接結(jié)構(gòu)具有良好的安裝性能、防松性能、特有的抗剪力和高夾緊力[2]、低檢修、免維護(hù)性等特點(diǎn)，在高速動(dòng)車組領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。高速動(dòng)車組是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，輪軌耦合及高速運(yùn)行產(chǎn)生的氣動(dòng)載荷對(duì)車下鉚接結(jié)構(gòu)影響較大，在動(dòng)車組高速運(yùn)行時(shí)，若鉚接結(jié)構(gòu)存在失效，會(huì)造成飛濺，容易擊傷人或擊打到其他設(shè)備，甚至?xí)斐稍O(shè)備脫落，釀成嚴(yán)重后果。為保障列車的安全、可靠運(yùn)營(yíng)，消除安全隱患，需對(duì)高速動(dòng)車組車下鉚接結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及狀態(tài)監(jiān)控。

2 車下鉚接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

（1）設(shè)備安裝用鉚接結(jié)構(gòu)如圖1所示、管線支架鉚接結(jié)構(gòu)。

（2）設(shè)備艙底板用鉚接結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 鉚接結(jié)構(gòu)分析

（1）安裝設(shè)備用鉚接結(jié)構(gòu)，鉚釘承受橫向剪切、結(jié)構(gòu)共振等復(fù)合載荷，可能會(huì)使基體安裝孔變形，從而導(dǎo)致鉚釘傾斜，引起設(shè)備異常振動(dòng)；鉚釘承受垂向拉伸載荷也可能改變鎖緊環(huán)與鉚釘圓弧凹槽密貼程度，導(dǎo)致預(yù)緊力的下降。

（2）設(shè)備艙底板組裝大量采用鉚接結(jié)構(gòu)，由于此結(jié)構(gòu)直接暴露在車輛底部，受結(jié)構(gòu)共振、氣動(dòng)載荷的影響，可能會(huì)使鉚釘產(chǎn)生疲勞斷裂，導(dǎo)致鉚釘脫落。

4 研究的內(nèi)容及方法

4.1 對(duì)車下鉚接結(jié)構(gòu)分解研究

對(duì)已經(jīng)運(yùn)用10年的鉚接結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解檢查，以換氣裝置逆變器用鉚接結(jié)構(gòu)作為試驗(yàn)樣件如圖3所示。

4.1.1 研究方法

自鉚釘套環(huán)與墊塊的交界處將鉚釘切斷，鉚釘自動(dòng)從孔內(nèi)脫出，對(duì)鉚接母材、鉚接件、墊片、鉚釘、鉚釘套環(huán)周邊進(jìn)行形貌觀察，對(duì)橫梁安裝孔和過(guò)渡梁安裝孔進(jìn)行圓度檢測(cè)，對(duì)各部件進(jìn)行探傷。以研究各安裝部件是否存在裂紋，各安裝面是否存在相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦痕跡，各安裝孔圓度是否存變橢圓的跡象，以判斷鉚接結(jié)構(gòu)是否失效或存在失效趨勢(shì)。

4.1.2 研究過(guò)程

（1）通過(guò)對(duì)各部件形貌檢測(cè)，各接觸面之間未見(jiàn)明顯的微動(dòng)磨損形貌，證明各部件之間的緊固狀態(tài)良好。

（2）由于設(shè)備過(guò)渡支架與橫梁對(duì)使用安全影響最大，故僅對(duì)兩者的孔尺寸進(jìn)行計(jì)量，評(píng)估是否存在塑性變形。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)孔的直徑都不均勻，圓度不均勻；由于鉚釘孔呈腰鼓形（中間粗、兩端細(xì)），這種形狀也不太可能是工作時(shí)磨損所致。孔圓度不均勻應(yīng)不是工作過(guò)程中發(fā)生的變形，可能與加工有關(guān)。

（3）將各部件沿軸向剖切成兩半，進(jìn)行熒光檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)裂紋顯示。

（4）采用體視顯微鏡，對(duì)七部件的孔內(nèi)壁形貌進(jìn)行觀察，各部件形貌均不符合典型的微動(dòng)磨損特征。

（5）對(duì)鉚釘表面進(jìn)行熒光檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)裂紋。用體視顯微鏡觀察，其表面未見(jiàn)明顯損傷。

4.1.3 小結(jié)

根據(jù)以上檢測(cè)結(jié)果，各接觸面之間未見(jiàn)明顯的微動(dòng)磨損形貌，鉚釘孔圓度測(cè)量不均勻，無(wú)損檢測(cè)未見(jiàn)裂紋，孔內(nèi)壁無(wú)微動(dòng)損特征，鉚釘表面形貌正常且未見(jiàn)損傷。證明鉚接結(jié)構(gòu)無(wú)失效特征，目前狀態(tài)良好。

4.2 設(shè)備艙底板研究

系統(tǒng)了解其鉚接結(jié)構(gòu)的性能，對(duì)設(shè)備艙底板用鉚釘進(jìn)行了機(jī)械性能檢測(cè)和疲勞試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.2.1 機(jī)械性能檢測(cè)

選取在設(shè)備艙底板中應(yīng)用較為廣泛的鉚釘（不銹鋼鉚C6L90-U8-3），進(jìn)行拉伸試驗(yàn)與剪切試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，樣件的最小抗剪切載荷為12.65KN大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值12.25KN，最小抗拉力載荷為17.68KN是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的1.4倍，試驗(yàn)結(jié)果表明此種鉚釘本身的機(jī)械性能符合要求。

4.2.2 鉚接結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)

疲勞試驗(yàn)子樣件選取典型鉚接結(jié)構(gòu)，共計(jì)8個(gè)子樣件。采用MTS810材料試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行拉伸疲勞試驗(yàn)[3]，采用對(duì)稱循環(huán)進(jìn)行加載試驗(yàn)，即循環(huán)應(yīng)力比為r=-1。子樣件材質(zhì)為不銹鋼（SUS304，厚度3mm），采用鉚釘C6L90-U8-3（不銹鋼），鉚釘套環(huán)3LC-2CU-8（不銹鋼），試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖見(jiàn)圖4，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

試驗(yàn)中對(duì)疲勞試驗(yàn)次數(shù)超過(guò)200萬(wàn)次的工件按照200萬(wàn)次記錄，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，結(jié)果表明，設(shè)備艙底板用鉚接的疲勞斷裂次數(shù)隨拉伸力的增加而減少，在拉伸力達(dá)到2KN時(shí)，疲勞斷裂次數(shù)出現(xiàn)銳減。但工件5的試驗(yàn)結(jié)果與相近工況的試驗(yàn)結(jié)過(guò)果差別很大，結(jié)合樣件斷口的形貌，分析為施工不規(guī)范導(dǎo)致，表明施工的差異性對(duì)鉚接性能的影很大。

4.2.3 小結(jié)

結(jié)合鉚釘?shù)臋C(jī)械性能和疲勞試驗(yàn)結(jié)果，鉚接結(jié)構(gòu)的斷裂形式表現(xiàn)為鉚接件首先發(fā)生變形斷裂，證明鉚釘?shù)膹?qiáng)度滿足設(shè)備艙運(yùn)用要求。另外，觀察鉚釘斷裂部位的鉚接件母材，無(wú)1例母材裂紋，說(shuō)明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足運(yùn)用要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上車下鉚接結(jié)構(gòu)的研究，結(jié)果表明設(shè)備安裝用鉚接結(jié)構(gòu)安全可靠，運(yùn)用狀態(tài)良好。設(shè)備艙用鉚接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)滿足要求，設(shè)計(jì)安全可靠。證明車下鉚接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)滿足動(dòng)車組運(yùn)用要求，且運(yùn)用狀態(tài)良好。

參考文獻(xiàn)

[1]張洪雙.鉚接工藝參數(shù)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011（6）：241-243.

[2]肖貴.哈克拉鉚釘技術(shù)在車輛中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2010（7）：20.

第5篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

一、教學(xué)過(guò)程中學(xué)生存在的問(wèn)題

(一)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)薄弱

在“機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程講授之前，學(xué)生僅做過(guò)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容是減速箱。該課程設(shè)計(jì)時(shí)間短，大多數(shù)學(xué)生基本是按照例圖進(jìn)行改進(jìn)，所以學(xué)生只是達(dá)到了“知其然，不知其所以然”的程度，沒(méi)有真正的有“設(shè)計(jì)者”角色的體會(huì)。因此，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程、步驟和原則還沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)。

(二)基礎(chǔ)技能欠扎實(shí)

盡管學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)需要預(yù)修的課程，但很多學(xué)生是為了應(yīng)付考試，在學(xué)習(xí)“機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”這門(mén)課程時(shí)，以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)已經(jīng)忘記大部分。另外，學(xué)過(guò)的知識(shí)在學(xué)生的腦海里是零碎的知識(shí)點(diǎn)，當(dāng)時(shí)還僅僅停留在理解的階段，離熟練應(yīng)用還有不小的差距。主要表現(xiàn)在：看圖能力不夠強(qiáng)、空間想象能力弱、工程制圖表達(dá)不清晰、對(duì)常用機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)件不熟悉、加工和裝配工藝不了解等。

二、采取的措施

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，在介紹機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、原則、步驟和要求之后，為了使學(xué)生對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)全面的、直觀的認(rèn)識(shí)，先以CA6140車床作為實(shí)例講解，讓學(xué)生由淺入深，培養(yǎng)興趣，對(duì)比分析，啟發(fā)思維。從深入了解車床運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)到完成課程設(shè)計(jì)，鍛煉其所學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)[5]。

(一)案例教學(xué)

1.從運(yùn)動(dòng)分析到運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

在教學(xué)過(guò)程中，首先和學(xué)生一起分析CA6140車床的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)見(jiàn)圖1。圖1(a)是傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，(b)為正轉(zhuǎn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)。主運(yùn)動(dòng)理論有30級(jí)正轉(zhuǎn)和15級(jí)反轉(zhuǎn)，而實(shí)際只有24級(jí)正轉(zhuǎn)和12級(jí)反轉(zhuǎn)。分析了轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，CA6140輸出的轉(zhuǎn)速是以1.26為公比等比數(shù)列(見(jiàn)圖1(b)轉(zhuǎn)速列)。其次引入標(biāo)準(zhǔn)公比、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的概念，重點(diǎn)講解級(jí)比規(guī)律，以及設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)速既沒(méi)有重復(fù)又沒(méi)有遺漏的等比多級(jí)變速系統(tǒng)的方法，并通過(guò)實(shí)例和作業(yè)使學(xué)生掌握此部分內(nèi)容。由CA6140車床的主運(yùn)動(dòng)寫(xiě)出結(jié)構(gòu)式，畫(huà)出結(jié)構(gòu)網(wǎng)，可以看出是由于第三擴(kuò)大組不符合級(jí)比規(guī)律才出現(xiàn)了重復(fù)轉(zhuǎn)速，由理論的30級(jí)變?yōu)閷?shí)際24級(jí)。最后分析了CA6140的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，介紹了內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的概念和各種螺紋以及機(jī)動(dòng)進(jìn)給的傳動(dòng)路線。在傳動(dòng)分析過(guò)程中，還結(jié)合CA6140車床，介紹了一些機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的機(jī)械通用部件：離合器、基本變速組、換向裝置、制動(dòng)裝置、保險(xiǎn)裝置和操縱裝置等。這些通用裝置就好比是機(jī)械設(shè)計(jì)中的積木，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以借鑒和選用。

2.從結(jié)構(gòu)分析到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

CA6140車床的結(jié)構(gòu)分析，主要集中在傳動(dòng)箱和進(jìn)給箱上。在主軸箱結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，首先了解各個(gè)軸的空間布局，除了傳動(dòng)軸支承和定位外，重點(diǎn)講解了輸入軸和車床主軸的結(jié)構(gòu)。輸入軸上分析了卸荷裝置、雙向摩擦離合器操縱裝置、制動(dòng)裝置。在主軸結(jié)構(gòu)上，按照主軸要求—傳動(dòng)方式—支承方式—軸承選擇與配置—主軸的材料和設(shè)計(jì)這一主線，使學(xué)生對(duì)精密旋轉(zhuǎn)部件結(jié)構(gòu)有了更深入的了解。在授課過(guò)程中，對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)都進(jìn)行詳細(xì)講解，收集了大量同類型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，并以往屆學(xué)生的錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析并改正。在普通機(jī)床主軸常用到的圓錐孔雙列向心短圓柱滾子軸承作為徑向支承，圖2是常用的此軸承的間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)。圖2中所示的4種結(jié)構(gòu)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。(a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整量難控制；(b)調(diào)整方便，但工藝性差；(c)調(diào)整方便，但易壓偏；(d)調(diào)整量能精確控制。對(duì)4種結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析后，使學(xué)生深刻體會(huì)到結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)，在以后的設(shè)計(jì)中，根據(jù)使用要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)給箱中，重點(diǎn)介紹了互鎖裝置和導(dǎo)向裝置，有多種運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)刀具進(jìn)給。為避免機(jī)床損壞，所以不僅要實(shí)現(xiàn)車螺紋和機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的互鎖，而且要實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的互鎖。在CA6140中，實(shí)現(xiàn)車螺紋和機(jī)動(dòng)進(jìn)給互鎖是通過(guò)開(kāi)合螺母結(jié)構(gòu)。開(kāi)合螺母能夠閉合的前提是任何一種機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都未接通，如果接通一種機(jī)動(dòng)進(jìn)給，則開(kāi)合螺母機(jī)構(gòu)無(wú)法操縱閉合?？v橫向進(jìn)給則通過(guò)限制操縱桿在十字槽中移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)互鎖。通過(guò)分析CA6140的互鎖結(jié)構(gòu)，引入了平行軸和交叉軸，兩種直線運(yùn)動(dòng)、兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)之間常用的機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)。另外，進(jìn)給箱在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下刀架沿導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)進(jìn)給；開(kāi)合螺母的上下螺母在導(dǎo)軌的導(dǎo)向下實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉，由此引入導(dǎo)向裝置，也就是常用的導(dǎo)軌。接著進(jìn)一步介紹其分類、特點(diǎn)和數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌。最后，介紹了支承件的設(shè)計(jì)原則，在受力分析和靜剛度概念的基礎(chǔ)上，采用實(shí)例講解各類支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

(二)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

這門(mén)課還安排了8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，主要是增加對(duì)CA6140主軸箱、主軸、進(jìn)給箱等結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí)，配合理論教學(xué)。觀察實(shí)物CA6140型車床外形結(jié)構(gòu)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到以下目的：了解主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線，觀察各軸的空間位置；觀察雙向多片式摩擦離合器和閘帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，了解它們的調(diào)整方法及操縱機(jī)構(gòu)的作用原理；觀察六速單手柄操縱機(jī)構(gòu)是怎樣用一個(gè)手柄同時(shí)操縱兩個(gè)滑移齒輪塊，以獲得6種不同的傳動(dòng)比；了解主軸前、后軸承間隙調(diào)整方法；了解車螺紋用換向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。

(三)課程設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)一臺(tái)車床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和其中一個(gè)操縱裝置，轉(zhuǎn)速范圍一定，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)一定，最大加工直徑和電動(dòng)機(jī)功率給定。在同一個(gè)班上，每個(gè)學(xué)生的題目都不相同，使學(xué)生能夠獨(dú)立思考完成。

2.設(shè)計(jì)計(jì)算

在講授運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)之后，課程設(shè)計(jì)的題目就發(fā)到每個(gè)學(xué)生的手上，這樣在課余時(shí)間，就將計(jì)算部分完成，同時(shí)也鞏固所學(xué)的內(nèi)容。

3.工程圖繪制

在課程結(jié)束后，開(kāi)始兩周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生基本都可以進(jìn)行到畫(huà)展開(kāi)圖草圖程度。草圖畫(huà)完后，按照草圖尺寸進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)的計(jì)算和主軸的校核。接著完善展開(kāi)圖，要求清晰表達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)路線和各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸、主軸的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。另外還要畫(huà)一張剖視圖，要求表達(dá)各軸的空間位置，以及某個(gè)滑移變速齒輪的操縱機(jī)構(gòu)。最后一個(gè)環(huán)節(jié)是答辯，在學(xué)生講述后，老師指出圖紙上錯(cuò)誤的地方，讓學(xué)生思考并訂正。

三、教學(xué)成效

第6篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：門(mén)座起重機(jī)、模態(tài)分析

金屬結(jié)構(gòu)故障診斷成為工程機(jī)械領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究課題，對(duì)大型化、老齡化的門(mén)座起重機(jī)而言，其金屬結(jié)構(gòu)的故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)的安全。本論文以SDMQ1260/60E型門(mén)座起重機(jī)為研究對(duì)象，采用大型有限元結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS對(duì)其模態(tài)進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的結(jié)果。為今后的維修提供可靠的數(shù)據(jù)。

1. 門(mén)座起重機(jī)建模

該起重機(jī)的轉(zhuǎn)柱、門(mén)架和起重臂等構(gòu)成一空間桿系結(jié)構(gòu)，可簡(jiǎn)化成剛架結(jié)構(gòu)，主要用梁?jiǎn)卧M(jìn)行分析計(jì)算；大平衡架為鋼板焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用三維實(shí)體單元進(jìn)行分析計(jì)算。

1.1 有限元網(wǎng)格

門(mén)座起重機(jī)結(jié)構(gòu)主要是由無(wú)縫鋼管和鋼板組成，根據(jù)SDMQ1260/60E型門(mén)座起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力特點(diǎn)，可把起重機(jī)的轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)、門(mén)架結(jié)構(gòu)和起重臂一起簡(jiǎn)化成空間桿系結(jié)構(gòu)，采用ANSYS提供的空間梁?jiǎn)卧狟EAM188進(jìn)行離散化，整個(gè)結(jié)構(gòu)共劃分了9920個(gè)單元，18717個(gè)節(jié)點(diǎn)。

1.2 材料物理參數(shù)

該起重機(jī)的型材選用兩種材料，分別為Q235-A和16MnR，這兩種材料在常溫下的屈服極限分別為235MPa和325MPa，彈性模量為2.1×105MPa，材料的泊松比取為0.3，密度為7800kg/m3。

1.3 載荷工況

根據(jù)該起重機(jī)的運(yùn)行狀況，在考慮自重的情況下，研究起重臂處于起吊重量為60t的位置，但是空載的工況。取重力加速度g=9.8m/s2：

1.4 邊界條件

門(mén)架上四個(gè)與大平衡架相連的絞點(diǎn)采用固定端約束形式，即6個(gè)自由度全部約束。

2. 模態(tài)分析

模態(tài)分析，也叫特征值的提取，用以求解多自由度系統(tǒng)自由振動(dòng)的固有頻率和相應(yīng)振型。模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性(固有頻率和振型)。它是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，同時(shí)也可以作為其它更詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)分析的起點(diǎn)。

本文通過(guò)分析計(jì)算，得到了起重機(jī)在工況位置時(shí)的固有頻率和模態(tài)振型。表1為起重機(jī)起重臂處于起吊重量為60t的位置（工況1）時(shí)整機(jī)的固有頻率，由考慮篇幅問(wèn)題，出圖1～圖3，其分別為在工況1時(shí)整機(jī)的前三階模態(tài)振型。

圖1 起重機(jī)工況1第一階模態(tài)振型圖

圖2 起重機(jī)工況1第二階模態(tài)振型圖

圖3起重機(jī)工況1第三階模態(tài)振型圖

表1 在工況1時(shí)起重機(jī)的固有頻率（Hz）

3.總結(jié)

1.通過(guò)上述 模態(tài)分析結(jié)果可知，其整體結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度較好，各階振型主要表現(xiàn)為塔式起重機(jī)的塔臂上下、水平和轉(zhuǎn)扭運(yùn)動(dòng)的耦合。

2.本文計(jì)算所得結(jié)果可以為進(jìn)一步研究門(mén)座起重機(jī)的動(dòng)力響應(yīng)分析和使用條件的合理選用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，也為今后的維修提供可靠的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃大巍，李風(fēng)，毛文杰，等．現(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]徐克寧，束志明，徐克晉，等．起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[3]孫靖民，梁迎春，陳時(shí)錦,等．機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

第7篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

一、現(xiàn)行機(jī)械類專業(yè)課程結(jié)構(gòu)分析 

（一）培養(yǎng)目標(biāo)分析 

機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，熟悉金屬材料、機(jī)械加工、制造工藝等專業(yè)知識(shí)，掌握機(jī)床操作、產(chǎn)品工藝編制、設(shè)計(jì)制圖、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備檢修維護(hù)以及產(chǎn)品銷售等能力，能夠在機(jī)械設(shè)備操作工、機(jī)械工藝員和制圖技術(shù)員等崗位從事操作、工藝編制、設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)、檢修維護(hù)和銷售等工作，具有良好的職業(yè)道德和創(chuàng)新精神的高層次技術(shù)技能人才。具體要求有掌握電工技術(shù)方面的基本理論和基本知識(shí)；掌握公差配合、形位公差以及公差測(cè)量的基本知識(shí)和方法；掌握金屬切削原理，熟悉金屬切削機(jī)床；掌握機(jī)械制造工藝規(guī)程有關(guān)知識(shí)，熟悉典型零件工藝編制；掌握數(shù)控機(jī)床的指令系統(tǒng)，熟悉典型車、銑削件的程序編制；掌握CAD/CAM軟件的基本原理和構(gòu)成，熟悉三維造型；掌握平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析，以及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算。從專業(yè)上看，本培養(yǎng)目標(biāo)包括數(shù)控、模具、機(jī)械三個(gè)方面；從學(xué)生專業(yè)能力看，包括知識(shí)要求、技能要求和素質(zhì)要求。 

（二）課程結(jié)構(gòu)分析 

從課程結(jié)構(gòu)上來(lái)看，圍繞專業(yè)主干課程，在專業(yè)建設(shè)委員會(huì)的指導(dǎo)下，在深入行業(yè)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，明確本專業(yè)的主要就業(yè)需求崗位及相關(guān)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)分析勝任主要就業(yè)崗位所具備的知識(shí)、能力、素質(zhì)要求，對(duì)接職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了“三平臺(tái)+四模塊”的課程體系，即公共課程平臺(tái)、專業(yè)大類課程平臺(tái)、專業(yè)主干課程平臺(tái)為支撐平臺(tái)，以選修模塊、專業(yè)方向模塊、課外學(xué)分模塊為補(bǔ)充和提高?？倢W(xué)分不低于166學(xué)分，專業(yè)選修（拓展）學(xué)分不少于4學(xué)分，公共選修課學(xué)分不低于12學(xué)分，課外學(xué)分不低于8學(xué)分。公共課程總學(xué)分33，專業(yè)大類課程總學(xué)分42，專業(yè)主干課程總學(xué)分22，專業(yè)方向課程總學(xué)分12，專業(yè)拓展總學(xué)分4，公共選修總學(xué)分12，總學(xué)時(shí)3084，實(shí)踐總學(xué)時(shí)數(shù)占專業(yè)總學(xué)時(shí)數(shù)的百分比為51.88%。 

我國(guó)機(jī)械類專業(yè)經(jīng)過(guò)幾年的探索和實(shí)踐，在國(guó)外機(jī)械類課程體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行整合優(yōu)化，已基本形成了適合我國(guó)國(guó)情的機(jī)械類課程結(jié)構(gòu)。其專業(yè)主干課程有機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具、電氣控制與PLC、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量控制、CAD/CAM軟件應(yīng)用、數(shù)控機(jī)床加工編程與操作、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修等共10門(mén)課程。 

現(xiàn)行機(jī)械類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)構(gòu)建與實(shí)施包括基本技能訓(xùn)練、專業(yè)技能訓(xùn)練、綜合技能訓(xùn)練和頂崗實(shí)習(xí)四層的“四階遞進(jìn)式”專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。做到校內(nèi)學(xué)習(xí)與實(shí)際工作融通：通過(guò)數(shù)控仿真教學(xué)模擬企業(yè)操作環(huán)境；通過(guò)金工實(shí)訓(xùn)、數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)、CAD/CAM實(shí)訓(xùn)等綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，做到系統(tǒng)訓(xùn)練本專業(yè)崗位通用技能和專門(mén)技能。頂崗實(shí)習(xí)由專任專業(yè)課教師和企業(yè)兼職教師共同指導(dǎo)，校內(nèi)考核與校外考核結(jié)合的教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)地點(diǎn)的“一體化”教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)院倡導(dǎo)的“做中學(xué)、學(xué)中做”的實(shí)踐教學(xué)理念。 

現(xiàn)在的高職院校，在一年級(jí)普遍開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)等的基礎(chǔ)課程，給學(xué)生兩年后開(kāi)設(shè)專業(yè)主干課和專業(yè)選修課打下了良好的基礎(chǔ)。從總體上看，高職院校機(jī)械類專業(yè)和普通高等院校機(jī)械專業(yè)雷同，我認(rèn)為這樣是不合適的。因?yàn)槠胀ǜ叩仍盒Ｅ囵B(yǎng)出來(lái)的學(xué)生是研究型的，而高職院校培養(yǎng)的是高層次技術(shù)技能人才，在實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面尤為重要，所以專業(yè)人才培養(yǎng)方案應(yīng)該有本質(zhì)的區(qū)別，課程體系結(jié)構(gòu)應(yīng)重新構(gòu)建。 

二、課程體系的改革措施 

（一）重新優(yōu)化課程體系，實(shí)現(xiàn)機(jī)械類課程間的有機(jī)融合 

課程融合不是不同科目?jī)?nèi)容的混合并列，而是相關(guān)專業(yè)課程的有機(jī)融合，必須根據(jù)機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位和分析勝任主要就業(yè)崗位所具備的知識(shí)、能力、素質(zhì)要求，對(duì)接職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置公共課、專業(yè)課和選修課。 

（二）重構(gòu)課程體系，使課程內(nèi)容與職業(yè)崗位需求相適應(yīng) 

學(xué)院組織人才培養(yǎng)方案修訂研討會(huì)，各專業(yè)聘請(qǐng)1～2名行業(yè)、企業(yè)專家參加了研討。與學(xué)院、系領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)企業(yè)專家從服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展出發(fā)，堅(jiān)持以發(fā)展服務(wù)為宗旨，以促進(jìn)就業(yè)為導(dǎo)向，以職業(yè)能力和素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)，對(duì)各專業(yè)對(duì)應(yīng)的職業(yè)工作進(jìn)行了細(xì)致的分析。在宏觀上把握區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及行業(yè)、企業(yè)的人才需求，在微觀上按照工作過(guò)程對(duì)各專業(yè)工作崗位工作性質(zhì)、任務(wù)、責(zé)任以及任職人員的知識(shí)、能力和素質(zhì)條件進(jìn)行了全面和系統(tǒng)的研討分析，確定了各專業(yè)的典型工作任務(wù)，歸納出了各專業(yè)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，使課程內(nèi)容與職業(yè)崗位需求相適應(yīng)。 

以上是機(jī)械類專業(yè)有關(guān)課程結(jié)構(gòu)問(wèn)題的初探，改革機(jī)械專業(yè)課程教學(xué)模式，從而構(gòu)建高效的課程結(jié)構(gòu)體系。課程體系構(gòu)建有利于課程的有機(jī)融合，使課程內(nèi)容與職業(yè)崗位需求相適應(yīng)。 

參考文獻(xiàn)： 

第8篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)；計(jì)算機(jī)輔助；結(jié)構(gòu)分析；信息交換

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

CAD技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)是跨計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程科學(xué)的邊緣學(xué)科。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)工作所需的各種資源，包括建立設(shè)計(jì)對(duì)象的模型、實(shí)體設(shè)計(jì)與圖形設(shè)計(jì)及圖形顯示、工程計(jì)算及優(yōu)化、功能建模及運(yùn)動(dòng)建模、產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及材料的基本性能、工藝參數(shù)等工程數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)的表達(dá)(如幾何形狀及尺寸、幾何與拓?fù)浔磉_(dá)、結(jié)構(gòu)配置、材料及性質(zhì)、功能描述、制造要求等)，包括數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、方法及工具，與系統(tǒng)交互作業(yè)的用戶接口。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是為設(shè)計(jì)者提供，設(shè)計(jì)者利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的資源，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃、分析、綜合、模擬、評(píng)價(jià)、修改、決策并形成工程文檔的創(chuàng)造性活動(dòng)。設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、想象力、經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)和計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，圖形顯示與處理能力有機(jī)結(jié)合，綜合運(yùn)用多學(xué)科的相關(guān)技術(shù)完成問(wèn)題求解，產(chǎn)品設(shè)計(jì)及產(chǎn)品描述，極大地提高設(shè)計(jì)工作效率，為無(wú)圖紙生產(chǎn)提供了前提和基礎(chǔ)。

CAD技術(shù)于二十世紀(jì)五十年代后期起步，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)工程繪圖成為可能。CAD技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、化工、航天、電子等工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，CAD技術(shù)的應(yīng)用對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極具貢獻(xiàn)。

CAD技術(shù)應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)中的主要功能

（一）計(jì)算機(jī)輔助分析

有限元技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。有限元分析方法是把復(fù)雜的求解區(qū)域（連續(xù)體）分解為有限個(gè)形狀簡(jiǎn)單的子區(qū)域（單元），通過(guò)這種把連續(xù)體離散化的方法，把求解連續(xù)體的場(chǎng)變量（應(yīng)力、位移、壓力和溫度等）問(wèn)題簡(jiǎn)化為求解有限個(gè)單元節(jié)點(diǎn)上的場(chǎng)變量值。從而把求解連續(xù)體問(wèn)題的微分方程組化為代數(shù)方程組。求解的精度取決于所采用的單元類型、數(shù)量以及單元的插值函數(shù)。

現(xiàn)在這種方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域。一些大型結(jié)構(gòu)分析通用軟件，如ADINA、ABAQUS、SAp、ANSYS、MARC等，都可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜力分析、動(dòng)力分析、彈塑分析以及斷裂和復(fù)合材料力學(xué)分析；求解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移和溫度分布以及頻率特性。這些通用軟件經(jīng)過(guò)多年的研究與改進(jìn)，穩(wěn)定性和結(jié)果的可靠性不斷提高，成為結(jié)構(gòu)分析研究的主要工具。但是通用軟件也有其局限性，由于通用軟件不能夠充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊問(wèn)題，結(jié)構(gòu)分析的前處理建模和結(jié)果輸出后處理非常繁瑣。

隨著結(jié)構(gòu)有限元和計(jì)算機(jī)算法技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生許多專用軟件，利用這些軟件可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算機(jī)化，特別是功能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)分析軟件，不僅可以完成結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)，而且可以根據(jù)設(shè)計(jì)人員的要求繪制完整的工程設(shè)計(jì)圖紙和節(jié)點(diǎn)大樣圖紙。

（二）計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件可以把不同性質(zhì)的材料特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)規(guī)范完善考慮，按照工程設(shè)計(jì)的具體要求，CAD系統(tǒng)得以形成。國(guó)內(nèi)的一些鋼筋混凝土的CAD系統(tǒng)，在開(kāi)發(fā)問(wèn)題上較為靈活，一方面能夠開(kāi)展基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析流程，另一方面還能夠按照不同的要求對(duì)施工的圖紙自動(dòng)生成。一些鋼結(jié)構(gòu)的分析能夠應(yīng)用在CAD系統(tǒng)中，可是和鋼結(jié)構(gòu)的具體需求上，還是會(huì)存在著一定的差異性，不能夠細(xì)致的考慮到整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面，當(dāng)前所使用的方式要將專用軟件或者通用軟件所完成的構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)放在首位。

此外，還要使用AutoCAD等繪圖系統(tǒng)對(duì)圖紙進(jìn)行全面的繪制。例如：梁支撐節(jié)點(diǎn)、柱間支撐、吊車梁的牛腿節(jié)點(diǎn)、柱腳的節(jié)點(diǎn)、柱與梁的拼裝節(jié)點(diǎn)等都是手工對(duì)其完成的。

（三）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造集成化

在發(fā)達(dá)國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究已經(jīng)處于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造集成化時(shí)期，利用三維模型技術(shù)，生成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)實(shí)體，并且能夠自動(dòng)完成結(jié)構(gòu)構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生用于工廠車間加工的圖紙，可以與數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，設(shè)計(jì)結(jié)果文件可以直接用于加工。用戶通過(guò)圖形交互界面，利用三維建模技術(shù)，生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)實(shí)體，并能夠自動(dòng)完成結(jié)構(gòu)構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自己的要求修改節(jié)點(diǎn)。基于三維技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以在屏幕上見(jiàn)到實(shí)體結(jié)構(gòu)模型，及時(shí)分析問(wèn)題并進(jìn)行修改。

三、CAD技術(shù)在我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用已經(jīng)取得很大成就，其應(yīng)用主要經(jīng)歷了以下階段：

（一）結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

二十世紀(jì)八十年代左右，建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的軟件的輸人和輸出均采用數(shù)據(jù)文件形式，對(duì)二項(xiàng)工程的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)需要計(jì)算多次，每次都要對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行修改，應(yīng)用很不方便，容易出錯(cuò)。

（二）前后處理結(jié)構(gòu)計(jì)算

為了克服數(shù)據(jù)文件經(jīng)常修改的弊端，開(kāi)發(fā)研究了具有前后處理的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件。采用人機(jī)交互的方式輸人數(shù)據(jù)，直觀、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確并大大提高了工作效率，但是這種軟件處理的結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式使用有局限。

（三）結(jié)構(gòu)CAD及其系列化

結(jié)構(gòu)CAD在設(shè)計(jì)行業(yè)使用較為普遍，使用效果也很理想。開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)CAD系列的工作量很大，不僅涉及到圖形顯示，而且還涉及到計(jì)算理論和各種規(guī)范的要求，并且以較高自動(dòng)化程度完成施工圖紙的繪制。目前，我國(guó)使用較廣的CAD系列軟件有PKPM系列、TBSA系列等，這些軟件的推廣應(yīng)用提高了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。

（四）面向?qū)ο蟮匿摻Y(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)

分析當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)微機(jī)CAD系統(tǒng)不難看出，傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)一般是基于DOS操作系統(tǒng)或AUTOCAD圖形支撐平臺(tái)用結(jié)構(gòu)，化方法開(kāi)發(fā)的。通常將整個(gè)系統(tǒng)按功能分成不同模塊，通過(guò)模塊間數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程。當(dāng)系統(tǒng)需要更新或擴(kuò)充時(shí)，由于各模塊間的密切聯(lián)系，局部修改會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)化方法實(shí)現(xiàn)的CAD系統(tǒng)維護(hù)工作量很大。此外，DOS本身的內(nèi)存管理能力弱，開(kāi)發(fā)大型系統(tǒng)時(shí)要采用覆蓋連接、分步運(yùn)行等技術(shù)，運(yùn)行速度慢，界面不夠友好。WINDOWS的出現(xiàn)和O一O技術(shù)的成熟，為CAD系統(tǒng)的研究開(kāi)創(chuàng)了新的前景。

1、面向用戶的應(yīng)用程序

這是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，直接與用戶交換信息。借助于VC++的MFC類庫(kù)可很容易建立優(yōu)秀的用戶界面。用戶通過(guò)菜單、圖標(biāo)、對(duì)話框等標(biāo)準(zhǔn)界面形式向應(yīng)用程序輸入信息，提出建模、分析、設(shè)計(jì)及繪圖要求，應(yīng)用程序?qū)⑤斎胄畔⒋嫒胫行臄?shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)要求向有關(guān)對(duì)象發(fā)送消息，請(qǐng)求操作，然后將結(jié)果送回中心數(shù)據(jù)庫(kù)以備其它操作調(diào)用。

2、存儲(chǔ)信息的中心數(shù)據(jù)庫(kù)

這是整個(gè)系統(tǒng)的信息中心，所有與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的數(shù)據(jù)和圖形信息都存儲(chǔ)在這里?？刹捎妹嫦?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)(ODBMS)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(RDBMS)或自定義數(shù)據(jù)庫(kù)模型對(duì)數(shù)據(jù)和圖形進(jìn)行管理。無(wú)論是。DBMS還是RDBMS在管理復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)都比自定義數(shù)據(jù)庫(kù)模型有明顯的優(yōu)勢(shì)，利用Microsoft的開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連通性(ODBC)標(biāo)準(zhǔn)和SQL語(yǔ)言應(yīng)用程序可直接訪問(wèn)常用的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。

3、實(shí)現(xiàn)信息交換的管理程序

在面向用戶的應(yīng)用程序中，結(jié)構(gòu)分析部分已經(jīng)相當(dāng)完善，可在CAD系統(tǒng)上外掛已有程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)?，F(xiàn)有分析程序的文件格式可能與中心數(shù)據(jù)庫(kù)的文件格式不同，必須利用管理程序做相應(yīng)的轉(zhuǎn)換才能實(shí)現(xiàn)已有程序與中心數(shù)據(jù)庫(kù)的信息交換。但是用VC++類庫(kù)建立的設(shè)計(jì)和繪圖應(yīng)用程序可直接訪問(wèn)中心數(shù)據(jù)庫(kù)。

4、面向設(shè)計(jì)對(duì)象的專業(yè)類庫(kù)

這是面向?qū)ο驝AD系統(tǒng)的核心。將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法抽象成各種對(duì)象，如材料、截面、構(gòu)件等，并建立相應(yīng)的類。

一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)是主要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之一，可通過(guò)建立抽象的構(gòu)件設(shè)計(jì)基類來(lái)實(shí)現(xiàn)。抽取各種構(gòu)件設(shè)計(jì)的共同特性，如內(nèi)力、鋼號(hào)、幾何長(zhǎng)度等，作為基類數(shù)據(jù)；抽取強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算、穩(wěn)定驗(yàn)算等操作建立虛函數(shù)，在導(dǎo)出類中重新定義，具體實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，在構(gòu)件設(shè)計(jì)的抽象基類上建立軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎壓彎構(gòu)件三個(gè)繼承類，再根據(jù)截面形式、加工方法的不同導(dǎo)出相應(yīng)的子類，以完成各種構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

綜上，在研究CAD技術(shù)的過(guò)程中，一定要將計(jì)算機(jī)硬件透徹了解，才可以把鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求有效掌握。施工圖中的自動(dòng)生成能力是CAD 技術(shù)的基本性能，要把專業(yè)類庫(kù)有效建立，鋼結(jié)構(gòu)能夠組成的基本對(duì)象為型鋼、焊縫、螺栓以及鋼板，CAD 能夠讓具有實(shí)際意義的結(jié)構(gòu)對(duì)象得出，讓手工的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)保持統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1]武貴中，陳伯芳，章軍，劉正元.CAD 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].雞西大學(xué)學(xué)報(bào)，2004.6.

第9篇：機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞 葫蘆門(mén)式起重機(jī) 超長(zhǎng)外懸 懸臂處?kù)o態(tài)剛度

中圖分類號(hào)：TH213.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

某起重機(jī)制造公司設(shè)計(jì)的電動(dòng)葫蘆門(mén)式起重機(jī)，型號(hào)為MH25-36A3，額定起重量為Q=25t，跨度L=36m，工作級(jí)別A3，外懸長(zhǎng)度為L(zhǎng)=16m（有效外懸為15m），有效外懸與跨度比為5/12，《JB/T 5663-2008 電動(dòng)葫蘆門(mén)式起重機(jī)》3.2.6要求“有效懸臂長(zhǎng)度（L1、L2）一般不大于S/3”，此臺(tái)起重機(jī)有效懸臂超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍。因此本文提出以超長(zhǎng)外懸葫蘆門(mén)式起重機(jī)為研究對(duì)象，在采用以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)的理論和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，針對(duì)超長(zhǎng)外懸的葫蘆門(mén)式起重機(jī)的懸臂靜態(tài)剛度不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求問(wèn)題，改進(jìn)了主梁懸臂處的結(jié)構(gòu)，并建立門(mén)架外懸平面力學(xué)模型進(jìn)行分析，驗(yàn)證了改進(jìn)后主梁結(jié)構(gòu)的合理性和工藝的可行性，使主梁強(qiáng)度和懸臂靜剛度滿足使用要求。

2改進(jìn)前懸臂處結(jié)構(gòu)分析

按JB/T5663-2008電動(dòng)葫蘆門(mén)式起重機(jī)規(guī)定對(duì)于A3門(mén)式起重機(jī)外懸許用垂直靜剛度為[Y1] = = 42.8（mm），此處Y1>[Y1]，主梁懸臂端垂直靜剛度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，主梁結(jié)構(gòu)必須改進(jìn)來(lái)保證垂直靜剛度。

3改進(jìn)后懸臂處分析計(jì)算

為滿足該設(shè)備的使用性能和安全性能，在外懸上離支腿法蘭盤(pán)中線1000cm處加斜拉鎖加強(qiáng)與主梁連接，保證其性能。門(mén)架結(jié)構(gòu)改進(jìn)后示意圖如圖1所示。

在主梁懸臂處加設(shè)斜拉鎖，斜拉鎖為槽鋼合成矩形方鋼（采用18槽鋼），單根矩形方鋼的截面積為A=2929mm2，建立平面力學(xué)模型如圖3.2示。

以C點(diǎn)為研究對(duì)象，斜拉桿AC與桿BC在垂直載荷P作用下產(chǎn)生下?lián)希纱丝芍?，斜拉桿垂直下?lián)狭薴值，C點(diǎn)也下?lián)狭薴值。