机械装备结构设计的功能要求及受力分析

机械装备结构设计的基本任务是将功能原理方案具体化，即构造能够实现功能要求的三维实体零部件及其装配关系，因此功能要求是结构设计的主要依据和必须满足的要求。

零件的基本功能要求如下。

1）传递运动和动力

如图1-5所示的牛头刨床传动机构中，曲柄1通过滑块带动摆动导杆2往复摆动，把运动和动力传给滑枕3，以便使装在滑枕上的刨刀实现直线往复运动。

2）承受载荷

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图1-5 刨床传动原理

1—曲柄；2—导杆；3—滑枕

机械装备在工作的过程中受到多种载荷的作用，包括工作时所需的力、自身的重力、由于速度变化产生的惯性力、直接接触表面的摩擦力等。如图1-2所示的减速器结构中，齿轮传动所受的力通过轴传递给轴承，其中径向力和切向力通过轴承传递给箱体，而轴向力经轴承传递给端盖，继而传递给箱体。机械结构正是由于承受载荷而可能发生失效，因此正确分析机械结构的受力是进行机械装备结构设计的重要基础。对机械结构进行受力分析，需要首先建立结构的力学模型，并应用力学原理进行正确的受力分析。

3）实现其他功能

机械装备结构除了传递运动和动力及承载外，还可能实现其他必需的功能，如油箱需要容纳油液、导轨和螺旋需要引导其他零件的运动等。

需要指出，在一个机械装置中，每一个零件都不是独立存在的，机械装置的功能依靠零部件的形状、尺寸和相对位置关系得以实现。如轴与装配在轴上的齿轮，通过轴颈圆柱表面确定相互之间的径向位置关系，通过轴肩端面确定相互之间的轴向位置关系；而相互啮合的一对齿轮通过齿面接触确定两轮之间的相对转角关系；另外，轴与装配在轴上的齿轮之间的周向位置关系是通过各自与键的接触间接实现的。