機械結構分析與設計精選(九篇)

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第1篇：機械結構分析與設計范文

關鍵詞：電機；制動系統；小球；驅動器；模組件；輕量化

中圖分類號：TH123 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）07-

上海世博會上，某科技館有一種小球展示的表演叫小球矩陣演示項目，空曠的展會大廳上空懸掛著數百個矩陣小球，每個小球與一個電機通過線相連。當計算機通過運動控制器對各個電機發送不同的速度、加速度、位置和運動時間，小球做上、下運動，隨著時間變化就能表現出壯觀的動態造型和圖案，整體效果如同一副流光溢彩的立體畫，給觀眾帶來不一樣的立體動態視覺沖擊，效果十分搶眼，如圖1所示。矩陣展示是科技與藝術的完美結合，是當今新媒體現代藝術演示的最新成果。同時這是一個非常完美的文化產品，能更好地為企業文化服務，是文化強企戰略的重要組成部分。

這個龐大而復雜的項目包括了多個系統，而其中重達數噸的機械系統全是安裝在樓層或樓頂上，特別當小球在運動時，對安裝橫梁要有更高的要求，桁架要承受更多的載荷和在小球工作中承受交變應力。這時，機械結構設計對安裝梁的安全性和運行中小球的平穩性都很重要，因此要設計一種機械結構巧、重量輕、運行穩定的機械系統，即設備的輕量化設計顯得尤為重要。

1 輕量化的設計過程

在結構設計中，先來了解其工作原理。一個小球由線懸掛在一個連接有電機的線輪上，電機帶有制動系統。由微機發出命令通過控制器精確控制電機的正轉、反轉帶動小球上、下運動。假如小球矩陣有1000個球，那么就有1000個相配套的電機。這些電機還要配備1000個運動控制器和剎車裝置。每一個電機，控制器、小球、制動系統和機械安裝零件組成一個模組件，再把這些模組件按照行列式安裝，就形成小球矩陣。

1.1 設計思路

小球的演示，看到的只是小球的上、下在運動。小球的上、下運動僅由電機直接驅動完成。那么要減輕整個設備的重量，所有安裝在樓層上的機械零件如電機、支架、制動系統和驅動元件都要盡可能做到小而輕，總體重量才會輕。如一個零件增重1kg，那么1000個就要增加1000kg。所以對小球、電機、線輪、控制器和剎車系統、機加工零件，在設計時要仔細分析，綜合考慮和核算。

1.2 設計方案

1.2.1 小球密度。首先，我們來分析下過程。一般演示和參觀者有一個合適距離，這個合適距離與小球的大小和小球稀密程度有關。小球稀密程度，好比照相機的像素，像素大，越清晰，表現的效果越好。那么小球間的間距要多少合適呢？現用小球密度來表示小球的稀密程度，小球密度為小球直徑除以小球間距。根據經驗，小球密度為40%較合適。

1.2.2 機械參數的確定。在機械結構中，關鍵要確定小球的大小和電機的功率。那么扭矩

T（Nm）、繞線輪半徑r（m）和小球質量m（kg）的關系為：T=9.8m×r。

從公式來看，小球越輕，扭矩越小，需要的電機功率就小，重量越輕。對小球，一般選擇密度小的材質或空心的金屬材料做，只要滿足場地視角效果就行，但球外表要經過處理，達到顯眼發亮光的目的。對電機，可選小功率的伺服電機或同步電機，市場上可找到。

繞線半徑與小球上下速度之間的關系：電機轉速n，卷筒繞線圓周長L=2×π×卷筒繞線半徑r，則小球上下線速度V小球=2×π×r×n。例如：繞線半徑選擇50mm，0.4kg的小球，那么電機的額定扭矩是0.2Nm。當電機以200r/min運行時，小球上下運動的速度為1m/s。

根據以上各項參數的計算，初步選擇以下這些參數。

電機：額定轉速為500r/min，額定轉矩0.2Nm，功率10W，電流0.6A。

1.3 模組件設計

參數關系確定后，就可以對零件進行選型、設計和計算?，F模組件設計如圖2所示。

模組中的機械主體件2巧妙利用鈑金結構知識，經過多次折彎，功能增多，強度得到加強，同時重量也很輕，機加工費相對也要省很多?，F整個以模組支架為主，把多個零件安裝在模組支架上。由于小球輕，制動系統采用電磁鐵，可省重量。通過電磁鐵的直線運動，拉動剎車板來控制電機在靜止時的轉動，同樣能達到制動效果。同時，電磁鐵的單個重量要比制動器輕很多。選擇電機時，要根據球的重量和速度來決定，電機功率不能偏大，適合就行。驅動控制板裝放模組支架反面，充分利用空間，與電機近，響應快。線輪采用尼龍等輕質材料加工。這樣組成的模組，結構輕巧，整體緊湊，布局新穎，安裝方便，整個模組的重量也很輕。

考慮整體重量，現模組件中的零件都進行了輕量化設計，從而整個模組進行了輕量化，生產也很方便。從已設計制造出結果來看，一套模組重量不超過1.2kg，依這個重量算，小球矩陣如有1000套模組，模組總重量為1200kg，從而實現整個系統進行輕量化的目標。把整個機械系統裝在天花板或樓層上，對上面的橫梁影響就較小。

1.模組件 2.安裝支架板 3.螺釘

2 模組安裝設計

模組安裝時，如圖3模組件安裝圖所示。件2安裝支架板也是經過折彎的零件，經折彎后也能保證足夠的強度，相對用型材又要輕很多。整個模組件安裝放在事先安裝固定好的安裝支架板上，并用螺釘固定支架板上，模組與模組間通過安裝支架板連接，非常結實牢固。模組與模組間也互不影響，模組與模組間的通訊可用可拆裝的串行線連接，可實行并行通訊。這樣設計，在運行時，如哪個模組出現問題，拆裝方便，并不影響其他模組件工作，因為在控制上電腦發出的信號傳給電機驅動器為一對一的。所以這樣設計連接還是比較經濟的，性能也穩定，運行也可靠，重量也是很輕的。

3 結語

本文巧妙運用鈑金知識，設計一個主體機械鈑金安裝結構零件，再利用模組件的方式，使繁瑣的機械系統變得簡單。通過對各零件進行輕量化思考和設計，從而使整臺機械系統設備輕量化。并讓系統的每個零件安裝和維護都方便，達到安全可靠的目的。同時，模組化設計思想在今后大型設備設計中將會得到廣泛的應用。

參考文獻

[1] 吳宗澤.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2] 孫桓，陳作模.機械原理（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

第2篇：機械結構分析與設計范文

【關鍵詞】結構設計；概念設計；地基設計

前言

隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高，對住宅建筑結構設計也提出了更高的要求。發展先進設計理論，加強先進技術的應用，加快新型高強、輕質、環保建材的研究，使建筑結構設計更加安全、適用、可靠和經濟是建筑結構設計的發展方向。高層建筑結構設計是一個復雜的過程，應從結構的概念設計著手、加強住宅地基結構設計。針對當前設計質量狀況,設計單位應加強內部的質量管理, 設計管理部門要加大對設計質量的監督管理,結合施工圖設計審查、專項檢查、質量抽查等工作,加強對業主、勘察、設計單位的市場監管力度。并通過控制這些指標，使高層的結構布置更加合理，達到更好的效果。

一、住宅結構設計常見的問題分析

1、結構選型。建筑物的結構設計,不僅要求具有足夠的承載力,而且必須使結構具有足夠抵抗側力的剛度, 使結構在水平力作用下所產生的側向位移限制在規定的范圍內.基于上述基本原理,工程綜合分析了結構的適用,安全,抗震,經濟,施工方便等因素,選取了結構方案.結構為框架體系,由鋼筋混凝土框架承擔豎向力和側力。鋼筋混凝土框架剛度布置相對比較均勻,在滿足建筑功能情況下,盡量減少平面扭轉對結構的影響。

2、部分結構設計不合理,安全隱患比較多。如《建筑抗震設計規范》第 7.1.8 條(強制性條文)規定“底部框架- 抗震墻結構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,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齊,造成結構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到，有些設計中荷載取值沒有按規范要求來確定,常見漏算錯算現象，有些結構設計與提供的計算書不一致,結構強度遠遠低于計算結果,設計常見嚴重安全隱患。

3、設計深度達不夠。一些設計人員制作圖紙“偷工減料”,設計粗糙,過于簡單,施工圖中應有的系統圖、大樣圖、相關剖視圖漏缺;一些重要的、應該用圖紙反映的內容只標注“見圖集”、“由設備廠家確定”等,施工圖設計表述不全,細部大樣不詳,不能反映工程的全貌;一些重要的設計依據、設計參數、工程類別、安全等級、耐火等級、防火消防處理等在設計總說明中沒有標明或交待不全。這些問題的產生, 有的是由于設計人員沒有對一般住宅尤其是多層住宅設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結果;有的則是由于設計過程中對設計規范和設計方法缺乏理解; 還有的是由于設計者的力學概念模糊,不能建立正確的計算模式,對結構電算結果也缺乏判斷正確與否的經驗。

二、住宅結構設計的概念設計與地基設計分析

1、必須及早介入建筑結構的概念設計。住宅設計無論是多層磚混或框架剪力墻結構, 都不同于以往的靜力設計,必須從抗震的角度,采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。為此,結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計,方案設計階段應正確把握建筑結構的概念設計,對不同形式的住宅建筑掌握各自概念設計中容易疏忽的要點。

一是對一般多層砌體住宅結構,應按《建筑抗震設計規范》要求做到優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系:縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處;不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。二是對鋼筋混凝土多、高層結構住宅,力求做到結構布置盡量采用規則結構。對復雜結構,可以設置防震縫,把它分割成各自規則的結構單元。結構布置以少設縫為宜,一旦設縫,則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統一;框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力;框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長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、加強住宅地基結構設計。為防止或減少由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞,可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置;避免立面體形變化過大;將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元;加強上部結構和基礎的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。地基的結構設計應分別就高層建筑與多層建筑考慮不同的設計。

一是對高層建筑來說,由于需要一定的埋置深度,從經濟的角度考慮,基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式。此時應保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應與上部結構重心相吻合;當土層有較大起伏時, 應使用同一建筑結構下的樁端位于同一土層中,并應考慮可能產生的液化影響。二是對多層建筑而言,從經濟的角度考慮,一般不愿意采用長樁的方案。但對軟土層覆蓋層厚度較大的地區,一般都需要經過地基處理的方式來達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,必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環境情況,并根據工程設計要求,確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標, 以及各種處理方面的適用性。同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經驗,進行多方案比較,最終選定安全實用、經濟合理的處理方案。地基經處理后,還必須滿足規范所規定的強度和變形要求。

三、住宅結構設計的要求分析

1、結構計算注意的問題。一是免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符, 基礎底板上多算或少算土重。二是底框砌體結構驗算。三是避免樓板計算中方法不正確。連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替;雙向板查表計算時,不能忽略材料泊松比的影響,否則由于跨中彎矩未進行調整,將使計算值偏小。四是對電算結果的正確性作出有效評價。

2、構造設計注意的問題。一是嚴格按照規范要求,保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。二是注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。三是按抗震構造要求設置的構造柱,應在整個建筑物高度內上下對準貫通,上至女兒墻壓頂,下至淺于 500mm 基礎圈梁,或伸入室外地面以下 500mm的構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。

四、結語

結構設計是個系統、全面的工作。作為結構設計人員， 需要扎實的理論知識功底，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。加深對當前房屋建筑結構設計中常見問題的認識與研究，以不斷提高自身的結構設計水平，使設計的作品比現階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經濟的結構形式。

參考文獻：

第3篇：機械結構分析與設計范文

關鍵詞：機械設計基礎 教學內容 教學方法 教學手段 課程改革

《機械設計基礎》課程是機械類專業的一門重要技術基礎課，它的教學直接影響到學生對專業課程的學習興趣。隨著高職教育的不斷發展，客觀上要求我們去完善和創新，加快高職《機械設計基礎》課程改革，以滿足人才培養的需要。

一、機械設計基礎課程存在的問題

1.培養目標不明確

對于高職學生而言，將來所從事的職業大多是面向生產第一線。所以，學生應具有解決生產實際問題并在實際工作中應用的能力，而不需要像本科生那樣，重點培養學生的創新和綜合設計能力。因此，在教學中應加強學生對工程實際中常用機構、零件等知識的學習和結構的拆裝等動手能力的培養。

2.教學內容應做相應的調整

課程所選用的教材普遍存在內容不符合“必須與夠用”的原則，高等職業技術教育培養的是高級技術應用型人才，必須要求實踐性教學環節的課時數高于理論教學課時數。

3.教學方法、手段需進一步改進

由于教學內容較多，學時有限，教師一般常采用“滿堂灌”的方法講授學習內容。教師處于主動，學生處于被動，所以不利于調動學生的積極性以及培養他們的獨立思考問題、獨立解決問題的能力。我們的學生沒有實際工作經驗，對機械的了解只限于生活中接觸的范圍。雖然傳統教學手段和現代化教學手段已經實現了并重，但是這些手段還不足以使學生真正地了解現實的工程實踐以及具有較強的感性認識，對學生工程意識的培養還存在一定的不足。

4.考核方式單一，不能突出能力培養

期末考試成績定終身是沿用至今的成績評定制度。然而，它并不能全面反映學生的學習態度和實際水平，有的學生平時不學習，靠考前突擊，仍然可以通過考試。因此，這種成績評定制度不利于激發學生的學習積極性，也不利于知識的理解和掌握。

二、課程改革的基本思路

在教學理念上，強調“理論聯系實際”“理論為實踐教學服務”，內容上以“必須、夠用”為度。《機械設計基礎》課程的教學改革應緊緊圍繞著以學生為主體，以能力培養為中心，以專業必備要求為知識基本點，加強實踐教學。以現代教育技術為手段，優化課程體系，改革教學和考試方式、方法，培養學生綜合應用能力和為專業教學服務為目標，建立全新的機械設計基礎課程教學體系。

三、課程內容改革與實踐

1.培養目標定位、修訂教學大綱

根據專業定位對原有教學大綱進行了全面修訂，重新組織和完善了課程教學內容。課程目標為“掌握機械設計中常用機構和通用零件的工作原理、結構特點及設計方法，具備通用機械正確使用、維護及分析常見故障的能力”。

2.建立全新課程內容體系

新的課程教學內容，選擇牛頭刨床和帶式輸送機這兩個典型的設備為載體，把有關常用機構和通用零件的內容融合在載體分析中。將力學中的扭轉、彎曲強度計算與軸的設計結合，將剪切和擠壓強度計算結合在螺栓聯接、鍵聯接當中，以利于學生將力學的理論知識與實際應用相結合，避免學生對枯燥的純理論學習可能產生的厭倦心理。

四、教學方法和教學手段的改革

《機械設計基礎》是一門理論性和實踐性都很強的課程，學生沒有實際工作經歷，缺乏與此有關的感性認識。因此，教師應充分利用多種教學手段，將課程生動、直觀、輕松地呈現給學生。教學方法、教學手段如下：

1.現場教學

以牛頭刨床這個典型的機械加工設備為載體進行現場教學，介紹機器的組成和工作原理，以此訓練學生分析機械系統的的能力。

2.案例教學法

在進行常用機構的教學時，以牛頭刨床的機構分析為總任務，再將其分解為機器的認知、平面機構結構分析、平面連桿機構結構分析、凸輪機構結構分析、間歇機構結構分析等子任務，以此貫穿常用機構部分的內容。每一部分教師均先從牛頭刨床中引出問題，再介紹相關機構，最后舉例討論。

3.任務驅動法

在通用零件部分教學時，以帶式輸送機傳動裝置的設計為總任務，再將其分解為電動機選擇、帶傳動件設計、齒輪傳動設計、聯接設計、軸的構設計、軸承設計等子任務，以此貫穿通用零件部分的內容。每一部分教師均先從設計任務中引出問題，再介紹相關零件設計的理論和方法，最后舉例討論。設計任務就是學生的作業，學生邊學邊練，課程結束時完成其主要的設計計算。

4.采用實驗室一體化教學

將課安排在機械原理實訓室進行，采取多媒體課件講解、模型演示和實驗操作相結合的方法，充分利用教學資源，提高教學效果。

5.增設實驗、實訓項目，提高學生的實踐及動手能力

在機械設計基礎實驗這個重要的實踐環節，加強學生對機構、零件結構和機械設計等工程實踐知識和對儀器設備的動手操作、機械結構的裝拆等實際動手能力的培養，是對理論課程教學不足很好的補充和完善。保留了《軸系結構測繪》和《減速器結構裝拆實驗》。增設了《齒輪范成原理》是為了驗證“范成法加工齒輪的原理以及齒輪加工中的根切現象”；《帶傳動實驗》是為了驗證理論課教學中的“帶的彈性滑動及帶傳動的效率變化情況”?！遁S系結構設計》實驗，學生根據所提供的原始條件（如齒輪傳動類型、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），按照軸系結構設計的思路進行模擬設計或裝配。

通過建立開放式的機構、零件陳列室和機械裝拆實驗室，使學生有更多的自主時間來安排學習，以期發揮學生在實驗教學中的積極性與主動性，從而加強學生對機構、零件結構等工程實踐知識和對儀器設備的動手操作、機械結構的裝拆等實際動手能力的培養，確保對理論課程教學不足的補充和完善。

五、采用靈活多樣的考試方式， 提高學生的綜合應用能力

在考試方法上采用開卷與閉卷相結合，筆試、口試與討論相結合，以增強考試內容的綜合性與靈活應用性，突出對能力的考核。

綜上所述，根據高職教育的特殊性，機械設計基礎課程的教學應瞄準市場對人才的需求目標，不斷地改革教學目標、教學內容、教學方法、教學手段等環節，從實用出發就能調動學生的學習興趣，使他們學有所得、學有所長，能更好地為后續課程打下良好基礎，機械設計課程改革需要我們不斷地在實踐中創新、總結和完善。

參考文獻：

[1]郭攀成.機械設計基礎課程教學內容和改革與實踐[J].中國電力教育，2009，(4).

第4篇：機械結構分析與設計范文

關鍵詞：鉚接結構；動車組；失效分析；疲勞試驗

1 概述

鉚接結構作為一種有效的機械連接形式，在機械結構中被廣泛應用[1]。由于鉚接結構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、免維護性等特點，在高速動車組領域得到了廣泛應用。高速動車組是一個復雜的系統工程，輪軌耦合及高速運行產生的氣動載荷對車下鉚接結構影響較大，在動車組高速運行時，若鉚接結構存在失效，會造成飛濺，容易擊傷人或擊打到其他設備，甚至會造成設備脫落，釀成嚴重后果。為保障列車的安全、可靠運營，消除安全隱患，需對高速動車組車下鉚接結構進行結構分析及狀態監控。

2 車下鉚接結構的應用

（1）設備安裝用鉚接結構如圖1所示、管線支架鉚接結構。

（2）設備艙底板用鉚接結構如圖2所示。

3 鉚接結構分析

（1）安裝設備用鉚接結構，鉚釘承受橫向剪切、結構共振等復合載荷，可能會使基體安裝孔變形，從而導致鉚釘傾斜，引起設備異常振動；鉚釘承受垂向拉伸載荷也可能改變鎖緊環與鉚釘圓弧凹槽密貼程度，導致預緊力的下降。

（2）設備艙底板組裝大量采用鉚接結構，由于此結構直接暴露在車輛底部，受結構共振、氣動載荷的影響，可能會使鉚釘產生疲勞斷裂，導致鉚釘脫落。

4 研究的內容及方法

4.1 對車下鉚接結構分解研究

對已經運用10年的鉚接結構進行分解檢查，以換氣裝置逆變器用鉚接結構作為試驗樣件如圖3所示。

4.1.1 研究方法

自鉚釘套環與墊塊的交界處將鉚釘切斷，鉚釘自動從孔內脫出，對鉚接母材、鉚接件、墊片、鉚釘、鉚釘套環周邊進行形貌觀察，對橫梁安裝孔和過渡梁安裝孔進行圓度檢測，對各部件進行探傷。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動產生的摩擦痕跡，各安裝孔圓度是否存變橢圓的跡象，以判斷鉚接結構是否失效或存在失效趨勢。

4.1.2 研究過程

（1）通過對各部件形貌檢測，各接觸面之間未見明顯的微動磨損形貌，證明各部件之間的緊固狀態良好。

（2）由于設備過渡支架與橫梁對使用安全影響最大，故僅對兩者的孔尺寸進行計量，評估是否存在塑性變形。測量結果見表1。數據顯示兩個孔的直徑都不均勻，圓度不均勻；由于鉚釘孔呈腰鼓形（中間粗、兩端細），這種形狀也不太可能是工作時磨損所致?？讏A度不均勻應不是工作過程中發生的變形，可能與加工有關。

（3）將各部件沿軸向剖切成兩半，進行熒光檢測，未發現裂紋顯示。

（4）采用體視顯微鏡，對七部件的孔內壁形貌進行觀察，各部件形貌均不符合典型的微動磨損特征。

（5）對鉚釘表面進行熒光檢測，未發現裂紋。用體視顯微鏡觀察，其表面未見明顯損傷。

4.1.3 小結

根據以上檢測結果，各接觸面之間未見明顯的微動磨損形貌，鉚釘孔圓度測量不均勻，無損檢測未見裂紋，孔內壁無微動損特征，鉚釘表面形貌正常且未見損傷。證明鉚接結構無失效特征，目前狀態良好。

4.2 設備艙底板研究

系統了解其鉚接結構的性能，對設備艙底板用鉚釘進行了機械性能檢測和疲勞試驗驗證。

4.2.1 機械性能檢測

選取在設備艙底板中應用較為廣泛的鉚釘（不銹鋼鉚C6L90-U8-3），進行拉伸試驗與剪切試驗，測試結果見表2。

根據檢測結果，樣件的最小抗剪切載荷為12.65KN大于標準規定值12.25KN，最小抗拉力載荷為17.68KN是標準規定值的1.4倍，試驗結果表明此種鉚釘本身的機械性能符合要求。

4.2.2 鉚接結構疲勞試驗

疲勞試驗子樣件選取典型鉚接結構，共計8個子樣件。采用MTS810材料試驗機，進行拉伸疲勞試驗[3]，采用對稱循環進行加載試驗，即循環應力比為r=-1。子樣件材質為不銹鋼（SUS304，厚度3mm），采用鉚釘C6L90-U8-3（不銹鋼），鉚釘套環3LC-2CU-8（不銹鋼），試驗現場圖見圖4，試驗數據見表3。

試驗中對疲勞試驗次數超過200萬次的工件按照200萬次記錄，數據見表3，結果表明，設備艙底板用鉚接的疲勞斷裂次數隨拉伸力的增加而減少，在拉伸力達到2KN時，疲勞斷裂次數出現銳減。但工件5的試驗結果與相近工況的試驗結過果差別很大，結合樣件斷口的形貌，分析為施工不規范導致，表明施工的差異性對鉚接性能的影很大。

4.2.3 小結

結合鉚釘的機械性能和疲勞試驗結果，鉚接結構的斷裂形式表現為鉚接件首先發生變形斷裂，證明鉚釘的強度滿足設備艙運用要求。另外，觀察鉚釘斷裂部位的鉚接件母材，無1例母材裂紋，說明結構強度滿足運用要求。

5 結束語

經過以上車下鉚接結構的研究，結果表明設備安裝用鉚接結構安全可靠，運用狀態良好。設備艙用鉚接結構的強度設計滿足要求，設計安全可靠。證明車下鉚接結構的設計滿足動車組運用要求，且運用狀態良好。

參考文獻

[1]張洪雙.鉚接工藝參數分析[J].機械設計與制造，2011（6）：241-243.

[2]肖貴.哈克拉鉚釘技術在車輛中的應用[J].科技經濟市場，2010（7）：20.

第5篇：機械結構分析與設計范文

一、教學過程中學生存在的問題

(一)設計基礎薄弱

在“機械結構設計”課程講授之前，學生僅做過“機械設計”課程設計，設計內容是減速箱。該課程設計時間短，大多數學生基本是按照例圖進行改進，所以學生只是達到了“知其然，不知其所以然”的程度，沒有真正的有“設計者”角色的體會。因此，對機械結構設計的過程、步驟和原則還沒有清晰的認識。

(二)基礎技能欠扎實

盡管學生已經學過需要預修的課程，但很多學生是為了應付考試，在學習“機械結構設計”這門課程時，以前所學的專業知識已經忘記大部分。另外，學過的知識在學生的腦海里是零碎的知識點，當時還僅僅停留在理解的階段，離熟練應用還有不小的差距。主要表現在：看圖能力不夠強、空間想象能力弱、工程制圖表達不清晰、對常用機構和標準件不熟悉、加工和裝配工藝不了解等。

二、采取的措施

針對以上存在的問題，在介紹機械結構設計的內涵、原則、步驟和要求之后，為了使學生對機械結構設計有一個全面的、直觀的認識，先以CA6140車床作為實例講解，讓學生由淺入深，培養興趣，對比分析，啟發思維。從深入了解車床運動和結構到完成課程設計，鍛煉其所學知識應用能力，提高機械設計的綜合素質[5]。

(一)案例教學

1.從運動分析到運動設計

在教學過程中，首先和學生一起分析CA6140車床的傳動系統，包括主傳動和進給傳動。主運動見圖1。圖1(a)是傳動系統簡圖，(b)為正轉傳動結構網。主運動理論有30級正轉和15級反轉，而實際只有24級正轉和12級反轉。分析了轉速的特點，CA6140輸出的轉速是以1.26為公比等比數列(見圖1(b)轉速列)。其次引入標準公比、結構式、結構網和轉速圖的概念，重點講解級比規律，以及設計出轉速既沒有重復又沒有遺漏的等比多級變速系統的方法，并通過實例和作業使學生掌握此部分內容。由CA6140車床的主運動寫出結構式，畫出結構網，可以看出是由于第三擴大組不符合級比規律才出現了重復轉速，由理論的30級變為實際24級。最后分析了CA6140的進給傳動系統，介紹了內聯系傳動鏈的概念和各種螺紋以及機動進給的傳動路線。在傳動分析過程中，還結合CA6140車床，介紹了一些機電產品設計中常用的機械通用部件：離合器、基本變速組、換向裝置、制動裝置、保險裝置和操縱裝置等。這些通用裝置就好比是機械設計中的積木，在設計過程中可以借鑒和選用。

2.從結構分析到結構設計

CA6140車床的結構分析，主要集中在傳動箱和進給箱上。在主軸箱結構分析過程中，首先了解各個軸的空間布局，除了傳動軸支承和定位外，重點講解了輸入軸和車床主軸的結構。輸入軸上分析了卸荷裝置、雙向摩擦離合器操縱裝置、制動裝置。在主軸結構上，按照主軸要求—傳動方式—支承方式—軸承選擇與配置—主軸的材料和設計這一主線，使學生對精密旋轉部件結構有了更深入的了解。在授課過程中，對每個結構都進行詳細講解，收集了大量同類型的結構進行對比分析，并以往屆學生的錯誤結構為例進行分析并改正。在普通機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整結構。圖2中所示的4種結構，各有優缺點。(a)結構簡單，但調整量難控制；(b)調整方便，但工藝性差；(c)調整方便，但易壓偏；(d)調整量能精確控制。對4種結構進行對比分析后，使學生深刻體會到結構和功能密切相關，在以后的設計中，根據使用要求進行結構設計。在進給箱中，重點介紹了互鎖裝置和導向裝置，有多種運動可以帶動刀具進給。為避免機床損壞，所以不僅要實現車螺紋和機動進給運動的互鎖，而且要實現縱向進給和橫向進給運動的互鎖。在CA6140中，實現車螺紋和機動進給互鎖是通過開合螺母結構。開合螺母能夠閉合的前提是任何一種機動進給運動都未接通，如果接通一種機動進給，則開合螺母機構無法操縱閉合?？v橫向進給則通過限制操縱桿在十字槽中移動來實現互鎖。通過分析CA6140的互鎖結構，引入了平行軸和交叉軸，兩種直線運動、兩種旋轉運動、旋轉運動和直線運動之間常用的機械互鎖結構。另外，進給箱在進給運動的驅動下刀架沿導軌實現進給；開合螺母的上下螺母在導軌的導向下實現開閉，由此引入導向裝置，也就是常用的導軌。接著進一步介紹其分類、特點和數控機床導軌。最后，介紹了支承件的設計原則，在受力分析和靜剛度概念的基礎上，采用實例講解各類支承件的結構設計。

(二)實驗環節

這門課還安排了8個學時的實驗，主要是增加對CA6140主軸箱、主軸、進給箱等結構的直觀認識，配合理論教學。觀察實物CA6140型車床外形結構，通過實驗達到以下目的：了解主運動傳動鏈的傳動路線，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器的結構，了解它們的調整方法及操縱機構的作用原理；觀察六速單手柄操縱機構是怎樣用一個手柄同時操縱兩個滑移齒輪塊，以獲得6種不同的傳動比；了解主軸前、后軸承間隙調整方法；了解車螺紋用換向機構的結構形式。

(三)課程設計

1.設計任務

設計一臺車床的主運動系統和其中一個操縱裝置，轉速范圍一定，轉速級數一定，最大加工直徑和電動機功率給定。在同一個班上，每個學生的題目都不相同，使學生能夠獨立思考完成。

2.設計計算

在講授運動設計之后，課程設計的題目就發到每個學生的手上，這樣在課余時間，就將計算部分完成，同時也鞏固所學的內容。

3.工程圖繪制

在課程結束后，開始兩周時間的課程設計，學生基本都可以進行到畫展開圖草圖程度。草圖畫完后，按照草圖尺寸進行操縱機構的計算和主軸的校核。接著完善展開圖，要求清晰表達轉動路線和各個轉動軸、主軸的詳細結構。另外還要畫一張剖視圖，要求表達各軸的空間位置，以及某個滑移變速齒輪的操縱機構。最后一個環節是答辯，在學生講述后，老師指出圖紙上錯誤的地方，讓學生思考并訂正。

三、教學成效

第6篇：機械結構分析與設計范文

關鍵詞：門座起重機、模態分析

金屬結構故障診斷成為工程機械領域的一個重要的研究課題，對大型化、老齡化的門座起重機而言，其金屬結構的故障時有發生，嚴重地影響生產的安全。本論文以SDMQ1260/60E型門座起重機為研究對象，采用大型有限元結構分析軟件ANSYS對其模態進行分析，得出相應的結果。為今后的維修提供可靠的數據。

1. 門座起重機建模

該起重機的轉柱、門架和起重臂等構成一空間桿系結構，可簡化成剛架結構，主要用梁單元進行分析計算；大平衡架為鋼板焊接而成的箱體結構，應采用三維實體單元進行分析計算。

1.1 有限元網格

門座起重機結構主要是由無縫鋼管和鋼板組成，根據SDMQ1260/60E型門座起重機的結構特點和受力特點，可把起重機的轉柱結構、門架結構和起重臂一起簡化成空間桿系結構，采用ANSYS提供的空間梁單元BEAM188進行離散化，整個結構共劃分了9920個單元，18717個節點。

1.2 材料物理參數

該起重機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

根據該起重機的運行狀況，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

門架上四個與大平衡架相連的絞點采用固定端約束形式，即6個自由度全部約束。

2. 模態分析

模態分析，也叫特征值的提取，用以求解多自由度系統自由振動的固有頻率和相應振型。模態分析用于確定設計中的結構或機器部件的振動特性(固有頻率和振型)。它是承受動態載荷結構設計中的重要參數，同時也可以作為其它更詳細的動力學分析的起點。

本文通過分析計算，得到了起重機在工況位置時的固有頻率和模態振型。表1為起重機起重臂處于起吊重量為60t的位置（工況1）時整機的固有頻率，由考慮篇幅問題，出圖1～圖3，其分別為在工況1時整機的前三階模態振型。

圖1 起重機工況1第一階模態振型圖

圖2 起重機工況1第二階模態振型圖

圖3起重機工況1第三階模態振型圖

表1 在工況1時起重機的固有頻率（Hz）

3.總結

1.通過上述 模態分析結果可知，其整體結構動剛度較好，各階振型主要表現為塔式起重機的塔臂上下、水平和轉扭運動的耦合。

2.本文計算所得結果可以為進一步研究門座起重機的動力響應分析和使用條件的合理選用奠定了技術基礎，也為今后的維修提供可靠的數據。

參考文獻：

[1]黃大巍，李風，毛文杰，等．現代起重運輸機械[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2]徐克寧，束志明，徐克晉，等．起重運輸機金屬結構設計[M].北京：機械工業出版社，1995.

[3]孫靖民，梁迎春，陳時錦,等．機械結構優化設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2004.

第7篇：機械結構分析與設計范文

一、現行機械類專業課程結構分析 

（一）培養目標分析 

機械制造與自動化專業的培養目標是培養德、智、體、美全面發展，熟悉金屬材料、機械加工、制造工藝等專業知識，掌握機床操作、產品工藝編制、設計制圖、產品質量檢驗、設備檢修維護以及產品銷售等能力，能夠在機械設備操作工、機械工藝員和制圖技術員等崗位從事操作、工藝編制、設計、檢驗、檢修維護和銷售等工作，具有良好的職業道德和創新精神的高層次技術技能人才。具體要求有掌握電工技術方面的基本理論和基本知識；掌握公差配合、形位公差以及公差測量的基本知識和方法；掌握金屬切削原理，熟悉金屬切削機床；掌握機械制造工藝規程有關知識，熟悉典型零件工藝編制；掌握數控機床的指令系統，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成，熟悉三維造型；掌握平面機構的運動和受力分析，以及軸的設計計算。從專業上看，本培養目標包括數控、模具、機械三個方面；從學生專業能力看，包括知識要求、技能要求和素質要求。 

（二）課程結構分析 

從課程結構上來看，圍繞專業主干課程，在專業建設委員會的指導下，在深入行業企業進行調研的基礎上，明確本專業的主要就業需求崗位及相關職業資格標準。系統分析勝任主要就業崗位所具備的知識、能力、素質要求，對接職業資格標準，構建了“三平臺+四模塊”的課程體系，即公共課程平臺、專業大類課程平臺、專業主干課程平臺為支撐平臺，以選修模塊、專業方向模塊、課外學分模塊為補充和提高?？倢W分不低于166學分，專業選修（拓展）學分不少于4學分，公共選修課學分不低于12學分，課外學分不低于8學分。公共課程總學分33，專業大類課程總學分42，專業主干課程總學分22，專業方向課程總學分12，專業拓展總學分4，公共選修總學分12，總學時3084，實踐總學時數占專業總學時數的百分比為51.88%。 

我國機械類專業經過幾年的探索和實踐，在國外機械類課程體系的基礎上進行整合優化，已基本形成了適合我國國情的機械類課程結構。其專業主干課程有機械制造工藝與機床夾具、電氣控制與PLC、液壓與氣動技術、機械產品質量控制、CAD/CAM軟件應用、數控機床加工編程與操作、數控機床故障診斷與維修等共10門課程。 

現行機械類專業的實踐教學構建與實施包括基本技能訓練、專業技能訓練、綜合技能訓練和頂崗實習四層的“四階遞進式”專業實踐教學體系。做到校內學習與實際工作融通：通過數控仿真教學模擬企業操作環境；通過金工實訓、數控加工實訓、CAD/CAM實訓等綜合實訓項目培養學生的實踐動手能力，做到系統訓練本專業崗位通用技能和專門技能。頂崗實習由專任專業課教師和企業兼職教師共同指導，校內考核與校外考核結合的教學過程，實現課堂學習與實訓實習地點的“一體化”教學，實現學院倡導的“做中學、學中做”的實踐教學理念。 

現在的高職院校，在一年級普遍開設了計算機文化基礎、高等數學等的基礎課程，給學生兩年后開設專業主干課和專業選修課打下了良好的基礎。從總體上看，高職院校機械類專業和普通高等院校機械專業雷同，我認為這樣是不合適的。因為普通高等院校培養出來的學生是研究型的，而高職院校培養的是高層次技術技能人才，在實踐能力和創新能力培養方面尤為重要，所以專業人才培養方案應該有本質的區別，課程體系結構應重新構建。 

二、課程體系的改革措施 

（一）重新優化課程體系，實現機械類課程間的有機融合 

課程融合不是不同科目內容的混合并列，而是相關專業課程的有機融合，必須根據機械類專業培養目標定位和分析勝任主要就業崗位所具備的知識、能力、素質要求，對接職業資格標準，設置公共課、專業課和選修課。 

（二）重構課程體系，使課程內容與職業崗位需求相適應 

學院組織人才培養方案修訂研討會，各專業聘請1～2名行業、企業專家參加了研討。與學院、系領導和行業企業專家從服務區域經濟社會發展出發，堅持以發展服務為宗旨，以促進就業為導向，以職業能力和素質培養為目標，對各專業對應的職業工作進行了細致的分析。在宏觀上把握區域經濟社會發展及行業、企業的人才需求，在微觀上按照工作過程對各專業工作崗位工作性質、任務、責任以及任職人員的知識、能力和素質條件進行了全面和系統的研討分析，確定了各專業的典型工作任務，歸納出了各專業的學習領域，使課程內容與職業崗位需求相適應。 

以上是機械類專業有關課程結構問題的初探，改革機械專業課程教學模式，從而構建高效的課程結構體系。課程體系構建有利于課程的有機融合，使課程內容與職業崗位需求相適應。 

參考文獻： 

第8篇：機械結構分析與設計范文

關鍵詞：CAD技術；鋼結構；計算機輔助；結構分析；信息交換

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A

CAD技術概述

計算機輔助設計(CAD)技術是跨計算機科學與工程科學的邊緣學科。計算機輔助設計系統提供了設計者設計工作所需的各種資源，包括建立設計對象的模型、實體設計與圖形設計及圖形顯示、工程計算及優化、功能建模及運動建模、產品設計所需的標準規范及材料的基本性能、工藝參數等工程數據，包括產品數據的表達(如幾何形狀及尺寸、幾何與拓撲表達、結構配置、材料及性質、功能描述、制造要求等)，包括數據交換標準、方法及工具，與系統交互作業的用戶接口。

計算機輔助設計是為設計者提供，設計者利用計算機輔助設計系統的資源，對產品設計進行規劃、分析、綜合、模擬、評價、修改、決策并形成工程文檔的創造性活動。設計者的創新能力、想象力、經驗與直覺和計算機的高速運算能力，圖形顯示與處理能力有機結合，綜合運用多學科的相關技術完成問題求解，產品設計及產品描述，極大地提高設計工作效率，為無圖紙生產提供了前提和基礎。

CAD技術于二十世紀五十年代后期起步，隨著計算機技術和計算機圖形學技術的應用，計算機工程繪圖成為可能。CAD技術廣泛應用于建筑、機械、化工、航天、電子等工程設計和產品設計領域，CAD技術的應用對現代科學技術的發展極具貢獻。

CAD技術應用在鋼結構中的主要功能

（一）計算機輔助分析

有限元技術的應用推動了計算機輔助技術在結構設計中的應用。有限元分析方法是把復雜的求解區域（連續體）分解為有限個形狀簡單的子區域（單元），通過這種把連續體離散化的方法，把求解連續體的場變量（應力、位移、壓力和溫度等）問題簡化為求解有限個單元節點上的場變量值。從而把求解連續體問題的微分方程組化為代數方程組。求解的精度取決于所采用的單元類型、數量以及單元的插值函數。

現在這種方法已經廣泛應用于工程技術領域。一些大型結構分析通用軟件，如ADINA、ABAQUS、SAp、ANSYS、MARC等，都可以進行結構的靜力分析、動力分析、彈塑分析以及斷裂和復合材料力學分析；求解結構的應力、位移和溫度分布以及頻率特性。這些通用軟件經過多年的研究與改進，穩定性和結果的可靠性不斷提高，成為結構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構設計的特殊問題，結構分析的前處理建模和結果輸出后處理非常繁瑣。

隨著結構有限元和計算機算法技術的應用，產生許多專用軟件，利用這些軟件可以實現結構分析的計算機化，特別是功能強大的結構分析軟件，不僅可以完成結構分析設計，而且可以根據設計人員的要求繪制完整的工程設計圖紙和節點大樣圖紙。

（二）計算機的輔助設計

結構設計軟件可以把不同性質的材料特點以及設計規范完善考慮，按照工程設計的具體要求，CAD系統得以形成。國內的一些鋼筋混凝土的CAD系統，在開發問題上較為靈活，一方面能夠開展基本構件的設計，以及結構的計算分析流程，另一方面還能夠按照不同的要求對施工的圖紙自動生成。一些鋼結構的分析能夠應用在CAD系統中，可是和鋼結構的具體需求上，還是會存在著一定的差異性，不能夠細致的考慮到整體的結構設計。鋼結構在設計方面，當前所使用的方式要將專用軟件或者通用軟件所完成的構件設計、結構的分析設計放在首位。

此外，還要使用AutoCAD等繪圖系統對圖紙進行全面的繪制。例如：梁支撐節點、柱間支撐、吊車梁的牛腿節點、柱腳的節點、柱與梁的拼裝節點等都是手工對其完成的。

（三）計算機輔助設計與制造集成化

在發達國家，鋼結構CAD系統的研究已經處于計算機輔助設計與制造集成化時期，利用三維模型技術，生成復雜的結構實體，并且能夠自動完成結構構件和標準節點的設計，產生用于工廠車間加工的圖紙，可以與數控機床實現數據交換，設計結果文件可以直接用于加工。用戶通過圖形交互界面，利用三維建模技術，生產復雜結構實體，并能夠自動完成結構構件和標準節點設計，設計人員可以根據自己的要求修改節點?；谌S技術，設計人員可以在屏幕上見到實體結構模型，及時分析問題并進行修改。

三、CAD技術在我國鋼結構設計中的應用

我國鋼結構CAD技術經過幾十年的應用已經取得很大成就，其應用主要經歷了以下階段：

（一）結構分析計算

二十世紀八十年代左右，建筑工程領域應用計算機進行數值計算、分析和設計結構。進行結構分析和設計的軟件的輸人和輸出均采用數據文件形式，對二項工程的結構分析設計需要計算多次，每次都要對數據文件進行修改，應用很不方便，容易出錯。

（二）前后處理結構計算

為了克服數據文件經常修改的弊端，開發研究了具有前后處理的結構分析計算軟件。采用人機交互的方式輸人數據，直觀、簡便、準確并大大提高了工作效率，但是這種軟件處理的結構比較規則，對于復雜的結構形式使用有局限。

（三）結構CAD及其系列化

結構CAD在設計行業使用較為普遍，使用效果也很理想。開發結構CAD系列的工作量很大，不僅涉及到圖形顯示，而且還涉及到計算理論和各種規范的要求，并且以較高自動化程度完成施工圖紙的繪制。目前，我國使用較廣的CAD系列軟件有PKPM系列、TBSA系列等，這些軟件的推廣應用提高了建筑結構的設計水平，對建筑業的發展起到了巨大的推動作用。

（四）面向對象的鋼結構CAD系統

分析當前的建筑結構微機CAD系統不難看出，傳統的CAD系統一般是基于DOS操作系統或AUTOCAD圖形支撐平臺用結構，化方法開發的。通常將整個系統按功能分成不同模塊，通過模塊間數據交換實現操作過程。當系統需要更新或擴充時，由于各模塊間的密切聯系，局部修改會影響整個系統，結構化方法實現的CAD系統維護工作量很大。此外，DOS本身的內存管理能力弱，開發大型系統時要采用覆蓋連接、分步運行等技術，運行速度慢，界面不夠友好。WINDOWS的出現和O一O技術的成熟，為CAD系統的研究開創了新的前景。

1、面向用戶的應用程序

這是整個系統的控制中心，直接與用戶交換信息。借助于VC++的MFC類庫可很容易建立優秀的用戶界面。用戶通過菜單、圖標、對話框等標準界面形式向應用程序輸入信息，提出建模、分析、設計及繪圖要求，應用程序將輸入信息存入中心數據庫，并根據要求向有關對象發送消息，請求操作，然后將結果送回中心數據庫以備其它操作調用。

2、存儲信息的中心數據庫

這是整個系統的信息中心，所有與結構設計有關的數據和圖形信息都存儲在這里?？刹捎妹嫦驅ο髷祿?ODBMS)，關系型數據庫(RDBMS)或自定義數據庫模型對數據和圖形進行管理。無論是。DBMS還是RDBMS在管理復雜的數據結構時都比自定義數據庫模型有明顯的優勢，利用Microsoft的開放數據庫連通性(ODBC)標準和SQL語言應用程序可直接訪問常用的數據庫文件。

3、實現信息交換的管理程序

在面向用戶的應用程序中，結構分析部分已經相當完善，可在CAD系統上外掛已有程序進行結構分析，并將結果存入數據庫?，F有分析程序的文件格式可能與中心數據庫的文件格式不同，必須利用管理程序做相應的轉換才能實現已有程序與中心數據庫的信息交換。但是用VC++類庫建立的設計和繪圖應用程序可直接訪問中心數據庫。

4、面向設計對象的專業類庫

這是面向對象CAD系統的核心。將鋼結構設計過程和設計方法抽象成各種對象，如材料、截面、構件等，并建立相應的類。

一般來說，結構構件設計是主要設計環節之一，可通過建立抽象的構件設計基類來實現。抽取各種構件設計的共同特性，如內力、鋼號、幾何長度等，作為基類數據；抽取強度驗算、剛度驗算、穩定驗算等操作建立虛函數，在導出類中重新定義，具體實現。

根據我國鋼結構設計規范的要求，在構件設計的抽象基類上建立軸心受力構件、受彎構件、拉彎壓彎構件三個繼承類，再根據截面形式、加工方法的不同導出相應的子類，以完成各種構件的設計。

結語

綜上，在研究CAD技術的過程中，一定要將計算機硬件透徹了解，才可以把鋼結構的設計需求有效掌握。施工圖中的自動生成能力是CAD 技術的基本性能，要把專業類庫有效建立，鋼結構能夠組成的基本對象為型鋼、焊縫、螺栓以及鋼板，CAD 能夠讓具有實際意義的結構對象得出，讓手工的設計和系統設計保持統一。

參考文獻

[1]武貴中，陳伯芳，章軍，劉正元.CAD 技術在鋼結構設計中的應用[J].雞西大學學報，2004.6.

第9篇：機械結構分析與設計范文

關鍵詞 葫蘆門式起重機 超長外懸 懸臂處靜態剛度

中圖分類號：TH213.5 文獻標識碼：A

1 概述

某起重機制造公司設計的電動葫蘆門式起重機，型號為MH25-36A3，額定起重量為Q=25t，跨度L=36m，工作級別A3，外懸長度為L=16m（有效外懸為15m），有效外懸與跨度比為5/12，《JB/T 5663-2008 電動葫蘆門式起重機》3.2.6要求“有效懸臂長度（L1、L2）一般不大于S/3”，此臺起重機有效懸臂超出設計標準要求的范圍。因此本文提出以超長外懸葫蘆門式起重機為研究對象，在采用以經典力學為基礎的理論和經驗設計法的傳統設計方法基礎上，進行金屬結構設計，針對超長外懸的葫蘆門式起重機的懸臂靜態剛度不能滿足設計標準要求問題，改進了主梁懸臂處的結構，并建立門架外懸平面力學模型進行分析，驗證了改進后主梁結構的合理性和工藝的可行性，使主梁強度和懸臂靜剛度滿足使用要求。

2改進前懸臂處結構分析

按JB/T5663-2008電動葫蘆門式起重機規定對于A3門式起重機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標準要求，主梁結構必須改進來保證垂直靜剛度。

3改進后懸臂處分析計算

為滿足該設備的使用性能和安全性能，在外懸上離支腿法蘭盤中線1000cm處加斜拉鎖加強與主梁連接，保證其性能。門架結構改進后示意圖如圖1所示。

在主梁懸臂處加設斜拉鎖，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，建立平面力學模型如圖3.2示。

以C點為研究對象，斜拉桿AC與桿BC在垂直載荷P作用下產生下撓，由此可知，斜拉桿垂直下撓了f值，C點也下撓了f值。