機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-5-機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì).ppt

第5章機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 一個(gè)好的機(jī)械原理方案能否實(shí)現(xiàn) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中最富有創(chuàng)造性 最關(guān)鍵的環(huán)節(jié) 是機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 5 1簡單動(dòng)作功能機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計(jì)5 4機(jī)構(gòu)再生運(yùn)動(dòng)鏈方法 5 1簡單動(dòng)作功能 用來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的簡單轉(zhuǎn)換5 1 1簡單動(dòng)作功能機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用 主要指人類最初創(chuàng)造的各種工具和簡單的器械 如杠桿 斜面 滾輪 尤其是輪子是人類最偉大的創(chuàng)造發(fā)明 現(xiàn)代的各種機(jī)器中 是離不開旋轉(zhuǎn)的輪子和軸的 特點(diǎn) 只用極少的構(gòu)件 一般不成為典型的 機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)簡單而巧妙的動(dòng)作 舉例 電視機(jī)調(diào)節(jié)盒蓋 雙動(dòng)操作器 圓珠筆按鈕錄音機(jī)的聯(lián)動(dòng)按鍵魔方百葉窗拉鏈安全帶帶扣 舉例 要實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)作功能 巧妙的構(gòu)思 筆套上有凸塊 圓珠筆按鈕 圓珠筆按鈕功能原理分析 對齊筆套槽時(shí) 筆芯齒輪與按鈕齒輪錯(cuò)開 筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況 筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況 錯(cuò)開時(shí) 縮回 外 對齊時(shí) 探出 內(nèi) 筆芯齒輪在筆套內(nèi)外的情況比較 拉鏈功能原理分析 簡單幾何體 簡單幾何體的組合 剖開看 簡單幾何體的組合 合上看 舉例 鑰匙與鎖 舉例 鑰匙與鎖 彈子鎖 鑰匙與鎖芯 一把鑰匙開多把鎖 彈簧 彈簧 彈子1 鑰匙 鎖芯 彈子2 簡單動(dòng)作功能具有廣泛的用途和寬闊的空間 簡單動(dòng)作功能通常通過兩個(gè)零件之間接觸表面形狀的巧妙組合實(shí)現(xiàn) 求解動(dòng)作功能時(shí)針對所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 運(yùn)動(dòng)軌跡 對零件的幾何形體進(jìn)行構(gòu)思 也叫幾何形體組合法對簡單動(dòng)作功能優(yōu)秀設(shè)計(jì)案例的分析可以獲得很多靈感 學(xué)到很多巧妙的設(shè)計(jì)方法 5 1 2機(jī)械零件自由度分析 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 1機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合方法串聯(lián)組合 多個(gè)基本機(jī)構(gòu)順序連接 前機(jī)構(gòu)輸出 后機(jī)構(gòu)輸入機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的 1 改善原有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性2 使組合機(jī)構(gòu)具有各基本機(jī)構(gòu)的特性1 改善原有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性槽輪機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)位或分度 角速度變化大前面加上 主動(dòng)撥盤前面 雙曲柄機(jī)構(gòu) 主動(dòng)撥盤變速轉(zhuǎn)動(dòng) 減小槽輪轉(zhuǎn)速不均勻性曲柄旋轉(zhuǎn)一周 滑塊往復(fù)兩次 六桿機(jī)構(gòu) A點(diǎn)軌跡8字形曲線 5 2 1機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合方法2 使組合機(jī)構(gòu)具有各基本機(jī)構(gòu)的特性串聯(lián)組合 V帶 齒輪 棘輪 螺旋等傳動(dòng)原動(dòng)機(jī) 單向等速回轉(zhuǎn) 輸出件 低速 單向 間歇 直線運(yùn)動(dòng)橢圓齒輪 曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu) 等速 變速 變速的曲柄滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合 由兩個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本機(jī)構(gòu)并列布置 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法1 型并聯(lián)原動(dòng)機(jī)功率不足 多臺(tái)原動(dòng)機(jī) 多套傳動(dòng)系統(tǒng)中華世紀(jì)壇 3000噸 192個(gè)輪子 16個(gè)驅(qū)動(dòng)輪飛機(jī) 兩或四個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī) 滿足功率 替補(bǔ)動(dòng)力 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法1 型并聯(lián)V形發(fā)動(dòng)機(jī) 2汽缸布置 90 飛機(jī)襟翼操縱機(jī)構(gòu) 兩個(gè)油缸各推動(dòng)一個(gè)齒條 加快擺動(dòng)速度 替補(bǔ)擺動(dòng) 速度減少1 2 雙保險(xiǎn) 可靠性提高 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法2 型并聯(lián)主動(dòng)件或原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)分成 兩個(gè) 再合成一個(gè)汽缸壓力機(jī) 左右兩套 一個(gè)汽缸推動(dòng) 執(zhí)行構(gòu)件5 最大壓力 關(guān)鍵 兩套機(jī)構(gòu)同步螺旋壓力機(jī) 左右兩套螺旋 螺距相同旋向相反 雙向 優(yōu)點(diǎn) 增力 軸向力可以平衡缺點(diǎn) 向下壓力對螺桿影響較大 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 主動(dòng)油缸 連桿 連桿 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)3 4 5 執(zhí)行構(gòu)件5 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián)一個(gè)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)或多個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)細(xì)紗機(jī) 1個(gè)電動(dòng)機(jī) 400 500個(gè)紗錠加工光學(xué)透鏡的拋光機(jī) 1個(gè)電動(dòng)機(jī) 4套連桿雙滑塊驅(qū)動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 主動(dòng)件1 推動(dòng)大滑塊2和小滑塊4 溝槽作用 運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián) 同步關(guān)鍵橋式起重機(jī) 跨度大30m 兩端輪子必須同步 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián) 同步關(guān)鍵橋式起重機(jī) 跨度大30m 幾種方案 保持兩端輪子同步a 低速軸集中驅(qū)動(dòng) 大傳動(dòng)裝置 負(fù)重b 高速軸集中驅(qū)動(dòng) 輕 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速高c 中軸集中驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)復(fù)雜分別驅(qū)動(dòng) 除中間軸 自重小 分組性好 安裝維修方便 可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行 普遍采用 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 減速器 減速器 減速器 第二級減速 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián) 同步關(guān)鍵電影放映機(jī)的輸片機(jī)構(gòu) 凸輪 主動(dòng)軸 圓弧部分 從動(dòng)件停歇 歪盤動(dòng) 橫向抓片航天飛船對接器 對接機(jī)構(gòu) 對接模擬器的并聯(lián)機(jī)器人 完成 主動(dòng)抓取 對正 拉緊 鎖住 卡緊等 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 并聯(lián)機(jī)器人 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 3機(jī)構(gòu)疊加組合方法將一個(gè)機(jī)構(gòu)安裝在另一個(gè)機(jī)構(gòu)的某個(gè)運(yùn)動(dòng)件上輸出 各機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)的合成兩種運(yùn)動(dòng)關(guān)系 運(yùn)動(dòng)獨(dú)立式 運(yùn)動(dòng)相關(guān)式 電扇運(yùn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn) 搖擺軸中軸結(jié)構(gòu) 軸1運(yùn)動(dòng) 移動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)液壓挖掘機(jī) 三套液壓擺缸機(jī)構(gòu) 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 5 2 4機(jī)構(gòu)反饋組合方法從主機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中提取信息 實(shí)時(shí)反饋 使運(yùn)動(dòng)適當(dāng)變化反饋 提高車床螺旋傳動(dòng)精度 校正板 校正曲線 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法 凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件推動(dòng)蝸桿作軸向移動(dòng) 使蝸輪產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)動(dòng) 從而使誤差得到校正 原動(dòng)件 凸輪 蝸輪固接 誤差校正 變異設(shè)計(jì) 改變現(xiàn)有設(shè)計(jì)的某些參數(shù) 創(chuàng)造新的設(shè)計(jì)方案 重要手段 借鑒 成功率高機(jī)構(gòu)變異的主要目的 1 改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不確定性2 開發(fā)機(jī)構(gòu)的新功能3 研發(fā)新機(jī)構(gòu) 改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài) 提高機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度 剛度或精度 常采用的演化變異方法 1 利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行演化變異2 改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸3 在構(gòu)件上增加輔助機(jī)構(gòu)4 改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計(jì) 5 3 1機(jī)架變異1 全轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 4種 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) a c 雙曲柄機(jī)構(gòu)b 雙搖桿機(jī)構(gòu)d曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 工作臺(tái)180 正反轉(zhuǎn)雙曲柄機(jī)構(gòu) 起重 堆料 傳送物件 E點(diǎn)近似直線 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計(jì) CD轉(zhuǎn)動(dòng)180 E點(diǎn)近似直線移動(dòng) 5 3 1機(jī)架變異2 含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變異 b d曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) e移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)汽車自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu) a雙搖桿機(jī)構(gòu) b曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計(jì) 曲柄 5 3 1機(jī)架變異2 雙滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 a 雙滑塊機(jī)構(gòu) 橢圓繪圖儀b 雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu) 十字滑塊聯(lián)軸器C 正弦機(jī)構(gòu) 測量D 正切機(jī)構(gòu) 測量 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計(jì) 5 3 1機(jī)架變異3 其它機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 定軸輪系 行星輪系螺旋傳動(dòng)變異 固定不同零件a 螺母固定 絲桿移動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)b 絲桿轉(zhuǎn)動(dòng) 螺母移動(dòng)C 絲桿固定 螺母移動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)D 螺母轉(zhuǎn)動(dòng) 絲桿移動(dòng) 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計(jì) 5 3 2運(yùn)動(dòng)副尺寸變異1 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副尺寸 加大連桿銷軸尺寸 泵 壓縮機(jī) 沖床等顎式破碎機(jī) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2 擴(kuò)大移動(dòng)副尺寸 沖床滑塊擴(kuò)大 正弦機(jī)構(gòu)沖床滑塊擴(kuò)大 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)往復(fù)凸輪分度機(jī)構(gòu) 改善機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)和動(dòng)力效