机械创新设计机械系统运动方案设计
第十三章 机械运动方案及创新设计
4 2 1 6 3
5 1 2 3
襟翼操纵机构 V型双缸发动机 型双缸发动机
3. 复合式机构组合 一个两（ 一个两（多）自由度作为基础机构A，一个（几个）单 自由度作为基础机构 ，一个（几个） 自由度基本机构B（这里指附加机构） 自由度基本机构 （这里指附加机构）的输出构件接入基础 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。
ห้องสมุดไป่ตู้
ω1
Ⅱ Ⅲ
V2 V3
Ⅰ
ω1″
刨床传动系统机构组合情况的初步方案图 Ⅰ——减速传动机构（带传动+齿轮传动） 减速传动机构（带传动 齿轮传动） 减速传动机构 齿轮传动 Ⅱ——刨刀往复直线急回运动机构 ——刨刀往复直线急回运动机构 Ⅲ——工作台间歇直线步进机构 工作台间歇直线步进机构
◆ 在Ⅲ后部串联一个能将转动 (或间歇转动 变为移动 或间歇 或间歇转动)变为移动 或间歇转动 变为移动(或间歇 移动)的基本机构 的基本机构Ⅲ 移动 的基本机构Ⅲ″； ◆ 在Ⅲ前部串联能减少间歇运 动冲击又容易获得任意运动规 律的高副机构Ⅲ ； 律的高副机构Ⅲ′； ◆ ω′= ω ″。
14 13 12 11
10 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1-电机； 电机； 电机 2-V带传动； 带传动； 带传动 3-高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动 4-低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动 5-摆动到感机构； 摆动到感机构； 摆动到感机构 6-凸轮机构； 凸轮机构； 凸轮机构 7-双摇杆机构； 双摇杆机构； 双摇杆机构 8-升降机构； 升降机构； 升降机构 9-工作台； 工作台； 工作台 10-棘轮 丝杠进给机 棘轮—丝杠进给机 棘轮 构； 11-工件； 工件； 工件 12-让刀机构； 让刀机构； 让刀机构 13进刀机构； 进刀机构； 进刀机构 14-滑枕 滑枕
机构运动方案创新设计实验报告答案
机构运动方案创新设计实验报告答案机构运动方案创新设计实验报告机构运动方案创新设计实验报告一．实验目的1、培养学生对机械系统运动方案设计的整体认识，培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力；2、通过机构的拼接，可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对机构系统的运动特性有一个更全面更深入的理解;3、加深学生对机构组成原理的认识，进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。
二、实验设备机架、各种零部件、连杆、复合铰链、移动副、转动副等。
三、实验步骤1、掌握平面机构组成原理。
2、熟悉本实验中的实验设备，各零部件功用和安装、拆卸工具。
3、自拟平面机构运动方案，形成拼接实验内容，将平面机构运动方案正确拆分成基本杆组。
4、正确拼接各基本杆组。
5、将基本杆组按运动传递规律顺序联接到原动件和机架上。
四、实验内容(1)按比例绘制实际拼装的机构运动简图，并要求符号规范。
标出活动构件、原动件、转动(2) 进行机构分析：杆组化分，并简要说明机构杆组的拆组过程，并画出所拆机构的杆组简图。
(3) 根据拆分的杆组，按不同的顺序排列杆组，可能组合的机构运动方案有哪几种？要求用机构运动简图表示出来，就运动传递情况作方案比较，并简要说明之。
(4) 利用不同的杆组进行机构拼接，可得到哪一些有创意的机构运动方案？用简图说明篇二：机构运动方案创新设计实验指导书实验四实验四：机构运动方案创新设计实验一、实验目的1、加深学生对机构组成理论的认识，熟悉杆组概念，为机构创新设计奠定良好的基础；2、利用若干不同的杆组，拼接各种不同的平面机构，以培养学生机构运动创新设计意识及综合设计的能力；3、训练学生的工程实践动手能力。
二、实验设备及工具1、机构运动方案创新设计实验台零件及主要功用（参看“机构运动方案创新设计实验台零部件清单”）2、工具M5、M6 、M8 内六角搬手、6 或8 英寸活动搬手、1 米卷尺、笔和纸。
机械创新设计
1、机械创新设计：是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。
2、机械创新设计包含两部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的可靠性、经济性、适用性等技术性能；二是创造设计出能满足新的生产或生活需要的新机器、新产品。
3、体现创新意识的思维方法：综合、还原、对应、移植、离散、逆反。
4、创新设计的原则：创新原则、实用原则、经济原则、美观原则、道德原则、技术规范原则、可持续发展原则。
5、创造技法：移植法、头脑风暴法、默写式头脑风暴法、KJ法、集思广益法、德尔菲法、戈登法、卡片法、NM法、联想法、组合法、设问法。
（移植法：发明者把某一种技术领域中的技术手段和方法，移植应用到另一技术领域，从而得到新发明。
技术手段移植、技术原理移植、技术功能移植）（头脑风暴法：是一种从心里上激励群体创新活动的最通用的方法，形容创造性思维自由奔放、打破常规，创新设想如暴风骤雨般的激烈涌现。
原则：自由畅想原则、严禁评判原则、谋求数量原则、借题发挥原则。
）6、产品创新有两类：第一类是原理上的改变，如从无到有的创新；第二类是在第一类的基础上进行改进，这类改进更符合使用者的行为习惯和个性需求。
在产品设计过程中，能集中体现这两类创新的工作就是机械运动系统方案创新设计7、机械产品的设计一般要经历一下四个阶段：规划设计阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、施工设计阶段8、“数”是发展的核心；“精”是发展的关键；“极”是发展的焦点；“集”是发展的方法；“自”是发展的条件；“网”是发展的道路；“智”是发展的前景；“绿”是发展的必然。
（以上八者彼此渗透，相互促进）9、回顾TRIZ研究的历史，阐述了TRIZ发展的4个时期，即:萌芽时期、初建时期、发展时期、成熟时期。
TRIZ研究的现状，指出西方发达国家美、德、英、法、瑞典及俄罗斯、日本等走在了世界的前列，我国还处在TRIZ理论的引进、宣传与推广阶段.目前，TRIZ发展已进入成熟期,TRIZ原理不仅应用于发明创造，还可用于企业管理、社会政治、经济、商贸、建筑、教育等非技术领域.今后TRIZ的发展趋势为TRIZ自身的完善及与其他方法的集成,经过20—30年的时间,将进入衰退期.20—30年以后,将会出现更高级的"TRIZ"来解决五级(重大)发明问题。
机械创新设计(设计实例论文)
机械创新设计(设计实例论文)本设计的目的在于改进洗瓶机推瓶机构，以适应现代啤酒瓶的回收和清洗要求，提高生产效率和经济效益。
传统的人工刷洗工艺已无法满足生产需求，因此自动化的洗瓶机设备应运而生。
本文将对洗瓶机推瓶机构的原理方案进行分析和设计。
洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。
瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。
当推头M 把瓶子推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。
当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。
为了完成设计任务，需要通过组合机构使推头M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后推头快速返回原位，准备第二个工作循环。
同时，导辊及其上方的转动的刷子不停地转动，完成瓶子外围的清洗。
洗瓶机推瓶机构的改进设计将采用新的技术和材料，以提高清洗效果和耐用性。
具体方案包括使用外部推力或传送带传送等方式实现瓶子的移动，以及使用刷子清洗或高压水清洗等方式完成清洗功能。
动力源可以选择电动机、汽油机、柴油机或液动机等，传动方式可以采用气动马链传动、移物传动、齿轮传动、蜗杆传动或带传动等。
同时，可以使用清洗毛巾、高压水清洗、刷子清洗等不同的清洗方式，以满足不同瓶子的清洗需求。
通过以上的设计和改进，洗瓶机推瓶机构将实现更加高效、自动化的生产方式，为工业生产和社会生活带来更大的便利和经济效益。
根据使用要求或工艺要求设计机构时，首先需要考虑采用何种功能原理来实现这些要求。
不同的功能原理所要求的运动规律设计也不同。
洗瓶机构的工作情况示意图如下图所示。
待洗的瓶子放在两个转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。
推头M将瓶子推向前进时，转动的刷子就把瓶子外面洗净。
当一个瓶子将洗涮完毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推。
根据原始设计数据和设计要求，瓶子尺寸为大端直径D=80mm，长200mm，小端直径d=25mm。
推进距离l=600mm，推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平衡地接触和脱离瓶子。
机械创新设计(较完整版)
机械创新设计(较完整版)第一讲1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。
独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。
现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。
常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计关联：机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。
创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。
现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。
2.现代创新人才应具备那些基本素质？(1) 具备必须的基础知识和专业知识(2) 不断进取与追求的精神(3) 合理的创新思维方式（突破传统定式）(4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件）(5) 掌握一定的创新技法3.学习机械创新设计的内容有那些？1.机构的创新设计2.机构应用创新设计3.机构组合设计产生新机构系统4.机械结构的创新设计5.利用反求原理进行创新设计6.利用仿生原理进行创新设计第二讲1简述创造性思维四大特性(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。
影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？(1)天赋能力：与生俱来的所有神经元(2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义(3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。
3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。
概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技术，并利用于其他新事物。
特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾；2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值；3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。
第9-11章机械运动方案创新设计-2006
Back
同一种运动形式或轨迹可选择不同的机构
工艺动作—执行构件的运动形式、规律或轨迹—选择或创造不同型式的 机构及其组合来实现
对心滑块机构
杠杆行程机构
活动齿轮倍增行程机构
油缸驱动的活动齿轮倍增行程机构
急回往复_基于曲柄摇杆机构
急回往复_基于摆动导杆机构
急回往复_基于转动导杆机构
移动副近似直线导向机构 精确直线导向机构
图示为四工位专用机床的运动转换功能图。
它描述了原动机(电动机)至执行构件、刀具、工作台、主轴箱之间的运动转换功能。
中间矩形框内表示传动机构、执行机构的运动转换基本功能图，末端平行四边形框 内表示执行构件的运动形式。 该机床由两个原动机通过两条传动链来实现执行构件的预期运动。
Back
机构选型
( 工艺动作配合时序 )
通 用 模 块
映射 完善
结构元
(广义机构) 时序 组合
丰富 完善 进化
机构 组合
空间 组合
机械运动循环图
( 运动循环关系 )
机电运动方案
( 机械运动示意图 ) 尺度 综合
机械运动方案的设计 流程包括： 功能分析求解 各机构的型数综合 机械运动示意图的选 定 各机构尺度综合 根据功能要求对机械 运动示意图进行分析 评价 机械运动简图的绘制
基本要求 基本概念
本章教案 概述 机械的总功能 功能分解 机构选型 机械运动循环图设计 用形态学矩阵选择运动方案 机构尺度综合及机械运动简图 机械传动系统方案设计
基本要求
基本了解机械运动方案设计的概念、过程 基本了解机构创新的方法 结合课程设计，进行机械运动方案的拟定和
3.
机械的运动方案及机构的创新设计PPT课件
点
上受力较大
边形效应
速运动
用于运动传递 较差, 效率不高
开式 0.92~0.96
开式 0.5~0.7
平皮带 0.92~0.98 开式 0.9~0.93
在运动过程中效 随运动位置和 滑动 0.3~0.6
效 闭式 0.96 ~0.99
闭式 0.7~0.9
三角带 0.92~0.94 闭式 0.95~0.97 率随时发生变化 压力角不同 , 滚动 0.85~0.98
（5）能满足生产过程自动系统各种不同的特殊运行要求。 （6）缺点是直流电动机结构复杂，制造成本高，维护工作
量大。
11
伺服电机
在精密的机械设备中，如数控机床、机 器人等均采用伺服电动机作为原动机， 伺服电动机的机械特性曲线如图所示。
其最大的优点为：在非连续工作区可 n
以给出大的扭矩。
伺服电动机的反馈环节是光电码盘 来实现的。主要控制方式有位置反馈 和速度反馈两种形式。
15几种常用传动机构的基本特性齿轮机构蜗杆蜗轮机构带传动链传动连杆机构凸轮机构螺旋机构传动比准确外廓尺寸小交率高寿命长功率及速度范围广适宜于短距离传动传动比大可实现反向自锁用于空间交错轴传动动平稳中心距变化范围可用于长距离传动起到缓冲及过载保护作用中心距变化范围可用于长距离传动平均传动比准确特殊链可用于传送物料适用于宽广的载菏范围可实现不同的运动轨迹大或缩小行程等能实现各种运动规律机构紧凑可改变运动形制造精度要求高效率较低有打滑现象上受力较大有振动冲击边形效应设计复杂不宜高速运动易磨损主要用于运动传递滑动螺旋刚度较差效率不高开式092096闭式096099开式050704045平皮带092098三角带092094同步齿形带096098开式09093095097在运动过程中效率随时发生变化随运动位置和压力角不同效率亦不同滑动0306滚动085098级精度直齿v18ms级精度非直齿v36ms级精度直齿v200ms圆弧齿轮v100ms滑动速度1535ms三角带25kw同步齿形带50ms滚子链15ms齿形链30ms渐开线齿轮50000kw圆弧齿轮6000kw锥齿轮1000kw小于750kw常用为50kw三角带40kw同步齿形带200750kw最大可达3500kw通常为100kw10通常i开式i100常用i156060常用i1040平皮带10滚子链710齿形链主要用于传动主要用于传动常用于传动链的高速端常用于传动链中速度较低处既可做为传动机构又可做为执行机构主要用于执行机构主要用于转变运动形式为调整机构16基本机构的组合基本机构的组合大致可分为三种形式
机械创新设计课程设计方案
机械创新设计课程设计方案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械基本原理，包括力学、材料力学、机械结构等基础知识。
2. 学生能了解并描述常见机械设备的结构、原理及其应用场景。
3. 学生能掌握机械创新设计的基本流程、方法及技巧。
技能目标：1. 学生具备运用CAD软件进行机械图纸绘制的能力。
2. 学生能运用创新思维方法，独立完成机械设备的改进或创新设计。
3. 学生具备团队协作能力，能在团队中发挥专长，共同完成设计任务。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械设计及创新的兴趣，激发探究精神和创造欲望。
2. 学生树立正确的工程观念，关注机械设计在实际生产中的应用。
3. 学生在团队协作中学会尊重、沟通、合作，培养集体荣誉感和责任感。
课程性质分析：本课程为机械创新设计课程，旨在培养学生的创新意识和动手能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生为初中生，对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和探究精神，但需引导和激发。
教学要求：1. 结合教材，注重理论知识与实际应用的结合。
2. 创设情境，引导学生主动探究，培养创新思维。
3. 强化实践操作，提高学生动手能力。
4. 关注学生个体差异，实施差异化教学。
二、教学内容本课程教学内容围绕以下三个方面进行组织：1. 理论知识学习：- 引导学生复习并巩固力学、材料力学、机械结构等基础知识。
- 介绍常见机械设备的结构、原理及其应用场景，结合教材相关章节，如：齿轮传动、凸轮机构、联轴器等。
2. 创新设计方法与流程：- 讲解机械创新设计的基本流程，包括需求分析、方案设计、详细设计、制作与调试等。
- 介绍创新设计方法，如头脑风暴、六顶思考帽、TRIZ等，并结合实例进行分析。
3. 实践操作与技能培养：- 安排CAD软件教学，使学生掌握机械图纸的绘制方法。
- 设置创新设计课题，要求学生分组完成，培养学生的团队协作能力和实际动手能力。
- 组织课堂讨论和展示，让学生分享设计成果，互相学习、交流、评价。
机械系统运动方案设计及机械创新设计
机械系统运动方案设计及机械创新设计随着科技的进步和工业化的发展，机械系统的运动方案设计和机械创新设计显得越来越重要。
机械系统的运动方案设计是指确定机械系统中各个零件的运动方式和相互之间的协调关系，以及确定控制系统的工作方式和方法。
机械创新设计是指在现有的机械系统基础上，通过创新设计实现更高效、更节能、更安全、更可靠的机械装置。
机械系统的运动方案设计首先需要明确机械系统的功能需求和工作环境。
根据需求和环境的不同，可以选择不同的运动方式，如直线运动、旋转运动等。
同时，还需要考虑机械系统各个零件之间的协调关系，确保机械系统能够正常运行。
在确定运动方式和协调关系后，需要对机械系统进行动力学分析和动力学仿真，以验证设计方案的合理性和可行性。
在机械创新设计中，需要进行创新思维和创新方法的应用。
创新思维是指通过对问题的重新思考，寻找不同的解决方案。
创新方法包括TRIZ理论、设计结构矩阵等，可以帮助设计者发现问题的本质，并提供创新的设计思路。
在进行创新设计时，需要对现有的机械系统进行全面的技术分析和市场研究，找出其不足之处，并提出相应的改进方案。
通过创新设计，可以提高机械系统的性能和可靠性，降低能源消耗，提高生产效率。
在机械系统运动方案设计和机械创新设计过程中，需要注重以下几点。
首先，需要保证设计方案的合理性和可行性。
设计方案必须满足机械系统的功能需求，并且能够在实际应用中实现。
其次，需要进行全面的技术分析和市场研究。
通过对现有技术和市场需求的了解和分析，可以为设计提供有价值的参考。
最后，需要进行充分的沟通和协作。
机械系统运动方案设计和机械创新设计往往涉及多个领域的专业知识，需要不同领域的专家和设计者之间的有效沟通和协作，才能获得最终的设计方案。
总之，机械系统运动方案设计和机械创新设计对于提高机械装置的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的运动方案设计和创新的设计思路，可以更好地满足市场需求，并促进机械装置的发展。
机械创新设计
机械创新设计摘要:简单概述创新设计以及创新设计构思的基本原理、方法和技巧，以机械系统的概念设计为主线，内容包括：创新设计思维与方法，机械系统的功能结构与原理方案创新。
关键词：设计创新机械结构原理功能Mechanical Creative DesignAbstract: a brief overview innovation design and innovation designing idea of the basic principles, methods and skills to the conceptual design of mechanical system as the main line, and the content includes: innovation design thinking and method, mechanical system function structure and principle project innovation.Keywords: design innovation mechanical structure principle function一创新设计概述（一）设计与创新概括地说，创新就是创造与创效。
它是集科学性、技术性、社会性、经济性于一身，并贯穿于科学技术实践、生产经营实践和社会活动实践的一种横向性实践活动。
所谓设计，就是尽可能少地消耗以材料、能源、劳动力、资金等形态存在的资源，而创造出满足预先陈述的功能要求的物质实体，以实现对某一设计对象潜在要求的过程。
创新设计不仅是一种创造性的活动，还是一个具有经济性、时效性的活动。
同时创新设计还要受到意识、制度、管理及市场的影响与制约。
因此需要研究创新设计的思想与方法，使设计能继续推动人类社会向更高目标发展与进化。
归纳起来创新设计具有如下特点：①创新设计是涉及到多种学科，包括设计学、创造学、经济学、社会学、心理学等的复合性工作，其结果的评价也是多指标、多角度的；②创新设计中相当一部分工作是非数据性、非计算机性的，而是要依靠对各学科知识的综合理解与交融，对已有经验的归纳与分析，运用创造性的思维方法与创造学的基本原理开展工作；③创新设计不只是因为问题而设计，更重要的是提出问题，解决问题；④创新设计是多种层次的，不在乎规模大小，也不在乎理论深浅，注重的是新颖、独创、及时；⑤创新设计的最终目的在于应用。
机械系统创新设计教案
机械系统创新设计教案一、教学目标1. 了解机械系统创新设计的基本概念和原则。
2. 掌握机械系统创新设计的方法和步骤。
3. 能够运用创新设计的方法解决实际机械系统设计问题。
二、教学内容1. 机械系统创新设计的基本概念创新设计的定义机械系统创新设计的重要性2. 机械系统创新设计的原则功能原理结构原理机构原理工艺原理3. 机械系统创新设计的方法头脑风暴法TRIZ理论逆向思维法模块化设计法4. 机械系统创新设计的步骤需求分析功能分析结构设计参数优化设计评价5. 创新设计案例分析案例一：某型手爪设计案例二：某型无人机螺旋桨设计三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原则、方法和步骤。
2. 案例分析法：分析实际案例，引导学生运用创新设计方法。
3. 小组讨论法：分组讨论，促进学生思考和交流。
4. 实践操作法：引导学生动手实践，提高实际设计能力。
四、教学准备1. 教材：机械系统创新设计相关教材。
2. 课件：制作教学课件，包括图文并茂的内容。
3. 案例资料：收集相关创新设计案例资料。
4. 设计软件：准备相关机械设计软件，如SolidWorks、AutoCAD等。
五、教学评价1. 课堂参与度：评估学生在课堂上的发言和提问。
2. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现和报告质量。
3. 创新设计案例分析：评估学生对案例的分析能力和创新设计思路。
4. 课后作业：布置相关设计任务，评估学生的设计能力和应用能力。
六、教学活动安排1. 第1-2周：介绍创新设计的基本概念和原则。
2. 第3-4周：讲解创新设计的方法和步骤。
3. 第5-6周：分析创新设计案例。
4. 第7-8周：实践操作，运用创新设计方法解决实际问题。
七、教学注意事项1. 注重培养学生的创新意识和思维能力。
2. 引导学生运用多种方法进行分析，提高设计能力。
3. 鼓励学生积极参与课堂讨论，发挥主观能动性。
4. 关注学生的个体差异，因材施教。
八、教学拓展1. 组织学生参观机械设计相关的企业或实验室，了解实际应用。
5 机械运动方案设计与创新 《机械系统创新设计》课件
10 预操作
序号
名称
11 预补偿
12 等势性
13 反向 14 曲面化
15 动态化
16 未达到或超 过的作用
17 维数变化
18 振动
19 周期性作用
20 有效作用的 连续性
序号 名称 序号 名称
21 紧急行动 31 多孔材料
22 变有害为 32 改变颜色 有益
23 反馈
33 同质性
24 中介物 25 自服务
(5)动态化原理
使一个物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整，以 达到优化的性能。如可调整驱动轮，可调整座椅，可调 整反光镜等。
划分一个物体成具有相互关系的元件，元件之间可以改 变相对位置。如计算机蝶形键盘。
如果一个物体是静止的，使之变为运动的或可改变的。 如螺旋角可变的螺杆输送机，弹簧沿着旋转轴的伸长/压 缩可控制螺杆的螺旋角，从而控制松散材料的输送速度， 见下页图。
其特点是产品更新换代快，缩短了设计制造 周期，降低成本，维修方便，性能稳定可靠；但 系统比较复杂。
2）模块化设计方式：
❖ 横系列模块化设计：在基型品种上更换或添加模块，形
成新的变形品种。例如，更换端面铣床的铣头，可以加装 立铣头、卧铣头、转塔铣头等，形成立式铣床，卧式铣床
或转塔铣床等。
❖ 纵系列模块化设计：产品功能及原理方案相同，结构相
2.功能分类
1）按机电产品各组成部分具体功能进行分类：
o 驱动功能——为系统提供能量，它接受测控部分发出 的指令，驱动执行部分工作。其功能载体为各种类型 原动机。
o 传动功能——传递驱动和执行部分之间的运动和动力。 包括运动形式、性质、方向、大小的变换。其功能载 体可以是机械式、液压气动式、电磁式等。
机械创新设计(第一章)
可以说，人人都有创造的潜能。关键在于这些潜能能否 被有效激发，并使之强化并形成持久的创造力。实践证明，
只要经过有意识的学习和训练，人的创造力就可以有 效地被激发，并在创造实践中使创造力逐步巩固和提 高。美国通用电器公司对有关科技人员进行创造工程 课程和实践训练，两年后取得很好的效果，按专利数 测算，这些人的创造力提高了三倍。 3、加强创造实践 创造能力的培养关键是加强实践训练。通过听课、阅 读等学习手段只能帮助大家了解创造的知识和技法，还不 能真正形成创造力。只有加强创造实践，用所学的知识去 观察分析客观现象，解决实际问题，设计出别出心裁的作 品，创造力才能形成。
第三节 机械创新设计的概念及过程
一、机械创新设计的概念： 1．机械创新设计（Mechanical Creative Design, MCD）： 充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术 成果（理论、方法、技术、原理等），进行创新构思，设计出 具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一 种实践活动。 2．机械创新设计包含两部分：一是改进完善现有机械产品的 性能；二是创造设计出新机器（产品）
6）积极解忧，不信天命。挫折、失败经常伴随在创新的 全过程中，创新需相信自己的好奇心，不随波逐流或听 天由命；
7）才思敏锐，激情迸发。创新人才思维敏锐，激情迸发 才能进入佳境。 2．非智力因素在创新能力培养中的作用
智力因素：注意力、观察力、想象力、思维能力、记忆力 非智力因素：智力因素以外的心理因素，主要指：兴趣、情感、 意志、性格 1）兴趣、情感；兴趣是人们积极探索某种事物或某种活 动的意识倾向，……兴趣可以使人的感官、大脑处于最活跃的 状态，使人能够最佳地接受教育信息，有效地诱发学习动机、 激发求知欲，兴趣是推动人们去寻求知识的一种力量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
方案评价 总体方案示意图； 机械系统方案运动简图； 运动循环图； 方案设计计算说明书。
方案决策
3.1 基本要求及设计步骤
1.基本要求
针对某种简单机械系统，进行： ①机械工作原理设计 ②执行系统设计 ③原动机的选择 ④传动系统设计 ⑤机构尺度设计 ⑥运动与动力分析
⑦评价与决策
第3章 机械系统运动方案设计
阎绍泽
清华大学精密仪器与机械学系
机械系统方案设计的重要性
开发设计 制造
市场销售
企业的生命线
机械产品的设计过程
市场调查
初期规划 技术调查
同行调查
调研、论证报告
设计任务
总体功能 子功能 子设计方案 原理组合 设计图纸
结构方案 装配图 零件图 说明书 施工设计 生产文档
总体方案
3.3.1 执行机构分类
2. 按执行系统中执行机构数量及其相互间的联系情况分为： 单一型：搅拌机、碎石机的执行机构 相互独立型：外圆磨床的砂轮转动与进给 相互联系型：印刷机、包装机的执行机构
3.3.2 执行构件运动形式
执行构件：在执行机构中接触工件或执行终端运动的构件。 1. 主要有五种运动形式： 直线运动 回转运动 任意轨迹运动（曲线运动） 点到点的运动 位到位的运动（刚体导引运动） 2. 每种运动形式又可以细分，例如： 旋转运动又可分为连续旋转运动（如缝纫机主轴的转动）、间歇 旋转运动（如自动机床工作台的转位）、往复摆动（如颚式破碎 机的动颚板的打击运动，电风扇的摇头运动）等； 直线运动又可分为往复移动（如压缩机活塞的往复运动）、间歇 往复移动（如轻工自动机中供料机构的间歇供料运动）、单向间 歇直线移动（如刨床工作台的进给运动）等。
（3）工艺参数
工艺参数包括运动参数和动力参数。 ① 运动参数：执行构件的转速、移动速度及调速范围等。 如： 机床等机械设备的主轴最高和最低转速 工作台或刀架的移动速度 移动机械的行驶速度范围 连续作业机械的生产拍节等。 运动参数是由机械的工艺要求决定的，应包括： 运动形式（直线运动、回转运动、曲线运动） 运动特点（连续式、间歇式、往复式） 运动范围（极限尺寸、转角及位移） 运动速度（等速、不等速） ②动力参数：机械系统中使用的动力源参数，如电动机、液压马达、 内燃机的功率，液压缸的牵引力、伺服电机的额定转矩等。
机械系统运动方案设计方法
设计任务 1.从系统的整体目标出发，将总 体功能分解成若干功能单元。 2.寻找出能完成各个功能的技术 方案。 3.把能完成各个功能的技术方案 组成方案组，进行分析评价和 优选。 4.实现给定条件下的整体优化。
总体功能
子功能 技术方案 方案组 评价和优选 最终方案
机械系统方案设计的阶段成果
某自动包装机的功能是将物 料装入袋中包装。 可分解为如下分功能：自动 完成计量、填料、制袋、封 合、打印生产批号、切断、 输送等。
图3-3 某包装机的组成
功能原理实现的多样性
自动给料装置是包装机的一个子功能元，可以采用重力给料原理、 振 动输送给料原理、带式输送给料原理、螺旋输送给料原理等实现。
图3-4 重力给料装置原理图
1）创造人工制造物
2）受到诸多因素的影响和制约
技术环境： 1）产品趋向 自然环境： 1）自然资源 2）环境保护
2）设计制造
3）生产趋向 经济环境： 1）市场竞争 2）经济规律
社会环境： 1）政策法规 2）道德文化
3.2 机械工作原理设计
机械工作原理设计包括 功能分析、功能原理设计和工艺动作设计。
1.功能分析
功能：机械系统所具有的传递和变换能量、物质和信息的特性。 机械系统的功能归结为两大类：动作功能和工艺功能。 工艺功能与动作功能的区别在于是否其执行构件对物体具有加工 作用。
（1）动作功能
动作功能是以实现动作为目的，不对物体进行加工。 简单动作一般是一次性动作，如由链齿和拉头组成的拉链，只实 现闭合和开启的简单动作。 复杂动作功能不仅要实现连续的传动，而且还要实现复杂的运动 规律以及运动型式变换。实现这类功能的机构一般比较复杂，常 采用机构的组合方式实现。如机械手的抓取与送料复合运动功能。
(1) 选择电动机的类型和结构型式 如无特殊要求，一般选用Y系列三相交流异步电动机。 常用Y系列三相异步电动机的技术数据和外形尺寸见相关机械设计 手册。
2.电动机的选择
(2)电动机容量的确定 选择电动机容量时应保证电动机的额定功率Ped等于或稍大于电 动机的实际输出功率Pd，即
Ped Pd
运动规律的拟定应尽可能简单
工程中往往需要实现复杂的运动规律，通常采用的措施是将复杂 的运动规律分解成转动、摆动或移动等比较简单的运动规律。
图3-11 大型绘图机运动方案 1一主动轮；2一从动轮；3一钢丝；4一绘图纸； 5—绘图笔
3.3 执行机构的型式设计及协调设计
3.3.1 执行机构分类
执行机构的作用：传递、变换运动与动力。 主要功能：施力、夹持、搬运、检测、分度与转位等。
电动机的实际输出功率为
PW Pd (kW)
传动系统的总效率
2.电动机的选择
(3)确定电动机的转速 额定功率相同的同类型电动机，有几种转速可供选用，如三相异 步电动机就有四种常用的同步转速，即3000r／min、1500r／min， 1000r/min及750r／min。 设计中如无待殊要求，一般选用同步转速为1500r／min或1000r／ min的电动机。 电动机的类型、结构、输出功率Pd和转速确定后，可由标准中查出 电动机型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、电动机中心高、 轴伸长度、键连接长度等，将这些参数列表备用。
3. 设计步骤
① 机械工作原理设计 ② 执行系统设计 ③ 原动机的选择及传动系统设计 ④ 机械系统运动方案初步拟定 ⑤ 机构尺度设计 ⑥ 运动与动力分析 ⑦方案评价与决策 机械系统运动方案设计步骤常常是不可分的，例 如方案选择、尺度设计和性能分析等设计工作在某种 程度上是并行和交叉的。
机械方案设计需要考虑的问题：
2.总体参数的确定
总体技术参数主要包括：与机械系统的使用范围、生产 能力等有关的参数、结构尺寸、运动学和动力学参数。 例如： 对于机床而言，总体参数包括规格参数、运动参数、动 力参数和结构参数； 对于仪器类机械系统，总体参数包括测量范围、示值范 围、放大倍数、灵敏度等。
（1）生产能力
生产能力是指机械系统在单位时间内生产的产品数量，根据选用 的计量和计时单位的不同而不同。例如： （A）对于干粉压片机，其生产率为每分钟加工的片数； （B）对于书本打包机，其生产率为每小时能够包装书的本数。 理想生产能力：机械系统在理想状态下单位时间内加工出的产品 数量。 实际生产能力：机械系统在正常运行期间单位时间内平均生产合 格产品的实际数量。 实际生产能力一般小于理论生产能力。
2. 协调设计步骤 ① ② ③ 确定机械的工作循环周期； 确定机械在一个运动循环中各执行构件的各个行程段及其所需时间； 绘制机械运动循环图，确定各执行构件动作间的协调配合关系。
运动循环图常以主轴或分配轴的转角为坐标来编制。
牛头刨床的机械运动循环图
（a）直线式
图3-19 牛头刨床原理图
（b）圆周式
3.3.3 执行机构型式设计
4.执行机构型式设计应注意的问题 (1)避免执行机构的运动不确定现象
图3-13 平行四边形机构中位置不确定问题及其解决方法
（2）避免执行机构的“顶死”现象
图3-14 曲柄摇杆机构
4.执行机构型式设计应注意的问题
（3）减少导路的侧推力 (4）避免传动角过小
图3-15 连杆机构
（2）尺寸参数
尺寸参数是指影响机械性能的一些重要的结构尺寸，如： 总体极限尺寸（长、宽、高及可移动的极限位置和尺寸） 特征尺寸（加工范围、中心高度） 运动零部件的工作行程 主要部件之间位置关系及安装尺寸。 根据设计任务书中原始参数、方案设计时的总体布置草图、同类 机械系统的类比或通过理论分析获得上述尺寸参数。
(1)工序集中原则
(2)工序分散原则
③送纸 ①送书 ②推书 ④推书包三面 ⑤折侧边
c'
a d'
c
b
d
后角 ⑥折前角 ⑦折后角
⑧推书 ⑨涂浆糊 ⑩贴封签
⑾烘干
图3—9自动切书机工艺过程示意图
图3-10 书本打包机的包、封工艺过程
(3)各工序的工艺时间相等原则 (4)多件同时加工原则 (5)减少机器工作行程时间和空程时间 某些原则是相互矛盾或制约的，在工艺动作设计时，应抓主要矛盾。
（c）直角坐标式
3.4 原动机的选择与传动系统设计
3.4.1原动机的选择
1.原动机的类型
原动机类型 动力来源 输出运动
内燃机 电动机 气压马达 液压马达
应用实例
燃料燃烧 转动，振动较大 汽车、飞机等独立移动的大功率机器 电力电源 转动，运动平稳 机床、机器人等整机固定的机器设备 压缩空气 直线或旋转运动 生产线、车门等中小功率的设备 液压泵站 直线或旋转运动 汽车吊臂、压力机等车载或强力输出
综合考虑，统筹兼顾，抓主要矛盾，有所侧重
3.3.3 执行机构型式设计
2.机构的选型
按照动作功能分解与组合原理进行机构选型的步骤：
⑴ 根据机构的基本功能，归纳整理为功能元。 ⑵ 列出功能元解的目录，可采用功能-技术矩阵。
⑶ 功能求解。
图3-12 功能-技术矩阵示例
3.3.3 执行机构型式设计
3.机构的构型
（2）工艺功能
工艺功能是以加工对象为目的，是对物体实施某种加工工艺，如刮 削器的刮削功能、机床的切削功能、挖掘机的挖掘功能、犁的翻地 功能。 这些功能由执行构件实现，如机床的刀具、挖掘机的挖斗、犁的 犁头等。
功能要求考虑不周，导致机械系统设计失败的案例