机械创新设计ppt课件
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平动齿轮减速滚筒具有：传动比大、机械效率高、结构紧凑、尺寸和重 量轻、均载性能好等优点。
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
机构应用创新：
是不改变机构类型的前提下，对机构的构件、运动副进行演 化与变异设计，得到完成特定功能的机械装置的过程。
一.止回机构的创新设计实例
要求将一个硬质物料单方向间歇直线移动，请选择适当 的机构，并分析优缺点。
2. 体积过大，应用前景不好
外齿轮 . 外齿轮
第一节 平动齿轮传动机构
平行四边形机构与内啮合 齿轮机构II型串联组合一的 特点:
外齿轮
i12
Z2 Z1 Z2
1. 当Z1和Z2相差不大时， 可实现大传动比传动；
2. 运转时惯性力大，影 响运动的平稳性。
3. 效率高。 4. 体积大。
外齿轮 内齿轮
外齿轮
第一节 平动齿轮传动机构
平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合一 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合二
.
第一节 平动齿轮传动机构
.
第一节 平动齿轮传动机构
平行四边形机构与内啮合齿轮机 构II型串联组合二的特点
外齿轮
i12
Z2 Z2 Z1
内平动齿轮减速器：
1. 当Z1和Z2相差不大时，可 实现大传动比传动；
中国第一台并联机床
.
李金泉设计的BKX-I型 并联机床
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
德国柏林 Surgical Robotics Lab of
HumboldtUniversity: SurgiScope
飞行模拟器
.
加拿大LAVAL实验室的 三自由度并联Agile eye
单动式棘轮机构
.
Hale Waihona Puke Baidu 第二节 机构应用创新设计案例分析
二.运动副的变异设计实例
设计压力机或钢板剪床
机构选择：曲柄滑块机构。 运动分析：位移较小。 受力分析：杆件BC受力很 大，运动副B和C受力很大。
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
二.运动副的变异设计实例
设计压力机或钢板剪床
处理方法：将转动副B增 大，包含转动副A；将转 动副C增大，由于C为摆 动副，所以可以做成半圆； 增大滑块尺寸，形成机构 的型封闭，以使滑块能够 向上移动。
1．浮动盘式平动齿轮机构
根据“机构同性异形变换原理”，用浮动盘式W机构去替代孔销式W机构， 就形成了图9-9所示圆平动齿轮机构运动简图。
.
第一节 平动齿轮传动机构
2．平动齿轮减速滚筒 图9-10所示为平动齿轮减速滚筒结构简图，由电动机1、滚筒2和孔销式
平动齿轮机构3串联组成。电动机1、平动发生器销轴与机架固联，内齿中心 轮与卷筒固联为输出件，形成卷扬机型减速装置。
.
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳工作块
.
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳工作块
.
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳工作块
问题：市场上为何不见这种钳子？
.
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
单缸发动机机构
.
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
单缸发动机机构工作周期
工 程 学 院 联 合 制 作 的 FAST
项目的50m缩比模型
清华大学为FAST 项目预
研制作的并联机构样机
.
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
缺点：钳口在工作 时有向外分分力。
平口钳
.
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳和压线钳
齿轮 齿条
一种多功能可拆配式平动 夹钳的机构设计与实现
.
第一节 平动齿轮传动机构
1. 应用了平行四边形机构和齿轮机构的串 行连接；
平动齿轮创新设计方法总结： 2. 应用了三套机构的并行连接；
3. 应用了转动副的销钉扩大和尺寸变化等 演. 化与变异设计。
第一节 平动齿轮传动机构
二、平动齿轮传动的关键技术
使齿轮实现圆平动运动的机构称为圆平动机构。常用的圆平动机构有： 1．用平行四边形机构实现齿轮圆平动
应用“机构同性异形变换原理”，以平行四边形机构为原始机构，可以 演化出多种性能相同而结构不同的圆平动机构。
.
第一节 平动齿轮传动机构
2．用正弦机构实现齿轮圆平动 3．用孔销机构实现齿轮圆平动
应用“机构同性异形变换原理”，还可以演化出多种圆平动机构。它 的性能决定了平动齿轮传动的性能，所以每综合出一种圆平动机构，就得 到一种新型平动齿轮传动。
周向布置的多缸发动机的设计
对置布置的4缸发动机
.
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
周向布置的多缸发动机的设计
竖直布置的6缸发动机
竖直布置的4缸发动机
.
.
第一节 平动齿轮传动机构
2．用正弦机构实现齿轮圆平动 3．用孔销机构实现齿轮圆平动
应用“机构同性异形变换原理”，还可以演化出多种圆平动机构。它 的性能决定了平动齿轮传动的性能，所以每综合出一种圆平动机构，就得 到一种新型平动齿轮传动。
.
第一节 平动齿轮传动机构
三、平动齿轮机构的演化
平动发生器是平动齿轮机构的关键技术。不同的平动发生器，会演化出 结构不同的平动齿轮机构，相同的平动发生器，结构不同，也会演化出性能差 异很大的平动齿轮传动装置。
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
Fast之父 南仁东先生
我国在贵州建造的世界上
最大的天文望远镜（直径
φ500m) FAST 项 目 的 原
理图
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
西安电子科技大学与北京理 工大学以及郑州解放军信息
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
Stewart平台机构
Stewart平台机构用于运动模拟器
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
俄罗斯Lapic 公司的KNM-750
.
世界上第一台并联机床
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
平行四边形机构与内啮合齿轮
.
机构II型串联组合I
第一节 平动齿轮传动机构
三环减速器（外平动齿轮减速 器）的特点：
i12
Z2 Z1 Z2
1. 当Z1和Z2相差不大时， 可实现大传动比传动；
2. 效率高； 3. 体积、重量大； 4. 高速运动时平稳性较差。
三套平行机构并联组合
平行四边形机构与内啮合齿轮 机构II型串联组合I.
第11章 机械创新设计实例分析
第一节 平动齿轮传动机构
B B’
C C’
A
D
AB = CD BC = AD
平行四边形机构的特点与应用案例 .
第11章 机械创新设计实例分析
第一节 平动齿轮传动机构
i12
Z2 Z1 Z2
AB = EF = CD
平行四边形机构与外啮合齿轮机构 II型串联组合的特点
1. 传动比小于1，可实现增 速传动；
吸气冲程 压. 缩冲程 燃烧冲程 排气冲程
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
多缸发动机的设计 多个滑块驱动同一个轴
.
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
直线布置的多缸发动机的设计
.
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
周向布置的多缸发动机的设计
.
周向布置的八缸发动机
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
2. 经过机构演化与变异设计， 可以减小尺寸和重量，增 加平稳性。
内齿轮
三套平行机构并联组合
平行四边形机构与内啮合齿轮 机构II型串联组合II
.
内平动齿轮减速器
第一节 平动齿轮传动机构
将 机 架 AD 和 连 杆 BC缩短，转动副A 和D位于平动的外 齿轮的齿板内部
.
第一节 平动齿轮传动机构
内啮合平动齿轮传 动比的计算：
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
机构应用创新：
是不改变机构类型的前提下，对机构的构件、运动副进行演 化与变异设计，得到完成特定功能的机械装置的过程。
一.止回机构的创新设计实例
要求将一个硬质物料单方向间歇直线移动，请选择适当 的机构，并分析优缺点。
2. 体积过大，应用前景不好
外齿轮 . 外齿轮
第一节 平动齿轮传动机构
平行四边形机构与内啮合 齿轮机构II型串联组合一的 特点:
外齿轮
i12
Z2 Z1 Z2
1. 当Z1和Z2相差不大时， 可实现大传动比传动；
2. 运转时惯性力大，影 响运动的平稳性。
3. 效率高。 4. 体积大。
外齿轮 内齿轮
外齿轮
第一节 平动齿轮传动机构
平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合一 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合二
.
第一节 平动齿轮传动机构
.
第一节 平动齿轮传动机构
平行四边形机构与内啮合齿轮机 构II型串联组合二的特点
外齿轮
i12
Z2 Z2 Z1
内平动齿轮减速器：
1. 当Z1和Z2相差不大时，可 实现大传动比传动；
中国第一台并联机床
.
李金泉设计的BKX-I型 并联机床
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
德国柏林 Surgical Robotics Lab of
HumboldtUniversity: SurgiScope
飞行模拟器
.
加拿大LAVAL实验室的 三自由度并联Agile eye
单动式棘轮机构
.
Hale Waihona Puke Baidu 第二节 机构应用创新设计案例分析
二.运动副的变异设计实例
设计压力机或钢板剪床
机构选择：曲柄滑块机构。 运动分析：位移较小。 受力分析：杆件BC受力很 大，运动副B和C受力很大。
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
二.运动副的变异设计实例
设计压力机或钢板剪床
处理方法：将转动副B增 大，包含转动副A；将转 动副C增大，由于C为摆 动副，所以可以做成半圆； 增大滑块尺寸，形成机构 的型封闭，以使滑块能够 向上移动。
1．浮动盘式平动齿轮机构
根据“机构同性异形变换原理”，用浮动盘式W机构去替代孔销式W机构， 就形成了图9-9所示圆平动齿轮机构运动简图。
.
第一节 平动齿轮传动机构
2．平动齿轮减速滚筒 图9-10所示为平动齿轮减速滚筒结构简图，由电动机1、滚筒2和孔销式
平动齿轮机构3串联组成。电动机1、平动发生器销轴与机架固联，内齿中心 轮与卷筒固联为输出件，形成卷扬机型减速装置。
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第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳工作块
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第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳工作块
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第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳工作块
问题：市场上为何不见这种钳子？
.
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
单缸发动机机构
.
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
单缸发动机机构工作周期
工 程 学 院 联 合 制 作 的 FAST
项目的50m缩比模型
清华大学为FAST 项目预
研制作的并联机构样机
.
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
缺点：钳口在工作 时有向外分分力。
平口钳
.
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析
平口钳和压线钳
齿轮 齿条
一种多功能可拆配式平动 夹钳的机构设计与实现
.
第一节 平动齿轮传动机构
1. 应用了平行四边形机构和齿轮机构的串 行连接；
平动齿轮创新设计方法总结： 2. 应用了三套机构的并行连接；
3. 应用了转动副的销钉扩大和尺寸变化等 演. 化与变异设计。
第一节 平动齿轮传动机构
二、平动齿轮传动的关键技术
使齿轮实现圆平动运动的机构称为圆平动机构。常用的圆平动机构有： 1．用平行四边形机构实现齿轮圆平动
应用“机构同性异形变换原理”，以平行四边形机构为原始机构，可以 演化出多种性能相同而结构不同的圆平动机构。
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第一节 平动齿轮传动机构
2．用正弦机构实现齿轮圆平动 3．用孔销机构实现齿轮圆平动
应用“机构同性异形变换原理”，还可以演化出多种圆平动机构。它 的性能决定了平动齿轮传动的性能，所以每综合出一种圆平动机构，就得 到一种新型平动齿轮传动。
周向布置的多缸发动机的设计
对置布置的4缸发动机
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第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
周向布置的多缸发动机的设计
竖直布置的6缸发动机
竖直布置的4缸发动机
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第一节 平动齿轮传动机构
2．用正弦机构实现齿轮圆平动 3．用孔销机构实现齿轮圆平动
应用“机构同性异形变换原理”，还可以演化出多种圆平动机构。它 的性能决定了平动齿轮传动的性能，所以每综合出一种圆平动机构，就得 到一种新型平动齿轮传动。
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第一节 平动齿轮传动机构
三、平动齿轮机构的演化
平动发生器是平动齿轮机构的关键技术。不同的平动发生器，会演化出 结构不同的平动齿轮机构，相同的平动发生器，结构不同，也会演化出性能差 异很大的平动齿轮传动装置。
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
Fast之父 南仁东先生
我国在贵州建造的世界上
最大的天文望远镜（直径
φ500m) FAST 项 目 的 原
理图
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
西安电子科技大学与北京理 工大学以及郑州解放军信息
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
Stewart平台机构
Stewart平台机构用于运动模拟器
.
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
俄罗斯Lapic 公司的KNM-750
.
世界上第一台并联机床
第二节 机构应用创新设计案例分析
三.Stewart机构的应用创新设计
平行四边形机构与内啮合齿轮
.
机构II型串联组合I
第一节 平动齿轮传动机构
三环减速器（外平动齿轮减速 器）的特点：
i12
Z2 Z1 Z2
1. 当Z1和Z2相差不大时， 可实现大传动比传动；
2. 效率高； 3. 体积、重量大； 4. 高速运动时平稳性较差。
三套平行机构并联组合
平行四边形机构与内啮合齿轮 机构II型串联组合I.
第11章 机械创新设计实例分析
第一节 平动齿轮传动机构
B B’
C C’
A
D
AB = CD BC = AD
平行四边形机构的特点与应用案例 .
第11章 机械创新设计实例分析
第一节 平动齿轮传动机构
i12
Z2 Z1 Z2
AB = EF = CD
平行四边形机构与外啮合齿轮机构 II型串联组合的特点
1. 传动比小于1，可实现增 速传动；
吸气冲程 压. 缩冲程 燃烧冲程 排气冲程
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
多缸发动机的设计 多个滑块驱动同一个轴
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第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
直线布置的多缸发动机的设计
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第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
周向布置的多缸发动机的设计
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周向布置的八缸发动机
第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
2. 经过机构演化与变异设计， 可以减小尺寸和重量，增 加平稳性。
内齿轮
三套平行机构并联组合
平行四边形机构与内啮合齿轮 机构II型串联组合II
.
内平动齿轮减速器
第一节 平动齿轮传动机构
将 机 架 AD 和 连 杆 BC缩短，转动副A 和D位于平动的外 齿轮的齿板内部
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第一节 平动齿轮传动机构
内啮合平动齿轮传 动比的计算：