机械创新设计ppt课件
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机械创新设计第一章-绪论PPT课件
计算机辅助设计
优化设计
虚拟设计
现代 设计 方法
并行设计
可靠性设计
有限元设计-海量PPT模板免费下载
14
第二节 常规设计、现代设计与创新设计
三、创新设计
创新设计是指设计人员在设计中发挥创造性，提出新 方案，探索新的设计思路，提供具有社会价值的、新颖 的而且成果独特的设计成果。
其特点是运用创造性思维，强调产品的独特性和新颖 性。其特别强调人在设计过程中，特别是在总体方案、 结构设计中的主导性及创造性作用。
机械加工方法
椰子
化学方法生产 21 -海量PPT模板免费下载
第三节 机械创新设计的内容
一、有关机构的几个名词术语
（1）机构
机器中执行机械运动的装置。
（2）最简机构
发现
发明
创造
创新
原本早已客观 存在的事物， 经过人们不断 努力和探索后 被人们认知的 具体结果。
人们提出或完 成原本不存在 的、经过不断 努力和探索后 提出的或完成 的具体结果。
完成新成果的 过程，但这种 新成果可能有 一定的参照物， 而不强调原本 不存在的事物。
提出或完成 具有独特性、 新颖性和实 用性的理论 或产品的过程。
18 -海量PPT模板免费下载
第二节 常规设计、现代设计与创新设计
2、现代设计方法
采用计算机仿真、优化设计等现代设计方法，可减少消耗 、提高产量，但产品的工序基本同常规设计，生产机械的 本质没有变化。
3、创新设计方法
第一道工序：清洗→设计清洗机。 第二道工序：粉碎、过滤去皮、沉淀制浆、通过型板压制 成条状。
在设计领域中，提出的新的设计理念、新的 设计理论或设计方法，从而得到具有独特性 和新颖性的产品，达到提高设计的质量、缩 短设计时间的目的。
机械创新设计-绪论PPT课件
点评：构成我们学习的最大障碍是已知的东西，而不是 未知的东西。
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42
（4）多向性
善于从多种不同角度考虑问题，是创新 设计的重要特征。
点评：有时换个方向考虑，会使前进的道路豁然开朗、 柳暗花明。
编辑版pppt
43
（5）连动性
创造性思维也是一种连动思维，它引导人 们由已知探索未知，开阔思路。连动思维包括 纵向、横向、逆向思维。纵向思维针对某现象 和问题进行纵深思考，探寻其本质而得到新的 启示。横向思维通过某一现象联想到特点与它 相似和相关的事物，从而发现新应用。逆向思 维针对现象、问题和解法，分析其相反的方面， 从另一角度探寻新的途径。
编辑版pppt
39
2．创新设计的特点
（1）独创性
独创性体现为敢于提出与前人、众人不同 的见解，敢于打破一般思维的常规惯例，寻找 更合理的新原理、新机构、新功能、新材料， 独创性能使设计方案标新立异，不断创新。
点评：发现问题、提出问题有时候比解决问题更重要！
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40
（2）实用性
实用性体现在对市场的适应性和可生产 性两方面，创新设计的最终目的在于应用。
第一章 绪 论
第一节 创新与社会进步
1. 创新是人类文明进步的原动力 机械发展的历史是一部创新的历史。
指南车
地动仪
水碾
我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造。
编辑版pppt
2
编辑版pppt
3
哈格里沃斯发明的 “珍妮纺纱机”
法国陆军技术军官古诺发明了世 界上第一辆蒸汽动力车
1898年问世的“雷诺”牌汽车
编辑版pppt
23
普通钳口工作面
适合平面刚性材料物体的夹持
机械创新设计PPT课件
现有事物能否减少、缩小或省略 某些部分 5）能否缩小 能否浓缩化 能否微型化 能否短点 轻点 压缩 分割 简略
现有事物能否用其他材料、元件
6）能否代用 能否用其他原理、方法、工艺
能否用其他结构、动力、设备
.
9
设问法—核检表法 能否调整已知布局 能否调整即定程序 7）能否调整 能否调整日程计划
能否调整规格 能否调整因果关系
8）能否颠倒
能否从相反方向考虑 作用能否颠倒 位置（上下、正反）能否颠倒 现有事物能否组合
9）能否组合 能否原理组合 方案组合 功能组合
能否形状组合 材料组合 部件组合
.
10
设问法—核检表法
2、核检表法的优点
是一种具有较强启发创新思维的方法。
这是因为它强制人去思考，有利于突破一些人不
愿提问题或不善于提问题的心理障碍。提问，尤
.
13
五、设问法— 和田十二法
５、和田十二法又称聪明十二法是我
国创造学者许立言等与上海和田路小学 对奥斯本的检核表法结合和田路小学的 实际而提出的。
具体体现为：加一加、减一减 、 扩一扩、缩一缩、变一变、改一改、联 一联、学一学、代一代、搬一搬、反一 反、定一定。
.
14
设问法
６、案例： 给出一个用核检表法改进玻璃杯的案例
2. 从输入输出两个方向去构思黑匣内的具体内 容
3. 根据黑匣中构思出来的第一层内容进行第二
层方案内容的构思
.
4
自动照明方案构思
约束条件：1、可靠实现开启功 2、易于大批量生产和制造
第一层
第二层
第二层
第一层
行人车辆减少
摄 摄像像装装置置
复杂
天
温度下降
现有事物能否用其他材料、元件
6）能否代用 能否用其他原理、方法、工艺
能否用其他结构、动力、设备
.
9
设问法—核检表法 能否调整已知布局 能否调整即定程序 7）能否调整 能否调整日程计划
能否调整规格 能否调整因果关系
8）能否颠倒
能否从相反方向考虑 作用能否颠倒 位置（上下、正反）能否颠倒 现有事物能否组合
9）能否组合 能否原理组合 方案组合 功能组合
能否形状组合 材料组合 部件组合
.
10
设问法—核检表法
2、核检表法的优点
是一种具有较强启发创新思维的方法。
这是因为它强制人去思考，有利于突破一些人不
愿提问题或不善于提问题的心理障碍。提问，尤
.
13
五、设问法— 和田十二法
５、和田十二法又称聪明十二法是我
国创造学者许立言等与上海和田路小学 对奥斯本的检核表法结合和田路小学的 实际而提出的。
具体体现为：加一加、减一减 、 扩一扩、缩一缩、变一变、改一改、联 一联、学一学、代一代、搬一搬、反一 反、定一定。
.
14
设问法
６、案例： 给出一个用核检表法改进玻璃杯的案例
2. 从输入输出两个方向去构思黑匣内的具体内 容
3. 根据黑匣中构思出来的第一层内容进行第二
层方案内容的构思
.
4
自动照明方案构思
约束条件：1、可靠实现开启功 2、易于大批量生产和制造
第一层
第二层
第二层
第一层
行人车辆减少
摄 摄像像装装置置
复杂
天
温度下降
机械创新设计ppt课件
2018/11/16
第五节
创新能力的构成
创新不需要天才，创新只在于找出新的改进方法。
创新能力的构成元素
•创新基础 •创新智能 •创新意识 •创新方法 •创新环境
2018/11/16
2018/11/16
2018/11/16
第六节
本课程的内容、性质和目的
1.本课程的内容 •机械设计的一般构成和创新人才的构成 •创新思维和技法（常用的创新方法） •机构的创新设计 •机械传动的创新设计 •机械系统创新设计介绍
2018/11/16
• 爱迪生为了找到适用的电灯灯丝材料，用 了6000多种植物纤维，试验了1600多种耐 热材料，终于发明制造出炭化灯丝的电灯 • 法拉第用长达18年的大量实验，发现了电 磁感应现象。 • 居里夫人在发现放射性元素之后，花了5个 多月时间，终于从一吨沥青铀矿中提炼出 了0.1克纯镭。
2018/11/16
2.本课程的性质和目的
2018/11/16
第七节
本课程的教与学
第八节 本课程的结业方式 平时考查成绩 创新作品成绩 创新作品例子
2018/11/16
第二章常用创新方法
第一节 到何处去搜寻题材 1. 向生活索取 • 活动合页
2018/11/16
• 两用拐杖
2018/11/16
• 拉链 • 尼龙搭扣 • 椅子转化为 躺椅、摇椅、转椅
2018/11/16
• 选不同构件为主动件，可得不同的应用。
农村水井打水的手动唧筒
2018/11/16
四杆机构
雨伞
2）引申 有别的东西像这件物品吗?是否可以从这 件物品引申设想出其他东西? • 港口用的起重机（双摇杆机构） • 飞机起落架（双摇杆机构）
机械创新设计范例 ppt课件
图4
齿轮支架 轴套架 p托pt课架件 连杆 卡爪
27
主轴 齿轮
导程
图3
支撑架 托架 轴套架 齿轮支架 齿轮 齿轮 销轴 齿轮 托架
ppt课件
12
ppt课件ຫໍສະໝຸດ 13两主动胶轮间的另一个链轮，通过链条与摆 线针轮减速机上的链轮连接，由电动机，多盘无 极调速器、联轴器、摆线针轮减速机组成的原动 机系统驱动，即实现两个主动胶轮与两个主动钢 轮的同步转动；当平台上的薄壁筒体由4个胶轮 托起时，由主动胶轮通过与筒体接触处的摩擦力， 驱动薄壁筒体转动；当薄壁筒体由4个钢轮支承 时，也由主动钢轮借助接触处的摩擦力，驱使筒 体转动，转速可由多盘无极调速器在1：10范围 内调整。
典型机械设计范例
ppt课件
1
本次讲座的目的意义：
1、了解机械设计的一般方法与思路：
机械设计是一种创造性的劳动，需要全身心的投入， 要设法拿出自己独到的见解，哪怕是一些不十分成熟方 案，在此基础上开动脑筋去加以完善；这样:可以在与同 事的讨论中找出自身的差距；可以在方案逐步完善的过 程中，使自己焕发出工作热情与信心；可以在设计工作 过程中，使自己逐步成为内行，增长才干，获得进步。
机做出记号，以备修整。
二、精圆整设备：
由于辊筒工作转速较高，设备的转动精度和
运行平衡性精度也有较高要求，因此对筒体零件
的径向跳动、直线度等方面都有严格的公差要求，
在薄壁筒体零件的成形加工工艺中，精圆整工艺
成为影响产品质量的关键，需要专用设备来解决
精圆整工艺的难题。 为解决薄壁筒体精圆整加工的工艺难题，笔者
转动，转速为100r/min。行星轮走刀机构在支承主 轴转动的同时，通过五个齿轮组成的行星轮系及两
机械创新设计实例分析课件PPT(共 36张)
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
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。
•
13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。
•
14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过......但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。
•
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
机械创新设计06PPT课件
-
6
⑷特种加工机床
随着工件形状的日益复杂，以及材料的特殊性能（高 硬度材料及高脆性材料），引入了电加工、超声波加工的 方法，为机床开辟了新的领域。图中超声波加工原理是： 利用火花放电时能烧毁金属表面的电蚀现象进行金属的加 工。另外图中还显示了电解原理的磨削加工示意图及超声 波加工的应用实例。
-
7
机械系统创新设计实例
随着科技的发展，对机械产品的精度要求越来越高。例如宇宙 飞行用陀螺仪中的30mm球形转子，要求其不圆度不大于0.12um；导 弹控制系统的齿轮传动允许误差只有几秒。这些高精度的零件当然需 要高精度机床来加工。高精度机床除本身具有高精度以外，主要还附 加了一些特殊的校正、测量与定位装置。如图所示的机构。
-
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机械系统创新设计实例
1、蒸汽机
⑴原始蒸汽机 17世纪末，法国技师巴本制成了世界 第一台蒸汽机。其工作原理是，通过向汽缸中注水并加热， 水蒸气将活塞推动上去，当活塞被推到汽缸顶部时再撤热， 然后使缸内汽冷却，大气压力便将活塞推下来。该蒸汽机 虽然很原始，但就其具备汽缸与活塞来说是具有划时代意 义的。
-
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机械系统创新设计实例
-
25
机械系统创新设计实例
③有效负载：指操作机在工作时臂端可能搬运物体的重量
或所能承受的力及转矩。机器人的有效负载除受到驱动功率 的限制外，还受到材料、环境、运动参数（如速度、加速度 及其方向）的限制。如图示的加拿大手臂，用于航天飞机上 的机器人，额定搬运质量为14500kg，在运动速度较低情况 下能达到29500kg。然而，这种负荷能力只有在太空中失重 条件下才有可能达到。在地球上，该手臂本身重量达410kg， 连自重引起的臂杆变形都无法承受。
机械创新设计教材(PPT79张)
低副机构的运动副元素加工方便、容易保证配 合精度以及有较高的承载能力等方面考虑，应优先 采用低副机构。
6.1.1 机构尽可能简单
2．适当选择运动副 在一般情况下，应先考虑低副机构，而且尽量少 采用移动副。 采用连杆机构很难完成精确设计时，应考虑采用 高副机构。
6.1.1 机构尽可能简单
3．适当选择原动机 执行机构的形式与原动机的形式密切相关，不要 仅局限于选择传统的电动机驱动形式。
6．2．1 按运动形式要求选择机构
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系 满足同一运动形式或功能要求的机构方案有很多， 对这些方案应从运动性能、工作性能、动力性能等 方面进行综合评价。
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系
所谓评价体系，是通过一定范围内的专家咨询， 确定评价指标及其评定方法。对于不同的设计任务， 应根据具体情况，拟定不同的评价体系。 只有建立科学的评价体系，才可以避免个人决 定的主观片面性，减少盲目性，从而提高设计的质 量和效率。
6．3．1 利用组合原理构型新机构
2．凸轮—连杆机构
当递纸吸嘴开始向 前递纸时，摆杆3上 的滚子与凸轮小面 接触,齐纸块5绕01点 逆时针方向摆动让 纸。 当递纸吸嘴放下纸 张，摆杆3顺时针方 向摆动，齐纸块5顺 时针方向摆动靠向 纸堆，把纸张理齐。
6．3．1 利用组合原理构型新机构
2．凸轮—连杆机构
6．3．1 利用组合原理构型新机构
3．齿轮—凸轮机构
1) 实现给定运动规律的变速回转运动 齿轮、双曲柄和转动导杆 机构虽能传递匀速和变速转 动，但无法实现任意给定的 运动规律的转动。
齿轮和凸轮组合而成的组合机 构，则能实现这一要求。图中系 杆3为原动件，齿轮1为输出件。 摆杆2’与行星轮2固接，由于固 定凸轮的作用，行星轮2相对系杆 3产生往复摆动，使齿轮1得到预 期。
6.1.1 机构尽可能简单
2．适当选择运动副 在一般情况下，应先考虑低副机构，而且尽量少 采用移动副。 采用连杆机构很难完成精确设计时，应考虑采用 高副机构。
6.1.1 机构尽可能简单
3．适当选择原动机 执行机构的形式与原动机的形式密切相关，不要 仅局限于选择传统的电动机驱动形式。
6．2．1 按运动形式要求选择机构
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系 满足同一运动形式或功能要求的机构方案有很多， 对这些方案应从运动性能、工作性能、动力性能等 方面进行综合评价。
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系
所谓评价体系，是通过一定范围内的专家咨询， 确定评价指标及其评定方法。对于不同的设计任务， 应根据具体情况，拟定不同的评价体系。 只有建立科学的评价体系，才可以避免个人决 定的主观片面性，减少盲目性，从而提高设计的质 量和效率。
6．3．1 利用组合原理构型新机构
2．凸轮—连杆机构
当递纸吸嘴开始向 前递纸时，摆杆3上 的滚子与凸轮小面 接触,齐纸块5绕01点 逆时针方向摆动让 纸。 当递纸吸嘴放下纸 张，摆杆3顺时针方 向摆动，齐纸块5顺 时针方向摆动靠向 纸堆，把纸张理齐。
6．3．1 利用组合原理构型新机构
2．凸轮—连杆机构
6．3．1 利用组合原理构型新机构
3．齿轮—凸轮机构
1) 实现给定运动规律的变速回转运动 齿轮、双曲柄和转动导杆 机构虽能传递匀速和变速转 动，但无法实现任意给定的 运动规律的转动。
齿轮和凸轮组合而成的组合机 构，则能实现这一要求。图中系 杆3为原动件，齿轮1为输出件。 摆杆2’与行星轮2固接，由于固 定凸轮的作用，行星轮2相对系杆 3产生往复摆动，使齿轮1得到预 期。
机械创新设计结构设计PPT课件
导向精度高 刚度大 耐磨性高及结构工艺性好等
24
二、滑动导轨的特点及常见结构形式
优点：结构简单，接触刚度大 缺点：摩擦阻力大，磨损快，低速时易产生爬行现象
导轨由凹凸两种形式相互配合组成。 当凸形导轨为下导轨时，不易积存切屑和赃物， 但也不易保存润滑油，故易作低速导轨 例：车床的床身导轨
反之： 当凹形导轨为下导轨时，可作高速导轨 例：磨床的床身导轨
特点：系统复杂、工作可靠 应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合
22
四、滚动轴承作为转动副
滚动轴承内圈连接一个构件，外圈连接一个 构件；设计要点是滚动轴承的类型选择、零 件的周向定位与轴向定位、零件与轴承内外 圈的配合问题。
径向接触 向心角接
23
轴承
触轴承
第三节 移动副的结构与创新设计
一、对移动副结构的基本要求
双燕V形矩尾与形燕组与尾合矩形：形组特组合点合：与：导矩向形精与导度平轨高面承；组受但合大加相部 同分工。压和导力测向，量面燕都间尾比的形较距导复离轨杂较作大侧，导导向向面精度稍 差
27
一、对转动副结构的基本要求
保证两个构件之间的相对运动是转动，即 两构件只能做相对转动。
对转动副结构的基本要求是保证两相对回 转件的位置精度、承受压力、减小摩擦损失和保 证使用寿命。
5
最简单的两构件之间的转动副连接
1 2
4
2 5
1
3
6
二、轴承用于转动副
为了减少摩擦和磨损，将相对转动的圆柱 表面用轴承代替。
11
（一）滑动轴承的基本结构形式 2、剖分式滑动轴承
特点：装拆方便，调整轴瓦与轴颈间隙方便 缺点：结构复杂，滑动轴承的基本结构形式 3、调心式滑动轴承
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二、滑动导轨的特点及常见结构形式
优点：结构简单，接触刚度大 缺点：摩擦阻力大，磨损快，低速时易产生爬行现象
导轨由凹凸两种形式相互配合组成。 当凸形导轨为下导轨时，不易积存切屑和赃物， 但也不易保存润滑油，故易作低速导轨 例：车床的床身导轨
反之： 当凹形导轨为下导轨时，可作高速导轨 例：磨床的床身导轨
特点：系统复杂、工作可靠 应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合
22
四、滚动轴承作为转动副
滚动轴承内圈连接一个构件，外圈连接一个 构件；设计要点是滚动轴承的类型选择、零 件的周向定位与轴向定位、零件与轴承内外 圈的配合问题。
径向接触 向心角接
23
轴承
触轴承
第三节 移动副的结构与创新设计
一、对移动副结构的基本要求
双燕V形矩尾与形燕组与尾合矩形：形组特组合点合：与：导矩向形精与导度平轨高面承；组受但合大加相部 同分工。压和导力测向，量面燕都间尾比的形较距导复离轨杂较作大侧，导导向向面精度稍 差
27
一、对转动副结构的基本要求
保证两个构件之间的相对运动是转动，即 两构件只能做相对转动。
对转动副结构的基本要求是保证两相对回 转件的位置精度、承受压力、减小摩擦损失和保 证使用寿命。
5
最简单的两构件之间的转动副连接
1 2
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二、轴承用于转动副
为了减少摩擦和磨损，将相对转动的圆柱 表面用轴承代替。
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（一）滑动轴承的基本结构形式 2、剖分式滑动轴承
特点：装拆方便，调整轴瓦与轴颈间隙方便 缺点：结构复杂，滑动轴承的基本结构形式 3、调心式滑动轴承
机械创新设计基础ppt课件
13
第一节 人类的思维
抽象思维是以抽象的概念、判断和推 论为形式的思维方式，概念是客观事物本 质属性的反映，判断是两个概念的联系， 推论则是两个以上判断的联系。
14
第一节 人类的思维
2.发散思维与收敛思维 发散思维又叫分散思维、求异思维、
开放思维等。它是根据提供的信息，多方 位寻求问题的答案的思维方式。
1
第一章 引言
第一节 创造与发明并不神秘 第二节 创新需要勇气和毅力 第三节 创新人才的培养 第四节 机械创新设计
2
第四节 机械创新设计
• 设计是人类改造自然的一种基本活动，设
计是复杂的思维过程，设计的本质是创新。
• 设计的目的是将预定的目标，经过分析痛
决策，通过一定的信息（文字、数据、图 形）而形成设计方案，并通过制造、实施 使设计成为产品，造福人类。通过设计， 不断为社会提供新颖、优质高效、价廉物 美的产品，提高产品的竞争力和经济效益。
3
第四节 机械创新设计
二、设计思路和设计过程 设计过程是指从明确设计任务到编制
技术文件所进行的整个工作流程、机械设 计的过程，一般分为产品规划、原理方案 设计、技术方案设计、改进设计等四个阶 段。
4
第四节 机械创新设计
1.产品规划阶段——明确设计任务和要求， 提出设计任务书 这一阶段的中心任务是，在市场调查 的基础上，进行产品需求分析、市场预测、 可行性分析，确定设计目标、主要参数和 约束条件，最后提出设计任务书，作为设 计、评价、决策的依据。
35
第一节 综合创新原理
图3-2为一种小型车、钻、铣三功能机 床。它是适应小型企业、修理服务行业加 工修配小型零件运用综合原理开发设计出 来的小型多功能 机床。安的设计特点是： 以车床为基础，综合钻床、铣床主要箱而 成的。
第一节 人类的思维
抽象思维是以抽象的概念、判断和推 论为形式的思维方式，概念是客观事物本 质属性的反映，判断是两个概念的联系， 推论则是两个以上判断的联系。
14
第一节 人类的思维
2.发散思维与收敛思维 发散思维又叫分散思维、求异思维、
开放思维等。它是根据提供的信息，多方 位寻求问题的答案的思维方式。
1
第一章 引言
第一节 创造与发明并不神秘 第二节 创新需要勇气和毅力 第三节 创新人才的培养 第四节 机械创新设计
2
第四节 机械创新设计
• 设计是人类改造自然的一种基本活动，设
计是复杂的思维过程，设计的本质是创新。
• 设计的目的是将预定的目标，经过分析痛
决策，通过一定的信息（文字、数据、图 形）而形成设计方案，并通过制造、实施 使设计成为产品，造福人类。通过设计， 不断为社会提供新颖、优质高效、价廉物 美的产品，提高产品的竞争力和经济效益。
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第四节 机械创新设计
二、设计思路和设计过程 设计过程是指从明确设计任务到编制
技术文件所进行的整个工作流程、机械设 计的过程，一般分为产品规划、原理方案 设计、技术方案设计、改进设计等四个阶 段。
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第四节 机械创新设计
1.产品规划阶段——明确设计任务和要求， 提出设计任务书 这一阶段的中心任务是，在市场调查 的基础上，进行产品需求分析、市场预测、 可行性分析，确定设计目标、主要参数和 约束条件，最后提出设计任务书，作为设 计、评价、决策的依据。
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第一节 综合创新原理
图3-2为一种小型车、钻、铣三功能机 床。它是适应小型企业、修理服务行业加 工修配小型零件运用综合原理开发设计出 来的小型多功能 机床。安的设计特点是： 以车床为基础，综合钻床、铣床主要箱而 成的。
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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
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
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.
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。
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；
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：
单动式棘轮机构
.
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。
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。
.
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。
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
.
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wart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
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；
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
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
.
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
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
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
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.
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。
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；
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：
单动式棘轮机构
.
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。
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。
.
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。
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
.
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wart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
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；
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
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
.
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