机械机构的创新设计
机械创新设计_第五章 机构的组合与创新设计
C B
E
I型串联组合
A D F
前置机构中做简单运动的构件与后置机构的 原动件连接。 原动件连接。
Z1
B C
Z2
A D
II型串联组合 II型串联组合
前置机构中做复杂运动的构件与后置机构的 原动件连接。 原动件连接。
组合实例： 组合实例：
C B
减少连杆机构的速度
A D
z2
B
A
改变滑块的运动规律
C
D
第四节 计
1、选定附加机构与基础机构，确定附加机构 选定附加机构与基础机构， 与基础机构之间的连接方法。 与基础机构之间的连接方法。或者附加机构的 输出构件与基础机构的哪一个构件连接。 输出构件与基础机构的哪一个构件连接。 2、II型叠加组合机构中，动力源安装在基础 II型叠加组合机构中， 型叠加组合机构中 机构的可动构件上， 机构的可动构件上，驱动附加机构的一个可动 构件，按附加机构数量依次连接即可。 构件，按附加机构数量依次连接即可。
2、附加机构封闭基础机构的两个输入运 动或两个输出运动简便易行， 动或两个输出运动简便易行，工程中的应用最 为广泛。 为广泛。 3、附加机构封闭基础机构的一个输入 构件和一个输出构件，把输出运动再反馈回输 构件和一个输出构件， 入构件。 入构件。
C
I 型封闭组合机构
D A B F
III 型封闭组合机构
2、机构的叠加组合分类
输入 附加机构
1)
基础机构 输出
I型叠加机构 I型叠加机构
输入 附加机构
输出
2)
基础机构 输入
II型叠加机构 II型叠加机构
I型叠加机构 1) I型叠加机构
B C
附加机构
基础机构
机械创新设计案例
三种参数的测量结果同时送人由单片机系统组 成的测量仪表并显示。
三、原理方案的设计 1、电机的选择——摆线针轮减速电机 2、电机的调速方式——变频调速 3、定位夹紧的方法——气动装夹定位 4、动作顺序的控制——PLC控制 5、转矩的测量——非接触式转矩传感器 6、摆矩的测量——扭矩传感器 7、摆角的测量——光电编码器 8、摆动施力方式——步进电机+蜗轮蜗杆减速机 9、测量显示方式——单片机数字显示
摆动力矩、转动力矩的测量原理如图 1 所示。
力矩性能测量原理如下：
（1）摆动力矩的测量方法 : 万向节外圈以角速度ω旋转 , 摆杆带动内圈在
一定的平面摆角±β范围内左右对称摆动 , 摆杆所 受的弯矩即为万向节的摆动力矩。
(2)转动力矩的测量方法: 万向节内圈先摆动到一定的角度β,后并保持此
角度固定不变 , 万向节外圈以角速度ω旋转 , 外圈 所受的扭矩即为万向节的转动力矩。
三、裹包机的工作原理
四、预拉伸送膜机构工作原理
五、预拉伸送膜机构结构图
六、主机构结构图
[案例二] 汽车万向节力矩性能 试验机的设计
一、机器的用途 该试验机主要用于汽车万向节力矩性能的在线检
测，测量参数包括万向节的摆动力矩、转动力矩、最 大摆角等。操作者除了完成装卸试件的动作外，整 个试验过程自动完成。 二、测量原理
第九章 机构创新设计案例
[案例一] 预拉伸塑膜裹包机的设计
一、机器的用途 对于采用集装箱运输的货物，一般在装箱之前，
需要将单箱的货物按一定大小的体积码堆成四方体， 然后利用具有一定弹性和粘性的塑料薄膜缠绕成易 于搬运的单元整体，此项工作需要在裹包机上进行。 二、原理方案的设计
机械设计中的创新机构与原理应用
机械设计中的创新机构与原理应用机械设计是一门既有传统又有创新的学科，它既包含了经典的传动机构和原理，也涉及了一些创新的机构与原理应用。
创新机构与原理的应用使得机械设计更加灵活多变，能够满足不同领域的需求。
本文将重点介绍几个机械设计中的创新机构与原理应用。
1. 弹性机构弹性机构是一种能够通过弹性变形来实现某种功能的机构。
它具有结构简单、体积小、重量轻等优势。
在机械设计中，弹性机构广泛应用于传感器、缓冲装置、减振系统等方面。
例如，在机械自动化系统中，弹簧式传感器可以实现对力、压力、位移等物理量的测量和控制，这种创新机构大大提高了机械系统的精确度和可靠性。
2. 摩擦传动机构摩擦传动是利用摩擦力来传递运动和力的一种机构。
相比传统的齿轮传动，摩擦传动具有紧凑、无噪音、传动效率高等特点。
在机械设计中，摩擦传动机构常用于高速传动系统、小型化装置等领域。
例如，摩擦离合器可以实现快速切换传动状态，应用于汽车变速器等系统。
摩擦传动机构的不断创新和改进，为机械设计提供了更多的灵活性和可选性。
3. 气动机构气动机构是利用压缩空气产生力和运动的一种机构。
它具有速度快、反应迅速、结构简单等优势，在自动化控制系统中得到广泛应用。
例如，气动缸常用于自动化生产线上的物料输送、包装等工作。
气动机构的创新应用为自动化生产提供了更高的效率和灵活性。
4. 精密传动机构精密传动是一种能够实现微小位移或转动的机构。
它常用于精密仪器、医疗设备等领域，要求传动精度高、稳定性好。
例如，凸轮传动机构是一种常见的精密传动机构，常用于数控机床和机械手臂等设备中。
精密传动机构的创新应用使得机械装置能够实现更加精细和复杂的运动。
总之，机械设计中的创新机构与原理应用为我们提供了更多的设计选择和创造空间。
弹性机构、摩擦传动机构、气动机构和精密传动机构等都是机械设计中常见的创新机构。
它们的应用不仅提高了机械系统的性能和效率，也为不同领域的需求提供了解决方案。
随着科技的发展和应用的需求，机械设计中的创新机构与原理还将不断涌现，推动着机械工程的发展。
利用机构组成原理进行机械创新设计的基本思路
利用机构组成原理进行机械创新设计的基本思路
利用机构组成原理进行机械创新设计的基本思路主要包含以下几个步骤：
首先，任何平面机构都可以看作是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而成，这就是机构的组成原理。
理解这一原理对于进行机构的创新设计具有十分重要的指导意义。
其次，我们可以利用机构的组成原理来不断连接各类杆组，按照串联、并联、叠加和封闭的规则组合基本机构。
例如，可以通过把基本杆组依次连接到原动件和机架上，从而组成新机构。
最后，这些方法的混合连接，可以进一步得到更为复杂的机构系统。
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（如理论、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）。
总的来说，利用机构组成原理进行机械创新设计的过程需要深入理解机构的组成原理，灵活运用各种组合规则，以及发挥设计者的创造力。
机械运动方案及机构创新设计
机械运动方案及机构创新设计
一、背景
注射器是一种用于注射药物的医疗器械，它能够有效地把药物注入患
者的体内，因此在医疗中十分重要。
传统注射器办法主要是手动操作的，
由于操作不熟练，容易造成注射量的误差，严重影响治疗效果。
因此，将
注射器的操作过程改为自动挡模式，成为近年来研究热点之一
二、机械运动方案
1.机构设计
采用该方案的射针机构，机构由漏斗、针尖器及轴承支撑立柱三部分
组成。
其中，漏斗主要用于装载药物，同时也是用于支撑的结构部分；针
尖器主要用于控制射针运动；立柱采用轴承支撑以加强稳定性。
2.移动端设计
采用该方案的移动端，由电机、减速机、内、外齿轮、链条轴承组成。
电机作为动力源，通过减速机将高速运动的动力转换为低速运动，然后再
转移到内、外齿轮上，通过链条轴承将低速运动传递给射针机构，以控制
射针的运动。
1.射针机构设计
采用该设计的射针机构，漏斗内部多加入一个推杆机构，与漏斗下方
的针尖器共同，形成一个滑动机构，漏斗内装载药物，药物通过推杆机构
推动针尖器向前面射出。
机械原理 第8章 机构创新设计
8.机构创新设计
例 试确定图示平面高副机构的级别（构件1为原动件）
Ⅱ级机构
8.机构创新设计
平面机构的结构分类
◆ 机构结构分类的依据：
根据机构中基本杆组的级别进行分类。
◆ II级机构
指机构中基本杆组的最高级别为II级的机构。
◆ III级机构 指机构中基本杆组的最高级别为III级组的机构。
◆Ⅰ级机构 只由机架和原动件组成的机构称为Ⅰ级的机构。 （杠杆机构、斜面机构）
机架和原动件与从动件组分开： 从动构件组自由度为零。
可以再拆成更简单的自由 度为零的杆组
◆基本杆组：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构件组称为机构的基
本杆组。
8.机构创新设计
◆ 基本杆组的分类
对于全低副的杆组： n个构件、pl个低副
n和pl为整数 n=2,4,6…
F= 3n -2 pL = 0 或 n = (2/3 ) pL
8.机构创新设计
• （5）加工制造方便，经济成本低
• 尽可能选用低副机构，并且最好选用以转动副为主构成的 低副机构，
• 在保证使用条件的前提下，尽可能选用结构简单的机构； • 尽可能选用标准化、系列化、通用化的元器件。
8.机构创新设计
• （6）机器操纵方便、调整容易、安全耐用
• 在拟定机械运动方案时，应适当选一些开、停、离合、正反转、 刹车、手动等装置，可使操作方便，调整容易。
根据n的取值基本杆组分为以下几种情况：
（1）n=2, p l= 3 的 杆组：又叫Ⅱ级杆组 常见Ⅱ级杆组的形式为
8.机构创新设计
（2）n=4, pl = 6 的杆组，又叫 Ⅲ级杆组 特征为杆组中具有一个三副构件。
常见的三种形式为
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。
机械创新设计第四章-机构的演化变异与创新设计课件
机械创新设计第四章-机构的演化变异与创新设计课件本节课将讨论机构的演化变异与创新设计。
机构是机械系统中的重要组成部分，它可以实现不同的功能和运动。
机构的演化变异是指机构在不断的发展中逐渐改变和演化的过程。
而机构的创新设计则是指在已有机构的基础上进行改进和创新，提高其性能和功能。
首先，机构的演化变异是与时间和环境紧密相关的。
随着时间的推移，机构可以通过自身的变异适应新的环境和需求。
机构的变异可以包括结构的变化、形态的改变以及功能的扩展等。
这种演化过程中的变异使得机构具有更好的适应性和灵活性。
其次，机构的演化变异可以通过遗传的方式进行。
像生物一样，机构的演化也可以通过基因的传递来实现。
在设计机构的过程中，可以通过调整机构的设计参数来获得更优化的结构。
这种遗传算法可以通过计算机模拟来实现，从而提高机构设计的效率和准确性。
另外，机构的演化变异还可以通过仿生学的方法进行。
仿生学是指从生物体中汲取灵感，将其应用于机械系统的设计中。
通过研究生物体的结构和运动原理，可以获得很多创新的设计思路。
例如，借鉴昆虫的运动方式可以设计出更高效的机构。
因此，通过借鉴生物的优点，可以推动机构的演化和创新。
在机构的创新设计中，需要注意以下几点。
首先，要明确需求和目标。
只有明确了机构所需实现的功能和性能要求，才能有针对性的进行创新设计。
其次，要注重团队的合作和创新意识的培养。
机构的创新设计离不开团队的合作和创新思维的培养。
有一句俗话说：“两个头胜过一个头”，只有团队成员之间的密切合作，才能够推动机构设计的创新。
最后，要注重实验和测试。
创新设计是一个不断尝试和验证的过程，需要通过实验和测试来验证设计的可行性和有效性。
总结起来，机构的演化变异与创新设计是机械创新中非常重要的一部分。
通过机构的演化变异，可以使得机构具有更好的适应性和灵活性。
而机构的创新设计则是在已有机构的基础上进行改进和创新，提高其性能和功能。
机构的创新设计需要明确需求和目标、注重团队的合作和创新意识的培养，以及注重实验和测试。
机械创新设计-5-机构创新设计1
—圆弧部分—从动件停歇——歪盘动—横向 抓片
❖ 航天飞船对接器——对接机构——对 接模拟器的并联机器人——完成—主 动抓取、对正、拉紧、锁住、卡紧等。
❖ 并联机构——并联机器人
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.3 机构叠加组合方法
5.3 机构变异设计
❖ 5.3.2 运动副尺寸变异
1.扩大转动副尺寸—— ➢ 加大连杆销轴尺寸——泵、压缩机、冲
床等 ➢ 颚式破碎机——曲柄摇杆机构
2.扩大移动副尺寸—— 冲床滑块扩大——正弦机构 冲床滑块扩大——曲柄滑块机构 往复凸轮分度机构——改善机构受力状态 和动力效果
5.4 机构再生运动链方法
❖ 5.4.1 概述
1.颜鸿森教授提出——适用新方案提出法 ➢ 主要步骤：
➢ 1）从一个性能良好的原始机构出发，将其还 原为同源的一般化运动链；
➢ 2）根据推理，得到与之同源的所有再生运动 链；
➢ 3）通过筛选，施加约束，得到所有可行运动 链；
➢ 4）再通过评价，选择，得到适宜的机构。
圆珠笔按钮 录音机的联动按键 魔方 百叶窗 拉链 安全带带扣
————
举例：
圆珠笔按钮 笔套上有凸块
要实现特定的动作功能 ——巧妙的构思。
圆珠笔按钮 笔芯齿轮在笔套内时的情况 功能原理分析
对齐笔 套槽时
笔芯齿轮与按 钮齿轮错开
笔芯齿轮在笔套内时的情况
错开时—缩回 （外）
对齐时—探出 （内）
笔芯齿轮在笔套内 外的情况比较
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.2 机构并联组合方法
连杆
➢ 2.Ⅱ型并联
主动件或原动机的运动分成——两个——再合成一个
机械创新设计——机构创新设计
（Ⅱ）
﹒ 实例分析
机械创新设计
1.改善机构的工作性能
图4-65所示为某飞机上采用的襟翼操纵机构。它 是由两个齿轮齿条机构并列组合而成，用两个移 动电机输入运动，可以使襟翼摆动速度加快。如 果一个移动电机发生故障，另一个移动电机可以 单独驱动（这 时襟翼摆动速 度减半）。这 样就增大了操 纵系统的安全 程度，即增强 了输出运动的 可靠性。
机械创新设计
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图4-72是一个冲压机构。它 是由摆动从动件盘形凸轮机 构与摇杆滑块机构先进行串 联组合，然后串联的凸轮连 杆机构再与推杆盘形凸轮机 构进行并联组合。组合以后， 由两个固联在一起的凸轮输 入运动，推杆2与滑块5分别 输出运动。工作时，推杆2 负责输送工件，滑块5完成 冲压。因此设计时要特别注 意时序关系，一般应按照机 构运动循环图进行机构的尺 寸综合。
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机械创新设计
图4-66所示为一压力机的螺旋杠杆机构。其中两个尺寸 相同的双滑块机构CBP和ABP并联组合，并且两个滑块 同时与输入构件1组成导程相同，旋向相反的螺旋副。 机构的工作原理时，构件1输入转动，使滑块A和C向内 或向外移动，从而使构件2沿导轨P上下移动，完成加 压功能。由于并联 组合，使滑块2沿 导路移动时，滑块 与导路之间几乎没 有摩擦阻力。
单自由度的附加机构可以是连杆机构，则构成齿 轮连杆机构；可以是凸轮机构，则构成了齿轮凸 轮机构；若为齿轮机构则构成了复合轮系。
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机械创新设计
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2. 以差动凸轮机构为基础机构
机械创新设计
二自由度的差动凸轮机构常见的结构组成如图4-75所示。 其中图(a)构件2为浮动杆，构件2与连架杆3可以组成转动 副，也可以组成移动副；连架杆3与机架可以组成转动副， 也可以组成移动副。图(b)是凸轮为浮动构件；若将图(b) 中的机架长度缩短至零，就演变成图(c)的结构。
机械机构设计创新问题分析
机械机构设计创新问题分析摘要机械原理方案能否实现的关键环节就是机械机构设计，同时，随着工业化不断发展，对工业生产的效率要求越来越高，所以要对机械机构设计进行创新。
本文对机械机构设计创新问题进行了分析，对机械机构设计问题进行了阐述，介绍了机械机构设计创新应遵循的基本原理及设计原则，最后分析了机械机构创新设计的具体案例，旨在提高机械机构的性能，提高工业生产的效率。
关键词机械机构；机械机构设计；创新问题1 机械机构设计创新问题概述机械机构创新设计具体就是指，在机械产品研发以及机械机构创新设计的过程中设计出一个全新的机构形式[1]。
但，这个全新的机构形式必须满足相关的规划设计要求。
在进行机械机构创新设计时一定不能受到传统设计思维的局限，要用全新的思维对机械机构进行规划设计，保证机械机构设计的每一个环节都是科学合理的。
但是，在机械机构创新设计中要注意一点，不能完全摒弃传统的设计方法，可以借鉴传统机械机设计中的优点进行创新设计，这样才能实现机械机构创新设计模式的有效转变[2]。
2 机械机构设计创新应遵循的基本原理2.1 机械机构组合的基本原理在机械机构创新中不能采用单一的机构形式，因为，单一的机构形式无法满足机械机构创新设计的标准，不能顺利的完成任务。
如：齿轮机构的运动性比较突出，运动性能也非常强，但是在实际的工作中，齿轮机构的运动形式十分单一，不能满足工业生产的多样化需求。
棘轮机构的优势就是能够开展间歇性的活动，但是棘轮机构与齿轮机构相比运动性非常差。
连杆机构的运动原理十分简单，所以在实际应用中十分简便，但是连杆机构不能完成一些具有特殊要求的运用。
而，凸轮机构能够完成所有的运动，但是在实际运行时比较复杂。
所以，如果只是单一的采用一种机构形式，必然会存在一定的缺陷，所以要将多种机构形式搭配起来，这样才最大程度上发挥机械机构的优势与价值。
2.2 机械机构变异的基本原理机械机构的变异原理就是采取一定的措施改变机械机构的思维方向。
机械机构的创新设计
机械机构的创新设计引言在现代工程和科技领域，机械机构是一项重要而不可或缺的技术。
它们广泛应用于各个领域，包括制造业、交通运输、军事等。
随着技术的发展和市场需求的变化，对机械机构的创新设计也提出了更高的要求。
本文将对机械机构的创新设计进行探讨，并介绍一些创新设计的案例。
机械机构的定义和重要性机械机构是指由零部件和链接件组成的可以相对运动的装置。
它们通常用于将输入的运动和力转化为期望的输出。
机械机构的设计对于提高生产效率、降低成本、改善产品质量具有重要意义。
机械机构的创新设计能够带来以下几方面的好处：1. 提高产品性能创新设计可以使机械机构在运行过程中更加稳定、高效。
例如，通过优化齿轮传动的设计，可以减小传动误差，提高传动效率；通过采用新材料和新加工工艺，可以减少机械机构的摩擦损耗，延长使用寿命。
2. 减小设备尺寸和质量创新设计可以使机械机构更紧凑、轻量化。
例如，采用齿轮齿形优化和轻量化设计，可以减小齿轮传动装置的尺寸和质量，从而减小整个机械系统的体积和重量。
3. 提高生产效率和降低成本创新设计可以提高机械机构的生产效率和降低制造成本。
例如，采用自动化控制和智能传感技术，可以提高机械机构的自动化程度和生产效率；采用新的加工工艺和制造技术，可以降低零部件的加工成本。
案例分析下面将介绍几个具有创新设计的机械机构案例，并对其进行分析。
1. 变速器设计传统的汽车变速器通常采用齿轮传动，由于齿轮传动的展宽、噪音和能量损失等问题，其效率和性能有限。
一种创新的变速器设计是采用连续可变传动比的电子液压传动系统。
这种变速器利用电子液压执行器控制离合器和锁止器的工作状态，可以实现无级变速。
该设计具有传动效率高、动力输出平顺等优点，能够提升汽车的燃油经济性和行驶舒适性。
2. 机械手臂设计传统的机械手臂通常采用电机驱动的齿轮传动结构，其体积庞大、质量较重。
一种创新的机械手臂设计是采用柔顺型机械结构和电动磁铁驱动。
该设计利用形状记忆合金材料和电磁力控制，可以实现机械手臂的自由弯曲和形状调节。
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。
机械运动方案及机构的创新设计
机械运动方案及机构的创新设计一、引言机械运动是现代工程中的一项基础性任务，广泛应用于各个领域，如制造业、航空航天、汽车工程、医疗设备等。
而机械运动方案的创新设计，对于提高工程的效率、降低成本、增强产品的竞争力具有重要意义。
本文将从创新思路、机构设计和实例应用三个方面，探讨机械运动方案及机构的创新设计。
二、创新思路1.多学科交叉融合：机械运动方案的创新设计需要多学科的综合应用，如机械工程、电子工程、材料科学等，通过不同学科的结合，可以获得更为丰富的创新思路。
2.充分利用信息技术：信息技术的快速发展为机械运动方案的创新提供了新的思路和手段，如基于计算机模拟的仿真设计、智能控制系统等，能够提高设计效率和准确性。
3.绿色环保意识：在机械运动方案设计中，应充分考虑绿色环保的要求，如减小能耗、降低噪音、减少污染等，这也是当前社会发展的趋势和目标。
三、机构设计1.驱动系统设计：驱动系统是机械运动的核心，其设计应兼顾效率和可靠性。
可采用新型的传动方式，如减速器、液压传动、电动传动等，以提高效率和减小体积。
2.结构设备创新：结构设备的创新是机械运动方案设计的重要组成部分。
通过改变结构和材料的组合方式，可以实现轻量化和强度提升的目标。
同时，也可以考虑采用可拆卸的结构，方便维护和更换。
3.运动控制系统设计：运动控制系统是实现机械运动方案的关键，其设计应考虑运动轨迹控制、力与位置的控制等问题。
可以采用精确的位置传感器、智能控制算法等技术，以实现更加精确和高效的运动控制。
四、实例应用1.机械手臂创新设计：机械手臂广泛应用于装配线、物流仓储等领域，其创新设计可以改善操作效率和安全性。
可以采用新型的执行器和控制算法，实现更为精准和灵活的运动控制。
2.机械传动系统创新设计：机械传动系统是许多机械运动的核心，其创新设计可以提高效率和可靠性。
可以利用新型的材料和结构设计，实现更高的变速比和传动效率。
3.智能运动控制系统创新设计：智能运动控制系统可以根据实际需求，自动调整运动轨迹和力度，提高运动的效率和质量。
机械原理机构创新设计图例
图1 曲柄滑块机构示意图图4-2 曲柄摇杆机构示意图
图4-3 内燃机机构示意图图4-4 精压机机构示意图
图4-5 牛头刨床机构示意图
图6 两齿轮—曲柄摇杆机构示意图
图7 喷气织机开口机构示意图图4-8 冲压机构示意图
图4-9 筛料机构示意图图4-10 插床机构示意图
图11 凸轮—连杆组合机构示意图图12 凸轮—五连杆机构示意图
图13 行程放大机构示意图图14 自卸货车翻转机构示意图
图15 齿轮齿条—双曲柄滑块机构示意图图16 盘型凸轮（尖端推杆）机构示意图
图17 冲压机构示意图
图18 双摆杆摆角放大机构示意图
图19 双摇杆机构示意图。
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轨迹的机构综合，五杆机构具有两个自由度，由双联凸轮作为原
动件给该五杆机构提供两个已知的运动规律，该机构具有确定的
运动。在进行连杆机构运动分析时，将构件2及构件4作为原动件
，其运动规律已由凸轮给定，由构件3、5及C、F、E组成一个
RRR二级组。在这个二级组中可以求得G点的运动轨迹，通过调
整两原动件2、4的运动规律，可对G点的运动轨迹进行调整，实
本机构的输出件7上，亦即以7作为它的相对机架。这三个基本机构
都各有一个动力源。试分析该迭联式组合机构的各构件相对的运动
关系。
G
10
9 H
7
8F
6
E
D
3 5B
2
1
A
C
4
第八章 机械创新
方案二十五
十杆犁提升机构
农用机构中轨迹设计很常用，试分析该机构末杆件上某点的轨 迹。
1 4
7 2
6
9 10
85 3
第八章 机械创新
下面通过一些实例来帮助同学们提高机构的创新能力 。
第八章 机械创新
第二篇 参考方案
方案一 抽油机（磕头机）机构 方案二 同步回转机器人手指 方案三 无轨电车常力集电头 方案四 按给定力设计机器人手爪 方案五 三差动轮系 方案六 X型杆链设计及其应用 方案七 按给定轨迹要求设计六杆机构 方案八 并联杆机构 方案九 印刷机送纸机构 方案十 按任意给定的平面运动设计机构 方案十一 齿轮连杆机构 方案十二 柔性链—杆传动 方案十三 多动力驱动同一构件机构 方案十四 平动链轮机构
A
watt mechanism
方案八
并联杆机构
并联杆机构是目 前机构学界很重视的 一种实用杆系。该机 构具有六自由度，具 有运动灵活和刚度大 的特征，请利用这一 机构特性，考虑一种 功用进行设计。
第八章 机械创新
第八章 机械创新
方案九
印刷机送纸机构
该方案为凸轮机构与连杆机构的组合机构，用来实现任意给定
第八章 机械创新
方案一
抽油机（磕头机）机构
该机构以构件1为原动件，由构件2、3及运动副B、C、D构成 RRR二级基本组。设计中应使连架杆上E点所走的轨迹圆弧的曲率半径
尺寸满足行程要求，同时又应使其总体结构尺寸尽量减小。在构件1上
加有一定量的配重G，该配重的方向与方位应与E点的受力相谐调。请
分析该机构，收集和对比现有各种抽油机机构类型。
2
B
C
固联一个齿轮，该齿轮
1
随摇杆进行往复摆动， 通过齿轮与齿条啮合传 A
3
D
5
E
动，将曲柄AB的回转 4
运动就转换成了齿条的
往复直线运动。
第八章 机械创新
方案十二
柔性链—杆组合机构
该机构中，构件1，2分别为两个链轮，构件1为主动件，以角速度ω1进 行回转运动，通过构件6（链）的传动，实现构件1，2的回转运动。在构件 6上有一个转动副与构件3相连接。在进行机构的运动分析时，C点的运动规 律是由ω1及链轮确定，则将构件3，4及运动副C、D、E拆分成一个RRR二 级组既可进行分析计算。请分析构件4的运动规律。
第八章 机械创新
方案十九 无级摩擦变速比传动（速比i可调）机构
无级变速有各种 形式，如图所示。
构件1与2由力封
闭靠摩擦传动，调整
构件1与2的轴心距离
d时，可以改变传动
F
比，设计该机构或利
用该原理进行应用设
计。 2
1 d
第八章 机械创新
方案二十
夹钳机构（力放大机构）
夹钳是建筑工地常用的工具。它有各种类型的结构，请收集研
D
3
6
ω1
C
2
A
1
B
5
4
E
方案十三
多动力驱动机构
该方案为多个动力 驱动同一构件示例，这 种机构多用于由于空间 结构尺寸的限制，使驱 动元件的体积不能太大 ，从而造成了单个动力 元件的驱动力不足。图 中的构件1，2，3分别 为独立运动的动力原， 同时驱动构件4进行回转 运动。请分析这种系统 的机电动力特性。
┆
f (l1, l2, l3, L, a, b, k, l0, α)= g(α3) i=1, 2, …8
这是一非线性方程组，若N=常数时， g(α1)=C，通过解上述方
程组即可求得其它八个参数。
N
第八章 机械创新
方案五
三差动轮系
该机构为三差动轮系，请利用该机构原理创新设计具有三差动
功能的车辆。试分析输入转速为n0时，该轮系的传动比表达式，并
ω2
5
4
1
3 ω1 2
第八章 机械创新
方案二十九
汽车雨刷机构
汽车雨刷机构多种多样，请分析该种机构，并提出一种新 的机构。
3
4
2 1
6 5
1.牙刷头可绕轴线左右摆动,摆角范围为45 ；
2.运动原理图的曲柄摇杆机构在结构上通过扩大 运动副 获得,从而有效减小结构尺寸;
第八章 机械创新
方案二十二
椭圆齿轮连杆机构
请分析椭齿轮连杆机的运动轨迹图谱，并构思利用连杆上某 一点的轨迹曲线进行实际应用。
方案二十三
空间球面机构
空间球面机
构多用于陀螺导
1
4 5
3
第八章 机械创新
2
第八章 机械创新
方案十四
平动链轮机构（玩具
平动机构具有很广泛）的应用背景。
如图所示，2、3、4为链轮机构， ω1 及ω2的转动，保证7、8
始终保持平动状态。构件2与4的尺寸条件应如何？
7
8
6
4
5
4
3 ω1
2
1
3 ω2
第八章 机械创新
方案十五
实现两位置机构（竖箱机构）
该机构使箱体由横
分析出与此原理相同的各种三差动设计及其应用
请思考利用X型杆单元集成构造具有弧型特征的杆链。考虑折 叠条件，利用弧型和折叠创造一些实用机构，如野营帐蓬等。
第八章 机械创新
方案七
按给定轨迹要求设计六杆机构
这是一种六杆机构，根据A点的轨迹要求，例如直线，设计该
机构。
B
可用于自动进料的夹紧装置 中。该机构占据空间小，夹
2
持自锁且定心性好。
3
A
3
C
1
第八章 机械创新
方案三
无轨电车常力集电头
由弹簧连杆机构组成的无轨电车常力封闭机。 该机构中，构件1与2之间既有回转运动，又有移动，构件2与导 线7接触，构件5为一个弹簧，实现力的封闭，构件6也为一个弹簧， 用于实现构件2与构件1随动的快速响应。 该机构为一个具有三个自由度的机构应用实例。
第八章 机械创新
机械原理
———五邑大学机电工程系 机械基础教研室
五邑大
版权所有
第八章 机械创新
第八章 机构的创新设计
机械系统创新设计是大学生素质教育的一个重要环节 。创新是科技实践活动的精髓，没有创新就没有科学和 技术的发展。机械系统创新是机械工程学科培养学生一 个艰难任务。
创新需要基础素材，没有丰富的基础知识就不会有创 新成果出现。本篇精选出来一些实用机构运动方案，目 的是让同学们通过剖析它们来掌握进行机构创新的思路 和方法，培养学生的创新意识和创新能力。
究各种类型并比较优缺点，然后选优进行设计。
方案二十一
电动牙刷
牙刷在日常生活中每天都要用到它，请
提出几种新型的电动牙刷机构，使牙刷头部
能具有摆动或移动或多撮转动等。
第八章 机械创新
截面扩大运动副原理简图
1---牙刷外壳 4---偏心轴 2---牙刷头导杆 5---直流电机 3---活动连杆 6---电池
8 A1
D
4
7
P H
5
E
2
B
I
6 F3
C
第八章 机械创新
方案十一
齿轮连杆机构
该机构用于将回转
在进行运动分析时，可将构件2、3及
运动转换成往复直线运 运动副B、C、D拆分成一个RRR二阶基本
动，构件1为主动，以 杆组进行分析。
角速度ω1绕A点进行回
转运动，由构件1，2，
F
3，4及运动副A、B、
C、D组成一个曲柄摇 杆机构，在摇杆CD上
1
航机构中，请进
行运动学分析。
请考查分析实际
设计中的其它应
用。
2
第八章 机械创新
3
第八章 机械创新
方案二十四
迭联式组合机构
可由三个摆动液压缸机构组成挖掘机组合机构。
其中第一个基本机构1-2-3-4的机架4是挖掘机的机身；第二个
基本机构5-6-7-3迭联在第一个基本机构的输出件3上，即以3作为
它的相对机架，同样，第三个基本机构8-9-10-7又迭联在第二个基
现给定轨迹的要求。同样，也可按给定的G点的运动轨迹及相应
的运动规律来得到两个原动件的运动规律，最后得到双联凸轮的
理论廓线，实际廓线及安装角。
第八章 机械创新
B
2
1 A
C
D
3
4
G
F
印刷机送纸机构
5
E
第八章 机械创新
方案十 按任意给定的平面运动设计机构
该机构由8个构件，9个转动副组成的三个自由度的8杆机构， 在该机构的构件7上任一点P可实现平面的任意运动轨迹。在进行机 构分析时，构件1，2，3为原动件，各自具有独立的运动规律，构件 4，5，6及运动副D、E、F、G、H、I组成一个三级基本杆组，通 过对这个三级杆组进行运动分析可求得P点的运动规律。
第八章 机械创新
方案十五 实现两位置要求机构（竖箱机构） 方案十六 车库上翻门机构 方案十七 实现三位置和姿态 方案十八 简易关节机构机器人 方案十九 无级摩擦变速比传动机构 方案二十 夹钳机构 方案二十一 电动牙刷 方案二十二 偏心圆齿轮连杆机构 方案二十三 空间球面机构 方案二十四 迭联式组合机构 方案二十五 十杆犁提升机构 方案二十六 换向机构 方案二十七 柔性间歇机构 方案二十八 蛙式夯土机 方案二十九 汽车雨刷机构 方案三十 闭门机构