机械创新设计方案(PPT 80张)

6．2．2 机构方案的评价
2．典型机构的评价
连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三种机构是最常用的机构
6．3 机构的构型
机构创新构型的基本思路是：以通过选型初步 确定的机构方案为雏型，通过组合、变异、再生等 方法进行突破，获得新的机构。
6．3．1 利用组合原理构型新机构
随着生产的发展，以及机械化、自动化程度的提高， 对其运动规律和动力特性都提出了更高的要求。简单的齿 轮、连杆和凸轮等机构往往不能满足上述要求。
6.1.3 应使机构具有较好的动力学特性
2．采用增力机构 对于执行构件行程不大，而短时克服工作阻力 很大的机构，应采用“增力”的方法。
F12仅为F 的7％左右。
6.1.3 应使机构具有较好的动力学特性
3．采用对称布置的机构 对于高速运转的机构，其作往复运动和平面一 般运动的构件，以及偏心的回转构件的惯性力和惯 性力矩较大，在选择机构时，应尽可能考虑机构的 对称性。
连杆机构难以实现一些特殊的运动规律； 凸轮机构虽然可以实现任意运动规律，但行程不可调； 齿轮机构虽然具有良好的运动和动力特性，但运动形 式简单； 棘轮机构、槽轮机构等间歇运动机构的运动和动力特 性均不理想，具有不可避免的速度、加速度波动，以及冲 击和振动
6．3．1 利用组合原理构型新机构
组合机构的类型很多，每种组合机构具有各自 特有的型组合、尺寸综合及分析设计方法。组合机 构结构比较复杂，设计计算繁复，研究起来比较困 难。 随着计算机和现代设计方法的发展，极大地推 动了组合机构的研究发展，目前许多场合都采用了 它，尤其在各种自动机器和自动生产线上得到广泛 应用。
6.1. 2 尽量缩小机构尺寸
机械的尺寸和重量随所选用的机构类型不同而有 很大差别。
小齿轮3的节圆与活动齿条在E点相切作纯滚动，而与 固定齿条相切在D点，且为绝对瞬心。因此，活动齿条上 E点的位移是C点位移的2倍，是曲柄长的4倍。显然在输出 位移相同的前提下，其曲柄比一般对心曲柄滑块机构的曲 柄长可缩小一半。
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。
对称布置的连杆机构
6．2 机构的选型
是指利用发散思维的方法，将前人创造发明出 的各种机构按照运动特性或实现的功能进行分类， 然后根据原理方案确定的执行构件所需要的运动特 性或实现功能进行搜索、选择、比较和评价，选出 合适的机构形式。
6．2．1 按运动形式要求选择机构
机构选型一般先按执行构件的运动形式要求选 择机构，同时还应考虑机构的功能特点和原动机的 形式。 机械系统中，电动机输出轴的运动为转动，经 过速度变换后，执行机构的原动件的运动形式亦为 转动时，而完成各分功能的执行构件的运动形式却 是各种各样的。
气压或液压缸作为原动机，可省去一些减速传动机构和运 动变换机构，缩短运动链，简化结构，且具有传动平稳。
6.1.1 机构尽可能简单
3．适当选择原动机
6.1.1 机构尽可能简单
4．选用广义机构 不要仅限于刚性机构，还可选用柔性机构，以 及利用光、电、磁和利用摩擦、重力、惯性等原理 工作的广义机构，许多场合可使机构更加简单、实 用。
1．机构运动链尽量简短 在机构选型时，有时宁可采用有较小设计误差的 简单近似机构，而不采用理论上无误差但结构复杂 的机构。
为E点有近似直线轨 迹的四杆机构
E点有精确直线轨迹 的八杆机构。
6.1.1 机构尽可能简单
2．适当选择运动副
在基本机构中，高副机构只有3个构件和3个运 动副，低副机构则至少有4个构件和4个运动副。因 此，从减少构件数和运动副数，以及设计简便等方 面考虑，应优先采用高副机构。
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。
Hale Waihona Puke 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。
6.1. 2 尽量缩小机构尺寸
圆柱凸轮机构尺寸比较紧凑，尤其是在从动件行 程较大的情况下。盘状凸轮机构的尺寸也可借助杠 杆原理相应缩小。
凸轮-连杆机构中，利用一个输出端半径r2大于输入端半 径r1的摇杆BAC，使C点的位移大于B点的位移，从而可在 凸轮尺寸较小的情况下，使滑块获得较大行程。
6.1.3 应使机构具有较好的动力学特性
3、应使机构具有较好的动力学特性
6.1.1 机构尽可能简单
1．机构运动链尽量简短 优先选用构件数和运动副数最少的机构，这样可 以简化机器的构造，从而减轻重量、降低成本。 可减少由于零件的制造误差而形成的运动链的累 积误差。 运动链简短也有利于提高机构的刚度，减少产生 振动的环节。
6.1.1 机构尽可能简单
机械创新设计
机械工程与自动化学院机械设计系
第六章 机构创新设计
6.0 引言
一个好的机械原理方案能否实现，机构设计 是关键。机构设计中最富有创造性、最关键的 环节，是机构形式的设计。 常用机构形式的设计方法有两大类，即机构 的选型和机构的构型。
6.1 机构形式设计的原则
在进行机构形式设计时，除满足基本的运动 形式、运动规律或运动轨迹要求外，还应遵循以下 几项原则 1、 机构尽可能简单 2 、尽量缩小机构尺寸
机构在机械系统中不仅传递运动，而且还要起 到传递和承受力(或力矩)的作用，因此要选择有较 好的动力学特性的机构。 1．采用传动角较大的机构
要尽可能选择传动角较大的机构，以提高机器 的传力效益，减少功耗。 如在可获得执行构件为往复摆动的连杆机构中， 摆动导杆机构最为理想。 从减小运动副摩擦，则尽可能采用全由转动副 组成的连杆机构。