2010年自考《创新思维理论与方法》复习资料 第6讲

机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式 夹紧
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式 夹持
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式 供料与运送
筛 选
定量进料或计件
分送工件
机械创新设计－机构创新设计
执行构件的运动形式 实现执行构件各种运动形式的常用机构
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
1.按执行构件的运动形式
执行构件的运动形式
运动形式
连续旋转 旋转运动 间歇旋转 连续往复摆动 连续往复移动 直线运动 间歇往复移动 曲线运动 自动供料、自动车床进退刀等 插秧机、飞剪机
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
Байду номын сангаас
1)机构的倒置
机构的运动构件与机架的转换，称为机构的倒置。按照 运动相对性原理，机构倒置后各构件间的相对运动关系不变， 但可以得到不同特性的机构。
令杆OO1为机架，则原机构的机架成为右图所示的转子， 曲柄每转一周，转子亦同步转动一周，同时两滑块在转子的 十字槽内往复运动，将流体从入口送往出口。
1. 结构尽可能简单
2. 使机构具有良好的动力学特性
3. 使机构安全可靠
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则 1.结构尽可能简单 要使机构简单，可采用以下几项措施：
运动链尽量简短 适当选择运动副 适当选择原动机 选用广义机构
机械创新设计－机构创新设计
1.结构尽可能简单
实
例
车床、铣床、缝纫机等
自动工作台转位、饮料灌装机等 破碎机、电风扇摆头等 冲床、压缩机、牛头刨等
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计 1.按执行构件的运动形式
执行构件的运动形式 实现执行构件各种运动形式的常用机构
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
1.按执行构件的运动形式
6.1 机构形式设计的原则
6.2 机构的选型设计
6.3 机构的构型设计
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异 2.机构的组合 3.广义机构
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
1)机构的倒置 2)机构的扩展 3)机构局部结构的改变 4)运动副的变换
3.利用振动及惯性作用
4.利用液、气物理效应
机械创新设计－机构创新设计
第6讲
机构的创新设计
6.1 机构形式设计的原则 6.2 机构的选型设计 6.3 机构的构型设计
机械创新设计－机构创新设计
机构创意构思训练：
助老、助残产品构思 —— 针对老年人腿力不足，或关节运动 不便的人群。 座便器清洁装置构思 —— 方便更换一次性垫纸。
机械创新设计－机构创新设计
2.使机构具有良好的动力学特性
采用对称布置的机构
选择机构时,应尽可能考虑机构的对称性,以减小运转过 程中的动负荷和振动。如下图所示的摩托车发动机机构,由 于两个共曲柄的曲柄滑块机构以点A为对称,所以在每一瞬间 其所有惯性力完全互相抵消,达到惯性力的平衡。
机械创新设计－机构创新设计
机械创新设计－机构创新设计
第6讲
机构的创新设计
6.1 机构形式设计的原则 6.2 机构的选型设计 6.3 机构的构型设计
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
1.按执行构件的运动形式
2.按执行机构的功用选择机构形式
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计 1．按执行构件的运动形式

运动链尽量简短
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则 1.结构尽可能简单 要使机构简单，可采用以下几项措施：
运动链尽量简短 适当选择运动副 适当选择原动机 选用广义机构
机械创新设计－机构创新设计
1.结构尽可能简单
适当选择运动副
从加工方便、承载能力等方面考虑:应优先采用低副机构 从减少构件数和运动副数，设计简便等方面考虑：应优先 采用高副机构。 应根据具体设计要求全面衡量得失，尽可能做到“扬长 避短”。在一般情况下，应先考虑低副机构，而且尽量少采 用移动副。在执行构件的运动规律要求复杂，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 机构形式设计的原则
1. 结构尽可能简单 2. 使机构具有良好的动力学特性
3. 使机构安全可靠
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则
3.使机构安全可靠
机械运转应满足其使用性能要求，同时要保 证绝对完全。 如：起重机械不允许在重物作用下产生倒转，为此， 应使用自锁机构，或安装制动器。 再如：某些机械为防止过载而损坏，可安装联轴节 或采用过载打滑的摩擦传动机构。
机械创新设计－机构创新设计
4）运动副的变换
转动副扩大的曲柄摇杆机构
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
移动副扩大的曲柄滑块机构 （冲压机）
4）运动副的变换
通过移动副的扩大，将转动副A,B,C 均包含其中，并且 连杆2的端部圆柱面与滑块3上的圆柱孔相配合，它们的公共 圆心为C点。当曲柄1绕A轴回转时，通过连杆2使滑块3在固定 导槽内作往复移动。 因滑块质量较大，连杆的刚度也较大，将会产生很大的冲 击力。
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
2）机构的扩展
以原有机构作为基础，增加新的构件，构成一个新机构， 称为机构扩展。机构扩展后，原有各构件间的相对运动关系不 变，但所构成的新机构的某些性能与原机构有很大差别。
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
实现执行构件各种运动形式的常用机构
连续旋转运动 双曲柄、齿轮、蜗轮蜗杆、摩擦传动、万向联轴节等 间歇旋转运动 棘轮、槽轮、不完全齿轮、凸轮等机构
连续往复摆动 曲柄摇杆、摇块、摆动导杆、双摇杆、齿轮齿条等机构
连续往复移动 曲柄滑块、移动导杆、移动凸轮、齿轮齿条等机构 间歇往复移动 凸轮、棘轮等机构 曲线运动 曲柄摇杆、凸轮－连杆组合、齿轮－连杆组合等机构
采用传动角较大的机构
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，尤其对于传力大的机构,这一点更为重要。 哪些的机构传力特性较好？
机械创新设计－机构创新设计
2.使机构具有良好的动力学特性
采用增力机构
对于执行构件行程不大,而短时克服生产阻力很大的机 构(如冲压机械中的主体机构),应采用“增力”的方法,即瞬 时有较大机械增益的机构. 当冲压工件时,机构所处的位 置是α和θ角都很小的位置。虽 然冲头受到较大的冲压力F,但曲 柄传给连杆2的驱动力 R12 很小。 当θ≈0°、α=2°时, R12 仅为 F 的7%左右.
机械创新设计－机构创新设计
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
1.按执行构件的运动形式
2.按执行机构的功用选择机构形式
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式
夹紧与夹持 供料与运送 分度与转位 升降 压、剪
……
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式 夹紧
1. 结构尽可能简单 2. 使机构具有良好的动力学特性
3. 使机构安全可靠
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则 2.使机构具有良好的动力学特性
改善机构动力学特性的方式有以下几种：


采用传动角较大的机构
采用增力机构 采用对称布置的机构
机械创新设计－机构创新设计
2.使机构具有良好的动力学特性
机械创新设计－机构创新设计
2.使机构具有良好的动力学特性
采用增力机构
新型大力钳机构，机构由手柄1、撑杆2、齿条（连杆）3和活钳头4组成 铰链四杆机构。由于撑杆与齿条不是固定连接，而且齿条与齿块5间可以相 对运动，所以齿条（连杆）的长度是变动的。 夹紧工件时，由于弹簧的作用，使活钳头4轻夹工件。当继续合拢两手柄 时，由于撑杆2会随着齿条3移动，移动量随工件尺寸的增大而增大。当撑 杆2与齿条3所成夹角在5°到35°时，齿条与齿块开始咬合，此时齿块与齿 条为一体。当继续合拢大小手柄，直至机构死点位置时，机构力的增益达 到极限，工件被夹紧。
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
1)机构的倒置 2)机构的扩展 3)机构局部结构的改变 4)运动副的变换
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异 2.机构的组合 3.广义机构
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
3.广义机构
1.利用力学效应 2.利用光电、电磁物理效应
第6讲
机构的创新设计
6.1 机构形式设计的原则 6.2 机构的选型设计 6.3 机构的构型设计
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则
机构形式设计具有多样性和复杂性，满足同一功能要求， 可选用或创造不同的机构类型。在进行机构形式设计时，除应
满足基本功能所要求的运动形式或运动轨迹外，还应遵循以下 几项原则。
速度可变双摇杆机构。 当主动件向右摆动时，沿从 动件滑槽移动的铰链点A沿下 方弧形槽运动，带动从动杆 作变速摆动；当主动件由右 向左摆动时，铰链点A沿上方 弧形槽运动，带动从动件向 左作匀速摆动，为换向导块。
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计 4）运动副的变换
1.机构的变异
改变机构中运动副的形式，可构型出不同运动性能的 机构。运动副的变换方式有很多种，常用的有高副与低副之 间的变换、运动副尺寸的变换和运动副类型的变换。 手套自动加工机的传动装置
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
将转动副B 扩大，其销轴直 径增大到包括了转动副A，曲柄1 变为偏心盘，连杆2变为圆环状 构件，原始机构演化成一个旋转 泵。
工作原理:偏心盘1为主动件， 绕固定铰链A作定轴转动；环状 连杆2沿机壳内表面作无间隙的 平面运动，它们之间形成了变换 的空间，用于流体的吸入与压出； 连杆3绕固定铰链D作摆动，同时 也作为隔板将泵体内的输入腔与 输出腔隔离开。
运动链尽量简短 适当选择运动副 适当选择原动机 选用广义机构
机械创新设计－机构创新设计
1.结构尽可能简单 选用广义机构
不要仅限于刚性机构,还可选用柔性机构和利用 光、电、磁以及利用摩擦、重力、惯性等工作原理
的机构,许多场合可使机构更加简单、实用。
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则
2）机构的扩展
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
3）机构局部结构的改变
改变机构局部结构，可以获得有特殊运动特性的机构。
将导杆槽的中线某一 部分做成了圆弧形，且圆 弧半径等于曲柄的长度， 实现间歇运动。
机械创新设计－机构创新设计
6.3 机构的构型设计
1.机构的变异
3）机构局部结构的改变
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式 分度与转位
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式 升降
机械创新设计－机构创新设计
6.2 机构的选型设计
2.按执行机构的功用选择机构形式 压、剪
常用飞剪机剪切机构
机械创新设计－机构创新设计
第6讲
机构的创新设计
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则 1.结构尽可能简单 要使机构简单，可采用以下几项措施：
运动链尽量简短 适当选择运动副 适当选择原动机 选用广义机构
机械创新设计－机构创新设计
1.结构尽可能简单 适当选择原动机
机械创新设计－机构创新设计
6.1 机构形式设计的原则 1.结构尽可能简单 要使机构简单，可采用以下几项措施：