第七章 机械运动方案与创新设计
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
门和四扇平开门；推拉门可分为整体推拉门和
伸缩推拉门；升降门可分为整体升降门和卷闸
门。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院 双扇平开门
平开门
四扇平开门 单扇推拉门 整体推拉门
电 动 大 门
双扇推拉门
推拉门
单扇伸缩门 伸缩推拉门 双扇推拉门 整体升降门
升降门
卷闸升降门
机械创新设计课件 a
内蒙古科技大学机械工程学院
方案a（二扇平开门） 方案b（四扇平开门） 方案c （单扇平开门） 方案d （二扇平开门） 方案e （伸缩门）
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
从平分情况看，单扇推拉门和伸缩门得分较高， 实际情况也是这两种门应用最广泛。但从美观情 况看，近期不锈钢制作的伸缩门应用的最广泛。
复杂
5
0
机械创新设计课件
6
方案的实用性
内蒙古科技大学机械工程学院
实用 一般 不实用 10 5 0 10 8
7
方案的可靠性
优 良
中
差
4
0 10 8 4 0 10 8 4 0 10 5 0
8
方案的新颖性
优 良 中 差
9
方案的经济性：
优 良 中 差
10
方案的绿色性
优 良 中
累计评价分数
机械创新设计课件
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
三、 机械系统运动方案的评价指标
功能指标：指实现预期设计目标的优劣程度 技术指标：主要指产品的位移、速度、加速度、运动
精度、力学特性、强度、刚度、可靠性、寿命等指标。
经济指标：主要指材料、制作与维修、能耗大小等指
标。
绿色指标：主要指产品的在制造、使用、维护等过程 污染以及报废产品的可回收性等指标。 在方案的评价过程中，上述指标还要细化。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
3.各子工艺动作的协调与配合
需制定运动循环图，规定每个工艺动作 在运动循环周期内应处的位置，以确保各工 艺动作的先后次序，制定运动循环图的主要 步骤是：
1）分析每个子工艺动作特点，从中确定一个 主要动作，以此作为其它动作的位置基准。 2）设定主要动作的位置起点、终点和运动循 环周期。
内蒙古科技大学机械工程学院
五、机械系统运动方案设计实例分析
设计题目：电动大门的设计
1、电动大门的功能目标：实现大门的自动启闭 2、设计要求：门宽为46米，门高为1.52米 启闭时间为10秒左右。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
3、设计方案的构思：
运用发散思维方式，电动大门可分为平开
门、推拉门和升降门。平开门可分为双扇平开
1. 拟定功能目标时要把总功能进行分解成各 个子功能，并制定好各子功能的目标。每 个子功能的目标中都包含有创新的可能和 创新的条件。
这种功能分解的 过程可用树状结 构来表达：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
也有用串联结构、并联结构以及环形结 构来表达的。
2. 在拟定功能目标时要应从整体出发，客观 地处理各子功能之间以及各子功能与总功 能之间的关系。
生命周期循环：指产品的制作过程、使用 过程、以及使用后过程的一个封闭循环。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
§7-2 机械工作原理的拟定
拟定机械工作原理的过程就是把机 械的功能目标转化为工艺动作的过程。
一、拟定工作原理的主要内容
1. 工艺动作的构思
是进行机械创新的重要环节之一，需要放 开思路、大胆设想，尽可能多提出一些原理 方案，然后再去粗取精。
3）分析其它动作相对主要动作的衔接位置， 以避免干涉。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
二、拟定工作原理时应注意的几个问题
1. 要充分注意机械自身的特点
机械运动的特点是连续的、可整周转 动的、简单的、循环的、稳定的等。
2. 要注意制品的特点并争取利用
让制品也参与运动将大大的简化机构 的结构。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
四、机械系统运动方案的评价方法
1、机械系统运动方案评价的指标 （1）完成实现功能目标情况； （2）工作原理的先进程度； （3）工作效率的高低； （4）运转精度的高低； （5）方案的复杂程度；
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
（6）方案的实用性；
（7）方案的可靠性；
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
二、机构的组合
指在机构选型的基础上，根据功能目标或 工艺动作的各种需要，组合创建新机构系统。
1.机构的工艺动作复杂：
一般常采用并联式、复合式或叠加式组合方式。
2.所选择的机构性能不好，但又无更好 的机构可选：
常采用串联式，用于改善机构的性能。
3.有时由于不具备某种动力源，或受其 它条件的限制，只有进行机构组合， 才能实现所要求的工艺动作。
机械创新设计课件
序号 评价项目
内蒙古科技大学机械工程学院
评价等级
优 良 中 差
评价分数
10 8 4 3 10 8 4 0
1
完成实现功能目标情况
2
工作原理的先进程度
优 良 中 差
3
工作效率的高低
优
良 中 差
10
8 4 0 10 8 4 0 10
4
运转精度的高低
优 良 中 差
5
方案的复杂程度
简单
较复杂
（8）方案的新颖性；指方案的创造性。
（9）方案的经济性；
（10）方案的绿色性。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
2、机械系统运动方案的评价方法
目前流行的评价方法有：关联矩阵法、模
糊评价法和评分，其中评分法最为简单。 评分法又分为加法评分法、连乘评分法 和加乘评分法。这里介绍最简单的加法评分法。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
按运动方式对机构进行分类：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
常用机构的运动及动力特性：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
不同工作原理机构的控制方法与价格：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
注意问题： 1）按已拟定的工作原理进行机构选型时，应 尽量满足或接近功能目标。 2）机构选型时应力求其结构简单。 3）机构选型要注意选择那些加工制造简单 、容易保证较高的配合精度。 4）机构选型时要能保证机构高速运转时动 力特性良好。 5）机构的选型也须注意机械效益和机械效 率问题。 6）机构选型也要考虑动力源的形式。
3.确定产品的技术规格、性能参数和约束条件 4.提出产品的技术关键和解决途径 5.预期达到的技术、经济、社会效益 6.预算投资费用及项目进度、期限 可行性分析的核心是通过技术分析和经济分 析，对产品开发项目作出可行与否的结论。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
二、拟定功能目标要分清主次、要利 于功能的实现
拟定功能目标时应注意的问题： 一、拟定功能目标要进行可行性分析
可行性分析包括：
1.从市场需求预测出发，分析产品开发的必要性 市场预测：在统计过去和现在市场需求数据的 基础上，建立适当的数学模型，分析市场发展 趋势，并对未来市场作出估计和推测。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
2.分析该产品目前国内外现状及水平 以了解同类产品的发展动向、掌握新艺、新 材料、新结构的信息，使产品开发趋向合理。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
第七章 机械运动方案与创新设计 机械运动系统方案设计的主要 内容包括：
• 机械功能目标的拟定 • 机械工作原理的拟定
• 机械的选型与组合 • 机械运动方案创新设计的评价
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
§7-1 机械功能目标的拟定
机械功能目标是指该机械产品的功用，其 基本应反映机械产品或机械装置的性能。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
减速器的树状功能结构图：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
三、拟定功能目标要利于扩大设计思路
要尽量地增大设计空间，为机械的创新 保留较宽松的环境。
四、拟定功能目标要具有一定的超前意识
具有了超前意识，才能有所创新。
五、拟定功能目标要注意产品的生命周 期循环问题
二扇平开门 四扇平开门
b
c
上导轮
电机 上导轮 电机 下导轮 电机 上导轮
单扇推拉门
d
双扇推拉门
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
e
伸缩门
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
评价结果
方案 累计评价分数
a 81
b 66
c 83
d 76
e 83
•定向思维或逻辑思维 •多向思维或灵感思维 •联想思维或形象思维
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
2.工艺动作的分解
对于复杂的运动形式通常采用把运动 先分解，然后再合成的方法。
运动分解：是把总运动分解为比较简单的分 运动，再寻求完成分运动的工作原理方案。
运动合成：是把分运动的解加以综合比较， 以寻求整体最优方案的过程。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
§7-3 机构选型及组合
同一个机械工作原理方案可用不同的机 构组合来实现。
一、机构的选型
是根据现有的各种机构按功能要求 进行类比地或近似地选择。并可在此 基础上采用各种演化与变异技法进行 改造、创新、寻求最优解。
实现各种运动要求的现有机构可以从 机构手册、图册或资料上查阅获得。
伸缩推拉门；升降门可分为整体升降门和卷闸
门。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院 双扇平开门
平开门
四扇平开门 单扇推拉门 整体推拉门
电 动 大 门
双扇推拉门
推拉门
单扇伸缩门 伸缩推拉门 双扇推拉门 整体升降门
升降门
卷闸升降门
机械创新设计课件 a
内蒙古科技大学机械工程学院
方案a（二扇平开门） 方案b（四扇平开门） 方案c （单扇平开门） 方案d （二扇平开门） 方案e （伸缩门）
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
从平分情况看，单扇推拉门和伸缩门得分较高， 实际情况也是这两种门应用最广泛。但从美观情 况看，近期不锈钢制作的伸缩门应用的最广泛。
复杂
5
0
机械创新设计课件
6
方案的实用性
内蒙古科技大学机械工程学院
实用 一般 不实用 10 5 0 10 8
7
方案的可靠性
优 良
中
差
4
0 10 8 4 0 10 8 4 0 10 5 0
8
方案的新颖性
优 良 中 差
9
方案的经济性：
优 良 中 差
10
方案的绿色性
优 良 中
累计评价分数
机械创新设计课件
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
三、 机械系统运动方案的评价指标
功能指标：指实现预期设计目标的优劣程度 技术指标：主要指产品的位移、速度、加速度、运动
精度、力学特性、强度、刚度、可靠性、寿命等指标。
经济指标：主要指材料、制作与维修、能耗大小等指
标。
绿色指标：主要指产品的在制造、使用、维护等过程 污染以及报废产品的可回收性等指标。 在方案的评价过程中，上述指标还要细化。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
3.各子工艺动作的协调与配合
需制定运动循环图，规定每个工艺动作 在运动循环周期内应处的位置，以确保各工 艺动作的先后次序，制定运动循环图的主要 步骤是：
1）分析每个子工艺动作特点，从中确定一个 主要动作，以此作为其它动作的位置基准。 2）设定主要动作的位置起点、终点和运动循 环周期。
内蒙古科技大学机械工程学院
五、机械系统运动方案设计实例分析
设计题目：电动大门的设计
1、电动大门的功能目标：实现大门的自动启闭 2、设计要求：门宽为46米，门高为1.52米 启闭时间为10秒左右。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
3、设计方案的构思：
运用发散思维方式，电动大门可分为平开
门、推拉门和升降门。平开门可分为双扇平开
1. 拟定功能目标时要把总功能进行分解成各 个子功能，并制定好各子功能的目标。每 个子功能的目标中都包含有创新的可能和 创新的条件。
这种功能分解的 过程可用树状结 构来表达：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
也有用串联结构、并联结构以及环形结 构来表达的。
2. 在拟定功能目标时要应从整体出发，客观 地处理各子功能之间以及各子功能与总功 能之间的关系。
生命周期循环：指产品的制作过程、使用 过程、以及使用后过程的一个封闭循环。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
§7-2 机械工作原理的拟定
拟定机械工作原理的过程就是把机 械的功能目标转化为工艺动作的过程。
一、拟定工作原理的主要内容
1. 工艺动作的构思
是进行机械创新的重要环节之一，需要放 开思路、大胆设想，尽可能多提出一些原理 方案，然后再去粗取精。
3）分析其它动作相对主要动作的衔接位置， 以避免干涉。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
二、拟定工作原理时应注意的几个问题
1. 要充分注意机械自身的特点
机械运动的特点是连续的、可整周转 动的、简单的、循环的、稳定的等。
2. 要注意制品的特点并争取利用
让制品也参与运动将大大的简化机构 的结构。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
四、机械系统运动方案的评价方法
1、机械系统运动方案评价的指标 （1）完成实现功能目标情况； （2）工作原理的先进程度； （3）工作效率的高低； （4）运转精度的高低； （5）方案的复杂程度；
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
（6）方案的实用性；
（7）方案的可靠性；
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
二、机构的组合
指在机构选型的基础上，根据功能目标或 工艺动作的各种需要，组合创建新机构系统。
1.机构的工艺动作复杂：
一般常采用并联式、复合式或叠加式组合方式。
2.所选择的机构性能不好，但又无更好 的机构可选：
常采用串联式，用于改善机构的性能。
3.有时由于不具备某种动力源，或受其 它条件的限制，只有进行机构组合， 才能实现所要求的工艺动作。
机械创新设计课件
序号 评价项目
内蒙古科技大学机械工程学院
评价等级
优 良 中 差
评价分数
10 8 4 3 10 8 4 0
1
完成实现功能目标情况
2
工作原理的先进程度
优 良 中 差
3
工作效率的高低
优
良 中 差
10
8 4 0 10 8 4 0 10
4
运转精度的高低
优 良 中 差
5
方案的复杂程度
简单
较复杂
（8）方案的新颖性；指方案的创造性。
（9）方案的经济性；
（10）方案的绿色性。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
2、机械系统运动方案的评价方法
目前流行的评价方法有：关联矩阵法、模
糊评价法和评分，其中评分法最为简单。 评分法又分为加法评分法、连乘评分法 和加乘评分法。这里介绍最简单的加法评分法。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
按运动方式对机构进行分类：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
常用机构的运动及动力特性：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
不同工作原理机构的控制方法与价格：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
注意问题： 1）按已拟定的工作原理进行机构选型时，应 尽量满足或接近功能目标。 2）机构选型时应力求其结构简单。 3）机构选型要注意选择那些加工制造简单 、容易保证较高的配合精度。 4）机构选型时要能保证机构高速运转时动 力特性良好。 5）机构的选型也须注意机械效益和机械效 率问题。 6）机构选型也要考虑动力源的形式。
3.确定产品的技术规格、性能参数和约束条件 4.提出产品的技术关键和解决途径 5.预期达到的技术、经济、社会效益 6.预算投资费用及项目进度、期限 可行性分析的核心是通过技术分析和经济分 析，对产品开发项目作出可行与否的结论。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
二、拟定功能目标要分清主次、要利 于功能的实现
拟定功能目标时应注意的问题： 一、拟定功能目标要进行可行性分析
可行性分析包括：
1.从市场需求预测出发，分析产品开发的必要性 市场预测：在统计过去和现在市场需求数据的 基础上，建立适当的数学模型，分析市场发展 趋势，并对未来市场作出估计和推测。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
2.分析该产品目前国内外现状及水平 以了解同类产品的发展动向、掌握新艺、新 材料、新结构的信息，使产品开发趋向合理。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
第七章 机械运动方案与创新设计 机械运动系统方案设计的主要 内容包括：
• 机械功能目标的拟定 • 机械工作原理的拟定
• 机械的选型与组合 • 机械运动方案创新设计的评价
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
§7-1 机械功能目标的拟定
机械功能目标是指该机械产品的功用，其 基本应反映机械产品或机械装置的性能。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
减速器的树状功能结构图：
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
三、拟定功能目标要利于扩大设计思路
要尽量地增大设计空间，为机械的创新 保留较宽松的环境。
四、拟定功能目标要具有一定的超前意识
具有了超前意识，才能有所创新。
五、拟定功能目标要注意产品的生命周 期循环问题
二扇平开门 四扇平开门
b
c
上导轮
电机 上导轮 电机 下导轮 电机 上导轮
单扇推拉门
d
双扇推拉门
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
e
伸缩门
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
评价结果
方案 累计评价分数
a 81
b 66
c 83
d 76
e 83
•定向思维或逻辑思维 •多向思维或灵感思维 •联想思维或形象思维
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
2.工艺动作的分解
对于复杂的运动形式通常采用把运动 先分解，然后再合成的方法。
运动分解：是把总运动分解为比较简单的分 运动，再寻求完成分运动的工作原理方案。
运动合成：是把分运动的解加以综合比较， 以寻求整体最优方案的过程。
机械创新设计课件
内蒙古科技大学机械工程学院
§7-3 机构选型及组合
同一个机械工作原理方案可用不同的机 构组合来实现。
一、机构的选型
是根据现有的各种机构按功能要求 进行类比地或近似地选择。并可在此 基础上采用各种演化与变异技法进行 改造、创新、寻求最优解。
实现各种运动要求的现有机构可以从 机构手册、图册或资料上查阅获得。