機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計-5-機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計.ppt

第5章機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計 一個好的機(jī)械原理方案能否實現(xiàn) 機(jī)構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵 機(jī)構(gòu)設(shè)計中最富有創(chuàng)造性 最關(guān)鍵的環(huán)節(jié) 是機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計 5 1簡單動作功能機(jī)構(gòu)設(shè)計5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計5 4機(jī)構(gòu)再生運(yùn)動鏈方法 5 1簡單動作功能 用來實現(xiàn)運(yùn)動和力的簡單轉(zhuǎn)換5 1 1簡單動作功能機(jī)構(gòu)的特點與應(yīng)用 主要指人類最初創(chuàng)造的各種工具和簡單的器械 如杠桿 斜面 滾輪 尤其是輪子是人類最偉大的創(chuàng)造發(fā)明 現(xiàn)代的各種機(jī)器中 是離不開旋轉(zhuǎn)的輪子和軸的 特點 只用極少的構(gòu)件 一般不成為典型的 機(jī)構(gòu) 實現(xiàn)簡單而巧妙的動作 舉例 電視機(jī)調(diào)節(jié)盒蓋 雙動操作器 圓珠筆按鈕錄音機(jī)的聯(lián)動按鍵魔方百葉窗拉鏈安全帶帶扣 舉例 要實現(xiàn)特定的動作功能 巧妙的構(gòu)思 筆套上有凸塊 圓珠筆按鈕 圓珠筆按鈕功能原理分析 對齊筆套槽時 筆芯齒輪與按鈕齒輪錯開 筆芯齒輪在筆套內(nèi)時的情況 筆芯齒輪在筆套內(nèi)時的情況 錯開時 縮回 外 對齊時 探出 內(nèi) 筆芯齒輪在筆套內(nèi)外的情況比較 拉鏈功能原理分析 簡單幾何體 簡單幾何體的組合 剖開看 簡單幾何體的組合 合上看 舉例 鑰匙與鎖 舉例 鑰匙與鎖 彈子鎖 鑰匙與鎖芯 一把鑰匙開多把鎖 彈簧 彈簧 彈子1 鑰匙 鎖芯 彈子2 簡單動作功能具有廣泛的用途和寬闊的空間 簡單動作功能通常通過兩個零件之間接觸表面形狀的巧妙組合實現(xiàn) 求解動作功能時針對所要實現(xiàn)的動作功能 運(yùn)動規(guī)律 運(yùn)動軌跡 對零件的幾何形體進(jìn)行構(gòu)思 也叫幾何形體組合法對簡單動作功能優(yōu)秀設(shè)計案例的分析可以獲得很多靈感 學(xué)到很多巧妙的設(shè)計方法 5 1 2機(jī)械零件自由度分析 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 1機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合方法串聯(lián)組合 多個基本機(jī)構(gòu)順序連接 前機(jī)構(gòu)輸出 后機(jī)構(gòu)輸入機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合實現(xiàn)兩個目的 1 改善原有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性2 使組合機(jī)構(gòu)具有各基本機(jī)構(gòu)的特性1 改善原有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性槽輪機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)位或分度 角速度變化大前面加上 主動撥盤前面 雙曲柄機(jī)構(gòu) 主動撥盤變速轉(zhuǎn)動 減小槽輪轉(zhuǎn)速不均勻性曲柄旋轉(zhuǎn)一周 滑塊往復(fù)兩次 六桿機(jī)構(gòu) A點軌跡8字形曲線 5 2 1機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合方法2 使組合機(jī)構(gòu)具有各基本機(jī)構(gòu)的特性串聯(lián)組合 V帶 齒輪 棘輪 螺旋等傳動原動機(jī) 單向等速回轉(zhuǎn) 輸出件 低速 單向 間歇 直線運(yùn)動橢圓齒輪 曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu) 等速 變速 變速的曲柄滑塊往復(fù)運(yùn)動速度 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合 由兩個或多個結(jié)構(gòu)相同的基本機(jī)構(gòu)并列布置 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法1 型并聯(lián)原動機(jī)功率不足 多臺原動機(jī) 多套傳動系統(tǒng)中華世紀(jì)壇 3000噸 192個輪子 16個驅(qū)動輪飛機(jī) 兩或四個發(fā)動機(jī) 滿足功率 替補(bǔ)動力 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法1 型并聯(lián)V形發(fā)動機(jī) 2汽缸布置 90 飛機(jī)襟翼操縱機(jī)構(gòu) 兩個油缸各推動一個齒條 加快擺動速度 替補(bǔ)擺動 速度減少1 2 雙保險 可靠性提高 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法2 型并聯(lián)主動件或原動機(jī)的運(yùn)動分成 兩個 再合成一個汽缸壓力機(jī) 左右兩套 一個汽缸推動 執(zhí)行構(gòu)件5 最大壓力 關(guān)鍵 兩套機(jī)構(gòu)同步螺旋壓力機(jī) 左右兩套螺旋 螺距相同旋向相反 雙向 優(yōu)點 增力 軸向力可以平衡缺點 向下壓力對螺桿影響較大 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 主動油缸 連桿 連桿 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)3 4 5 執(zhí)行構(gòu)件5 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián)一個主動運(yùn)動分解為兩個或多個輸出運(yùn)動細(xì)紗機(jī) 1個電動機(jī) 400 500個紗錠加工光學(xué)透鏡的拋光機(jī) 1個電動機(jī) 4套連桿雙滑塊驅(qū)動送料機(jī)構(gòu) 主動件1 推動大滑塊2和小滑塊4 溝槽作用 運(yùn)動規(guī)律不同 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián) 同步關(guān)鍵橋式起重機(jī) 跨度大30m 兩端輪子必須同步 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián) 同步關(guān)鍵橋式起重機(jī) 跨度大30m 幾種方案 保持兩端輪子同步a 低速軸集中驅(qū)動 大傳動裝置 負(fù)重b 高速軸集中驅(qū)動 輕 傳動軸轉(zhuǎn)速高c 中軸集中驅(qū)動 機(jī)構(gòu)復(fù)雜分別驅(qū)動 除中間軸 自重小 分組性好 安裝維修方便 可實現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行 普遍采用 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 減速器 減速器 減速器 第二級減速 5 2 2機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法3 型并聯(lián) 同步關(guān)鍵電影放映機(jī)的輸片機(jī)構(gòu) 凸輪 主動軸 圓弧部分 從動件停歇 歪盤動 橫向抓片航天飛船對接器 對接機(jī)構(gòu) 對接模擬器的并聯(lián)機(jī)器人 完成 主動抓取 對正 拉緊 鎖住 卡緊等 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 并聯(lián)機(jī)器人 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 3機(jī)構(gòu)疊加組合方法將一個機(jī)構(gòu)安裝在另一個機(jī)構(gòu)的某個運(yùn)動件上輸出 各機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動的合成兩種運(yùn)動關(guān)系 運(yùn)動獨立式 運(yùn)動相關(guān)式 電扇運(yùn)動 旋轉(zhuǎn) 搖擺軸中軸結(jié)構(gòu) 軸1運(yùn)動 移動 轉(zhuǎn)動液壓挖掘機(jī) 三套液壓擺缸機(jī)構(gòu) 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 5 2 4機(jī)構(gòu)反饋組合方法從主機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程中提取信息 實時反饋 使運(yùn)動適當(dāng)變化反饋 提高車床螺旋傳動精度 校正板 校正曲線 5 2機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計方法 凸輪機(jī)構(gòu)的從動件推動蝸桿作軸向移動 使蝸輪產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)動 從而使誤差得到校正 原動件 凸輪 蝸輪固接 誤差校正 變異設(shè)計 改變現(xiàn)有設(shè)計的某些參數(shù) 創(chuàng)造新的設(shè)計方案 重要手段 借鑒 成功率高機(jī)構(gòu)變異的主要目的 1 改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動的不確定性2 開發(fā)機(jī)構(gòu)的新功能3 研發(fā)新機(jī)構(gòu) 改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài) 提高機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度 剛度或精度 常采用的演化變異方法 1 利用構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)進(jìn)行演化變異2 改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸3 在構(gòu)件上增加輔助機(jī)構(gòu)4 改變構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì) 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計 5 3 1機(jī)架變異1 全轉(zhuǎn)動副的四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 4種 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) a c 雙曲柄機(jī)構(gòu)b 雙搖桿機(jī)構(gòu)d曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 工作臺180 正反轉(zhuǎn)雙曲柄機(jī)構(gòu) 起重 堆料 傳送物件 E點近似直線 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計 CD轉(zhuǎn)動180 E點近似直線移動 5 3 1機(jī)架變異2 含一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變異 b d曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) e移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)汽車自動卸料機(jī)構(gòu) a雙搖桿機(jī)構(gòu) b曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計 曲柄 5 3 1機(jī)架變異2 雙滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 a 雙滑塊機(jī)構(gòu) 橢圓繪圖儀b 雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu) 十字滑塊聯(lián)軸器C 正弦機(jī)構(gòu) 測量D 正切機(jī)構(gòu) 測量 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計 5 3 1機(jī)架變異3 其它機(jī)構(gòu)機(jī)架變異 定軸輪系 行星輪系螺旋傳動變異 固定不同零件a 螺母固定 絲桿移動 轉(zhuǎn)動b 絲桿轉(zhuǎn)動 螺母移動C 絲桿固定 螺母移動 轉(zhuǎn)動D 螺母轉(zhuǎn)動 絲桿移動 5 3機(jī)構(gòu)變異設(shè)計 5 3 2運(yùn)動副尺寸變異1 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副尺寸 加大連桿銷軸尺寸 泵 壓縮機(jī) 沖床等顎式破碎機(jī) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2 擴(kuò)大移動副尺寸 沖床滑塊擴(kuò)大 正弦機(jī)構(gòu)沖床滑塊擴(kuò)大 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)往復(fù)凸輪分度機(jī)構(gòu) 改善機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)和動力效