機(jī)車車輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、濰坊學(xué)院2011-2012學(xué)年第2學(xué)期機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)試卷(論文類)考牛姓名學(xué)號(hào)年級(jí)所在院系專業(yè)班級(jí)考生成績(jī)閱卷人(命題要求，內(nèi)容要求，格式要求，其它要求，等等)1、試卷完成時(shí)間：不得遲于2012年6月29號(hào)。2、考試方式、分制與分?jǐn)?shù)解釋采用提交設(shè)計(jì)/論文的方式，成績(jī)按優(yōu)秀、良好、中等、 及格、不及格五級(jí)制評(píng)定。3、開卷考試要求：試卷采用b4紙質(zhì)橫向排版，論文或設(shè)計(jì)、字?jǐn)?shù)不少于 3000o(2) 設(shè)計(jì)/論文必須橫排。(3) 必須獨(dú)立完成，若有雷同，均按零分處理。4、下列內(nèi)容：(1) 運(yùn)用創(chuàng)造原理與創(chuàng)新技法進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)創(chuàng) 新設(shè)計(jì)(2) 反求設(shè)計(jì)與技術(shù)引進(jìn)的應(yīng)用(3) 原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)(4

2、) 英他形式的創(chuàng)新設(shè)計(jì)或論文亦可機(jī)車車輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)摘要:運(yùn)用機(jī)構(gòu)再生運(yùn)動(dòng)鏈法，在歸納了原始機(jī)車車輪制動(dòng)機(jī)構(gòu) 的拓?fù)錁?gòu)造特性后，通過對(duì)原有機(jī)構(gòu)進(jìn)行一般化處理，應(yīng)用機(jī)構(gòu)的數(shù) 目綜合理論，可得到與一般化運(yùn)動(dòng)鏈具有相同構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)的全 部非同構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈。再經(jīng)由特定化和具體化程序，生成和演化出了多個(gè) 新型機(jī)車車輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圈。該法適用于多種類型的平面多桿 機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，同時(shí)為研究現(xiàn)有設(shè)計(jì)并對(duì)其進(jìn) 行創(chuàng)新性改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了一條實(shí)用的、可操作性強(qiáng)的有效途徑。關(guān)鍵詞:一般化運(yùn)動(dòng)鏈;再生運(yùn)動(dòng)鏈;拓?fù)錁?gòu)造;特泄化運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)思新型機(jī)構(gòu)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，為了獲得機(jī)械的預(yù)期 功能，設(shè)計(jì)人員必須具備

3、創(chuàng)造新機(jī)構(gòu)或改變已有機(jī)構(gòu)構(gòu)思的能力，這 是設(shè)計(jì)過程屮最具創(chuàng)意的部分。圖1為一種很有新意的車輪制動(dòng)機(jī) 構(gòu)。該機(jī)構(gòu)制動(dòng)力由一只氣缸提供，為了防止出現(xiàn)兩片制動(dòng)閘瓦在制 動(dòng)屮一片閘瓦已貼緊車輪但另一片閘瓦卻因誤差而不能同時(shí)抱緊車 輪的問題，設(shè)計(jì)者將該制動(dòng)器設(shè)計(jì)成只有一個(gè)原動(dòng)件的二自由度機(jī) 構(gòu)。根據(jù)機(jī)構(gòu)的最小阻力運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)吋，各構(gòu)件將按 最小阻力方向運(yùn)動(dòng)，一口具中一片閘瓦與車輪接觸后，機(jī)構(gòu)的自由度 將變?yōu)? ,于是另一片閘乩將迅速向車輪靠近并抱緊車輪，完成制 動(dòng)過程。當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)的自由度又恢復(fù)為2，兩片閘瓦（4） 原始機(jī)構(gòu)與其所對(duì)應(yīng)的一般化機(jī)構(gòu)，其自將以自適應(yīng)的方式與車輪脫 開。

4、同時(shí)，該機(jī)構(gòu)在換上厚度不同的新閘瓦后也不會(huì)影響到制動(dòng)效果。該制動(dòng)機(jī)構(gòu)是一個(gè)非常有創(chuàng)意的機(jī)構(gòu)。-g圖1機(jī)車車絵制動(dòng)機(jī)恂1分析原始機(jī)構(gòu)，歸納其拓?fù)錁?gòu)造特性(1) 該制動(dòng)機(jī)構(gòu)是個(gè)自由度為2的平面機(jī)構(gòu)(2) 該機(jī)構(gòu)由7個(gè)桿件和8個(gè)運(yùn)動(dòng)副組成。(3) 該機(jī)構(gòu)屮有7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和1個(gè)移動(dòng)副。(4) 機(jī)構(gòu)屮有1個(gè)機(jī)架，2個(gè)錢支桿，3個(gè)平面運(yùn)動(dòng)桿件。(5) 該機(jī)構(gòu)屮有2個(gè)氣缸裝置，由活塞桿和氣缸組成，并以氣缸 本身作為機(jī)架。2 一般化運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)一般化的口的是把包含有不同類型的桿件與運(yùn) 動(dòng)副的原始機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為只含有連桿和轉(zhuǎn)動(dòng)副的般化運(yùn)動(dòng)鏈。其一般 化原則如下：(1) 所有運(yùn)動(dòng)副都需轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)副。(2) 所有構(gòu)件都需轉(zhuǎn)

5、化成一般化連桿。(3) 原始機(jī)構(gòu)與其所對(duì)應(yīng)的一般化機(jī)圖2機(jī)車車輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)，其 所有構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副之間的一般動(dòng)鏈副之間的關(guān)系應(yīng)保持一致。(4) 原始機(jī)構(gòu)與其所對(duì)應(yīng)的一般化機(jī)構(gòu)，其自由度應(yīng)保持不變。由上 述一般化原則可得到一般化機(jī)構(gòu)，再將一般化機(jī)構(gòu)釋放機(jī)架和原動(dòng)件 斤，就得到一般化運(yùn)動(dòng)鏈。該機(jī)車車輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)的一般化運(yùn)動(dòng)鏈如圖 2所示。10 2機(jī)車車牝制動(dòng)機(jī)拘的一箴化運(yùn)勸傅3構(gòu)思一般化運(yùn)動(dòng)鏈圖譜應(yīng)用機(jī)構(gòu)數(shù)日綜合理論，可得到與一般化運(yùn)動(dòng)鏈的桿數(shù)、運(yùn)動(dòng)副 數(shù)fi相同的全部可能的運(yùn)動(dòng)鏈圖譜。設(shè)計(jì)者可查表或通過計(jì)算得到所 需的一般化運(yùn)動(dòng)鏈圖譜。本文介紹通過計(jì)算來確定圖譜的方法，其具 體過程如下：(1) 確定

6、 mmax設(shè)n為原始機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副數(shù)h ;n為原始機(jī)構(gòu)jl的連桿數(shù) h ;“皿為附隨于一個(gè)連桿的最多運(yùn)動(dòng)副數(shù)式(3)、式(4)只適合于一般化運(yùn)動(dòng)鏈中無復(fù)合佼鏈的情況。m m + 2gwnjw 2nl -3(1)m - l2皿-3 w m 石牛- 1 <2)巳知m "z =7顯然r與皿的關(guān)系諭足 武.由此給m.m巧-皿+ 2 " - 7 + 2= 3。<2>確定二劇桿個(gè)散na和三刖杼個(gè)數(shù)n3巳知乂 7 .n/8 代入上式可彳昴at2 = s. n、 2線過不答對(duì)于本例所示的7桿8副雙自由度機(jī)車車輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)，可得到 如圖3所示的一般化運(yùn)動(dòng)鏈圖譜。由于圖3(a)是

7、一個(gè)三桿環(huán)路運(yùn)動(dòng) 鏈，應(yīng)予剔除，所以圖3屮共有5個(gè)符合要求的一般化運(yùn)動(dòng)鏈圖譜。4特定化運(yùn)動(dòng)鏈i吾i譜運(yùn)動(dòng)鏈特定化的冃的是在滿足一定的設(shè)計(jì)要求 下，從一般化運(yùn)動(dòng)鏈圖譜中，指定桿件和運(yùn)動(dòng)副的具體類型，以獲得 滿足設(shè)計(jì)要求的可行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈形式4. 1確定設(shè)計(jì)約束(1) 必須有一個(gè)固定桿作為機(jī)架。(2) 必須有一個(gè)氣缸。(3) 氣缸必須與機(jī)架連接或以其木身作為機(jī)架。(4) 活塞桿一端與氣缸組成移動(dòng)副，其另一端不能與固定桿餃接。(5) 必須有兩個(gè)雙副桿作為執(zhí)行構(gòu)件(制動(dòng)片)，它必須與固定桿餃 接4. 2分配構(gòu)件類型根據(jù)以上設(shè)計(jì)耍求(約束)，下而就可以將固定桿、氣缸及制動(dòng)片等3 種構(gòu)件分別指定到圖3中的5

8、個(gè)非同構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈屮。為節(jié)省篇幅，本 文僅從圖3中選定一個(gè)一般化運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行說明，其他可依此類推。具體步驟如下：1）確定固定桿g后的非同構(gòu)機(jī)構(gòu)對(duì)于圖3中所選定的運(yùn)動(dòng)鏈（見圖 的，當(dāng)取不同的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，根據(jù)約朿條件，具非同構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式 有一種，如圖4所示;同理可推出圖3屮其余的一般化運(yùn)動(dòng)鏈在確定 了固定桿g后的非同構(gòu)機(jī)構(gòu)（此處略）。（2）確定氣缸q與活塞桿h后的非同構(gòu)機(jī)構(gòu)針對(duì)圖4 ,結(jié)合設(shè)計(jì) 要求，經(jīng)過分析后可得到如圖5所示的分配了氣缸q與活塞桿h圖4咦定丁闔定桿&啟的非冋杓機(jī)恂（3）確定執(zhí)行構(gòu)件z后的非同構(gòu)機(jī)構(gòu)針對(duì)圖5 ,結(jié)合設(shè)計(jì)要求，可 得到如圖6所示的確定了執(zhí)行構(gòu)件z后的非同構(gòu)機(jī)構(gòu)。綜

9、上所述，共可得到如上圖6所示的共計(jì)6種可用的特定運(yùn)動(dòng) 鏈圖譜。定tc認(rèn)"ju日妗*pj枳謝5繪出新型機(jī)車車輪制動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)圖譜利用機(jī)構(gòu)一般化原則進(jìn)行逆 推，將再生出的特定化運(yùn)動(dòng)鏈圖譜還原為具體的機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)圖。針對(duì) 圖6所示的6個(gè)非同構(gòu)機(jī)構(gòu)可得到6種（如圖7所示）新型車輪制 動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)主要技術(shù)性能指標(biāo)及具體結(jié)構(gòu)條件，通 過分析比較，從屮選取合理的結(jié)構(gòu)形式。6結(jié)束語本文僅針對(duì)圖4所示的一般化運(yùn)動(dòng)鏈就可得出6種新型機(jī)車車 輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)，依次類推，由圖3共可再得出10種新型機(jī)車車輪制 動(dòng)機(jī)構(gòu)(去除具中的原始機(jī)構(gòu))。所以，再生運(yùn)動(dòng)鏈法創(chuàng)新設(shè)計(jì)可基于e 某一現(xiàn)存的機(jī)械裝置，系統(tǒng)地確定

10、出與該裝置具有相同功能的不同的 機(jī)構(gòu)形式，可以得到所有可能的設(shè)計(jì)方案。木文旨在通過對(duì)機(jī)車車輪 制動(dòng)裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，試圖揭示機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的規(guī)律性，并為下一步 建立相應(yīng)的知識(shí)模型，采用計(jì)算機(jī)智能與人類專家智能相結(jié)合的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)奠定一定的基礎(chǔ)。w(» '(0(0圖7輪脳網(wǎng)參考文獻(xiàn)1顏鴻森著，姚燕安，王玉新，郭可謙譯.機(jī)械裝置的創(chuàng)造性設(shè)m. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20022羅紹新.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2-33呂仲文.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)m.北京z機(jī)械工業(yè)出版社，2°°54張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)m.北京:機(jī)械工出版社, 19995大永，蔣勁茂，彭穎紅等.輯彎成型過程仿真與參數(shù)優(yōu)化j.