创新设计课件第三讲.ppt

第三讲 基本机构结构设计与创新思维方法,一 机械系统及其发展 二 机构运动简图与结构设计 三 创新思维方法,一 机械系统及其发展,1 机械系统的基本组成形式,1 刚性机械系统 机械系统的运动不具有可控性，由简单的机械装置和电气装置独立组合而成，只有简单的开、关、正反装、停止等独立的控制能力。如：车床、起重机。 2 柔性机械系统 机械系统的运动具有可控性，由机械装置和复杂电气装置组合而成，有智能化的控制能力。如：数控车床、机械手、机器人等。,二 机械系统的发展与演变,3 机械系统的发展,机械运动简图到结构设计：机械运动简图表明了运动原理和机构原理，结构设计则用机械运动简图设计出实际的机构，涉及到：材料学、力学、制造工艺、机械制图、机械设计、机械cad技术，精度设计、工业造型设计等知识。这些设计过程与机构或机器的制造、装配有关，且直接影响或决定机械的功能、性能、寿命、成本，以及可靠性、可维修性、操作性等性能。,第三节 机械运动简图与结构设计,1.构件的结构设计原则 机构是由构件组成的，构件的结构设计要考虑到以下原则： 1) 根据受力本小、方向和对机械的具体要求，选择构件材料，选择材料要合理。 2) 工艺过程要合理。:一般可选型材、铸件、锻件、焊接件进行机械加工。要有良好的工艺性。 3) 选择形状尺寸， 适当的形状。 4) 结构化的构件要符合强度、刚度等要求，符合安全性与可靠性指标。 5) 要考虑到与其它构件的可联接性及联按特点。 6) 构件之间不能发生运动干涉。 7) 要考虑到经济性，尽量降低成本。 8) 维修、安装方便。 构件的结构化设计必须综合考虑各种因素，才能使设计更加合理。,一、构件的结构设计,2.常用构件的结构设计,机械系统中的构件主要有齿轮类构件、凸轮类构件、杆状类构件、块状类构件以及其它具有复杂形状的构件。其运动形式有定轴转动(含摆动)、往复移动和平面运动三种。构仵的结构设计要考虑到其运动形式。,（1）齿轮类构件的结构设计,一般情况下，齿轮与转轴通过键联接成为一体。轮系中的介轮在轴上空转，变速装置中的滑移齿轮在轴上移动。在考虑齿轮与轴之间的运动副结构时要注意其不同点。在进行齿轮结构的创新设计时，对其工艺、材料、强度及成本要统一考虑，才能有较好的经济效益和社会效益。,(2)凸轮类构件的结构设计,凸轮类构件的结构设计与其从动件的形状、锁合方式、加工方法以及凸轮的尺寸有密切关系。 如凸轮的基圆半径较小，采用弹簧锁合，常作成凸轮轴形状。 如凸轮的基圆半径较大，可作成盘状凸轮，用键同转轴联接在一起。,凸轮轴 盘状凸轮,凸轮机构设计-封闭凸轮,实现杆件与凸轮的自动保持,速度差：盘状凸轮先速度差，可能导致磨损。 （1）径向沟槽,速度差：（2）轴向沟槽,（2）曲柄结构设计,组件设计,（4）运动副设计,（5）构件干涉问题,（6） 具有转动副和移动副的构件结构举例,整体式,附加轴套式,剖分式,滚动轴承式转动副结构,滑动轴承式转动副结构,（7）运动副的结构举例,分离式导轨,可调间隙式移动副结构,矩形,V形,燕尾形,组合形,几种平面接触式移动副结构,平面防转,销轴防转,圆柱面接触式移动副相对转动的限制,滚轮式导轨,滚珠式导轨,滚动导轨式移动副结构,（8）平面连杆机构的调节,在某些情况下，连杆机构的结构要求具备一定的调节能力，以满足实际应用中的一些特殊要求。 如图所示为采用螺旋机构来调整构件长度的方法。此外，还可以通过偏心轮来调节构件的长度。 调节支座的位置可以采用蜗轮蜗杆机构、螺旋机构等机构来实现，当然，也可通过调节滑块在导槽中的位置来调整。,三 创新思维方法,1 创新活动中的注意事项 2 创新设计方法 3 创新思维与创造力,1注意事项,社会效益和经济效益 新颖性检索与判别 再熟悉的领域创新 知识的积累是创新的前提 创新活动属于长期积累短期成功的过程 观察、思考与环境、压力、事业心和兴趣是创新成功的重要因素 捕捉瞬间灵感是创新成功的关键,2 创新设计的思维方法,群智集中法（头脑风暴法） 原则: 1） 面对目标随心所欲，自由畅想。 2）不批评别人的设想，联想完善改进。 3）不提倡少数服从多数。 4）不过早下结论。 5）总结各种设想，下次再议。 仿生创新 发求创新,类比求优创新 功能设计创新 移植技术创新 三、穿新思维培养 1 前创造力培养 2 创新的涌动力（创新动力、压力的迸发） 3 灵感思维 潜创造力+创新的涌动力+