机械创新设计-5-机构创新设计.ppt

第5章机构创新设计 一个好的机械原理方案能否实现 机构设计是关键 机构设计中最富有创造性 最关键的环节 是机构形式的设计 机构创新设计 5 1简单动作功能机构设计5 2机构组合创新设计方法5 3机构变异设计5 4机构再生运动链方法 5 1简单动作功能 用来实现运动和力的简单转换5 1 1简单动作功能机构的特点与应用 主要指人类最初创造的各种工具和简单的器械 如杠杆 斜面 滚轮 尤其是轮子是人类最伟大的创造发明 现代的各种机器中 是离不开旋转的轮子和轴的 特点 只用极少的构件 一般不成为典型的 机构 实现简单而巧妙的动作 举例 电视机调节盒盖 双动操作器 圆珠笔按钮录音机的联动按键魔方百叶窗拉链安全带带扣 举例 要实现特定的动作功能 巧妙的构思 笔套上有凸块 圆珠笔按钮 圆珠笔按钮功能原理分析 对齐笔套槽时 笔芯齿轮与按钮齿轮错开 笔芯齿轮在笔套内时的情况 笔芯齿轮在笔套内时的情况 错开时 缩回 外 对齐时 探出 内 笔芯齿轮在笔套内外的情况比较 拉链功能原理分析 简单几何体 简单几何体的组合 剖开看 简单几何体的组合 合上看 举例 钥匙与锁 举例 钥匙与锁 弹子锁 钥匙与锁芯 一把钥匙开多把锁 弹簧 弹簧 弹子1 钥匙 锁芯 弹子2 简单动作功能具有广泛的用途和宽阔的空间 简单动作功能通常通过两个零件之间接触表面形状的巧妙组合实现 求解动作功能时针对所要实现的动作功能 运动规律 运动轨迹 对零件的几何形体进行构思 也叫几何形体组合法对简单动作功能优秀设计案例的分析可以获得很多灵感 学到很多巧妙的设计方法 5 1 2机械零件自由度分析 5 2机构组合创新设计方法 5 2 1机构串联组合方法串联组合 多个基本机构顺序连接 前机构输出 后机构输入机构串联组合实现两个目的 1 改善原有机构的运动特性2 使组合机构具有各基本机构的特性1 改善原有机构的运动特性槽轮机构 转位或分度 角速度变化大前面加上 主动拨盘前面 双曲柄机构 主动拨盘变速转动 减小槽轮转速不均匀性曲柄旋转一周 滑块往复两次 六杆机构 A点轨迹8字形曲线 5 2 1机构串联组合方法2 使组合机构具有各基本机构的特性串联组合 V带 齿轮 棘轮 螺旋等传动原动机 单向等速回转 输出件 低速 单向 间歇 直线运动椭圆齿轮 曲柄滑块组合机构 等速 变速 变速的曲柄滑块往复运动速度 5 2机构组合创新设计方法 5 2 2机构并联组合方法机构并联组合 由两个或多个结构相同的基本机构并列布置 5 2机构组合创新设计方法 5 2 2机构并联组合方法1 型并联原动机功率不足 多台原动机 多套传动系统中华世纪坛 3000吨 192个轮子 16个驱动轮飞机 两或四个发动机 满足功率 替补动力 5 2机构组合创新设计方法 5 2 2机构并联组合方法1 型并联V形发动机 2汽缸布置 90 飞机襟翼操纵机构 两个油缸各推动一个齿条 加快摆动速度 替补摆动 速度减少1 2 双保险 可靠性提高 5 2机构组合创新设计方法 5 2 2机构并联组合方法2 型并联主动件或原动机的运动分成 两个 再合成一个汽缸压力机 左右两套 一个汽缸推动 执行构件5 最大压力 关键 两套机构同步螺旋压力机 左右两套螺旋 螺距相同旋向相反 双向 优点 增力 轴向力可以平衡缺点 向下压力对螺杆影响较大 5 2机构组合创新设计方法 主动油缸 连杆 连杆 摇杆滑块机构3 4 5 执行构件5 5 2 2机构并联组合方法3 型并联一个主动运动分解为两个或多个输出运动细纱机 1个电动机 400 500个纱锭加工光学透镜的抛光机 1个电动机 4套连杆双滑块驱动送料机构 主动件1 推动大滑块2和小滑块4 沟槽作用 运动规律不同 5 2机构组合创新设计方法 5 2 2机构并联组合方法3 型并联 同步关键桥式起重机 跨度大30m 两端轮子必须同步 5 2机构组合创新设计方法 5 2 2机构并联组合方法3 型并联 同步关键桥式起重机 跨度大30m 几种方案 保持两端轮子同步a 低速轴集中驱动 大传动装置 负重b 高速轴集中驱动 轻 传动轴转速高c 中轴集中驱动 机构复杂分别驱动 除中间轴 自重小 分组性好 安装维修方便 可实现稳定运行 普遍采用 5 2机构组合创新设计方法 减速器 减速器 减速器 第二级减速 5 2 2机构并联组合方法3 型并联 同步关键电影放映机的输片机构 凸轮 主动轴 圆弧部分 从动件停歇 歪盘动 横向抓片航天飞船对接器 对接机构 对接模拟器的并联机器人 完成 主动抓取 对正 拉紧 锁住 卡紧等 并联机构 并联机器人 5 2机构组合创新设计方法 5 2 3机构叠加组合方法将一个机构安装在另一个机构的某个运动件上输出 各机构输出运动的合成两种运动关系 运动独立式 运动相关式 电扇运动 旋转 摇摆轴中轴结构 轴1运动 移动 转动液压挖掘机 三套液压摆缸机构 5 2机构组合创新设计方法 5 2 4机构反馈组合方法从主机构的运动过程中提取信息 实时反馈 使运动适当变化反馈 提高车床螺旋传动精度 校正板 校正曲线 5 2机构组合创新设计方法 凸轮机构的从动件推动蜗杆作轴向移动 使蜗轮产生附加转动 从而使误差得到校正 原动件 凸轮 蜗轮固接 误差校正 变异设计 改变现有设计的某些参数 创造新的设计方案 重要手段 借鉴 成功率高机构变异的主要目的 1 改变机构运动的不确定性2 开发机构的新功能3 研发新机构 改善机构的受力状态 提高机构的强度 刚度或精度 常采用的演化变异方法 1 利用构件的运动性质进行演化变异2 改变构件的结构形状和尺寸3 在构件上增加辅助机构4 改变构件的运动性质 5 3机构变异设计 5 3 1机架变异1 全转动副的四杆机构机架变异 4种 曲柄摇杆机构 a c 双曲柄机构b 双摇杆机构d曲柄摇杆机构 工作台180 正反转双曲柄机构 起重 堆料 传送物件 E点近似直线 5 3机构变异设计 CD转动180 E点近似直线移动 5 3 1机架变异2 含一个移动副的四杆机构机架变异 曲柄滑块机构变异 b d曲柄导杆机构 e移动导杆机构汽车自动卸料机构 a双摇杆机构 b曲柄摇杆机构 5 3机构变异设计 曲柄 5 3 1机架变异2 双滑块机构机架变异 a 双滑块机构 椭圆绘图仪b 双转块机构 十字滑块联轴器C 正弦机构 测量D 正切机构 测量 5 3机构变异设计 5 3 1机架变异3 其它机构机架变异 定轴轮系 行星轮系螺旋传动变异 固定不同零件a 螺母固定 丝杆移动 转动b 丝杆转动 螺母移动C 丝杆固定 螺母移动 转动D 螺母转动 丝杆移动 5 3机构变异设计 5 3 2运动副尺寸变异1 扩大转动副尺寸 加大连杆销轴尺寸 泵 压缩机 冲床等颚式破碎机 曲柄摇杆机构2 扩大移动副尺寸 冲床滑块扩大 正弦机构冲床滑块扩大 曲柄滑块机构往复凸轮分度机构 改善机构受力状态和动力效