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第11讲 机械创新设计 总结 机械创新设计表达方法 一黑箱法二功能草图法 1 一黑箱法黑箱法常用来表达 机械装置的总功能 确切表达机械装置的功能要求 为后续的功能解提供宽阔 准确的构思空间示例 黑箱法常用来表达 A机械装置的总功能 B关键技术问题的特征 C关键技术问题的细节 D可以实现功能的具体方法的设计 用黑箱法表示硬币计数包卷机 洗衣机的总功能 2 功能草图法表达关键技术 下图是用草图法表示的缝纫机挑线机构草图 绘制其机构运动简图 3 功能草图法表达关键技术 下图是用草图法表示的冲压机构草图 请绘制其机构运动简图 原理 凸轮1为主动件 摆杆2与连杆3铰接 通过连杆3的拉 推动作完成滑块6的上下往复移动 4 5 功能原理创新设计机械设计的过程由以下几个工作阶段组成 计算机外部存储设备从卡片 纸带 软盘发展到现在的光盘和U盘 不仅极大地提高了信息存储能力和存取速度 而且提高了信息存储的安全性 是 改变给产品性能带来的本质变化 6 用物场分析法用物场分析法说明 浮法玻璃制造工艺同垂直引上法玻璃制造工艺相比的创新点 用物场分析法说明 金属的激光切割与普通的刀具切削相比的创新点 7 在金属切削过程中 刀具的切削刃将切削力作用于工件 构成一个最小的工艺系统 用物场分析法说明 这个工艺系统中的作用场是 A刀具 B切削力 C工件 D机床 在铆接操作中 通过铆枪对铆钉头部施加力的作用 使铆钉头部发生塑性变形 实现连接功能 用物场分析法说明 这个工艺系统中的作用场是 8 在路面维修时 使用小型压路机 它体积小 自身轻 单靠自身重量的作用无法保证压实路面的质量 若将静态碾压改为振动碾压 也可以通过较小的自身重量实现压实路面的功能要求 用物场分析法可以看出 这里的创新在于 A改善已有工艺系统的作用场 B添加新的作用场 C改变工作头的运动方式 D添加新的工作头 9 自然效应热膨胀 冷收缩 是最常见的热力学效应的应用 试列举3个应用热膨胀 冷收缩 效应设计机械机构的实例 10 发明问题解决理论TRIZ的方法论的核心思想是 对于一个具体问题 使用通常的方法不能直接找到此问题的具体解 那么 就将此问题先通过通用工程参数转换并表达为一个TRIZ问题 然后利用冲突问题解决矩阵 获得TRIZ问题的解 最后将TRIZ问题与具体问题相对照 考虑实际条件的限制 转化为具体问题的解 并在实际设计中加以实现 最终获得具体问题的实际解 11 雨伞面积大遮雨效果好 但更容易被风吹得难以撑好 试用发明问题解决理论 TRIZ 简述寻求解决办法的思路 12 发明原理右图是一款瑞士军刀 按照TRIZ发明原理 该发明运用了 的原理 A分割 B合并 C多用性 D预操作 13 发明原理右图是一款老人用手杖 休息时可以展开成椅子 按照TRIZ发明原理 该发明运用了 的原理 A分割 B合并 C多用性 D预操作 14 下图是不锈钢餐盘设计制造成多个间隔 可以分别盛饭 菜 汤 按照TRIZ发明原理 该发明运用了 的原理 A分割 B局部质量 C合并 D套装 15 分割 segmentation 是发明问题解决理论的发明原理之一 试举出2个此原理的应用实例 质量补偿 anti weight 是发明问题解决理论的发明原理之一 试举出2个此原理的应用实例 16 机构创新设计常用机构 连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 链传动机构 带传动 螺旋机构 蜗轮蜗杆机构 槽轮机构 棘轮机构 气 液动机构 气 液动机构不能用于下列 场合 A用于驱动 压力 阀 阻尼等机构 B利用流体流量变化可以实现变速 C利用流体的可压缩性可以实现吸振 缓冲 D密闭性要求不高 17 连杆机构不具备下列 特性 A可以输出转动 摆动 B可以实现一定的轨迹与位置要求 C利用死点可用作夹紧 自锁装置 D容易实现动平衡 用于高速 18 图示 b c d 机构的创新 是在曲柄滑块机构 a 的基础上 而来 A机架变异 B运动副变异 C扩大了转动副尺寸 D扩大了移动副尺寸 19 图示为增大行程的曲柄滑块机构 曲柄1转动时 齿轮3的圆心移动量是2R 齿轮3沿着固定齿条4往复滚动 同时带动齿条5往复移动 齿条5的行程H A 2RB 3RC 4RD 5R 20 分析图示机构的组合原理 并将其分解成基本机构 绘图表示 21 分析图示机构的组合原理 并将其分解成基本机构 绘图表示 22 图示为一可实现等速移动功能的牛头刨床组合机构 曲柄1主动 输入匀速转动 运动的传递是 AD BE CF FG 滑块4 最终实现滑块4等速移动 分析该机构的组合原理 并将其分解成基本机构 绘图表示 23 图示为液压挖掘机机构组合示意图 分析该机构的组合原理 并将其分解成基本机构 答 该机构是机构叠加组合而成 挖掘机中各机构的组合情况是 24 用机构组合创新设计方法 分析图示飞机襟翼操纵机构的组合创新特点 答 飞机襟翼操纵机构 由2个齿轮齿条机构并列组合而成 用两个移动电机输入运动 可以使襟翼摆动速度加快 如果一个移动电动机发生故障 另一个移动电动机可以单独驱动 这时襟翼摆动速度减半 这样就增加了输出运动的可靠性 25 用机构组合创新设计方法 分析图示自动输送机构是怎样实现物料5沿矩形轨迹运动的 答 自动输送机构 它由2个凸轮机构并联组合而成 端面凸轮1使输出构件左右移动 盘形凸轮2使输出机构上下移动 它们有共同的输入构件 最终使输送的物料5沿矩形轨迹运动 26 答 基本机构ABC为一个曲柄摇块机构 它装载在另外一个基本机构 即二杆机构的运动构件4上 工作时 两个基本机构各自输入构件的4和1 致使组合机构末端输出构件上的马的运动轨迹是旋转运动和平面运动的叠加 产生了一种飞奔向前的动态效果 该机构有2个自由度 需要2个输入构件 分别是1和