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果,5.3机构变