第三章机构创新方法

与实例分析

目录3.1机构功能及表达?3.2机构创新设计方法?3.2.1构型变异的创新设计方法?3.2.2机构原理的创新设计方法?3.3机构综合3.3.1机构型综合3.3.2机构尺度综合

?3.1机构功能及表达1.执行构件的基本运动形式常用机构构件的运动形式有回转运动、直线运动和曲线运动三种,回转运动和直线运动是最简单的机械运动形式。按运动有无往复性和间歇性区分,执行构件的基本运动形式见表3-1。3.1机构功能与表达

?3.1机构功能及表达2.机构的功能机构的功能是指机构实现运动变换和完成某种功能的能力。常用机构的基本功能如下。3.1机构功能与表达

?3.1机构功能及表达3.机构的分类为了使所选用的机构能实现某种动作或有关功能,还可以将各种机构按运动转换的种类和实现的功能进行分类。按功能进行机构分类如下。3.1机构功能与表达

?3.1机构功能及表达3.1机构功能与表达

?3.1机构功能及表达4.绘制机构运动简图在机构设计时,选择执行机构并不仅仅是简单地挑选,而是包含着创新。因为要得到科学的运动方案,必须构思出新颖、灵巧的机构系统。这一系统的各执行机构不一定是现有的机构,为此,应根据创造性的基本原理和法则,积极运用创造性思维,灵活使用创新技术进行机构构型的创新设计。3.1机构功能与表达

?3.2.1构型变异的创新设计方法1.机构的扩展以现有机构为基础,改变构件的形式或者增加新的构件,可以应用在不同的设计中。如图3-1所示的齿轮-曲柄摆块机构,在曲柄摆块机构的基础上进一步扩展,增加了齿轮机构,扩展后的机构由齿轮机构和曲柄摆块机构组成。为了满足一定的工艺动作要求,或为了使机构具有某些性能与特点,需改变已知机构的结构,在原有机构的基础上,演变发展出新的机构,称此种新机构为变异机构。常用的变异方法有以下几类。3.2机构创新设计方法

?3.2.1构型变异的创新设计方法2.机构的倒置机构内运动构件与机架的转换,称为机构的倒置。按照运动的相对性原理,机构倒置后构件间的相对运动关系不变,但可以得到不同的机构。如图3-2所示,如果将图3-2a中曲柄滑块机构的曲柄作为原动件,可以表示往复式压缩机的基本工作原理,滑块作为执行机构(也就是压缩机活塞),输出往复直线运动;如果将该机构的输入、输出关系倒置,就得到了如图3-2b所示的机构,可以表示内燃机的基本工作原理,也就是内燃机活塞作为原动件,带动曲柄旋转,输出旋转运动。3.2机构创新设计方法

?3.2.1构型变异的创新设计方法3.机构局部结构的改变改变机构局部结构(包括构件运动结构和机构组成结构),可以获得有特殊运动性能的机构。运动结构主要指构件之间的相对运动关系,而组成结构时指机构中各构件的配置和连接方式。如图3-3所示,将图3-3a曲柄摇杆机构中的同性运动副进行替换,可以得到如图3-3b所示的曲柄滑块机构,滑块在曲面滑道里同样是摆动形式,进一步将曲面滑道替换成图3-3c中所示的直线滑道,即得到偏心曲柄滑块机构。3.2机构创新设计方法

?3.2.1构型变异的创新设计方法4.机构结构的移植与模仿将一机构中的某些结构应用于另一种机构中,称为结构的移植。利用某一结构特点设计新的机构,称为结构的模仿。机构模仿举例如图3-4所示。3.2机构创新设计方法

?3.2.2机构原理的创新设计方法1.利用机构运动特点创新机构利用现有机构工作原理,充分考虑机构运动特点、各构件相对运动关系及特殊的构件形状等,创新设计出新的机构。(1)利用连架杆或连杆运动特点设计新机构连杆的运动特点包括运动规律、运动速度、运动幅度等。分析连杆机构的特性,可为机构设计提供有力依据。3.2机构创新设计方法

?3.2.2机构原理的创新设计方法如图3-5所示的多杆行程放大机构,由曲柄摇杆机构1-2-3与导杆滑块机构4-5-6串联组成。曲柄1为主动件,从动件5往复移动。主动件1的回转运动转换为从动件5的往复移动。如果采用曲柄滑块机构来实现,则滑块的行程会受到曲柄长度的限制,而该机构在同样曲柄长度的条件下能实现滑块的较大行程。3.2机构创新设计方法

?3.2.2机构原理的创新设计方法(2)利用两构件相对运动关系设计新机构两构件的相对运动关系体现在构件之间的相对位置、速度、加速度等方面。通过改变这些相对运动关系,可以调节机构的输出性能,从而满足不同的工作需求。如图3-6所示的筛