第三章 机械创新设计的技术基础
机械创新设计第三章 常用创新设计的基本原理
第一节 综合创新原理
1) 综合能发掘已有事物的潜力，并且在综合过程中产生新的价值。 2)综合不是将研究对象的各个要素进行简单的叠加或组合，而是 通过创造性的综合使综合体的性能产生质的飞跃。 3)综合创新比起开发创新在技术上更具有可行性，是一种实用的 创新思路。
第二节 分离创新原理
图3-3 分离创新原理的模式
第四节 逆向创新原理
1.功能性逆向创新 2. 结构性逆向创新 3.因果关系逆向创新
第五节 还原创新原理
例3-5 食品保鲜研究。 例3-6 洗衣机的开发。
ห้องสมุดไป่ตู้
第六节 物场分析原理
一、物场分析的概念 物场分析法（Substance⁃Field）是前苏联学者阿奇舒勒在发明
问题解决理论TRIZ中提出的一种创造原理，这种创新理论提出， 解决创造课题的本质问题是消除课题的技术矛盾，而技术矛盾是 由物理矛盾决定的，因此，只有消除物理矛盾，才能最终解决创 造课题。为了分析和消除这类矛盾，可以运用物场分析原理。这 个方法的基础是对“最小技术系统”的理解和分析：在任何一个 最小技术系统中，至少有一个主体S1，一个客体S2和一个场F，三 者缺一不可，否则不能发生技术作用。
例3-1 “椰菜娃娃”奇迹及启示。 1)设计师在设计时应具有营销的观念，以销定产，以顾客的需要 为中心，以销售指导产品的设计和生产，满足和服务顾客的需要， 这样才能设计出受客户欢迎的产品。 2)在现代社会中，产品除了满足功能方面的要求外，更重要的是 满足心理、人文、审美等方面的需要。
第三节 移植创新原理
3.增加 4.变换
第六节 物场分析原理
1)指定物体S1。
图3-6 新型割草机
第六节 物场分析原理
2)确定场F。 3)指定物体S2。 4)改变刀体锥面，使其与主轴锥孔不是以整个圆锥面接触，而是 以多数点的形式接触，如图3-7c所示。
机械创新设计基础ppt课件
第三节 影响创造能力的非智力因素
5.组织能力 组织能力是指对杂乱的局面或事物进行
妥善安排，合理调配的指挥运筹能力。
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第四节 影响创造能力的智力因素
我们要培养自己的创造能力，就应该 注重上述这些非智力训练，除此之外，搞 创造发明还必需具有一定的知识，知识就 是力量，现代社会已经进入了知识经济的 时代，没有知识必将一事无成。
35
第一节 综合创新原理
图3-2为一种小型车、钻、铣三功能机 床。它是适应小型企业、修理服务行业加 工修配小型零件运用综合原理开发设计出 来的小型多功能 机床。安的设计特点是： 以车床为基础，综合钻床、铣床主要箱而 成的。
36
37
第一节 综合创新原理
从大量的创新实践中可知， 综合就是创造。
38
13
第一节 人类的思维
抽象思维是以抽象的概念、判断和推 论为形式的思维方式，概念是客观事物本 质属性的反映，判断是两个概念的联系， 推论则是两个以上判断的联系。
14
第一节 人类的思维
2.发散思维与收敛思维 发散思维又叫分散思维、求异思维、
开放思维等。它是根据提供的信息，多方 位寻求问题的答案的思维方式。
6
第四节 机械创新设计
3.技术方案设计——进行总体设计和结构设 计，完成产品全部生产图纸，编制设计说 明书、工艺卡等 技术文件 总体设计要树立全局观念、首先要考 虑各子系统的分解。按照执行系统、传动 系统、操纵系统、支承形式的顺序找出实 现各功能的作用原理，再考虑实现系统总 功能的要求，将各分功能的作用原理进行 合理的组合，在众多的原理方案中选择几 个，然后进行综合评价，如对可靠性、成 本、寿命、适用性等比较选优。
7
第四节 机械创新设计
机械创新设计课程设计 (2)
机械创新设计课程设计机械创新设计课程旨在培养学生的创新意识和设计能力，掌握机械设计和制造的基本知识和技能。
通过课程的学习，使学生学会应用多种工具和技术实现机械设计。
课程目标本课程的目标包括以下几个方面：1.掌握机械设计的基本概念和理论知识。
2.熟练掌握机械设计的各种工具和方法。
3.了解机械制造的基本技术。
4.培养学生的创新意识和实际能力。
5.综合运用所学知识和技能完成机械创新设计项目。
课程内容本课程的内容包括以下几个部分：一、机械设计基础1.机械零部件的分类和构造。
2.常用机械制图符号和标准。
3.制图和三维建模的基本方法与技巧。
4.机械零部件的配合和公差设计。
二、机械工程材料1.常用机械工程材料的特性和应用。
2.材料的物理性能和化学性能分析。
3.材料加工和应用时的注意事项。
三、机械加工工艺1.常用机械加工工艺及其原理。
2.常用机床设备和工具。
3.常用的加工过程和技术。
四、机械设计实践1.针对实例进行机械设计实践。
2.分析、测试和优化机械设计方案。
3.团队合作完成机械创新设计项目。
课程评估本课程的评估方式主要包括以下几个部分：1.课堂表现（20%）2.课程作业（30%）3.设计报告（50%）设计项目本课程的设计项目旨在通过实践锻炼学生的创新能力和实际操作能力，具体内容包括以下几个方向：1.设计一种新型机械产品，如新型传动装置、新型机床、新型工具等。
2.设计一种具有特色的机械系统，如自动化生产线、自动化检测系统等。
3.设计一种针对特定应用的机械设备，如遥控机器人、环保机器人、医疗机器人等。
结论通过机械创新设计课程的学习，学生将掌握机械设计和制造的基本知识和技能，培养出自己的创新能力和实际操作能力，从而为机械行业的发展做出更多的贡献。
机械创新设计学习心得
机械创新设计学习心得随着科技的发展和人们对生活品质的要求不断提高，机械创新设计的重要性也日益凸显。
作为一名机械创新设计专业的学生，在过去的几年里，我深入学习了机械创新设计的理论知识和实践技能，在这个过程中，我获得了许多宝贵的经验和心得。
在此，我将分享我所得到的一些关于机械创新设计的学习心得。
首先，机械创新设计需要不断学习和掌握新的技术和知识。
机械创新设计是一个技术密集型的工作，因此要想在这个领域取得突破，学生首先需要具备扎实的技术基础。
在我的学习过程中，我不仅学习了机械创新设计的基本理论，还跟随导师参与了各种项目，通过实践培养了解决问题的能力和创新的思维方式。
此外，我还积极参加各种学术研讨会和工程展览会，与同行们交流学习，了解最新的技术动态。
通过不断学习和积累新知识，我认为自己的技术能力和创新能力得到了显著提高。
其次，机械创新设计需要灵感的启发和创意的发挥。
机械创新设计是一个创造性的过程，需要有独立思考和创新思维的能力。
在我的学习中，我发现了一些培养灵感和发挥创意的方法。
首先，我喜欢主动关注生活中的一些问题和困扰，思考如何通过机械创新来解决这些问题。
在这个过程中，我会通过进行市场调研、阅读相关文献、参观展览等方式，收集信息和灵感，并进行头脑风暴，激发创意的火花。
其次，我也善于借鉴他人的创意和经验，通过学习他们的设计思路和方法，来启发自己的创新设计。
在实践中，我发现创意的发挥也需要有一定的技术支持，因此我积极学习和掌握各种设计软件和工具，以提高自己的设计效率和精度。
再次，机械创新设计需要与团队合作和沟通交流。
在实际工作中，机械创新设计往往需要和其他专业人员进行合作和协同工作。
在我的学习中，我积极参与学院的团队项目，与其他专业的同学一起合作，相互学习和交流。
在团队中，我发现良好的沟通交流和团队协作能力是非常重要的。
一个好的设计师需要能够清晰地传达自己的设计意图和思路，并理解和尊重他人的观点和意见。
通过与团队成员的交流，我学会了倾听和理解他人的需求，并在设计中加以考虑。
机械基础机械设计与创新
机械基础机械设计与创新机械设计是现代工程领域中的重要环节，它涉及到各种机械设备的设计与创新。
本文将就机械基础知识、机械设计的重要性以及创新在机械设计中的应用等方面展开论述。
一、机械基础知识机械基础知识包括力学、材料力学、机械原理、机械设计等方面的知识。
力学是研究物体运动和力的学科，它在机械设计中有着重要的地位。
力学原理为机械时的结构设计提供了基础，例如力的平衡和分解规律、杆、杆件和轴的力学特性等。
材料力学则关注材料的强度、刚度等性质，帮助工程师选择合适的材料进行设计。
机械原理则是解释和原理，例如齿轮传动、曲线运动机构等。
机械设计是将设计思想化为具体的机械产品的过程，需要深入理解上述基础知识。
二、机械设计的重要性机械设计在现代工程领域中占有举足轻重的地位。
一个好的机械设计可以提高机械产品的性能和效率，降低成本和能耗。
通过合理的结构设计和材料选择，可以增强机械产品的强度和刚度，提高其使用寿命。
同时，机械设计还需要考虑产品的可维护性和可制造性，确保产品具有高度的可靠性和可操作性。
因此，机械设计是保证机械产品质量的关键一环。
三、创新在机械设计中的应用创新是推动社会进步和科技发展的重要因素，也适用于机械设计领域。
在机械设计中，创新可以从多个角度展开。
首先，可以在机械设计的理论和方法上进行创新。
例如，引入计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）等先进技术，提高设计效率和制造精度。
其次，可以在机械产品的结构和功能上进行创新。
例如，设计更高效的能源转换装置、更安全可靠的自动化设备等，以满足社会和市场对机械产品的需求。
此外，还可以在材料选择和加工工艺上进行创新，开发新型材料和新工艺，提高机械产品的性能。
总结起来，机械设计是现代工程领域不可或缺的环节，它需要以扎实的机械基础知识为基础，注重科学的设计原则。
在机械设计中，创新的应用可以提高机械产品的性能和效率，推动科技发展和社会进步。
因此，我们应该加强对机械设计的学习和研究，不断追求设计的创新和卓越，为社会提供更好的机械产品。
机械创新设计创新思维课件
机械创新设计能够提升产业的核心竞 争力，帮助企业在激烈的市场竞争中 获得优势，实现可持续发展。
机械创新设计的挑战与机遇
挑战
机遇
创新思维基础
发散性思维
总结词
发散性思维是一种从一点出发，向各个方向辐射的思维方式，其特点是思路广泛、 思维流畅、不拘一格。
详细描述
在机械创新设计中，发散性思维可以帮助设计师从不同的角度和层次思考问题， 提出多种可能的解决方案。通过联想、想象和多角度思考，设计师可以探索更多 的可能性，从而产生新颖、独特的创意。
详细描述
智能机械手是现代机械设计中的重要应用 之一，它具备高度自动化的操作能力，能 够执行各种复杂的任务。通过引入传感器 和智能控制技术，机械手能够适应不同的 工作环境和任务需求，提高生产效率和自 动化水平。
案例二：环保机械装置的创新设计
总结词
详细描述
案例三：高效传动系统的设计
总结词
详细描述
机械创新设计的未来展望
技术发展趋势
智能化
数字化 绿色化
市场机遇与挑战
市场机遇 市场挑战
人才培养与教育
01
培养创新思维
培养具备创新思维和创新能力的 人才，是推动机械创新设计发展 的关键。
02
03
强化实践教育
跨学科合作
加强实践教育和实践能力的培养， 让学生在实际项目中锻炼和成长。
鼓励不同学科之间的合作与交流， 打破传统学科界限，推动跨学科 的创新设计。
逆向思 维
总结词 详细描述
机械创新设计方法论
设计思维流程
概念生成
详细设计
定义问题
方案评估
优化改进
创新设计工具
CAD软件
计算分析软件
第三章机械创新设计的技术基础
•
•曲柄滑块机构
•齿轮齿条机构
•正弦机构
•直动凸轮机构
•
•5、连续转动到平面运动的变换与实现机构 •连杆机构——连杆
•
•行星齿轮机构——行星轮
•
•单行星轮传动机构
•双行星轮传动机构
•连杆机构
•
•6、直线移动到直线移动的运动变换与实现机构 •双滑块机构 •移动凸轮机构
•
1、连续转动到连续转动的运动变换与实现机构 •齿轮传动机构，摩擦轮传动机构 ••连杆机构 •带传动机构、链传动机构、绳索传动机构 •液力传动机构，钢丝软轴传动机构 •万向节传动机构等
•
•直齿轮传动 •斜齿轮传动 •人字齿轮传动 •内齿轮传动
•螺旋齿轮传动
•蜗杆传动
•锥齿轮传动
•
•椭圆齿轮传动
•摩擦棘轮机构
•
•空间槽轮机构
•分度凸轮轮机构 •不完全齿轮机构
•棘轮机构应用
•槽轮机构应用
•
3、连续转动到往复摆动的运动变换与 实现机构
•曲柄摇杆机构 •曲柄摇杆机构 •摆动导杆机构 •摆动从动件凸轮机构
•
•曲柄摇杆机构 •曲柄导杆机构 •曲柄摇块机构
•摆动凸轮机构
•
4、连续转动到往复直线移动的运动变换与 实现机构
•四、机电一体化机械
•五、智能机械
•
•一、单一基本机构组成的机械
•由一个基本机构组成的简单机械具有多样化、 •用途广泛且实用性好的特点。 •许多基本机构都有应用价值。 •在简单机械中的应用最为普遍。
•手动冲压机构：•☺
•
•二、多个独立的基本机构协调工作组成的机械 •由多个基本机构独立工作，但他们之间的运动 •必须互相协调配合，完成特定的工作任务。
机械创新设计技术手册
机械创新设计技术手册1.引言机械创新设计技术手册旨在提供给机械设计师和工程师一个全面的指南，以帮助他们在机械设计过程中应用创新技术。
本手册将介绍一系列的机械创新设计技术，并提供详细的步骤和注意事项，以帮助读者在实践中应用这些技术。
2.概述2.1 创新设计的定义创新设计是指在传统设计基础上，引入新的理念、方法和技术，以提高产品性能、降低成本、提升用户体验等方面的设计方法。
2.2 创新设计的价值创新设计能够带来多种价值，包括但不限于提高产品竞争力、降低生产成本、提高生产效率、改善用户体验等。
因此，掌握机械创新设计技术对于设计师和工程师来说至关重要。
3.机械创新设计技术3.1 概念设计概念设计阶段是机械创新设计的第一步，它涉及到定义产品的功能、性能需求，并通过创新的思维来激发灵感。
在这一阶段，设计师可以运用一些创新工具和方法，如头脑风暴、模糊逻辑、形态演化等，来产生多样化的创意。
3.2 实施设计在概念设计完成后，需要将创意转化为可实施的设计方案。
实施设计阶段需要结合实际的工程要求，考虑到可行性、成本、制造工艺等因素。
在实施设计过程中，设计师可以使用CAD软件进行建模和模拟分析，以验证和改进设计方案。
3.3 材料选择与应用材料选择与应用是机械创新设计中一个重要的环节。
在材料选择过程中，设计师应考虑到产品的工作环境、要求的性能指标、成本等多个方面，并利用先进的材料，如复合材料、新型金属、高分子材料等，来满足设计的需求。
3.4 制造工艺创新制造工艺创新是机械创新设计不可或缺的一部分。
通过引入新的制造工艺，如激光切割、3D打印、热压成型等，可以提高产品的质量、降低成本，并带来更多的设计灵活性。
3.5 智能化技术应用智能化技术的应用在机械创新设计中扮演着越来越重要的角色。
例如，引入传感器和控制系统可以实现产品的智能监测和控制；运用人工智能和大数据分析可以提高产品的自动化程度。
设计师和工程师应密切关注智能化技术的发展，并将其应用于机械创新设计中。
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回 章 首
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第三节 机械的控制系统
一、机械控制系统的类型
1.机械式控制系统
纯机械控制实现复杂运
回 章 首
动轨迹，结构庞大，可调整
性差。最好利用微机。
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第三节 机械的控制系统
一、机械控制系统的类型
2.液压式控制系统
液压控制元件 液压执行机构 根据液压原理建立 起来的控制系统
回 章 首
1YA－缸2右－缸5停－开关4－3YA－缸2停－缸5右－开关7－2YA－缸5停 －缸2左－开关3－4YA－缸2停－缸5左－开关6－缸5停
直动凸轮机构
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②连续转动到平面运动的变换与实现机构
回 章 首
连杆机构——连杆
行星齿轮机构——行星轮
单行星轮传动机构 连杆机构
双行星轮传动机构
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3、转动到摆动的功能变换
曲柄摇杆机构－死点
摆动导杆机构－死点
回 章 首
摆动从动件凸轮机构－压力角
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回 章 首
曲柄摇杆机构
曲柄导杆机构
曲柄摇块机构
摆动凸轮机构
一、机构及其运动形态
10.绳索传动机构－主动轮转动变换到从动轮的转动
不能传递较大载荷。
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章 首
11.液、汽传动机构－利用液体或气体的动能把主动件的运动传
递到从动件。基本型－刚体不动的液压油缸和气动缸及转化的摆动缸
12.钢丝软轴传动机构－软轴相连接，主从动件位置具有随意性
电动机 单相交流异步电动机（电冰箱、洗衣机、空调）
直流电动机(机电一体化设备） 步进电动机（要求分度或步进运动时）
原动机
内燃机
汽油机（远离电源、功率小－小汽车） 柴油机（功率大、远离电源－重载车辆） 液压马达（采矿、冶金、建筑机械）
一次能源动力机：水力机、风力机（环保！） 线性原动机
原动机
非线性原动机
回 章 首
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回 章 首
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回 章 首
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第三节 机械的控制系统 机械控制系统的主要任务:
1.使各执行机构按一定规律和顺序动作 2.改变各运动构件的位置、速度、加速度等
回 章 首
3.协调各运动构件的运动和动作，完成给定的作业环节要求
4.对整个系统进行监控及防止事故，对工作中出现的不正常
现象及时报警并消除
一、机构及其运动形态
8,带传动机构－主动轮转动增速或减速为从动轮的转动
适用于较大中心距的场合
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态
9,链传动机构－主动轮转动增速或减速为从动轮的转动
适用于较大中心距的场合，输出同向的减速增速转动
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
电磁振动机构等电动机械中。如电磁离合 器接触器等新领域,利用超导现象控制导磁 物体的悬浮.
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
15.机构的组合－把一些基本机构通过适当的方式连接起来，
回 章 首
从而组成一个机构系统。各机构保持原有结构 和运动特性，有自身独立性。
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第二节 机构及其机械运动形态分析
系统更加复杂、可靠性增加。
两类控制对象： （1）位移、速度、加速度、温度、压力……数量的大小为控制对象
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第三节 机械的控制系统
机械式控制系统
回 章 首
液压式控制系统
一、机械控制系统的类型
(元器件及装置）
气压式控制系统 电气控制系统 智能控制系统
二、机械控制系统的发展趋势
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第三节 机械的控制系统
一、机械控制系统的类型
1.机械式控制系统
精确度高，微动开关可以任 意放置。但凸轮制成后，程 序不能改变。 凸轮 鼓轮
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态 2、连杆机构－转动到转动
①全转动副四杆机构的基本型 A B
C
回 章 首
D
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态 2、连杆机构－转动到转动
②含有一个移动副四杆机构的基本型
3
回 章 首
Байду номын сангаас
2
4
转 动 导 杆 机 构
1
曲柄滑块
1 为轮1的转角，e为椭圆的偏心率
焦距 e 长轴直径
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态
回 章 首
7,瞬心线机构－主动轮的转动转换为不等速的从动轮的转动。
瞬心线机构可以实现连续的周期性的、变速转动输出。 2）四叶卵型线轮传动
1 BP i12 2 Ap
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第二节 机构及其机械运动形态分析
5.间歇运动机构--主动件连续转动，从动件间歇转动或间歇移动
棘轮机构 槽轮机构
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态
5,间歇运动机构
分度凸轮机构 不完全齿轮机构
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
6,摩擦轮传动机构－传递动力小
（仪器—磁带的前进后退）
①平行轴圆柱摩擦轮 ②圆锥摩擦轮 ③垂直轴圆柱摩擦轮
第三章 机械创新设计的技术基础
第一节 机器的组成分析
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章 首
第三节 机械的控制系统
第四节 机械运动及其控制
第五节 机械系统及其发展
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第一节 机器的组成分析
一、机械及其分类 1.概念 机器－机器是执行机械运动的装置，用来变
回 章 首
换或传递能量、物料、信息。
机构－执行机械运动的装置。 机械运动学观点看二者等同，统称为机械。
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第三节 机械的控制系统
一、机械控制系统的类型
回 章 首
打印机控制原理图
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第三节 机械的控制系统
一、机械控制系统的类型
回 章 首
机械系统、微机系统、
传感器系统要做为一
体来考虑，力求机械 系统简化，更好的发
挥软件的优势，可降
低机器的成本。
机械系统微机控制框图
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第三节 机械的控制系统
二、机械控制系统的发展趋势
一、机构及其运动形态 3、凸轮机构
③直动从动件圆柱凸轮机构 ④摆动从动件圆柱凸轮机构
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态 4、螺旋传动机构－连续转动到往复直线移动，
基本型——三角形螺旋传动机构
回 章 首
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态
回 章 首
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同步带传动机构
回 章 首
带传动机构
绳索传动机构 摩擦轮传动机构 钢丝软轴传 动机构
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液力传动机构
2、转动到移动的功能变换
①连续转动到往复直线移动的运动变换与实现机构
曲柄滑块机构 正弦机构
回 章 首
直动从动件凸轮机构
齿轮齿条机构
螺旋机构(自锁）
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回 章 首
曲柄滑块机构
齿轮齿条机构 正弦机构
换，以及转动向摆动转化。
回 章 首
①直动从动件平面凸轮机构
凸轮机构 ②摆动从动件平面凸轮机构 ③直动从动件圆柱凸轮机构 ④摆动从动件圆柱凸轮机构
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态 3、凸轮机构
①直动从动件平面凸轮机构
②摆动从动件平面凸轮机构
回 章 首
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机械控制系统的类型
4.电气式控制系统
回 章 首
电气控制系统体积小，操作方便、无污染、安全可靠，可
进行远距离控制。通过不同传感器可把位移、速度、加速度、 温度、压力等转变为电量变化，然后由控制系统进行处理。 电气控制系统的基本要求： 1. 满足机械的动作要求或工艺条件 2. 电气、电子元件合理，工作安全可靠； 3. 停机时，控制系统的电子元器件不应长期带电； 4. 有较强的抗干扰能力，避免误操作现象发生； 5. 便于维护与管理，经济指标好； 6. 使用寿命长； 7. 自动控制系统中应设置紧急手动控制装置。
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第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态 2、连杆机构－转动到转动
③含有两个移动副四杆机构的基本型 B 2 2
1
回 章 首
φ A
1 4 I1sinφ D
A 3
4
D
3
双转块机构
退出
回 章 首
椭圆齿轮传动
双曲柄机构
转动导杆机构
双转块机构
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态 3、凸轮机构－实现各种形式运动规律，转动移动相互转
回 章 首
R2 i12 R1
i12
sin 2 sin 1
R2 i12 R1
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
一、机构及其运动形态
回 章 首
7,瞬心线机构－主动轮的转动转换为不等速的从动轮的转动。
瞬心线机构可以实现连续的周期性的、变速转动输出。 （1）椭圆型瞬心线机构
1 BP 1 2e cos 1 e 2 i12 2 AP 1 e2
适合于顺序动作、动作循环经常要求改变场合
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第三节 机械的控制系统
一、机械控制系统的类型
3.气压式控制系统 由于采用压缩空气为工作介
回 章 首
质，气压控制对环境污染小，适