机械系统创新设计.ppt

三、机构及其系统运动方案设计
一、机构及其系统运动方案设计的主要内容
1、 功能原理方案设计 功能原理方案设计
功能原理设计 工艺动作过程设计
例：从井中提水，可采用不同的功能原理： （1）机械作功改变水的动能，迫使水向上运动，达到 提升水的要求； （2）改变容体容积，利用大气压力，达到提升水的要 求（抽、吸、提升）； （3）水斗连续提升（增大水斗里的水的 势能）。
进电机、交流变频电机）、内燃机、液压马达、 气动马达。
创新设计的原理与方法
一、创新性基本原理
1、发展原理 ：就是要打破旧结论，发展新事物 （飞机发明、缝纫机）。 2、发散原理： 就是要突破现有办法，多角度思 考问题，发展新思路。
3、触发原理： 将不相关的事物，通过触发联系， 就可得到新的启示 。 （喷洒香水—汽化器）
二、机构选型的基本要求
1、满足工艺动作及其运动规律的要求。
高副机构、低副机构、注意约束在机构中的作 用、 适当设置调整环节。 2、机构的运动链要短 。 3、机构的传力性能要好。
传动角（压力角）、防止自锁 、惯性力平衡。 4、动力源的选择应有利于简化机构和改善运动质
量。 电机（交流电机、直流电机、伺服电机、步
2 、运动规律设计 3、机构系统运动方案设计
根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各 工艺动作的运动规律要求，选择相应的若干执行机 构的形式，按某种方式将其组合成一个机构系统， 以确保上述工艺动作过程的实现。
机构选型、组合、创新 —— 机构系统简图 4、机构系统运动简图设计
机构系统简图——运动协调设计——机构运动循环 图——尺度综合——机构系统运动简图 二、机构系统运动简图设计流程
3、列举思考法
4、功能思考法
机构构型的创新设计方法
一、机构构型的变异创新设计
1、机构的倒置：机构内运动构件与机架的转换。
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1
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2 3
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B
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2、机构的扩展：以原有机构作为基础，增加新的构件， 构成一个扩大的机构。
3、机构局部结构的改变
（１）构件的运动结构改变 4
（２）机构的主动构件被另一 自由度F=1的机构和构件组合 所置换
4、逆向思维：它是索源思维，即反向思考问题。
5、理想思维：即将问题理想化，除去的繁杂的外”，抽 取简明的“内核”，进行思维处理，往往容易抓住事物 的本质，得到创新性成果来 。
三、创造法则
1、还原抽象法则：由现有的事物，研究抽象出其创造起 点，然后由创造起点出发，采用不 同的技术、方法， 得出新的创造性成果。
形成产品，造福人类。
2、 机械一设新计的。分类
（1）开发性设计——工作原理和设计方案全新的设计 （2）适应性设计——在原理方案基本保持不变的前提下，对产 品做局部的变更或设计某些新部件，使产品更 适应使用要求。 （3）变型设计——在工作原理和功能结构都不变的情况下，变 更现有产品的配置和尺寸，甚至增加一些型号，使之扩大工作范 围，满足更多领域要求。
四、创造技法
1、头脑风暴法：创造性思维的自由奔放、打破常规和激 烈涌现（1938 美.A.F.奥斯本）。
小组讨论: 人员不超过10人，会议目标明确，有所准 备。鼓励思考，标新立异。而不允许批评，不泛泛空 谈，及时归纳，不过早下结论，不实行少数服从多数。
2、联想移植法：通过联想获得不同研究对象的粗略对应 及类似特征，然后进一步分析、类比，便可将某一领 域的原理，技术、方法移植到另一领 域中去。
二、创新性思维活动方式
1、发散思维 ：以某种思考对象为中心，充分发挥已有的 知识和 经验 ，通过联想、类比等思考方法使思维向各 个方向扩散开来，从而产生大量构思求得多种方法和获 得多种不同结果。
2、收敛思维： 利用已有的知识、经验进行分析比较优化 筛选，从足够多的方案中选取最佳方案。
3、侧向思维：它是用其他领域里的观念、知识、方法来 解决本领域的问题。
二、机械设计过程
1、机械设计过程 设计过程是指从明确设计任务到编制技术文件所进
行的整个设计工作流程。
2、机械设计过程的四个阶段 (1) 产品规划 —— 明确机械设计任务，提出设计任 务书。
(2)原理方案设计 —— 确定功能原理和机械运 动方 案,画出机械运动简图。 (3)技术方案设计。 (4)评估，改进与决策。
使用要求（工艺要求）
功能原理设计
工艺过程设计
工艺动作设计
工艺动作的运动规律及运动参数设计
各分解运动规律及参数的设定
执行构件运动分解
实现各分解运动的执行机构型综合 组成机构系统 运动协调设计
绘制机构系统运动简图
机构运动参数确定
运动循环图制定
运动分析 传力特性分析
评价 决策
改变机构尺寸
机构及其系统运 动方案设计
2、 模仿移植法则：模仿已有的事物，进行新的创造， 并移植到其他领域，以取 得新的成果。
3、离散组合法则：将两种或多种技术、产品的一部分 或全部进行适应组合，可形成新技术、新产品；而将 研究对象加以分离，同样可获得新技 术、新产品。
4、分析综合法则：通过对事物得分析、比较研究获得 其本质内容，然后再按其内容本质，把相关的概念、 事 实、信息方法巧妙地结合，形 成新的创造性成果。
机构选型
一、执行构件的运动形式
1、旋转运动：连续旋转运动，间歇旋转运动，往 复摆动。
2、直线运动：往复移动，间歇往复移动，单向间 歇直线移动。
3、曲线运动：执行构件上某一点作特定的曲线 （轨迹）运动。
4、刚体导引运动：一般指非连架杆的执行构件的 刚体导引运动。
5、特殊功能运动：如微动、补偿、 换向等。
机械系统创新设计
一、机械设计的基本概念
1、设计的目的 设计是人类改造自然的基本活动，是复杂的分析、规划、推
理目标与，决经策过过一程系，设列蕴计规涵划着都与创蕴分新析和含决发策明着，。“获设得计创系的新统目的的”设是。计，信根创息据（预文定字的、 数据、图新形，等）可，以形成使设设计方计案及别其具实施一文格件，，进耳而通目过制造，
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４、机构的移植与模仿
将一机构中的某种结构应用于另一种机构中的设计
方法，成为结构的移植。
利用某一结构特点设计新的机构，称为结构的模仿。
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