实验二 基于机构创新原理的拼接设计一、实验目的1、培养学生运用创造性思维方法，遵循创造性基本原则、法测，运用机构构型的创新设计方法，设计、拼装满足预定运动要求的机构或机构系统：2、要求学生灵活应用以下几种机构构型的创新设计方法，创造性地设计、拼接机构及机构系统。1）机构构型的变异创新设计；2）利用机构运动特点创新机构；3、基于组成原理的机构创新设计；4、基于组合原理的机构创新设计；二、设备与工具（与机构创新实验一所用的设备相同）三、实验前的准备工作1、预习本实验，要求对执行构件的基本运动和机构基本功能有一全面的了解；并熟悉机构构型的创新设计方法；2、了解机构创新模型；3、选择设计题目，初步拟订机构系统运动方案。四、实验原理与方法1、机构运动简图设计的内容、方法和步骤机械产品的设计是为了满足产品的某种功能要求。机构运动简图设计是机械产品设计的第一步，其设计内容包括选定或开发机构构型并加以巧妙组合，同时进行各个组成机构的尺度综合，使此机构系统完成某种功能要求。机构运动简图设计的好坏是决定机械产品的质量、水平的高低、性能的优劣和经济效益好坏的关键性的一步。机构运动简图的设计，主要包括下列内容：1）功能原理方案的设计和构思根据机械所要实现的功能，采用有关的工作原理，并由此出发设计和构思出工艺动作过程，这就是功能原理方案设计。灵巧的功能原理是创造新机械的出发点和归宿。2）机械运动方案的设计根据功能原理方案中提出的工艺动作及各个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执行机构，并按一定的顺序把它们组成机构运动示意图。机械运动方案的设计是机构运动简图15PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
15 实验二 基于机构创新原理的拼接设计 一、实验目的 1、培养学生运用创造性思维方法，遵循创造性基本原则、法测，运用机构构型的创新设 计方法，设计、拼装满足预定运动要求的机构或机构系统； 2、要求学生灵活应用以下几种机构构型的创新设计方法，创造性地设计、拼接机构及机 构系统。 1）机构构型的变异创新设计； 2）利用机构运动特点创新机构； 3、基于组成原理的机构创新设计； 4、基于组合原理的机构创新设计； 二、设备与工具 （与机构创新实验一所用的设备相同） 三、实验前的准备工作 1、预习本实验，要求对执行构件的基本运动和机构基本功能有一全面的了解；并熟悉机 构构型的创新设计方法； 2、了解机构创新模型； 3、选择设计题目，初步拟订机构系统运动方案。 四、实验原理与方法 1、机构运动简图设计的内容、方法和步骤 机械产品的设计是为了满足产品的某种功能要求。机构运动简图设计是机械产品设计的 第一步，其设计内容包括选定或开发机构构型并加以巧妙组合，同时进行各个组成机构的尺 度综合，使此机构系统完成某种功能要求。机构运动简图设计的好坏是决定机械产品的质量、 水平的高低、性能的优劣和经济效益好坏的关键性的一步。机构运动简图的设计，主要包括 下列内容： 1）功能原理方案的设计和构思 根据机械所要实现的功能，采用有关的工作原理，并由此出发设计和构思出工艺动作过 程，这就是功能原理方案设计。灵巧的功能原理是创造新机械的出发点和归宿。 2）机械运动方案的设计 根据功能原理方案中提出的工艺动作及各个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执 行机构，并按一定的顺序把它们组成机构运动示意图。机械运动方案的设计是机构运动简图 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
设计中的型综合。3）机构运动简图的尺度综合根据机械运动方案中各执行机构工艺动作的运动规律和机械运动循环图的要求，通过分析、计算、确定机构运动简图中各机构的运动学尺寸。在进行尺度综合时，应同时考虑其运动条件和动力条件，否则不利于设计性能良好的新机械。机构运动简图设计的一般程序：1）机械总功能的分解将机械需要完成的工艺动作过程进行分解，即将总功能分解成多个功能元，找出各功能元的运动规律和动作过程；2）功能原理方案确定将总功能分解成多个功能元之后，对功能元进行求解，即将需要的执行动作，用合适的执行机构来实现。将功能元的解进行组合、评价、选优，从而确定其功能原理方案，即机构系统简图。为了得到能实现功能元的机构，在设计中，需要对执行构件的基本运动和机构的基本功能有一全面的了解。i）执行机构基本运动常用机构执行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，基本运动的形式如表1所示。表1执行构件的基本运动形式序号运动形式举例1单向转动曲柄摇杆机构中的曲柄、转动导杆机构中的转动导杆、齿轮机构中的齿轮2往复摆动曲柄摇杆机构中的摇杆、摆动导杆机构中的摆动导杆、摇块机构中的摇块3单向移动带传动机构或链传动机构中的输送带（链）移动4往复移动曲柄滑块机构中的滑块、牛头刨床机构中的刨头槽轮机构中的槽轮、棘轮机构中的棘轮、凸轮机构、连杆机构也可以构成5间歇运动间歇运动6实现轨迹平面连杆机构中的连杆曲线、行星轮系中行星轮上任意点的轨连等i）机构的基本运动机构的功能是指机构实现运动变换和完成某种功用的能力。利用机构的功能可以组合成完成总功能的新机械。表2表示常用机构的一些基本功能。表2机构的基本功能序基本功能举例号16PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
16 设计中的型综合。 3）机构运动简图的尺度综合 根据机械运动方案中各执行机构工艺动作的运动规律和机械运动循环图的要求，通过分 析、计算、确定机构运动简图中各机构的运动学尺寸。在进行尺度综合时，应同时考虑其运 动条件和动力条件，否则不利于设计性能良好的新机械。 机构运动简图设计的一般程序： 1）机械总功能的分解 将机械需要完成的工艺动作过程进行分解，即将总功能分解成多个功能元，找出各功能 元的运动规律和动作过程； 2）功能原理方案确定 将总功能分解成多个功能元之后，对功能元进行求解，即将需要的执行动作，用合适的 执行机构来实现。将功能元的解进行组合、评价、选优，从而确定其功能原理方案，即机构 系统简图。 为了得到能实现功能元的机构，在设计中，需要对执行构件的基本运动和机构的基本功 能有一全面的了解。 ⅰ）执行机构基本运动 常用机构执行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，基本运动的形式如表 1 所示。 表 1 执行构件的基本运动形式 序号 运动形式 举例 1 单向转动 曲柄摇杆机构中的曲柄、转动导杆机构中的转动导杆、齿轮机构中的齿轮 2 往复摆动 曲柄摇杆机构中的摇杆、摆动导杆机构中的摆动导杆、摇块机构中的摇块 3 单向移动 带传动机构或链传动机构中的输送带（链）移动 4 往复移动 曲柄滑块机构中的滑块、牛头刨床机构中的刨头 5 间歇运动 槽轮机构中的槽轮、棘轮机构中的棘轮、凸轮机构、连杆机构也可以构成 间歇运动 6 实现轨迹 平面连杆机构中的连杆曲线、行星轮系中行星轮上任意点的轨连等 ⅱ）机构的基本运动 机构的功能是指机构实现运动变换和完成某种功用的能力。利用机构的功能可以组合成 完成总功能的新机械。表 2 表示常用机构的一些基本功能。 表 2 机构的基本功能 序 号 基本功能 举例 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
1）转动+→转动双曲柄机构、齿轮机构、带传动机构、链传动机构2）转动+→摆动曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构、摆动从3）转动+→移动动件凸轮机构变换运动形式4）转动-单向间歇转曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、挠性输送机构、螺旋机动构、正弦机构、移动推杆凸轮机构5）摆动→摆动槽轮机构、不完全齿轮机构、空间凸轮间歇运动机构6）摆动←→移动双摇杆机构7）移动→移动正切机构8）摆动-→单向间歇转双滑块机构、移动推杆移动凸轮机构动齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构2变换运动速度齿轮机构（用于增速或减速）、双曲柄机构3变换运动方向齿轮机构、蜗杆机构、锥齿轮机构等4进行运动合成（或分解）差动轮系、各种2自由度机构5对运动进行操作或控制离合器、凸轮机构、连杆机构、杠杆机构平面连杆机构、连杆一齿轮机构、凸轮连杆机构、联动6实现给定的运动位置或轨迹凸轮机构增力机构、增程机构、微动机构、急回特性机构、夹紧实现某些特殊功能机构、定位机构i）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。表3介绍了按功能进行机构分类的情况。表3机构的分类序号执行构件实现的运动或功能机构形式1）摩擦轮机构2）齿轮机构、轮系匀速转动机构（包括定传动13）平行四边形机构比机构、变传动比机构）4）转动导杆机构5）各种有级或无级变速机构1）非圆齿轮机构2）双曲柄四杆机构2非匀速转动机构3）转动导杆机构4）组合机构5）挠性机构1）曲柄-摇杆往复运动机构2）双摇杆往复运动机构往复运动机构（包括往复移3）滑块往复运动机构3动和往复摆动）4）凸轮式往复运动机构5）齿轮式往复运动机构6）组合机构17PDF文件使用”pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
17 1 变 换 运 动 形 式 1） 转动←→转动 2） 转动←→摆动 3） 转动←→移动 4） 转动→单向间歇转 动 5） 摆动←→摆动 6） 摆动←→移动 7） 移动←→移动 8） 摆动→单向间歇转 动 双曲柄机构、齿轮机构、带传动机构、链传动机构 曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构、摆动从 动件凸轮机构 曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、挠性输送机构、螺旋机 构、正弦机构、移动推杆凸轮机构 槽轮机构、不完全齿轮机构、空间凸轮间歇运动机构 双摇杆机构 正切机构 双滑块机构、移动推杆移动凸轮机构 齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构 2 变换运动速度 齿轮机构（用于增速或减速）、双曲柄机构 3 变换运动方向 齿轮机构、蜗杆机构、锥齿轮机构等 4 进行运动合成（或分解） 差动轮系、各种 2 自由度机构 5 对运动进行操作或控制 离合器、凸轮机构、连杆机构、杠杆机构 6 实现给定的运动位置或轨迹 平面连杆机构、连杆一齿轮机构、凸轮连杆机构、联动 凸轮机构 7 实现某些特殊功能 增力机构、增程机构、微动机构、急回特性机构、夹紧 机构、定位机构 ⅲ）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。表 3 介绍了按功能进行机构分类的情况。 表 3 机构的分类 序号 执行构件实现的运动或功能 机构形式 1 匀速转动机构（包括定传动 比机构、变传动比机构） 1） 摩擦轮机构 2） 齿轮机构、轮系 3） 平行四边形机构 4） 转动导杆机构 5） 各种有级或无级变速机构 2 非匀速转动机构 1） 非圆齿轮机构 2） 双曲柄四杆机构 3） 转动导杆机构 4） 组合机构 5） 挠性机构 3 往复运动机构（包括往复移 动和 往复摆动） 1） 曲柄-摇杆往复运动机构 2） 双摇杆往复运动机构 3） 滑块往复运动机构 4） 凸轮式往复运动机构 5） 齿轮式往复运动机构 6） 组合机构 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn