1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容思考練習(xí)思考練習(xí)第十八章 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)首頁機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 首頁重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 首頁教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 18.1 18.1 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念 返回機(jī)械

2、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念 設(shè)計(jì)是人類改造自然的一種基本活動(dòng)，是復(fù)雜的思維過程，設(shè)設(shè)計(jì)是人類改造自然的一種基本活動(dòng)，是復(fù)雜的思維過程，設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是創(chuàng)新。設(shè)計(jì)的目的是將預(yù)定的目標(biāo)，經(jīng)過分析決策，通計(jì)的本質(zhì)就是創(chuàng)新。設(shè)計(jì)的目的是將預(yù)定的目標(biāo)，經(jīng)過分析決策，通過一定的信息（文字、數(shù)據(jù)、圖形）而形成設(shè)計(jì)方案，并通過制造、過一定的信息（文字、數(shù)據(jù)、圖形）而形成設(shè)計(jì)方案，并通過制造、實(shí)施使設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品，造福人類。通過設(shè)計(jì)，不斷為社會(huì)提供新穎、實(shí)施使設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品，造福人類。通過設(shè)計(jì)，不斷為社會(huì)提供新穎、優(yōu)質(zhì)高效、價(jià)廉

3、物美的產(chǎn)品。創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)中更加充分地發(fā)揮優(yōu)質(zhì)高效、價(jià)廉物美的產(chǎn)品。創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)中更加充分地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出更具競爭力的新穎產(chǎn)品。下，設(shè)計(jì)出更具競爭力的新穎產(chǎn)品。 根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容特點(diǎn)，一般將設(shè)計(jì)分為下面三種：根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容特點(diǎn)，一般將設(shè)計(jì)分為下面三種： 1開發(fā)性設(shè)計(jì)。在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，應(yīng)用開發(fā)性設(shè)計(jì)。在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，針對(duì)新任務(wù)提出新成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，針對(duì)新任

4、務(wù)提出新方案，開發(fā)設(shè)計(jì)出以往沒有過的新產(chǎn)品，這是一種完全創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。方案，開發(fā)設(shè)計(jì)出以往沒有過的新產(chǎn)品，這是一種完全創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。 2變型設(shè)計(jì)。在工作原理和功能結(jié)構(gòu)不改變的情況下，針對(duì)原變型設(shè)計(jì)。在工作原理和功能結(jié)構(gòu)不改變的情況下，針對(duì)原有設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)或新的工作要求，對(duì)已有的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、尺寸等有設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)或新的工作要求，對(duì)已有的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、尺寸等方面進(jìn)行變異，設(shè)計(jì)出適用范圍更廣的系列化產(chǎn)品。方面進(jìn)行變異，設(shè)計(jì)出適用范圍更廣的系列化產(chǎn)品。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念 3適應(yīng)性設(shè)計(jì)。在原理方案

5、基本保持不變的前提下，針對(duì)已有適應(yīng)性設(shè)計(jì)。在原理方案基本保持不變的前提下，針對(duì)已有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，進(jìn)行深入分析研究，在消化吸收的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品作局的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，進(jìn)行深入分析研究，在消化吸收的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品作局部局部變更或設(shè)計(jì)一個(gè)新部件，使產(chǎn)品能更好地滿足使用要求。部局部變更或設(shè)計(jì)一個(gè)新部件，使產(chǎn)品能更好地滿足使用要求。 開發(fā)設(shè)計(jì)以開創(chuàng)、探索創(chuàng)新；變型設(shè)計(jì)通過變異創(chuàng)新；適應(yīng)性開發(fā)設(shè)計(jì)以開創(chuàng)、探索創(chuàng)新；變型設(shè)計(jì)通過變異創(chuàng)新；適應(yīng)性設(shè)計(jì)在吸取中創(chuàng)新。無論是哪種設(shè)計(jì)，創(chuàng)新都要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的每設(shè)計(jì)在吸取中創(chuàng)新。無論是哪種設(shè)計(jì)，創(chuàng)新都要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)上突破常規(guī)慣例，追求與前人、眾人不同的方案，將設(shè)

6、計(jì)者一個(gè)環(huán)節(jié)上突破常規(guī)慣例，追求與前人、眾人不同的方案，將設(shè)計(jì)者的智慧具體物化在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的全過程中，創(chuàng)造性的智慧具體物化在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的全過程中，創(chuàng)造性思維將起到至關(guān)重要的作用，深刻認(rèn)識(shí)和理解創(chuàng)造性思維的本質(zhì)、類思維將起到至關(guān)重要的作用，深刻認(rèn)識(shí)和理解創(chuàng)造性思維的本質(zhì)、類型和特點(diǎn)，不僅有助于掌握現(xiàn)有的各種創(chuàng)造原理和創(chuàng)新技法，而且能型和特點(diǎn)，不僅有助于掌握現(xiàn)有的各種創(chuàng)造原理和創(chuàng)新技法，而且能夠推動(dòng)和促進(jìn)對(duì)新的創(chuàng)造方法的開拓和探索。夠推動(dòng)和促進(jìn)對(duì)新的創(chuàng)造方法的開拓和探索。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 返回 機(jī)械創(chuàng)新

7、設(shè)計(jì)是指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力和智慧，利用人類已機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力和智慧，利用人類已有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理，進(jìn)行新的構(gòu)思，設(shè)計(jì)出具有新穎有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理，進(jìn)行新的構(gòu)思，設(shè)計(jì)出具有新穎性、創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)構(gòu)或機(jī)械產(chǎn)品的一種實(shí)踐活動(dòng)，它包含兩性、創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)構(gòu)或機(jī)械產(chǎn)品的一種實(shí)踐活動(dòng)，它包含兩個(gè)部分：一是改進(jìn)、完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有的機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)性能、個(gè)部分：一是改進(jìn)、完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有的機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適用性；二是創(chuàng)造設(shè)計(jì)出新機(jī)器、新產(chǎn)品，以滿可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適用性；二是創(chuàng)造設(shè)計(jì)出新機(jī)器、新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)或生活的需要。由于

8、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程凝結(jié)了人們的創(chuàng)足新的生產(chǎn)或生活的需要。由于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程凝結(jié)了人們的創(chuàng)造性智慧，因而機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品無疑是科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)結(jié)晶的造性智慧，因而機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品無疑是科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)結(jié)晶的產(chǎn)物，具有美學(xué)性，反映出和諧統(tǒng)一的技術(shù)美。產(chǎn)物，具有美學(xué)性，反映出和諧統(tǒng)一的技術(shù)美。 1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)系。機(jī)械的類型、用途、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)系。機(jī)械的類型、用途、性能和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)雖然千差萬別，但它們的設(shè)計(jì)過程卻大多遵循著性能和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)雖然千差萬別，但它們的設(shè)計(jì)過程卻大多遵循著同樣的規(guī)律，概括起來說，常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)過程一般可分為四個(gè)階段：同樣的規(guī)律，概括起來說，常規(guī)

9、機(jī)械設(shè)計(jì)過程一般可分為四個(gè)階段： （1）機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)。主要包括機(jī)械的造型與組合、運(yùn)動(dòng)）機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)。主要包括機(jī)械的造型與組合、運(yùn)動(dòng)形式的變換與組合、機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖等的繪制。形式的變換與組合、機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖等的繪制。 （2）機(jī)械的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。主要包括機(jī)構(gòu)主要尺寸的確定，機(jī)械）機(jī)械的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。主要包括機(jī)構(gòu)主要尺寸的確定，機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析，傳動(dòng)比的確定與分配等。運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析，傳動(dòng)比的確定與分配等。 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念 （3）機(jī)

10、械的動(dòng)力設(shè)計(jì)。主要包括動(dòng)力分析、功能關(guān)系、真實(shí)運(yùn)）機(jī)械的動(dòng)力設(shè)計(jì)。主要包括動(dòng)力分析、功能關(guān)系、真實(shí)運(yùn)動(dòng)求解、速度調(diào)節(jié)和機(jī)械的平衡等。動(dòng)求解、速度調(diào)節(jié)和機(jī)械的平衡等。 （4）機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括繪制零件工作圖、部件裝配圖）機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括繪制零件工作圖、部件裝配圖和機(jī)械的總裝圖。和機(jī)械的總裝圖。 常規(guī)設(shè)計(jì)一般是在給定機(jī)械結(jié)構(gòu)或只對(duì)某些結(jié)構(gòu)作微小改動(dòng)的常規(guī)設(shè)計(jì)一般是在給定機(jī)械結(jié)構(gòu)或只對(duì)某些結(jié)構(gòu)作微小改動(dòng)的情況下進(jìn)行的，其主要內(nèi)容是進(jìn)行尺度設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。情況下進(jìn)行的，其主要內(nèi)容是進(jìn)行尺度設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是相對(duì)常規(guī)設(shè)計(jì)而言的，它特別強(qiáng)調(diào)人在設(shè)計(jì)過程中，機(jī)械

11、創(chuàng)新設(shè)計(jì)是相對(duì)常規(guī)設(shè)計(jì)而言的，它特別強(qiáng)調(diào)人在設(shè)計(jì)過程中，特別是在總體方案設(shè)計(jì)階段中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)特別是在總體方案設(shè)計(jì)階段中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)有高、低層次之分，這可用創(chuàng)新度來衡量。創(chuàng)新度可用來衡量一個(gè)設(shè)有高、低層次之分，這可用創(chuàng)新度來衡量。創(chuàng)新度可用來衡量一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目創(chuàng)新含量的深度和廣度，創(chuàng)新度大，創(chuàng)新層次高；反之，創(chuàng)新計(jì)項(xiàng)目創(chuàng)新含量的深度和廣度，創(chuàng)新度大，創(chuàng)新層次高；反之，創(chuàng)新層次低。例如，工程中的非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)雖屬常規(guī)設(shè)計(jì)范疇，卻已含有層次低。例如，工程中的非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)雖屬常規(guī)設(shè)計(jì)范疇，卻已含有較多的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)成分。較多的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)成分。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)

12、械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念 2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與機(jī)械創(chuàng)造發(fā)明的關(guān)系。機(jī)械的創(chuàng)造發(fā)明大多機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與機(jī)械創(chuàng)造發(fā)明的關(guān)系。機(jī)械的創(chuàng)造發(fā)明大多屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。闡述創(chuàng)造發(fā)明過程及方法的專著已經(jīng)屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。闡述創(chuàng)造發(fā)明過程及方法的專著已經(jīng)問世，但大多是宏觀概括的論述，缺乏具體的可操作性，學(xué)生學(xué)過之問世，但大多是宏觀概括的論述，缺乏具體的可操作性，學(xué)生學(xué)過之后，在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原理、方法及實(shí)現(xiàn)等方面仍缺少實(shí)用的知識(shí)。后，在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原理、方法及實(shí)現(xiàn)等方面仍缺少實(shí)用的知識(shí)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)核心內(nèi)容

13、就是要探索機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)明的機(jī)理、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)核心內(nèi)容就是要探索機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)明的機(jī)理、模式、過程及方法，并將它程式化、定量化乃至符號(hào)化、算法化，提模式、過程及方法，并將它程式化、定量化乃至符號(hào)化、算法化，提高設(shè)計(jì)的可操作性。高設(shè)計(jì)的可操作性。 隨著機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、隨著機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的不斷發(fā)展，以及認(rèn)知科學(xué)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的不斷發(fā)展，以及認(rèn)知科學(xué)、思維科學(xué)、人工智能、專家系統(tǒng)及人腦研究的不斷深入，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)思維科學(xué)、人工智能、專家系統(tǒng)及人腦研究的不斷深入，機(jī)

14、械創(chuàng)新設(shè)計(jì)正在日益受到專家學(xué)者的重視。計(jì)正在日益受到專家學(xué)者的重視。 綜上所述，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是建立在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，綜上所述，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是建立在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，吸收科技哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、思維科學(xué)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、發(fā)明學(xué)、創(chuàng)造學(xué)吸收科技哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、思維科學(xué)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、發(fā)明學(xué)、創(chuàng)造學(xué)等相關(guān)科學(xué)的有益成分，經(jīng)過交叉而形成的一種設(shè)計(jì)技術(shù)和方法。等相關(guān)科學(xué)的有益成分，經(jīng)過交叉而形成的一種設(shè)計(jì)技術(shù)和方法。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 返回 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目標(biāo)是由所要求的機(jī)械功能出發(fā)，改進(jìn)、完善機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目標(biāo)是由所要求的機(jī)械功能出

15、發(fā)，改進(jìn)、完善現(xiàn)有機(jī)械或創(chuàng)造發(fā)明新機(jī)械，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，并使其具有良好的現(xiàn)有機(jī)械或創(chuàng)造發(fā)明新機(jī)械，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，并使其具有良好的工作品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性。工作品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性。 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門有待開發(fā)的新的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法。由于技機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門有待開發(fā)的新的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法。由于技術(shù)專家們采用的工具和建立的結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型不同，術(shù)專家們采用的工具和建立的結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型不同，逐漸形成了各具特色的理論體系與方法，因此，提出的設(shè)計(jì)過程也逐漸形成了各具特色的理論體系與方法，因此，提出的設(shè)計(jì)過程也不盡相同，但其實(shí)質(zhì)是統(tǒng)一的。綜合起來，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基本過程不盡相同，但其實(shí)質(zhì)是統(tǒng)一的。綜合起

16、來，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基本過程主要由綜合過程、選擇過程和分析過程組成。圖主要由綜合過程、選擇過程和分析過程組成。圖18-1所示為機(jī)械創(chuàng)所示為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一般過程，它分四個(gè)階段：新設(shè)計(jì)的一般過程，它分四個(gè)階段： 1確定機(jī)械的基本工作原理。它可能涉及機(jī)械學(xué)對(duì)象的不同確定機(jī)械的基本工作原理。它可能涉及機(jī)械學(xué)對(duì)象的不同層次、不同類型的機(jī)構(gòu)組合，或不同學(xué)科知識(shí)、技術(shù)的問題。層次、不同類型的機(jī)構(gòu)組合，或不同學(xué)科知識(shí)、技術(shù)的問題。 2機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合及優(yōu)選。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)類型對(duì)機(jī)械整體性機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合及優(yōu)選。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)類型對(duì)機(jī)械整體性能和經(jīng)濟(jì)性具有重大影響，它多伴隨新機(jī)構(gòu)的發(fā)明，因此，結(jié)構(gòu)類能和經(jīng)濟(jì)性具有重大影響

17、，它多伴隨新機(jī)構(gòu)的發(fā)明，因此，結(jié)構(gòu)類型綜合及優(yōu)選是機(jī)械設(shè)計(jì)中最富有創(chuàng)造性、最有活力的階段，但又型綜合及優(yōu)選是機(jī)械設(shè)計(jì)中最富有創(chuàng)造性、最有活力的階段，但又是十分復(fù)雜和困難的問題，它涉及到設(shè)計(jì)者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、靈感和是十分復(fù)雜和困難的問題，它涉及到設(shè)計(jì)者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、靈感和想象力等眾多方面。想象力等眾多方面。 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 返回機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念圖圖18-1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一般過程的一般過程機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundati

18、on 返回 3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺度綜合及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)選。其難點(diǎn)在于求得非機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺度綜合及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)選。其難點(diǎn)在于求得非線性方程組的完全解或多解，為優(yōu)選方案提供較大空間。隨著優(yōu)化線性方程組的完全解或多解，為優(yōu)選方案提供較大空間。隨著優(yōu)化法、代數(shù)消元法等數(shù)學(xué)方法引入機(jī)構(gòu)學(xué)，使該問題有了突破性進(jìn)展。法、代數(shù)消元法等數(shù)學(xué)方法引入機(jī)構(gòu)學(xué)，使該問題有了突破性進(jìn)展。 4機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)綜合及其動(dòng)力學(xué)參數(shù)優(yōu)選。其難點(diǎn)在于動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)綜合及其動(dòng)力學(xué)參數(shù)優(yōu)選。其難點(diǎn)在于動(dòng)力參數(shù)量大、參數(shù)值變化域廣的多維非線性動(dòng)力學(xué)方程組的求解，力參數(shù)量大、參數(shù)值變化域廣的多維非線性動(dòng)力學(xué)方程組的求解，這是一個(gè)急待深入研究的課題。這

19、是一個(gè)急待深入研究的課題。 完成上述機(jī)械工作原理、結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與綜合，完成上述機(jī)械工作原理、結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與綜合，便形成了機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)選方案。而后，即可進(jìn)入機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)便形成了機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)選方案。而后，即可進(jìn)入機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段。階段。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念 1獨(dú)創(chuàng)性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須具有獨(dú)創(chuàng)性和新穎性。設(shè)計(jì)過獨(dú)創(chuàng)性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須具有獨(dú)創(chuàng)性和新穎性。設(shè)計(jì)過程中相當(dāng)部分工作是非數(shù)據(jù)性、非計(jì)算性的，因此，設(shè)計(jì)者必須依程中相當(dāng)部分工作是非數(shù)據(jù)性、非計(jì)算性的，因此，設(shè)計(jì)者必須依靠在知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上的思考、推理、判斷以及創(chuàng)造性思維相靠在知識(shí)和

20、經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上的思考、推理、判斷以及創(chuàng)造性思維相結(jié)合的方法，打破一般思維的常規(guī)慣例，追求與前人、眾人不同的結(jié)合的方法，打破一般思維的常規(guī)慣例，追求與前人、眾人不同的方案，敢于提出新功能、新原理、新機(jī)構(gòu)、新材料，在求異和突破方案，敢于提出新功能、新原理、新機(jī)構(gòu)、新材料，在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。中體現(xiàn)創(chuàng)新。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本概念 2實(shí)用性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是多種層次的，不在乎規(guī)模的大小和實(shí)用性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是多種層次的，不在乎規(guī)模的大小和理論的深淺，因此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須具有實(shí)用性，紙上談兵無法體現(xiàn)真理論的

21、深淺，因此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須具有實(shí)用性，紙上談兵無法體現(xiàn)真正的創(chuàng)新。只有將創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力或市場商品，才能真正正的創(chuàng)新。只有將創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力或市場商品，才能真正為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步服務(wù)。設(shè)計(jì)的實(shí)用性主要表現(xiàn)為市場的適應(yīng)性為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步服務(wù)。設(shè)計(jì)的實(shí)用性主要表現(xiàn)為市場的適應(yīng)性和可生產(chǎn)性兩方面。和可生產(chǎn)性兩方面。 3多方案選優(yōu)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)涉及多種學(xué)科，如機(jī)械、液壓、多方案選優(yōu)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)涉及多種學(xué)科，如機(jī)械、液壓、電力、氣動(dòng)、熱力、電子、光電、電磁及控制等多種科技的交叉、滲電力、氣動(dòng)、熱力、電子、光電、電磁及控制等多種科技的交叉、滲透與融合。應(yīng)盡可能從多方面、多角度、多層次

22、尋求多種解決問題的透與融合。應(yīng)盡可能從多方面、多角度、多層次尋求多種解決問題的途徑，在多方案比較中求新、求異、選優(yōu)。以發(fā)散性思維探求多種方途徑，在多方案比較中求新、求異、選優(yōu)。以發(fā)散性思維探求多種方案，再通過收斂評(píng)價(jià)取得最佳方案，這是創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。案，再通過收斂評(píng)價(jià)取得最佳方案，這是創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 18.2 18.2 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)返回 機(jī)械設(shè)計(jì)包含三項(xiàng)內(nèi)容：

23、一是為實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)包含三項(xiàng)內(nèi)容：一是為實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)；二是進(jìn)行機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三是進(jìn)行動(dòng)力分析與強(qiáng)度設(shè)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)；二是進(jìn)行機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三是進(jìn)行動(dòng)力分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì)。計(jì)。 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是創(chuàng)新思維大顯身手的領(lǐng)域。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中最富創(chuàng)造性、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是創(chuàng)新思維大顯身手的領(lǐng)域。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中最富創(chuàng)造性、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)，它有兩種設(shè)計(jì)方法，一是機(jī)構(gòu)選型，關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)，它有兩種設(shè)計(jì)方法，一是機(jī)構(gòu)選型，二是機(jī)構(gòu)構(gòu)形。二是機(jī)構(gòu)構(gòu)形。 所謂機(jī)構(gòu)選型是指利用發(fā)散思維的方法，將前人創(chuàng)造發(fā)明的各所謂機(jī)構(gòu)選型是指利用發(fā)散思維的方法，將前人創(chuàng)造發(fā)明的各種機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)特性

24、或?qū)崿F(xiàn)的功能進(jìn)行分類，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)原理方種機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)特性或?qū)崿F(xiàn)的功能進(jìn)行分類，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)原理方案確定的執(zhí)行構(gòu)件所需要的運(yùn)動(dòng)特性或?qū)崿F(xiàn)功能進(jìn)行搜索、選擇、案確定的執(zhí)行構(gòu)件所需要的運(yùn)動(dòng)特性或?qū)崿F(xiàn)功能進(jìn)行搜索、選擇、比較和評(píng)價(jià)，選出合適的機(jī)構(gòu)形式。比較和評(píng)價(jià)，選出合適的機(jī)構(gòu)形式。 機(jī)構(gòu)構(gòu)形則是設(shè)計(jì)者采用創(chuàng)新構(gòu)形的方法，即在初選機(jī)構(gòu)不能機(jī)構(gòu)構(gòu)形則是設(shè)計(jì)者采用創(chuàng)新構(gòu)形的方法，即在初選機(jī)構(gòu)不能或無法完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期的要求，或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)或無法完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期的要求，或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)精度不夠，或動(dòng)力性能欠佳等缺點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)雜、運(yùn)動(dòng)精度不夠，或動(dòng)力性能欠佳等缺點(diǎn)

25、時(shí)，進(jìn)行重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)的形式。這是比機(jī)構(gòu)選型更具創(chuàng)造性的工作。的形式。這是比機(jī)構(gòu)選型更具創(chuàng)造性的工作。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn) 機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則： 1機(jī)構(gòu)盡可能簡單機(jī)構(gòu)盡可能簡單 使機(jī)構(gòu)簡單，可從下述方面著手：使機(jī)構(gòu)簡單，可從下述方面著手： （1）簡化和縮短機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈）簡化和縮短機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈 運(yùn)動(dòng)鏈長和復(fù)雜往往意味著零件制造累積誤差的增大。機(jī)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動(dòng)鏈長和復(fù)雜往往意味著零件制造累積誤差的增大。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈簡短還有利于提高機(jī)構(gòu)的剛性，減少產(chǎn)生振動(dòng)的環(huán)節(jié)。因此，一動(dòng)鏈簡短還有

26、利于提高機(jī)構(gòu)的剛性，減少產(chǎn)生振動(dòng)的環(huán)節(jié)。因此，一個(gè)高效可靠的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，有時(shí)寧可采用有較小設(shè)計(jì)誤差的簡單近似機(jī)個(gè)高效可靠的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，有時(shí)寧可采用有較小設(shè)計(jì)誤差的簡單近似機(jī)構(gòu)，也不采用理論上無誤差但結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。構(gòu)，也不采用理論上無誤差但結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。 （2）合理選用運(yùn)動(dòng)副）合理選用運(yùn)動(dòng)副 在基本機(jī)構(gòu)中，高副機(jī)構(gòu)只有三個(gè)構(gòu)件和三個(gè)運(yùn)動(dòng)副，低副機(jī)在基本機(jī)構(gòu)中，高副機(jī)構(gòu)只有三個(gè)構(gòu)件和三個(gè)運(yùn)動(dòng)副，低副機(jī)構(gòu)則至少有構(gòu)則至少有4個(gè)構(gòu)件和個(gè)構(gòu)件和4個(gè)運(yùn)動(dòng)副。因此，從減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)，個(gè)運(yùn)動(dòng)副。因此，從減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)，以及設(shè)計(jì)簡便等方面考慮，應(yīng)優(yōu)先選用高副機(jī)構(gòu)。但從低副機(jī)構(gòu)的運(yùn)以及設(shè)計(jì)簡便等方面考

27、慮，應(yīng)優(yōu)先選用高副機(jī)構(gòu)。但從低副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副元素加工方便，容易保證配合精度，且低副有利于提高承載能力動(dòng)副元素加工方便，容易保證配合精度，且低副有利于提高承載能力等因素考慮，則應(yīng)優(yōu)先選用低副機(jī)構(gòu)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)從機(jī)構(gòu)綜合等因素考慮，則應(yīng)優(yōu)先選用低副機(jī)構(gòu)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)從機(jī)構(gòu)綜合分析中，抓住機(jī)構(gòu)應(yīng)用時(shí)的主要性能指標(biāo)來確定運(yùn)動(dòng)副的形式。分析中，抓住機(jī)構(gòu)應(yīng)用時(shí)的主要性能指標(biāo)來確定運(yùn)動(dòng)副的形式。返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn) （3）適當(dāng)選擇原動(dòng)機(jī)）適當(dāng)選擇原動(dòng)機(jī) 執(zhí)行構(gòu)件的形式與原動(dòng)機(jī)的形式執(zhí)行構(gòu)件的形式與原動(dòng)

28、機(jī)的形式密切相關(guān)。設(shè)計(jì)中不必局限于傳統(tǒng)伺密切相關(guān)。設(shè)計(jì)中不必局限于傳統(tǒng)伺服電機(jī)、數(shù)字氣缸等的選擇。顯然，服電機(jī)、數(shù)字氣缸等的選擇。顯然，對(duì)只要求執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)簡單工作位置對(duì)只要求執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)簡單工作位置變換的機(jī)構(gòu)中，采用如圖變換的機(jī)構(gòu)中，采用如圖18-4所示的所示的氣壓或液壓缸作為原動(dòng)機(jī)更為簡便。氣壓或液壓缸作為原動(dòng)機(jī)更為簡便。 在機(jī)械中，改變原動(dòng)機(jī)的傳輸方在機(jī)械中，改變原動(dòng)機(jī)的傳輸方式也可使結(jié)構(gòu)簡化。在多個(gè)執(zhí)行構(gòu)件式也可使結(jié)構(gòu)簡化。在多個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的復(fù)雜機(jī)器中，若用一個(gè)原動(dòng)機(jī)統(tǒng)一的復(fù)雜機(jī)器中，若用一個(gè)原動(dòng)機(jī)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然可使機(jī)械簡化，但增加原驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然可使機(jī)械簡化，但增加原動(dòng)機(jī)數(shù)目，卻可使傳動(dòng)鏈

29、大大簡化，動(dòng)機(jī)數(shù)目，卻可使傳動(dòng)鏈大大簡化，功率損失減少，也可能使機(jī)械更為簡功率損失減少，也可能使機(jī)械更為簡單。圖單。圖18-4 實(shí)現(xiàn)位置變換的液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)位置變換的液壓機(jī)構(gòu)兩者孰優(yōu)孰劣，取決于從工作要求進(jìn)兩者孰優(yōu)孰劣，取決于從工作要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度和經(jīng)濟(jì)性綜合分析的結(jié)果。行運(yùn)動(dòng)精度和經(jīng)濟(jì)性綜合分析的結(jié)果。 返回圖圖18-4 實(shí)現(xiàn)位置變換的液壓實(shí)現(xiàn)位置變換的液壓機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn) （4）拓寬機(jī)構(gòu)選用的視野）拓寬機(jī)構(gòu)選用的視野 一般機(jī)構(gòu)大多都是剛性的。實(shí)際上，柔性機(jī)構(gòu)及光、電、磁和一般機(jī)構(gòu)大多

30、都是剛性的。實(shí)際上，柔性機(jī)構(gòu)及光、電、磁和利用摩擦、重力、慣性等原理的廣義機(jī)構(gòu)，在許多場合下可使機(jī)構(gòu)更利用摩擦、重力、慣性等原理的廣義機(jī)構(gòu)，在許多場合下可使機(jī)構(gòu)更簡單，性能更優(yōu)越，如電子凸輪、電子齒輪等就是常用的廣義機(jī)構(gòu)。簡單，性能更優(yōu)越，如電子凸輪、電子齒輪等就是常用的廣義機(jī)構(gòu)。 電子凸輪作為控制和監(jiān)視工作過程的器件，廣泛運(yùn)用于鋼鐵、電子凸輪作為控制和監(jiān)視工作過程的器件，廣泛運(yùn)用于鋼鐵、冶金、機(jī)械、輕工、礦山等行業(yè)中的壓力機(jī)、焊接機(jī)、自動(dòng)流水線、冶金、機(jī)械、輕工、礦山等行業(yè)中的壓力機(jī)、焊接機(jī)、自動(dòng)流水線、包裝機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)械、礦山機(jī)械、軋鋼機(jī)械和鋼板機(jī)械包裝機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)械、

31、礦山機(jī)械、軋鋼機(jī)械和鋼板機(jī)械(軋鋼機(jī)、推鋼機(jī)、升降機(jī)、拉鋼機(jī)、飛剪機(jī)等軋鋼機(jī)、推鋼機(jī)、升降機(jī)、拉鋼機(jī)、飛剪機(jī)等)中，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)中，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化檢測、控制必不可少的配套設(shè)備。圖化檢測、控制必不可少的配套設(shè)備。圖18-5所示為浙江某企業(yè)生產(chǎn)的所示為浙江某企業(yè)生產(chǎn)的T-H29型凸輪程序控制器，適用于交流型凸輪程序控制器，適用于交流50Hz,電壓電壓150 - 250V及直流及直流電壓電壓10 - 30V的電路中，作為自動(dòng)化電力傳動(dòng)裝置中的控制元件，控的電路中，作為自動(dòng)化電力傳動(dòng)裝置中的控制元件，控制器可直接或經(jīng)過減速器與操作機(jī)構(gòu)連接。而控制器的電子接近開關(guān)制器可直接或經(jīng)過減速器與操作機(jī)構(gòu)連接

32、。而控制器的電子接近開關(guān)根據(jù)操作機(jī)構(gòu)的行程或轉(zhuǎn)角按一定順序閉合斷開。根據(jù)操作機(jī)構(gòu)的行程或轉(zhuǎn)角按一定順序閉合斷開。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn) 電子凸輪的基本元件由凸輪脈沖盤、刻度盤、角度調(diào)節(jié)盤、電電子凸輪的基本元件由凸輪脈沖盤、刻度盤、角度調(diào)節(jié)盤、電子接近開關(guān)構(gòu)成。各部件之間用墊片隔開，并通過刻度盤鍵槽與刻度子接近開關(guān)構(gòu)成。各部件之間用墊片隔開，并通過刻度盤鍵槽與刻度盤凸鍵相連。其中脈沖盤是由兩個(gè)半徑相差盤凸鍵相連。其中脈沖盤是由兩個(gè)半徑相差3mm的半圓形盤組成，的半圓形盤組成，與角度調(diào)節(jié)盤固定連接，

33、并用外殼罩住，具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、與角度調(diào)節(jié)盤固定連接，并用外殼罩住，具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、調(diào)整方便等特點(diǎn)。調(diào)整方便等特點(diǎn)。 2設(shè)法縮小機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)法縮小機(jī)構(gòu)的尺寸 機(jī)械的尺寸和重量與所選機(jī)構(gòu)類型有很大關(guān)系，同樣實(shí)現(xiàn)間歇機(jī)械的尺寸和重量與所選機(jī)構(gòu)類型有很大關(guān)系，同樣實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)可以比用槽輪機(jī)構(gòu)或棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸小運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)可以比用槽輪機(jī)構(gòu)或棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸小些；實(shí)現(xiàn)同樣的傳動(dòng)比，行星齒輪減速器比定軸齒輪減速器尺寸要小些；實(shí)現(xiàn)同樣的傳動(dòng)比，行星齒輪減速器比定軸齒輪減速器尺寸要小得多。當(dāng)然，選擇機(jī)構(gòu)不僅僅只考慮機(jī)械裝置占用的空間尺寸，還要得多。當(dāng)然，選擇機(jī)構(gòu)

34、不僅僅只考慮機(jī)械裝置占用的空間尺寸，還要考慮工作可靠性和精度，受力性能等，但在滿足基本工作要求前提下考慮工作可靠性和精度，受力性能等，但在滿足基本工作要求前提下盡可能縮小機(jī)械尺寸，將有助于提高機(jī)械設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這是機(jī)盡可能縮小機(jī)械尺寸，將有助于提高機(jī)械設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則。構(gòu)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則。 3使機(jī)構(gòu)具有較好的動(dòng)力特性使機(jī)構(gòu)具有較好的動(dòng)力特性 機(jī)構(gòu)在機(jī)械系統(tǒng)中承擔(dān)著傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的雙重任務(wù)，因此設(shè)機(jī)構(gòu)在機(jī)械系統(tǒng)中承擔(dān)著傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的雙重任務(wù)，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選用具有較好動(dòng)力特性的機(jī)構(gòu)。計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選用具有較好動(dòng)力特性的機(jī)構(gòu)。返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine D

35、esign Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn) （1）采用壓力角較小的機(jī)構(gòu)）采用壓力角較小的機(jī)構(gòu) 壓力角較小的機(jī)構(gòu)，其有效分力較大，因而能提高機(jī)械的傳力壓力角較小的機(jī)構(gòu)，其有效分力較大，因而能提高機(jī)械的傳力效益，降低功耗，這在受力大的機(jī)構(gòu)中，顯得尤其重要。如在獲得執(zhí)效益，降低功耗，這在受力大的機(jī)構(gòu)中，顯得尤其重要。如在獲得執(zhí)行構(gòu)件為往復(fù)擺動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)中，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)最為理想，因其壓力行構(gòu)件為往復(fù)擺動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)中，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)最為理想，因其壓力角始終為零角始終為零(圖圖18-6)。而從減少運(yùn)動(dòng)副摩擦，防止機(jī)構(gòu)出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象。而從減少運(yùn)動(dòng)副摩擦，防止機(jī)構(gòu)出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象方面考

36、慮，則應(yīng)盡可能采用回轉(zhuǎn)副的連桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)副制造方便，方面考慮，則應(yīng)盡可能采用回轉(zhuǎn)副的連桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)副制造方便，摩擦小，便于潤滑。摩擦小，便于潤滑。返回圖圖18-6 壓力角始終為零壓力角始終為零的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖圖18-7 壓力機(jī)主機(jī)構(gòu)壓力機(jī)主機(jī)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn) （2）采用增力機(jī)構(gòu)）采用增力機(jī)構(gòu) 對(duì)于工作行程不大，而短時(shí)間要求克服很大工作阻力的機(jī)構(gòu)，對(duì)于工作行程不大，而短時(shí)間要求克服很大工作阻力的機(jī)構(gòu)，如沖壓機(jī)械中的主機(jī)構(gòu)，起重機(jī)械裝置等，應(yīng)采用如沖壓機(jī)械中的主機(jī)構(gòu)，起重

37、機(jī)械裝置等，應(yīng)采用“增力增力”的方法，的方法，即瞬時(shí)有較大機(jī)械增益的機(jī)構(gòu)。圖即瞬時(shí)有較大機(jī)械增益的機(jī)構(gòu)。圖18-7所示為某壓力機(jī)的主機(jī)構(gòu)，曲所示為某壓力機(jī)的主機(jī)構(gòu)，曲柄柄AB為原動(dòng)件，滑塊為原動(dòng)件，滑塊5為沖頭。當(dāng)沖壓工件時(shí)，機(jī)構(gòu)所處的位置恰是為沖頭。當(dāng)沖壓工件時(shí)，機(jī)構(gòu)所處的位置恰是和和角都圖角都圖18-7壓力角始終為零的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)很小的位置，通過壓力角始終為零的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)很小的位置，通過受力分析可知，雖然沖頭受到較大的沖壓阻力受力分析可知，雖然沖頭受到較大的沖壓阻力F，但曲柄，但曲柄1傳給連桿傳給連桿2的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力F12很小，當(dāng)很小，當(dāng)0，0。時(shí)，。時(shí)，F(xiàn)120.07 F。由此可知，

38、。由此可知，采用這種增力方法后，即使瞬時(shí)需要克服的工作阻力很大，但電動(dòng)機(jī)采用這種增力方法后，即使瞬時(shí)需要克服的工作阻力很大，但電動(dòng)機(jī)的功率并不需要很大。的功率并不需要很大。 3采用對(duì)稱布置的機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱布置的機(jī)構(gòu) 對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，無論是作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件還對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，無論是作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件還是偏心的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，其慣性力或慣性力矩較大，在選擇機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量是偏心的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，其慣性力或慣性力矩較大，在選擇機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量考慮機(jī)構(gòu)的對(duì)稱性，以減小運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的動(dòng)載荷和振動(dòng)。考慮機(jī)構(gòu)的對(duì)稱性，以減小運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的動(dòng)載荷和振動(dòng)。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design

39、 Foundation 返回 為了使運(yùn)動(dòng)副中的附加動(dòng)載荷和機(jī)械振動(dòng)減少到允許的范圍內(nèi)，為了使運(yùn)動(dòng)副中的附加動(dòng)載荷和機(jī)械振動(dòng)減少到允許的范圍內(nèi)，以便提高機(jī)器使用壽命，改善機(jī)器工作性能，就必須合理地分配機(jī)以便提高機(jī)器使用壽命，改善機(jī)器工作性能，就必須合理地分配機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的質(zhì)量，使回轉(zhuǎn)件的慣性力和慣性力矩得到部分或完全構(gòu)中各構(gòu)件的質(zhì)量，使回轉(zhuǎn)件的慣性力和慣性力矩得到部分或完全平衡，這就是回轉(zhuǎn)件平衡的目的。平衡，這就是回轉(zhuǎn)件平衡的目的。 只要認(rèn)真觀察，你定會(huì)發(fā)現(xiàn)日常生活中許許多多的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新只要認(rèn)真觀察，你定會(huì)發(fā)現(xiàn)日常生活中許許多多的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例。你洗完衣服要晾衣服吧，你注意過晾衣架結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)

40、實(shí)例。你洗完衣服要晾衣服吧，你注意過晾衣架結(jié)構(gòu)形式的變化沒有變化沒有?你出門騎自行車，你知道自行車有些什么新變化你出門騎自行車，你知道自行車有些什么新變化?你坐你坐車，逛商場，住賓館，進(jìn)進(jìn)出出，你留神過開閉門的機(jī)構(gòu)沒有車，逛商場，住賓館，進(jìn)進(jìn)出出，你留神過開閉門的機(jī)構(gòu)沒有?從小學(xué)我們就與削鉛筆結(jié)下了不解之緣，你知道那種省力高效的從小學(xué)我們就與削鉛筆結(jié)下了不解之緣，你知道那種省力高效的刨鉛筆機(jī)用的是什么巧妙機(jī)構(gòu)嗎刨鉛筆機(jī)用的是什么巧妙機(jī)構(gòu)嗎?旋緊螺釘要一圈一圈的擰，十旋緊螺釘要一圈一圈的擰，十分費(fèi)時(shí)，你見過那種只要稍稍用力一壓就能自動(dòng)擰緊螺紋的旋具分費(fèi)時(shí)，你見過那種只要稍稍用力一壓就能自動(dòng)擰緊螺

41、紋的旋具沒有沒有?如果你能時(shí)時(shí)關(guān)注生活中創(chuàng)新設(shè)計(jì)的事例，并有意識(shí)如果你能時(shí)時(shí)關(guān)注生活中創(chuàng)新設(shè)計(jì)的事例，并有意識(shí)地加以研究分析，這必將有助于激發(fā)你的創(chuàng)新欲望你的創(chuàng)新思維。地加以研究分析，這必將有助于激發(fā)你的創(chuàng)新欲望你的創(chuàng)新思維。 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)例例18-1 免卸帶濾罩旅行茶杯的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)免卸帶濾罩旅行茶杯的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 中國人在出行時(shí)常喜歡攜帶有濾罩的旅行杯，途中，沏上一杯中國人在出行時(shí)常喜歡攜帶有濾罩的旅行杯，途中，沏上一杯香茶，濾罩下，嫩綠的茶葉在浮動(dòng)，濾罩

42、上，茶水清清，逍遙品嘗，香茶，濾罩下，嫩綠的茶葉在浮動(dòng)，濾罩上，茶水清清，逍遙品嘗，的確是件愜意的事。但通常帶濾罩的旅行杯使用時(shí)也有不便的地方，的確是件愜意的事。但通常帶濾罩的旅行杯使用時(shí)也有不便的地方，如放茶葉時(shí)，必須用手去取濾罩，不衛(wèi)生。有人就此進(jìn)行了創(chuàng)新，設(shè)如放茶葉時(shí)，必須用手去取濾罩，不衛(wèi)生。有人就此進(jìn)行了創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出了計(jì)出了“自旋式濾葉杯自旋式濾葉杯”(圖圖18-8) o如如 圖圖18-8（b）所示為自旋濾罩）所示為自旋濾罩的工作原理。設(shè)計(jì)者巧妙地選用了齒輪一齒條傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)濾罩的轉(zhuǎn)動(dòng)的工作原理。設(shè)計(jì)者巧妙地選用了齒輪一齒條傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)濾罩的轉(zhuǎn)動(dòng):設(shè)置在杯外的不銹鋼環(huán)形旋套設(shè)置在杯外的不

43、銹鋼環(huán)形旋套1上制出一段環(huán)形齒條，濾罩軸上固連上制出一段環(huán)形齒條，濾罩軸上固連著一小齒輪著一小齒輪2，旋套一旋，濾罩翻轉(zhuǎn)，茶葉就可以方便投人，清洗時(shí)，旋套一旋，濾罩翻轉(zhuǎn)，茶葉就可以方便投人，清洗時(shí)也可如法操作。齒輪也可如法操作。齒輪齒條機(jī)構(gòu)本身十分簡單，但能巧妙地用在此齒條機(jī)構(gòu)本身十分簡單，但能巧妙地用在此處，需要有創(chuàng)新意識(shí)，如果你有了創(chuàng)新的沖動(dòng)，又萌發(fā)了用旋動(dòng)使濾處，需要有創(chuàng)新意識(shí)，如果你有了創(chuàng)新的沖動(dòng)，又萌發(fā)了用旋動(dòng)使濾罩轉(zhuǎn)動(dòng)的創(chuàng)意，那你選用齒輪一齒條傳動(dòng)的構(gòu)思就會(huì)十分自然地產(chǎn)生。罩轉(zhuǎn)動(dòng)的創(chuàng)意，那你選用齒輪一齒條傳動(dòng)的構(gòu)思就會(huì)十分自然地產(chǎn)生。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine D

44、esign Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)返回圖圖18-8 自旋式濾葉杯自旋式濾葉杯 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)例例18-2自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 自行車的發(fā)明，使人類有了依賴自身力量與自然界善跑的動(dòng)物自行車的發(fā)明，使人類有了依賴自身力量與自然界善跑的動(dòng)物比試速度的代步工具。自行車是在人們不斷的創(chuàng)新實(shí)踐中不斷完善的，比試速度的代步工具。自行車是在人們不斷的創(chuàng)新實(shí)踐中不斷完善的，從自行車的演變與發(fā)展中，可以學(xué)到許多活用已有的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)從自行車的演變與發(fā)展中，可以

45、學(xué)到許多活用已有的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法，從而激活我們的創(chuàng)造性思維，完善與完美周圍的事物。計(jì)的方法，從而激活我們的創(chuàng)造性思維，完善與完美周圍的事物。 圖圖18-9是自行車的演變史示意圖。據(jù)說第一輛自行車是一個(gè)名是自行車的演變史示意圖。據(jù)說第一輛自行車是一個(gè)名叫西夫拉克的法國人發(fā)明的。一天，他走在巴黎的一條街道上，突然，叫西夫拉克的法國人發(fā)明的。一天，他走在巴黎的一條街道上，突然，一輛四輪馬車從身后滾滾而來，道路狹窄，馬車又寬，西夫拉克慌忙一輛四輪馬車從身后滾滾而來，道路狹窄，馬車又寬，西夫拉克慌忙躲閃，雖然沒被車撞著，但還是被濺了一身泥水。馬車遠(yuǎn)去，西夫拉躲閃，雖然沒被車撞著，但還是被濺了一身

46、泥水。馬車遠(yuǎn)去，西夫拉克呆呆地站在路邊，他想：路又窄，馬車又寬，能不能把馬車從中間克呆呆地站在路邊，他想：路又窄，馬車又寬，能不能把馬車從中間一切兩半，變成前后各一個(gè)輪子呢一切兩半，變成前后各一個(gè)輪子呢?他這樣一想，回家就動(dòng)手進(jìn)行設(shè)他這樣一想，回家就動(dòng)手進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，于計(jì)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，于1791年造出了第一架代步自行車。這輛小車年造出了第一架代步自行車。這輛小車全部用木頭做成，車子沒有傳動(dòng)鏈條，靠騎車人雙腳用力蹬地前行。全部用木頭做成，車子沒有傳動(dòng)鏈條，靠騎車人雙腳用力蹬地前行。 返回機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Machine Design Foundation 機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的基本功能及實(shí)現(xiàn) 1818年，德國人杜萊西發(fā)明的自行車名叫年，德國人杜萊西發(fā)明的自行車名叫“可愛的小馬可愛的小馬駒駒”( Hobby Horse)，也全部用木頭做成，不過，在前輪上加了一，也全部用木頭做成，不過，在前輪上加了