機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)第二講

課題三機(jī)電創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)一機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)1、機(jī)械及其組成機(jī)械是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的能完成有用機(jī)械功的裝置，用來(lái)變換或傳遞能量、信息。其特點(diǎn)如下:1)執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置2)物料或信息的傳遞,完成有用的機(jī)械功3)完成能量的轉(zhuǎn)換分類:動(dòng)力機(jī),工作機(jī),信息機(jī)12、機(jī)械組成的示意圖原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)注意:工程中，有些機(jī)械沒(méi)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而是由原動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。23、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的必備知識(shí)為了順利地進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，必須掌握必要的知識(shí)和環(huán)境信息，必須了解有關(guān)學(xué)科在實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)中所能起到的作用。1.充分了解并掌握各種常用機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)；

2.必須了解和掌握各種動(dòng)力源的性能和使用要求；

3.必須熟悉對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇有重要影響的周圍環(huán)境的信息；

4.充分重視其他學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用。3二機(jī)構(gòu)的基本類型1、平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)-雷達(dá)

刮雨器

攪拌機(jī)雙曲柄機(jī)構(gòu)---慣性篩

平行四邊形機(jī)構(gòu)

反平行四邊形機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)---起落架(實(shí)際情景)起重機(jī)4壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)位置-縫紉機(jī)

夾緊機(jī)構(gòu)5急回特性曲柄與機(jī)架長(zhǎng)的平方和等于連桿與搖桿長(zhǎng)的平方和6曲柄搖塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)-牛頭刨床

曲柄滑塊(搖桿)機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)-發(fā)動(dòng)機(jī)

破碎機(jī)固定1：轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)-小型刨床固定2：曲柄搖塊機(jī)構(gòu)-翻斗車固定3：移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)-手壓抽水機(jī)固定4：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)7設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時(shí)注意以下問(wèn)題：1、各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不能發(fā)生干涉82、在機(jī)械平衡的基礎(chǔ)上，把安裝配重與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一并考慮3、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度92、凸輪機(jī)構(gòu)1、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的位置要求--分度凸輪2、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求--自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu)

靠模車削3、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力特性要求—內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)分類：按形狀分：盤形凸輪、移動(dòng)凸輪、圓柱凸輪按從動(dòng)件端部形狀分：尖底從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分：直動(dòng)從動(dòng)件、擺動(dòng)從動(dòng)件10凸輪結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)注注意的的問(wèn)題題:1、力力鎖合合、形形鎖合合力鎖合合-靠模車車削形鎖合合-溝槽凸凸輪等寬凸凸輪等徑凸凸輪2、凸凸輪的的基圓圓半徑徑較小小，常常做成成凸輪輪軸；；凸輪的的基圓圓半徑徑較大大，可可做成成的盤盤狀凸凸輪輪輪。113、凸凸輪的的磨損損123、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、棘輪機(jī)機(jī)構(gòu)雙向棘棘輪雙棘爪爪調(diào)整棘棘輪每每次轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過(guò)角角度的的方法法：（1））調(diào)整搖搖桿擺擺角（2））設(shè)置遮遮板2、槽槽輪機(jī)機(jī)構(gòu)-電影影放映映機(jī)外槽輪輪機(jī)構(gòu)構(gòu)內(nèi)槽輪輪機(jī)構(gòu)構(gòu)雙圓銷銷槽輪輪空間槽槽輪機(jī)機(jī)構(gòu)134、帶傳動(dòng)14優(yōu)點(diǎn)：緩沖沖、吸吸振作作用；；運(yùn)行行平穩(wěn)穩(wěn)、噪噪音小??；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，，增減減帶長(zhǎng)長(zhǎng)適應(yīng)應(yīng)不同同的中中心距距要求求缺點(diǎn)：普通通帶傳傳動(dòng)比比不準(zhǔn)準(zhǔn)確；；傳動(dòng)動(dòng)帶壽壽命短短。同步帶帶克服服了其其缺點(diǎn)點(diǎn)。歐拉公公式：：彈性滑滑動(dòng)打滑155、鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)動(dòng)比準(zhǔn)準(zhǔn)確，，傳動(dòng)動(dòng)效率率高，，能工工作在在惡劣劣環(huán)境境下缺點(diǎn)：瞬時(shí)時(shí)速度度變化化，平平穩(wěn)性性差，，噪聲聲大基本特特性參參數(shù)：：鏈節(jié)距距鏈排數(shù)數(shù)一般般不超超過(guò)4排，，鏈節(jié)節(jié)數(shù)取取偶數(shù)數(shù)。166、螺旋傳動(dòng)螺旋傳傳動(dòng)是是利用用螺紋紋副來(lái)來(lái)傳遞遞運(yùn)動(dòng)動(dòng)和力力的，，主要功能能是將將回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)變?yōu)闉橹本€線運(yùn)動(dòng)動(dòng)。按用途途分為為三類類：1、傳傳力螺螺旋-千斤頂頂2、傳傳導(dǎo)螺螺旋-車床進(jìn)進(jìn)給3、調(diào)調(diào)整螺螺旋-虎鉗滑動(dòng)螺螺旋滾動(dòng)螺螺旋177、齒輪傳動(dòng)18齒輪結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)19控制方方法:機(jī)械、、電氣、液壓壓、氣氣動(dòng)和和綜合合控制制.電氣控控制的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：體積小小，操操作方方便，，無(wú)污污染，，安全全可靠靠，可可進(jìn)行行遠(yuǎn)程控制制。1.電電氣氣控制制系統(tǒng)統(tǒng)的基基本要要求1)滿滿足機(jī)機(jī)械的的動(dòng)作作要求求或工工藝條條件。。2)電電氣、、電子子元件件合理理，工工作安安全可可靠。。3)停停機(jī)時(shí)時(shí)，控控制系系統(tǒng)的的電子子元器器件不不應(yīng)長(zhǎng)長(zhǎng)期帶帶電。。4)有有較強(qiáng)強(qiáng)的抗抗干擾擾能力力，避避免誤誤操作作現(xiàn)象象發(fā)生生。三機(jī)械的的控制制系統(tǒng)統(tǒng)205)便便于維維護(hù)與與管理理，經(jīng)經(jīng)濟(jì)指指標(biāo)好好。6)使使用壽壽命長(zhǎng)長(zhǎng)。7)自自動(dòng)控控制系系統(tǒng)中中應(yīng)設(shè)設(shè)置緊緊急手手動(dòng)控控制裝裝置。。2．控控制對(duì)對(duì)象對(duì)原動(dòng)動(dòng)機(jī)進(jìn)進(jìn)行控控制對(duì)電磁磁鐵的的控制制3．機(jī)機(jī)械控控制系系統(tǒng)的的發(fā)展展趨勢(shì)勢(shì)-數(shù)字控控制控制對(duì)對(duì)象可可分為為兩類類：第一類類是以以位移移、速速度、、加速速度、、溫度度、壓壓力等等數(shù)量量的大大小為為控制制對(duì)象象(模模擬和和數(shù)字字控制制)第二類類是以以物體體的有有、無(wú)無(wú)、動(dòng)動(dòng)、停停等邏邏輯狀狀態(tài)為為控制制對(duì)象象，稱稱為邏邏輯控控制21221、機(jī)機(jī)械系系統(tǒng)的的基本本組成成形式式四機(jī)機(jī)械械系統(tǒng)統(tǒng)及其其發(fā)展展232、、機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)的的發(fā)發(fā)展展與與演演變變1．．剛剛性性機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)剛性性機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)不不具具有有可可控控性性。。一一般般泛泛指機(jī)機(jī)械械裝裝置置與與電電氣氣裝裝置置獨(dú)獨(dú)立立組組合合的的機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)，，只只有簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的開(kāi)開(kāi)、、關(guān)關(guān)、、正正反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、、停停止止等等獨(dú)獨(dú)立立的的控控制制要要求。。2．．柔柔性性機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)柔性性機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)具具有有可可控控性性，，可可借借助助傳傳感感器或或控控制制電電路路，，通通過(guò)過(guò)微微機(jī)機(jī)按按位位置置、、位位移移、、速速度度、、壓力力、、溫溫度度等等參參數(shù)數(shù)實(shí)實(shí)施施智智能能化化控控制制。。243．．機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)的的發(fā)發(fā)展展25構(gòu)件件的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)原原則則:1)根根據(jù)據(jù)受受力力大大小小、、方方向向及及對(duì)對(duì)機(jī)機(jī)械械的的具具體體要要求求，，選選擇擇構(gòu)構(gòu)件件材材料，，選選擇擇材材料料要要合合理理。。2)工工藝藝過(guò)過(guò)程程要要合合理理。。3)選選擇擇橫橫截截面面的的形形狀狀與與尺尺寸寸,有有適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡男涡螤顮睢?)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)化化的的構(gòu)構(gòu)件件要要滿滿足足強(qiáng)強(qiáng)度度、、剛剛度度等等項(xiàng)項(xiàng)要要求求，，符符合合安安全全性性與可可靠靠性性指指標(biāo)標(biāo)。。5)要要考考慮慮到到與與其其它它構(gòu)構(gòu)件件的的可可聯(lián)聯(lián)接接性性及及聯(lián)聯(lián)接接待待點(diǎn)點(diǎn)。。6)構(gòu)構(gòu)件件之之間間不不能能發(fā)發(fā)生生運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)干干涉涉。。7)要要考考慮慮到到經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性，，盡盡量量降降低低成成本本。。8)維維修修、、安安裝裝方方便便。。五構(gòu)構(gòu)件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的原原則則26機(jī)構(gòu)構(gòu)的的創(chuàng)創(chuàng)新新設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)是是在在新新構(gòu)構(gòu)思思的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上進(jìn)進(jìn)行行的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，它它包包括括對(duì)對(duì)原原有有機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的創(chuàng)創(chuàng)新新應(yīng)應(yīng)用用、、新新機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的構(gòu)構(gòu)思思和和原原動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的創(chuàng)創(chuàng)新新發(fā)發(fā)展展三三個(gè)個(gè)方方面面。。1、、機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的創(chuàng)創(chuàng)新新應(yīng)應(yīng)用用機(jī)構(gòu)構(gòu)的的創(chuàng)創(chuàng)新新應(yīng)應(yīng)用用是是仍仍然然使使用用常常見(jiàn)見(jiàn)的的機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)，，經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)巧巧妙妙的的構(gòu)構(gòu)思思，，賦賦予予機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)以以新新的的應(yīng)應(yīng)用用。。如如無(wú)無(wú)腳腳蹬蹬自自行行車車即即是是將將自自行行車車后后輪輪安安裝裝成成偏偏心心輪輪，，恰恰似似曲曲柄柄的的形形式式，，使使后后輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)六機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的創(chuàng)創(chuàng)新新設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)272、、新新機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的構(gòu)構(gòu)思思1））.原原有有機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的發(fā)發(fā)展展在對(duì)對(duì)原原有有機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的應(yīng)應(yīng)用用中中，，由由于于其其某某些些性性能能方方面面的的不不足足，，所所以以會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)一一些些新新的的機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。如如齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)的的傳傳動(dòng)動(dòng)比比較較小小，，因因而而有有蝸蝸輪輪-蝸蝸桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的出出現(xiàn)現(xiàn)，，此此后后又又有有擺擺線線針針輪輪減減速速器器和和諧諧波波減減速速器器的的出出現(xiàn)現(xiàn)等等等等。。2）.新新機(jī)構(gòu)的的創(chuàng)造如利用纖纖維連桿桿將可逆逆旋轉(zhuǎn)或或擺動(dòng)變變換成直直線往復(fù)復(fù)運(yùn)動(dòng)的的執(zhí)行元元件已用用于假手手的研制制中。283）.組組合機(jī)構(gòu)構(gòu)將幾個(gè)機(jī)機(jī)構(gòu)采用用并聯(lián)封封閉的形形式組合合后形成成的機(jī)構(gòu)構(gòu)稱之為為組合機(jī)機(jī)構(gòu)。組組合機(jī)構(gòu)構(gòu)是機(jī)構(gòu)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)的一一個(gè)重要要方面。。齒輪-連連桿組合合機(jī)構(gòu)包裝機(jī)械械中常用用的一種種齒輪-連桿組組合機(jī)構(gòu)構(gòu)，它可可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)復(fù)雜的的運(yùn)動(dòng)規(guī)規(guī)律，使使齒輪5單向變變速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，瞬時(shí)時(shí)停歇變變速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)或具有有反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的變變速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)等。293）.組組合機(jī)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜軌跡跡曲線的的齒輪-連桿機(jī)機(jī)構(gòu)。連連桿的尺尺寸、齒齒輪的傳傳動(dòng)比及及M點(diǎn)的的位置不不同，軌軌跡曲線線則發(fā)生生變化。。303、原動(dòng)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)創(chuàng)新發(fā)展展新型電動(dòng)動(dòng)機(jī)和新新材料驅(qū)驅(qū)動(dòng)器的的出現(xiàn)，，可大大大的簡(jiǎn)化化機(jī)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)，，甚至改改變了傳傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)。1）.新新型電動(dòng)動(dòng)機(jī)今天的一一些電動(dòng)動(dòng)機(jī)已與與傳統(tǒng)的的形式有有很大的的不同，，交流變變頻調(diào)速速技術(shù)的的應(yīng)用大大大簡(jiǎn)化化了機(jī)械械變速機(jī)機(jī)構(gòu)。直線電動(dòng)動(dòng)機(jī)可直接輸輸出直線線運(yùn)動(dòng)，，采用這這種電動(dòng)動(dòng)機(jī)將不不再需要要諸如滾滾珠絲杠杠等直線線傳動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)，并并且具有有非常高高的傳動(dòng)動(dòng)定位精精度（μμm級(jí)））。例如如使用直直線驅(qū)動(dòng)動(dòng)器的電電子打字字機(jī)運(yùn)行行穩(wěn)定、、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、不不需要調(diào)調(diào)整。直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)電動(dòng)機(jī)機(jī)，不需要要經(jīng)齒輪輪等減速速機(jī)構(gòu)，，而可直直接用于于機(jī)器人人的關(guān)節(jié)節(jié)驅(qū)動(dòng)，，大大簡(jiǎn)簡(jiǎn)化了機(jī)機(jī)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)。即即使是傳傳統(tǒng)的電電動(dòng)機(jī)，，隨著高高磁性材材料和化化學(xué)加工工方法的的應(yīng)用，，其尺寸寸也越來(lái)來(lái)越小。。如使用用照相刻刻蝕、電電鍍方法法制作的的盒式錄錄像機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)用新新型無(wú)刷刷直流電電動(dòng)機(jī)厚厚度僅為為4mm。其中中4層繞繞組總厚厚度為0.7mm，永永久磁鐵鐵厚度為為1mm。此外外，還可可采用硅硅技術(shù)（（IC制制造技術(shù)術(shù)）制作作微型電動(dòng)動(dòng)機(jī)。312）.新新材料驅(qū)驅(qū)動(dòng)器由于新材材料的出出現(xiàn)，產(chǎn)產(chǎn)生了許許多新型型驅(qū)動(dòng)原原理與新新型驅(qū)動(dòng)動(dòng)器，它它們給機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)帶來(lái)了了新思想想。3）.多多自由度度驅(qū)動(dòng)器器多自由度度機(jī)械需需要多個(gè)個(gè)原動(dòng)件件，每個(gè)個(gè)原動(dòng)件件都需要要一個(gè)驅(qū)驅(qū)動(dòng)器，，有時(shí)多多個(gè)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器間還還需要有有一些機(jī)機(jī)構(gòu)作運(yùn)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)調(diào)處理。。多自由由度驅(qū)動(dòng)動(dòng)器在多多自由度度裝置中中應(yīng)用，，可以減減少驅(qū)動(dòng)動(dòng)器的數(shù)數(shù)目，省省去這些些作運(yùn)動(dòng)動(dòng)協(xié)調(diào)的的機(jī)構(gòu)，，降低裝裝置的復(fù)復(fù)雜程度度，減小小體積，，提高運(yùn)運(yùn)動(dòng)精度度。如專專門設(shè)計(jì)計(jì)的光盤盤讀寫(xiě)頭頭二自由由度驅(qū)動(dòng)動(dòng)器，可可實(shí)現(xiàn)驅(qū)驅(qū)動(dòng)光盤盤旋轉(zhuǎn)并并準(zhǔn)確移移動(dòng)讀寫(xiě)寫(xiě)頭到所所期望的的軌道位位置。32設(shè)計(jì)舉例例印刷機(jī)的的送紙機(jī)機(jī)構(gòu)為例例進(jìn)行機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)方案設(shè)設(shè)計(jì)。1)、任任務(wù)的分分析及運(yùn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)的確定定要求一一疊紙紙中的第第一張與與其它紙紙張分離離并送出出，每分