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1、InnovativeDesignforMachinery机构创新机构创新设计设计1 1机构创新机构创新设计设计 一个好的机械原理方案能否实现，机构设计是关键。机构设计中最富有创造性、最关键的环节，是机构形式的设计。常用机构形式的设计方法有两大类，即机构的选型和机构的构型。一、机构形式设计的原则1机构运动链尽量简短（一一）机构尽可能简单机构尽可能简单完成同样的运动要求，应优先选用构件数和运动副数最少的机构，运动链简短也有利于提高机构的刚度，减少产生振动的环节。可实现直线轨迹的四杆机构和八杆机构。往复直线运动 2适当选择运动副 从减少构件数和运动副数，以及设计简便等方面考虑，应优先采用高副机构。从
2、低副机构的运动副元素加工方便、容易保证配合精度以及有较高的承载能力等方面考虑，应优先采用低副机构。3适当选择原动机在只要求执行构件实现简单的工作位置变换的机构中，采用气压或液压缸作为原动机比较方便。对图所示的钢板叠放机构的动作要求是将轨道上的钢板顺滑到叠放槽中。图a为六杆机构，采用电动机作为原动机，；图b为连杆-凸轮机构，采用液压缸作为原动件。很显然，后者比前者要简单。4选用广义机构 不要仅限于刚性机构，还可选用柔性机构，以及利用光、电、磁和利用摩擦、重力、惯性等原理工作的广义机构，许多场合可使机构更加简单、实用。（二（二）尽量缩小机构）尽量缩小机构尺寸尺寸机械的尺寸和重量随所选用的机构类型不
3、同而有很大差别。在连杆机构和齿轮机构中，可以利用齿轮传动时节圆作纯滚动的原理或利用杠杆放大或缩小的原理等来缩小机构尺寸。在图示连杆齿轮机构中，其曲柄可以比一般对心曲柄滑块机构的曲柄长度缩小一半，从而可缩小整个机构尺寸。在图示凸轮-连杆机构中，利用一个输出端半径r2大于输入端半径r1的摇杆BAC，可在凸轮尺寸较小的情况下，使滑块获得较大行程。（三）（三）应使机构具有较好的动力学特性应使机构具有较好的动力学特性机构在机械系统中不仅传递运动，而且还要起到传递和承受力的作用，因此要选择有较好的动力学特性的机构。1采用传动角较大的机构 要尽可能选择传动角较大的机构，以提高机器的传力效益，减少功耗。如在可
4、获得执行构件为往复摆动的连杆机构中，摆动导杆机构最为理想，另外应尽可能采用全由转动副组成的连杆机构。2采用增力机构对于执行构件行程不大，而短时克服工作阻力很大的机构（如冲压机械中的主机构），应采用“增力”的方法即瞬时有较大机械增益的机构。图示为某压力机的主机构，采用了增力方法后，即使该瞬时需要克服的工作阻力很大，但电动机的功率不需要很大。3采用对称布置的机构对于高速运转的机构，应尽可能考虑机构的对称性，以减小运转过程中的动载荷和振动。如图所示的摩托车发动机机构，在每一瞬间其所有惯性力完全互相抵消，达到惯性力的平衡。二、机构的选型 所谓机构的选型，是指利用发散思维的方法，将前人创造发明出的各种机
5、构按照运动特性或实现的功能进行分类，然后根据原理方案确定的执行构件所需要的运动特性或实现功能进行搜索、选择、比较和评价，选出合适的机构形式。（一一）按运动形式要求选择机构按运动形式要求选择机构机构选型一般先按执行构件的运动形式要求选择机构，同时还应考虑机构的功能特点和原动机的形式。现以原动机采用电动机为例，说明机构选型的基本方法。实现同一功能或运动形式要求的机构可以有多种类型，选型时应尽可能将现有的各种机构搜索到，以便选出最优方案。摆动导杆机构例如，能使牛头刨床的刨刀具有急回特性的往复直线运动的机构具有多种方案牛头刨床（二）机构方案的（二）机构方案的评价评价满足同一运动形式或功能要求的机构方案有很多，对这些方案应从运动性能、工作性能、动力性能等方面进行综合评价。1评价指标和评价体系评价指标和评价体系表列出了各项评价指标及其具体项目。所谓评价体系，是通过一定范围内的专家咨询，确定评价指标及其评定方法。对于不同的设计任务，应根据具体情况，拟定不同的评价体系。只有建立科学的评价体系，才可以避免个人决定的主观片面性，减少盲目性，从而提高设计的质量和效率。2典型机构的典型机构的评价评价 连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种机构是最常用的机构，对它们作初步的评价，可以供初学者参考，见表所示。THANKYOU!