机械创新设计--- 机构创新设计.ppt

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第6章机构创新设计
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。本章从这两方面介绍机构创新设计的方法。
机构创新设计





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,这样可以简化机器的构造,从而减轻重量、降低本钱。此外也可减少由于零件的制造误差而形成的运动链的累积误差,从而提高零件加工工艺性和增强机构工作可靠性。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。
考虑以上因素,在机构选型时,有时宁可采用有较小设计误差的简单近似机构,而不采用理论上无误差但结构复杂的机构。

图6-,图b为理论上E点有精确直线轨迹的八杆机构。实际分析说明,在保证同一制造精度条件下,后者的实际传动误差约为前者的2~3倍,其主要原因在于运动副数目增多而造成运动累积误差增大。

在根本机构中,高副机构只有3个构件和3个运动副〔凸轮机构:凸轮、从动件和机架〕,低副机构那么至少有4个构件和4个运动副〔曲柄滑块机构〕。
因此,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。
但从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。
究竟选择何种机构,应根据具体设计要求全面衡量得失,尽可能做到“扬长避短〞。
在一般情况下,应先考虑低副机构,而且尽量少采用移动副〔制造中不易保证高精度,运动中易出现自锁〕。
在执行构件的运动规律要求复杂,采用连杆机构很难完成精确设计时,应考虑采用高副机构,如凸轮机构或连杆-凸轮组合机构。
往复直线运动

执行机构的形式与原动机的形式密切相关,不要仅局限于选择传统的电动机驱动形式。在只要求执行构件实现简单的工作位置变换的机构中——
如图6-2所示的气压或液压缸作为原动机比较方便,它同采用电动机驱动相比,可省去一些减速传动机构和运动变换机构,从而可缩短运动链,简化结构,且具有传动平稳、操作方便、易于调速等优点。
再如,对图6-3所示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〔图中右侧未示出〕。图a为六杆机构,采用电动机作为原动机,带动机构中的曲柄转动〔未画出减速装置〕;图b为连杆-凸轮〔为固定件〕机构,采用液压缸作为原动件直接带动执行构件运动。
可以看出后者比前者要简单。
以上两例说明,改变原动件的驱动方式有可能使机构结构简化。此外,改变原动机的传输方式,也可能使结构简化。
在多个执行构件运动的复杂机器中,假设由单机〔原动〕统一驱动改成多机分别驱动,虽然增加了原动机的数目和电控局部的要求,但传动局部的运动链却可大为简化,功率损耗也可减少。
因此,在一台机器中只采用一个原动机驱动不一定就是最正确方案。

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。
例:打印机
针式
喷墨
激光