第二章-機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)

12三月2024第二章_機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)一、機(jī)械及其組成1．機(jī)械的概念

——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、物料與信息。注意區(qū)分：機(jī)器、機(jī)構(gòu)、機(jī)械三個(gè)概念機(jī)械的特點(diǎn)如下：機(jī)械首先必須是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置。機(jī)械必須進(jìn)行物料或信息的變換與傳遞，并完成有用的機(jī)械功。機(jī)械中必須要完成能量的轉(zhuǎn)換。判別：汽車、機(jī)床、紡織機(jī)、手搖鉆、腳踏式縫紉機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、洗衣機(jī)2．機(jī)械的組成二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)——主要指機(jī)械中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它可以是機(jī)構(gòu)的基本型，也可以是基本型的機(jī)構(gòu)組合或組合機(jī)構(gòu)。1、機(jī)構(gòu)的基本型接補(bǔ)充[補(bǔ)充]機(jī)構(gòu)——機(jī)器中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。是由構(gòu)件以可動(dòng)聯(lián)接方式聯(lián)接起來(lái)的用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力的構(gòu)件系統(tǒng)。構(gòu)件——機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的單元體?？梢允菃我徽w，也可以是由幾個(gè)零件組成的剛性體。構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)單元，零件是制造單元構(gòu)件分三類：固定構(gòu)件（機(jī)架）主動(dòng)件（原動(dòng)件）從動(dòng)件兩構(gòu)件之間的直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)聯(lián)接稱為——運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)副分類：低副——兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副高副——通過(guò)點(diǎn)、線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副球面副螺旋副機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖——為便于分析和研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，只需根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，用一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，以簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，而保持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征不變，這種表示運(yùn)動(dòng)特征的簡(jiǎn)化圖形稱機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。返回機(jī)構(gòu)基本型機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1、構(gòu)件的自由度對(duì)于平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件而言，每一個(gè)構(gòu)件的自由度即獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)為3（X，Y移動(dòng)，Z轉(zhuǎn)動(dòng)），而另外三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)（Z移動(dòng)，X，Y轉(zhuǎn)動(dòng)）由于運(yùn)動(dòng)平面的公共約束而受到限制。2、機(jī)構(gòu)的自由度兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使相對(duì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)目減少，這種限制作用稱為約束，而仍具有的相對(duì)運(yùn)動(dòng)叫做機(jī)構(gòu)的自由度。3、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算自由度數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)低副個(gè)數(shù)高副個(gè)數(shù)

4、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

F＝3×3－2×4－0＝1F＝3×4－2×5－0＝2

F＝3×4－2×6－0＝0F＝3×3－2×5－0＝－1綜上所述可知：1）F≤0時(shí)，機(jī)構(gòu)蛻變?yōu)閯傂澡旒?，?gòu)件之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2）F＞0時(shí)，原動(dòng)件數(shù)小于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，各構(gòu)件沒(méi)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；原動(dòng)件數(shù)大于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，則在機(jī)構(gòu)的薄弱處遭到破壞。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件的數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目。

[補(bǔ)充]暫告一段落返回機(jī)構(gòu)基本型計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1復(fù)合鉸鏈2局部自由度

3虛約束

2、機(jī)構(gòu)的組合

——將幾種基本機(jī)構(gòu)通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來(lái)，組成一個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，稱之為機(jī)構(gòu)組合。特點(diǎn)：在機(jī)構(gòu)的組合系統(tǒng)中，各基本機(jī)構(gòu)都保持原來(lái)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特征，具有獨(dú)立性。3、組合機(jī)構(gòu)

——指由若干基本機(jī)構(gòu)通過(guò)特殊的組合而形成的一種具有新屬性的機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)：在組合機(jī)構(gòu)中，各基本機(jī)構(gòu)不能保持各自的獨(dú)立性，也不能用原基本機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。常用于完成復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)中。三、機(jī)械的控制系統(tǒng)第二節(jié)機(jī)械系統(tǒng)及其發(fā)展一、機(jī)械系統(tǒng)的基本組成形式二、機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展與演變剛性機(jī)械系統(tǒng)柔性機(jī)械系統(tǒng)第三節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)原則1)根據(jù)受力大小、方向及對(duì)機(jī)械的具體要求，選擇構(gòu)件材料，選擇材料要合理。2)工藝過(guò)程要合理。3)選擇橫截面的形狀與尺寸，有適當(dāng)?shù)男螤睢?)結(jié)構(gòu)化的構(gòu)件要滿足強(qiáng)度，剛度等項(xiàng)要求，符合安全性與可靠性指標(biāo)。5)要考慮到與其它構(gòu)件的可聯(lián)接性及聯(lián)接特點(diǎn)。6)構(gòu)件之間不能發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。7)要考慮到經(jīng)濟(jì)性，盡量降低成本。8)維修、安裝方便。2、常用構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)桿件類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塊狀類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）齒輪類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）凸輪類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)端面形鎖合：圓柱面形鎖合：（3）桿件類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、轉(zhuǎn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、移動(dòng)副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由連桿機(jī)構(gòu)組成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度較大，也是創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果最多的領(lǐng)域。如圖所示雙曲柄機(jī)構(gòu)：在進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：1、各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不能發(fā)生干涉一般情況下，盡量避免各構(gòu)件安裝在同一平面內(nèi)當(dāng)DC

AD時(shí)：

2、要考慮機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度亦即：例如：求解各桿公差第四節(jié)創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中的

創(chuàng)新思維方法一、思維的定義和特性——思維是人腦對(duì)所接受和已儲(chǔ)存的來(lái)自客觀世界的信息進(jìn)行有意識(shí)或無(wú)意識(shí)、直接的或間接的加工處理，從而產(chǎn)生新信息的過(guò)程。思維有如下特性：思維的間接性和概括性思維的多層性思維的自覺(jué)性和創(chuàng)造性二、介紹幾種辯證思維類型1、形象思維和抽象思維2、發(fā)散思維和收斂思維3、邏輯思維和非邏輯思維4、