第一篇：機械原理機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計圖例

圖1 曲柄滑塊機構(gòu)示意圖

圖4-2 曲柄搖桿機構(gòu)示意圖

圖4-3 內(nèi)燃機機構(gòu)示意圖

圖4-4 精壓機機構(gòu)示意圖

圖4-5 牛頭刨床機構(gòu)示意圖

圖6 兩齒輪—曲柄搖桿機構(gòu)示意圖

圖7 噴氣織機開口機構(gòu)示意圖

圖4-8 沖壓機構(gòu)示意圖

圖4-9 篩料機構(gòu)示意圖

圖4-10 插床機構(gòu)示意圖

圖11 凸輪—連桿組合機構(gòu)示意圖

圖12 凸輪—五連桿機構(gòu)示意圖

圖13 行程放大機構(gòu)示意圖

圖14 自卸貨車翻轉(zhuǎn)機構(gòu)示意圖

圖15 齒輪齒條—雙曲柄滑塊機構(gòu)示意圖

圖16 盤型凸輪（尖端推桿）機構(gòu)示意圖

圖17 沖壓機構(gòu)示意圖

圖18 雙擺桿擺角放大機構(gòu)示意圖

圖19 雙搖桿機構(gòu)示意圖

第二篇：機械原理大作業(yè) 凸輪機構(gòu)設(shè)計

凸輪機構(gòu)設(shè)計

1.設(shè)計題目

如圖2-1所示直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，其原始參數(shù)見表2-1。從表2-1中選擇一組凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)，據(jù)此設(shè)計該凸輪機構(gòu)。

圖2-1

表2-1 凸輪機構(gòu)原始參數(shù)

?升程升程 運（mm）動角（?）140 90 升程運 動規(guī)律 等加速等減速 升程 回程許用 運 壓力動角 角（?）?（）40 80 回程運 動規(guī)律 回程 許用 遠休近休 壓力止角 止角 角（?）（?）?（）70 50 140 正弦

１

2.凸輪機構(gòu)的設(shè)計要求

（1）確定凸輪推桿升程、回程運動方程，并繪制推桿位移、速度、加速度線圖；

【1】確定推桿的升程回程運動方程

對于不同運動規(guī)律的凸輪結(jié)構(gòu)，其上升與下降的方式不一，但遵循同樣的運動順序：上升、遠休止點恒定、下降、近休止點恒定。因此設(shè)計它僅需確定這四個階段的角度與位置即可。

推程階段 ： s?1120?2?2?22240?1

v?2240?1?2

a??2 ……………………………(0????4)

1120(???)22 s?140? 2?2240?1(??)2 v? 2?? a??2240?12?2 ……………………………(?4????2)

回程階段： s?140[1?

(9??7?)?4?sin(9?7??)22] 2?9?7?315?1[1?cos(?)]22 v???

２ a??2835?12sin(9?7??)22……………(7????11?)

992?

【2】繪制推桿位移、速度、加速度線圖

① 位移圖像程序：

i1=(0:0.01:(1/4)*pi);s1=280.*(((2/pi).*i1).^2);i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi);s2=140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2);i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi);s3=140;i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi);s4=140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi));i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);s5=0;plot(i1,s1,'b',i2,s2,'b',i3,s3,'b',i4,s4,'b',i5,s5,'b')

位移圖像

② 速度圖像程序

３ 令?1?1則可以得到速度圖像的程序 i1=(0:0.01:(1/4)*pi);v1=(2240.*i1)/((pi).^2);i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi);v2=(2240.*((pi/2)-i2))/((pi).^2);i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi);v3=0;i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi);v4=-315.*(1-cos(((9.*i4)-(7*pi))./2))/(pi);i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);v5=0;plot(i1,v1,'b',i2,v2,'b',i3,v3,'b',i4,v4,'b',i5,v5,'b')

速度圖像

③ 加速度程序及其圖像

４ i1=(0:0.01:(1/4)*pi);a1=2240/((pi).^2);i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi);a2=-2240/((pi).^2);i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi);a3=0;i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi);a4=-2835.*sin(((9*i4)-(7*pi))/2)/(2*pi);i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);a5=0;plot(i1,a1,'b',i2,a2,'b',i3,a3,'b',i4,a4,'b',i5,a5,'b')

加速度圖像

【3】繪制凸輪機構(gòu)的i1=(0:0.01:(1/4)*pi);ds?s線圖 d?５ ds1=(2240.*i1)/(pi.^2);s1=(1120.*(i1.^2))/(pi.^2);i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi);ds2=1120/pi-(2240.*i2)/(pi.^2);s2=140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2);i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi);ds3=i3-i3;s3=140+i3-i3;i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi);ds4=(315/pi).*(-1+cos(((9.*i4)-(7.*pi))/2));s4=140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi));i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);s5=i5-i5;ds5=i5-i5;plot(ds1,s1,ds2,s2,ds3,s3,ds4,s4,ds5,s5,)

凸輪機構(gòu)的ds?sd?線圖

【4】確定凸輪基圓半徑和偏距

６

由圖像可知道凸輪的軸心應該在公共區(qū)以下 凸輪偏心距取e?3mm，s0?200mm

【5】凸輪的理論輪廓

i1=(0:0.01:(1/4)*pi);x1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*cos(i1)-3.*sin(i1);y1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*sin(i1)+3.*cos(i1);i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi);x2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*cos(i2)-3.*sin(i2);y2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*sin(i2)+3.*cos(i2);i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi);x3=340.*cos(i3)-3.*sin(i3);y3=340.*sin(i3)+3.*cos(i3);i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi);x4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*cos(i4)-3.*sin(i4);y4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*sin(i4)+3.*cos(i4);i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);

７ x5=200.*cos(i5)-3.*sin(i5);y5=200.*sin(i5)+3.*cos(i5);plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5)

凸輪的理論輪廓

【6】確定滾子半徑的程序

v=[];syms i1 i2 i3 i4 i5 s0 = 200;e = 20;s1=280*(((2/pi)*i1).^2);t1 =(s1 + s0)*cos(i1)-e*sin(i1);y1 =(s0 + s1)*sin(i1)e*cos(i2);ti2=diff(t2,i2);tii2=diff(t2,i2,2);yi2=diff(y2,i2);yii2=diff(y2,i2,2);for ii2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi);k2=subs(abs((ti2*yii2-tii2*yi2)/(ti2^2+yi2^2)^1.5),{i2},{ii2});v=[v,1/k2];end s3=140;t3 =(s3 + s0)*cos(i3)-e*sin(i3);y3 =(s0 + s3)*sin(i3)e*cos(i4);ti4=diff(t4,i4);tii4=diff(t4,i4,2);yi4=diff(y4,i4);yii4=diff(y4,i4,2);for ii4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi);k4=subs(abs((ti4*yii4-tii4*yi4)/(ti4^2+yi4^2)^1.5),{i4},{ii4});v=[v,1/k4];End s5=0;t5 =(s5 + s0)*cos(i5)-e*sin(i5);y4 =(s0 + s5)*sin(i5)-e*cos(i5);ti5=diff(t5,i5);tii5=diff(t5,i5,2);yi5=diff(y5,i5);yii5=diff(y5,i5,2);for ii5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);k5=subs(abs((ti5*yii5-tii5*yi5)/(ti5^2+yi5^2)^1.5),{i5},{ii5});

１０ v=[v,1/k5];end min(v)

確定之后發(fā)現(xiàn)滾子半徑是r?2mm

【7】確定凸輪的實際輪廓

凸輪的實際輪廓

x1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*cos(i1)-3.*sin(i1);y1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*sin(i1)+3.*cos(i1);i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi);x2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*cos(i2)-3.*sin(i2);y2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*sin(i2)+3.*cos(i2);

１１ i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi);x3=340.*cos(i3)-3.*sin(i3);y3=340.*sin(i3)+3.*cos(i3);i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi);x4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*cos(i4)-3.*sin(i4);y4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*sin(i4)+3.*cos(i4);i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);x5=200.*cos(i5)-3.*sin(i5);y5=200.*sin(i5)+3.*cos(i5);dx1=(2240.*i1.*cos(i1))/((pi).^2)+(200+1120.*((i1).^2)/((pi).^2)).*sin(i1)-3.*cos(i1);dy1=(2240.*i1.*sin(i1))-(200+1120.*((i1).^2)/((pi).^2)).*cos(i1)-3.*sin(i1);dx2=(-(1120.*(2.*i2-pi).*cos(i2)/((pi).^2)))-(340-1120.*((2.*i2-pi).^2)).*sin(i2)-3.*cos(i2);dy2=-(1120.*(2.*i2-pi).*sin(i2)/((pi).^2))+(340-1120.*((2.*i2-pi).^2)).*cos(i2)-3.*sin(i2);dx3=-340.*sin(i3)-3.*cos(i3);dy3=340.*cos(i3)-3.*sin(i3);dx4=((-315/pi)+630.*cos((9.*i4-7.*pi)/2)).*cos(i4)-(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*sin(i4)-3.*cos(i4);dy4=((-315/pi)+630.*cos((9.*i4-7.*pi)/2)).*sin(i4)+(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*cos(i4)-3.*sin(i4);dx5=-200.*sin(i5)-3.*cos(i5);dy5=200.*cos(i5)-3.*sin(i5);X1=x1+3.*dy1/sqrt(dy1.^2+dx1.^2);Y1=y1-3.*dx1/sqrt(dy1.^2+dx1.^2);X2=x2+3.*dy2/sqrt(dy2.^2+dx2.^2);Y2=y2-3.*dx2/sqrt(dy2.^2+dx2.^2);X3=x3+3.*dy3/sqrt(dy3.^2+dx3.^2);Y3=y3-3.*dx3/sqrt(dy3.^2+dx3.^2);X4=x4+3.*dy4/sqrt(dy4.^2+dx4.^2);Y4=y4-3.*dx4/sqrt(dy4.^2+dx4.^2);X5=x5+3.*dy5/sqrt(dy5.^2+dx5.^2);Y5=y5-3.*dx5/sqrt(dy5.^2+dx5.^2);plot(X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,X4,Y4,X5,Y5)

１２

第三篇：機械創(chuàng)新設(shè)計--機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實驗心得體會

機械創(chuàng)新設(shè)計--機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實驗心得體會

可說我們設(shè)計的機構(gòu)經(jīng)過兩天的努力便圓滿的完成了，剩下的工作便是向老師介紹我們設(shè)計好的機構(gòu)的具體的情況。因為經(jīng)歷兩天我們設(shè)計好的機構(gòu)總體看來還是比較簡單，而且運動也不復雜。所以作介紹的話也比較簡單。細心去聽完每一組介紹自己設(shè)計的機構(gòu)。我也認真總結(jié)了自己陳述用語，先介紹我們組員設(shè)計的具體思路，最主要的是設(shè)計的目的，要實現(xiàn)什么樣的運動。還有就是我們創(chuàng)新在什么地方，隨后指出優(yōu)點及缺點，需要改進的地方有哪些？，按照自己的思路一一說明本次實驗課對我們學機械類的學生來說是至關(guān)重要，因為本次實驗給我們提供了實際操作的平臺，以及機構(gòu)創(chuàng)新的平臺，這勝于我們大學四年學習機械類的課程，也可以說是一個校驗過程，認識，總結(jié)的過程。在一定的基礎(chǔ)上提高我了我們對機械的認識，完全是親自接觸，由此我們自己也有了較深的體會。我非常的希望這樣的實驗課程學校里面可以多提供一些機會，這樣不僅可以提高我們對機械的認識，以及興趣，更多的是可以改善我們學習理論知識的進度，提高學習的興趣，從而使學生學到真本事

第四篇：機械創(chuàng)新設(shè)計.

機械創(chuàng)新設(shè)計實訓設(shè)計說明書

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實訓班級： 組長姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名：

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目錄

摘要..................................................................................................................................................3 1 課題背景及意義...........................................................................................................................3

1.1 課題背景............................................................................................................................3 1.2 創(chuàng)新設(shè)計意義....................................................................................................................3 2 設(shè)計條件與要求...........................................................................................................................3

2.1..............................................................................................................................................3 2.2..............................................................................................................................................3 2.3..............................................................................................................................................3 3 方案選擇.......................................................................................................................................4

3.1..............................................................................................................................................4 3.2..............................................................................................................................................4 3.3..............................................................................................................................................4 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計.......................................................................................................................................4

4.1..............................................................................................................................................4 4.2..............................................................................................................................................4 5 分析計算.......................................................................................................................................4

5.1..............................................................................................................................................4 5.2..............................................................................................................................................5 6 創(chuàng)新點及應用...............................................................................................................................5

6.1..............................................................................................................................................5 6.2..............................................................................................................................................5 6.3..............................................................................................................................................5 7 總結(jié)..............................................................................................................................................5

7.1..............................................................................................................................................5 7.2..............................................................................................................................................5 8 參考文獻.......................................................................................................................................5

摘要 課題背景及意義

1.1 課題背景

1.2 創(chuàng)新設(shè)計意義 設(shè)計條件與要求

2.1

2.2

2.3 方案選擇

3.1

3.2

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1

4.2 分析計算

5.1 理論分析與計算

5.2 工作原理 創(chuàng)新點及應用

6.1

6.2

6.3 總結(jié)

7.1

7.2 參考文獻

附圖： 附圖一 附圖二 …… 附圖N

第五篇：機械創(chuàng)新設(shè)計

機械創(chuàng)新設(shè)計中的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計

摘要

機械創(chuàng)新設(shè)計是指規(guī)劃構(gòu)思出新穎有價值的機械產(chǎn)品的活動過程，而機構(gòu)創(chuàng)新是機械創(chuàng)新設(shè)計的一個重要方面。本文首先簡述了機械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵，隨后針對機構(gòu)創(chuàng)新方面進行了舉例說明，最后以折疊式擔架車為實例對機構(gòu)創(chuàng)新在機械設(shè)計創(chuàng)新中的應用進行了簡要介紹。關(guān)鍵詞

機械 創(chuàng)新 設(shè)計 機構(gòu) 再生 原理

一、機械創(chuàng)新設(shè)計概述

1、引言

機械設(shè)計是指根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。一般來說，機械設(shè)計分為以下幾步：第一步就是敢發(fā)現(xiàn)問題，感悟需求；第二步是弄清問題的本質(zhì)；第三步是尋求問題的科學原理解，解決問題都是要遵循科學原理或利用科學規(guī)律、現(xiàn)象；第四步是選定科學原理解，規(guī)劃工藝動作，規(guī)劃功能；第五步是機械系統(tǒng)的構(gòu)思，尺度綜合；第六步是機械系統(tǒng)的評價選優(yōu)；第七步是對被選定機械系統(tǒng)作結(jié)構(gòu)設(shè)計；第八步是造型包裝設(shè)計。

創(chuàng)新是以新思維、新發(fā)明和新描述為特征的一種概念化過程。起源于拉丁語，它原意有三層含義，第一，更新；第二，創(chuàng)造新的東西；第三，改變。創(chuàng)新是人類特有的認識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的高級表現(xiàn)形式，是推動民族進步和社會發(fā)展的不竭動力。

機械創(chuàng)新設(shè)計是充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力和智慧，利用人類已有的相關(guān)科學理論、方法和原理，進行新的構(gòu)思，設(shè)計出新穎、有刨造性及實用性的機構(gòu)和機械產(chǎn)品[1]。

2、機械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵

狹義的機械創(chuàng)新設(shè)計是指規(guī)劃構(gòu)思出新穎有價值的機械產(chǎn)品的活動過程，它的標志是設(shè)計產(chǎn)品具有新穎性。廣義的機械創(chuàng)新設(shè)計應該包括設(shè)計思想方法、手段的創(chuàng)新。一般情況下，機械創(chuàng)新設(shè)計被理解為狹義的。

從機械的定義、機械設(shè)計過程看機械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵主要在以下幾方面[2]： 1)產(chǎn)品功能的創(chuàng)新設(shè)計。包括滿足人類需求的全新功能的產(chǎn)品和增加新功能的產(chǎn)品的創(chuàng)造。

2)完成產(chǎn)品功能的新的科學原理的運用。

3)實現(xiàn)工藝動作的新規(guī)劃，用工藝動作完成產(chǎn)品功能是機械產(chǎn)品的重要特征。4)機械系統(tǒng)的創(chuàng)新組合。

5)機構(gòu)創(chuàng)新，包括基本機構(gòu)的演變創(chuàng)新和機構(gòu)的組合創(chuàng)新。

6)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。機器由具體的功能結(jié)構(gòu)結(jié)合而成，結(jié)構(gòu)元素的變化構(gòu)成機械創(chuàng)新設(shè)計最為具體的部分。

7)檢測控制系統(tǒng)創(chuàng)新。8)產(chǎn)品造形創(chuàng)新。

機械創(chuàng)新設(shè)計的實質(zhì)內(nèi)容是“新”字，構(gòu)成一個機械產(chǎn)品的某一部分相對于舊有產(chǎn)品而言，具有新穎價值，其設(shè)計過程中就進行了創(chuàng)新設(shè)計。機械創(chuàng)新設(shè)計只是機械設(shè)計過程中，對產(chǎn)品規(guī)劃構(gòu)思的某些部分作了新穎有價值的設(shè)計。機械創(chuàng)新設(shè)計只是機械設(shè)計中的一個環(huán)節(jié)，前者不能取代后者。

本文將針對機構(gòu)創(chuàng)新這一點，闡述機構(gòu)學相關(guān)理論在機械創(chuàng)新設(shè)計方面的應用。

二、機械創(chuàng)新設(shè)計中的機構(gòu)創(chuàng)新

1、新機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計

任何一個設(shè)計，其首要工作應明確設(shè)計目的和設(shè)計任務以及設(shè)計出機構(gòu)應實現(xiàn)的功能。機械系統(tǒng)的功能分析是機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)，是后續(xù)設(shè)計的基礎(chǔ)。最基本的功能分析是確定輸入、輸出運動形式和相關(guān)約束條件，從而總結(jié)出為實現(xiàn)所需功能所需的機構(gòu)自由度、各類型構(gòu)件數(shù)目、機構(gòu)中各類運動副的分配情況等[3]。在進行機械裝置的功能分析之后，可根據(jù)現(xiàn)有的單鉸運動鏈圖譜找出滿足機構(gòu)自由度要求和基本功能要求的單鉸運動鏈，且這些僅含連桿與轉(zhuǎn)動副的所有單鉸運動鏈原型可作為下一步創(chuàng)新綜合的基礎(chǔ)。

例如，要求設(shè)計一個能較精確地實現(xiàn)預期運動規(guī)律(將轉(zhuǎn)動變換為移動)的傳動系統(tǒng)——凸輪控制機構(gòu)。則可確定凸輪為原動件，滑塊為輸出構(gòu)件，該凸輪要求恒速轉(zhuǎn)動，以驅(qū)動滑塊沿固定導軌移動。而滑塊要按規(guī)定的行程作往復運動。按以上要求分析，機構(gòu)的自由度為l，應選擇F=l的運動鏈，而滿足需求的最簡單運動鏈為平面四桿鏈。由于機構(gòu)中存在凸輪高副，且輸出為移動副，則應對四桿機構(gòu)進行運動副的替代，不難發(fā)現(xiàn)替代后運動鏈為1R1P1Z[4]形式(R為轉(zhuǎn)動副、P為移動副、Z為凸輪高副)。同時可明確輸入運動為轉(zhuǎn)動，構(gòu)件1為驅(qū)動件(即為凸輪)，輸出運動為移動，構(gòu)件3為輸出件(滑塊)，構(gòu)件2為相對固定的機架，從而得到其機構(gòu)簡圖如圖2-1所示。滾子4并非運動鏈中的構(gòu)件，在此只是起到減少凸輪副磨擦損耗的作用。

圖2-1平面四桿運動鏈替代后的機構(gòu)

若要滿足力或運動的擴大功能，則可分別選擇瓦特鏈與斯蒂芬森鏈為原型的六桿運動鏈并使機構(gòu)中同時存在凸輪高副和齒輪高副。先來討論瓦特鏈的形式，如圖2-2所示。根據(jù)運動副替代方法，可將瓦特鏈中的構(gòu)件2與轉(zhuǎn)動副B和C替代為凸輪副HS，構(gòu)件l則為凸輪；構(gòu)件4與轉(zhuǎn)動副E和G替代為齒輪副HS，構(gòu)件3為齒輪，構(gòu)件5為齒條也即是滑塊。接下來確定出三元素桿6為機架，即可設(shè)計出機構(gòu)運動簡圖，如圖2-3所示。圖中l(wèi)為主動凸輪，通過主動凸輪帶動齒輪3擺動，再通過齒輪齒條的嚙合，實現(xiàn)滑塊5的往復移動輸出，達到預期功能。

圖2-2 替代后的瓦特鏈

圖2-3 根據(jù)瓦特鏈創(chuàng)作的機構(gòu)

再來看斯蒂芬森鏈，如圖2-4所示。可將構(gòu)件2和轉(zhuǎn)動副B和C替代為凸輪副HS，構(gòu)件1則為凸輪；構(gòu)件5與轉(zhuǎn)動副E和F替代為齒輪副HS，構(gòu)件3為齒輪，構(gòu)件6為齒條。此時三元素桿3既是與凸輪連接的從動桿，又是齒輪。三元素桿6則

既可能成為帶固定齒條的機架(如圖2-5a所示)，也可能成為與機架通過移動副連接的齒條滑塊(如圖2-5b所示)。從而可能得出兩種不同結(jié)構(gòu)的機構(gòu)。

圖2-4替代后的斯蒂芬森鏈

圖2-5 根據(jù)斯蒂芬森鏈創(chuàng)新出的機構(gòu)

圖2-5a方案是以構(gòu)件6為帶固定齒條的機架，當輸入轉(zhuǎn)矩驅(qū)動凸輪1轉(zhuǎn)動時，利用凸輪傳動使齒輪3實現(xiàn)往復擺動，由于齒輪3與機架6所含齒條的嚙合，齒輪3的中心相對于機架6成往復直線運動，再通過齒輪3與滑塊4的鉸接，最終形成滑塊4相對于機架6的往復直線運動輸出。圖2-5b方案是以構(gòu)件4為機架，通過凸輪驅(qū)動輸入轉(zhuǎn)動，再通過凸輪1將轉(zhuǎn)動傳遞給齒輪3，齒輪3與滑塊齒條6嚙合，使滑塊齒條6相對機架4作往復移動輸出。在上述方案中為減少凸輪上的磨擦損耗均采用了滾子結(jié)構(gòu)。

2、基于原機構(gòu)的再生創(chuàng)新與綜合

另一種基于現(xiàn)有裝置的再生創(chuàng)新綜合，其設(shè)計全過程可分如下5步：(1)明確所設(shè)計機器的功能要求，并作相關(guān)調(diào)研；(2)根據(jù)已有的機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成僅含構(gòu)件和轉(zhuǎn)動副的單鉸運動鏈；(3)是根據(jù)原型單鉸運動鏈的基本特性進行構(gòu)型綜合，即在機構(gòu)自由度保持不變的情況下，根據(jù)需要可適當調(diào)整原機構(gòu)桿件數(shù)，并對其各類運動鏈型綜合而獲得所有獨立異構(gòu)的運動鏈；(4)是根據(jù)設(shè)計的功能需求與約束條件，選取滿足條件的運動鏈，并進行機構(gòu)的演化與創(chuàng)新；(5)最后進行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，得到機械裝置的運動簡圖[5]。現(xiàn)以一個凸輪控制機構(gòu)的創(chuàng)

新設(shè)計為例作簡單討論。

已知一凸輪控制機構(gòu)使一個大質(zhì)量M，按給定的行程D作往復運動，要求根據(jù)創(chuàng)新綜合方法，提出其它設(shè)計方案，并要求比原機構(gòu)能獲得更大的機械效益。

首先應明確機構(gòu)設(shè)計的基本功能是用機械效益大的凸輪控制機構(gòu)去驅(qū)動連接點P，同時機構(gòu)的自由度應為1。為簡化問題，僅研究驅(qū)動點P之前的傳動機構(gòu)，它是F=1的凸輪搖桿機構(gòu)，其對應運動鏈如圖2-6所示。

圖2-6 傳動部分運動鏈圖

接下來進行運動鏈的綜合。因創(chuàng)新機構(gòu)需要獲得更大的機械效益，故應考慮增加機構(gòu)桿件數(shù)。為保證自由度不變，最少應增加2個桿件，則得到新裝置應為六桿運動鏈，它僅有2種獨立異構(gòu)型式，即瓦特鏈與斯蒂芬森鏈。以斯蒂芬森鏈為例，根據(jù)功能需求進行結(jié)構(gòu)的演化。因該裝置為凸輪控制機構(gòu)，必然進行運動副的替代，即用一個凸輪副去替代運動鏈中的一個二元素桿與2個轉(zhuǎn)動副，故得到演化后運動鏈，如圖2-7所示，其中虛線表示的Hs即是凸輪副的替代部分[6]。

圖2-7 斯蒂芬森鏈的代替

3、機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計應用實例

折疊式擔架車車能在急救中快速實現(xiàn)擔架與擔架車的轉(zhuǎn)換，大大降低了急救時間。

圖3-1 折疊式擔架車的機構(gòu)運動簡圖

如圖3-1所示，臺板承擔病人，支桿和連桿通過若干個轉(zhuǎn)動副與臺板相連。該設(shè)備中應用了4個萬向輪，同高度的4個為一組，展開時一組工作，折疊時另一組工作。連桿之間由轉(zhuǎn)動副連接，該擔架車由2套這種桿機構(gòu)組合而成，其中左右對稱的支桿－觸板連桿－短連桿分別組成2套復合鉸鏈。根據(jù)需要該車有2個工作狀態(tài)：高位工作狀態(tài)和低位工作狀態(tài)。高位工作狀態(tài)是該車作為擔架車急救時推行所用；而低位工作狀態(tài)則是該車作為擔架或進入救護車時所用[7]。

當需要將擔架車折疊或?qū)⑵渫粕暇茸o車時，只需要挨著鎖死掛鉤的急救人員將掛鉤7旋轉(zhuǎn)就可以打開，如圖2所示。其后面的急救人員用力向前推，前面的支桿3’撞到車沿，向里面扣進來。由長連桿6’，短連桿5’和觸板連桿4’組成的桿機構(gòu)也就是E點向右上方移動，之后帶動長連桿6’，在連桿6’的作用下，向右拉動支桿3，支桿3也隨動向里面扣進去。隨后由觸板連桿4，短連桿5和長連桿6組成的桿機構(gòu)，也就是B點向左上方移動，帶動長連桿6，同時又給支桿3’ 一個向里面扣的力。這樣就實現(xiàn)了自動平穩(wěn)折疊的功能。在支桿全部收進去后，旋轉(zhuǎn)掛鉤，掛在車體的臺板L點的柱銷上，就實現(xiàn)了折疊時的鎖死，其示意圖如圖3-2所示。

圖3-2 折疊式擔架車示意圖

如果想要將擔架車展開，只要將L點掛鉤旋轉(zhuǎn)，向外扳動一個觸板連桿。例如扳動觸板連桿4’，如圖3-3所示，由連桿組成的轉(zhuǎn)動副短連桿5’和觸板連桿4’運動到一條直線上。連在E點的長連桿6’驅(qū)動支桿3展開。長連桿6也就是H點向右下方運動，同時驅(qū)動觸板連桿4，短連桿5組成的轉(zhuǎn)動副成一條直線，驅(qū)動支桿3展開，最后經(jīng)長連桿之間它們相互作用成展開狀態(tài)。展開后將掛鉤掛在支桿的柱銷上進行鎖死。

圖3-3 折疊式擔架車的折疊狀態(tài)

結(jié)論

進行機械創(chuàng)新設(shè)計要有兩個必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創(chuàng)新設(shè)計思維并能激發(fā)創(chuàng)新思維的設(shè)計系統(tǒng)。運用機構(gòu)學原理進行機械設(shè)計創(chuàng)新，首先要學習掌握相關(guān)的機構(gòu)理論與已有的結(jié)構(gòu)，才能在創(chuàng)新思維的指導下進行創(chuàng)新設(shè)計。參考文獻

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