机械创新设计较完整版.docx
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机械创新设计较完整版
机械创新设计(较完整版)
第一讲
1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联?
创新设计方法:
充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点:
强调发挥创造性,提出新方案,提供新颖。
独特的设计方法,获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。
现代设计:
以计算机为工具,运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。
常规设计:
常规设计是以应用公式、图标为先导,已成熟的技术为基础,借助设计经验等常规方法进行设计
关联:
机械常规设计始终是最基本的机械设计方法,在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。
创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。
现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段,提高了设计过程的效率,但没有脱离常规设计的思维。
2.现代创新人才应具备那些基本素质?
(1)具备必须的基础知识和专业知识
(2)不断进取与追求的精神
(3)合理的创新思维方式(突破传统定式)
(4)善于捕捉瞬间的灵感(创新的必备条件)
(5)掌握一定的创新技法
3.学习机械创新设计的内容有那些?
1.机构的创新设计
2.机构应用创新设计
3.机构组合设计产生新机构系统
4.机械结构的创新设计
5.利用反求原理进行创新设计
6.利用仿生原理进行创新设计
第二讲
1简述创造性思维四大特性
(方法的开放性;过程的自觉性;解决问题的顿悟性;结果的独特性)。
影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些?
(1)天赋能力:
与生俱来的所有神经元
(2)生活实践:
后天实践活动具有的重大意义
(3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练
2.了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。
3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。
概念:
有目的的将复杂对象分解,提取核心技
术,并利用于其他新事物。
特征:
1)与综合创造原理对立,但不矛盾;
2)冲破事物原有形态的限制,在分离中产生新的技术价值;
3)实质上综合法与分离法两者无明显界限,实践中常常相互贯穿,共同促成新事物。
实施途径:
1)基于结构的分解;2)基于特性、原理的列举分离
第六讲
1.叙述平面四杆机构演化成曲柄滑块机构的过程。
如图,将CD的长度增至无穷大即可得到曲柄滑块机构
2.以曲柄滑块机构用于中小型压力机设计为例,叙述运用改变运动副尺寸获得创新设计的方法。
第七讲(缺讨论题)
一.机构在机械设计的地位
二.机构的演化和变异
1.机架变化影响机构功能
2.运动副尺寸、结构变化
3.构建尺寸、形状变化(杆、轮、盘)
三.机构的等效取代
空间与平面、高副与低副、滑动与滚动
第八讲
1.了解最简机构、基本机构、Ⅱ级杆组、Ⅲ级杆组的定义及应用。
最简机构:
由2个构件和1个运动副组成的开链机构。
特点:
●最多构件数为2●开链机构
基本机构:
含有3个以上构件、不能再进行拆分的闭链机构。
(运动副不限)特点:
闭链且不可拆分性
Ⅱ级杆组:
两个构件、三个运动副构成。
Ⅲ级杆组:
级杆组由4个构件、6个运动副组成,其中三个内接副,三个外界副。
2.绘制示下列杆组原理简图:
(1)Ⅱ杆组内接移动副外接为转动和移动副;
(2)Ⅲ杆组3个内接副为转动,外接2个移动、1个转动副;
(3)Ⅲ杆组内接副2个为转动副、1个为移动副,外接3个转动副。
(1)内接副为移动副(外接为转动、移动)答案为第三个
补充:
内接副为转动副(外接为转动、移动)
(2)答案为第三个
(3)答案为第一个
3.列举2种串联机构,指明其实现功能。
第九讲
1.机构并联有什么特征?
常用并联有哪三种基本类型?
(1)刚度质量比大。
因采用并联闭环杆系,杆系理论上只承受拉、压载荷,是典型的二力杆,并且多杆受力,使得传动机构具有很高的承载强度。
(2)动态性能优越。
运动部件质量轻,惯性低,可有效改善伺服控制器的动态性能,使动平台获得很高的进给速度与加速度,适于高速数控作业。
(3)运动精度高。
这是与传统串联机构相比而言的,传统串联机构的加工误差是各个关节的误差积累,而并联机构各个关节的误差可以相互抵消、相互弥补,因此,并联机构是未来机床的发展方向。
(4)多功能灵活性强。
可构成形式多样的布局和自由度组合,在动平台上安装刀具进行多坐标铣、磨、钻、特种曲面加工等,也可安装夹具进行复杂的空间装配,适应性强,是柔性化的理想机构。
(5)使用寿命长。
由于受力结构合理,运动部件磨损小,且没有导轨,不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。
(6)不足:
由于结构的原因,它的运动空间较小
●I型并联机构系统●II型并联机构系统●III型并联机构系统
2.以往返活塞式发动机为例,描述如何通过机构并联实现特定的功能。
如六缸发动机曲轴连杆机构,它由六个曲柄滑块机构并联组合而成,各并联机构的结构尺寸完全相同,六个机构的曲柄设计在同一根曲轴上,并且曲轴分为三组,每组两个,三组曲轴在圆周上均匀布置。
当主动件活塞上下运动时,曲轴即可实现无死点位置的定轴回转运动,克服曲轴滑块的死点问题,而且提高了旧的动平衡性能,可减少发动机的振动
3.分析教材P172图26增力机构。
(基础机构、附加机构、实现功能)
第十讲
1.分析机构的复合组合与叠加组合的差异。
提示:
依据定义对比
复合组合:
一个2自由度机构(基础机构)与两个单自由度机构按一定方式组合形成的封闭机构。
叠加组合:
在一个机构(基础)的可动构件上再安装一个或多个机构(附加)的组合方式。
2.为什么附加约束法不同于所述的四类组合?
在多自由度机构中,人为地增加约束条件,从而达到机构创新设计的目的。
第十一讲
1.叙述、理解机构结构设计的基本要求。
1)功能:
运动、承载、精度、耐磨、抗腐等
2)使用要求:
操作环境、使用环境等。
3)结构工艺性:
便于制造、装配、保养、维修
4)人机工程:
人性化操作、劳动强度、环保
2.零部件结构变换主要包括哪四方面内容,试举例说明。
1.形状变换(平带、三角带、同步齿轮带);
2.位置变换(平口带、交叉带、半交叉带);
3.数目变换(三角带的根数,同步齿形带的齿数);
4.尺寸变换(三角带的断面型号、同步齿形带的模数);
第十二讲
1.分析教材p207图9.22三种支撑设计的差异,说明其优劣。
2.如何通过改进结构提高零件疲劳强度?
1)减少结构尺寸的突变;2)分散应力集中源
3.创新设计中低副取代高副有何意义?
应注意什么问题?
第十三讲
为保证设备机架的使用功能主要采用哪些结构措施?
第十四讲
论述实施反求工程的一般程序。
2.现代创新人才应具备那些基本素质?
1.什么是黑箱思维方法?
试运用黑箱法对身 边一常见物品(事件)作功能、特性分析
1.了解最简机构、基本机构、 Ⅱ级杆组、 Ⅲ级杆组的定义及应用。
2.绘制示下列杆组原理简图:
2.以往返活塞式发动机为例,描述如何通过机构并联实现特定的功能。
1.分析机构的复合组合与叠加组合的差异
2.零部件结构变换主要包括哪四方面内容,试举例说明。
1.分析教材p207图9.22三种支撑设计的差 异,说明其优劣。
创新设计的精髓——意识、技法
创新的三大特征新颖、独特、实用
在设计领域中提出新的理念、理论、方法,从而得到具有独特、新颖、实用的产品。
思维与能力构成了创新设计的必须条件。
获取机械创新设计成果的三大要素:
思维方法、创新理论、创新技法