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1、变型 形 异 设计 适应性设计 变性创造原理在机械设计中的应用吕鲲 本章的主要内容 第一节产品的变型设计第二节机构的变异设计第三节构件的变异设计 参考书 钟廷修 机械设计手册2第14篇快速响应变型设计和反求设计 第2版 吕仲文 机械创新设计 第一节产品的变型设计 概念 变型设计基于已有的工作原理 采用基本不变的结构方案 只按功能需求对具体结构进行局部调整 以产生适应性的变型产品 这类设计因工作原理不变 仅对局部结构或零件进行更新设计 意义 变型设计在原有产品的基础上 按市场需求进行结构重组 它的实现过程可以最大限度地重用企业已有的成熟产品资源 具有很强的灵活性和适应性 可见 变型设计能迅速推出
2、能满足不同用户需求的新产品 占领市场 增强企业的竞争能力 变型产品具有以下特点 1 多样灵活性根据市场需求 灵活地推出多种相应产品 2 迅速为适应市场竞争的需要推出产品要快 3 低廉在保证功能和质量的前提下成本要低 或确切地说性能价格比要低 基本原则和基本方法 基本原则 在变型产品的设计中应贯彻标准化 通用化 系列化和模块化的原则基本方法 相似设计 系列化 和模块化设计 变型设计过程 变型设计辅助系统 寻找相似原型 实例库 结构变更以满足新的功能 基于PDM的变型设计流程 第二节机构变异 性 设计 以已知机构为基础 通过对机构的结构元素进行变化或改造 使机构产生出新的运动特性和使用功能的设计称
3、为机构的变异设计 机构变异设计是变性创造原理在机构创新设计中的具体应用 措施 充分利用或改变构件的属性来创新机构的措施可以归纳为以下几点 1 构件运动的充分利用 2 改变机架的位置 3 改变原动件的位置及性质 4 运动副的变异 1 构件运动的充分利用 一般情况下是主动轮输入运动 从动轮输出一个转动 能不能使链条成为输出运动的构件呢 我国古时候的农用水车利用在链上安装刮水板来抽水 现代工业生产的流水线常用链来输送工件或物料 用链来联接中心距为零的两个链轮形成链式联轴器 这种联轴器不仅联接可靠 还可缓冲 链传动 链传动的输出变异 槽轮机构 槽轮机构的从动件至少有3个槽 即最大转度为120 要想是一
4、次转过180度怎么办 链驱动的槽轮 线圈绕制机的排线机构 一般的差动轮系 行星轮系的输出变换 2改变机架的位置 也称机构倒置四杆机构的倒置曲柄滑块机构的倒置 爬楼梯机器人 第一届大学生创新设计 链传动中固定链条效果 各种履带运输车辆的行走机构可以看成是将链传动机构倒置而设计制成的 由定轴轮系到行星轮系 仿步机构的设计 瓦特链 瓦特链倒置 斯蒂芬链 斯蒂芬链的倒置 自动卸料 凸轮机构的倒置 应用举例 纸盒成型 3改变原动件的位置及性质 改变原动件和结构 会产生什么效果呢 曲柄滑块机构 以曲柄为原动件 以滑块为原动件 抓斗机构 超越离合器 等三曲边凸轮机构 并联 加工方孔的刀具 泵 差动轮系的无级
5、变速装置 原理 若两个电机的转速都是735转 分 其中一个电机为调速电机 则该机构是一个效率很高的无级变速器 变速范围在0 823到287 4之间 4 运动副的变异 怎样的变化 低副到高副连续摆动到间歇转动 双转块机构转化为十字滑块和万向联轴节 运动副的变大 活塞式水泵 扩大后展直 移动副扩大 克服死点 高副变低副 低副变高副 高副低代 增加辅助结构 可调凸轮 推杆可换的凸轮机构 第三节构件变异创新 构件变异的主要目的1 改善机构运动的不确定 2 解决机构由于结构原因无法正确运动问题 3 开发新功能 4 开发新机构 5 改善机构的受力状态 提高构件强度或刚度 数量变元形状变元材料变元位置变元联
6、接变元尺寸变元工艺变元 1数量变元 齿轮的齿数槽轮的槽数螺钉头部的开口平键到花键 2形状变元 蜗轮蜗杆 数量和形状的变化 3材料变元 滑动轴承的轴承套离心泵的叶片镀层 4位置变元 5联接变元 联接变元有两层涵义 一是联接方式的变化 如螺纹联接 焊接 铆接 胶接及过盈联接等 二是对于每一种联接方式采用不同的联接结构 6尺寸变元 钢丝钳 7工艺变元 鸟巢床 冰柜 变型 改良性 设计的特点 改良性设计在体现创造性的同时 重视设计的理性和可行性改良性设计保证了产品的更新换代 具有一定的继承性改良性设计在使原有产品的功能 特性得以延续的同时 必然禁锢了设计的设计思维和新设计理念的迸发 不能把变型设计看成是对原有产品简单的改良 要融入尽量多的创造性思维 设计举例 锻压机方案 吕仲文 机械创新设计 P96 作业 在手锯的基础上发挥你的想象力 运用变异创新设计方法 设计电动机械锯 给出不少于4种方案 并说明相互之间的变异过程 你见过几种桥梁 说明他们之间的区别和联系 形状 结构和受力 并构思一种新的桥梁
