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试析机械机构构型创新设计

收藏本文 2024-03-22 点赞:4165 浏览:13181 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着经济社会的发展和科学技术的进步,整个社会对机械机构的要求越来越高,为了满足社会的需求,在机械机构构型设计中进行创新是十分必要的。文章主要探讨分析了机械机构构型创新设计的原则和原理,并在此基础上通过实例对机械机构构型创新设计进行了解释说明。希望能够引起人们对这一问题的进一步关注,能够对机构构型创新设计发挥指导作用。
关键词:机械机构 构型创新设计机构组合机构变异

一、引言
创新是每一个行业不断发展与进步的源泉与动力,机械是一个古老的行业,在人类发展的历史长河中,机械行业发挥了巨大的作用。但是,随着社会的发展和科技的进步,人们对机械行业的要求越来越高。机构构型是机械的重要组成部分,为了满足人们的需求,提高机械的性能,对机构构型进行创新设计是十分必要的。创新机械机构构型,可以降低能耗、减少污染、提高机械设备的性能,提高机械的工作效率,具有重要的现实意义。

二、机械机构构型创新设计的概念与方法

1、机械机构构型创新设计的概念。当人们提出一个新颖的机械设计方案的时候,机构的设计通常是其中最关键的部分,而在整个机构设计中,构型设计又是其中最重要的部分,它直接关系到整个机械的性能。机构构型创新设计就是根据相关的设计要求,在现有的条件之下,运用创造性思维,设计出符合条件的新机构。在整个方案的设计阶段,需要突破传统设计方法的束缚,根据具体情况,运用创造性思维,使自己的思维向构型设计转变,取得新的突破,设计出新的方案。
2、机械机构构型创新设计的方法。机械机构构型的创新设计是一个非常复杂的过程,其所从事的工作也是相当抽象的,它需要以现实的某种构型为基础,结合实际的需求,运用创造性思维进行加工才有可能实现。在没有任何根据的情况下,凭空设计出一种新颖的机构是相当困难的。因此,在进行机械机构构型创新设计的时候,可以采用再生设计方法,即在设计的过程中,吸收与借鉴现有的某种机构的特点,吸取其中的精华部分,结合构型设计的实际需要,再运用创造性思维,设计出新的机械机构构型。

三、机械机构构型创新设计的原则

机械行业历史悠久,对人类的发展和进步产生了重要的作用。在机械行业漫长的发展与演进的过程中,为了规范机构构型设计,已经形成了很多的关于机构构型创新设计的原则,这些原则对创新设计机构构型具有重要的指导作用。在整个机械机构构型创新设计的过程中,也必须以这些原则为指导,只有这样,才有可能设计出新颖、实用的机械机构。机械机构构型创新设计的原则有很多个,总的来说,具体包括以下几个原则。
1、选择恰当的运动副。运动副是一种可动的连接机构,它是由两个构件直接接触所组成的。在机械机构的实际运动中,运动副会对两构件之间的运动进行某些限制。在整个机械机构构型的设计中,比较常用的运动副有高副和低副。高副和低副的性能不一样,各自有着自己的特点。高副在接触部分有比较大的压强,因而磨损得比较厉害,而低副在接触部分的压强较小,因而磨损没有高副那么厉害,所以,在实际操作中,低副比高副更加耐磨。由于高副和低副有着不同的性能,所承受的压强不一样,因而在机械机构构型创新设计的时候,需要正确认识二者的不同特点,结合设计的实际情况,根据高副与低副的不同性能,恰当的选择运动副,最大限度的发挥运动副的长处,为机械机构构型创新设计怎么写作。
2、选择恰当的原动机。原动机包括水力、电力、风力、热力发动机等等,它是指以能源为原动力的机械。机械要正常运行和工作,需要原动机提供动力,否则,机械就不能正常运行和工作。因此,在机械机构构型的创新设计中,要根据具体的情况,按照机械的要求,选择恰当的原动机。为了保证机械正常运行和工作,防止因动力不足而无法工作的情况,在设计的时候,如果条件允许,可以运用多个原动机,以保证机械工作和运行有着充足的动力。
3、缩短机构的运动链。在机械机构构型中,如果运动链太长,就会使机械运行的时候震动变大,积累的误差也会增加,不利于节省构型设计的成本。因此,在对机械机构构型进行创新设计的时候,如果技术和条件许可,要尽量缩短机构的运动链,以降低震动、减小误差积累、节省机构构型设计成本。
4、缩小机构的尺寸。机构的尺寸会直接影响机械的性能,缩小机构尺寸,减少占用空间,有利于有效利用空间,充分发挥各部分的功能。而如果机构尺寸较大,必然会影响机械性能的发挥。在机构构型设计的时候,可以选用凸轮、连杆、滑块等,以减小尺寸,充分利用空间,提高机械的整体性能。

四、机械机构构型创新设计的原理及实例

1、机构组合原理及实例。

第一、原理。在机构构型创新设计中,使用单一的结构难以满足要求,不能完成任务。齿轮机构的运动性能良好,动力特征也比较好,但是运动形式过于简单;棘轮机构的运动特性比较差;连杆机构的使用方便,运动简单,但是运用它难以实现一些特殊的运动;凸轮机构可以进行任意运动,但是它的可调性太差,使用很不方

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便。因此,为了弥补各种机构的缺陷与不足,充分发挥各种机构的优势与长处,在机构构型创新设计中,可以对两种或者两种以上的机构进行组合,以设计出更加新颖实用的、满足各项要求的新型机构构型。
第二、实例。如图1所示,电动机输出旋转运动,连杆1、连杆2 和大轮构成凸轮-连杆-滑块结构。在该机构中,能够将旋转运动转变为直线往复运动。它的直线往复运动由连杆3、连杆4、连杆5构成,并且,这三个连杆与中心呈对称分布,符合工作压力的要求。该机构克服了单一机构的缺陷与不足,满足了工作的需求,在实际运用中能够收到显著的效果。

图1利用组合原理创新设计的机械机构构型实例

2、机构变异原理及实例。

第一、原理。机构变异原理如下:在创新设计之前确定一个原始的机构,并分析该机构的构成和功能。分析之后再将机构运动简图转化为运动链,然后将运动链进行排列组合,使它的结构系列化,并找出其中不同的结构形式。最后,根据该机构构型的功能以及相关的约束条件,演化为多种多样的再生运动链和新机构。
第二、实例。如图2所示,它的左侧是传统的摆动从动件圆柱凸轮结构,众所周知,理论上来说,该图中,除去了两个特殊点之外,该结构的摆角越大,摆杆的准确度越低。但是,经过改进后,如右图所示,凸轮2以角速度ω转动时,导杆3 随着滚子4上下移动。滚子4又带动摆杆5以角速度ωo上下摆动,与此同时,摆杆5与摆快6作相对运动,摆快6和机架1相对转动实现了运动过程的自我调适。该机构构型弥补了传统机构的不足和缺陷,并且,不被相对摆角所局限,摆动运动也十分规律,摆动也相当的精确,因此,可以说,该机构是十分典型的机械机构构型。

图2利用变异原理创新设计的机械机构构型实例

五、结束语

总而言之,机械机构构型创新设计既要有一定的理论基础,也要与实际需求相符合,能够运用到具体实践中去,满足生产生活的要求。在对机械机构构型创新设计的时候,既要坚持原则,又要运用相关原理,并结合实际情况。只有这样,才能推动机械机构构型创新设计的进一步发展,为整个机械行业带来活力,怎么写作于整个社会和人们的实际需求。
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