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1、机构创新设计,好的机械原理方案是否能实现，机构形式的的设计是关键的环节，常用的设计方法有机构的选型和机构的构型两大类。机构形式设计的原则机构的选型机构的构型,机构形式设计的原则,机构应尽可能简单 机构运动链尽量简短 适当选择运动副 适当的选择原动机 选用广义机构应尽量缩小机构尺寸应使机构具有较好的动力学特性 采用传动角较大的机构 采用增力机构 采用对称布置的机构,机构形式设计的原则,1、机构运动链尽量简短优先选用构件数和运动副数最少的构建,温故：机构具有确定运动的条件机构原动件数=机构自由度数,实现直线轨迹的机构,机构形式设计的原则,2、适当选择运动副“扬长避短”；一般情况下，应先考虑低副机构
2、，而且尽量少采用移动副；在执行构件的运动规律要求复杂，采用连杆机构很难完成精确设计时，应尽量采用高副机构，如凸轮机构或连杆凸轮组合机构。,温故：平面机构自由度的计算F=3n-(2 pl+ph)=3n-2 pl-ph,3适当选择原动机,新型电动机和新材料驱动器的出现，可大大的简化机构的结构，甚至改变了传动机构的设计。1.新型电动机 今天的一些电动机已与传统的形式有很大的不同，交流变频调速技术的应用大大简化了机械变速机构。直线电动机可直接输出直线运动，采用这种电动机将不再需要诸如滚珠丝杠等直线传动机构，并且具有非常高的传动定位精度（m级）。例如使用直线驱动器的电子打字机运行稳定、机构简单、不需要调
3、整。直接驱动电动机，不需要经齿轮等减速机构，而可直接用于机器人的关节驱动，大大简化了机构的结构。即使是传统的电动机，随着高磁性材料和化学加工方法的应用，其尺寸也越来越小。如使用照相刻蚀、电镀方法制作的盒式录像机驱动用新型无刷直流电动机厚度仅为4mm。其中4层绕组总厚度为0.7mm，永久磁铁厚度为1mm。此外，还可采用硅技术（IC制造技术）制作微型电动机。,2.新材料驱动器 由于新材料的出现，产生了许多新型驱动原理与新型驱动器，它们给机构设计带来了新思想。3.多自由度驱动器 多自由度机械需要多个原动件，每个原动件都需要一个驱动器，有时多个驱动器间还需要有一些机构作运动协调处理。多自由度驱动器在多
4、自由度装置中应用，可以减少驱动器的数目，省去这些作运动协调的机构，降低装置的复杂程度，减小体积，提高运动精度。如专门设计的光盘读写头二自由度驱动器，可实现驱动光盘旋转并准确移动读写头到所期望的轨道位置。,机构形式设计的原则,尽量缩小机构尺寸 连杆齿轮机构,机构形式设计的原则,尽量缩小机构尺寸 凸轮连杆机构,机构形式设计的原则,采用增力机构,机构形式设计的原则,采用对称布置的机构,机构的选型,按运动形式要求选择机构 机构选型一般先按执行构件的运动形式要求选择机构，同时还应考虑机构的功能特点和原动机的形式。要实现不同的运动变换，应选择不同的机构。表61列出了各种运动形式变换所对应的机构；表62列出
5、了实现各种工作原理采用同机构的性能、特点、价格对照表；63列出了各种机构的运动动力特性。机构方案的评价 评价指标和评价体系。典型机构的评价。,61 实现运动形式变换的常用机构,62 实现各种工作原理采用不同机构的性能、特点、价格对照,63 常用机构的运动及动力特性,机构的构型,基本思路：以通过选型初步确定的机构方案雏型，通过组合、变异、再生等方法进行突破，获得新的机构。利用组合原理构型新机构利用机构的变异构型新机构利用再生运动链法构型新机构广义机构创新设计,构型创新设计是在原理分析的基础上，这实现原理而进行的运动机构类型的选择与构造和零部件结构形状的设计与制造。在此阶段要进行能量转换、运动转换
6、的设计。从机械系统的组成来看,动力系统、传动系统、执行系统、控制系统都充满了运动的变化过程。,构型创新设计概念,机构构型、选型,为了一个原理，可以采用不同的机构，如杠杆原理可以采作连杆机构、齿轮机构、滑轮机构等。可利用机构的变异、组合、再生等创新方法构造出新型机构来。要实现不同的运动变换，应选择不同的机构或结构。,运动转换形式（一）,等速转动 等速转动 可以采用的机构有连杆机构（平行四边形机构），齿轮机构，挠性件机构（皮带传动、链传动，绳传动），摩擦轮传动。等速转动 变速转动 一般的连杆机构，非圆齿轮机构。等速转动 往复摆动 连杆机构，摆动从动件凸轮机构，气、液动机构。,运动转换形式（二）,等
7、速转动 单向移动 齿轮齿条件机构，螺旋机构，链传动机构，带传动机构。等速转动 间歇运动 棘轮机构，槽轮机构，不完全机构，气、液压传动机构。实现运动合成与分解 差动连杆机构，差动齿轮机构，差动螺旋机构。,机构的运动及动力特性（一）,连杆机构：承载能力大，加工精度高，但不宜用于高速。凸轮机构：可以输出任意运动规律的移动，但动程不大，办适应于轻载。螺旋机构：可实现微动、增力。工作平稳，精度高，但效率低。蜗杆机构：传动比大，体积小，但效率低，可以实现行程自锁。,机构的运动及动力特性（二）,齿轮机构：功率与转速的范围大，传动比精确度高，传动可靠，效率高。气、液压传动：运动形式比较灵活，控制方便，但制造使
8、作要求高，有密闭性要求。电器机构：利用电器、磁元件作为中介，可使机构快速启动，多用于控制系统。间歇机构：可以实现间歇进给、转位、分度；但有刚性冲击，设计加工的难度较大。,各种类型机构的性能、特点、价格,机构构型的注意事项,应尽量满足或接近功能目标：满足某一规定原理要求或运动形式变换要求的机构种类很多，宜采用多选淘汰法确定。要力求结构简单：运动链要短，构件与运动副数量要少，结构尺寸要适度，布局要紧凑。要方便制造，提高精度：低副机构要比高副机构容制造，在低副机构中，转动副比移动副更能保证精度。,机构构型的注意事项,保持良好的动力特性：要有较大的传动角，在高速运动的时候，要注意动平衡。尽量不采用杠件作高速运动的构件。保持高的机械效益与效率：机械效益是衡量机构省力程度的一个重要标志，是设计质量的反映。要选用较大的传动角，选用结构简单的机构。考虑动力源的形式：如果不是运动机械，考优先考虑用电源。如果是运动机械，则考虑用油或气源。按当地的资源进行合理的配置。,本章结束,
