机械创新设计第2版 罗绍新 南京工程学院 主编 4机械创新设计－第四章新.ppt

第四章 再生运动链法创新设计 主要内容 再生运动链法创新设计流程——介绍机构再生运动链创新设计的基本思路和方法 再生运动链法创新设计应用——通过实例论述再生运动链原理及具体应用 再生运动链法设计应注意的问题——介绍构件相似性判断和多级方案筛选 再生运动链法创新设计实例——以铰链夹紧机构的设计实例来介绍再生运动链法创新设计 本章要求 要求掌握运用再生运动链法完成机械的创新设计。 基本思路： 以性能良好的现有机械为原始机构，并按一定比例确定各运动副的相对位置，抽象转化为机构运动简图。当不考虑构件的长度，仅考虑运动副的类型时，机构运动简图就成为机构示意图。 再将平面机构示意图中的高副用低副替代，移动副用转动副表示，通过释放原动件、机架，可将机构示意图转化为运动链，然后基于某些原则及约束条件，演化出众多的再生运动链。 从众多再生运动链中剔除现有机构，将其余所有的再生运动链生成机构运动简图，即可获得众多新型机构。 第一节 再生运动链法创新设计流程 根据机构运动再生原理进行机构创新设计的流程图 设计的一般步骤为： 1)确定原始机构——找出可用的已有机构，归纳拓扑特性，并以此作为运动链再生所依据的原始机构。 2)转化原始机构为一般化运动链——把原始机构转化为只含有连杆和转动副的一般化运动链。 3)求取一般化运动链图谱——应用数目综合理论，求得一般化运动链图谱。 4)再生出特定化运动链图谱——根据设计要求，将一般化运动链图谱再生出特定运动链图谱。 5)求取可用特定化运动链图谱——根据约束条件，从特定化运动链图谱中找出可用特定化运动链图。 6)求取可用机构图谱——将可用特定化运动链图谱转化成对应的机构，求得可用机构图谱。 7)获得新型机构图谱——从建立的可用机构图谱中，删除已有机构，获得可供选择的新型机构图谱。 第二节 再生运动链法创新设计应用 一、确定原始机构 方法一：设计人员根据设计对象的实际用途、提出的机构功能目标和工作原理，设计出新的机构。 方法二：设计人员从实际机械中已应用的与设计要求功能相近的机构中挑选出的机构。 选取五十铃越野摩托车后轮悬置机构作为原始机构，讨论再生运动链原理及方法。 研究分析这三种已有设计，可归纳出它们的拓扑构造特性如下： 1）悬挂装置是一个自由度为1的平面机构。 2）机构由6个杆件和7个运动副组成。 3）机构中有6个转动副（a、b、c、d、e、f；R)。 4）机构中有1个移动副（g；P）。 5）机构中有1个固定机架（构件1；Gr）。 6）机构中有1个铰支杆（构件2；Li）。 7）机构中有1个摆动杆（构件3；Li），其一端与机架铰接，另一端与后轮联接。 8）机构中有1个平面运动杆（构件4；Li）。 9）机构中有1个减振装置，由活塞杆（构件5；Pi）和汽缸体（构件6；Cy）组成。 选五十铃RM250X Full-f1oater越野摩托车的后轮悬挂装置为原始机构，得出其运动简图。 二、转化原始机构为一般化运动链 机构的一般化是根据下面一般化原则来制定的： 1)所有的运动副都需转化成一般化运动副。 2)所有的构件都需转化成一般化连杆。 3)原始机构与其所对应的一般化机构，所有构件与运动副之间的关系应保持一致。 4)原始机构与其所对应的一般化机构，其自由度数应保持不变。 根据上述一般化原则，制定运动副和构件的一般化规则，作为机构一般化的依据。弹簧、滚动副、高副、移动副、液压缸等的一般化规则图例见表4-1 。 机构一般化方法的流程图 对五十铃RM250X Full-floater越野摩托车后轮悬置机构，其机构一般化过程如下： 1)把固定杆（构件1）一般化为二副杆（构件1）。 2)把主动件曲柄（构件2）一般化为三副杆（杆2）。 3)把摆动杆（构件3）一般化为三副杆（杆3）。 4)把连杆（构件4）一般化为二副杆（杆4）。 5)把减振器的活塞和气缸体（构件5和构件6）一般化为二副杆（杆5和杆6）。 6)把移动副（g）一般化为转动副。 7)把固定件——机架释放。 转化成六杆七副一般化运动链 三、求取一般化运动链图谱（非同构运动链） 应用机构数目综合理论，可以得到与一般化运动链的杆数、运动副相同的全部可能的运动链图谱。设计者在得到一般化运动链之后，可以从运动链图谱中查得所需的一般化运动链图谱。 对于上图的六杆七副单自由度运动链，其对应的最多非同构运动链形式有两种。 四、再生出特定化运动链图谱 由一般化运动链图谱，根据设计要求，经特定化程序再生出特定化运动链图谱。 机构特定化的目的是：在满足一定的设计要求的条件下，从一般化运动链图谱中，指定构件和运动副的具体类型，获得能够满足设计要求的特定化运动链图谱。 对于越野摩托车后轮悬挂装置而言，其设计要求是： 1）必须有1个固定杆作为机架。