第九章機械創(chuàng)新設(shè)計實例

1第九章機械創(chuàng)新設(shè)計實例2第一章

創(chuàng)新概論第二章創(chuàng)新思維與創(chuàng)造原理第三章原理方案的創(chuàng)新設(shè)計第四章機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計第五章機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計第六章反求工程及創(chuàng)新設(shè)計第七章TRIZ理論與創(chuàng)新設(shè)計第八章仿生原理與創(chuàng)新設(shè)計第九章機械創(chuàng)新設(shè)計實例第九章機械創(chuàng)新設(shè)計實例

聯(lián)軸器功能

機械中的常用部件，主要用于聯(lián)接兩軸并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。

任務(wù)的提出各類機械、機床的轉(zhuǎn)速、載荷、工作環(huán)境變化多端，要求設(shè)計人員不斷研制新型的聯(lián)軸器或改進聯(lián)軸器以適應(yīng)不同的工況。實例一聯(lián)軸器的創(chuàng)新設(shè)計3兩軸軸線的相對位移x軸向位移y徑向位移x

y綜合位移

偏角位移4套筒聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器撓性爪型聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器鏈條聯(lián)軸器膠板彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器尼龍柱銷聯(lián)軸器聯(lián)軸器可移式彈性剛性不能補償位移和偏移，不能緩沖減振能補償位移和偏移，緩沖減振能力低能補償位移和偏移，緩沖減振能力好固定式聯(lián)軸器分類能補償位移和偏移，有一定的緩沖減振能力5凸緣聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器6鏈條聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器尼龍柱銷聯(lián)軸器7

可移式聯(lián)軸器開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計從動軸n，T主動軸n，T左半聯(lián)軸器中間元件右半聯(lián)軸器聯(lián)接元件聯(lián)軸器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)聯(lián)接補償兩軸相對位移傳遞運動與轉(zhuǎn)矩安全保護維修再生潤滑密封吸震緩沖聯(lián)軸器功能樹聯(lián)接兩軸并傳遞運動與轉(zhuǎn)矩81.工作原理的創(chuàng)新構(gòu)思

確定可變元素

A—聯(lián)接功能；B—傳遞功能；C—補償功能

變化可變元素

(1)實現(xiàn)聯(lián)接的作用效應(yīng)形聯(lián)接、力聯(lián)接、化學(xué)分子聯(lián)接等。實現(xiàn)形聯(lián)接的措施鍵、十字滑塊、齒輪、螺旋等。

實現(xiàn)力聯(lián)接的措施過盈配合、螺栓、鉚接、焊接、繩等。

實現(xiàn)化學(xué)聯(lián)接措施化學(xué)膠等。

聯(lián)接性質(zhì)剛性、彈性。9(2)實現(xiàn)傳遞功能的作用效應(yīng)摩擦效應(yīng)、嚙合效應(yīng)、磁效應(yīng)、粘附效應(yīng)等。

實現(xiàn)聯(lián)接的措施齒輪傳動、帶傳動、摩擦輪傳動、鏈傳動、液壓傳動、蝸桿傳動等。

(3)實現(xiàn)補償功能的作用效應(yīng)構(gòu)件相對運動、構(gòu)件變形等。

實現(xiàn)補償?shù)拇胧┰黾釉幕顒佣?、加入中間元件、增加彈性元件。

2.結(jié)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)思

結(jié)構(gòu)方案的可變元素D—中間元件類型G—中間元件數(shù)量

E—中間元件材料H—位置

F—功能面形狀I(lǐng)—順序10可變元素變體工作原理方面聯(lián)接A類型A1形聯(lián)接力聯(lián)接化學(xué)分子聯(lián)接措施鍵十字滑塊齒輪過盈配合螺栓鉚接化學(xué)膠性質(zhì)A2彈性剛性傳遞B效應(yīng)摩擦效應(yīng)嚙合效應(yīng)流體效應(yīng)措施摩擦輪傳動帶傳動斜面?zhèn)鲃育X輪傳動鏈傳動齒條傳動液壓傳動補償C效應(yīng)(構(gòu)件)相對運動(構(gòu)件)變形措施增加元件活動度使用彈性元件加入中間元件聯(lián)軸器方案功能－技術(shù)矩陣11中間元件半聯(lián)軸器順序(半聯(lián)軸器)I布置H多于一個蛇形繩狀柔性件剛—彈性件鋼—橡膠液體氣體尼龍塑料木材塊狀板狀橡膠鋁合金銅鋼彈性體中間元件材料E螺旋形見后表中間元件類型D金屬—非金屬非金屬金屬圈狀片狀功能面形狀F一個中間元件數(shù)量G見后表彈簧片剛性體結(jié)構(gòu)方面變體可變元素周向軸向周向軸向中心面對面背對背面對背12

圓筒形U形圓筒形輪胎形錐盤形齒圈形多角形星形橢圓形圈狀F4

圓柱形圓錐形矩形菱形梯形十字形圓鼓形塊狀F3133.新型聯(lián)軸器的構(gòu)思

方案IA112—A21—B11—C2—D2—E21—F48—G1—H12—H22AAA–A14

方案IIA112—A22—B2—C3—D3—E31—F36—G1—H12—H2215實例二抓斗的原理方案創(chuàng)新設(shè)計

抓斗功能

主要用于就地裝卸大量散粒物料，用于河口、港口、車站、礦山、林場等處。

任務(wù)的提出目前使用的一些抓斗，還不能完全滿足裝卸要求。市場上希望有一種裝卸效率高、作業(yè)快、功能全、適用廣的散貨抓斗。

16抓斗開發(fā)設(shè)計任務(wù)書要求內(nèi)容1.功能方面(1)抓取性能好，有較大的抓取力(2)裝卸效率高(3)裝卸性能好，空中任一位置顎板可閉合、打開(4)閉合性能好，能防散漏(5)適用范圍廣，既可抓小顆粒物料，也可抓大顆粒物料2.結(jié)構(gòu)方面(1)結(jié)構(gòu)新穎(2)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊3.材料方面(1)材料耐磨性好(2)價格便宜4.人機工程方面操作方便，造型美觀5.經(jīng)濟、使用

安全方面(1)盡量能在各種起重機、挖掘機上配合使用(2)維護、安裝方便，工作可靠，使用安全(3)總成本低廉17維修再生容料自鎖升降運動左右前后運動停頓回轉(zhuǎn)運動安全自鎖過載保護維修再生安全卸放裝夾位移物料搬運起重機功能樹18顎板啟開加壓支承容料自鎖過載保護防散漏抓取容料抓放、運送物料抓斗功能樹安全顎板閉合上升自鎖升降下降停頓顎板啟開卸放19自鎖上升、下降、停頓支承加壓(顎板)閉合(顎板)啟開能量信息物料抓取物料卸放物料安全、維護再生提升物料容納物料抓斗功能結(jié)構(gòu)圖抓放物料搬運物料20

抓斗可變元素

A—能實現(xiàn)支承、容料和啟閉運動的原理機構(gòu)

B—能完成啟閉動作、加壓、自鎖的動力裝置21齒輪傳動B22螺桿傳動B21

氣壓B4液壓B3電力機械B2繩索─滑輪B1(啟閉、加壓、自鎖)

動力源形式B其他齒輪齒條機構(gòu)螺桿機構(gòu)杠桿機構(gòu)連桿機構(gòu)單(多)鉸鏈桿顎板啟閉機構(gòu)A變體可變元素抓斗原理方案功能－技術(shù)矩陣A1A3A2A5A422

評價準則A—抓取力大，適應(yīng)難抓物料B—可在空中任一位置啟閉

C—裝卸效率高D—技術(shù)先進

E—結(jié)構(gòu)易實現(xiàn)F—經(jīng)濟性好，安全可靠ABCDEF

A1B3

A1B21

A2B1長撐桿抓斗

A1B4

A1B1耙集式抓斗評價意見評價準則抓斗方案抓斗可行原理方案初步評價表23ABCDEF

?

A3B22

A3B21

A3B1

A2B4

A2B3評價意見評價準則抓斗方案

A3B3

A3B4

A4B21

A5B22??

A1B22

24

滿足六項準則的方案

A1B3、A1B4、A2B3、A2B4、A3B3、A3B4緊湊較強強強較優(yōu)較龐大較強強強普通同功率下結(jié)構(gòu)對環(huán)境溫度適應(yīng)性對濕度適應(yīng)性抗粉塵性能否進行復(fù)雜控制大中大較復(fù)雜較易較難中快小簡單較難容易輸出力動作速度響應(yīng)性控制裝置構(gòu)成速度調(diào)節(jié)維修再生液動氣動比較內(nèi)容液動氣動比較內(nèi)容動力源采用液壓和氣壓的抓斗性能比較表25

好

好

廣

較小

較復(fù)雜(二個以上液壓缸)

好

差

一般

較小

簡單(一個液壓缸)

好

好

一般

大

一般(二個液壓缸)A1B3A2B3A3B3抓取性能閉合性能適用范圍液壓缸行程結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度A1B3、A2B3、A3B3性能比較表A3B3方案液壓剪式抓斗A1B3方案液壓雙(多)顎板抓斗A2B3方案液壓長撐桿雙(多)顎板抓斗26實例三過載保護裝置的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

要求設(shè)計一個功能可靠、制造方便的過載保護裝置，它可使得當從動軸過載時