機械機構結構設計概念和目的論文

隨着社會的發展和社會的進步，機械行業需要解決的問題越來越多樣化，同時也對機構構型的設計提出了更高的要求。要解決現實中面臨的這些問題，就需要進行創新設計，以推動機械業的不斷髮展和進步。機構構型的創新設計會提高機械的性能，簡化機器的內部構造，提高行業的工作效率，降低能耗，減少污染，提高機器設備的準確度和精確度，對整個機械行業的發展中有十分積極的意義。

1機械機構構型創新設計概述

機械機構仍然是機器的重要組成部分。在現代機械產品的創新開發中，從原理的構思、運動尺寸的確定，機器性能的分析以及結構形狀的探討，無不和機構設計的基本理論和基本方法有着相當緊密的聯繫。機械機構構型創新設計的目的是按照要求設計出符合條件的新機構，在總體方案設計階段突破傳統的設計方法，採用創造性思維，實現從選型設計向構型設計的轉變。機構構型創新設計是一個比較抽象和複雜的設計過程，在沒有任何依據，憑空設計出一種新機構是非常困難的。所以，可以採用再生設計的方法來實現機械機構構型的創新設計，即借鑑和吸收現有的機構設計特點，運用創造性的思維和方法，通過類型創新得到新的機構構型。

2機械機構構型創新設計的原理

2.1機構組合原理

事實上，在結構設計中和運用實踐中，運用用單一的機構不能滿足要求，不能完成任務。齒輪機構具有良好的運動性能和動力特性，但運動形式太簡單；棘輪機構儘管可以進行間歇運動，但他的運動特性太差；連桿機構運動簡單，使用方便，但是很難實現一些特殊運動規律；凸輪機構可以實現任意運動，但是行程的可調性太差。所以，在實際運用中，單一的機構往往具有自身的缺陷與不足，而為了彌補各自的不足，在機構構型創新設計中我們可以把兩種或兩種以上的機構進行組合，充分利用各自的性能，發揮各自的優勢，創造出符合要求的新型機構。

2.2機構變異原理

這種原理的而基本思路是：首先要確定一個原始機構，並對該機構的結構組成和功能約束進行分析。然後通過一般化的處理將機構運動簡圖轉化為一般化的運動鏈。再採取措施使運動鏈的結構系列化，即將運動鏈進行排列組合，找出其中的不同結構形式。最後按照該機構構型的功能所賦予的約束條件，演化成眾多的再生運動鏈和相應的新機構。

3機械機構構型創新設計的原則

機械行業是一個比較古老的行業，經過其漫長的發展和演進，已經形成了很多關於機械機構構型設計方面的原則，這些原則對機械機構構型設計實踐重要的指導意義。事實上，也只有遵循這些基本原則，才有可能使具有實用價值的機構構型設計得以實現。總的來説，機械機構構型創新設計的原則包括以下幾點。

3.1縮短機構運動鏈原則

運動鏈太長會加大震動，增加積累誤差，也增加了機械設計的成本。所以，在機構構型創新設計中，要儘量縮短運動鏈，以減小震動，減小積累誤差，降低機械設計成本。

3.2恰當選擇運動副原則

運動副是兩構件直接接觸組成的`可動連接，它限制了兩構件之間的某些相對運動，在機械機構構型設計中常用的是高副和低副。高副和低副各有自己的特點，低副在接觸部分的壓強較低，因而比高副更加耐磨損。在機械機構構型設計中，要充分認識高副和低副的不同特點，根據設計的實際需要選擇使用，充分發揮運動副的優勢，取長補短。

3.3恰當選擇原動機原則

原動機是指用能源產生原動力的一切機械，包括熱力、水力、風力、電力發動機等，機械也需要原動機，以提供動力，保障正常的運行工作。在機械機構構型設計中，要根據機械的具體要求選擇適合的原動機，為了保證機械的正常運行，在設計中，可以考慮採用多個原動機，以保障充足的動力。

3.4縮小機構的尺寸原則

機構尺寸的大小對機械性能的發揮有着重要的作用。機構尺寸較小，佔用的空間較少，有利於各個部分功能的發揮和空間的有效利用，反之，尺寸較大則不利於機械整體性能的發揮。為了縮小機構的尺寸，在設計中可以適當的選擇凸輪、連桿、滑塊等，以提高空間的使用效率，增加機械的整體性能。

4機械機構構型創新設計的實例

4.1利用組合原理創新設計的機械機構構型實例

設計一個間歇衝壓裝置並將該裝置安裝在一條流水生長線上，同時要求壓力符合要求，結構緊湊，效率高。該設計方案電動機輸出的是旋轉運動。連桿1、連桿2和大輪構成凸輪—連桿—滑塊結構，這種機構可以將旋轉運動轉化為直線往復運動。該設計的直線往復運動由連桿3、連桿4、連桿5構成，並且這三個連桿與中心呈對稱分佈，滿足工作壓力的要求。總之，該機構結構清晰，將旋轉運動變成了直線往復運動，收到的效果也顯著。此外，該機構擁有兩個輸出裝置的配備，使得一機兩用得以實現，不僅提高了機構構型的空間利用率，也有利於加工產品的效率的提高。

4.2利用變異原理創新設計的機械機構構型實例

為了滿足某些工藝的要求，使機構具有某些特殊性能，實踐中我們可以改變某些機構的結構，設計出新的機構構型，如圖1所示。該圖的左側為傳統的擺動從動件圓柱凸輪結構，從理論上來説，除了兩個特殊點之外，擺角越大，擺杆的準確度越低，而經過改進後，凸輪2以角速度ω轉動時，導杆3隨着滾子4上下移動。滾子4又帶動擺杆5以角速度ωo上下襬動，與此同時，擺杆5與擺快6作相對運動，擺快6和機架1相對轉動實現了運動過程的自我調適。該機構彌補了傳統機構的缺點與不足，突破了相對擺角的侷限，並且擺動運動規律，擺動也十分精確，是典型的機械機構構型。