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3机械创新设计-第三章

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《机械创新设计》课程教学大纲

《机械创新设计》课程教学大纲

《机械创新设计》课程教学大纲一、课程名称中文名称：机械创新设计英文名称：Machinery Innovation Design二、课程代码11113103三、课程属性专业必修课四、学时数、学分数48（理论学时：44实验学时：4）、3学分五、适用专业四年制本科机械电子工程专业、机械设计制造及其自动化专业、机械工程专业。

六、编制者编制：唐剑兵七、编制日期2015年7月八、本课程的目的和任务本课程是本科机械设计制造及其自动化、机械电子工程、机械工程等专业的一门必修课。

创新设计的目标和任务是训练创新思维、学习创新方法、培养创新设计能力。

通过国际化创新思维的比较，帮助学生建立创新设计的思想，培养学生国际化创新意识和能力，打好创造发明的理论和实践的基础。

中国应该学习和改进创新思维，走向世界的前列。

创新是全世界的基本行为，创新教学适合双语教学，打破国际界限，进入英语讨论环境，在通用语言环境下比较优秀创新思想，树立自己的先进创新理念。

本课程通过阐述国际创新设计思想，达到创新理念的树立；创新思维的形成；创新方法的使用；创新活动的指导四大目的，带领学生一边学习，一边创造性实践。

在系统阐述设计创新和创造的基本原理基础上，介绍了设计问题、创新设计策略、设计创新过程、创新产品特性，创新人文特性等内容，用对比的方法，强调创新不只是技术改进，而是技术，市场，社会效益的综合改进，搭建创新与应用的桥梁。

并联系实例构建了“机械创新设计大赛”、“工程训练综合能力大赛”、“机器人大赛”和“创新创业训练计划”等4大实际任务模块，以项目为导向分析和引导相关课程内容的讲授，并结合实验和实训，最终实现学以致用，手脑并用，以大赛的实际创新产品体现教学的效果。

九、课程的基本要求和特点本课程的学习，要求学生具有活跃的思维能力和较强的动手能力，在掌握正确的创新思维和创新方法后，能开动脑筋，按照一定的功能要求，自己动手设计出新型的机构或装置，并加以实验验证。

机械创新设计第三章 常用创新设计的基本原理

机械创新设计第三章 常用创新设计的基本原理

第一节 综合创新原理
1) 综合能发掘已有事物的潜力，并且在综合过程中产生新的价值。 2)综合不是将研究对象的各个要素进行简单的叠加或组合，而是 通过创造性的综合使综合体的性能产生质的飞跃。 3)综合创新比起开发创新在技术上更具有可行性，是一种实用的 创新思路。
第二节 分离创新原理
图3-3 分离创新原理的模式
第四节 逆向创新原理
1.功能性逆向创新 2. 结构性逆向创新 3.因果关系逆向创新
第五节 还原创新原理
例3-5 食品保鲜研究。 例3-6 洗衣机的开发。
ห้องสมุดไป่ตู้
第六节 物场分析原理
一、物场分析的概念 物场分析法（Substance⁃Field）是前苏联学者阿奇舒勒在发明
问题解决理论TRIZ中提出的一种创造原理，这种创新理论提出， 解决创造课题的本质问题是消除课题的技术矛盾，而技术矛盾是 由物理矛盾决定的，因此，只有消除物理矛盾，才能最终解决创 造课题。为了分析和消除这类矛盾，可以运用物场分析原理。这 个方法的基础是对“最小技术系统”的理解和分析：在任何一个 最小技术系统中，至少有一个主体S1，一个客体S2和一个场F，三 者缺一不可，否则不能发生技术作用。
例3-1 “椰菜娃娃”奇迹及启示。 1)设计师在设计时应具有营销的观念，以销定产，以顾客的需要 为中心，以销售指导产品的设计和生产，满足和服务顾客的需要， 这样才能设计出受客户欢迎的产品。 2)在现代社会中，产品除了满足功能方面的要求外，更重要的是 满足心理、人文、审美等方面的需要。
第三节 移植创新原理
3.增加 4.变换
第六节 物场分析原理
1)指定物体S1。
图3-6 新型割草机
第六节 物场分析原理
2)确定场F。 3)指定物体S2。 4)改变刀体锥面，使其与主轴锥孔不是以整个圆锥面接触，而是 以多数点的形式接触，如图3-7c所示。

机械创新设计基础ppt课件

机械创新设计基础ppt课件
29
第三节 影响创造能力的非智力因素
5.组织能力 组织能力是指对杂乱的局面或事物进行
妥善安排，合理调配的指挥运筹能力。
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第四节 影响创造能力的智力因素
我们要培养自己的创造能力，就应该 注重上述这些非智力训练，除此之外，搞 创造发明还必需具有一定的知识，知识就 是力量，现代社会已经进入了知识经济的 时代，没有知识必将一事无成。
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第一节 综合创新原理
图3-2为一种小型车、钻、铣三功能机 床。它是适应小型企业、修理服务行业加 工修配小型零件运用综合原理开发设计出 来的小型多功能 机床。安的设计特点是： 以车床为基础，综合钻床、铣床主要箱而 成的。
36
37
第一节 综合创新原理
从大量的创新实践中可知， 综合就是创造。
38
13
第一节 人类的思维
抽象思维是以抽象的概念、判断和推 论为形式的思维方式，概念是客观事物本 质属性的反映，判断是两个概念的联系， 推论则是两个以上判断的联系。
14
第一节 人类的思维
2.发散思维与收敛思维 发散思维又叫分散思维、求异思维、
开放思维等。它是根据提供的信息，多方 位寻求问题的答案的思维方式。
6
第四节 机械创新设计
3.技术方案设计——进行总体设计和结构设 计，完成产品全部生产图纸，编制设计说 明书、工艺卡等 技术文件 总体设计要树立全局观念、首先要考 虑各子系统的分解。按照执行系统、传动 系统、操纵系统、支承形式的顺序找出实 现各功能的作用原理，再考虑实现系统总 功能的要求，将各分功能的作用原理进行 合理的组合，在众多的原理方案中选择几 个，然后进行综合评价，如对可靠性、成 本、寿命、适用性等比较选优。
7
第四节 机械创新设计

机械创新设计课程设计

机械创新设计课程设计

机械创新设计课程设计一、课程目标本章节“机械创新设计课程设计”旨在达成以下目标：1. 知识目标：（1）掌握机械设计的基本原理和概念；（2）了解我国机械行业的发展现状和趋势；（3）学会运用创新思维方法进行机械设计；（4）熟悉机械设计的相关规范和标准。

2. 技能目标：（1）能够运用所学的理论知识进行简单的机械创新设计；（2）具备分析机械设计案例的能力，并提出优化方案；（3）掌握使用CAD软件进行机械零件绘制和装配的基本操作；（4）具备团队协作和沟通交流的能力，能够完成小组设计任务。

3. 情感态度价值观目标：（1）培养学生对机械设计的兴趣和热情，激发创新意识；（2）增强学生的工程意识，培养严谨的科学态度；（3）提高学生的环保意识，关注绿色设计和可持续发展；（4）培养学生具备良好的职业道德，尊重知识产权，遵循设计伦理。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论知识与实际应用相结合。

学生特点：高中阶段学生具有一定的物理和数学基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的动手能力和创新潜能。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容根据课程目标，本章节“机械创新设计课程设计”的教学内容如下：1. 机械设计基本原理：包括力学基础、材料力学、机械原理等，参考教材第二章；2. 机械设计方法：介绍创新设计思维方法、设计流程和设计原则，参考教材第三章；3. 机械设计案例分析：分析国内外典型机械设计案例，总结成功经验和启示，参考教材第四章；4. 机械设计规范与标准：学习相关国家标准和行业规范，了解设计过程中的合规性要求，参考教材第五章；5. CAD软件应用：学习CAD软件的基本操作，包括零件绘制、装配设计和工程图绘制，参考教材第六章；6. 机械创新设计实践：分组进行创新设计项目，结合所学理论知识，完成设计方案和实物制作。

机械设计课程设计王大康

机械设计课程设计王大康

机械设计课程设计 王大康一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理，理解机械结构的功能和组成。

2. 使学生了解并能够运用机械设计的相关知识，如力学、材料力学、机械制图等，完成简单的机械设计。

3. 培养学生对机械设计过程中涉及的参数计算、方案比较和优化方法的应用能力。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械零件设计和绘制机械图纸的能力。

2. 培养学生运用相关工具和设备进行机械加工和组装的能力。

3. 提高学生解决实际工程问题的能力，包括分析问题、提出方案和实施改进。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计学科的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神。

2. 培养学生的团队合作意识和沟通能力，使学生能够在团队中发挥积极作用。

3. 引导学生关注机械设计在国民经济发展中的重要作用，培养学生的社会责任感和使命感。

本课程针对高中年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合。

在教学过程中，充分考虑学生的认知水平、兴趣和特长，以项目为导向，激发学生的学习兴趣和积极性。

课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学设计和评估中，确保学生能够达到预定的知识、技能和情感态度价值观目标。

二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械结构功能、机械设计要求、设计方法和步骤。

- 教材章节：第一章 机械设计概述- 内容：机械结构功能分析、设计要求及设计流程。

2. 机械设计基础知识：涵盖力学、材料力学、机械制图等基本理论知识。

- 教材章节：第二章 机械设计基础知识- 内容：力学原理、材料力学性能、机械制图标准及规范。

3. 机械零件设计：包括轴、齿轮、轴承、联轴器等常见零件的设计方法和计算。

- 教材章节：第三章 机械零件设计- 内容：轴的设计、齿轮的设计、轴承和联轴器的选用与计算。

4. 机械设计实例分析：分析典型机械设计案例，理解设计过程中的参数计算、方案比较和优化方法。

- 教材章节：第四章 机械设计实例分析- 内容：案例分析、参数计算、方案比较及优化。

第三章 机械运动形态与变换

第三章 机械运动形态与变换
四、机械运动的制动与控制
种类有：机械式、电磁式、液压式、液力式、气动式
可用于刹车、防止逆转等
11 醉翁亭记
1．反复朗读并背诵课文，培养文言语感。
2．结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。
3．把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
4．体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下《岳阳楼记》，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者——北宋大文学家、史学家欧
三、连续转动到往复摆动的运动变换与实现机构
主要有：曲柄摇杆机构、曲柄摇块机构、 摆动导杆机构摆动、从动件凸轮机构等
机械创新设计课件 内蒙古科技大学机械工程学院
四、连续转动到往复直线移动的运动变换 与实现机构
主要有：曲柄滑块机构、正弦机构、直动从 动件凸轮机构、带或链传动机构、 齿轮齿条机构、螺旋传动机构。
6.链传动机构
也是一种适合较大中心距的传动机构，输出 同向的减速或增速连续转动。其传动比为两链 轮齿数之反比。
7.绳索传动机构
不能传递较大的载荷
机械创新设计课件 内蒙古科技大学机械工程学院
8.液力传动
是利用液体的动能把主 动轮的转动传递到从动轮 ，也称为液力藕合器。
9.钢丝软轴传动机构
由多组钢丝分层卷绕而 成，具有良好的挠性，能 够把回转运动灵活地传到 空间任意位置。
机械创新设计课件 内蒙古科技大学机械工程学院
2.摩擦轮传动机构
难以传递过大的动力，主要 应用在仪器中传递运动。
机械创新设计课件 内蒙古科技大学机械工程学院

《第三章第4节简单机械》作业设计方案-初中科学浙教版13九年级上册

《简单机械》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在帮助学生巩固第一课时所学的简单机械知识，包括机械的基本概念、种类及功能等，通过实际操作加深学生对机械的感性认识，培养学生分析问题和解决问题的能力，提升学生对机械科学的应用意识与探索精神。

二、作业内容作业内容主要包括三部分：知识回顾、实验操作及案例分析。

（一）知识回顾1. 回顾《简单机械》的基本概念和涉及的常见机械种类，包括杠杆、滑轮、轮轴等。

2. 了解每种机械的基本工作原理及实际应用。

（二）实验操作1. 选择生活中的简单机械（如手摇式铅笔刀）进行观察与描述，通过亲身体验来感知机械的运行原理。

2. 小组协作完成简单机械模型的制作（如滑轮组），记录制作过程并阐述模型功能。

（三）案例分析选取若干典型机械（如桥梁中的吊桥），结合课本内容，分析其运用简单机械的原理和优点，以及在实际中的应用价值。

三、作业要求1. 每位学生需独立完成知识回顾部分，并形成简要的文字记录或思维导图。

2. 实验操作部分需小组合作完成，并提交小组作品照片或视频，以及详细的制作过程描述和模型功能说明。

3. 案例分析部分需结合课本内容与实际案例，形成完整的分析报告，报告应包括对案例的详细描述、应用原理的分析以及个人见解或思考。

4. 所有作业均需按时提交至指定平台或邮箱，并在作业中注明姓名、班级及学号。

四、作业评价作业评价将依据以下标准进行：1. 准确性：知识回顾的准确性及对机械原理的理解程度。

2. 创新性：实验操作中的创意及模型制作的独特性。

3. 团队协作：小组协作的默契程度及作品完成度。

4. 文字表达：案例分析报告的条理性、逻辑性和表达清晰度。

五、作业反馈1. 教师将对每位学生的作业进行批改，并给出详细的评价及建议。

2. 优秀作品将在班级内进行展示，并给予一定的奖励。

3. 对于普遍存在的问题，将在课堂上进行讲解和指导，帮助学生更好地掌握相关知识。

4. 鼓励学生之间互相评价作品，促进交流与学习。

机械创新设计智慧树知到答案章节测试2023年上海理工大学

第一章测试1.国产大飞机的设计为机械创新设计的（）。

A:反求设计B:经验设计C:开发设计D:变异设计答案:C2.开发设计具有开创性和探索性，其设计风险较大。

A:错B:对答案:B3.机械的创造发明大多属于机械机构方案的创新设计。

A:错B:对答案:A4.机械创新设计有高低层次之分，这可用创新度来衡量。

A:对B:错答案:A5.机械创新设计的类型主要有，开发设计，变异设计，反求设计。

A:对B:错答案:A6.机械创新设计的特征是，独创性，实用性，多方案优选。

A:错B:对答案:B第二章测试1.从工作机理上来说潜水艇设计采用的思维方式为（）。

A:灵感思维B:抽象思维C:逆向思维D:类比思维答案:D2.分割原理包含以下几个部分：（）。

A:增加物体相互独立部分的程度B:把物体分成容易组装和拆卸的部分C:都是D:把一个物体分成相互独立的部分答案:C3.被誉为TRIZ之父的阿奇舒勒是（）科学家。

A:日本B:英国C:美国D:俄国答案:D4.“网球拍减轻总体重量，增加头部重量，以保持击球力量”体现了（）。

A:各性能参数的协调B:结构上的协调C:提高柔性法则D:工作节奏/频率上的协调答案:A5.发明原理1“分割”的效能是（）。

A:消除有害作用B:提高系统效率C:提高系统协调性D:改善操作和控制答案:C6.“炮管直径必须足够大以使一个个的炮弹容易射出，但同时又必须是足够小以免火药爆炸推力的泄露”属于（）。

A:基于条件的分离B:整体与部分的分离C:时间分离D:空间分离答案:D7.系统分析法包含以下哪几类方法（）A:设问探求法B:特性列举法C:形态分析法D:缺点列举法答案:ABCD8. TRIZ理论核心思想，主要有（）。

A:冲突B:40条创新原理C:专业理论基础D:技术系统进化法则答案:ABD9.冲突矩阵是由39个（）与39个( )构成的矩阵。

A:恶化参数B:负向参数C:正向参数D:改善参数答案:AD10.抽象思维的思维材料侧重于语言、思维推力、数字、符号。

机械创新设计复习手册

机械创新设计复习手册第一章绪论第一节创新与创新方法1、发现是指原本早已存在的事物，经过人们不断努力和探索后被人们认知的具体结果。

2、发明是指人们提出或完成原本不存在的、经过人们不断努力和探索后提出的或完成的具体结果。

3、创造也是一种完成新成果的过程，但可能具有一定的参照物，而不强调原本不存在的事物。

4、创新是指提出或完成具有独特性、新颖性和实用性的理论或产品的过程。

5、创新与创造关系：无本质差别，创新是创造的具体实现。

但创新更强调创造成果的新颖性、独特性和实用性。

6、从创新内容分，创新分为知识创新、技术创新、应用创新。

技术创新：针对具体的事物，提出并完成具有新颖性、独特性和实用性的新产品的过程。

应用创新：把已存在的事物应用到某个新领域，并发生很大的社会与经济效益的具体实现过程。

7、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有到新的创新。

8、设计指根据社会或市场的需要，利用已有的知识和经验，依靠人们思维和劳动，借助各种平台（数学方法、实验设备、计算机等）进行反复判断、决策、量化，最终实现把人、物、信息资源转化为产品的过程。

9、创新设计：是指在设计领域中，提出的新的设计理念、新的设计理论或设计方法，从而得到具有独特性和新颖性的产品。

10、机械创新设计：是指机械工程领域内的创新设计，它涉及机械设计理论与方法的创新、制造工艺的创新、材料及其处理的创新、机械产品维护及管理的创新。

第二节常规设计、现代设计与创新设计1、机械设计方法可以分为正向设计和反向设计，正向设计可以分为常规设计、现代设计和创新设计。

2、常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明书的过程。

3、现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础，运用现代设计理念进行的机械设计。

4、机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识，进行创新构思、设计出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活动。

机械创新设计课程教学大纲

《机械创新设计》课程教学大纲课程名称：机械创新设计英文名称：Mach inery Inno vati on Desig n课程代码：11113103一、课程基本情况1.学分：2 学时：32 （理论学时：28 实验学时：4 ）2.课程类别：专业限定选修课3•适用专业：机械设计制造及其自动化4•适用对象：本科5•先修课程：机械原理机械设计机械制图6.教材与参考书目教材：《机械创新设计》，高志刘莹编著，清华大学出版社，2009年。

二、课程介绍机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想，从创新的理论出发，重点掌握机械创新设计中有效的创新方法，通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍，以及创新设计的实例的引入，使学生对创新的方法有了更全面的了解•从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力•此外通过创新失误的原因了解，提高从事创新设计的实践成功率•在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。

本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用，创新是人类文明进化，发展的动力，是科技进步、发展的动力，是人类社会发展的动国力，所以在大学中必须开设创新课程。

三、课程内容、学时分配及教学基本要求第一章（单元）绪论（共2学时）（一）教学内容：第一节创新的含义知识要点：，创新的实用性和新颖性第二节创新的意义知识要点：创新是一个民族发展的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力第三节创新与设计知识要点：创新是设计的本质属性第四节创新学与创新教育知识要点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为。

第五节设计理论与教育知识要点：设计是一种创造性的实践活动，设计水平的更是成为国家核心竞争的标志，于是，人们发现了多种设计理论和方法，并创立了各类学科体系。

第六节本课和的教学内容和方法知识要点：本门课程的教学内容是介绍创新机械设计的典型方法和生动的实例。

教学重点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为的理解。

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•例3-1 图示的缝纫机梭心摆动机 构，前置子机构为铰链四杆机构， 后置子机构为导杆机构，其中导 杆OBC与摇杆OBB联为一体。当主动 曲柄OAA回转时，从动摇杆OBB作往 复摆动，其最大摆角为3，该摆 角满足不了缝纫机梭心摆动的摆 角要求，为此，通过串联一导杆 机构，则摇杆OCC的摆角5可达 200°左右，增大了输出摆角，即 可满足缝纫机梭心的摆动要求。 该串联式机构组合实现了输出摆 角增大作用。
•连杆机构的结构设计时，要注意以下问题： •(1)各构件的运动不能发生干涉——当构件安装位置 不当时，有可能使杆件运动发生干涉，此时可通过 改变杆件的安装平面来解决。 •(2)机构平衡——机械在高速运行时所产生的惯性力 和惯性力矩会造成机器的强烈振动与噪声，由惯性 力引起的运动副中动压力的急剧增加，会加剧机件 的磨损和疲劳失效，从而降低机械的运动精度和平 稳性。故应将机构平衡与结构设计一并考虑。 •(3)机构系统的运动精度——影响机构系统运动精度 的主要原因有尺寸误差、运动副的间隙误差、构件 的弹性变形等因素。
r3' H 2 1 r R 3
' r 当 3 r3 时，H>4R。
该串联式机构组合， 实现了输出行程成 倍增大作用。
•2)前置子机构为凸轮机构——通常后置子机构利用 凸轮机构输出构件的运动规律，改善后置子机构的 运动特性，或使其运动行程增大。后置子机构可以 是连杆机构、齿轮机构、槽轮机构等。 •例3-4 增大运动行程的凸 轮—连杆机构，前置子机构 为摆动从动件凸轮机构，后 置子机构为摇杆滑块机构。 凸轮机构的从动件与摇杆滑 块机构的主动件联为一体。 该机构利用一个输出端半径 r2大于输入端半径r1的摇杆 BAC，使C点的位移大于B点 的位移，从而可在凸轮尺寸 较小的情况下，使滑块获得 较大行程。
常 见 的 轴 毂 联 接 方 式 的 结 构
•3.支承的变异——包括支点位置变异和支点轴承的 种类及其组合的变异。
两支点轴系承受轴向载荷情况
其中g、h、j、l、n、o、p方案为过定位方案，实际均不采用， 其余9种方案中b、e方案，i、c方案，d、m方案分别为对称方 案，故实际上有6种方案在不同场合被采用。
•2.常用构件的结构设计 •(1) 齿轮类构件的结构设计 •如齿轮不大时，可做成圆盘状 •大一些可做成凹心腹板状 •为减轻重量，还可在其腹板处开孔 •当齿轮较小时，可把齿 轮与轴做成一体式的齿 轮轴 •更大的齿轮可做成辐条 状齿轮
•(2)凸轮类构件的结构设计 凸轮以直接接触传递运动，因而容易导出准确且 多种动作，其显著特点是能从几何学角度上做出任意 而复杂的动作。凸轮的类型主要有盘形凸轮、移动凸 轮、圆柱凸轮及圆锥凸轮。凸轮类构件的结构设计与 其从动件的形状、锁合 方式、加工方法及凸轮 的尺寸有密切关系。如 凸轮的基圆半径较小， 采用弹簧锁合时，常做 成凸轮轴形状；如凸轮 的基圆半径较大，可做 成盘状凸轮，通过键与 转轴联接。
•四、结构方案的变异设计
•1.功能面的变异 •零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能 表面的设计是零部件设计的核心问题。通过对功能 表面的变异设计，可得到为实现同一技术功能的多 种结构方案。 •螺钉用于联接时需要通过螺钉头部对其进行拧紧， 而变换旋拧功能面的形状、数量和位置，可得到螺 钉头的多种设计方案。（图3-13a、b、c）头部结构 使用一般活动扳手拧紧，可获得较大的预紧力，但 不同的头部形状所需的最小工作空间（扳手空间） 不同；（图3-13d）滚花型螺钉头和（图3-13e）元 宝型螺钉头主要用于手工拧紧，预紧力较小；（图 3-13f、g、h）的扳手作用在螺钉头的内表面，所需 联接处空间小，但需专用扳手；（图3-13i、j、k、 l）分别是用“十字”和“一字”旋具拧紧的螺钉头 部形状，所需扳手空间小，但拧紧力矩也小。
•3)前置子机构为齿轮机构 齿轮机构的输出通常为 转动或移动。后置子机构可以是各种类型的基本机 构，可获得各种减速、增速以及其它的功能要求。
•例3-5 齿轮和圆柱凸轮组合的行程增大（减小）机构，前 置子机构为齿轮机构，后置子机构为圆柱凸轮机构。齿轮2与 凸轮3、5固定联接，齿轮1转动时，齿轮2带动凸轮一起转动， 但由于凸轮机构5－4中的从动件4不能左右移动，故凸轮5边 转边移，凸轮3也边转边移，带动从动件6往复移动，使从动 件6的行程增大或减小。若凸 轮3、5曲线槽的升程分别是s3、 s5，从动件6的移距s6则是s3与 s5的合成：
•二、运动副的结构设计 •1.转动副的结构设计 •转动副是机械中最常见的运动副，沿圆周提供封闭 的约束。可使用滚动轴承或滑动轴承。 •一般情况下，滚动轴承内圈随轴转动，外圈不动； 特殊情况下也可相反使用。
•2.移动副的结构设计 移动副的结构比较复杂，可以用高副式的移动副，也 可用低副式的移动副。a为常见移动副简图，b为重力 封闭，c为重力封闭与形封闭相结合，d为重力封闭点 接触式，e为柱面移动副，f为带滑键的柱面移动副， g为形封闭点接触式，h为形封闭结构，i为滚子与轮 轨接触形成，j为 滚子与滑槽接触 形成。
第三章
机构的结构设计与创新
• 主要内容： • 机构的结构分析及设计——包括构件、运动副、机 构系统的结构设计和结构方案的变异设计 • 机构的组合与创新——包括串联式、并联式、复合 式和叠加式机构组合与创新 • 机构的演化与变异——包括运动副、构件、机架的 变换与创新，机构的等效变换与创新，机构运动原 理的仿效与创新 • 机构的选型与创新——介绍机构选型的原则、方法 和机构的综合 • 机械结构创新设计实例——介绍平动齿轮传动机构 的设计
•2)力锁合联接——依靠被联接件表面间的压力所派 生的摩擦力传递转矩和轴向力，表面间压力的产生 可依靠多种不同的结构措施。 •过盈配合是一种常用的结构措施，但过盈联接的装 配与拆卸都很不方便，并引起较大的应力集中。 •其它有楔键联接、弹性环联接、圆柱面过盈联接、 圆锥面过盈联接、顶丝联接、容差环联接、星盘联 接、压套联接和液压涨套联接等，其中有些是通过 在联接面间楔入其它零件（楔键、顶丝）或介质 （液体）使其产生过盈；有些则是通过调整使零件 变形（弹性环、星盘、压套），从而产生过盈。
•2.联接的变异 •联接的作用是通过零件的工作表面与其它零件的相 应表面的接触来实现的，不同形式的联接由于相接 触的工作表面形状不同，表面间所施加的紧固力不 同，从而对零件的自由度形成不同的约束。 •下面以轴毂联接为例： •(1)固定联接——不具有相对运动自由度，固定联接 需要限制6个相对运动自由度。 •1)形锁合联接——通常要求被联接表面为非圆形。 常用的形锁合联接有销联接、平键联接、半圆键联 接、花键联接、成形联接和切向键联接等。
•一、串联式机构组合与创新
•1.串联式机构组合的原理与创新方法 •串联式机构组合是指若干个单自由度的基本机构顺 序联接，以前一个机构的输出构件作为后一个机构 的输入构件的机构组合方式。 •2.串联式机构组合的主要功能分析 •(1)Ⅰ型串联式组合 •1)前置子机构为连杆机构 连杆机构的输出构件一 般是连架杆，它能实现往复摆动、往复移动及变速 转动输出，可具有急回特性。常采用的后置子机构 有：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、槽轮机构、 棘轮机构。
• 本章要求 • 在学习构件结构设计时，要从材料选择出发，所确 定的结构除应能够实现原理方案所规定的动作外， 还应该满足对结构的强度、刚度、稳定性、精度、 工艺性、寿命、装配、经济性、可靠性等方面的要 求。 • 要熟悉各种常见结构方案的变异，掌握结构设计方 案的分析方法，以便找到合适的结构方案来满足功 能要求。 • 通过了解和掌握各种机构的组合方式，便于将各种 基本机构组合起来创新设计出机构组合系统。 • 熟练掌握机构的运动副、构件和机架的演化和变异， 以开发出比基本机构性能更优异的新机构，或改善、 扩大基本机构的功能和性能，达到机械结构创新的 目的。
•3.机械零件组合成构件的方法 •通过螺纹、过盈配合、焊接、粘接等刚性联接成一 个构件。 •如在尺寸较大的蜗轮中，为节约贵重的青铜合金， 常用铸铁轮心与青铜轮缘刚性组合成蜗轮，这样的 组合是为了降低产品的成本，提高市场竞争力。 •组合构件的选用可从制造工艺、安装方法、构件尺 寸及构件形状等多方面因素去考虑，如内燃机连杆 的大端孔要与曲轴配合，必须做成剖分式才能安装 在曲轴上。 •组合构件的设计及安装，都必须保证各零件之间的 刚性联接。为方便更换易损零件，有些组件具有可 拆性的要求。
•3.高副的结构设计 •某些特定场合需涉及到高副的结构设计。如用滚子 导轨代替平面摩擦导轨时，滚子的直径与宽度、滚 子的间距、定位措施等都需进行严格的结构设计。 用滚珠丝杠代替普通丝杠时，原来的低副转变为高 副，也需进行结构设计。
•三、机构系统的结构设计
•由连杆机构组成的机械系统的结构设计难度较大， 是创新设计成果最多的领域。 •双曲柄机构既可设计为泵，也可设计为轴系结构。
第二节 机构的组合与创新
•机构的组合原理，是指将几个基本机构按一定的原 则或规律，组合成一个复杂的机构，这个复杂的机 构有两种形式，一种是由几种基本机构融合成性能 更加几种基本机构组合在一起，组 合体的各基本机构还保持各自特性，但需要各个机 构的运动或动作协调配合，以实现组合的目的，这 种形式被称为机构的组合。 •基本机构主要是指机械中最常用的、最简单的一些 机构，如四连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇 运动机构等。利用这些基本机构的良好性能，改善 它们的不良特性，运用机构组合原理构造出既满足 工作要求，又具有良好运动和动力性能的机构。
第一节 机构的结构分析及设计
• 一、构件的结构设计
•1.构件的结构设计原则 •1)根据受力大小、方向及对机构的具体要求，合理 选择构件材料。 •2)工艺过程要合理。一般可选型材、铸件、锻件等 进行机械加工，且有良好的结构工艺性。 •3)选择适当的横截面形状及尺寸。 •4)结构化的构件要满足强度、刚度等要求，符合安 全性与可靠性指标。 •5)要考虑到与其它构件的可联接性及联接特点。 •6)构件之间不能发生运动干涉现象。 •7)要考虑到经济性，尽量降低成本。 •8)便于安装、维护。