创新设计作业1
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联轴器的创新设计
1.概述
联轴器的创新设计联轴器是机械中用来联接两轴使之一同回转并传递扭矩的一种装置。
随机械科学的发展，各类机械、机床的转速、载荷、工作环境变化多端，现有联轴器己不能满足要求，因此从客观上要求设计人员不断研制新型的联轴器或改进的联轴器以适应不同工况。
根据联轴器是否补偿两轴位移的偏移，是否具有弹性元件，可作如下图所示的分类。
下面通过对机床行业对联轴器的需求情况和发展趋向的分析，仅对可移式联轴器进行开发创新设计。
运用反求工程设计方法对现有可移式联轴器进行分析，发现从结构上可分为左半联轴、右半联轴、中间元件，另加一些联接件。
若把联轴器看成一个系统，则系统机构图如下图所示。
从系统结构及对现有可移式联轴器进行抽象分析，可知联轴器总功能为联接两轴并传递扭矩T及转速n;分功能为联接功能、传递功能、补偿调节功能、润滑密封功能、吸震缓冲功能、维修再生功能等。
用功能树表示如图所示。
2.工作原理的创新构思
利用机械设计方法学基本原理将联轴器的主要分功能作为可变元素，运用各种创造技法对可变元素进行变化，列出形态矩阵表，从表中组合，获得新方案。
确定可变元素为:A—联接功能;B—传递功能;C-补偿调节功能，运用智力激励法、相似类比法等创造技法，对可变元素进行变化，分析如下:
1)实现联接的作用效应有形联接、力联接、化学分子联接
实现形联接的措施:键、十字滑块、齿轮、螺旋等
实现力联接的措施:过盈配合、螺栓、铆接、焊接、绳等。
实现化学分子联接措施:化学胶等。
联接性质:刚性、弹性。
2)实现传递功能
作用效应有:摩擦效应、啮合效应、磁效应、粘附效应等。
措施有:齿轮传动、带传动、摩擦轮传动、链传动、液压了动、蜗杆传动等。
3)实现补偿调节功能。
作用效应有:构件相对运动、构件变形等。
措施有:增加元件的活动度，加人中间元件、增加弹性元件等。
3.结构创新构思
将结构中完成主要功能的主要零件的主要表面(功能面)进行变型，功能面变型的主要参数是形状、大小、位置、顺序、材料。
联轴器的主要功能面是左、右联轴器和中间元件的配合面。
选定结构方案的可变元素为:
D—中间元件类型G—中间元件数量
E—中间元件材料H—位置
F—功能面形状工—顺序
变化可变元素，将工作原理和结构中的可变元素的变化列成形态矩阵表。
形态矩阵
块状F3
圆状F4(截面图不特别指明为轴向截面)
4.新型联轴器构思
理论上，从形态矩阵表中组合构思，可获得许多种联轴器方案。
表中的可变元素较多，由排列组合可知获得的方案数目是惊人的。
这中间有许多不能组合在一起或无法具体实现的方案，但还是有多种可行的方案，包括现有的联轴器方案和具有创新原理结构的联轴器方案，举例说明如下。
方案1: A1.1.2—A2.1—B1.1—C2—D2—E2.1—F4.8—G1—H1.2—H2.2组合，可在形态矩阵表中查出每个符号的含义(例如A1.1.2表示采用的工作原理为十字滑块形联接，F4.8表示功能面形状为圈状中的椭圆形)，构思出下图所示的新款结构的联轴器。
方案2：A1.1.2—A2.2—B2—C3—D3—E3.1.7—F3.6—G1—H1.2—H2组合，可构思出图示的新款方案的联轴器，这种联轴器相当于对十字滑块联轴器进行了改进。
把中间十字滑块分成两块，中间增加橡胶弹性元件，使它继承了十字滑块联轴器的优点(补偿的径向位移范围大)，还具有缓冲吸震能力。
