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摘要：对于任何一个行业来说，只有不断的创新才可以保持一个可持续健康发展的状况，机械行业也不例外。在我国工业不断发展的情况下，为了提高机械行业的工作效率，降低能耗污染，提高设备的精度和可靠性，对设备的内部构造进行简化，就需要不断的对机械机构构型的设计方法进行不断的创新。同时机构形式设计也是机构设计中最重要、最具创造力的一个环节。机构构型的创新设计会提高机械的性能,简化机器的内部构造,提高行业的工作效率,降低能耗,减少污染,提高机器设备的准确度和精确度,对整个机械行业的发展中有十分积极的意义。本文分析了机械机构设计创新问题的相关内容。
关键词：机械机构；设计；创新；
创新是一个行业发展的灵魂，对古老的机械行业来说，也是如此。随着社会的进步发展，生产生活的方式不断的改变，需要解决的问题也逐步趋于多样化，因此就对机械行业提出的要求。机械领域的创造性设计将会为提高行业的工作效率，提升设备的可靠性与精度，简化设备内部构造。发展绿色机械工业等做出重要的贡献。
一、机构构型设计的基本原理
1.机构构型的组合原理。在对机构构型进行设计的过程中，使用比较简单的机构进行设计已经无法满足机构设计的要求，已经无法到达规定要求的设计目标。比如棘轮机构虽然可以进行间歇性运动，不过运动特性非常的差；齿轮机构虽然有着非常不错的动力特性和运动性能，但是运动形式过于简单化。因此，在实际运用的过程中，使用单一的机构经常会有着非常大的不足和缺陷，为了对各种单一机构的不足之处进行弥补，在进行机械机构构型的设计时，通常会把两种或者两种以上的机构组合起来，从而使得它们特有的性能都可以被有效的使用到，充分的发挥出它们自身所具备的优势，进而设计出可以达到规定要求新机构。
2.机械机构的变异原理。首先在进行机械机构的设计前，可以先确定出来一个原始机构，然后分析这个原始机构的功能约束和机构组成，使用一般化的处理方法把机构运动简图转化成一种一般化的运动链。然后再使用一系列的方法使得运动链的结构变得更加系统，也就是说，使用排列组合的方法对运动链接进行排列，然后分析出各种不同的结构形式。最后再根据原始机构构型的功能所给予的约束条件，变化成为更多的与之相对应的新机构和再生运动链。
二、机械机构设计创新
1.结构模块化优化设计方法。结构模块化优化设计方法根据规划产品的不同角度进行划分并提出。简单的说,结构模块化优化设计方法就行从产品的规划设计着手,分解任务并将每一个任务对应的产品进行分解从源头上解决优化设计相关的问题。由此而来既降低产品的成本又提高产品的工作效率自然也提高了设计的效率与质量。此处的机械机构设计理念即尊重产品规划与设计,从小处着眼。根据理念,产品的结构优化设计涉及任务功能化产品结构的四个方面,包括:产品、功能组成、主要功能组件、功能原件等。而理想的模块化基本结构是连接和配合并行的具有一定的标准化接口,并且会通过集成化、系列化、层次化、经济化、通用化、灵便化以达到具有相关性、互换性和相容性的基本特性。在此基础上,机械结构优化设计还结合我国的软件设计和CAD制图技术,将优化设计中的变形设计、组合设计相结合,并且根据分级模块的基本原理对机械机构的优化设计进行有针对性的解决方法制定,将产品从大到小进行分级对待,一般分为产品、部件、组件、原件四个级别。在进行机械机构优化设计的方案制定时,利用功能建立模块对功能区域分解师最常见最有效的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为在功能分解的基础上“粒化”的成都可以使得功能和机械机构一一对应,使得“结构建立”的模块能够在机械机构优化设计中实现映射的效果,使得整个机械机构优化设计顺利进行。
2.系统化优化设计方法。系统化优化设计方法是将整个优化设计当作是一个完整的系统,让每一个优化设计的要素都成为一个独立的部件,但是在每一个要素之间又存在着相应的有机联系,并且这种层次性能够使得所有的设计要素进行结合,以达到优化设计的任务。现在的机械结构优化设计的系统模式主要沿标准设计方式。其中也不乏有我国研发的先进系统设计思想。结合用户需求的机械机构产品功能设计。生命系统优化设计方法。这种方法是将产品的整个功能系统视作一个有机的生命体,并借助这个生命体进行产品设计的规划,把整个功能区进行概念分成并进行具体的成品设计。代表性优化设计方法的结合。主要的、代表性的优化设计方法有:设计元素法、图形建模法、构思设计法、矩阵设计法、键合图法。这些方法都是在系统的理念下进行的优化设计方案与方法的制定。
3.基于产品特征的优化设计。机械系统机构优化设计的基于产品特征的优化设计是根据产品的基本特征借助计算机辅助技术,从优化设计的信息自动获取入手,形成集表达、协调、管理、使用一体化的系统优化设计防范。归纳起来现在基于产品基本特征的优化设计方法主要有这样几种。基于实例研究的方法:用框架结构进行“工程实例”、“概念实体”的描述,通过实例的推理技术来产生候选的资源以选择匹配产品设计要求的优化方案。编码法:这是根据“运动转换”来完成整个机构的分类和整理的,由建立起的知识库来进行优化设计方案的制定。知识混合型表达法:是将规则、过程、框架以及整个网络系统进行结合的综合性知识方法以适应设计的不同类型的知识优化方法设计。开发工具的运用方法:在CAD系统中,利用知识综合性开发工具进行设计数据库的整理,并进行优化设计方案的制定。设计目录优化设计方法:这种方法主要是利用“功能元解”、“功能模块”和“机构组”三级递进式方法进行优化方案的确定以及优化方案辅助工具的运用。这些基于产品特征的优化设计方法是在详细了解产品特征具体针对。
三、实例
1.利用组合原理创新设计的机械机构构型实例。设计一个间歇冲压装置并将该装置安装在一条流水生长线上,同时要求压力符合要求,结构紧凑,效率高。该设计方案电动机输出的是旋转运动。连杆1、连杆2和大轮构成凸轮-连杆-滑块结构,这种机构可以将旋转运动转化为直线往复运动。该设计的直线往复运动由连杆3、连杆4、连杆5构成,并且这三个连杆与中心呈对称分布,满足工作压力的要求。总之,该机构结构清晰,将旋转运动变成了直线往复运动,收到的效果也显著。此外,该机构拥有两个输出装置的配备,使得一机两用得以实现,不仅提高了机构构型的空间利用率,也有利于加工产品的效率的提高。该机构弥补了传统机构的缺点与不足,突破了相对摆角的局限,并且摆动运动规律,摆动也十分精确,是典型的机械机构构型。
机构构型创新不是漫无目的的空想，而是基于现有的技术的改进或者创新以满足生产生活中的新要求。在具有一定的专业水平之后，如何激活创新意识和掌握创新方法才是解决问题的根本。本文所述的创新方法比较倾向于实用性，而实例则具有一定的启发性。希望本文能够给读者一定的帮助。
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论文作者:刘若宸
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月下
论文发表时间:2017/6/14
标签：机构论文; 优化设计论文; 构型论文; 机械论文; 方法论文; 产品论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月下论文;