机械创新设计7机械创新设计-第七章ppt课件.ppt

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1、GY4-1型电脑多头绣花机参考日本东海缝纫机有限公司田岛刺绣机研制而成。但田岛刺绣机的挑线刺布机构在美国、德国、意大利等国已经申请了专利，因而GY4-1型电脑多头绣花机很难进入国际市场。针对这种情况，协昌公司提出了避开田岛刺绣机的专利保护，进行挑线刺布机构方案的适应性设计，以生产新型的电脑多头绣花机系列产品。图示为田岛刺绣机的挑线刺布机构。它的专利申请建立在挑线机构使用凸轮机构的基础上。在进行改型设计时应尽量避免使用凸轮。二、挑线刺布机构系统的本体知识表示本体知识的概念：指在某一应用领域中设计某一机械系统

2、时所遵循的知识的本质和内涵。把家用和工业缝纫机的挑线刺布机构作为形成本体知识的示教例子，利用机器学习方法分得出两类机构和本体知识。三种刺布机构的示教例子曲柄滑块刺布机构(GB型)曲柄滑槽刺布机构(36型)六连杆滑块刺布机构(田岛型)四种挑线机构的示教例子空间凸轮(GA3-1)平面凸轮(田岛)四连杆(GC15-1)齿轮连杆(LZ2-AD)挑线机构运动特性的差异三、挑线刺布机构系统的方案生成⒈刺布机构的方案生成根据机械运动系统智能化概念设计的理论及其计算机实现方法的研究所开发出的一种概念设计平台原型系统1MC

3、DP表明，可以根据刺布机构的本体运动行为，得到刺布机构的备选方案。a)凸轮机构；b)摇杆滑块机构；c)曲柄摇杆齿轮齿条机构；d)正弦机构。其中a)的运动行为评价最高，b)次之，c)、d)更次之。⒉挑线机构的方案生成根据挑线机构的本体运动行为,得到挑线机构备选方案4种。a)汽车刮水器机构；b)四杆齿轮组合机构；c)六杆齿轮组合机构；d)带调节装置的电影抓片机构。其中b)、c)的运动行为评价最高，d)次之，a)较差。四、挑线刺布机构的模糊优序评价⒈刺布机构的评价方案a＞方案b方案a＞方案c方案a＞方案d方案a

4、＞田岛方案方案b＞方案c方案d＞方案c田岛方案＞方案c根据以上优序关系，可以认为方案a最好，方案b、d和田岛居中，方案c较差。⒉挑线机构的评价田岛方案＞方案c方案b＞方案d＞方案a四杆齿轮组合机构和六杆齿轮组合机构的评价基本相同(六杆机构略好于四杆机构)，但它们稍逊于田岛的挑线机构。由于田岛专利不在刺布机构中，为了不改变原机构安装孔的位置，仍选用田岛的刺布机构。挑线机构选用六杆机构。得出新型挑线刺布机构如右图所示。第二节小型钢轨砂带成型打磨机设计一、设计背景火车钢轨是轨道结构最重要的部件，它直接承受车辆荷

5、载。钢轨打磨技术可用来消除钢轨的波形磨耗、车轮擦伤、轨头裂纹、接头的马鞍形磨耗和轨道表面裂纹萌生等，控制钢轨表面接触疲劳的发展。钢轨打磨机类型：一是进口的大型钢轨打磨列车；二是各铁路单位自行研制的小型钢轨打磨机。特点：砂轮为磨具，前者价格昂贵，能耗大，砂轮耗材大等；后者的功能和应用有局限性，打磨效率低，打磨质量差。二、创新构思及设计过程1.打磨机的设计要求对小型打磨机的性能要求主要有：1)安全实用，轻便，二人能搬动；2)能打磨道岔；3)能较准确打磨标准钢轨轮廓面；4)打磨效率高，质量好，调节方便。上述性能

6、要求中的大部分是现有小型打磨机不具备的，也就是新型打磨机应达到的主要功能要求。2.设计过程(1)总体创新构思在小型打磨机的总体构思中，突破原产品的约束，提出以下创新点：1)采用移植创造原理，把切削加工中的砂带磨削技术引入打磨机的设计中，变刚性打磨为柔性打磨，从而改善磨削质量；2)在柴油机气缸盖等复杂曲面砂带磨削装置的诱导启发下，构思出快速、准确打磨钢轨轮廓面的成型打磨头；3)现有小型砂轮打磨机都是单轨行驶，由于道岔宽度宽于单轨宽度，所以不能打磨道岔，为此运用变性创造原理和技法，设计出双轮行走部分，解决了打

7、磨道岔的问题。在上述创新构思基础上，通过功能设计法，设计出了小型砂带打磨机，其总体方案见左下图。该打磨机由打磨系统和行走系统组成。打磨系统安装在滑板6上，滑板可在导轨上移动，导轨固定在带四个行走轮的减振底盘上。滑板移动至预定位置，可通过锁紧机构8加以固定。两个打磨头4经两个带滚动轴承的多片摩擦离合器3，分别由两台汽油机2驱动，打磨头与钢轨相对接触位置的调节和锁定由竖直方向和轨距方向的螺旋调节机构5进行。底盘轮轴上装配可调间隙的圆柱滚子轴承，使打磨机通过时其曲线具有随轨自适性。打磨机的工作过程：将打磨机推至

8、工作区间，放下接触轮，然后预调打磨头与钢轨的接触位置；根据钢轨病害诊断结果（由专门设备完成），确定分次打磨的实际切深，再细调并锁定；最后开机至一定转速，合上离合器，开始打磨。打磨机由人力推动进给，打磨效果用专门的检验设备检验。(2)打磨磨具的移植创新砂带磨削有如下特性：1)高效——磨削效率约为砂轮磨削4倍以上。2)低耗——一般砂轮旋转运动所消耗的能量约占总功率的15%～20%，而维持砂带运动的功率占4%～10%，工作时，磨削发