机械创新设计之机构再生运动链原理与创新培训课件.pptx

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1、第六章机构再生运动链原理与创新再生运动链法：颜鸿森教授提出的颜氏创造机构设计法。再生运动链法实际为演绎法：由一个原始机构按一定规律演绎出同样功能的新机构为演绎法。再生运动链法是根据机构的杆组组成原理，把一个特定的机构抽象为一般化的运动链，再按再生运动链法的步骤与转化规则，根据该机构在产品中的约束条件演化出众多的再生运动链，然后按逆推程序得出相当数量的机构简图，供变异设计选用。若干构件通过运动副连接而成的系统称为运动链。基础知识一、运动链把运动链中的某一构件加以固定或相对固定（成为机架），当其中一个或几个具有独立运动的构件推动其余构件作确定的运动时，则

2、这个运动链就成其为机构。如果组成运动链的每个构件至少包含两个运动副要素从而时运动链形成封闭的系统。闭链开链机构二、平面机构的组成原理由一个原动件所带动的多杆机构，其自由度为1；但已知一个原动件的基本机构的自由度是1，因此可知该机构除原动件以外的那些活动构件和运动副所组成的运动链，其自由度必为零我们把这种自由度为零的不可再分解的运动链，称为杆组。1、基本机构最简单的机构是由一个原动件和一个相对固定的机架所组成的机构。原动件可以是转动件，也可以是移动件，但最常见的原动件是转动件。这种最简单的机构称为基本机构。基本机构的自由度为1122、杆组多杆机构正是在

3、基本机构上陆续添加若干套杆组而形成的。添加杆组之后，并不改变机构的自由度数目。根据定义，杆组应符合下列条件：设该杆组有n个活动构件，有PL个低副，则应符合最简单的杆组是的运动链。这种杆组按所包含的转动副和移动副的数目和分布情况，可以分为五种形式。CBDCBDCBDCBDCBD其中B和D称为外端副，它们表示与组外构件形成的运动副；C为组内两构件之间形成的运动副，称为内端副。这种杆组称为Ⅱ级组。较为复杂一些的杆组，是的杆组，这种杆组有两类，如图所示ⅢⅣ把自由度为零的杆组依次加到机构上，就可以由简单机构形成多构件机构，其自由度显然仍等于原来较为简单的机构的

4、自由度。三、高副低化第一节设计方法再生运动链法创造机构的基本思路是：1、选择一个能满足设计基本要求又具开发潜力的已知机构作为创新设计的原始机构。2、应用“颜氏”创造的特定方法将已知机构中的功能构件和构件组演化为一般化构件，根据设计的约束条件将原始机构抽象为一般化运动链，（只含有连杆和回转副的运动链）还原出这一类机构共同的“根”3、从一般化运动链发散，运用数综合方法推衍出众多的再生运动链。4、根据众多的再生运动链还原出相应的机构，通过比较寻找功能相同但性能更优的新机构。用再生运动链法创新机构的设计流程如图所示。第二节原始机构及一般化运动链原始机构可以通

5、过两条途径选取1）按功能要求及用途，新设计出来的机构；2）从实际机械中已应用的与设计要求功能相近的机构中挑选出的机构。下面以第2条途径选取五十铃越野摩托车后轮悬置机构作为原始机构，讨论再生运动链原理及方法。一、原始机构一般摩托车的后轮悬挂装置都是四杆机构，为后轮提供的位移行程运动范围较小。有些摩托车后轮悬挂装置采用六杆机构，取得较好效果。1．收集到六杆悬挂装置为：本田CR250RPro-Link（图6-2）川崎KX250Vni-trak（图6-3），五十铃RM250XFull-floater（图6-4）2．分析这三种已有设计，并归纳它们的拓朴构造特性

6、1）悬挂装置为自由度为1的平面机构2）机构由六个构件和七个运动副组成3）机构中有六个转动副4）机构中有一个移动副5）机构中有一个固定机架6）机构中有一个铰支杆7）机构中有一个摆动杆，其一端与机架铰接，另一端与后轮联接8）机构中有一个平面运动杆9）机构中有一个减振装置，（二个构件组成：活塞和缸体）3．选五十铃RM250XFull-floater越野摩托车后轮悬挂装置为原始机构，其运动简图为图6-5二、一般化运动链将原始机构的运动简图（图6-5）进行一般化处理，转化成一般化运动链。1．一般化：把包含有不同类型构件与运动副的原始机构，转化为只含连杆和转动副

7、的一般化运动链。2．一般化原则：1）将非刚性构件转化为刚性构件2）将非连杆形状的构件转化为连杆。3）将高副转化为低副。4）将非转动副转化为转动副。5）解除固定杆（即机架）的约束，机构成为运动链6）原始机构与其所对应的一般化机构，其自由度数应保持不变。表6-1为一些运动副的一般化图例3．一般化运动链：机构一般化的目的是把包含不同类型杆件与运动副的原始机构，转化为只含连杆和转动副的一般化运动链。一般化的概念是要找出不同机构的可能共同根源。一般化过程的基础是建立在一般化规则上，而一般化规则是根据所定义的一般化原则导出的。1）所有运动副都需转化成一般化运动副

8、；2）所有构件都需转化成一般化连杆；3）原始机构与其所对应的一般化机构，所有构件与运动副之间的关系应保持一致