第十一章.机械创新设计实例.ppt

(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，磨削发热低。 3)适用范围广——可打磨各种钢轨及进行各种复杂形面的修整。 4)磨削质量好——表面粗糙度值可小于Ra0.1～0.5μm，在工件表面的残余应力状态及微观裂纹等方面，优于砂轮磨削。 5)寿命较高——由于涂附磨料磨具的新发展和静电植砂砂带的使用，以及抗“粘盖”添加剂的采用，砂带使用寿命可达8～12h。 (3)成型打磨头部件的相似诱导移植设计 相似诱导移植是指借助类似或相近结构和技术，移植相似元中的部分要素或全部要素，结合当前具体问题，使求解该问题的有用信息幅度大大增加，以至于形成突发性灵感思维，从而获得当前问题的解决。 右图为打磨头传动示意图，图中驱动轮1、张紧轮2和接触轮3为实体式，张紧轮与接触轮均采用 凹型结构，形状与钢轨轮廓相似，接触轮的轮廓曲线采用仿轮缘踏面曲线，X锯齿形外缘，在轮缘上沿圆周方向开平行的环形消气沟槽，以防止运行中砂带憋气，提高磨削质量和效率。 图示为砂带张紧快换机构。 砂带的张紧通过改变张紧轮与驱动轮之间的中心距来实现。现采用弹簧手柄式砂带快换机构来实现砂带磨削中的张紧。 机构运动原理如下：转动手柄1，带动拉杆3，使支架4在支杆8中左右移动。若支架带动张紧轮6向右压缩弹簧2，则缩短了张紧轮与驱动轮之间的中心距，便于装卸砂带。反之，弹簧推动支架张紧砂带。 为保证张紧可靠，在调整后用螺钉5将支架与支杆固定。 图示为磨削量进给调节机构——属于竖直方向的螺旋调节机构，用以控制接触轮与钢轨的正确接触和施力。设计中采用了差动螺旋装置。 支架1上的螺纹与手轮螺杆7的螺纹构成一螺旋副，与接触轮6联接在一起的螺母4中的螺纹与螺杆7的螺纹构成另一螺旋副，两螺旋副组成差动螺旋机 构。套筒3通过螺钉2与支架1固联为一体，螺母4可在套筒3内移动。为使打磨接触轮工作可靠，调整结束后，用紧定螺钉5将螺母4固定在套筒3上。 轨距方向的螺旋调节机构5用以实现接触轮与钢轨的轨距方向的正确接触和施力，其设计也选用了差动螺旋机构。 它们焊接在装有燕尾型导轨的滑板上，一端与底板支撑梁固定在一起，螺杆可通过螺纹孔旋进，机构能够自锁。为严格保证滑板的定位，滑板可通过四个专用的锁紧机构固定在底盘架上。 第五节 新型内燃机的开发  一、往复式内燃机的技术矛盾 目前应用最广泛的往复式内燃机由汽缸、活塞、连杆、曲轴等主要机件和其他辅助设备组成。 活塞式发动机的主体是曲柄滑块机构，它利用气体燃爆使活塞在汽缸内往复移动，经连杆推动曲轴作旋转运动，输出转矩。 活塞式发动机工作时具有吸气、压缩、作功、排气四个冲程，其中只有作功冲程输出转矩，对外做功。 往复式活塞发动机存在的缺点： 1)工作机构及气阀控制机构组成复杂，零件多。曲轴等零件结构复杂，工艺性差。 2)活塞往复运动造成曲柄连杆机构较大的往复惯性力，此惯性力随转速的平方增大，使轴承上惯性载荷增大，系统由于惯性力不平衡而产生强烈振动。往复运动限制了输出轴转速的提高。 3)曲轴回转两圈才有一次动力输出，效率低。 现存的问题，引起人们改变现状的愿望，社会的需要，促进产品的改造和创新。多年来，在原有发动机的基础上不断开发了一些新型的发动机。 二、无曲轴式活塞发动机——用机构替代的方法以凸轮机构代替发动机中原有的曲轴滑块机构，取消原有的关键件曲轴，使零件数量减少，结构简单，成本降低。 日本名古屋机电工程公司生产的二冲程单缸发动机采用无曲轴式活塞发动机，其关键部分是圆柱凸轮6动力传输装置。 活塞往复运动时，通过连杆端部的滑块7在凸轮6槽中滑动而推动凸轮6转动，经输出轴10输出转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°，即输出轴输出1转。 三、旋转式内燃发动机 1945年德国工程师汪克尔经长期研究，突破了汽缸密封这一关键技术，使旋转式发动机首次运转成功。 1.旋转式发动机的工作原理 旋转式发动机由椭圆形的缸体1、三角形转子2(转子的孔上有内齿轮)、外齿轮3、吸气口4、排气口5和火花塞6等组成。 旋转式发动机运转时同样有吸气、压缩、燃爆(作功)和排气四个动作。由于三角形转子有三个弧面，因此每转一周有三个动力冲程。 2.旋转发动机的设计特点 ⑴功能设计——旋转式发动机以三角形转子在椭圆形汽缸中偏心回转的方法达到容积变化，以完成燃气的吸气、压缩、燃爆、排气四个动作的功能要求。 三角形转子的每一个表面与缸体