7机械创新设计第七章 .pptx

第七章 机械系统创新设计实例分析第一节 电脑多头绣花机的改型设计; 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;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 ;四种挑线机构的示教例子 ;机构名称;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1MCDP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。;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。 ;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＞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。 ;第二节 小型钢轨砂带成型打磨机设计;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???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。 ;打磨机的工作过程： 将打磨机推至工作区间，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; 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。; 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