机械创新设计及图例

在世界进入知识经济的时代，创新更是一个国家经济发展的基石。当今世界中，创新能力的大小已经成为一个国家综合国力强弱的重要因素。创新一般分为知识创新（也称理论创新）、技术创新和应用创新。机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动，它包含两部分：从无到有和从有到新的设计。

本书内容共4 篇8 章，包括机械创新设计基础、机械机构创新设计与图例、机械结构创新设计与图例、机械创新设计综合实例。在介绍创新理念在机械设计方面应用的基础上，广泛列举了370 多个机构创新设计实例、机械结构创新设计图例及4 个综合性创新设计应用实例。以图作架，以文为结，阐述了创新实例的工作原理、结构特点、运动特性等，能为读者在机械创新方面提供参考及帮助。

本书第1 篇包括绪论和机械创新设计概述等基础性内容。第2 篇包括机构的创新设计方法、机构创新设计及图例、机构组合创新设计及图例和仿生原理及创新设计图例，充分列举了创新设计在平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇运动机构、螺旋机构、挠性传动机构、组合机构、仿生机构的应用实例。第3 篇主要列举了创新设计在机械结构中的应用实例。第4 篇主要列举了4 个机械创新设计的综合图例。

本书所选机构典型全面但不冗杂，既有单一机构的创新设计，又有组合机构的创新设计；既有机构的创新设计，又有结构的创新设计；图例和文字结合，形象直观，便于理解。

所选机构和结构的创新设计脉络清晰，简明扼要，方便读者阅读、浏览、查阅和参考。

本书由张丽杰、冯仁余主编，王海兰、刘旭涛副主编，参加编写的还有孙爱丽、李改灵、刘雅倩。由徐来春主审。

我们期望广大读者在使用本书的过程中，对不足之处提出批评并指正。

编 者

本书内容共4篇8章,包括机械创新设计基础、机械机构创新设计与图例、机械结构创新设计与图例、机械创新设计综合实例。在介绍创新理念在机械设计方面应用的基础上,广泛列举了370多个机构创新设计实例、机械结构创新设计图例及4个综合性创新设计应用实例。本书第1篇包括绪论和机械创新设计概述等基础性内容。第2篇包括机构的创新设计方法、机构创新设计及图例、机构组合创新设计及图例和仿生原理及创新设计图例,充分列举了创新设计在平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇运动机构、螺旋机构、挠性传动机构、组合机构、仿生机构的应用实例。第3篇主要列举了创新设计在机械结构中的应用实例。第4篇主要列举了4个机械创新设计的综合图例。本书可以作为简明机械设计指南,供机械设计人员及相关技术人员学习、查阅和参考,还可以作为《机械设计》的配套教材,满足高等院校机械设计课程和机械设计基础课程的教学要求。

第1篇 机械创新设计基础

第1 章绪论2

1.1 创新与创新方法 2

1.1.1 创新的概念 2

1.1.2 创新方法 3

1.2 常规设计、现代设计与创新设计 6

1.2.1 常规设计 6

1.2.2 现代设计 7

1.2.3 创新设计 7

1.3 创新教育与人才培养 8

1.3.1 创新教育是改革的主旋律 8

1.3.2 创新能力是人才培养的核心 8

第2 章机械创新设计概述11

2.1 机械创新设计的内容 11

2.1.1 有关机构的几个名词术语 11

2.1.2 机构创新设计的内容 13

2.2 机械创新设计的一般原则 14

2.3 常用基本机构的特性及一般评价 20

第2篇 机械机构创新设计与图例

第3 章机构的创新设计方法24

3.1 机构创新的组合原理 24

3.1.1 串联式组合机构的创新设计 24

3.1.2 并联式组合机构的创新设计 27

3.1.3 复合式组合机构的创新设计 30

3.1.4 叠加式组合机构的创新设计 32

3.1.5 机构组合创新的功能-技术矩阵法 33

3.2 机构创新的变性原理 36

3.2.1 通过构件变异创新机构 36

3.2.2 通过运动副的变异创新机构 50

3.3 机构创新的移植原理 72

3.4 机构创新的还原原理 75

3.5 机构创新的其他原理和方法 82

第4 章机构创新设计及图例86

4.1 平面连杆机构及创新设计图例 86

4.1.1 连杆运输机构创新设计图例 86

4.1.2 埃文斯连杆机构创新设计图例 87

4.1.3 纺织单元创新设计图例 88

4.1.4 实现加速减速直线行程的连杆创新设计图例(1)  88

4.1.5 实现加速减速直线行程的连杆创新设计图例(2)  88

4.1.6 实现加速减速直线行程的连杆创新设计图例(3)  89

4.1.7 实现加速减速直线行程的连杆创新设计图例(4)  89

4.1.8 实现加速减速直线行程的连杆创新设计图例(5)  90

4.1.9 光学仪器用正反转180°工作台创新设计图例 90

4.1.10 堆料设备主体机构创新设计图例 90

4.1.11 汽车自动卸料机构创新设计图例 91

4.1.12 摩托车尾部悬挂装置创新设计图例 91

4.1.13 双肘杆穿孔器创新设计图例 93

4.1.14 打字机驱动机构创新设计图例 93

4.1.15 杆系驱动机构创新设计图例 94

4.1.16 空间曲柄机构的创新设计图例 94

4.1.17 椭圆滑块驱动创新设计图例 94

4.1.18 石头破碎机创新设计图例 95

4.1.19 铆钉机器创新设计图例 96

4.1.20 铆接机创新设计图例 96

4.2 凸轮机构及创新设计图例 97

4.2.1 凸轮机构从动件创新设计图例 97

4.2.2 自动进给凸轮机构创新设计图例 97

4.2.3 滑动凸轮机构创新设计图例 98

4.2.4 双面凸轮机构创新设计图例 98

4.2.5 不完整凸轮机构创新设计图例 98

4.2.6 槽凸轮机构创新设计图例 99

4.2.7 运动转化凸轮机构创新设计图例 99

4.2.8 旋转斜盘凸轮机构创新设计图例 99

4.2.9 变速滑动凸轮机构创新设计图例 100

4.2.10 歇停凸轮机构创新设计图例 100

4.2.11 凸耳凸轮机构创新设计图例 100

4.2.12 增程凸轮机构创新设计图例 100

4.2.13 往复凸轮分度机构创新设计图例 101

4.3 齿轮机构及创新设计图例 101

4.3.1 内摆线机构创新设计图例 101

4.3.2 齿轮行程放大创新设计图例 102

4.3.3 控制泵行程的摆线齿轮机构创新设计图例 103

4.3.4 万向齿轮传动机构创新设计图例(1)  103

4.3.5 万向齿轮传动机构创新设计图例(2)  104

4.3.6 万向齿轮传动机构创新设计图例(3)  104

4.3.7 齿轮齿条倍增机构创新设计图例 105

4.3.8 悬臂支撑机构创新设计图例 105

4.3.9 倾斜槽中运送齿轮机构创新设计图例 106

4.3.10 具有安全机构的攻螺纹装置创新设计图例 106

4.3.11 齿轮齿条驱动机构创新设计图例 107

4.3.12 调速器非圆齿轮机构创新设计图例 108

4.3.13 齿轮齿条式上下料机构创新设计图例 108

4.4 轮系及创新设计图例 109

4.4.1 实现运动转换的齿轮系统创新设计图例 109

4.4.2 齿轮和摩擦圆盘组成的快速反转传动装置创新设计图例 109

4.4.3 齿条串联大行程机构创新设计图例 110

4.4.4 利用齿轮自转和公转运动构成的机械手创新设计图例 111

4.4.5 印刷机输纸机构创新设计图例 112

4.4.6 机床转位机构创新设计图例 112

4.4.7 导弹控制离合器创新设计图例 112

4.4.8 平行移动机构创新设计图例 113

4.4.9 制灯泡机多工位间歇转位机构创新设计图例 113

4.4.10 重载长距离转位分度机构创新设计图例 115

4.4.11 行星搅拌机构创新设计图例 115

4.4.12 计数机构创新设计图例 116

4.5 间歇运动机构及创新设计图例 117

4.5.1 速换双凸轮机构创新设计图例 117

4.5.2 双推杆式圆柱凸轮机构创新设计图例 117

4.5.3 蜗杆凸轮机构创新设计图例 118

4.5.4 端面螺线凸轮机构创新设计图例 119

4.5.5 连杆齿轮凸轮机构创新设计图例 119

4.5.6 单侧停歇凸轮机构创新设计图例 120

4.5.7 不等速回转机构创新设计图例 121

4.5.8 快速转位机构创新设计图例 121

4.5.9 特殊行星轮创新设计图例 122

4.5.10 带瞬心线附加杆的不完全齿轮机构创新设计图例 123

4.5.11 连杆齿轮单侧停歇机构创新设计图例 123

4.5.12 齿轮连杆摆动双侧停歇机构创新设计图例 124

4.5.13 齿轮摆杆双侧停歇机构创新设计图例 125

4.5.14 利用摩擦作用的间歇回转机构创新设计图例 126

4.5.15 凸槽凹轮槽轮机构创新设计图例 126

4.5.16 双轨槽轮机构创新设计图例 127

4.5.17 槽轮机构输入构件创新设计图例 127

4.5.18 改进的槽轮传动机构创新设计图例(1)  127

4.5.19 改进的槽轮传动机构创新设计图例(2)  128

4.5.20 不规则槽轮驱动机构创新设计图例 128

4.5.21 车床刀架转位槽轮机构创新设计图例 129

4.5.22 主动轴由离合器控制的槽轮分度机构创新设计图例 129

4.5.23 利用摩擦作用实现间歇回转的槽轮机构创新设计图例 130

4.5.24 圆筒锁装置间歇传动机构创新设计图例 130

4.5.25 改进棘轮机构创新设计图例 131

4.5.26 带有棘轮的保险机构创新设计图例 131

4.5.27 警报信号发生棘轮机构创新设计图例 132

4.5.28 杠杆棘轮电磁式送带机构创新设计图例 132

4.5.29 自动改变进给量的木工机床棘轮机构创新设计图例 133

4.5.30 棘轮转换机构创新设计图例 134

4.6 螺旋机构及创新设计图例 134

4.6.1 螺杆块式制动器创新设计图例 134

4.6.2 镗刀头的固定机构创新设计图例 134

4.6.3 简易拆卸器创新设计图例 135

4.6.4 带有微调装置的刀杆创新设计图例 135

4.6.5 消除进给丝杠间隙机构创新设计图例 136

4.6.6 由螺母钢珠丝杠组成的高效螺旋副创新设计图例 136

4.6.7 滚珠螺旋机构创新设计图例 137

4.7 挠性传动机构及创新设计图例 137

4.7.1 带锯机创新设计图例 137

4.7.2 行星带传动机械手臂创新设计图例 138

4.7.3 自行车创新设计图例 140

4.7.4 双链辊筒输送机创新设计图例 141

4.7.5 链传动配气机构创新设计图例 142

4.7.6 叉车起升机构创新设计图例 142

4.7.7 用于非圆外壳的焊料夹具创新设计图例 144

4.7.8 链传动中减少跳动机构创新设计图例 144

第5 章机构组合创新设计及图例146

5.1 机构组合的基本概念 146

5.1.1 基本机构的应用 146

5.1.2 常用机构组合方法 148

5.2 机构组成原理与创新设计 149

5.2.1 Ⅱ级杆组的类型 149

5.2.2 Ⅲ级杆组的类型 150

5.2.3 机构组成原理与机构创新设计 152

5.2.4 创新设计示例 152

5.2.5 利用机构组成原理进行机构创新设计的基本思路 155

5.3 机构组合方式分析 156

5.3.1 机构的串联组合 156

5.3.2 机构的并联组合 157

5.3.3 机构的叠加组合 157

5.3.4 机构的反馈组合 158

5.3.5 机构的复合组合 158

5.4 组合机构创新设计图例 159

5.4.1 实现从动件两次动程六杆机构创新设计图例 159

5.4.2 冲床双曲柄机构创新设计图例 160

5.4.3 回转半径不同的曲柄联动机构创新设计图例 160

5.4.4 绣花机挑线刺布机构创新设计图例 160

5.4.5 天线测试转台创新设计图例 162

5.4.6 包装盒子顶封盖机构创新设计图例 164

5.4.7 自动包装机创新设计图例 164

5.4.8 浮动盘式等速输出机构创新设计图例 164

5.4.9 钢球直槽式等速输出机构创新设计图例 165

5.4.10 凸轮控制的行星轮系创新设计图例 166

5.4.11 传动机构创新设计图例 166

5.4.12 送纸包装联动光电控制自动停车装置创新设计图例 167

5.4.13 槽轮机构改善运动特性创新设计图例 168

5.4.14 蜂窝煤机创新设计图例 169

5.4.15 曲柄垂直运动机构创新设计图例 169

5.4.16 步进送料机构创新设计图例 170

5.4.17 抽油机增量创新设计图例 170

5.4.18 假肢膝关节创新设计图例 171

5.4.19 飞剪机创新设计图例 171

5.4.20 可调停歇时间八杆机构创新设计图例 172

5.4.21 车床反馈机构创新设计图例 173

5.4.22 圆刻度机补偿机构创新设计图例 173

5.4.23 铁板输送机构创新设计图例 174

5.4.24 深拉压力机创新设计图例 175

5.4.25 滚齿机运动补偿机构创新设计图例 175

5.4.26 电阻压帽机创新设计图例 176

第6 章仿生原理及创新设计图例178

6.1 仿生学与仿生机械学简述 178

6.1.1 仿生学简介 178

6.1.2 仿生机械学简介 179

6.1.3 仿生机械学中的注意事项 179

6.2 仿生机构及创新设计图例 180

6.2.1 手爪平行开闭的机械手创新设计图例 180

6.2.2 柔软手爪创新设计图例 180

6.2.3 机械手抓取机构创新设计图例 181

6.2.4 利用弹簧螺旋的弹性抓取机构创新设计图例 182

6.2.5 具有弹性的抓取机构创新设计图例 182

6.2.6 立体抓取机构创新设计图例 183

6.2.7 扁平圆盘类工件供料擒纵机构创新设计图例 183

6.2.8 行星带传动机械手臂创新设计图例 183

6.2.9 气动管道爬行器创新设计图例 185

6.2.10 肢类机械实用机器人创新设计图例 186

6.2.11 蜘蛛机器人创新设计图例 187

6.2.12 悬崖机器人创新设计图例 187

6.2.13 可控跳跃机器人创新设计图例 188

6.2.14 飞机仿生机器人创新设计图例 188

6.2.15 潜水机器人创新设计图例 189

第3篇 机械结构创新设计与图例

第7 章机械结构及创新设计图例192

7.1 机械结构设计概述 192

7.1.1 机械结构设计概念 192

7.1.2 机械结构设计的基本要求 192

7.2 机械结构创新设计图例 193

7.2.1 机械结构变异创新设计图例 193

7.2.2 机械结构组合创新设计图例 200

7.2.3 引入新结构要素创新设计图例 202

7.2.4 机械结构绿色化创新设计图例 206

7.2.5 机械结构方便装配创新设计图例 207

第4篇 机械创新设计综合实例

第8 章机械创新设计综合图例分析212

8.1 发动机主体机构创新设计图例分析 212

8.2 平动齿轮传动装置创新设计图例分析 214

8.3 抓斗原理方案创新设计图例分析 216

8.4 电脑多头绣花机挑线刺布机构创新设计图例分析 220

参考文献226

本书内容共4篇8章,包括机械创新设计基础、机械机构创新设计与图例、机械结构创新设计与图例、机械创新设计综合实例。在介绍创新理念在机械设计方面应用的基础上,广泛列举了370多个机构创新设计实例、机械结构创新设计图例及4个综合性创新设计应用实例。本书第1篇包括绪论和机械创新设计概述等基础性内容。第2篇包括机构的创新设计方法、机构创新设计及图例、机构组合创新设计及图例和仿生原理及创新设计图例,充分列举了创新设计在平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇运动机构、螺旋机构、挠性传动机构、组合机构、仿生机构的应用实例。第3篇主要列举了创新设计在机械结构中的应用实例。第4篇主要列举了4个机械创新设计的综合图例。本书可以作为简明机械设计指南,供机械设计人员及相关技术人员学习、查阅和参考,还可以作为《机械设计》的配套教材,满足高等院校机械设计课程和机械设计基础课程的教学要求。

全实例讲解：280多个机构创新设计实例 机械结构创新设计图例 4个综合性创新设计应用实例。

机械创新设计实用宝典：机构创新部分，涵盖机构的创新设计方法、机构创新设计及图例、机构组合创新设计及图例和仿生原理及创新设计图例，充分列举了创新设计在平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇运动机构、螺旋机构、挠性传动机构、组合机构、仿生机构的应用实例；结构创新部分，涵盖变异创新、组合创新、绿色设计创新等应用实例；还列举了四个机械创新设计的综合图例。