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機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 黃彩娥　編 韶關(guān)學(xué)院　信息工程學(xué)院　機(jī)電系 二00四年十月二十八日 實(shí)驗(yàn)守則 1、實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真做好預(yù)習(xí)，明確本次實(shí)驗(yàn)的目的，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟及注意事項(xiàng)。 2、實(shí)驗(yàn)不遲到，無(wú)故遲到二次者實(shí)驗(yàn)成績(jī)記為不及格。病假、事假需有醫(yī)生或班主任證明，無(wú)故曠課者，該次成績(jī)記以零分。 3、實(shí)驗(yàn)時(shí)必須聽(tīng)從輔導(dǎo)教師及實(shí)驗(yàn)工作人員的指導(dǎo)，嚴(yán)格遵守設(shè)備操作規(guī)程，注意人身安全及設(shè)備安全，不得隨意動(dòng)用與本次實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的設(shè)備儀器，不準(zhǔn)打鬧。 　4、損壞設(shè)備、儀器根據(jù)情節(jié)輕重按學(xué)校規(guī)定須進(jìn)行全部或部分賠償。 　5、實(shí)驗(yàn)完畢，整理好儀器、設(shè)備，清理桌面及場(chǎng)地。 6、認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)上交。 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、 進(jìn)行通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2、 進(jìn)行創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3、 掌握機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法——機(jī)構(gòu)的選型和機(jī)構(gòu)的構(gòu)型； 4、 了解機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。 二、 概述 ［一］機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 一個(gè)好的機(jī)械原理方案能否實(shí)現(xiàn)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中最富有創(chuàng)造性、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)。常用機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)方法有兩大類(lèi)，即機(jī)構(gòu)的選型和機(jī)構(gòu)的構(gòu)型。 (一)機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)的原則 機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)具有多樣性和復(fù)雜性，滿足同一原理方案的要求，可采用不同的機(jī)構(gòu)類(lèi)型。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)時(shí)，除滿足基本的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡要求外，還應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則。 1、機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單 (1)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈盡量簡(jiǎn)短 (2)適當(dāng)選擇運(yùn)動(dòng)副 　(3)適當(dāng)選擇原動(dòng)機(jī) 　(4)選用廣義機(jī)構(gòu) 　2、盡量縮小機(jī)構(gòu)尺寸 機(jī)械的尺寸和重量隨所選用的機(jī)構(gòu)類(lèi)型不同而有很大差別。眾所周知，在相同的傳動(dòng)比情況下，周轉(zhuǎn)輪系減速器的尺寸和重量比普通定軸輪系減速器要小得多。在連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)中，也可利用齒輪傳動(dòng)時(shí)節(jié)圓作純滾動(dòng)的原理或利用杠桿放大或縮小的原理等來(lái)縮小機(jī)構(gòu)尺寸。 一般說(shuō)來(lái)，圓柱凸輪機(jī)構(gòu)尺寸比較緊湊，尤其是在從動(dòng)件行程較大的情況下。盤(pán)狀凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸也可借助杠桿原理相應(yīng)縮小。 3、應(yīng)使機(jī)構(gòu)具有較好的動(dòng)力學(xué)特性 機(jī)構(gòu)在機(jī)械系統(tǒng)中不僅傳遞運(yùn)動(dòng)，而且還要起到傳遞和承受力(或力矩)的作用，因此要選擇有較好的動(dòng)力學(xué)特性的機(jī)構(gòu)。 (1)采用傳動(dòng)角較大的機(jī)構(gòu) (2)采用增力機(jī)構(gòu) (3)采用對(duì)稱(chēng)布置的機(jī)構(gòu) (二)機(jī)構(gòu)的選型 所謂機(jī)構(gòu)的選型，是指利用發(fā)散思維的方法，將前人創(chuàng)造發(fā)明出的各種機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)特性或?qū)崿F(xiàn)的功能進(jìn)行分類(lèi)，然后根據(jù)原理方案確定的執(zhí)行構(gòu)件所需要的運(yùn)動(dòng)特性或?qū)崿F(xiàn)功能進(jìn)行搜索、選擇、比較和評(píng)價(jià)，選出合適的機(jī)構(gòu)形式。 1、按運(yùn)動(dòng)形式要求選擇機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)選型一般先按執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式要求選擇機(jī)構(gòu)，同時(shí)還應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)的功能特點(diǎn)和原動(dòng)機(jī)的形式。 機(jī)械系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)輸出軸的運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)速度變換后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式亦為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，而完成各分功能的執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式卻是各種各樣的。當(dāng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行動(dòng)作的功用很明確，如夾緊、分度、定位、制動(dòng)、導(dǎo)向等功用時(shí)，設(shè)計(jì)者可遵照這些功用查閱有關(guān)機(jī)構(gòu)手冊(cè)，分析相應(yīng)功能的各類(lèi)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇。 實(shí)現(xiàn)同一功能或運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)可以有多種類(lèi)型，選型時(shí)應(yīng)盡可能將現(xiàn)有的各種機(jī)構(gòu)搜索到，以便選出最優(yōu)方案。 2、機(jī)構(gòu)方案的評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系 滿足同一運(yùn)動(dòng)形式或功能要求的機(jī)構(gòu)方案有很多，對(duì)這些方案應(yīng)從運(yùn)動(dòng)性能、工作性能、動(dòng)力性能等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 所謂評(píng)價(jià)體系，是通過(guò)一定范圍內(nèi)的專(zhuān)家咨詢(xún)，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)定方法。對(duì)于不同的設(shè)計(jì)任務(wù)，應(yīng)根據(jù)具體情況，擬定不同的評(píng)價(jià)體系。針對(duì)具體設(shè)計(jì)任務(wù)，科學(xué)地選取評(píng)價(jià)指標(biāo)和建立評(píng)價(jià)體系是一項(xiàng)十分細(xì)致和復(fù)雜的工作，也是設(shè)計(jì)者面臨的重要問(wèn)題。只有建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，才可以避免個(gè)人決定的主觀片面性，減少盲目性，從而提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。 （三）機(jī)構(gòu)的構(gòu)型 當(dāng)應(yīng)用選型的方法初選出的機(jī)構(gòu)形式不能完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期的要求，或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求但存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)精度不夠或動(dòng)力性能欠佳等缺點(diǎn)時(shí)，設(shè)計(jì)者可以采用創(chuàng)新構(gòu)型的方法，重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)的形式，這是比機(jī)構(gòu)選型更具有創(chuàng)造性的工作。 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型的基本思路是：以通過(guò)選型初步確定的機(jī)構(gòu)方案為雛型，通過(guò)組合、變異、再生等方法進(jìn)行突破，獲得新的機(jī)構(gòu)。 常用的幾種方法如下： 1、利用組合原理構(gòu)型新機(jī)構(gòu) 組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型很多，每種組合機(jī)構(gòu)具有各自特有的型組合、尺寸綜合及分析設(shè)計(jì)方法。組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算繁復(fù)，研究起來(lái)比較困難。隨著計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的發(fā)展，極大地推動(dòng)了組合機(jī)構(gòu)的研究發(fā)展，目前許多場(chǎng)合都采用了它，尤其在各種自動(dòng)機(jī)器和自動(dòng)生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。 2、利用機(jī)構(gòu)的變異構(gòu)型新機(jī)構(gòu) 為了實(shí)現(xiàn)一定的工藝動(dòng)作要求，或?yàn)榱耸箼C(jī)構(gòu)具有某些特殊的性能，改變現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，演變發(fā)展出新機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)變異構(gòu)型。機(jī)構(gòu)變異構(gòu)型的方法很多，以下是幾種常用的變異構(gòu)型的方法： （1）機(jī)構(gòu)的倒置 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與機(jī)架的轉(zhuǎn)換，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的倒置。按照運(yùn)動(dòng)相對(duì)性原理，機(jī)構(gòu)倒置后各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變，但可以得到不同特性的機(jī)構(gòu)。 （2）機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展 以原有機(jī)構(gòu)作為基礎(chǔ)，增加新的構(gòu)件，構(gòu)成一個(gè)新機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展。機(jī)構(gòu)擴(kuò)展后，原有各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變，但所構(gòu)成的新機(jī)構(gòu)的某些性能與原機(jī)構(gòu)有很大差別。 （3）機(jī)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)的改變 改變機(jī)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)，可以獲得有特殊運(yùn)動(dòng)特性的機(jī)構(gòu)。 改變機(jī)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)的情況是，機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件被另一自由度為1的機(jī)構(gòu)或構(gòu)件組合所置換。 （4）機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的移植和模仿 將一機(jī)構(gòu)中的某種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于另一種機(jī)構(gòu)中的設(shè)計(jì)方法，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的移植。利用某一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的模仿。 要有效地利用結(jié)構(gòu)的移植和模仿構(gòu)型出新的機(jī)構(gòu)，必須注意了解、掌握一些機(jī)構(gòu)之間實(shí)質(zhì)上的共同點(diǎn)，以便在不同條件下靈活運(yùn)用。例如，圓柱齒輪的半徑無(wú)限增大時(shí)，齒輪演變?yōu)辇X條，運(yùn)動(dòng)形式由轉(zhuǎn)動(dòng)演變?yōu)橹本€移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)形式雖然改變了，但齒廓嚙合的工作原理沒(méi)有改變。這種變異方式，可視為移植中的變異。掌握了機(jī)構(gòu)之間的這一實(shí)質(zhì)性的共同點(diǎn)，可以開(kāi)拓直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)途徑。 （5）運(yùn)動(dòng)副的變異 改變機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的形式，可構(gòu)型出不同運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)副的變換方式有很多種，常用的有高副與低副之間的變換、運(yùn)動(dòng)副尺寸的變換和運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型的變換。 3、利用再生運(yùn)動(dòng)鏈法構(gòu)型新機(jī)構(gòu) 在設(shè)計(jì)一個(gè)新機(jī)構(gòu)時(shí)，要構(gòu)想出能達(dá)到預(yù)期動(dòng)作要求的機(jī)構(gòu)，往往非常困難。如果借鑒現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈形式，進(jìn)行類(lèi)型創(chuàng)新和變異可得到新的機(jī)構(gòu)類(lèi)型，這種設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為再生運(yùn)動(dòng)鏈法。 4、廣義機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，利用液、氣、聲、光、電、磁等工作原理的機(jī)構(gòu)應(yīng)用日益廣泛。這類(lèi)機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱(chēng)為廣義機(jī)構(gòu)。在廣義機(jī)構(gòu)中，由于利用了一些新的工作介質(zhì)和工作原理，較傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)更能方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的轉(zhuǎn)換，并能實(shí)現(xiàn)某些傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)難以完成的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。 ［二］軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱的基本配置 創(chuàng)意組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱，基本零件中共有68種125件，另配有標(biāo)準(zhǔn)件7類(lèi)166件，該套軸系是目前國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品中較為齊全、數(shù)量最多、覆蓋教材內(nèi)容較廣的產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)先進(jìn)，加工精細(xì)，提供裝配方案最多(三十一種)有利于開(kāi)闊豐富學(xué)生的視野，對(duì)開(kāi)展軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸系結(jié)構(gòu)分析，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力具有明顯的效果。 該套軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱，能方便地組合三十一種以上軸系結(jié)構(gòu)方案，具有內(nèi)容系統(tǒng)方案多樣的特點(diǎn)，同時(shí)還可利用兩塊底板處于不同的位置(同一平面或垂直平面)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意組合及相互傳動(dòng)，突破原有產(chǎn)品單一的平面組合內(nèi)容，擴(kuò)大了使用范圍，豐富了教學(xué)內(nèi)容，更能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，加深對(duì)軸系內(nèi)容學(xué)習(xí)的興趣，為今后的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。 ［三］ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為兩個(gè)： 實(shí)驗(yàn)一、通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先根據(jù)實(shí)驗(yàn)箱中提供的圖紙，按裝配圖及零件明細(xì)表，將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件選配齊全，分先后步驟在底板上一步步進(jìn)行組裝，達(dá)到完全符合裝配圖為止，再轉(zhuǎn)動(dòng)軸類(lèi)旋轉(zhuǎn)零件，是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、檢查裝配是否正確。然后，全班以各小組為單位，進(jìn)行軸系結(jié)構(gòu)分析、討論，并選派代表進(jìn)行講解。最后，拆卸軸系結(jié)構(gòu)，并將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件整理歸實(shí)驗(yàn)箱，放回實(shí)驗(yàn)箱。 實(shí)驗(yàn)二、創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按照機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法，小組進(jìn)行創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出裝配圖簡(jiǎn)圖。然后按通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 三、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1、 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 2、 畫(huà)出軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的裝配圖。 3、 根據(jù)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)／創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析。 四、 思考問(wèn)題 1、 機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)的原則是什么？ 2、 怎樣進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型？ 3、 怎樣利用組合原理構(gòu)型新機(jī)構(gòu)？ 4、 怎樣利用機(jī)構(gòu)的變異構(gòu)型新機(jī)構(gòu)？機(jī)構(gòu)的變異構(gòu)型有那些方法？ 5、 怎樣利用再生運(yùn)動(dòng)鏈法構(gòu)型新機(jī)構(gòu)？ 6、 什么是廣義機(jī)構(gòu)？怎樣進(jìn)行廣義機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)？ 五、 注意事項(xiàng)： 1、該套零件全部采用鋁合金制作，在選用時(shí)不得任意敲打、錘挫，以免傷害零件表面影響今后使用。 2、該套軸系零件加工精密，配有專(zhuān)用的實(shí)驗(yàn)箱存放。實(shí)驗(yàn)時(shí)要愛(ài)惜零件，不得丟失。每箱零件只能單獨(dú)裝箱存放不得與其它箱內(nèi)零件混雜在一起，否則，不利于下次實(shí)驗(yàn)使用。 3、每套實(shí)驗(yàn)箱配備有說(shuō)明書(shū)和裝配圖，圖紙需愛(ài)惜使用不得弄臟、損壞和丟失，實(shí)驗(yàn)完成后將說(shuō)明書(shū)和圖紙一起存放在箱中。 七、附：軸系結(jié)構(gòu)圖 結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、 熟悉組合創(chuàng)新的定義。 2、 了解組合創(chuàng)新的重要意義。 3、 掌握組合創(chuàng)新的方法。 4、 進(jìn)行通常機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)。 5、 進(jìn)行創(chuàng)意機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。 二、 概述 (一) 組合創(chuàng)新方法 組合創(chuàng)新方法是指按照一定的技術(shù)原理，通過(guò)將兩個(gè)或多個(gè)功能元素合并，從而形成一種具有新功能的新產(chǎn)品、新工藝、新材料的創(chuàng)新方法。在組合中求發(fā)展，在組合中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，這已經(jīng)成為現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)的一種趨勢(shì)。 人類(lèi)數(shù)千年的發(fā)展歷程中積累了大量的各種技術(shù)，這些技術(shù)在其所應(yīng)用的領(lǐng)域中逐漸發(fā)展成熟，有些已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)完善的程度，這是人類(lèi)的一筆巨大的財(cái)富。為實(shí)現(xiàn)某些新的功能，將這些成熟的技術(shù)進(jìn)行重新組合，形成新的功能元素，這樣的創(chuàng)新活動(dòng)如能滿足某種社會(huì)需求，則將是一種成功率極高的創(chuàng)新方法。 由于形成組合的技術(shù)要素比較成熟，使得應(yīng)用組合法從事創(chuàng)新活動(dòng)的一開(kāi)始就站在了一個(gè)比較高的起點(diǎn)上，不需要花費(fèi)較多的時(shí)間、人力和物力去開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的新技術(shù)，不要求發(fā)明者對(duì)所應(yīng)用的每一種技術(shù)要素都具有高深的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，所以應(yīng)用組合法從事創(chuàng)新活動(dòng)的難度相對(duì)較低。這種方法的應(yīng)用有利于群眾性的創(chuàng)造發(fā)明活動(dòng)的廣泛開(kāi)展。 雖然組合創(chuàng)新法所使用的技術(shù)元素是已有的，當(dāng)時(shí)它所實(shí)現(xiàn)的功能是新的，如果組合適當(dāng)，同樣可以做出重大的發(fā)明。 每一項(xiàng)技術(shù)在其初始應(yīng)用的領(lǐng)域內(nèi)有它的初始用途，通過(guò)將其與其他技術(shù)要素重新組合，擴(kuò)大了已有技術(shù)的應(yīng)用范圍，更充分地發(fā)揮了已有技術(shù)的作用，推動(dòng)了已有技術(shù)的進(jìn)步，也推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步。 組合創(chuàng)新方法有多種形式，從組合的內(nèi)容區(qū)分有功能組合、原理組合、結(jié)構(gòu)組合、材料組合等，從組合的方法區(qū)分有同類(lèi)組合、異類(lèi)組合等，從組合的手段區(qū)分有技術(shù)組合、信息組合等，部分常用組合方法如下： 1、功能組合 有些商品的功能已被用戶普遍接受，通過(guò)組合可以為其增加一些新的附加功能，適應(yīng)更多用戶的需求。 2、材料組合 有些應(yīng)用場(chǎng)合要求材料具有多種特征，而實(shí)際上很難找到一種同時(shí)具備這些特征的材料，通過(guò)某些特殊工藝將多種不同材料加以適當(dāng)組合，可以制造出滿足特殊需要的材料。 3、同類(lèi)組合 將同一種功能或結(jié)構(gòu)在一種產(chǎn)品上重復(fù)組合，滿足人們更高的要求，這也是一種常用的創(chuàng)新方法。 4、異類(lèi)組合 有兩種或兩種以上不同功能的物質(zhì)產(chǎn)品的組合；有兩種或兩種以上不同領(lǐng)域的技術(shù)思想的組合。 在商品生產(chǎn)領(lǐng)域中進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)的目的是用新的商品滿足用戶的需求，從而獲得最大的商業(yè)利益。 人們?cè)趶氖履承┗顒?dòng)時(shí)經(jīng)常同時(shí)有多種需要，如果將能夠滿足這些需求的功能組合在一起，形成一種新的商品，使得人們?cè)趶氖禄顒?dòng)時(shí)不會(huì)因?yàn)槿鄙倨渲心骋环N功能而影響活動(dòng)的進(jìn)行，這將會(huì)使人們工作、學(xué)習(xí)、生活更加方便，同時(shí)商品生產(chǎn)者也將獲得相應(yīng)的利益。 有些不同的商品具有某些相同的成分，將這些不同的商品加以組合，使其共用這些相同成分，可以使總體結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，價(jià)格更便宜，使用也更方便。 有些不同商品的功能人們不會(huì)同時(shí)使用，將這些不同時(shí)使用的商品功能組合在一起，通?？梢云鸬焦?jié)省空間、方便生活的作用。 5、技術(shù)組合 技術(shù)組合法是將現(xiàn)有的不同技術(shù)、工藝、設(shè)備等加以組合，形成解決新問(wèn)題的新技術(shù)手段的發(fā)明方法。隨著人類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)的發(fā)展，在生產(chǎn)、生活領(lǐng)域里的需求也越來(lái)越復(fù)雜，很多需求都遠(yuǎn)不是通過(guò)一種現(xiàn)有的技術(shù)手段所能夠滿足的，通常需要使用多種不同的技術(shù)手段的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)一種新的復(fù)雜技術(shù)功能。技術(shù)組合法可分為： (1)聚焦組合 聚焦組合法是指以待解決的特定問(wèn)題為中心，廣泛地，尋求與解決問(wèn)題有關(guān)的各種已知的技術(shù)手段，最終形成一種或多種解決這一問(wèn)題的綜合方案。應(yīng)用這種方法的過(guò)程中特別重要的問(wèn)題是尋求技術(shù)手段的廣泛性，要盡量將所有可能與所求解問(wèn)題有關(guān)的技術(shù)手段包括在考察的范圍內(nèi)。只有通過(guò)廣泛的考察，不漏掉每一種可能的選擇，才可能組合出最佳的技術(shù)功能。 (2)輻射組合 輻射組合法是指從某種新技術(shù)、新工藝、新的自然效應(yīng)出發(fā)，廣泛地尋求各種可能的應(yīng)用領(lǐng)域，將新的技術(shù)手段與這些領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)相組合，可以形成很多新的應(yīng)用技術(shù)。這種方法可以在一種新技術(shù)出現(xiàn)以后迅速地?cái)U(kuò)大它的應(yīng)用范圍，世界發(fā)明歷史上有很多重大的發(fā)明都經(jīng)歷過(guò)這樣的組合過(guò)程。 6、信息組合法 應(yīng)用組合法從事創(chuàng)新活動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題是合理地選擇被組合的元素，為了解決這個(gè)問(wèn)題，提高組合創(chuàng)新的效率，有人提出一種非常有效的組合方法——信息組合法。 將有待組合的信息元素制成表格，表格的交叉點(diǎn)即為可供選擇的組合方案。通過(guò)組合可對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供線索。列在表格中參與組合的元素不但可以是完整的商品，也可以是商品的屬性，參與組合的因素可以是二維的也可以是多維的。 信息組合法能夠迅速提供大量的原始組合方案，作為進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。 7、主體附加 在原有的技術(shù)思想中補(bǔ)充新的內(nèi)容，在原有的物質(zhì)產(chǎn)品上增加新的附件。 8、重組 在事物的不同層次上分解原來(lái)的組合，而后再以新的意圖組合起來(lái)。重組作為一種創(chuàng)造手段，可以更有效地挖掘和發(fā)揮現(xiàn)在技術(shù)的潛力。 (二)實(shí)驗(yàn)原理 1、桿組的概念 由于平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目相等，因此機(jī)構(gòu)均由機(jī)架、原動(dòng)件和自由度為零的從動(dòng)件系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成，將從動(dòng)件系統(tǒng)拆成若干個(gè)不可再分的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈，稱(chēng)為基本桿組，簡(jiǎn)稱(chēng)桿組。 根據(jù)桿組的定義組成平面機(jī)構(gòu)桿組的條件是：的桿組。 　　　　　　　　　　F=3N-2P5-P4 其中構(gòu)件數(shù)N，高副數(shù)P5，低副數(shù)P4都必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類(lèi)型的桿件。 N=1，P5=1，P4=1時(shí)即可獲得單件高副桿件，常見(jiàn)的有如下幾種： 當(dāng)P4=0，稱(chēng)之為低副桿，即 　　　　　　　　　　　F=3N-2P5＝0 因此滿足上式的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的組合為：N=2，4，6……，P5=3，6，9……。 最簡(jiǎn)單的桿組為N=2，P5=3，稱(chēng)為Ⅱ級(jí)組，由于桿組中轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的配置不同，Ⅱ級(jí)組共有如下五種形式： N=4， P5=6的桿組形式很多，機(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型已有圖所示的幾種常見(jiàn)的Ⅲ級(jí)桿組。 2、機(jī)構(gòu)的組成原理： 根據(jù)如上所述，可將機(jī)構(gòu)的組成原理概述為：任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到原動(dòng)件和機(jī)架上去的方法來(lái)組成。這是本實(shí)驗(yàn)的基本原理。 (三)機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新裝置的特點(diǎn) 　1、該裝置根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理和桿組(包括高副桿組)迭加原理而設(shè)計(jì)，能使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步掌握機(jī)構(gòu)組成理論，熟悉桿組概念和機(jī)械傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。 　2、該裝置既有組成機(jī)構(gòu)的低副桿組、高副桿組、組成這些桿組的各構(gòu)件、機(jī)架和其他輔助連接件等也有機(jī)械傳動(dòng)的典型零件等內(nèi)容。可拼接連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)，同時(shí)，可以由它們組成的性能各異的、平面的、空間的組合機(jī)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)能力。 3、本實(shí)驗(yàn)裝置各傳動(dòng)系統(tǒng)層次分明，聯(lián)接可靠不會(huì)產(chǎn)生構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)干涉或脫離，且能手動(dòng)也可電動(dòng)。 4、該實(shí)驗(yàn)裝置和聯(lián)接方式，具有設(shè)計(jì)巧妙，使用調(diào)節(jié)范圍大，拆拼輕松方便，結(jié)構(gòu)緊湊，元件之間的通用性好，拼接方案多等特點(diǎn)。 5、該實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和制造，所有元件剛性好，主要部分采用了優(yōu)質(zhì)鋼材，有色金屬等新材料及新工藝，嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工，外觀簡(jiǎn)潔明快，造型美觀。 6、該實(shí)驗(yàn)裝置隨機(jī)備有使用說(shuō)明書(shū)和實(shí)驗(yàn)拼裝示意圖。 (四) 機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新裝置的基本配置(該裝置一套(2臺(tái)) 配置如下)： 1、組合機(jī)架 　組合機(jī)架是該實(shí)驗(yàn)裝置的主體，每套裝置配有二臺(tái)機(jī)架。 　該機(jī)架由二大部分組成。 　1)底座部分：主要起支承支架，安裝電機(jī)板和電機(jī)用，與支架(螺釘連接)連接組裝為一糙體。電機(jī)可在底座上作左、右、前、后調(diào)整移動(dòng)。 2)支架部分：在底座上，垂直裝有二根內(nèi)支架，其底部裝有可調(diào)整螺釘，可將其支架承受的力傳遞到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，減小架體的受力變形。在內(nèi)支架體上采用十字接頭將移動(dòng)走條板水平方向與架體相聯(lián)，其走條板可上、下、左、右靈活的移動(dòng)，滿足實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)任意位置調(diào)整的需要。在直條板上根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)方案，又安裝若干個(gè)滑動(dòng)塊，且滑動(dòng)塊可隨走條板上、下移動(dòng)，也可獨(dú)立的在走條板上作左右移動(dòng)，滿足實(shí)驗(yàn)任意間距調(diào)整的需要，整個(gè)機(jī)架裝拆方便，使用靈活，調(diào)整范圍大。 2、軸類(lèi)零件： 該部分共提供了九種54個(gè)零件，主要供實(shí)驗(yàn)時(shí)安裝各種迥轉(zhuǎn)體零件及輔助件用。該部分零件制造精密，精度高，配合好，在實(shí)驗(yàn)中各種迥轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)均由該部分零件組裝實(shí)現(xiàn)，按照功能有不同的尺寸不同的結(jié)構(gòu)，從而滿足不同的需求。 3、接頭體類(lèi)零件： 該部分總共提供了七種，近50個(gè)零件，保證在實(shí)驗(yàn)時(shí)，組合各種構(gòu)件及連桿機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的需要，均采用了金屬材料精密加工制造，相互間互換性強(qiáng)，選擇范圍廣，是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各種零件相互聯(lián)接的重要零件。 4、連桿 連桿為該實(shí)驗(yàn)裝置中基本零件，共有六種24個(gè)零件。主要滿足連桿綜合實(shí)驗(yàn)的需要及其它實(shí)驗(yàn)中的連接需要，均采用了金屬材料，經(jīng)精密加工而成，其表面采用了鍍鉻處理。 連桿為長(zhǎng)方形，可套入接頭部分滑塊及滑套方孔內(nèi)進(jìn)行滑動(dòng)和固定，基本連桿中最短為60mm，最長(zhǎng)為300mm，可用于各種拼接，如組成五種平面低副Ⅱ級(jí)桿組和四種平面低副Ⅳ級(jí)桿級(jí)，超過(guò)300mm的桿可另行組裝連接加長(zhǎng)而成。 可根據(jù)需要長(zhǎng)組裝連接，套入相應(yīng)零件中作固定轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)用。 5、齒輪齒條類(lèi)零件 該部分主要有正齒輪六種，錐齒輪二種，齒條一種20個(gè)零件，正齒輪模數(shù)相同(m＝2.5)，齒數(shù)分別為18、20、32、44、50、60，可提供49種傳動(dòng)比，齒輪上加工分布有M8通孔，可與相關(guān)的接頭體配合與連桿相聯(lián)接，使齒輪作曲柄用。 與齒輪模數(shù)相等的齒條，可通過(guò)連接件與齒輪配合使用，形成齒輪齒條機(jī)構(gòu)。 錐齒輪，主要為典型的空間傳動(dòng)組成有關(guān)機(jī)構(gòu)時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞，改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向。 (五) 機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新裝置的特殊配置 此部分配置提供的零件，主要有以下部分，用于機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，機(jī)構(gòu)組成原理拼裝實(shí)驗(yàn)時(shí)選用，簡(jiǎn)介如下： 1、 凸輪： 根據(jù)需要配備了偏心園盤(pán)凸輪：園盤(pán)直徑為lOOmm，偏心距e=10mm，20mm 兩種。 2、 槽輪及撥盤(pán)組件： 實(shí)驗(yàn)裝置專(zhuān)門(mén)配有槽輪及其組件一套，可供機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)選用。 3、 棘輪及組件(一套)。 4、蝸輪蝸桿一套。 5、鏈輪鏈條一套： 以上零件按每套實(shí)驗(yàn)臺(tái)配置，二個(gè)臺(tái)架之間可相互交錯(cuò)使用。 三、 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作 1、要求預(yù)習(xí)本實(shí)驗(yàn)，掌握組合創(chuàng)新的方法，掌握實(shí)驗(yàn)原理，初步了解本實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的使用方法及注意事項(xiàng)。 2、按照設(shè)計(jì)題目——通常機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)和創(chuàng)意機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，初步擬定機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案，正確地拆分桿組。 3、每組要相互配合協(xié)調(diào)，注意拼裝過(guò)程中的安全，及工具的正確使用方法。 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為兩個(gè)： 實(shí)驗(yàn)三　通常機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先根據(jù)組合創(chuàng)新的方法和實(shí)驗(yàn)原理，認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的機(jī)構(gòu)，正確地拆分桿組。然后選擇機(jī)構(gòu)方案，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)提供的部分機(jī)構(gòu)組裝方案的圖紙，按圖紙重新將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件選配齊全，分先后步驟在底板上一步步進(jìn)行組裝，達(dá)到完全符合裝配圖為止，再手動(dòng)裝配的機(jī)構(gòu)，檢驗(yàn)是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、裝配是否正確。在指導(dǎo)老師同意后，再裝配電動(dòng)機(jī)電動(dòng)。 全班以各小組為單位，對(duì)所裝配的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析、討論，并選派代表進(jìn)行講解。 實(shí)驗(yàn)四　創(chuàng)意機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 按照機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法，各小組進(jìn)行創(chuàng)意結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出裝配圖簡(jiǎn)圖。然后按圖紙將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件選配齊全，分先后步驟在底板上一步步進(jìn)行組裝，達(dá)到完全符合裝配圖為止，手動(dòng)裝配的機(jī)構(gòu)，檢驗(yàn)是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、裝配是否正確。在指導(dǎo)老師同意后，再裝配電動(dòng)機(jī)。 全班以各小組為單位，對(duì)所裝配的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析、討論，并選派代表對(duì)自己組的組合設(shè)計(jì)方案進(jìn)行講解。 五、 實(shí)驗(yàn)方法與步驟 1、 正確拆分桿組 從機(jī)構(gòu)中拆出桿組具有三個(gè)步驟： 1)先去掉機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束; 2)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件； 3)從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的一端開(kāi)始折分拆分桿組，每次拆分時(shí)，要求先試著拆分Ⅱ級(jí)組，沒(méi)有Ⅱ級(jí)組時(shí)，再拆分Ⅲ級(jí)組等高一級(jí)組，最后剩下原動(dòng)件和機(jī)架。 拆組是否正確的判定方法是：拆去一個(gè)桿組或一系列桿組后，剩余的必須是一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)或若干個(gè)與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件，不能有不成組的零散構(gòu)件或運(yùn)動(dòng)副存在；全部桿組拆完后，只應(yīng)當(dāng)剩廠與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件。 2、正確拼裝桿組 將機(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型中的桿組，根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，在平板上試拼機(jī)構(gòu)。拼接時(shí)，首先要分層，一方面是為了使各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在相互平行的平面內(nèi)進(jìn)行，另一方面是為了避免各構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)發(fā)生干涉，這一點(diǎn)是至關(guān)重要的。 試拼之后，從最里層裝起，依次將各桿組聯(lián)接到機(jī)架上去。桿組內(nèi)和構(gòu)件之間的聯(lián)接已由機(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型提供。 3、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1)在熟悉撐握了上述有關(guān)內(nèi)容后，實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行。 在機(jī)架上先按層次從里到外，分層拼裝，拼裝完成后，再檢查各層次是否在同一平面，有無(wú)干涉現(xiàn)象發(fā)生，并搖動(dòng)機(jī)架上手輪試轉(zhuǎn)動(dòng)靈活否，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)老師檢查后，才能拼裝上電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)。 2)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按步驟分層次拆除零件，并在擦拭干凈后涂上防銹油，歸放原處妥善保管。 六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1、寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 2、畫(huà)出結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的裝配圖。 3、根據(jù)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行通常機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)／創(chuàng)意機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)分析。 七、 思考問(wèn)題 1、 什么是組合創(chuàng)新？組合創(chuàng)新有什么意義？ 2、 組合創(chuàng)新有那些方法？怎樣進(jìn)行？ 3、 什么是基本桿組？ 4、 機(jī)構(gòu)的組成原理是什么？ 5、 怎樣進(jìn)行桿組拆分？ 6、 怎樣進(jìn)行桿組組合？ 八、附：部分結(jié)構(gòu)圖