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摘要：通过多个案例，阐述了在指导学生毕业设计中常用的机械创新设计方法。这些方法在开发性设计、适应性设计、变型设计及概念设计中得到广泛应用。
关键词：机械创新设计；方法；应用
1、机械创新设计应用范畴
机械创新设计是应用新的原理或新的概念，开发创造新的机器、装备或者制程，也可以是在己有机器的基础上，重新设计或作局部的改造。因此，提高机器工作能力，合并或简化机器结构，增多或减少机器功能，提高机器效率，降低机器能耗，变更机器零件，改用新材料等，都属于机械创新设计的范畴。根据设计情况不同，可分为三种设计类型。
（1）开发性设计
在工作原理、结构等完全末知的情况下，应用成熟的科学技术或经过试验证明是可行的新技术，设计出过去没有过的新型机器。这是一种完全创新的设计。
（2）适应性设计
在原理方案基本保持不变的前提下，对产品作局部的变更或设计一个新部件，使产品在质量方面能进一步满足使用要求。
（3）变型设计
在工作原理和功能结构都不变的情况下，变更现有产品的结构配置和尺寸，使之适应用更多的容量（如功率、转矩、加工尺寸、速比范围等）的要求；或通过机械机构的变异，可使现有产品的工作原理和功能结构发生变化。
2、毕业设计中常用的创新设计方法
学生在进行毕业设计时，需要指导教师启发和引导学生运用创新设计方法，使毕业设计具有新颖性、创新性，有理论价值和现实的指导意义或推动作用。
毕业设计中指导学生常用的创新设计方法有以下几种。
2.1通过构建功能结构树进行开发性设计
构建功能结构树的方法是通过功能分析，将技术系统的总功能分解为分功能、二级分功能和功能元。总功能、分功能和功能元之间的关系即构成技术系统的功能结构树，如图1所示，而功能元是指直接能求解的功能单元。
[案例1]设计一台半自动钻床的机械系统的功能结构树方案。
在工件上钻孔的工艺过程，可以将工艺过程分解为以下几个顺序动作：
①送料。从料斗中推出工件及把钻好孔的工件向前推进。运动为往复移動。
②定位。定位插块伸缩，挡住工件或让出通道。运动为往复移动。
③夹紧。夹具夹紧或松开工件。运动为往复移动。
④进刀。钻头进给与退出。运动为往复移动。
将钻孔总功能分解为四个分功能：送料、定位、夹紧和进刀。进一步考虑各分功能可实现的基本机构，即将分功能分解为功能元。并考虑各功能元之间的运动关系及连接方式。能将转动变为往复移动的机构很多，如凸轮机构、曲柄滑块机构、凸轮连杆机构、齿轮齿条机构等。根据运动循环要求，工件移动选用移动从动件圆柱凸轮机构；工件定位选用移动从动件盘形凸轮机构；工件夹紧选用摆动从动件盘形凸轮机构；刀具进给选用齿轮齿条机构。并且将三个凸轮装在一根传动轴上，三个凸轮机构按并联时序式方式组合，从动件位移由凸轮廊线控制。
通过以上分析，建立功能结构图如图2所示，半自动钻床机械系统结构方案如图3所示。
2.2运用属性列举法、型态表分析法进行机械系统的创新设计
属性列举法首先列出构想、装置、产品、系统或问题主体的主要属性；改变或修改所列出的主要属性，用以改进所要解决的构想、装置、产品、系统或问题主体。
[案例2]用属性列举法改进传真机的设计。
传真机的主要属性为：
①机器的功能。
②纸张的种类。
③纸张的大小。
④机器的外观
每一项属性的改进构想为：
①附加功能：电话、复印、录音、收音机、闹钟。
②纸张种类：普通纸、特殊纸、投影片。
③纸张大小：A4、A3、B4、B3、可调。
④机器外观：椭圆形、方形、圆形、三角形。
型态表分析法首先定义构想、物体、装置、产品、系统或者制程的主要设计参数；列出每一个设计参数的可能子解；以设计参数为纵轴，可能子解为横轴，构建型态矩阵；从矩阵的每列中一次选择一个可能子解，即可得到一种可能答案。
[案例3]用型态表分析法设计轻型摩托车的动力传动系统。
轻型摩托车的主要独立设计参数为：
①动力源的种类。
②传动系统的种类。
③传动机构的种类。
④转速比的种类。
每一个设计参数的可能子解为：
①动力源：汽油发动机、喷射发动机、电动机、史特林发动机。
②传动：手排、自排、混合。
③传动机构：齿轮、带传动、链传动、连杆、混合。
④转速比：三速、四速、连续变速、其它。
列出型态学表格如图4所示，全部组合共有240个可能的解。
2.3机构的变异设计方法在变型设计中的应用
将原机构中与运动有关的因素进行调整，从而使机构中的运动副类型或机构运动特性发生变化，称为机构的变异。通过变异得到的机构称原机构的变异机构。与机构运动有关的因素有以下几种。
（1）机架
（2）运动副元素的形状（运动副的类型，即构件间的约束性质）
（3）运动副位置（同一构件上两运动副间的距离和方位，即机构构件的运动尺寸）
（4）增加辅助构件（保持运动副元素的接触）
（5）改变构件的构造形状（防止构件间发生运动干涉等）
对于以上五种因素，若第一种因素变异，机构的类型未变，但构件绝对运动的性质发生了变化，此种变异机构称为异性同型；若第二、第三两种因素变异，会导致机构运动特性和运动副类型或构件形状发生变化，变异机构称为异性异型；若第二、第四、第五因素变异，而与机构运动有关的尺寸未有变化，即机构只有型的变化而运动性质未变，变异机构称为同性异型。 [案例4]机构倒置的设计案例
机构倒置包括机架的变换与主动构件的变换。按照相对运动原理，倒置后的机构各构件相对运动关系并不改变，但可以改变输出构件的运动规律，以满足不同功能的要求。
固定齿轮机构，机架变换后就生成了行星齿轮机构，如图5所示。
[案例5]运动副变异的设计案例
运动副在机构中的重要作用是传递运动和动力，变换运动形式。其元素特点直接影响机构运动传递的精度和动力传递的效率。通过运动副元素形状变异、运动副位置变异及运动副的合成与分解，可开发出具有新功能的机械装置。
如图6所示的滑块曲柄机构，若将滑块上的曲线槽变换为直线槽，则连杆B点的回转中心在无穷远处，滑块曲柄机构将变换为曲柄移动导杆机构。当曲柄等速旋转时，滑块得到精确的简谐运动。
[案例6]构件的变异设计案例
构件的变异可以通过构件形状的变异及构件的合并与拆分而获得新机构或新的功能。
如图7所示的外槽轮机构和内槽轮机构，可以看作是由摆动导杆机构拆分而获得的。将摆动导杆机构曲柄垂直于导杆的两个位置为界线，把导杆的槽拆分成两部分，一部分构成外槽轮机构，如图7c所示；另一部分构成内槽轮机构，如图7d所示。摆动导杆机构无停歇的往复运动变为单程的间歇运动。
图7 构件的拆分变异
[案例7]机构的等效代换设计案例
机构的等效代换是指两个机构输入运动相同，输出运动也相同，则两个机构可以互相代换，以满足不同的工作要求。可利用“高副低代”原理进行机构的等效代换，还可以利用瞬心线构造等效机构。
图8所示，在反平行四边形机构中，当从动曲柄与连杆两次处于共线位置时，从动曲柄将出现运动不确定情况，影响了这种机构的工作性能。为解决这一问题，利用瞬心线构造一个等效机构取而代之。要实现杆2相对于杆4的运动效果代换，分别以杆2、杆4为机架构造瞬心线，并去掉连杆3。构造出反平行四边形机构的等效机构为椭圆形高副机构。为了保证无滑动，在每个瞬心线上做成啮合的齿，可以构造椭圆齿轮机构。这种机构与原双曲柄机构产生相同的输出运动，并且与原机构具有相同的角速比和机械效益变化。由此可见，椭圆齿轮机构是一个伪装的四杆机构。
2.4机构组合设计是实现机械系统重要功能的常用方法
随着生产过程机械化、自动化的发展，对机构输出的运动和动力特性提出了更高的要求，而单一机构具有一定的局限性，例如连杆机构在高速运转时需要解决动平衡问题。凸轮机构虽然可以实现任意的运动规律要求，但行程小且不可调。齿轮机构虽然具有良好的运动与动力特性，但运动形式简单，并且不适合远距离传动。类似的问题在单一的基本机构中都有不同形式的体现。因此，为了实现复杂的运动和动作，机械装置常需要把不同的基本机构组合在一起协调工作。
常用的机构组合有串联式组合、并联式组合、封闭式组合、叠装式组合四种。机构通过组合设计，可实现增力功能、增程功能、实现输出构件特定的运动规律、改善输出构件的动力特性等。
[案例8]串联式组合设计案例
串联式组合是指将若干个基本机构顺序连接，每一个前置机构的输出运动是后置机构的输入运动。
如图9所示是一个实现增力功能的串联组合机构。它是由前置的曲柄摇杆机构ABCD和后置的摇杆滑块机构DCE串联组合而成的。在基本机构DCE中（如图a所示），连杆CE上受 力作用，致使滑块E产生向下的冲压力 ，则 。随着滑块E的下移， 减小，压力 增大。若串联一个铰链四杆机构ABCD作为前置机构（如图b所示），设连杆BC受力为 ，则后置机构的执行构件滑块E所受的冲压力 。此时随着滑块E的下移、 减小的同时， 增大， 减小。在 不增大的条件下，压力 增大了 倍，改善 比值大小，可改变压力 大小。
[案例9]并联式组合设计案例
两个或多个基本机构并联布置、运动并行传递，称为机构并联式组合。
如图10所示是六缸星形发动机机构，它由六个曲柄滑块机构并列式组成。六个活塞的往复运动同时通过连杆传给公用曲柄AB，其输出运动是六个曲柄滑块机构输出转动的代数和。与单缸发动机相比，输出转矩波动小，可以部分地或全部地消除震動力。
2.5机械装置运动链变异的创新设计方法
这种设计方法首先将现有设计简图转化为其对应的一般化运动链，对链图中的机件和运动副变异，获得运动链所有图谱，根据设计的特定化需求将图谱再转化为与原设计功能相同，但结构全新的多种新的设计。
[案例10]如图11所示为气动压紧机构（平面六杆机构）。压紧杆5是与机架6相连的移动构件，气缸部件1、2为动力源，要求气缸与机架固接或铰接。若此设计已有专利，要求设计者提出满足此约束条件新的六杆压紧机构。
（1）构建气动压紧机构一般化运动链
首先根据以上气动压紧机构各构件的连接方式，绘出气动压紧机构的简图，如图12（a）所示。然后释放机架，构成一个首尾相接的、连通的、闭合的、无任何分离杆，且只含简单转动副的链图。转化后的气动压紧机构的一般化运动链如图12（b）所示。它是一个具有六个一般化连杆和七个一般化转动副的一般化运动链，称为（6，7）运动链。
图12 （6，7）运动链
（2）找出全部可能的运动链图谱
分析一般化运动链构成要素，并对其进行不同组合，找出全部可能的运动链图谱。
若一般化运动链由二副杆（ ）、三副杆（ ）、四副杆（ ）等数目的连杆组成，则一个具有 个一般化连杆和 个一般化运动副的一般化链的连杆类型可通过下面两个方程得到： （1）
（2）
其中， 的 表示连杆的运动副数目，如二副杆， ； 表示连杆的最大运动副数。并且，运动副数 须受下面的算式约束：
（3）
最大值 即 ，可根据下列算式得到：
= （4）
根据方程（1）～（4），可以得到一般化链全部可能的连杆类型。
对于（6，7）一般化链， ， ，根据方程（4）， 为 =7-6+2=3
根据方程（1）、（2）
解方程得 ， 。
即（6，7）一般化链由4个二副杆、2个三副杆组成。对4个二副杆和2个三副杆进行不同组合，删除具有非正自由度的结构链，得到（6，7）一般化运动链图谱，如图13所示。其中图13（a）称瓦特链，图13（b）称史蒂文逊链。
（3）将一般化运动链图谱再机械装置简图
根据气动压紧机构的原始结构设计要求与约束：必须有一个固定杆作为机架；
必须有一个气压缸，且缸体与机架转动副连接；必须有一个压紧杆，且与机架移动副连接。
根据图13所示的瓦特链、史蒂文逊链，以三副杆作为机架和二副杆作为机架（ 表示机架）的非同构链方案如图14（a）、（b）、（c）、（d）所示。
指定三副杆作为机架和二副杆作为机架；指定一般化链中运动副的类型（即改变构件与构件的不同连接方式），即可得到图15瓦特链的机构方案和图16史蒂文逊链的机构方案。从这些新的机械装置简图中，可找出最佳设计方案。
3、结论
毕业设计的主要目的是培养学生科学研究的方法，而机械创新设计方法始终贯穿于科学研究过程中。以上创新设计方法，可以帮助学生克服毕业设计中的瓶颈，在毕业设计中得到广泛应用。
关键词：机械创新设计；方法；应用
1、机械创新设计应用范畴
机械创新设计是应用新的原理或新的概念，开发创造新的机器、装备或者制程，也可以是在己有机器的基础上，重新设计或作局部的改造。因此，提高机器工作能力，合并或简化机器结构，增多或减少机器功能，提高机器效率，降低机器能耗，变更机器零件，改用新材料等，都属于机械创新设计的范畴。根据设计情况不同，可分为三种设计类型。
（1）开发性设计
在工作原理、结构等完全末知的情况下，应用成熟的科学技术或经过试验证明是可行的新技术，设计出过去没有过的新型机器。这是一种完全创新的设计。
（2）适应性设计
在原理方案基本保持不变的前提下，对产品作局部的变更或设计一个新部件，使产品在质量方面能进一步满足使用要求。
（3）变型设计
在工作原理和功能结构都不变的情况下，变更现有产品的结构配置和尺寸，使之适应用更多的容量（如功率、转矩、加工尺寸、速比范围等）的要求；或通过机械机构的变异，可使现有产品的工作原理和功能结构发生变化。
2、毕业设计中常用的创新设计方法
学生在进行毕业设计时，需要指导教师启发和引导学生运用创新设计方法，使毕业设计具有新颖性、创新性，有理论价值和现实的指导意义或推动作用。
毕业设计中指导学生常用的创新设计方法有以下几种。
2.1通过构建功能结构树进行开发性设计
构建功能结构树的方法是通过功能分析，将技术系统的总功能分解为分功能、二级分功能和功能元。总功能、分功能和功能元之间的关系即构成技术系统的功能结构树，如图1所示，而功能元是指直接能求解的功能单元。
[案例1]设计一台半自动钻床的机械系统的功能结构树方案。
在工件上钻孔的工艺过程，可以将工艺过程分解为以下几个顺序动作：
①送料。从料斗中推出工件及把钻好孔的工件向前推进。运动为往复移動。
②定位。定位插块伸缩，挡住工件或让出通道。运动为往复移动。
③夹紧。夹具夹紧或松开工件。运动为往复移动。
④进刀。钻头进给与退出。运动为往复移动。
将钻孔总功能分解为四个分功能：送料、定位、夹紧和进刀。进一步考虑各分功能可实现的基本机构，即将分功能分解为功能元。并考虑各功能元之间的运动关系及连接方式。能将转动变为往复移动的机构很多，如凸轮机构、曲柄滑块机构、凸轮连杆机构、齿轮齿条机构等。根据运动循环要求，工件移动选用移动从动件圆柱凸轮机构；工件定位选用移动从动件盘形凸轮机构；工件夹紧选用摆动从动件盘形凸轮机构；刀具进给选用齿轮齿条机构。并且将三个凸轮装在一根传动轴上，三个凸轮机构按并联时序式方式组合，从动件位移由凸轮廊线控制。
通过以上分析，建立功能结构图如图2所示，半自动钻床机械系统结构方案如图3所示。
2.2运用属性列举法、型态表分析法进行机械系统的创新设计
属性列举法首先列出构想、装置、产品、系统或问题主体的主要属性；改变或修改所列出的主要属性，用以改进所要解决的构想、装置、产品、系统或问题主体。
[案例2]用属性列举法改进传真机的设计。
传真机的主要属性为：
①机器的功能。
②纸张的种类。
③纸张的大小。
④机器的外观
每一项属性的改进构想为：
①附加功能：电话、复印、录音、收音机、闹钟。
②纸张种类：普通纸、特殊纸、投影片。
③纸张大小：A4、A3、B4、B3、可调。
④机器外观：椭圆形、方形、圆形、三角形。
型态表分析法首先定义构想、物体、装置、产品、系统或者制程的主要设计参数；列出每一个设计参数的可能子解；以设计参数为纵轴，可能子解为横轴，构建型态矩阵；从矩阵的每列中一次选择一个可能子解，即可得到一种可能答案。
[案例3]用型态表分析法设计轻型摩托车的动力传动系统。
轻型摩托车的主要独立设计参数为：
①动力源的种类。
②传动系统的种类。
③传动机构的种类。
④转速比的种类。
每一个设计参数的可能子解为：
①动力源：汽油发动机、喷射发动机、电动机、史特林发动机。
②传动：手排、自排、混合。
③传动机构：齿轮、带传动、链传动、连杆、混合。
④转速比：三速、四速、连续变速、其它。
列出型态学表格如图4所示，全部组合共有240个可能的解。
2.3机构的变异设计方法在变型设计中的应用
将原机构中与运动有关的因素进行调整，从而使机构中的运动副类型或机构运动特性发生变化，称为机构的变异。通过变异得到的机构称原机构的变异机构。与机构运动有关的因素有以下几种。
（1）机架
（2）运动副元素的形状（运动副的类型，即构件间的约束性质）
（3）运动副位置（同一构件上两运动副间的距离和方位，即机构构件的运动尺寸）
（4）增加辅助构件（保持运动副元素的接触）
（5）改变构件的构造形状（防止构件间发生运动干涉等）
对于以上五种因素，若第一种因素变异，机构的类型未变，但构件绝对运动的性质发生了变化，此种变异机构称为异性同型；若第二、第三两种因素变异，会导致机构运动特性和运动副类型或构件形状发生变化，变异机构称为异性异型；若第二、第四、第五因素变异，而与机构运动有关的尺寸未有变化，即机构只有型的变化而运动性质未变，变异机构称为同性异型。 [案例4]机构倒置的设计案例
机构倒置包括机架的变换与主动构件的变换。按照相对运动原理，倒置后的机构各构件相对运动关系并不改变，但可以改变输出构件的运动规律，以满足不同功能的要求。
固定齿轮机构，机架变换后就生成了行星齿轮机构，如图5所示。
[案例5]运动副变异的设计案例
运动副在机构中的重要作用是传递运动和动力，变换运动形式。其元素特点直接影响机构运动传递的精度和动力传递的效率。通过运动副元素形状变异、运动副位置变异及运动副的合成与分解，可开发出具有新功能的机械装置。
如图6所示的滑块曲柄机构，若将滑块上的曲线槽变换为直线槽，则连杆B点的回转中心在无穷远处，滑块曲柄机构将变换为曲柄移动导杆机构。当曲柄等速旋转时，滑块得到精确的简谐运动。
[案例6]构件的变异设计案例
构件的变异可以通过构件形状的变异及构件的合并与拆分而获得新机构或新的功能。
如图7所示的外槽轮机构和内槽轮机构，可以看作是由摆动导杆机构拆分而获得的。将摆动导杆机构曲柄垂直于导杆的两个位置为界线，把导杆的槽拆分成两部分，一部分构成外槽轮机构，如图7c所示；另一部分构成内槽轮机构，如图7d所示。摆动导杆机构无停歇的往复运动变为单程的间歇运动。
图7 构件的拆分变异
[案例7]机构的等效代换设计案例
机构的等效代换是指两个机构输入运动相同，输出运动也相同，则两个机构可以互相代换，以满足不同的工作要求。可利用“高副低代”原理进行机构的等效代换，还可以利用瞬心线构造等效机构。
图8所示，在反平行四边形机构中，当从动曲柄与连杆两次处于共线位置时，从动曲柄将出现运动不确定情况，影响了这种机构的工作性能。为解决这一问题，利用瞬心线构造一个等效机构取而代之。要实现杆2相对于杆4的运动效果代换，分别以杆2、杆4为机架构造瞬心线，并去掉连杆3。构造出反平行四边形机构的等效机构为椭圆形高副机构。为了保证无滑动，在每个瞬心线上做成啮合的齿，可以构造椭圆齿轮机构。这种机构与原双曲柄机构产生相同的输出运动，并且与原机构具有相同的角速比和机械效益变化。由此可见，椭圆齿轮机构是一个伪装的四杆机构。
2.4机构组合设计是实现机械系统重要功能的常用方法
随着生产过程机械化、自动化的发展，对机构输出的运动和动力特性提出了更高的要求，而单一机构具有一定的局限性，例如连杆机构在高速运转时需要解决动平衡问题。凸轮机构虽然可以实现任意的运动规律要求，但行程小且不可调。齿轮机构虽然具有良好的运动与动力特性，但运动形式简单，并且不适合远距离传动。类似的问题在单一的基本机构中都有不同形式的体现。因此，为了实现复杂的运动和动作，机械装置常需要把不同的基本机构组合在一起协调工作。
常用的机构组合有串联式组合、并联式组合、封闭式组合、叠装式组合四种。机构通过组合设计，可实现增力功能、增程功能、实现输出构件特定的运动规律、改善输出构件的动力特性等。
[案例8]串联式组合设计案例
串联式组合是指将若干个基本机构顺序连接，每一个前置机构的输出运动是后置机构的输入运动。
如图9所示是一个实现增力功能的串联组合机构。它是由前置的曲柄摇杆机构ABCD和后置的摇杆滑块机构DCE串联组合而成的。在基本机构DCE中（如图a所示），连杆CE上受 力作用，致使滑块E产生向下的冲压力 ，则 。随着滑块E的下移， 减小，压力 增大。若串联一个铰链四杆机构ABCD作为前置机构（如图b所示），设连杆BC受力为 ，则后置机构的执行构件滑块E所受的冲压力 。此时随着滑块E的下移、 减小的同时， 增大， 减小。在 不增大的条件下，压力 增大了 倍，改善 比值大小，可改变压力 大小。
[案例9]并联式组合设计案例
两个或多个基本机构并联布置、运动并行传递，称为机构并联式组合。
如图10所示是六缸星形发动机机构，它由六个曲柄滑块机构并列式组成。六个活塞的往复运动同时通过连杆传给公用曲柄AB，其输出运动是六个曲柄滑块机构输出转动的代数和。与单缸发动机相比，输出转矩波动小，可以部分地或全部地消除震動力。
2.5机械装置运动链变异的创新设计方法
这种设计方法首先将现有设计简图转化为其对应的一般化运动链，对链图中的机件和运动副变异，获得运动链所有图谱，根据设计的特定化需求将图谱再转化为与原设计功能相同，但结构全新的多种新的设计。
[案例10]如图11所示为气动压紧机构（平面六杆机构）。压紧杆5是与机架6相连的移动构件，气缸部件1、2为动力源，要求气缸与机架固接或铰接。若此设计已有专利，要求设计者提出满足此约束条件新的六杆压紧机构。
（1）构建气动压紧机构一般化运动链
首先根据以上气动压紧机构各构件的连接方式，绘出气动压紧机构的简图，如图12（a）所示。然后释放机架，构成一个首尾相接的、连通的、闭合的、无任何分离杆，且只含简单转动副的链图。转化后的气动压紧机构的一般化运动链如图12（b）所示。它是一个具有六个一般化连杆和七个一般化转动副的一般化运动链，称为（6，7）运动链。
图12 （6，7）运动链
（2）找出全部可能的运动链图谱
分析一般化运动链构成要素，并对其进行不同组合，找出全部可能的运动链图谱。
若一般化运动链由二副杆（ ）、三副杆（ ）、四副杆（ ）等数目的连杆组成，则一个具有 个一般化连杆和 个一般化运动副的一般化链的连杆类型可通过下面两个方程得到： （1）
（2）
其中， 的 表示连杆的运动副数目，如二副杆， ； 表示连杆的最大运动副数。并且，运动副数 须受下面的算式约束：
（3）
最大值 即 ，可根据下列算式得到：
= （4）
根据方程（1）～（4），可以得到一般化链全部可能的连杆类型。
对于（6，7）一般化链， ， ，根据方程（4）， 为 =7-6+2=3
根据方程（1）、（2）
解方程得 ， 。
即（6，7）一般化链由4个二副杆、2个三副杆组成。对4个二副杆和2个三副杆进行不同组合，删除具有非正自由度的结构链，得到（6，7）一般化运动链图谱，如图13所示。其中图13（a）称瓦特链，图13（b）称史蒂文逊链。
（3）将一般化运动链图谱再机械装置简图
根据气动压紧机构的原始结构设计要求与约束：必须有一个固定杆作为机架；
必须有一个气压缸，且缸体与机架转动副连接；必须有一个压紧杆，且与机架移动副连接。
根据图13所示的瓦特链、史蒂文逊链，以三副杆作为机架和二副杆作为机架（ 表示机架）的非同构链方案如图14（a）、（b）、（c）、（d）所示。
指定三副杆作为机架和二副杆作为机架；指定一般化链中运动副的类型（即改变构件与构件的不同连接方式），即可得到图15瓦特链的机构方案和图16史蒂文逊链的机构方案。从这些新的机械装置简图中，可找出最佳设计方案。
3、结论
毕业设计的主要目的是培养学生科学研究的方法，而机械创新设计方法始终贯穿于科学研究过程中。以上创新设计方法，可以帮助学生克服毕业设计中的瓶颈，在毕业设计中得到广泛应用。