機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(第五章)

1、第五章第五章 機(jī)構(gòu)演化、變異原理與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)演化、變異原理與創(chuàng)新 1以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，對組成機(jī)構(gòu)的各元素（運(yùn)動副，以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，對組成機(jī)構(gòu)的各元素（運(yùn)動副，構(gòu)件）進(jìn)行各種性質(zhì)的改變或變換，而形成一種功能不同的構(gòu)件）進(jìn)行各種性質(zhì)的改變或變換，而形成一種功能不同的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 2各種性質(zhì)的改變或變換：機(jī)構(gòu)各元素形狀和尺寸上的各種性質(zhì)的改變或變換：機(jī)構(gòu)各元素形狀和尺寸上的改變，運(yùn)動形式的變換，運(yùn)動等效變換，組成原理的仿效。改變，運(yùn)動形式的變換，運(yùn)動等效變換，組成原理的仿效。 3機(jī)構(gòu)演化與變異的主要方法：運(yùn)動副及構(gòu)件形狀尺寸機(jī)構(gòu)演化與變異的主要方法：運(yùn)動副及構(gòu)件形狀尺寸的改變，機(jī)架變換，機(jī)構(gòu)的等

2、效變換，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的仿效。的改變，機(jī)架變換，機(jī)構(gòu)的等效變換，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的仿效。 4變異機(jī)構(gòu)：通過演化與變異而獲得新功能的機(jī)構(gòu)變異機(jī)構(gòu)：通過演化與變異而獲得新功能的機(jī)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副演化與變異機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副演化與變異 1主要目的：主要目的：（1）增強(qiáng)運(yùn)動副元素的接觸強(qiáng)度）增強(qiáng)運(yùn)動副元素的接觸強(qiáng)度（2）減小運(yùn)動副元素的摩擦、磨損）減小運(yùn)動副元素的摩擦、磨損（3）改變機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)）改變機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)（4）改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力效果）改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力效果（5）開拓機(jī)構(gòu)的各種新功能）開拓機(jī)構(gòu)的各種新功能（6）尋求演化新機(jī)構(gòu)的有效途徑）尋求演化新機(jī)構(gòu)的有效途徑2主要方法：主要方法：（1）改變運(yùn)動

3、副的尺寸）改變運(yùn)動副的尺寸（2）改變運(yùn)動副的接觸性質(zhì)）改變運(yùn)動副的接觸性質(zhì)（3）改變運(yùn)動副的形狀）改變運(yùn)動副的形狀一、改變運(yùn)動副的尺寸一、改變運(yùn)動副的尺寸轉(zhuǎn)動副和移動副尺寸的增大轉(zhuǎn)動副和移動副尺寸的增大1轉(zhuǎn)動副的擴(kuò)大：轉(zhuǎn)動副銷軸和銷軸孔直徑增大，機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動副的擴(kuò)大：轉(zhuǎn)動副銷軸和銷軸孔直徑增大，機(jī)構(gòu)相對運(yùn)動關(guān)系沒有改變相對運(yùn)動關(guān)系沒有改變實(shí)例：圖實(shí)例：圖5-1 旋轉(zhuǎn)泵機(jī)構(gòu)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副旋轉(zhuǎn)泵機(jī)構(gòu)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副B 圖圖5-2 活塞泵：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副活塞泵：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副B以上兩種變異的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大，構(gòu)件形狀發(fā)生變異，形以上兩種變異的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大，構(gòu)件形狀發(fā)

4、生變異，形成體積變化的腔。成體積變化的腔。2轉(zhuǎn)動副連續(xù)擴(kuò)大后展直為移動副轉(zhuǎn)動副連續(xù)擴(kuò)大后展直為移動副當(dāng)轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動半徑增大至無窮時，轉(zhuǎn)動副即演化為移動副當(dāng)轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動半徑增大至無窮時，轉(zhuǎn)動副即演化為移動副 AB2AB2223移動副的擴(kuò)大移動副的擴(kuò)大移動副的滑塊與導(dǎo)路尺寸變化，把機(jī)構(gòu)中其它運(yùn)動副包含移動副的滑塊與導(dǎo)路尺寸變化，把機(jī)構(gòu)中其它運(yùn)動副包含在其中，構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系并未改變。在其中，構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系并未改變。圖圖5-4為一沖壓機(jī)構(gòu)：正弦機(jī)構(gòu)擴(kuò)大移動副為一沖壓機(jī)構(gòu)：正弦機(jī)構(gòu)擴(kuò)大移動副圖圖5-5所示沖壓機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擴(kuò)大移動副所示沖壓機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擴(kuò)大移動副圖圖5-6所示為往復(fù)

5、凸輪分度機(jī)構(gòu)：移動副擴(kuò)大將凸輪包含其所示為往復(fù)凸輪分度機(jī)構(gòu)：移動副擴(kuò)大將凸輪包含其中中構(gòu)件構(gòu)件1為主動件往復(fù)運(yùn)動，從動件凸輪為主動件往復(fù)運(yùn)動，從動件凸輪2間歇轉(zhuǎn)動。間歇轉(zhuǎn)動。二、改變運(yùn)動副元素的接觸性質(zhì)二、改變運(yùn)動副元素的接觸性質(zhì)低副元素的接觸性質(zhì)為滑動接觸，摩擦大、易磨損低副元素的接觸性質(zhì)為滑動接觸，摩擦大、易磨損高副元素的接觸性質(zhì)為滑動和滾動接觸。高副元素的接觸性質(zhì)為滑動和滾動接觸。用滾動接觸代替滑動接觸可減小磨損。用滾動接觸代替滑動接觸可減小磨損。（1）移動副：）移動副：滾滑副滾滑副 圖圖5-7（2）轉(zhuǎn)動副：）轉(zhuǎn)動副：滾動軸承滾動軸承（3）高副：凸輪從動件設(shè)計為滾子，槽輪的撥銷設(shè)計為滾子

6、）高副：凸輪從動件設(shè)計為滾子，槽輪的撥銷設(shè)計為滾子三、改變運(yùn)動副的形狀三、改變運(yùn)動副的形狀運(yùn)動副的性質(zhì)主要取決于運(yùn)動副元素的形狀運(yùn)動副的性質(zhì)主要取決于運(yùn)動副元素的形狀改變運(yùn)動副的形狀改變運(yùn)動副的形狀改變運(yùn)動副的性質(zhì)改變運(yùn)動副的性質(zhì)演化出不同機(jī)構(gòu)演化出不同機(jī)構(gòu)1平面低副運(yùn)動副元素形狀的改變平面低副運(yùn)動副元素形狀的改變轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 可演變?yōu)榭裳葑優(yōu)?移動副移動副 滾子替代滑塊變滑動接觸為滾子替代滑塊變滑動接觸為滾動接觸，滾動接觸， 滾滑副滾滑副, 改變移動副元素的形狀，如導(dǎo)軌改變移動副元素的形狀，如導(dǎo)軌的形狀的形狀 直線變曲線并讓帶有小滾子的轉(zhuǎn)動構(gòu)件為主動件直線變曲線并讓帶有小滾子的轉(zhuǎn)動構(gòu)件為主動

7、件 反凸輪機(jī)構(gòu)（擺桿為主動件）反凸輪機(jī)構(gòu)（擺桿為主動件） 應(yīng)用：圖應(yīng)用：圖5-8 擺桿為主動件的反凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的暫停擺桿為主動件的反凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的暫停圖圖5-9 無死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)（移動凸輪機(jī)構(gòu)，擺動從動件）無死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)（移動凸輪機(jī)構(gòu)，擺動從動件）2平面高副運(yùn)動副元素的改變平面高副運(yùn)動副元素的改變目的：目的： 演化變異出不同功能的平面高副演化變異出不同功能的平面高副 改善高副機(jī)構(gòu)的性能：受力狀態(tài)，接觸強(qiáng)度，運(yùn)改善高副機(jī)構(gòu)的性能：受力狀態(tài)，接觸強(qiáng)度，運(yùn)動及動力特性等。動及動力特性等。（1）改變高副元素形狀可演化變異出不同功能的高副）改變高副元素形狀可演化變異出不同功能的高副基本的高副機(jī)構(gòu)為

8、凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)可看成由楔塊機(jī)基本的高副機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)可看成由楔塊機(jī)構(gòu)變異而來，見圖構(gòu)變異而來，見圖5-10，圖，圖5-11演化范例演化范例1：楔塊機(jī)構(gòu)：楔塊機(jī)構(gòu) 普通凸輪機(jī)構(gòu)普通凸輪機(jī)構(gòu)鋸條凸輪機(jī)構(gòu)鋸條凸輪機(jī)構(gòu)齒齒輪機(jī)構(gòu)。輪機(jī)構(gòu)。演化范例演化范例2：擺動件為主動件的反凸輪機(jī)構(gòu)（若從動件凸輪為：擺動件為主動件的反凸輪機(jī)構(gòu)（若從動件凸輪為輪廓向徑有規(guī)律變化的圓盤狀構(gòu)件輪廓向徑有規(guī)律變化的圓盤狀構(gòu)件 棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)演化范例演化范例3 齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu) 半徑半徑 齒輪齒條機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu) 演化范例演化范例4 間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)半徑半徑 間歇移動機(jī)構(gòu)間歇移動機(jī)構(gòu)圖圖5-16 移動式

9、槽輪移動式槽輪 圖圖5-17 移動式棘輪移動式棘輪（2）改變高副元素形狀以改善機(jī)構(gòu)性能）改變高副元素形狀以改善機(jī)構(gòu)性能齒輪機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)： 改變齒廓曲線的形狀改變齒廓曲線的形狀 提高接觸強(qiáng)度，改善齒面摩擦以及提高接觸強(qiáng)度，改善齒面摩擦以及機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，常用齒廓有漸開線，擺線，圓弧曲線，螺機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，常用齒廓有漸開線，擺線，圓弧曲線，螺旋漸開線，球面漸開線，齒廓（面）修形。旋漸開線，球面漸開線，齒廓（面）修形。凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)： 改變輪廓曲線，滿足運(yùn)動及動力要求，圖改變輪廓曲線，滿足運(yùn)動及動力要求，圖5-6為實(shí)現(xiàn)分度為實(shí)現(xiàn)分度功能的凸輪機(jī)構(gòu)功能的凸輪機(jī)構(gòu) 改變從動件與凸輪的接觸方式，以增

10、強(qiáng)接觸強(qiáng)度，減小磨改變從動件與凸輪的接觸方式，以增強(qiáng)接觸強(qiáng)度，減小磨損。損。槽輪機(jī)構(gòu)：將徑向槽分布變?yōu)閭?cè)向分布，改善傳動平穩(wěn)性。槽輪機(jī)構(gòu)：將徑向槽分布變?yōu)閭?cè)向分布，改善傳動平穩(wěn)性。3螺旋副螺旋副組成：由互相旋合的螺桿和螺母組成。組成：由互相旋合的螺桿和螺母組成。 矩形矩形螺紋的類型螺紋的類型 梯形梯形 用于傳動用于傳動 鋸齒形鋸齒形 三角形三角形 聯(lián)接聯(lián)接螺旋傳動螺旋傳動將組成螺旋副的兩個運(yùn)動副元素之將組成螺旋副的兩個運(yùn)動副元素之一，螺桿的剖面形狀設(shè)計成一個有利于推進(jìn)流一，螺桿的剖面形狀設(shè)計成一個有利于推進(jìn)流體或粉狀物料的葉片形狀，將其密閉圓筒狀容體或粉狀物料的葉片形狀，將其密閉圓筒狀容器內(nèi)，

11、器內(nèi)， 螺旋輸送器，若將葉片上制成刃螺旋輸送器，若將葉片上制成刃 食食物攪碎機(jī)構(gòu)。（物料相當(dāng)于螺母）物攪碎機(jī)構(gòu)。（物料相當(dāng)于螺母）第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)構(gòu)的構(gòu)件變異機(jī)構(gòu)的構(gòu)件變異機(jī)構(gòu)構(gòu)件變異的主要目的：（機(jī)構(gòu)構(gòu)件變異的主要目的：（1）改善機(jī)構(gòu)運(yùn)動）改善機(jī)構(gòu)運(yùn)動的不確定；（的不確定；（2）解決機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)原因無法正）解決機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)原因無法正確運(yùn)動問題；（確運(yùn)動問題；（3）開發(fā)新功能；（）開發(fā)新功能；（4）開發(fā)新機(jī)）開發(fā)新機(jī)構(gòu)；（構(gòu)；（5）改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，提高構(gòu)件強(qiáng)度）改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，提高構(gòu)件強(qiáng)度或剛度?；騽偠?。主要的演化變異方法：主要的演化變異方法：（1）利用構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)進(jìn)行演化變異；）利

12、用構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)進(jìn)行演化變異；（2）改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸；）改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸；（3）在構(gòu)件上增加輔助結(jié)構(gòu)；）在構(gòu)件上增加輔助結(jié)構(gòu)；（4）改變構(gòu)件運(yùn)動性質(zhì)。）改變構(gòu)件運(yùn)動性質(zhì)。一、利用構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)演化變異一、利用構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)演化變異對某些往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)件，利用其單程的運(yùn)動性質(zhì)，改變構(gòu)對某些往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)件，利用其單程的運(yùn)動性質(zhì)，改變構(gòu)件的形狀以實(shí)現(xiàn)單程運(yùn)動間歇地重復(fù)，從而演化出新機(jī)構(gòu)。件的形狀以實(shí)現(xiàn)單程運(yùn)動間歇地重復(fù)，從而演化出新機(jī)構(gòu)。范例：擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變異為槽輪機(jī)構(gòu)范例：擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變異為槽輪機(jī)構(gòu)二、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸二、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定和機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)

13、原因無法正常運(yùn)動等問題解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定和機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)原因無法正常運(yùn)動等問題BB（下曲柄與導(dǎo)路成鈍角）導(dǎo)路擺動方向與曲柄轉(zhuǎn)動方向（下曲柄與導(dǎo)路成鈍角）導(dǎo)路擺動方向與曲柄轉(zhuǎn)動方向相反。相反。B B （上（上曲柄與導(dǎo)路成銳角曲柄與導(dǎo)路成銳角）導(dǎo)路擺動方向與曲柄轉(zhuǎn)動方向相導(dǎo)路擺動方向與曲柄轉(zhuǎn)動方向相同。同。若以若以B B點(diǎn)位置即以點(diǎn)位置即以ABOBABOB的位置為分界線，把滾滑副的槽分的位置為分界線，把滾滑副的槽分割成兩部分，一部分如割成兩部分，一部分如C C圖所示，即使導(dǎo)路與曲柄的夾角成圖所示，即使導(dǎo)路與曲柄的夾角成鈍角，得到轉(zhuǎn)動方向與曲柄的轉(zhuǎn)動方向相反的運(yùn)動。為使鈍角，得到轉(zhuǎn)動方向與曲柄的轉(zhuǎn)動方向

14、相反的運(yùn)動。為使傳動連續(xù)，將擺桿的形狀設(shè)計成一個沿以傳動連續(xù)，將擺桿的形狀設(shè)計成一個沿以O(shè)BOB為半徑的軌跡為半徑的軌跡圓上開了四個均布相同槽的圓盤，使?jié)L子在脫離一個槽后圓上開了四個均布相同槽的圓盤，使?jié)L子在脫離一個槽后相隔一段時間又進(jìn)入了另一個槽，將連續(xù)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間相隔一段時間又進(jìn)入了另一個槽，將連續(xù)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間歇的反向轉(zhuǎn)動，歇的反向轉(zhuǎn)動，擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 外槽輪機(jī)構(gòu)。外槽輪機(jī)構(gòu)。同理，被分割的另一部分則變異成了內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。同理，被分割的另一部分則變異成了內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。1平行四邊形機(jī)構(gòu)的變異平行四邊形機(jī)構(gòu)的變異機(jī)構(gòu)運(yùn)動到運(yùn)動副呈一直線位置時，機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動到運(yùn)動副呈一直線位

15、置時，機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定改變連架桿的形狀改變連架桿的形狀 圖圖5-20 a) b)平行四邊形聯(lián)軸器平行四邊形聯(lián)軸器 圖圖5-20 c)孔銷式聯(lián)軸器孔銷式聯(lián)軸器 2雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器二、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸二、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定和機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)原因無法正常運(yùn)動等解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定和機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)原因無法正常運(yùn)動等問題問題平行四邊形機(jī)構(gòu)（雙曲柄機(jī)構(gòu)的一個特例，具有相對構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)（雙曲柄機(jī)構(gòu)的一個特例，具有相對構(gòu)件平行且相等，傳遞勻速轉(zhuǎn)動，但有死點(diǎn)位置）克服死件平行且相等，傳遞勻速轉(zhuǎn)動，但有死點(diǎn)位置）克服死點(diǎn)可采用圖

16、點(diǎn)可采用圖b b所示的所示的兩個以上相同機(jī)構(gòu)的組合。兩個以上相同機(jī)構(gòu)的組合。 若將連若將連架桿設(shè)計成圓盤，將鉸鏈架桿設(shè)計成圓盤，將鉸鏈A A和和D D、B B和和E E分別鉸接在圓盤分別鉸接在圓盤1 1和和3 3上，圓盤的轉(zhuǎn)動中心分別為固定鉸上，圓盤的轉(zhuǎn)動中心分別為固定鉸O O和和C C，采用多個連桿，采用多個連桿對稱布置在兩圓盤之間對稱布置在兩圓盤之間 平行四邊形聯(lián)軸器平行四邊形聯(lián)軸器 把連桿把連桿2 2全部作成滾輪，全部作成滾輪， 將將1 1盤上的盤上的A A和和D D鉸位置全部作成鉸位置全部作成以連桿以連桿2 2的長度為半徑的圓孔，孔的內(nèi)側(cè)與曲柄的長度為半徑的圓孔，孔的內(nèi)側(cè)與曲柄3 3上

17、的滾上的滾輪滾動接觸輪滾動接觸 孔銷式聯(lián)軸器孔銷式聯(lián)軸器 滑塊滑塊1 圓盤圓盤1（帶有凹槽）滑塊（帶有凹槽）滑塊3 圓盤圓盤3（帶有凹槽，（帶有凹槽，與滑塊與滑塊1上的凹槽呈垂直方向），連桿上的凹槽呈垂直方向），連桿2 兩邊帶有中心兩邊帶有中心線互相垂直的凸榫的圓盤線互相垂直的凸榫的圓盤2，四構(gòu)件組成十字滑塊聯(lián)軸器。，四構(gòu)件組成十字滑塊聯(lián)軸器。能傳遞等速運(yùn)動。能傳遞等速運(yùn)動。 浮動盤式等速聯(lián)軸器。浮動盤式等速聯(lián)軸器。三、增加輔助結(jié)構(gòu)三、增加輔助結(jié)構(gòu)輔助結(jié)構(gòu)可解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定問題，運(yùn)動規(guī)律可調(diào)性問題輔助結(jié)構(gòu)可解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定問題，運(yùn)動規(guī)律可調(diào)性問題1轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳遞非勻速轉(zhuǎn)動，若

18、將導(dǎo)桿的中心線置于曲柄的活動鉸傳遞非勻速轉(zhuǎn)動，若將導(dǎo)桿的中心線置于曲柄的活動鉸B B的軌的軌跡圓上，如圖，則導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)速為曲柄的一半。但當(dāng)跡圓上，如圖，則導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)速為曲柄的一半。但當(dāng)與導(dǎo)桿的與導(dǎo)桿的回轉(zhuǎn)中心重合時，則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動將會不確定，為消除這一現(xiàn)回轉(zhuǎn)中心重合時，則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動將會不確定，為消除這一現(xiàn)象，采取加入第二個滑塊的辦法。象，采取加入第二個滑塊的辦法。增加一個滑塊可解決導(dǎo)桿運(yùn)動不確定問題，并實(shí)現(xiàn)大載荷傳動增加一個滑塊可解決導(dǎo)桿運(yùn)動不確定問題，并實(shí)現(xiàn)大載荷傳動 2凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)增加輔助結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)從動件的運(yùn)動規(guī)律增加輔助結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)從動件的運(yùn)動規(guī)律（1）廓線可變的凸輪機(jī)構(gòu)）廓

19、線可變的凸輪機(jī)構(gòu) 圖圖5-23，圖，圖5-24（2）推桿可調(diào)的凸輪機(jī)構(gòu)）推桿可調(diào)的凸輪機(jī)構(gòu) 圖圖5-25，圖，圖5-263連桿機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的長度以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動規(guī)律。連桿機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的長度以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動規(guī)律。四、改變構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)四、改變構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)凸輪機(jī)構(gòu)增大行程：改變凸輪作定軸轉(zhuǎn)動的運(yùn)動性質(zhì)，使凸輪凸輪機(jī)構(gòu)增大行程：改變凸輪作定軸轉(zhuǎn)動的運(yùn)動性質(zhì)，使凸輪既轉(zhuǎn)又移，實(shí)現(xiàn)行程的增大。既轉(zhuǎn)又移，實(shí)現(xiàn)行程的增大。圖圖5-27， 圖圖5-28， 圖圖5-29 機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換稱作機(jī)構(gòu)的位置，機(jī)架變換后，機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換稱作機(jī)構(gòu)的位置，機(jī)架變換后，機(jī)構(gòu)內(nèi)各構(gòu)件的相對運(yùn)動關(guān)系不變，但絕對運(yùn)動發(fā)生了

20、改變。內(nèi)各構(gòu)件的相對運(yùn)動關(guān)系不變，但絕對運(yùn)動發(fā)生了改變。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換一、平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變化 圖圖5-30第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換與創(chuàng)新曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：具有急回運(yùn)動特征曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：具有急回運(yùn)動特征雙曲柄機(jī)構(gòu)：例如平行四邊形機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)：例如平行四邊形機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)：例如等腰梯形機(jī)構(gòu)，車輛轉(zhuǎn)向。雙搖桿機(jī)構(gòu)：例如等腰梯形機(jī)構(gòu)，車輛轉(zhuǎn)向。2含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換 圖圖5-31曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) （轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿，擺動導(dǎo)桿）（轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿，擺動導(dǎo)桿）搖塊機(jī)構(gòu)

21、搖塊機(jī)構(gòu) 液壓缸機(jī)構(gòu)液壓缸機(jī)構(gòu)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 手動水壓機(jī)手動水壓機(jī)3含有兩個移動副四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換含有兩個移動副四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換 圖圖5-32雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 橢園規(guī)橢園規(guī) 雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu) 十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu) 正切機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu) 數(shù)學(xué)運(yùn)算器數(shù)學(xué)運(yùn)算器二、凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換二、凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換普通凸輪機(jī)構(gòu)普通凸輪機(jī)構(gòu) 圖圖5-33 a)固定凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪固定，從動件作復(fù)合運(yùn)動。圖固定凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪固定，從動件作復(fù)合運(yùn)動。圖5-33 b)應(yīng)用舉例：圖應(yīng)用舉例：圖5-33 c) 凸輪凸輪-行星機(jī)構(gòu)行星機(jī)構(gòu)圖圖5-33 d) e)三、齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳

22、動機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換三、齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換普通齒輪傳動機(jī)構(gòu)普通齒輪傳動機(jī)構(gòu)行星齒輪機(jī)構(gòu)行星齒輪機(jī)構(gòu)普通鏈傳動或齒形帶傳動普通鏈傳動或齒形帶傳動行星傳動機(jī)構(gòu)行星傳動機(jī)構(gòu)撓性傳動機(jī)構(gòu)只有具有嚙合性質(zhì)的鏈傳動或齒形帶傳動才撓性傳動機(jī)構(gòu)只有具有嚙合性質(zhì)的鏈傳動或齒形帶傳動才能進(jìn)行這種變換。各種履帶運(yùn)輸車輛的行走機(jī)構(gòu)就可看成能進(jìn)行這種變換。各種履帶運(yùn)輸車輛的行走機(jī)構(gòu)就可看成是將鏈傳動機(jī)構(gòu)倒置而設(shè)計制成的。另外，將鏈傳動中的是將鏈傳動機(jī)構(gòu)倒置而設(shè)計制成的。另外，將鏈傳動中的鏈固定成為機(jī)架，可代替造價昂貴的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。鏈固定成為機(jī)架，可代替造價昂貴的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。 范例：范例： 外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)

23、架變換：外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換后與一外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換：外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換后與一個行星齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)，個行星齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)，1為主動件，為主動件，1與與2嚙合，嚙合，2上固接著撥盤，上固接著撥盤，當(dāng)撥盤上的圓銷進(jìn)入槽輪的槽子時，系桿轉(zhuǎn)動輸出運(yùn)動，當(dāng)圓銷當(dāng)撥盤上的圓銷進(jìn)入槽輪的槽子時，系桿轉(zhuǎn)動輸出運(yùn)動，當(dāng)圓銷退出槽子時，撥盤的鎖止弧與槽輪退出槽子時，撥盤的鎖止弧與槽輪5的鎖止?。ㄍ箤Π迹╂i止，的鎖止?。ㄍ箤Π迹╂i止，系桿系桿2停歇。因?yàn)榇?lián)了行星齒輪機(jī)構(gòu)，則可改善普通槽輪機(jī)構(gòu)停歇。因?yàn)榇?lián)了行星齒輪機(jī)構(gòu)，則可改善普通槽輪機(jī)構(gòu)的動力特性。的動力特性。普通間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)普通間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)四、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的

24、機(jī)架變換四、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換后串聯(lián)一行星齒輪機(jī)構(gòu)，系桿只不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換后串聯(lián)一行星齒輪機(jī)構(gòu)，系桿只有在具有一個齒的齒輪有在具有一個齒的齒輪3與固定的不完全齒輪與固定的不完全齒輪5相嚙合期間才相嚙合期間才輸出轉(zhuǎn)動，當(dāng)進(jìn)入所止弧嚙合期間，系桿停止回轉(zhuǎn)。輸出轉(zhuǎn)動，當(dāng)進(jìn)入所止弧嚙合期間，系桿停止回轉(zhuǎn)。第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的等效變換可稱作機(jī)構(gòu)的同性異形變換。指輸入、輸機(jī)構(gòu)的等效變換可稱作機(jī)

25、構(gòu)的同性異形變換。指輸入、輸出的運(yùn)動特性相同或等效，但結(jié)構(gòu)不同的一組機(jī)構(gòu)。出的運(yùn)動特性相同或等效，但結(jié)構(gòu)不同的一組機(jī)構(gòu)。獲得同性異性機(jī)構(gòu)的三種途徑獲得同性異性機(jī)構(gòu)的三種途徑一、利用運(yùn)動副的等效代換創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)一、利用運(yùn)動副的等效代換創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)組成機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動副相互轉(zhuǎn)換或替代，而又不改變機(jī)構(gòu)組成機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動副相互轉(zhuǎn)換或替代，而又不改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動的輸入和輸出特性，如機(jī)構(gòu)的自由度、相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動運(yùn)動的輸入和輸出特性，如機(jī)構(gòu)的自由度、相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動特征特征。常見的運(yùn)動副的等效代換的形式如下：常見的運(yùn)動副的等效代換的形式如下：1空間運(yùn)動副與平面運(yùn)動副的等效代換空間運(yùn)動副與平面運(yùn)動副的等效代換

26、（1）球面副與轉(zhuǎn)動副的等效代換）球面副與轉(zhuǎn)動副的等效代換 圖圖5-36 a)（2）圓柱副與轉(zhuǎn)動副加移動副的等效代換）圓柱副與轉(zhuǎn)動副加移動副的等效代換 圖圖5-36 b)球面副球面副 匯交于球心的三個轉(zhuǎn)動副匯交于球心的三個轉(zhuǎn)動副萬向聯(lián)軸器就是球面副萬向聯(lián)軸器就是球面副 由三個轉(zhuǎn)動副等效代換的例子。由三個轉(zhuǎn)動副等效代換的例子。b圖為圓柱副圖為圓柱副 平面移動副、轉(zhuǎn)動副平面移動副、轉(zhuǎn)動副 2平面高副與平面低副的等效代換（參見機(jī)械原理）平面高副與平面低副的等效代換（參見機(jī)械原理）平面機(jī)構(gòu)的高副低代法平面機(jī)構(gòu)的高副低代法高副低代的目的高副低代的目的高副低代必須滿足的條件：高副低代必須滿足的條件：替代前后

27、機(jī)構(gòu)的自由度相同；替代前后機(jī)構(gòu)的自由度相同；替代前后機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特替代前后機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性相同。性相同。平面機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件的高副約束作用是限制沿接觸點(diǎn)的公法線平面機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件的高副約束作用是限制沿接觸點(diǎn)的公法線方向的相對移動其約束數(shù)為方向的相對移動其約束數(shù)為1，即，即F=-1F=-1，如果用一個低副運(yùn)動，如果用一個低副運(yùn)動鏈來代替鏈來代替約束數(shù)為約束數(shù)為1的作用，則該低副運(yùn)動鏈須滿足下列條件：的作用，則該低副運(yùn)動鏈須滿足下列條件： F=-1=3n-2PL=-1-1 n=1 PL=2 n=1 PL=2 是最簡單的運(yùn)動鏈?zhǔn)亲詈唵蔚倪\(yùn)動鏈1212CAB、ACAC、A A至切點(diǎn)等之間的距離保持不變，故附加一

28、個長為至切點(diǎn)等之間的距離保持不變，故附加一個長為AB、AC并使其在并使其在A、B、C處分別與原機(jī)構(gòu)的構(gòu)件處分別與原機(jī)構(gòu)的構(gòu)件1與與2組成轉(zhuǎn)動副和移動副，這樣就構(gòu)造出各自的同性異形機(jī)構(gòu)。組成轉(zhuǎn)動副和移動副，這樣就構(gòu)造出各自的同性異形機(jī)構(gòu)。當(dāng)過高副接觸點(diǎn)的二曲線曲率半徑之和為常數(shù)時，可用當(dāng)過高副接觸點(diǎn)的二曲線曲率半徑之和為常數(shù)時，可用低副機(jī)構(gòu)代替高副機(jī)構(gòu)。若曲率半徑之和不為常數(shù)，只低副機(jī)構(gòu)代替高副機(jī)構(gòu)。若曲率半徑之和不為常數(shù)，只能瞬時代替。能瞬時代替。12C二、利用瞬心軌線創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)二、利用瞬心軌線創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心線同性異形結(jié)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心線同性異形結(jié)構(gòu) 圖圖5-3

29、9 a)定瞬心線，動瞬心線定瞬心線，動瞬心線2反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形結(jié)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形結(jié)構(gòu) 圖圖5-403曲柄與連桿等長的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)曲柄與連桿等長的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu) 圖圖5-41 三、利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同性異構(gòu)（形）機(jī)構(gòu)三、利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同性異構(gòu)（形）機(jī)構(gòu)若有兩個周轉(zhuǎn)輪系，他們的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動比的大小和方若有兩個周轉(zhuǎn)輪系，他們的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動比的大小和方向均相同，則這兩個周轉(zhuǎn)輪系是一組同性異構(gòu)機(jī)構(gòu)。向均相同，則這兩個周轉(zhuǎn)輪系是一組同性異構(gòu)機(jī)構(gòu)。兩個互作平面平行運(yùn)動的構(gòu)件上瞬時速度相同的重合點(diǎn)稱兩個互作平面平行運(yùn)動的構(gòu)件上瞬時速度相同的重

30、合點(diǎn)稱為瞬心。瞬心在與運(yùn)動構(gòu)件固結(jié)的平面上的軌跡稱為瞬心為瞬心。瞬心在與運(yùn)動構(gòu)件固結(jié)的平面上的軌跡稱為瞬心線。線。瞬心在固定平面上的軌跡稱為定瞬心線，在與運(yùn)動構(gòu)件固結(jié)平瞬心在固定平面上的軌跡稱為定瞬心線，在與運(yùn)動構(gòu)件固結(jié)平面上的軌跡稱為動瞬心線。面上的軌跡稱為動瞬心線。P12P12S1動瞬心線動瞬心線S2靜瞬心線靜瞬心線S2與與s1兩條瞬心線稱為相對瞬心線兩條瞬心線稱為相對瞬心線兩構(gòu)件的相對瞬心線必隨著兩構(gòu)件兩構(gòu)件的相對瞬心線必隨著兩構(gòu)件的相對運(yùn)動作無滑動的純滾動。反的相對運(yùn)動作無滑動的純滾動。反之，兩瞬心線純滾動，必然得到兩之，兩瞬心線純滾動，必然得到兩構(gòu)件原來的相對運(yùn)動。構(gòu)件原來的相對運(yùn)動

31、。瞬心和瞬心線的概念：瞬心和瞬心線的概念：圖圖c c表示了附著在連桿表示了附著在連桿2 2上的動瞬心線與上的動瞬心線與附著在機(jī)架附著在機(jī)架4上的定瞬心線上的定瞬心線在四桿機(jī)構(gòu)的圖示位置上正好相切，如果把桿在四桿機(jī)構(gòu)的圖示位置上正好相切，如果把桿4和桿和桿2各自加工成瞬各自加工成瞬心線的實(shí)際形狀，使動瞬心線在定瞬心線上實(shí)現(xiàn)無滑動的純滾動，心線的實(shí)際形狀，使動瞬心線在定瞬心線上實(shí)現(xiàn)無滑動的純滾動，并拆掉并拆掉1和和2，則，則2的運(yùn)動與原來的運(yùn)動完全等效。的運(yùn)動與原來的運(yùn)動完全等效。1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心線同性異形結(jié)構(gòu)、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心線同性異形結(jié)構(gòu) 反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩兩對桿長度

32、相等，但不平行。：兩兩對桿長度相等，但不平行。當(dāng)以長邊為機(jī)架時，兩曲柄等速反向轉(zhuǎn)動。用于車門開閉機(jī)當(dāng)以長邊為機(jī)架時，兩曲柄等速反向轉(zhuǎn)動。用于車門開閉機(jī)構(gòu)，如圖所示。構(gòu)，如圖所示。當(dāng)以短邊為機(jī)架時，其性能和一般雙曲柄機(jī)構(gòu)相似。如圖所當(dāng)以短邊為機(jī)架時，其性能和一般雙曲柄機(jī)構(gòu)相似。如圖所示。示。2、反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形結(jié)構(gòu)、反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形結(jié)構(gòu) P14ABCD1234P12P43P23P131234P13P12P23P14P43P13P12P23P14P43根據(jù)三心定理，根據(jù)三心定理，AC和和BD的交點(diǎn)即為瞬心的交點(diǎn)即為瞬心 ，按機(jī)構(gòu)倒置的方法，按機(jī)構(gòu)倒置的方法，可分別以桿可分別以桿

33、1和桿和桿3作機(jī)架，作出桿作機(jī)架，作出桿1和桿和桿3的相對瞬心線，使其相對的相對瞬心線，使其相對瞬心線作純滾動，便可得到兩構(gòu)件原來的運(yùn)動，從而可得到反平行瞬心線作純滾動，便可得到兩構(gòu)件原來的運(yùn)動，從而可得到反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu) 橢圓齒輪機(jī)構(gòu)。橢圓齒輪機(jī)構(gòu)。P13當(dāng)當(dāng)1桿固定時，則連桿桿固定時，則連桿3的瞬心的瞬心 P13如圖，當(dāng)如圖，當(dāng)1桿固定時，則連桿桿固定時，則連桿3的瞬心的瞬心 P13位于位于2桿和桿和4桿的交桿的交點(diǎn)處。點(diǎn)處。常數(shù)且BDACBPCPBPCDPABPCDABDABCDABC131313131313AP,P14ABCD1234P12P43P

34、23P13即動點(diǎn)即動點(diǎn)P P1313到兩定點(diǎn)的距離之和為常數(shù)，到兩定點(diǎn)的距離之和為常數(shù)，所以瞬心所以瞬心P13的軌跡為一以的軌跡為一以、B B為焦點(diǎn)為焦點(diǎn)的橢圓。同理，可得另一以的橢圓。同理，可得另一以C C、D D為焦為焦點(diǎn)的點(diǎn)的橢圓，把這兩個橢圓瞬心線作為橢圓，把這兩個橢圓瞬心線作為兩個兩個橢圓齒輪的節(jié)線，兩橢圓齒輪分橢圓齒輪的節(jié)線，兩橢圓齒輪分別以繞別以繞、C C回轉(zhuǎn)，則此回轉(zhuǎn)，則此橢圓齒輪機(jī)構(gòu)橢圓齒輪機(jī)構(gòu)為反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)。為反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)。3、曲柄與連桿等長的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)、曲柄與連桿等長的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)：曲柄若能轉(zhuǎn)一周，則

35、滑塊的位移是曲柄長度的特點(diǎn)：曲柄若能轉(zhuǎn)一周，則滑塊的位移是曲柄長度的4倍。但當(dāng)倍。但當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)至鉛垂位置曲柄轉(zhuǎn)至鉛垂位置 時，時，B B與點(diǎn)重合，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，利與點(diǎn)重合，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，利用瞬心線來構(gòu)造用瞬心線來構(gòu)造同性異形機(jī)構(gòu)同性異形機(jī)構(gòu)可改變此狀態(tài)?？筛淖兇藸顟B(tài)。作作2 2的定瞬心線，由圖中幾何關(guān)系得的定瞬心線，由圖中幾何關(guān)系得 ，且，且P P2424至定點(diǎn)的距離為一至定點(diǎn)的距離為一常數(shù)常數(shù)2 2，故，故2 2的定瞬心線為一圓（圓的定瞬心線為一圓（圓心是，半徑為心是，半徑為2 2 。）24APoA 作作2的動瞬心線。利用原機(jī)構(gòu)的的動瞬心線。利用原機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)即倒置機(jī)構(gòu)即2相對固定，

36、相對固定，4運(yùn)動，描運(yùn)動，描繪繪P P2424的軌跡，得到一個以的軌跡，得到一個以為圓心，為圓心，長為半徑的圓。長為半徑的圓。當(dāng)動圓在定圓內(nèi)作純滾動時，動圓上的當(dāng)動圓在定圓內(nèi)作純滾動時，動圓上的B B點(diǎn)為一直線。（與點(diǎn)為一直線。（與原機(jī)構(gòu)一致。）原機(jī)構(gòu)一致。）該瞬心線機(jī)構(gòu)與正置曲柄滑塊該瞬心線機(jī)構(gòu)與正置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為同性異形機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)為同性異形機(jī)構(gòu) 。也稱卡。也稱卡當(dāng)圓機(jī)構(gòu)。當(dāng)圓機(jī)構(gòu)。若把兩個瞬心線圓看作是兩齒輪若把兩個瞬心線圓看作是兩齒輪的節(jié)圓，的節(jié)圓，4為固定內(nèi)齒輪，圓心為固定內(nèi)齒輪，圓心是，是，2為行星輪，軸心為為行星輪，軸心為，并且并且 而原曲柄而原曲柄1 1作作224zz系桿，當(dāng)系桿，

37、當(dāng)1轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動時，2上的任一點(diǎn)的軌跡均為通過定點(diǎn)的上的任一點(diǎn)的軌跡均為通過定點(diǎn)的直線。如圖，在直線。如圖，在B B、C C、D D處分別鉸接直移桿，就可把系桿的處分別鉸接直移桿，就可把系桿的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成任意方向的移動，此卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成任意方向的移動，此卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)與正置曲柄正置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為同性異形機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)為同性異形機(jī)構(gòu) 。瞬心線為卡當(dāng)圓（瞬心線為卡當(dāng)圓（ardankreis）的機(jī)構(gòu)稱為卡當(dāng)圓機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)稱為卡當(dāng)圓機(jī)構(gòu)若將固定齒輪若將固定齒輪4拆掉，拆掉，在通過的直線方向上在通過的直線方向上安置固定導(dǎo)路，則機(jī)構(gòu)安置固定導(dǎo)路，則機(jī)構(gòu)就演化成卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)就演化成卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)

38、構(gòu)。的同性異形機(jī)構(gòu)。三、利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)三、利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)用用同性異形的周轉(zhuǎn)輪系創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)同性異形的周轉(zhuǎn)輪系創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu) 為結(jié)構(gòu)緊湊，將內(nèi)嚙合為結(jié)構(gòu)緊湊，將內(nèi)嚙合 外嚙合，并加一惰輪，外嚙合，并加一惰輪， 確保方向不變。內(nèi)嚙合確保方向不變。內(nèi)嚙合 的的 外嚙合外嚙合2241412124zznnnni22422421412124zzzzzznnnni外嚙合的外嚙合的周轉(zhuǎn)輪系與內(nèi)嚙合周轉(zhuǎn)輪系與內(nèi)嚙合 的周轉(zhuǎn)輪系是同性異形機(jī)構(gòu)，的周轉(zhuǎn)輪系是同性異形機(jī)構(gòu)，若在若在2上固接一桿，并使上固接一桿，并使=B B，如圖，當(dāng)系桿轉(zhuǎn)動時，如圖，當(dāng)系桿轉(zhuǎn)動時，

39、B B點(diǎn)輸出移動，則該機(jī)構(gòu)為點(diǎn)輸出移動，則該機(jī)構(gòu)為卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的另一同性異形機(jī)構(gòu)?？ó?dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的另一同性異形機(jī)構(gòu)。用撓性機(jī)構(gòu)代換齒輪機(jī)構(gòu)創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)用撓性機(jī)構(gòu)代換齒輪機(jī)構(gòu)創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)如圖所示的撓性件周轉(zhuǎn)輪系在如圖所示的撓性件周轉(zhuǎn)輪系在2上固接一桿，同樣上固接一桿，同樣使使=B ， B點(diǎn)輸出移動且行程為點(diǎn)輸出移動且行程為1的桿長的的桿長的4倍，這個卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的一同性異形機(jī)構(gòu)常用于擴(kuò)倍，這個卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的一同性異形機(jī)構(gòu)常用于擴(kuò)大行程的運(yùn)動中。大行程的運(yùn)動中。第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理的仿效與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理的仿效與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理仿效：一些相同的運(yùn)動原理可以用到不同的機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理仿效：一

40、些相同的運(yùn)動原理可以用到不同的機(jī)構(gòu)中去，例如運(yùn)動的差動原理，諧波傳動原理等。機(jī)構(gòu)中去，例如運(yùn)動的差動原理，諧波傳動原理等。一、差動原理的仿效一、差動原理的仿效差動原理常用在齒輪機(jī)構(gòu)中組成差動輪系，還可以用于凸差動原理常用在齒輪機(jī)構(gòu)中組成差動輪系，還可以用于凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)以及槽輪機(jī)構(gòu)等。輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)以及槽輪機(jī)構(gòu)等。圖圖5-46 齒輪差動機(jī)構(gòu)齒輪差動機(jī)構(gòu)圖圖5-47 凸輪差動機(jī)構(gòu)凸輪差動機(jī)構(gòu)圖圖5-48 螺旋差動機(jī)構(gòu)螺旋差動機(jī)構(gòu) 同軸單螺旋同軸單螺旋 同軸雙螺旋，螺母固定同軸雙螺旋，螺母固定 同軸雙螺旋，螺母移動同軸雙螺旋，螺母移動差動原理常用于齒輪系中，被稱作差動輪系

41、用于運(yùn)動的分解差動原理常用于齒輪系中，被稱作差動輪系用于運(yùn)動的分解或合成。或合成。如圖：汽車差速機(jī)構(gòu)把發(fā)動機(jī)輸出的運(yùn)動分解給兩個車輪，使如圖：汽車差速機(jī)構(gòu)把發(fā)動機(jī)輸出的運(yùn)動分解給兩個車輪，使車輪的轉(zhuǎn)動與直行車輪的轉(zhuǎn)動與直行或拐彎運(yùn)動相適應(yīng)或拐彎運(yùn)動相適應(yīng)。差動原理還可用于差動原理還可用于凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)差動輪系的基本型如圖所示，凸輪差動機(jī)構(gòu)由外凸輪如圖所示，凸輪差動機(jī)構(gòu)由外凸輪1、內(nèi)凸輪、內(nèi)凸輪3、推桿、推桿2、機(jī)架組、機(jī)架組成外凸輪輪緣上均布有成外凸輪輪緣上均布有11個齒槽，內(nèi)凸輪輪緣上均布有個齒槽，內(nèi)凸輪輪緣上均布有13個齒槽，個齒槽，推桿沿

42、內(nèi)外凸輪之間圓周布置，一般布置偶數(shù)個帶有滾子的推桿推桿沿內(nèi)外凸輪之間圓周布置，一般布置偶數(shù)個帶有滾子的推桿推桿的個數(shù)為兩凸輪齒推桿的個數(shù)為兩凸輪齒槽數(shù)量之和的約數(shù)：槽數(shù)量之和的約數(shù)：831113機(jī)構(gòu)工作時，沿圓周連機(jī)構(gòu)工作時，沿圓周連在一起的推桿和兩個凸在一起的推桿和兩個凸輪之一輸出轉(zhuǎn)動，另一輪之一輸出轉(zhuǎn)動，另一凸輪則輸出轉(zhuǎn)動。凸輪則輸出轉(zhuǎn)動。差動螺旋機(jī)構(gòu)差動螺旋機(jī)構(gòu)同軸單螺旋機(jī)構(gòu)同軸單螺旋機(jī)構(gòu)同軸雙螺旋機(jī)構(gòu)同軸雙螺旋機(jī)構(gòu)同軸雙螺旋機(jī)構(gòu)同軸雙螺旋機(jī)構(gòu)兩個螺母，分別固定、移動兩個螺母，分別固定、移動兩個螺母，兩個移動兩個螺母，兩個移動螺桿轉(zhuǎn)動，螺母也轉(zhuǎn)動，結(jié)果螺母實(shí)現(xiàn)差螺桿轉(zhuǎn)動，螺母也轉(zhuǎn)動，結(jié)果

43、螺母實(shí)現(xiàn)差動移動，即螺桿轉(zhuǎn)動移動，即螺桿轉(zhuǎn)n n周，則螺母移距大周，則螺母移距大小為小為s ss s，s-導(dǎo)程，正號表示兩構(gòu)件轉(zhuǎn)導(dǎo)程，正號表示兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同，則移距為二者移距之和，負(fù)號表向相同，則移距為二者移距之和，負(fù)號表示兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反，則移距為二者移距之示兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反，則移距為二者移距之差，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)微動和快速差，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)微動和快速移動。移動。兩個螺母一個移動，一個固定。兩個螺母一個移動，一個固定。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，移動螺母可實(shí)現(xiàn)當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，移動螺母可實(shí)現(xiàn)快速或慢速移動，即螺桿轉(zhuǎn)一周，快速或慢速移動，即螺桿轉(zhuǎn)一周，移動螺母移動移動螺母移動s1s1s2s2（s1、s

44、2為兩螺旋的導(dǎo)程，旋向相同時為為兩螺旋的導(dǎo)程，旋向相同時為正，螺母快速移動，反之，螺母正，螺母快速移動，反之，螺母慢速移動。慢速移動。）同軸雙螺旋傳動，兩螺母同時同軸雙螺旋傳動，兩螺母同時與機(jī)架組成移動副，工作時螺與機(jī)架組成移動副，工作時螺桿轉(zhuǎn)動，兩螺母實(shí)現(xiàn)移動，兩桿轉(zhuǎn)動，兩螺母實(shí)現(xiàn)移動，兩段螺旋線螺距相同，單懸想相段螺旋線螺距相同，單懸想相反，該機(jī)構(gòu)常用于車輛之間的反，該機(jī)構(gòu)常用于車輛之間的聯(lián)接，可使車鉤較快的聯(lián)結(jié)和聯(lián)接，可使車鉤較快的聯(lián)結(jié)和脫開脫開二、諧波傳動原理的仿效二、諧波傳動原理的仿效諧波傳動是一種靠中間撓性構(gòu)件（柔輪）的彈性變形來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力的傳遞。常用于齒輪傳動和動力的傳遞。常用于齒輪傳動中，也可用于螺旋及摩擦傳動中。1諧波齒輪傳動 圖5-49基本構(gòu)件：柔輪1，剛輪2，波發(fā)生器H傳動比： ，速比范圍50500)/(1211zzziH基本構(gòu)件：柔輪基本構(gòu)件：柔輪1，剛輪，剛輪2，波發(fā)生器，波發(fā)生器H主動構(gòu)件為波