第五章 機構(gòu)組合的創(chuàng)新設(shè)計

1、基于組合原理創(chuàng)新再生運動鏈法變異構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計Page3第一節(jié) 串聯(lián)式組合第二節(jié) 并聯(lián)式組合第三節(jié) 封閉式組合第四節(jié) 裝載式組合Page4機構(gòu)組合是指基本機構(gòu)以不同的方式連接，生成復(fù)雜機構(gòu)的過程。目的是改善基本機構(gòu)的運動和動力特性，實現(xiàn)更高要求。Page5單環(huán)的連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、撓性件傳動機構(gòu)、以及這些機構(gòu)的倒置機構(gòu)等串聯(lián)式、并聯(lián)式、封閉式、裝載式Page6兩個及兩個以上基本機構(gòu)順序連接，每一個前置機構(gòu)的輸出為后置機構(gòu)的輸入，用以滿足工作要求機構(gòu)1機構(gòu)2 串聯(lián)組合形式串聯(lián)組合形式 前置機構(gòu)前置機構(gòu)可以是連桿機構(gòu)、可以是連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、非圓齒輪機構(gòu)

2、、間凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、非圓齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、撓性件傳動機構(gòu)等。歇運動機構(gòu)、撓性件傳動機構(gòu)等。 可以實現(xiàn)可以實現(xiàn)增力增力、增程增程和各種和各種特殊的運動規(guī)特殊的運動規(guī)律律，并具有改善后置機構(gòu)的運動與動力學(xué)，并具有改善后置機構(gòu)的運動與動力學(xué)特性等功能。特性等功能。 Page8 可用于增力可用于增力肘桿機構(gòu)肘桿機構(gòu)sMQcosysLMQcos增力比：L/yPPF隨著滑塊下移，隨著滑塊下移，減小，減小，L增增大，大，S減小，在減小，在F不增大的情不增大的情況下，況下，Q逐漸增大。逐漸增大。Page9某壓力機的主機構(gòu)20，當(dāng)F大約是大約是 F12的的14倍倍Page10偏距為氣缸直徑的00.5倍

3、。剛性桿2（6）為L形，其夾角可為60120。該機構(gòu)對發(fā)動機而言，可使活塞的實際行程增加5%20%，使發(fā)動機的實際排量增加5%20%；可使發(fā)動機的燃油消耗率降低5%20%；使曲軸的平均輸出扭矩增大5%35%。若用于壓縮機，也可使能源消耗明顯下降。 節(jié)能節(jié)能 發(fā)動機發(fā)動機Page11 可用于增程可用于增程齒條6的行程是滑塊3的2倍，是曲柄1長度的4倍12zzPage12部分行程要求等速部分行程要求等速、減速、停歇等、減速、停歇等。圖為實現(xiàn)。圖為實現(xiàn)等速等速移動移動功能的牛頭功能的牛頭刨床串聯(lián)組合機刨床串聯(lián)組合機構(gòu)。構(gòu)。 A軌跡軌跡8字形。字形。主動件主動件1循環(huán)循環(huán)運動一次，輸運動一次，輸出件出

4、件5往復(fù)移往復(fù)移動兩次動兩次 Page14 槽輪機構(gòu)常用于轉(zhuǎn)位和分度機械裝置中，槽輪機構(gòu)常用于轉(zhuǎn)位和分度機械裝置中，運動時會帶來振動與沖擊，造成工作臺不運動時會帶來振動與沖擊，造成工作臺不穩(wěn)，尤其是槽數(shù)較少的外槽輪機構(gòu)。采用穩(wěn)，尤其是槽數(shù)較少的外槽輪機構(gòu)。采用雙曲柄機構(gòu)（不是平行四邊形機構(gòu)）為前雙曲柄機構(gòu)（不是平行四邊形機構(gòu)）為前置機構(gòu)，改善了動力學(xué)特性。置機構(gòu)，改善了動力學(xué)特性。 這些串聯(lián)的轉(zhuǎn)位機構(gòu)可在較高速度條件下工作，這些串聯(lián)的轉(zhuǎn)位機構(gòu)可在較高速度條件下工作，并且轉(zhuǎn)位平穩(wěn)、鎖止可靠、結(jié)構(gòu)簡單。并且轉(zhuǎn)位平穩(wěn)、鎖止可靠、結(jié)構(gòu)簡單。 Page17利用凸輪可輸出特殊的運動規(guī)律來實現(xiàn)特定的工作要求

5、利用凸輪可輸出特殊的運動規(guī)律來實現(xiàn)特定的工作要求凸輪凸輪Page18利用凸輪可輸出特殊的運動規(guī)律來實現(xiàn)特定的工作要求利用凸輪可輸出特殊的運動規(guī)律來實現(xiàn)特定的工作要求齊紙機構(gòu)凸輪凸輪Page19 可利用橢圓齒輪機構(gòu)的特殊運動規(guī)律可利用橢圓齒輪機構(gòu)的特殊運動規(guī)律輪輪橢圓齒輪連桿機構(gòu)橢圓齒輪連桿機構(gòu)Page20毛紡針梳機導(dǎo)條機構(gòu) 輪輪實現(xiàn)導(dǎo)桿5勻速往復(fù)運動（橢圓齒輪連桿機構(gòu)）（橢圓齒輪連桿機構(gòu)）實現(xiàn)間歇傳送運動輪輪圖中推點軌跡均為圓，用于送料機構(gòu)，如糖圖中推點軌跡均為圓，用于送料機構(gòu)，如糖紙、糖塊、鋼料。紙、糖塊、鋼料。l 可實現(xiàn)機構(gòu)的平衡，改善機構(gòu)的動力學(xué)特性，完成復(fù)雜的需要互相配合的動作與運動。

6、 l 以一個多自由度機構(gòu)作為基礎(chǔ)機構(gòu)，將一個或幾個自由度為1的機構(gòu)(可稱為附加機構(gòu))的輸出構(gòu)件接入基礎(chǔ)機構(gòu)，這種組合方式稱為并聯(lián)組合。 Page23兩個或多個基本機構(gòu)并列布置，運動并行傳遞兩個或多個基本機構(gòu)并列布置，運動并行傳遞1、并列式并聯(lián)、并列式并聯(lián)2、合成式并聯(lián)、合成式并聯(lián)3、時序式并聯(lián)、時序式并聯(lián) l 機構(gòu)1機構(gòu)2輸入輸出機構(gòu)1機構(gòu)2輸入輸出輸出機構(gòu)1機構(gòu)2輸入輸出輸入1輸入，2、4輸出1輸入， 2 輸出1、2輸入，3輸出機構(gòu)1機構(gòu)2輸入輸出輸出機構(gòu)1機構(gòu)2輸入輸出輸入機構(gòu)1機構(gòu)2輸入輸出時序式時序式合成式合成式并列式并列式 類型、尺寸相同，對稱布置，主要用于改類型、尺寸相同，對稱布置

7、，主要用于改善機構(gòu)的受力狀態(tài)、動力學(xué)特性、自身的善機構(gòu)的受力狀態(tài)、動力學(xué)特性、自身的動平衡、死點問題、輸出運動的可靠性。動平衡、死點問題、輸出運動的可靠性。兩個移動電機可獨立完成任務(wù)，增強了安全可靠性。 并列式并列式 組合形式：兩個齒輪齒條機構(gòu)并聯(lián)（共用齒輪），然后與組合形式：兩個齒輪齒條機構(gòu)并聯(lián)（共用齒輪），然后與曲柄滑塊機構(gòu)串聯(lián)（滑塊與齒輪軸固接）曲柄滑塊機構(gòu)串聯(lián)（滑塊與齒輪軸固接） 特點：兩個移動電機可互不干擾地工作，其中一個發(fā)生故特點：兩個移動電機可互不干擾地工作，其中一個發(fā)生故障，另一個還能完成工作，安全可靠性強；連接襟翼的曲障，另一個還能完成工作，安全可靠性強；連接襟翼的曲柄可產(chǎn)生

8、很大的力；齒輪的轉(zhuǎn)動與滑塊的移動無關(guān)。柄可產(chǎn)生很大的力；齒輪的轉(zhuǎn)動與滑塊的移動無關(guān)。并列式并列式 加壓且摩擦阻力小加壓且摩擦阻力小并列式并列式 8為主動件，為主動件，往復(fù)一個行往復(fù)一個行程使工件周程使工件周期性轉(zhuǎn)過期性轉(zhuǎn)過900并無空程。并無空程。并列式并列式 輸出運動互相影響或作用，完成復(fù)雜的運輸出運動互相影響或作用，完成復(fù)雜的運動規(guī)律和軌跡要求。動規(guī)律和軌跡要求。 兩個凸輪分別使輸出構(gòu)件左右、上下移動 合成式合成式合成式合成式圖為一般用于工件的輸送裝置，大滑塊在右端位置先接受工件，左移，再由小滑塊將工件推出，設(shè)計時須注意兩滑塊運動的協(xié)調(diào)與配合。 時序式時序式 兩上輸出的運動具有一定的運動或

9、動作的兩上輸出的運動具有一定的運動或動作的協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)。 由擺動從動件盤形凸輪由擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)與搖桿滑塊機構(gòu)并機構(gòu)與搖桿滑塊機構(gòu)并聯(lián)組合聯(lián)組合 推桿推桿2負責(zé)輸送工件，負責(zé)輸送工件，滑塊滑塊5完成沖壓，應(yīng)按完成沖壓，應(yīng)按照機構(gòu)運動循環(huán)圖進行照機構(gòu)運動循環(huán)圖進行機構(gòu)的尺寸綜合。機構(gòu)的尺寸綜合。時序式時序式Page33雙棘爪棘輪機構(gòu)雙棘爪棘輪機構(gòu)機翼操縱機構(gòu)機翼操縱機構(gòu)使工件周期性轉(zhuǎn)過使工件周期性轉(zhuǎn)過900并無空程并無空程其中一個發(fā)生故障，另一個還能完成工作，其中一個發(fā)生故障，另一個還能完成工作，安全可靠性強；安全可靠性強；Page34對稱并聯(lián)活塞連桿機構(gòu)對稱并聯(lián)活塞連桿機構(gòu)對稱并聯(lián)布置的曲

10、柄滑塊機構(gòu)對稱并聯(lián)布置的曲柄滑塊機構(gòu)加壓且摩擦阻力小加壓且摩擦阻力小Page35凸輪輸送機構(gòu)凸輪輸送機構(gòu)壓力機機構(gòu)壓力機機構(gòu)2、實現(xiàn)特定的運動軌跡與規(guī)律、實現(xiàn)特定的運動軌跡與規(guī)律Page363、實現(xiàn)復(fù)雜的動作配合、實現(xiàn)復(fù)雜的動作配合沖壓機構(gòu)沖壓機構(gòu)雙滑塊驅(qū)動機構(gòu)雙滑塊驅(qū)動機構(gòu) 以二自由度的機構(gòu)為基礎(chǔ)機構(gòu)，單自由度的機構(gòu)以二自由度的機構(gòu)為基礎(chǔ)機構(gòu)，單自由度的機構(gòu)為附加機構(gòu)，再將兩個機構(gòu)中某些構(gòu)件并接，組為附加機構(gòu)，再將兩個機構(gòu)中某些構(gòu)件并接，組成一個單自由度的組合機構(gòu)，稱為封閉式組合。成一個單自由度的組合機構(gòu)，稱為封閉式組合。 各基本機構(gòu)融為一體，實現(xiàn)比較特殊的運動規(guī)律，如停歇、逆轉(zhuǎn)、加速、減速

11、、前進、倒退，以及增力、增程、合成運動等。l 基礎(chǔ)機構(gòu)附加機構(gòu)輸入輸出基礎(chǔ)機構(gòu)附加機構(gòu)輸入輸出 以差動齒輪機構(gòu)以差動齒輪機構(gòu)（圖為其常見結(jié)構(gòu)）為（圖為其常見結(jié)構(gòu)）為基礎(chǔ)機構(gòu)。可構(gòu)成齒輪連桿機構(gòu)、齒輪凸基礎(chǔ)機構(gòu)?？蓸?gòu)成齒輪連桿機構(gòu)、齒輪凸輪機構(gòu)、復(fù)合輪系。輪機構(gòu)、復(fù)合輪系。 組合的形式組合的形式以差動凸輪機構(gòu)（圖為其常見結(jié)構(gòu)以差動凸輪機構(gòu)（圖為其常見結(jié)構(gòu)）為基礎(chǔ)機構(gòu)?？蓸?gòu)成凸輪連桿機構(gòu)）為基礎(chǔ)機構(gòu)?？蓸?gòu)成凸輪連桿機構(gòu)、凸輪齒輪機構(gòu)。、凸輪齒輪機構(gòu)。 轉(zhuǎn)動副可改為移動副轉(zhuǎn)動副可改為移動副組合的形式組合的形式以差動連桿機構(gòu)為基礎(chǔ)機構(gòu)?？蓸?gòu)以差動連桿機構(gòu)為基礎(chǔ)機構(gòu)?？蓸?gòu)成連桿齒輪機構(gòu)、連桿凸輪機構(gòu)。成

12、連桿齒輪機構(gòu)、連桿凸輪機構(gòu)。 組合的形式組合的形式組合實例分析組合實例分析組合的形式組合的形式 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：齒輪連桿機構(gòu)齒輪連桿機構(gòu)差動輪系連桿機構(gòu)2輸入3輸入1輸出 運動特點：)(231321132321izz23）（則：若使：則：（某區(qū)間）若使：13213113223100ii由基礎(chǔ)機構(gòu)的：由輔助機構(gòu)的：組合的形式組合的形式令令2為機構(gòu)的輸入?yún)闄C構(gòu)的輸入?yún)?shù)，則系統(tǒng)自由度為數(shù)，則系統(tǒng)自由度為1。 實現(xiàn)實現(xiàn)特定的運動規(guī)律特定的運動規(guī)律。圖為齒輪連桿機構(gòu)?？赏?。圖為齒輪連桿機構(gòu)?？赏ㄟ^選擇不同的齒數(shù)比，及連桿機構(gòu)中不同桿過選擇不同的齒數(shù)比，及連桿機構(gòu)中不同桿長比實現(xiàn)不同的步進轉(zhuǎn)位角。

13、長比實現(xiàn)不同的步進轉(zhuǎn)位角。 功能功能 圖為可實現(xiàn)長時圖為可實現(xiàn)長時間停歇的齒輪導(dǎo)間停歇的齒輪導(dǎo)桿機構(gòu)，桿機構(gòu)，避免剛避免剛性沖擊，可無級性沖擊，可無級地滿足運動系數(shù)地滿足運動系數(shù)的要求的要求，但機構(gòu)，但機構(gòu)較復(fù)雜。較復(fù)雜。功能功能 圖中基礎(chǔ)機構(gòu)為圖中基礎(chǔ)機構(gòu)為3、4、5、機架，附加機構(gòu)為、機架，附加機構(gòu)為1、2、4，當(dāng)，當(dāng)4以等角速度轉(zhuǎn)動時，以等角速度轉(zhuǎn)動時，5因凸輪輪廓曲線的因凸輪輪廓曲線的形狀變化可形狀變化可獲得多樣化的運動規(guī)律獲得多樣化的運動規(guī)律。 功能功能 圖為構(gòu)件圖為構(gòu)件1、3、4、5組成差動凸輪機構(gòu)，組成差動凸輪機構(gòu)，附加機構(gòu)為導(dǎo)桿機構(gòu)附加機構(gòu)為導(dǎo)桿機構(gòu)2、3、4、5，4的擺動的擺

14、動規(guī)律可調(diào)，還可實現(xiàn)浮動導(dǎo)桿規(guī)律可調(diào)，還可實現(xiàn)浮動導(dǎo)桿3上某點的上某點的軌軌跡要求跡要求。 功能功能 Page47 實現(xiàn)增程增力實現(xiàn)增程增力 輸出構(gòu)件滑塊輸出構(gòu)件滑塊D的行程的行程比簡單凸輪機構(gòu)推桿的比簡單凸輪機構(gòu)推桿的行程增大幾倍，而凸輪行程增大幾倍，而凸輪機構(gòu)的壓力角仍可控制機構(gòu)的壓力角仍可控制在許用范圍內(nèi)。在許用范圍內(nèi)。 附加機構(gòu)為曲柄附加機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，搖桿機構(gòu)，5的擺的擺角將比角將比3的成倍增的成倍增加。加。 Page48 固定凸輪機構(gòu)與差動固定凸輪機構(gòu)與差動連桿機構(gòu)共用浮動桿連桿機構(gòu)共用浮動桿和連架桿的沖壓機構(gòu)和連架桿的沖壓機構(gòu)，再在，再在4、2間串聯(lián)一間串聯(lián)一II級桿組級桿組

15、6、7，則為，則為雙向沖壓。雙向沖壓。 Page49 可利用中間齒輪換向?qū)崿F(xiàn)兩個自由度機構(gòu)的輸入可利用中間齒輪換向?qū)崿F(xiàn)兩個自由度機構(gòu)的輸入振擺式軋機示意圖 實現(xiàn)大速比實現(xiàn)大速比2121112201HHHzzzz 也稱為齒輪連桿機構(gòu)，系桿為主動件，單級傳動也稱為齒輪連桿機構(gòu)，系桿為主動件，單級傳動比在比在1199之間，雙級傳動比可達之間，雙級傳動比可達9801。 組合形式：基礎(chǔ)機構(gòu)為差動齒輪機構(gòu)，組合形式：基礎(chǔ)機構(gòu)為差動齒輪機構(gòu)，附加機構(gòu)為平行四邊形機構(gòu)，齒輪附加機構(gòu)為平行四邊形機構(gòu)，齒輪1與與連桿固結(jié)為一個構(gòu)件。連桿固結(jié)為一個構(gòu)件。Page51實現(xiàn)運動的合成實現(xiàn)運動的合成 112122zszr

16、 凸輪與蝸桿固聯(lián)，并凸輪與蝸桿固聯(lián)，并作為主動構(gòu)件輸入轉(zhuǎn)作為主動構(gòu)件輸入轉(zhuǎn)動，輸出構(gòu)件蝸輪的動，輸出構(gòu)件蝸輪的角位移由兩部分組成角位移由兩部分組成 凸輪與蝸輪固聯(lián)，蝸凸輪與蝸輪固聯(lián)，蝸桿軸主動，蝸輪的運桿軸主動，蝸輪的運動是轉(zhuǎn)動與移動的合動是轉(zhuǎn)動與移動的合成，常用于機床作為成，常用于機床作為運動誤差的補償。運動誤差的補償。 Page52例：機床分度補償機構(gòu)，A，B為圓柱副蝸輪4的轉(zhuǎn)動由蝸桿3的轉(zhuǎn)動和蝸桿3的移動（凸輪1）輸入4143344144334rszzrszz s13蝸桿轉(zhuǎn)動與移動引起蝸輪轉(zhuǎn)動方向一致取證，否則取負Page53將某個機構(gòu)安裝在另一個機構(gòu)的輸出構(gòu)將某個機構(gòu)安裝在另一個機構(gòu)的

17、輸出構(gòu)件上，最后總輸出的運動則是若干個疊件上，最后總輸出的運動則是若干個疊加機構(gòu)的多個自由度的復(fù)合運動加機構(gòu)的多個自由度的復(fù)合運動基本機構(gòu)N基本機構(gòu)2基本機構(gòu)1輸入輸入輸入輸出Page54 圖為工業(yè)機械手圖為工業(yè)機械手。末端開鏈機構(gòu)。末端開鏈機構(gòu)安裝在直移機構(gòu)安裝在直移機構(gòu)的活塞上，而直的活塞上，而直移機構(gòu)的汽缸又移機構(gòu)的汽缸又安裝在鏈傳動機安裝在鏈傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動鏈輪上構(gòu)的轉(zhuǎn)動鏈輪上，又裝在移動連，又裝在移動連桿機構(gòu)的連桿上桿機構(gòu)的連桿上。 1）、單聯(lián)式組合）、單聯(lián)式組合 組合形式：裝截式。由組合形式：裝截式。由1-2-3-4、4-5-6-7、7-8-9-10三套液三套液壓擺缸機構(gòu)組成。壓擺缸

18、機構(gòu)組成。 “7-8-9-10 ”裝載在裝載在“4-5-6-7”的構(gòu)件的構(gòu)件7上，上， “4-5-6-7”裝載在裝載在“1-2-3-4”的構(gòu)件的構(gòu)件4上。上。 功能：實現(xiàn)挖掘工具的復(fù)雜運動。功能：實現(xiàn)挖掘工具的復(fù)雜運動。 1）、單聯(lián)式組合）、單聯(lián)式組合Page562）、雙聯(lián)式組合）、雙聯(lián)式組合搖頭電扇搖頭電扇 圖為搖頭電風(fēng)扇機構(gòu)。蝸圖為搖頭電風(fēng)扇機構(gòu)。蝸桿機構(gòu)裝載在雙搖桿機構(gòu)桿機構(gòu)裝載在雙搖桿機構(gòu)的運動構(gòu)件搖桿上，蝸輪的運動構(gòu)件搖桿上，蝸輪又與其連桿固聯(lián)。由于兩又與其連桿固聯(lián)。由于兩個基本機構(gòu)中除裝載構(gòu)件個基本機構(gòu)中除裝載構(gòu)件共用外，還有兩個構(gòu)件并共用外，還有兩個構(gòu)件并接，所以組合機構(gòu)具有接，

19、所以組合機構(gòu)具有1個自由度，只需要以蝸桿個自由度，只需要以蝸桿為輸入構(gòu)件就具有確定運為輸入構(gòu)件就具有確定運動。動。Page57 具有連續(xù)輸入輸出關(guān)系的串聯(lián)式機構(gòu)組合具有連續(xù)輸入輸出關(guān)系的串聯(lián)式機構(gòu)組合可實現(xiàn)增力、增程等功能可實現(xiàn)增力、增程等功能 具有共用輸入輸出關(guān)系的并聯(lián)式機構(gòu)組合具有共用輸入輸出關(guān)系的并聯(lián)式機構(gòu)組合也可改善工作性能。也可改善工作性能。 具有共用構(gòu)件的封閉式機構(gòu)組合還可實現(xiàn)具有共用構(gòu)件的封閉式機構(gòu)組合還可實現(xiàn)特定的運動規(guī)律。特定的運動規(guī)律。 具有主次關(guān)系的疊加式機構(gòu)組合可實現(xiàn)復(fù)具有主次關(guān)系的疊加式機構(gòu)組合可實現(xiàn)復(fù)雜運動雜運動Page59除4種組合方式外，還可以交互式組合多次組合

20、會使運動鏈增長，運動副增多，設(shè)計難度增大，積累誤差增大，機械效率也會降低主要功能：主要功能： *可使執(zhí)行構(gòu)件實現(xiàn)增程、增速、增力； *可改善機構(gòu)的運動和動力特性； *可使執(zhí)行構(gòu)件實現(xiàn)特定的運動規(guī)律與軌跡； *可實現(xiàn)運動的合成與分解； *可實現(xiàn)多自由度的復(fù)合運動機構(gòu)演化、變異原理與創(chuàng)新機構(gòu)演化、變異原理與創(chuàng)新第一節(jié)第一節(jié) 機構(gòu)的運動副演化與變異機構(gòu)的運動副演化與變異第二節(jié)第二節(jié) 機構(gòu)的構(gòu)件變異機構(gòu)的構(gòu)件變異第三節(jié)第三節(jié) 機構(gòu)的機架變換與創(chuàng)新機構(gòu)的機架變換與創(chuàng)新第四節(jié)第四節(jié) 機構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新機構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新第五節(jié)第五節(jié) 機構(gòu)運動原理的仿效與創(chuàng)新機構(gòu)運動原理的仿效與創(chuàng)新 機構(gòu)的演化或變異：機

21、構(gòu)的演化或變異： 以某機構(gòu)為原始機構(gòu)，在其基礎(chǔ)上對組成以某機構(gòu)為原始機構(gòu)，在其基礎(chǔ)上對組成機構(gòu)的各個元素進行的各種性質(zhì)的改變或變機構(gòu)的各個元素進行的各種性質(zhì)的改變或變換，而形成一種功能不同或性能改進的機構(gòu)。換，而形成一種功能不同或性能改進的機構(gòu)。 進行各種性質(zhì)的改變與變換主要包括：進行各種性質(zhì)的改變與變換主要包括： 對機構(gòu)各個元素形狀和尺寸上的對機構(gòu)各個元素形狀和尺寸上的改變，運動形式的變換，運動等效改變，運動形式的變換，運動等效的變換，組成原理的仿效。的變換，組成原理的仿效。演化與變異的主要方法有：演化與變異的主要方法有：運動副演化與變異；運動副演化與變異；機構(gòu)的構(gòu)件變異；機構(gòu)的構(gòu)件變異；機

22、構(gòu)的機架變換；機構(gòu)的機架變換；機構(gòu)的等效變換；機構(gòu)的等效變換；機構(gòu)運動原理的仿效；機構(gòu)運動原理的仿效；或以上方法同時運用?；蛞陨戏椒ㄍ瑫r運用。 通過演化與變異而獲得的新功能機構(gòu)稱為變異機構(gòu)。機構(gòu)的運動副演化與變異機構(gòu)的運動副演化與變異主要目的：1）增強運動副元素的接觸強度）增強運動副元素的接觸強度2）減小運動副元素的摩擦、磨損）減小運動副元素的摩擦、磨損3）改善機構(gòu)的受力狀態(tài)）改善機構(gòu)的受力狀態(tài)4）改善機構(gòu)的運動和動力效果）改善機構(gòu)的運動和動力效果5）開拓機構(gòu)的各種新功能）開拓機構(gòu)的各種新功能6）尋求演化新機構(gòu)的有效途徑）尋求演化新機構(gòu)的有效途徑主要方法包括：1）改變運動副的尺寸）改變運動副的

23、尺寸2）改變運動副元素的接觸性質(zhì)）改變運動副元素的接觸性質(zhì)3）改變運動副元素的形狀）改變運動副元素的形狀改變運動副的尺寸主要是指轉(zhuǎn)動副和移動副尺寸的增大主要是指轉(zhuǎn)動副和移動副尺寸的增大1. 1. 轉(zhuǎn)動副的擴大轉(zhuǎn)動副的擴大 主要指組成轉(zhuǎn)動副的銷軸和銷軸孔主要指組成轉(zhuǎn)動副的銷軸和銷軸孔在直徑尺寸上的增大，但各構(gòu)件之間在直徑尺寸上的增大，但各構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系并沒有發(fā)生改變，這的相對運動關(guān)系并沒有發(fā)生改變，這種變異機構(gòu)常用于泵和壓縮機等機械種變異機構(gòu)常用于泵和壓縮機等機械裝置中。裝置中。機構(gòu)的運動副演化與變異機構(gòu)的運動副演化與變異(1)(1)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副B的直的直徑尺寸加大到徑尺寸加大到將轉(zhuǎn)動副

24、將轉(zhuǎn)動副A包括包括在其中時，曲柄在其中時，曲柄1就變成了偏心盤就變成了偏心盤，而連桿，而連桿2就設(shè)計就設(shè)計成一個圓環(huán)狀構(gòu)件。成一個圓環(huán)狀構(gòu)件。曲柄搖桿機構(gòu)就轉(zhuǎn)曲柄搖桿機構(gòu)就轉(zhuǎn)變成一個旋轉(zhuǎn)泵。變成一個旋轉(zhuǎn)泵。工作過程：偏心盤工作過程：偏心盤1 1繞中心繞中心A A轉(zhuǎn)動，圓環(huán)狀構(gòu)件轉(zhuǎn)動，圓環(huán)狀構(gòu)件2 2沿機沿機 殼的內(nèi)表面滑動；殼的內(nèi)表面滑動；2 2與構(gòu)件與構(gòu)件3 3用轉(zhuǎn)動副用轉(zhuǎn)動副C C連連 接。接。3 3繞固定軸繞固定軸D D轉(zhuǎn)動，用于將吸入腔和輸轉(zhuǎn)動，用于將吸入腔和輸 出腔隔開。出腔隔開。旋轉(zhuǎn)泵曲柄搖桿機構(gòu) 1. 1. 轉(zhuǎn)動副的擴大轉(zhuǎn)動副的擴大旋轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副B的直徑尺的直徑尺寸加大到將轉(zhuǎn)

25、動副寸加大到將轉(zhuǎn)動副A包括在其中時，曲包括在其中時，曲柄柄1就變成了偏心盤就變成了偏心盤1，而連桿，而連桿2就設(shè)計成一就設(shè)計成一端圓環(huán)狀，另一端為桿端圓環(huán)狀，另一端為桿狀的套圈，桿狀端插入狀的套圈，桿狀端插入支撐塊支撐塊3上，并沿支撐塊上，并沿支撐塊滑動，支撐塊滑動，支撐塊3與殼體與殼體4組組成轉(zhuǎn)動副，曲柄搖塊機構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，曲柄搖塊機構(gòu)就轉(zhuǎn)變成一個旋轉(zhuǎn)泵。就轉(zhuǎn)變成一個旋轉(zhuǎn)泵。工作過程：偏心盤工作過程：偏心盤1 1繞中心繞中心A A轉(zhuǎn)動，圓環(huán)狀構(gòu)件轉(zhuǎn)動，圓環(huán)狀構(gòu)件2 2沿機沿機 殼的內(nèi)表面滑動；則液體按圖示箭頭方向殼的內(nèi)表面滑動；則液體按圖示箭頭方向 流動，套圈流動，套圈2 2的葉片的葉片a a

26、用以把吸入腔與輸出用以把吸入腔與輸出 腔隔開。腔隔開。曲柄搖塊機構(gòu)1. 1. 轉(zhuǎn)動副的擴大轉(zhuǎn)動副的擴大偏心盤和圓環(huán)形連偏心盤和圓環(huán)形連桿組成的轉(zhuǎn)動副使桿組成的轉(zhuǎn)動副使連桿緊貼固定的內(nèi)壁連桿緊貼固定的內(nèi)壁運動，形成一個不斷變運動，形成一個不斷變化的腔體，有利于流體化的腔體，有利于流體的吸入和壓出。的吸入和壓出。特點：由于轉(zhuǎn)動副的擴大，構(gòu)件形狀分別由桿狀變特點：由于轉(zhuǎn)動副的擴大，構(gòu)件形狀分別由桿狀變 換成圓盤狀和圓環(huán)狀。圓環(huán)狀連桿在固定的換成圓盤狀和圓環(huán)狀。圓環(huán)狀連桿在固定的 圓形腔體內(nèi)作平面運動，形成不斷變化的空圓形腔體內(nèi)作平面運動，形成不斷變化的空 間，以實現(xiàn)工作要求。間，以實現(xiàn)工作要求。曲柄

27、滑塊機構(gòu)活塞泵1. 1. 轉(zhuǎn)動副的擴大轉(zhuǎn)動副的擴大2. 2. 轉(zhuǎn)動副連續(xù)擴大后展直為移動副轉(zhuǎn)動副連續(xù)擴大后展直為移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副A A與與B B原狀，構(gòu)件原狀，構(gòu)件2 2作往復(fù)擺動。作往復(fù)擺動。固定轉(zhuǎn)動副固定轉(zhuǎn)動副A A擴大后的形狀。擴大后的形狀。因因 2 2 作擺動，在其擺角范圍內(nèi)把作擺動，在其擺角范圍內(nèi)把擺動盤和固定圓環(huán)改成扇形形狀。擺動盤和固定圓環(huán)改成扇形形狀。當(dāng)當(dāng)2 2的擺動中的擺動中A A點落到無窮遠點落到無窮遠處時，就變成了移動副。處時，就變成了移動副。3.3.移動副的擴大移動副的擴大 主要指組成移動副的滑塊與導(dǎo)路尺寸的主要指組成移動副的滑塊與導(dǎo)路尺寸的變大，并且增大到把機構(gòu)中其

28、它運動副包變大，并且增大到把機構(gòu)中其它運動副包含在其中。構(gòu)件間的相對運動關(guān)系并未改變。含在其中。構(gòu)件間的相對運動關(guān)系并未改變。沖壓機構(gòu)：移動副沖壓機構(gòu)：移動副C C擴大，將轉(zhuǎn)動副擴大，將轉(zhuǎn)動副A A和移動和移動 副副B B包括在其中，因滑塊的質(zhì)量包括在其中，因滑塊的質(zhì)量 大，所以可產(chǎn)生很大的沖壓力。大，所以可產(chǎn)生很大的沖壓力。沖壓機構(gòu)正弦機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)沖壓機構(gòu) 移動副擴大，將轉(zhuǎn)動副移動副擴大，將轉(zhuǎn)動副A A、B B和和C C均包括均包括在其中。曲柄在其中。曲柄1 1通過連桿通過連桿2 2帶動沖頭帶動沖頭3 3作上作上下往復(fù)移動。下往復(fù)移動。3.3.移動副的擴大移動副的擴大 往復(fù)凸輪分度機構(gòu)：

29、移動副往復(fù)凸輪分度機構(gòu)：移動副B B擴大，將轉(zhuǎn)動擴大，將轉(zhuǎn)動 副副A A和凸輪高副和凸輪高副C C均包含在其中。均包含在其中。 該機構(gòu)工作時，構(gòu)件該機構(gòu)工作時，構(gòu)件1 1往復(fù)移動，推動凸輪往復(fù)移動，推動凸輪 2 2間歇轉(zhuǎn)動。間歇轉(zhuǎn)動。 左圖為鎖緊位置，右圖為構(gòu)件左圖為鎖緊位置，右圖為構(gòu)件1 1左移，推動左移，推動 凸輪順時針方向轉(zhuǎn)動的位置凸輪順時針方向轉(zhuǎn)動的位置3.3.移動副的擴大移動副的擴大二、改變運動副元素的接觸性質(zhì)低副元素的接觸性質(zhì)：滑動接觸，使運動副元素的接觸表面產(chǎn)生磨損，降低了機械傳動效率和傳動精度。高副元素的接觸性質(zhì)：滾動接觸和滑動接觸減小磨損的方法：用滾動接觸代替滑動接觸把組成移

30、動副元素之一的結(jié)構(gòu)形狀改變成滾子形，這樣使原始機構(gòu)中導(dǎo)路與滑塊的結(jié)構(gòu)形式演變?yōu)閷?dǎo)路與滾子結(jié)構(gòu)形式。二、改變運動副元素的接觸性質(zhì)(1)移動副移動副把組成轉(zhuǎn)動副的銷軸和銷軸孔之間增設(shè)若干個滾動體，而構(gòu)成了滾動軸承。 二、改變運動副元素的接觸性質(zhì)(2)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副動副Page75二、改變運動副元素的接觸性質(zhì)(2)高副副把凸輪高副中從動件設(shè)計成滾子形的，槽輪高副中的撥銷也設(shè)計成滾子形，以用來改善摩擦磨損。三、改變運動副元素的形狀 因運動副的作用、性質(zhì)主要取決于運動副元素的形狀，所以改變其形狀是內(nèi)容最豐富的一種演化變異。Page77三、改變運動副元素的形狀（1）展直 曲柄搖桿機構(gòu)中，搖曲柄搖桿機構(gòu)中，搖稈稈

31、3上點上點C的軌跡是以的軌跡是以D為為圓心，圓心，CD長為半徑的圓長為半徑的圓弧。弧。 若構(gòu)造一個弧形槽，將若構(gòu)造一個弧形槽，將滑塊制成扇形機構(gòu)并置于槽滑塊制成扇形機構(gòu)并置于槽中，機構(gòu)運動特性并未改變中，機構(gòu)運動特性并未改變 若將弧形槽半徑增至無若將弧形槽半徑增至無窮大，則弧形槽就演變?yōu)橹辈?，窮大，則弧形槽就演變?yōu)橹辈?，滑塊也變?yōu)殚L方形滑塊，轉(zhuǎn)動滑塊也變?yōu)殚L方形滑塊，轉(zhuǎn)動副也就演化為移動副，鉸鏈四副也就演化為移動副，鉸鏈四桿機構(gòu)也就演化為偏置式曲柄桿機構(gòu)也就演化為偏置式曲柄滑塊機構(gòu)?；瑝K機構(gòu)。 當(dāng)圖中偏距當(dāng)圖中偏距e=0時，時，則成為對心式曲柄滑塊機則成為對心式曲柄滑塊機構(gòu)。構(gòu)。三、改變運動副

32、元素的形狀（1）展直楔塊機構(gòu)的斜面接觸，楔塊機構(gòu)的斜面接觸，若在移動平面上進行繞曲，就變成盤形凸輪機構(gòu)若在移動平面上進行繞曲，就變成盤形凸輪機構(gòu)的平面高副；的平面高副；若在水平平面上繞曲就演化成螺旋機構(gòu)的螺旋副。若在水平平面上繞曲就演化成螺旋機構(gòu)的螺旋副。三、改變運動副元素的形狀（2）繞曲 當(dāng)運動副元素在機構(gòu)的一個運動周期內(nèi)重復(fù)再現(xiàn)當(dāng)運動副元素在機構(gòu)的一個運動周期內(nèi)重復(fù)再現(xiàn)時，原始機構(gòu)就可以演化為具有新功能的機構(gòu)。時，原始機構(gòu)就可以演化為具有新功能的機構(gòu)。 凸輪輪廓曲線是一個具有12個凸凹圓弧形的曲線，從動構(gòu)件是由兩個圓柱滾子擺桿構(gòu)成。機構(gòu)工作時，一個滾子位于凹曲線底部，另一個則位于頂部，或反

33、之，由此完成鋸條往復(fù)運動的動作要求。電動鋸條的凸輪機構(gòu)電動鋸條的凸輪機構(gòu)具有輪廓曲線的重復(fù)和具有輪廓曲線的重復(fù)和連續(xù)的特點：連續(xù)的特點：三、改變運動副元素的形狀3）重復(fù)再現(xiàn)機構(gòu)的構(gòu)件變異機構(gòu)的構(gòu)件變異主要目的：主要目的：1 1）改善機構(gòu)運動的不確定）改善機構(gòu)運動的不確定2 2）解決機構(gòu)由于結(jié)構(gòu)原因無法正確運動問題）解決機構(gòu)由于結(jié)構(gòu)原因無法正確運動問題3 3）開發(fā)新功能）開發(fā)新功能4 4）開發(fā)新機構(gòu)）開發(fā)新機構(gòu)5 5）改善機構(gòu)的受力狀態(tài)，）改善機構(gòu)的受力狀態(tài)，主要演化變異方法：主要演化變異方法：1 1）利用構(gòu)件的運動性質(zhì)進行演化變異）利用構(gòu)件的運動性質(zhì)進行演化變異2 2）改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸

34、）改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸3 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 4）改變構(gòu)件運動性質(zhì)）改變構(gòu)件運動性質(zhì)一、利用構(gòu)件的運動性質(zhì)演化變異 主要指某些構(gòu)件進行往復(fù)運動時，可以主要指某些構(gòu)件進行往復(fù)運動時，可以僅利用其單程的運動性質(zhì)，再進一步改變僅利用其單程的運動性質(zhì)，再進一步改變構(gòu)件的形狀以實現(xiàn)這個單程運動間歇地重構(gòu)件的形狀以實現(xiàn)這個單程運動間歇地重復(fù)再現(xiàn)，從而演化出新的機構(gòu)。復(fù)再現(xiàn)，從而演化出新的機構(gòu)。擺動導(dǎo)桿機構(gòu)：曲柄曲柄ABAB主動，輸入轉(zhuǎn)動，擺主動，輸入轉(zhuǎn)動，擺桿桿OBOB從動，輸出往復(fù)擺動。從動，輸出往復(fù)擺動。如果用滾滑移動副代替如果用滾滑移動副代替移動副移動副B B，成圖

35、示機構(gòu)。，成圖示機構(gòu)。當(dāng)曲柄當(dāng)曲柄AB和擺桿和擺桿OB的夾角為的夾角為銳角即處于銳角即處于B位置時，擺桿的位置時，擺桿的擺動方向與曲柄同向；而夾角擺動方向與曲柄同向；而夾角為鈍角即處于為鈍角即處于B位置時，擺位置時，擺桿的擺動方向則與曲柄的轉(zhuǎn)動桿的擺動方向則與曲柄的轉(zhuǎn)動方向相反，為逆時針方向。方方向相反，為逆時針方向。方向改變的起始位置在向改變的起始位置在AB和和OB相垂直的相垂直的B點。點。 若以垂直位置即B點為分界線，可把滾滑副的槽分割成兩部分。二、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 可以解決機構(gòu)運動不確定和機構(gòu)因結(jié)構(gòu)原因無法正常運動等問題。1.1.平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu) 能傳遞勻速轉(zhuǎn)動，但能

36、傳遞勻速轉(zhuǎn)動，但死點位置時機構(gòu)運動死點位置時機構(gòu)運動不確定。不確定?？刹捎脙蓚€以上的相可采用兩個以上的相同機構(gòu)的組合，使其同機構(gòu)的組合，使其運動確定。運動確定。圓盤式連軸器的演化變異過程： 在此基礎(chǔ)上，將曲柄在此基礎(chǔ)上，將曲柄上的各活動銷軸鉸接上的各活動銷軸鉸接在同一個圓盤上，并在同一個圓盤上，并縮短機架，可用來傳縮短機架，可用來傳遞轉(zhuǎn)動，成為一種平遞轉(zhuǎn)動，成為一種平行四邊形連軸器。行四邊形連軸器。還可以進一步變異，把連桿還可以進一步變異，把連桿2 2作成滾輪的結(jié)構(gòu)形式，把作成滾輪的結(jié)構(gòu)形式，把1 1盤盤上的上的A A鉸位置全部作成以連桿鉸位置全部作成以連桿2 2的長度為半徑的圓孔，孔的的長度

37、為半徑的圓孔，孔的內(nèi)側(cè)曲柄內(nèi)側(cè)曲柄3 3上的滾輪滾動接觸，上的滾輪滾動接觸，成為孔銷式連軸器。成為孔銷式連軸器。2. 2. 雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)的變異雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)的變異塊塊1 1轉(zhuǎn)動，通過連桿轉(zhuǎn)動，通過連桿2 2將轉(zhuǎn)動傳遞給塊將轉(zhuǎn)動傳遞給塊3 3 。兩轉(zhuǎn)塊無法實現(xiàn)整兩轉(zhuǎn)塊無法實現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)。周回轉(zhuǎn)?？煞謩e將可分別將1 1、2 2、3 3構(gòu)件構(gòu)件的型狀改變成含有滑的型狀改變成含有滑槽和凸榫的圓盤形狀，槽和凸榫的圓盤形狀，就構(gòu)造成一個十字滑就構(gòu)造成一個十字滑塊連軸器。當(dāng)塊連軸器。當(dāng)1 1 盤轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，動時，3 3盤以同樣的盤以同樣的速度轉(zhuǎn)動。速度轉(zhuǎn)動。2 2上的凸榫上的凸榫分別嵌入分別嵌入1 1和和3 3相應(yīng)

38、相應(yīng)的凹槽內(nèi)。的凹槽內(nèi)。3. 3. 擺動導(dǎo)桿的變異擺動導(dǎo)桿的變異在擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中，若將導(dǎo)桿在擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中，若將導(dǎo)桿2 2的導(dǎo)槽某一部分做成圓弧形，的導(dǎo)槽某一部分做成圓弧形，并且其槽中心線的圓弧半徑等并且其槽中心線的圓弧半徑等于曲柄于曲柄OAOA的長度。當(dāng)曲柄的端的長度。當(dāng)曲柄的端部銷部銷A A轉(zhuǎn)入圓弧導(dǎo)槽時，導(dǎo)桿轉(zhuǎn)入圓弧導(dǎo)槽時，導(dǎo)桿則停歇，實現(xiàn)了單側(cè)停歇的功則停歇，實現(xiàn)了單側(cè)停歇的功能，并且結(jié)構(gòu)簡單。能，并且結(jié)構(gòu)簡單。曲柄滑塊機構(gòu)中，可將滑塊設(shè)曲柄滑塊機構(gòu)中，可將滑塊設(shè)計成帶有導(dǎo)向槽的結(jié)構(gòu)形狀，計成帶有導(dǎo)向槽的結(jié)構(gòu)形狀，直接驅(qū)動曲柄做旋轉(zhuǎn)運動，構(gòu)直接驅(qū)動曲柄做旋轉(zhuǎn)運動，構(gòu)造出無死點的曲柄機構(gòu)

39、。造出無死點的曲柄機構(gòu)。三、增加輔助結(jié)構(gòu)可解決運動不確定問題、運動規(guī)律可調(diào)性問題等廓線可變凸輪機構(gòu)廓線可變凸輪機構(gòu)在輪在輪1 1上裝有上裝有4 4片凸輪片，片凸輪片，其上有槽，把凸輪片旋轉(zhuǎn)其上有槽，把凸輪片旋轉(zhuǎn)到合適位置，可獲得不同到合適位置，可獲得不同形狀的凸輪廓線，從而可形狀的凸輪廓線，從而可改變推桿改變推桿2 2的運動規(guī)律。的運動規(guī)律。廓線可調(diào)凸輪機構(gòu)廓線可調(diào)凸輪機構(gòu)推桿可換凸輪機構(gòu)推桿可換凸輪機構(gòu) 組成：組成：圓柱凸輪上制作有兩圓柱凸輪上制作有兩 個凸輪溝槽個凸輪溝槽a a和和b b，它們是，它們是 按不同的運動規(guī)律確定的，按不同的運動規(guī)律確定的， 形狀是不同的。兩推桿和形狀是不同的。

40、兩推桿和 兩溝槽相互對應(yīng)。推桿上兩溝槽相互對應(yīng)。推桿上 制有齒條與夾在其中的齒制有齒條與夾在其中的齒 輪輪2 2相嚙合。相嚙合。工作過程：工作過程：旋轉(zhuǎn)齒輪就可以實現(xiàn)滾子的變換，旋轉(zhuǎn)齒輪就可以實現(xiàn)滾子的變換， 從而可以輸出不同運動規(guī)律的移動。從而可以輸出不同運動規(guī)律的移動。四、改變構(gòu)件的運動性質(zhì)主要針對凸輪機構(gòu)增大行程的問題推桿行程增大的凸輪機構(gòu)推桿行程增大的凸輪機構(gòu)組成：組成：凸輪軸凸輪軸1 1上套有一個可借助上套有一個可借助 于導(dǎo)向鍵于導(dǎo)向鍵A A沿軸向移動又可轉(zhuǎn)動的沿軸向移動又可轉(zhuǎn)動的端面凸輪，其上端與從動桿端面凸輪，其上端與從動桿4 4上的上的滾輪接觸，下端則與固定滾輪滾輪接觸，下端則與固定滾輪3 3接接觸。觸。工作過程：工作過程：凸輪轉(zhuǎn)動時，從動桿的凸輪轉(zhuǎn)動時，從動桿的升程是兩項升程之和，一項是凸輪升程是兩項升程之和，一項是凸輪相對于固定滾子的升程，另一項是相對于固定滾子的升程，另一項是從動桿