機構(gòu)的型綜合

機構(gòu)的型綜合1.機構(gòu)構(gòu)型的主要創(chuàng)新設(shè)計方法（一）機構(gòu)構(gòu)型的變異創(chuàng)新設(shè)計為了滿足一定的工藝動作要求，或為了使機構(gòu)具有某些性能與特點，改變已知機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，在原有機構(gòu)的基礎(chǔ)上，演變發(fā)展出新的機構(gòu)，稱此種新機構(gòu)為變異機構(gòu)。常用的變異方法有以下幾類：機構(gòu)的倒置機構(gòu)內(nèi)運動構(gòu)件與機架的轉(zhuǎn)化，稱為機構(gòu)的倒置。按照運動的相對性原理，機構(gòu)倒置后各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變，但可以得到不同的機構(gòu)。例如，要設(shè)計一雙足步行機構(gòu)，要求腳跟對于腰部的軌跡如圖8.12中a所示，實現(xiàn)該軌跡的最簡單機構(gòu)是四桿機構(gòu)，但從連桿曲線圖譜中，難以找到合適的四桿機構(gòu)，于是便改用六桿機構(gòu)，并得到不同構(gòu)件為機架的3種機構(gòu)方案b、c、d。圖8.12雙足步行機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)的擴展以原有機構(gòu)為基礎(chǔ)，增加新的構(gòu)件，構(gòu)成一個擴大的新機構(gòu)，稱為機構(gòu)的擴展。機構(gòu)擴展，原有機構(gòu)各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變，但所構(gòu)成的新機構(gòu)的某些性能與原機構(gòu)差別很大。例如要設(shè)計一個具有大行程速比系數(shù)的機構(gòu)，一般都先選有急回特性的四桿機構(gòu)（如曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、導(dǎo)桿機構(gòu)和導(dǎo)塊機構(gòu)），再附加桿組，就可獲得如圖8.13所示的多種六桿機構(gòu)。圖8.13桿組擴展法示例機構(gòu)局部結(jié)構(gòu)的改變改變機構(gòu)局部結(jié)構(gòu)(包括構(gòu)件運動機構(gòu)和機構(gòu)組成機構(gòu))，可以獲得有特殊運動性能的機構(gòu)。圖5—9是一個能克服死點的機構(gòu)。曲柄滑塊機構(gòu)在滑塊主動，曲柄從動時，若連桿與曲柄位于一條直線，則機構(gòu)處于死點位置。為了改變這種狀況，常采用多個曲柄滑塊機構(gòu)錯位排列或使用大飛輪克服死點。而圖5—9機構(gòu)是一個較簡單的克服死點機構(gòu)。結(jié)構(gòu)特點是在滑塊上制成導(dǎo)向槽，利用滾滑副的導(dǎo)向作用，使機構(gòu)克服死點位置，而完成機構(gòu)由移動變換為轉(zhuǎn)動，且無死點位置。機構(gòu)結(jié)構(gòu)的移植與模仿將一機構(gòu)中的某些機構(gòu)應(yīng)用于另一種機構(gòu)中的設(shè)計方法，成為機構(gòu)的移植。利用某一結(jié)構(gòu)特點設(shè)計新的機構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)的模仿。例：由反凸輪機構(gòu)聯(lián)想，擺動桿為主動構(gòu)件，從動構(gòu)件為一輪廓向徑有規(guī)律變化的圓盤狀構(gòu)件，就可以構(gòu)造出如圖5—14所示的棘輪機構(gòu)。如將漸開線齒輪的基圓半徑變得無窮大時，則漸開線就展直成直線，齒輪也就展直成齒條，見圖5—15。間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)也可轉(zhuǎn)變成間歇移動機構(gòu)。圖5—16是槽輪變異為移動形式；圖5一17是棘輪變異為移動形式。這種變異可實現(xiàn)間歇移動。機構(gòu)運動副類型的轉(zhuǎn)換改變機構(gòu)中的某個或多個運動副的型式，可以設(shè)計創(chuàng)新出不同運動性能的機構(gòu)。通常的變換方式有兩種：轉(zhuǎn)動副與移動副之間的變換；高副與低副之間的變換。圖8.14中a為某手套自動機的傳動機構(gòu)，將移動副和轉(zhuǎn)動副對換后，即得b所示新型機構(gòu)。這機構(gòu)不僅克服了原機構(gòu)移動副（位于上方）潤滑的困難，也避免了易污染產(chǎn)品的弊病。圖8.13所示六桿急回機構(gòu)有一個重大缺點，就是輸出速度不均勻，要求等速時不適應(yīng)。這時，可用凸輪副代替低副來解決，圖8.15所示機構(gòu)即為其中一種方案。圖8.14轉(zhuǎn)、移運動副互換圖8.15高副替代低副(二)利用機構(gòu)運動特點創(chuàng)新機構(gòu)利用現(xiàn)有機構(gòu)工作原理，充分考慮機構(gòu)運動特點，各構(gòu)件相對運動關(guān)系及特殊的構(gòu)件形狀等，創(chuàng)新設(shè)計出新的機構(gòu)。1）利用連架桿或連桿運動特點設(shè)計新機構(gòu)；2）利用兩構(gòu)件相對運動關(guān)系設(shè)計新機構(gòu)；3）用成型固定構(gòu)件實現(xiàn)復(fù)雜運動過程.雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)的變異圖5—21a是雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)的示意圖，塊1轉(zhuǎn)動，通過連桿2將轉(zhuǎn)動傳遞給塊3，4為機架，A、B為兩個固定轉(zhuǎn)動副。按機構(gòu)原形的結(jié)構(gòu)形狀，兩個轉(zhuǎn)塊是無法實現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)的。若分別將1、2、3構(gòu)件的形狀改變成含有滑槽和凸榫的圓盤形狀，則構(gòu)造了一個十字滑塊聯(lián)軸器。如圖b所示。其中連桿2變成了圖c所示的兩面各有矩形條狀凸榫的圓盤，且兩凸榫的中心線互相垂直，并通過圓盤中心。轉(zhuǎn)盤1和3上各開一個凹槽，2上的凸榫分別嵌入1和3相應(yīng)的凹槽內(nèi)。機架支承兩個固定轉(zhuǎn)軸A和B，此時，當(dāng)1盤轉(zhuǎn)動時，3盤以同樣的速度轉(zhuǎn)動。(三)基于組成原理的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計根據(jù)機構(gòu)組成原理，將零自由度的桿組依次連接到原動件和機架上去或者在原有機構(gòu)的基礎(chǔ)上，搭接不同級別的桿組，均可設(shè)計出新機構(gòu)。1)桿組依次連接到原動件和機架上設(shè)計新機構(gòu)；2)將桿組連接到機構(gòu)上設(shè)計新機構(gòu)；3)根據(jù)機構(gòu)組成原理優(yōu)選出合適的機構(gòu)構(gòu)型、圖8.16中a所示OAB為一曲柄OA和連桿AB等長的對心曲柄滑塊機構(gòu)，圖8.16中b，c所示的2個機構(gòu)在運動特性上完全與a相同，故這三個機構(gòu)是3個同性異形機構(gòu)。圖8.16同性異形機構(gòu)示例(四)基于組合原理的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計把一些基本機構(gòu)按照某種方式組合起來，創(chuàng)新設(shè)計出一種與原機構(gòu)特點不同的新的復(fù)合機構(gòu)。常見的有:串聯(lián)組合、并聯(lián)組合、混接式組合等。1）機構(gòu)的串聯(lián)組合：將兩個或兩個以上的單一機構(gòu)按順序聯(lián)接，每一個前置機構(gòu)的輸出運動是后續(xù)機構(gòu)的輸入運動，這樣的組合方式，稱之為機構(gòu)的串聯(lián)組合。三個機構(gòu)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ串聯(lián)組合框圖如圖8.17所示。圖8.17機構(gòu)的串聯(lián)組合a)構(gòu)件固接式串聯(lián)：若將前一個機構(gòu)的輸出構(gòu)件和后一個機構(gòu)的輸入構(gòu)件固接，串聯(lián)組成一個新的復(fù)合機構(gòu)。不同類型機構(gòu)的串聯(lián)組合有各種不同的效果：·將勻速運動機構(gòu)作為前置機構(gòu)與另一個機構(gòu)串聯(lián)，可以改變機構(gòu)輸出運動的速度和周期；·將一個非勻速運動機構(gòu)作為前置機構(gòu)與工作機構(gòu)串聯(lián)，則可改變機構(gòu)的速度特性；·由若干個子機構(gòu)串聯(lián)組合得到傳力性能較好的機構(gòu)系統(tǒng)。軌跡點串聯(lián)b)假若前一個基本機構(gòu)的輸出為平面運動構(gòu)件上某一點的軌跡，通過該軌跡點與后一個機構(gòu)串聯(lián)，這種聯(lián)接方式稱軌跡點串聯(lián)。圖8.18機構(gòu)串聯(lián)組合示例如圖8.18所示，前置子機構(gòu)的從動件與后續(xù)機構(gòu)的主動件直接聯(lián)接，可以用來改變運動形式，實現(xiàn)復(fù)合位移函數(shù)和運動特性。2）機構(gòu)的并聯(lián)組合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。圖8.19所示為并聯(lián)組合的幾種常見