机构演化变异与创新lnk.ppt

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1、4 机构的演化、变异与创新设计4.1 机架的变换与创新设计机架的变换与创新设计4.1.1、低副机构的机架变换、低副机构的机架变换4.1.2 4.1.2 高副机构的机架变换高副机构的机架变换b)凸轮固定，原机架转动。凸轮固定，原机架转动。c)c)凸轮行星齿轮机构（凸轮行星齿轮机构（1 1主主动，轮动，轮3 3从动）从动）d)移动从动件凸轮机构机架移动从动件凸轮机构机架变换：主动件变换：主动件1摆动，从动摆动，从动件件2既转又移。既转又移。e)移动从动件圆柱凸轮机构机移动从动件圆柱凸轮机构机架的变换：主动件架的变换：主动件3，凸轮固，凸轮固定从动件既转又移。定从动件既转又移。原机架原机架1摆动，杆

2、摆动，杆2平面运平面运动动原机架原机架3转动，转动，杆杆2平面运动平面运动1 凸轮机构的机架变换凸轮机构的机架变换2.2.齿轮机构及挠性件传动机构的机架变换齿轮机构及挠性件传动机构的机架变换带：同步带：同步链链3.3.间歇运动机构的机架变换间歇运动机构的机架变换槽轮机构机架变换后又串联行星齿轮机构：主槽轮机构机架变换后又串联行星齿轮机构：主1从动系杆从动系杆4有停歇有停歇不完全齿轮机构机架变换后又串联行星齿轮机构：主不完全齿轮机构机架变换后又串联行星齿轮机构：主1从动系杆从动系杆4有停歇有停歇4.1运动副变异与演化运动副变异与演化1.运动副元素尺寸的变异运动副元素尺寸的变异1)转动副的扩大转动

3、副的扩大4.2 机构的构件变异与创新设计机构的构件变异与创新设计1.利用构件的运动性质演化变异利用构件的运动性质演化变异ABO为锐角时曲柄为锐角时曲柄与摆杆同向转动。与摆杆同向转动。ABO为钝角时曲柄与为钝角时曲柄与摆杆反向转动。摆杆反向转动。滚子脱槽，运动中断。滚子脱槽，运动中断。2.改变构件的结构性质和尺寸改变构件的结构性质和尺寸1)平行四边形机构的变异平行四边形机构的变异构件平行相等，传递匀速构件平行相等，传递匀速转动，但有止点。转动，但有止点。AD固接盘固接盘1，BE固接盘固接盘3，缩小机架：平行四边，缩小机架：平行四边形联轴器形联轴器连杆变滚轮，铰链连杆变滚轮，铰链A变变为以为以lA

4、B半径的孔：孔半径的孔：孔销式联轴器。销式联轴器。2)双双转块机构的变异转块机构的变异3.增加辅助结构增加辅助结构1)转动导杆机构转动导杆机构块块1转，由杆转，由杆2块块3转，无法整周转，无法整周转；改形转；改形1、2、3为含滑槽和凸为含滑槽和凸榫圆盘：十字滑块联轴器。榫圆盘：十字滑块联轴器。a)非匀速转，非匀速转，C点置点置B点轨迹点轨迹圆上导杆以曲柄的半速等速转，圆上导杆以曲柄的半速等速转，但但BC重合运动不定；为此另重合运动不定；为此另加一滑快，杆加一滑快，杆3为十字槽圆盘，为十字槽圆盘，双曲柄双滑块。双曲柄双滑块。2)凸轮机构凸轮机构凸轮廓线定，从动件运动规律不变，为改凸轮廓线定，从动

5、件运动规律不变，为改变加辅助结构：四凸轮片。变加辅助结构：四凸轮片。转动齿轮，从动件上齿条移动，转动齿轮，从动件上齿条移动，实现其更换。实现其更换。4.改变构件的运动性质改变构件的运动性质改凸轮定轴转为又转又移：改凸轮定轴转为又转又移：A导向导向键，键，3固定滚子，升程有两项。固定滚子，升程有两项。凸轮为圆盘凸轮为圆盘1固固定在轴定在轴A上，滑上，滑块块2在盘在盘1的导槽的导槽中且其上有长圆中且其上有长圆孔，凸出部孔，凸出部C、D在两平面，其在两平面，其一与固定滚子接一与固定滚子接触，另一与从动触，另一与从动件接触。件接触。1)展直展直转动副的展直转动副的展直齿轮与槽轮的展直齿轮与槽轮的展直4

6、3 运动副形状变异与创新设计运动副形状变异与创新设计2)移动副扩大移动副扩大2）绕曲）绕曲运动副的绕曲运动副的绕曲3 3）重复再现）重复再现运动副元素的重复再现运动副元素的重复再现4）运动副的替代）运动副的替代滚转副代替移动副滚转副代替移动副螺旋压力机：螺母转动，螺杆移动牛头刨床进给机构：螺杆转动，螺母移动运动副的变异与演化实例运动副的变异与演化实例1)平面低副平面低副转动变移动，移动变滚动，变导轨形状成反凸轮转动变移动，移动变滚动，变导轨形状成反凸轮移动副元素形状改变可实现特殊用途。移动副元素形状改变可实现特殊用途。反凸轮机构反凸轮机构无止点：无止点：飞轮、错飞轮、错位排列。位排列。滚子在

7、圆弧槽滚子在圆弧槽ab滚动滑块滚动滑块4不不动动2)平面高副平面高副改变高副元素形状可演化变异出不同功能的高副改变高副元素形状可演化变异出不同功能的高副高副元素：凸轮廓线、工作面高副元素：凸轮廓线、工作面电动锯条电动锯条改变高副元素形状可改善机构性能改变高副元素形状可改善机构性能凸轮高副：廓线形状（运动规律）；从动件（平、凸、凹凸轮高副：廓线形状（运动规律）；从动件（平、凸、凹增接触强度，减磨）增接触强度，减磨）3)螺旋副（形状：矩、梯，锯、三角，功能：传动、微调，螺旋副（形状：矩、梯，锯、三角，功能：传动、微调，增力，联接）增力，联接）螺杆泵、挤螺杆泵、挤出机等。出机等。4.4 4.4 机构

8、的等效变换与创新机构的等效变换与创新1.利用运动副的等效代换创新同性异形机构利用运动副的等效代换创新同性异形机构1)空间运动副与平面运动副的等效代换空间运动副与平面运动副的等效代换球面副与转动副代换球面副与转动副代换圆柱副与转动副加移动副的代换圆柱副与转动副加移动副的代换2)平面高副与平面低副的等效代换平面高副与平面低副的等效代换ABCCBAOO 改变机构中某个和多个运动副的型式，可设计创改变机构中某个和多个运动副的型式，可设计创新出不同运动性能的机构。新出不同运动性能的机构。转动副与移动副之间的变换；转动副与移动副之间的变换；高副与低副之间的变换。高副与低副之间的变换。2、利用瞬心轨线创新同

9、性异形机构、利用瞬心轨线创新同性异形机构4为机架画连杆为机架画连杆2的定瞬心线，倒置后画相对连杆机架的动瞬心线，制成的定瞬心线，倒置后画相对连杆机架的动瞬心线，制成类似形状替代原机构。类似形状替代原机构。3 3、利用周转轮系的不同结构创新同性异形机构、利用周转轮系的不同结构创新同性异形机构行星轮行星轮2，齿轮，齿轮4更大更大保持传动比不变，改内啮保持传动比不变，改内啮合为外啮合，再在轮合为外啮合，再在轮2上固上固接杆接杆AB，并使，并使AB=OA,B点点输出。输出。4.4.5 5 机构运动原理的仿效与创新机构运动原理的仿效与创新1 1 差动运动原理的仿效差动运动原理的仿效1)凸轮差动机构凸轮差

10、动机构2)螺旋差动机构螺旋差动机构2 谐波传动原理的仿效谐波传动原理的仿效波发生器波发生器H主动，刚轮主动，刚轮2固定，柔轮固定，柔轮1从从动，动，1与与2啮合：入、合、出、离，啮合：入、合、出、离，50-500传动比传动比3 啮合传动原理的仿效啮合传动原理的仿效同步齿形带同步齿形带4 滚动传动原理的仿效滚动传动原理的仿效滚珠螺旋传动，钢球活齿传动滚珠螺旋传动，钢球活齿传动4.4.6 6 机构运动特点、组成原理及结构的仿机构运动特点、组成原理及结构的仿效与创新效与创新1、机构的移植与模仿、机构的移植与模仿2 2、利用机构运动特点创新机构、利用机构运动特点创新机构3 3、基于组成原理的机构创新设

11、计、基于组成原理的机构创新设计 1、机构的移植与模仿、机构的移植与模仿 将一机构中的某种结构应用于另一种机构中的设计将一机构中的某种结构应用于另一种机构中的设计方法，成为结构的移植方法，成为结构的移植。利用某一结构特点设计新的机构，称为结构的模仿。利用某一结构特点设计新的机构，称为结构的模仿。12212345123452、利用机构运动特点创新机构、利用机构运动特点创新机构 利用现有机构工作原理，充分考虑机构运利用现有机构工作原理，充分考虑机构运动特点、各构件相对运动动特点、各构件相对运动关系及特殊的构件形状等，关系及特殊的构件形状等，可创新设计出新的机构。可创新设计出新的机构。、利用连架杆和连

12、杆运、利用连架杆和连杆运 动特点设计新机构；动特点设计新机构；、利用两构件相对运动、利用两构件相对运动 关系设计新机构；关系设计新机构；、用成型固定构件实现复杂动作过程。、用成型固定构件实现复杂动作过程。1234C排油孔排油孔吸油孔吸油孔ABCD21347512折边式包裹包装和模板折边式包裹包装和模板3、基于组成原理的机构创新设计、基于组成原理的机构创新设计 根据机构组成原理，可将零自由度的杆组依根据机构组成原理，可将零自由度的杆组依次联接到原动件和机架上去，或者在原有机构的次联接到原动件和机架上去，或者在原有机构的基础上，搭接不同级别的杆组，均可设计出新的基础上，搭接不同级别的杆组，均可设计

13、出新的机构。机构。、将杆组依次联接到原动件和机架上去，设计、将杆组依次联接到原动件和机架上去，设计新机构；新机构；、将杆组联接到机构上设计新机构；、将杆组联接到机构上设计新机构；、根据机构组成原理优选出合适的机构构型。、根据机构组成原理优选出合适的机构构型。挑线刺布机构的组成挑线刺布机构的组成阀门启闭机构的组成阀门启闭机构的组成牛牛头头刨刨床床机机构构的的组组成成ABCEFD 改变改变机构机构特性特性ABCDD惯惯性性筛筛车轮车轮减震减震机构机构车轮减震机构的六种方案运动副等效代换之二改变运动副元素的形状改变运动副元素的形状（）构件的运动结构改变（）构件的运动结构改变34abOO112c120（）机构的主动构件被（）机构的主动构件被另一自由度另一自由度F=1的机构和的机构和构件组合所置换构件组合所置换4r3b25 a1凸轮差动机构外凸轮外凸轮1，内凸轮，内凸轮3，从动，从动件件2螺旋差动机构摇床机利用齿条增位移机构连杆棘轮过载保护获大升程的凸轮机构机构组合课堂练习图示六连杆机构。试通过变换演化为凸轮齿轮齿条机构。图示六连杆机构。试通过变换演化为凸轮齿轮齿条机构。结结 束束