第五章 机构组合的创新设计

1、基于组合原理创新再生运动链法变异构型创新设计Page3第一节 串联式组合第二节 并联式组合第三节 封闭式组合第四节 装载式组合Page4机构组合是指基本机构以不同的方式连接，生成复杂机构的过程。目的是改善基本机构的运动和动力特性，实现更高要求。Page5单环的连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、挠性件传动机构、以及这些机构的倒置机构等串联式、并联式、封闭式、装载式Page6两个及两个以上基本机构顺序连接，每一个前置机构的输出为后置机构的输入，用以满足工作要求机构1机构2 串联组合形式串联组合形式 前置机构前置机构可以是连杆机构、可以是连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、非圆齿轮机构

2、、间凸轮机构、齿轮机构、非圆齿轮机构、间歇运动机构、挠性件传动机构等。歇运动机构、挠性件传动机构等。 可以实现可以实现增力增力、增程增程和各种和各种特殊的运动规特殊的运动规律律，并具有改善后置机构的运动与动力学，并具有改善后置机构的运动与动力学特性等功能。特性等功能。 Page8 可用于增力可用于增力肘杆机构肘杆机构sMQcosysLMQcos增力比：L/yPPF随着滑块下移，随着滑块下移，减小，减小，L增增大，大，S减小，在减小，在F不增大的情不增大的情况下，况下，Q逐渐增大。逐渐增大。Page9某压力机的主机构20，当F大约是大约是 F12的的14倍倍Page10偏距为气缸直径的00.5倍

3、。刚性杆2（6）为L形，其夹角可为60120。该机构对发动机而言，可使活塞的实际行程增加5%20%，使发动机的实际排量增加5%20%；可使发动机的燃油消耗率降低5%20%；使曲轴的平均输出扭矩增大5%35%。若用于压缩机，也可使能源消耗明显下降。 节能节能 发动机发动机Page11 可用于增程可用于增程齿条6的行程是滑块3的2倍，是曲柄1长度的4倍12zzPage12部分行程要求等速部分行程要求等速、减速、停歇等、减速、停歇等。图为实现。图为实现等速等速移动移动功能的牛头功能的牛头刨床串联组合机刨床串联组合机构。构。 A轨迹轨迹8字形。字形。主动件主动件1循环循环运动一次，输运动一次，输出件出

4、件5往复移往复移动两次动两次 Page14 槽轮机构常用于转位和分度机械装置中，槽轮机构常用于转位和分度机械装置中，运动时会带来振动与冲击，造成工作台不运动时会带来振动与冲击，造成工作台不稳，尤其是槽数较少的外槽轮机构。采用稳，尤其是槽数较少的外槽轮机构。采用双曲柄机构（不是平行四边形机构）为前双曲柄机构（不是平行四边形机构）为前置机构，改善了动力学特性。置机构，改善了动力学特性。 这些串联的转位机构可在较高速度条件下工作，这些串联的转位机构可在较高速度条件下工作，并且转位平稳、锁止可靠、结构简单。并且转位平稳、锁止可靠、结构简单。 Page17利用凸轮可输出特殊的运动规律来实现特定的工作要求

5、利用凸轮可输出特殊的运动规律来实现特定的工作要求凸轮凸轮Page18利用凸轮可输出特殊的运动规律来实现特定的工作要求利用凸轮可输出特殊的运动规律来实现特定的工作要求齐纸机构凸轮凸轮Page19 可利用椭圆齿轮机构的特殊运动规律可利用椭圆齿轮机构的特殊运动规律轮轮椭圆齿轮连杆机构椭圆齿轮连杆机构Page20毛纺针梳机导条机构 轮轮实现导杆5匀速往复运动（椭圆齿轮连杆机构）（椭圆齿轮连杆机构）实现间歇传送运动轮轮图中推点轨迹均为圆，用于送料机构，如糖图中推点轨迹均为圆，用于送料机构，如糖纸、糖块、钢料。纸、糖块、钢料。l 可实现机构的平衡，改善机构的动力学特性，完成复杂的需要互相配合的动作与运动。

6、 l 以一个多自由度机构作为基础机构，将一个或几个自由度为1的机构(可称为附加机构)的输出构件接入基础机构，这种组合方式称为并联组合。 Page23两个或多个基本机构并列布置，运动并行传递两个或多个基本机构并列布置，运动并行传递1、并列式并联、并列式并联2、合成式并联、合成式并联3、时序式并联、时序式并联 l 机构1机构2输入输出机构1机构2输入输出输出机构1机构2输入输出输入1输入，2、4输出1输入， 2 输出1、2输入，3输出机构1机构2输入输出输出机构1机构2输入输出输入机构1机构2输入输出时序式时序式合成式合成式并列式并列式 类型、尺寸相同，对称布置，主要用于改类型、尺寸相同，对称布置

7、，主要用于改善机构的受力状态、动力学特性、自身的善机构的受力状态、动力学特性、自身的动平衡、死点问题、输出运动的可靠性。动平衡、死点问题、输出运动的可靠性。两个移动电机可独立完成任务，增强了安全可靠性。 并列式并列式 组合形式：两个齿轮齿条机构并联（共用齿轮），然后与组合形式：两个齿轮齿条机构并联（共用齿轮），然后与曲柄滑块机构串联（滑块与齿轮轴固接）曲柄滑块机构串联（滑块与齿轮轴固接） 特点：两个移动电机可互不干扰地工作，其中一个发生故特点：两个移动电机可互不干扰地工作，其中一个发生故障，另一个还能完成工作，安全可靠性强；连接襟翼的曲障，另一个还能完成工作，安全可靠性强；连接襟翼的曲柄可产生

8、很大的力；齿轮的转动与滑块的移动无关。柄可产生很大的力；齿轮的转动与滑块的移动无关。并列式并列式 加压且摩擦阻力小加压且摩擦阻力小并列式并列式 8为主动件，为主动件，往复一个行往复一个行程使工件周程使工件周期性转过期性转过900并无空程。并无空程。并列式并列式 输出运动互相影响或作用，完成复杂的运输出运动互相影响或作用，完成复杂的运动规律和轨迹要求。动规律和轨迹要求。 两个凸轮分别使输出构件左右、上下移动 合成式合成式合成式合成式图为一般用于工件的输送装置，大滑块在右端位置先接受工件，左移，再由小滑块将工件推出，设计时须注意两滑块运动的协调与配合。 时序式时序式 两上输出的运动具有一定的运动或

9、动作的两上输出的运动具有一定的运动或动作的协调。协调。 由摆动从动件盘形凸轮由摆动从动件盘形凸轮机构与摇杆滑块机构并机构与摇杆滑块机构并联组合联组合 推杆推杆2负责输送工件，负责输送工件，滑块滑块5完成冲压，应按完成冲压，应按照机构运动循环图进行照机构运动循环图进行机构的尺寸综合。机构的尺寸综合。时序式时序式Page33双棘爪棘轮机构双棘爪棘轮机构机翼操纵机构机翼操纵机构使工件周期性转过使工件周期性转过900并无空程并无空程其中一个发生故障，另一个还能完成工作，其中一个发生故障，另一个还能完成工作，安全可靠性强；安全可靠性强；Page34对称并联活塞连杆机构对称并联活塞连杆机构对称并联布置的曲

10、柄滑块机构对称并联布置的曲柄滑块机构加压且摩擦阻力小加压且摩擦阻力小Page35凸轮输送机构凸轮输送机构压力机机构压力机机构2、实现特定的运动轨迹与规律、实现特定的运动轨迹与规律Page363、实现复杂的动作配合、实现复杂的动作配合冲压机构冲压机构双滑块驱动机构双滑块驱动机构 以二自由度的机构为基础机构，单自由度的机构以二自由度的机构为基础机构，单自由度的机构为附加机构，再将两个机构中某些构件并接，组为附加机构，再将两个机构中某些构件并接，组成一个单自由度的组合机构，称为封闭式组合。成一个单自由度的组合机构，称为封闭式组合。 各基本机构融为一体，实现比较特殊的运动规律，如停歇、逆转、加速、减速

11、、前进、倒退，以及增力、增程、合成运动等。l 基础机构附加机构输入输出基础机构附加机构输入输出 以差动齿轮机构以差动齿轮机构（图为其常见结构）为（图为其常见结构）为基础机构。可构成齿轮连杆机构、齿轮凸基础机构。可构成齿轮连杆机构、齿轮凸轮机构、复合轮系。轮机构、复合轮系。 组合的形式组合的形式以差动凸轮机构（图为其常见结构以差动凸轮机构（图为其常见结构）为基础机构。可构成凸轮连杆机构）为基础机构。可构成凸轮连杆机构、凸轮齿轮机构。、凸轮齿轮机构。 转动副可改为移动副转动副可改为移动副组合的形式组合的形式以差动连杆机构为基础机构。可构以差动连杆机构为基础机构。可构成连杆齿轮机构、连杆凸轮机构。成

12、连杆齿轮机构、连杆凸轮机构。 组合的形式组合的形式组合实例分析组合实例分析组合的形式组合的形式 结构特点：结构特点：齿轮连杆机构齿轮连杆机构差动轮系连杆机构2输入3输入1输出 运动特点：)(231321132321izz23）（则：若使：则：（某区间）若使：13213113223100ii由基础机构的：由辅助机构的：组合的形式组合的形式令令2为机构的输入参为机构的输入参数，则系统自由度为数，则系统自由度为1。 实现实现特定的运动规律特定的运动规律。图为齿轮连杆机构。可通。图为齿轮连杆机构。可通过选择不同的齿数比，及连杆机构中不同杆过选择不同的齿数比，及连杆机构中不同杆长比实现不同的步进转位角。

13、长比实现不同的步进转位角。 功能功能 图为可实现长时图为可实现长时间停歇的齿轮导间停歇的齿轮导杆机构，杆机构，避免刚避免刚性冲击，可无级性冲击，可无级地满足运动系数地满足运动系数的要求的要求，但机构，但机构较复杂。较复杂。功能功能 图中基础机构为图中基础机构为3、4、5、机架，附加机构为、机架，附加机构为1、2、4，当，当4以等角速度转动时，以等角速度转动时，5因凸轮轮廓曲线的因凸轮轮廓曲线的形状变化可形状变化可获得多样化的运动规律获得多样化的运动规律。 功能功能 图为构件图为构件1、3、4、5组成差动凸轮机构，组成差动凸轮机构，附加机构为导杆机构附加机构为导杆机构2、3、4、5，4的摆动的摆

14、动规律可调，还可实现浮动导杆规律可调，还可实现浮动导杆3上某点的上某点的轨轨迹要求迹要求。 功能功能 Page47 实现增程增力实现增程增力 输出构件滑块输出构件滑块D的行程的行程比简单凸轮机构推杆的比简单凸轮机构推杆的行程增大几倍，而凸轮行程增大几倍，而凸轮机构的压力角仍可控制机构的压力角仍可控制在许用范围内。在许用范围内。 附加机构为曲柄附加机构为曲柄摇杆机构，摇杆机构，5的摆的摆角将比角将比3的成倍增的成倍增加。加。 Page48 固定凸轮机构与差动固定凸轮机构与差动连杆机构共用浮动杆连杆机构共用浮动杆和连架杆的冲压机构和连架杆的冲压机构，再在，再在4、2间串联一间串联一II级杆组级杆组

15、6、7，则为，则为双向冲压。双向冲压。 Page49 可利用中间齿轮换向实现两个自由度机构的输入可利用中间齿轮换向实现两个自由度机构的输入振摆式轧机示意图 实现大速比实现大速比2121112201HHHzzzz 也称为齿轮连杆机构，系杆为主动件，单级传动也称为齿轮连杆机构，系杆为主动件，单级传动比在比在1199之间，双级传动比可达之间，双级传动比可达9801。 组合形式：基础机构为差动齿轮机构，组合形式：基础机构为差动齿轮机构，附加机构为平行四边形机构，齿轮附加机构为平行四边形机构，齿轮1与与连杆固结为一个构件。连杆固结为一个构件。Page51实现运动的合成实现运动的合成 112122zszr

16、 凸轮与蜗杆固联，并凸轮与蜗杆固联，并作为主动构件输入转作为主动构件输入转动，输出构件蜗轮的动，输出构件蜗轮的角位移由两部分组成角位移由两部分组成 凸轮与蜗轮固联，蜗凸轮与蜗轮固联，蜗杆轴主动，蜗轮的运杆轴主动，蜗轮的运动是转动与移动的合动是转动与移动的合成，常用于机床作为成，常用于机床作为运动误差的补偿。运动误差的补偿。 Page52例：机床分度补偿机构，A，B为圆柱副蜗轮4的转动由蜗杆3的转动和蜗杆3的移动（凸轮1）输入4143344144334rszzrszz s13蜗杆转动与移动引起蜗轮转动方向一致取证，否则取负Page53将某个机构安装在另一个机构的输出构将某个机构安装在另一个机构的

17、输出构件上，最后总输出的运动则是若干个叠件上，最后总输出的运动则是若干个叠加机构的多个自由度的复合运动加机构的多个自由度的复合运动基本机构N基本机构2基本机构1输入输入输入输出Page54 图为工业机械手图为工业机械手。末端开链机构。末端开链机构安装在直移机构安装在直移机构的活塞上，而直的活塞上，而直移机构的汽缸又移机构的汽缸又安装在链传动机安装在链传动机构的转动链轮上构的转动链轮上，又装在移动连，又装在移动连杆机构的连杆上杆机构的连杆上。 1）、单联式组合）、单联式组合 组合形式：装截式。由组合形式：装截式。由1-2-3-4、4-5-6-7、7-8-9-10三套液三套液压摆缸机构组成。压摆缸

18、机构组成。 “7-8-9-10 ”装载在装载在“4-5-6-7”的构件的构件7上，上， “4-5-6-7”装载在装载在“1-2-3-4”的构件的构件4上。上。 功能：实现挖掘工具的复杂运动。功能：实现挖掘工具的复杂运动。 1）、单联式组合）、单联式组合Page562）、双联式组合）、双联式组合摇头电扇摇头电扇 图为摇头电风扇机构。蜗图为摇头电风扇机构。蜗杆机构装载在双摇杆机构杆机构装载在双摇杆机构的运动构件摇杆上，蜗轮的运动构件摇杆上，蜗轮又与其连杆固联。由于两又与其连杆固联。由于两个基本机构中除装载构件个基本机构中除装载构件共用外，还有两个构件并共用外，还有两个构件并接，所以组合机构具有接，

19、所以组合机构具有1个自由度，只需要以蜗杆个自由度，只需要以蜗杆为输入构件就具有确定运为输入构件就具有确定运动。动。Page57 具有连续输入输出关系的串联式机构组合具有连续输入输出关系的串联式机构组合可实现增力、增程等功能可实现增力、增程等功能 具有共用输入输出关系的并联式机构组合具有共用输入输出关系的并联式机构组合也可改善工作性能。也可改善工作性能。 具有共用构件的封闭式机构组合还可实现具有共用构件的封闭式机构组合还可实现特定的运动规律。特定的运动规律。 具有主次关系的叠加式机构组合可实现复具有主次关系的叠加式机构组合可实现复杂运动杂运动Page59除4种组合方式外，还可以交互式组合多次组合

20、会使运动链增长，运动副增多，设计难度增大，积累误差增大，机械效率也会降低主要功能：主要功能： *可使执行构件实现增程、增速、增力； *可改善机构的运动和动力特性； *可使执行构件实现特定的运动规律与轨迹； *可实现运动的合成与分解； *可实现多自由度的复合运动机构演化、变异原理与创新机构演化、变异原理与创新第一节第一节 机构的运动副演化与变异机构的运动副演化与变异第二节第二节 机构的构件变异机构的构件变异第三节第三节 机构的机架变换与创新机构的机架变换与创新第四节第四节 机构的等效变换与创新机构的等效变换与创新第五节第五节 机构运动原理的仿效与创新机构运动原理的仿效与创新 机构的演化或变异：机

21、构的演化或变异： 以某机构为原始机构，在其基础上对组成以某机构为原始机构，在其基础上对组成机构的各个元素进行的各种性质的改变或变机构的各个元素进行的各种性质的改变或变换，而形成一种功能不同或性能改进的机构。换，而形成一种功能不同或性能改进的机构。 进行各种性质的改变与变换主要包括：进行各种性质的改变与变换主要包括： 对机构各个元素形状和尺寸上的对机构各个元素形状和尺寸上的改变，运动形式的变换，运动等效改变，运动形式的变换，运动等效的变换，组成原理的仿效。的变换，组成原理的仿效。演化与变异的主要方法有：演化与变异的主要方法有：运动副演化与变异；运动副演化与变异；机构的构件变异；机构的构件变异；机

22、构的机架变换；机构的机架变换；机构的等效变换；机构的等效变换；机构运动原理的仿效；机构运动原理的仿效；或以上方法同时运用。或以上方法同时运用。 通过演化与变异而获得的新功能机构称为变异机构。机构的运动副演化与变异机构的运动副演化与变异主要目的：1）增强运动副元素的接触强度）增强运动副元素的接触强度2）减小运动副元素的摩擦、磨损）减小运动副元素的摩擦、磨损3）改善机构的受力状态）改善机构的受力状态4）改善机构的运动和动力效果）改善机构的运动和动力效果5）开拓机构的各种新功能）开拓机构的各种新功能6）寻求演化新机构的有效途径）寻求演化新机构的有效途径主要方法包括：1）改变运动副的尺寸）改变运动副的

23、尺寸2）改变运动副元素的接触性质）改变运动副元素的接触性质3）改变运动副元素的形状）改变运动副元素的形状改变运动副的尺寸主要是指转动副和移动副尺寸的增大主要是指转动副和移动副尺寸的增大1. 1. 转动副的扩大转动副的扩大 主要指组成转动副的销轴和销轴孔主要指组成转动副的销轴和销轴孔在直径尺寸上的增大，但各构件之间在直径尺寸上的增大，但各构件之间的相对运动关系并没有发生改变，这的相对运动关系并没有发生改变，这种变异机构常用于泵和压缩机等机械种变异机构常用于泵和压缩机等机械装置中。装置中。机构的运动副演化与变异机构的运动副演化与变异(1)(1)转动副转动副B的直的直径尺寸加大到径尺寸加大到将转动副

24、将转动副A包括包括在其中时，曲柄在其中时，曲柄1就变成了偏心盘就变成了偏心盘，而连杆，而连杆2就设计就设计成一个圆环状构件。成一个圆环状构件。曲柄摇杆机构就转曲柄摇杆机构就转变成一个旋转泵。变成一个旋转泵。工作过程：偏心盘工作过程：偏心盘1 1绕中心绕中心A A转动，圆环状构件转动，圆环状构件2 2沿机沿机 壳的内表面滑动；壳的内表面滑动；2 2与构件与构件3 3用转动副用转动副C C连连 接。接。3 3绕固定轴绕固定轴D D转动，用于将吸入腔和输转动，用于将吸入腔和输 出腔隔开。出腔隔开。旋转泵曲柄摇杆机构 1. 1. 转动副的扩大转动副的扩大旋转泵转动副转动副B的直径尺的直径尺寸加大到将转

25、动副寸加大到将转动副A包括在其中时，曲包括在其中时，曲柄柄1就变成了偏心盘就变成了偏心盘1，而连杆，而连杆2就设计成一就设计成一端圆环状，另一端为杆端圆环状，另一端为杆状的套圈，杆状端插入状的套圈，杆状端插入支撑块支撑块3上，并沿支撑块上，并沿支撑块滑动，支撑块滑动，支撑块3与壳体与壳体4组组成转动副，曲柄摇块机构成转动副，曲柄摇块机构就转变成一个旋转泵。就转变成一个旋转泵。工作过程：偏心盘工作过程：偏心盘1 1绕中心绕中心A A转动，圆环状构件转动，圆环状构件2 2沿机沿机 壳的内表面滑动；则液体按图示箭头方向壳的内表面滑动；则液体按图示箭头方向 流动，套圈流动，套圈2 2的叶片的叶片a a

26、用以把吸入腔与输出用以把吸入腔与输出 腔隔开。腔隔开。曲柄摇块机构1. 1. 转动副的扩大转动副的扩大偏心盘和圆环形连偏心盘和圆环形连杆组成的转动副使杆组成的转动副使连杆紧贴固定的内壁连杆紧贴固定的内壁运动，形成一个不断变运动，形成一个不断变化的腔体，有利于流体化的腔体，有利于流体的吸入和压出。的吸入和压出。特点：由于转动副的扩大，构件形状分别由杆状变特点：由于转动副的扩大，构件形状分别由杆状变 换成圆盘状和圆环状。圆环状连杆在固定的换成圆盘状和圆环状。圆环状连杆在固定的 圆形腔体内作平面运动，形成不断变化的空圆形腔体内作平面运动，形成不断变化的空 间，以实现工作要求。间，以实现工作要求。曲柄

27、滑块机构活塞泵1. 1. 转动副的扩大转动副的扩大2. 2. 转动副连续扩大后展直为移动副转动副连续扩大后展直为移动副转动副转动副A A与与B B原状，构件原状，构件2 2作往复摆动。作往复摆动。固定转动副固定转动副A A扩大后的形状。扩大后的形状。因因 2 2 作摆动，在其摆角范围内把作摆动，在其摆角范围内把摆动盘和固定圆环改成扇形形状。摆动盘和固定圆环改成扇形形状。当当2 2的摆动中的摆动中A A点落到无穷远点落到无穷远处时，就变成了移动副。处时，就变成了移动副。3.3.移动副的扩大移动副的扩大 主要指组成移动副的滑块与导路尺寸的主要指组成移动副的滑块与导路尺寸的变大，并且增大到把机构中其

28、它运动副包变大，并且增大到把机构中其它运动副包含在其中。构件间的相对运动关系并未改变。含在其中。构件间的相对运动关系并未改变。冲压机构：移动副冲压机构：移动副C C扩大，将转动副扩大，将转动副A A和移动和移动 副副B B包括在其中，因滑块的质量包括在其中，因滑块的质量 大，所以可产生很大的冲压力。大，所以可产生很大的冲压力。冲压机构正弦机构曲柄滑块机构冲压机构 移动副扩大，将转动副移动副扩大，将转动副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通过连杆通过连杆2 2带动冲头带动冲头3 3作上作上下往复移动。下往复移动。3.3.移动副的扩大移动副的扩大 往复凸轮分度机构：

29、移动副往复凸轮分度机构：移动副B B扩大，将转动扩大，将转动 副副A A和凸轮高副和凸轮高副C C均包含在其中。均包含在其中。 该机构工作时，构件该机构工作时，构件1 1往复移动，推动凸轮往复移动，推动凸轮 2 2间歇转动。间歇转动。 左图为锁紧位置，右图为构件左图为锁紧位置，右图为构件1 1左移，推动左移，推动 凸轮顺时针方向转动的位置凸轮顺时针方向转动的位置3.3.移动副的扩大移动副的扩大二、改变运动副元素的接触性质低副元素的接触性质：滑动接触，使运动副元素的接触表面产生磨损，降低了机械传动效率和传动精度。高副元素的接触性质：滚动接触和滑动接触减小磨损的方法：用滚动接触代替滑动接触把组成移

30、动副元素之一的结构形状改变成滚子形，这样使原始机构中导路与滑块的结构形式演变为导路与滚子结构形式。二、改变运动副元素的接触性质(1)移动副移动副把组成转动副的销轴和销轴孔之间增设若干个滚动体，而构成了滚动轴承。 二、改变运动副元素的接触性质(2)转转动副动副Page75二、改变运动副元素的接触性质(2)高副副把凸轮高副中从动件设计成滚子形的，槽轮高副中的拨销也设计成滚子形，以用来改善摩擦磨损。三、改变运动副元素的形状 因运动副的作用、性质主要取决于运动副元素的形状，所以改变其形状是内容最丰富的一种演化变异。Page77三、改变运动副元素的形状（1）展直 曲柄摇杆机构中，摇曲柄摇杆机构中，摇秆秆

31、3上点上点C的轨迹是以的轨迹是以D为为圆心，圆心，CD长为半径的圆长为半径的圆弧。弧。 若构造一个弧形槽，将若构造一个弧形槽，将滑块制成扇形机构并置于槽滑块制成扇形机构并置于槽中，机构运动特性并未改变中，机构运动特性并未改变 若将弧形槽半径增至无若将弧形槽半径增至无穷大，则弧形槽就演变为直槽，穷大，则弧形槽就演变为直槽，滑块也变为长方形滑块，转动滑块也变为长方形滑块，转动副也就演化为移动副，铰链四副也就演化为移动副，铰链四杆机构也就演化为偏置式曲柄杆机构也就演化为偏置式曲柄滑块机构。滑块机构。 当图中偏距当图中偏距e=0时，时，则成为对心式曲柄滑块机则成为对心式曲柄滑块机构。构。三、改变运动副

32、元素的形状（1）展直楔块机构的斜面接触，楔块机构的斜面接触，若在移动平面上进行绕曲，就变成盘形凸轮机构若在移动平面上进行绕曲，就变成盘形凸轮机构的平面高副；的平面高副；若在水平平面上绕曲就演化成螺旋机构的螺旋副。若在水平平面上绕曲就演化成螺旋机构的螺旋副。三、改变运动副元素的形状（2）绕曲 当运动副元素在机构的一个运动周期内重复再现当运动副元素在机构的一个运动周期内重复再现时，原始机构就可以演化为具有新功能的机构。时，原始机构就可以演化为具有新功能的机构。 凸轮轮廓曲线是一个具有12个凸凹圆弧形的曲线，从动构件是由两个圆柱滚子摆杆构成。机构工作时，一个滚子位于凹曲线底部，另一个则位于顶部，或反

33、之，由此完成锯条往复运动的动作要求。电动锯条的凸轮机构电动锯条的凸轮机构具有轮廓曲线的重复和具有轮廓曲线的重复和连续的特点：连续的特点：三、改变运动副元素的形状3）重复再现机构的构件变异机构的构件变异主要目的：主要目的：1 1）改善机构运动的不确定）改善机构运动的不确定2 2）解决机构由于结构原因无法正确运动问题）解决机构由于结构原因无法正确运动问题3 3）开发新功能）开发新功能4 4）开发新机构）开发新机构5 5）改善机构的受力状态，）改善机构的受力状态，主要演化变异方法：主要演化变异方法：1 1）利用构件的运动性质进行演化变异）利用构件的运动性质进行演化变异2 2）改变构件的结构形状和尺寸

34、）改变构件的结构形状和尺寸3 3）在构件上增加辅助结构）在构件上增加辅助结构4 4）改变构件运动性质）改变构件运动性质一、利用构件的运动性质演化变异 主要指某些构件进行往复运动时，可以主要指某些构件进行往复运动时，可以仅利用其单程的运动性质，再进一步改变仅利用其单程的运动性质，再进一步改变构件的形状以实现这个单程运动间歇地重构件的形状以实现这个单程运动间歇地重复再现，从而演化出新的机构。复再现，从而演化出新的机构。摆动导杆机构：曲柄曲柄ABAB主动，输入转动，摆主动，输入转动，摆杆杆OBOB从动，输出往复摆动。从动，输出往复摆动。如果用滚滑移动副代替如果用滚滑移动副代替移动副移动副B B，成图

35、示机构。，成图示机构。当曲柄当曲柄AB和摆杆和摆杆OB的夹角为的夹角为锐角即处于锐角即处于B位置时，摆杆的位置时，摆杆的摆动方向与曲柄同向；而夹角摆动方向与曲柄同向；而夹角为钝角即处于为钝角即处于B位置时，摆位置时，摆杆的摆动方向则与曲柄的转动杆的摆动方向则与曲柄的转动方向相反，为逆时针方向。方方向相反，为逆时针方向。方向改变的起始位置在向改变的起始位置在AB和和OB相垂直的相垂直的B点。点。 若以垂直位置即B点为分界线，可把滚滑副的槽分割成两部分。二、改变构件的结构形状和尺寸 可以解决机构运动不确定和机构因结构原因无法正常运动等问题。1.1.平行四边形机构平行四边形机构 能传递匀速转动，但能

36、传递匀速转动，但死点位置时机构运动死点位置时机构运动不确定。不确定。可采用两个以上的相可采用两个以上的相同机构的组合，使其同机构的组合，使其运动确定。运动确定。圆盘式连轴器的演化变异过程： 在此基础上，将曲柄在此基础上，将曲柄上的各活动销轴铰接上的各活动销轴铰接在同一个圆盘上，并在同一个圆盘上，并缩短机架，可用来传缩短机架，可用来传递转动，成为一种平递转动，成为一种平行四边形连轴器。行四边形连轴器。还可以进一步变异，把连杆还可以进一步变异，把连杆2 2作成滚轮的结构形式，把作成滚轮的结构形式，把1 1盘盘上的上的A A铰位置全部作成以连杆铰位置全部作成以连杆2 2的长度为半径的圆孔，孔的的长度

37、为半径的圆孔，孔的内侧曲柄内侧曲柄3 3上的滚轮滚动接触，上的滚轮滚动接触，成为孔销式连轴器。成为孔销式连轴器。2. 2. 双转块机构的变异双转块机构的变异块块1 1转动，通过连杆转动，通过连杆2 2将转动传递给块将转动传递给块3 3 。两转块无法实现整两转块无法实现整周回转。周回转。可分别将可分别将1 1、2 2、3 3构件构件的型状改变成含有滑的型状改变成含有滑槽和凸榫的圆盘形状，槽和凸榫的圆盘形状，就构造成一个十字滑就构造成一个十字滑块连轴器。当块连轴器。当1 1 盘转盘转动时，动时，3 3盘以同样的盘以同样的速度转动。速度转动。2 2上的凸榫上的凸榫分别嵌入分别嵌入1 1和和3 3相应

38、相应的凹槽内。的凹槽内。3. 3. 摆动导杆的变异摆动导杆的变异在摆动导杆机构中，若将导杆在摆动导杆机构中，若将导杆2 2的导槽某一部分做成圆弧形，的导槽某一部分做成圆弧形，并且其槽中心线的圆弧半径等并且其槽中心线的圆弧半径等于曲柄于曲柄OAOA的长度。当曲柄的端的长度。当曲柄的端部销部销A A转入圆弧导槽时，导杆转入圆弧导槽时，导杆则停歇，实现了单侧停歇的功则停歇，实现了单侧停歇的功能，并且结构简单。能，并且结构简单。曲柄滑块机构中，可将滑块设曲柄滑块机构中，可将滑块设计成带有导向槽的结构形状，计成带有导向槽的结构形状，直接驱动曲柄做旋转运动，构直接驱动曲柄做旋转运动，构造出无死点的曲柄机构

39、。造出无死点的曲柄机构。三、增加辅助结构可解决运动不确定问题、运动规律可调性问题等廓线可变凸轮机构廓线可变凸轮机构在轮在轮1 1上装有上装有4 4片凸轮片，片凸轮片，其上有槽，把凸轮片旋转其上有槽，把凸轮片旋转到合适位置，可获得不同到合适位置，可获得不同形状的凸轮廓线，从而可形状的凸轮廓线，从而可改变推杆改变推杆2 2的运动规律。的运动规律。廓线可调凸轮机构廓线可调凸轮机构推杆可换凸轮机构推杆可换凸轮机构 组成：组成：圆柱凸轮上制作有两圆柱凸轮上制作有两 个凸轮沟槽个凸轮沟槽a a和和b b，它们是，它们是 按不同的运动规律确定的，按不同的运动规律确定的， 形状是不同的。两推杆和形状是不同的。

40、两推杆和 两沟槽相互对应。推杆上两沟槽相互对应。推杆上 制有齿条与夹在其中的齿制有齿条与夹在其中的齿 轮轮2 2相啮合。相啮合。工作过程：工作过程：旋转齿轮就可以实现滚子的变换，旋转齿轮就可以实现滚子的变换， 从而可以输出不同运动规律的移动。从而可以输出不同运动规律的移动。四、改变构件的运动性质主要针对凸轮机构增大行程的问题推杆行程增大的凸轮机构推杆行程增大的凸轮机构组成：组成：凸轮轴凸轮轴1 1上套有一个可借助上套有一个可借助 于导向键于导向键A A沿轴向移动又可转动的沿轴向移动又可转动的端面凸轮，其上端与从动杆端面凸轮，其上端与从动杆4 4上的上的滚轮接触，下端则与固定滚轮滚轮接触，下端则与固定滚轮3 3接接触。触。工作过程：工作过程：凸轮转动时，从动杆的凸轮转动时，从动杆的升程是两项升程之和，一项是凸轮升程是两项升程之和，一项是凸轮相对于固定滚子的升程，另一项是相对于固定滚子的升程，另一项是从动杆