第四章机构演化变异

第四章机构变异与创新设计第一节机构的倒置（机架变换）第二节运动副的变异与演化第三节构件的变异与演化第四节机构的扩展第五节机构的等效代换第六节运动原理的移植Page1第一节机构的倒置（机架变换）1111222233334444曲柄摇杆双曲柄曲柄摇杆双摇杆￭全转动副四杆机构（1）连杆机构Page2￭含一个移动副的四杆机构1111222233334444曲柄滑块转动导杆曲柄摇块定块Page3￭含二个移动副的副四杆机构1111222233334444双滑块双转块正弦机构正切机构Page4（2）凸轮机构凸轮机构固定凸轮浮动凸轮Page5123ABC反凸轮机构实例固定凸轮Page6（4）挠性件传动机构（3）齿轮机构Page7图示是一个用于清洗汽车玻璃窗的挠性件行星传动机构。其中挠性件1连接固定带轮4和行星带轮3，转臂2的运动由连杆5传入。当转臂2摆动时，与行星轮3固结的杆a及其上的刷子做复杂平面运动，实现清洗工作。

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ABCD123扩大BABCD123第二节运动副的演化与变异一、运动副元素尺寸的变异￭扩大转动副Page9￭扩大移动副扩大CAB123CPage10δαω1v曲柄导杆机构——顶锻机构Page11分度机构Page12二、运动副元素形状的变异扩大AABAB简化AB￭展直A展直BPage13￭绕曲在移动平面内绕曲Page14在移动平面的垂直平面上绕曲Page15

￭重复再现

摆动从动件圆柱凸轮机构——蜗杆凸轮间歇机构Page16移动从动件圆柱凸轮机构——圆柱凸轮间歇机构工作原理Page17

运动副的替代Page18

滚滑副代替移动副平面低副与平面高副的等效代换1212Page19为了减小蜗杆传动工作时齿面间的磨损，采用圆柱滚子活齿代替蜗轮上的固定齿；图2是采用圆锥滚子活齿代替固定齿。使机构传动效率得到提高。该机构在汽车转向器中得到广泛应用。仿照滚动螺旋传动的原理，在蜗杆上嵌入钢球，变滑动摩擦为滚动摩擦。以提高传动效率。

Page20球面副与三个转动副的等效代换Page21（1）构件的拆分与合并ABoC拆分CCooAA外槽轮内槽轮第三节构件的演化与变异

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合并共轭凸轮Page23平行分度凸轮机构

(合并)变廓凸轮（合并）Page24

（2）改变构件的形状与尺寸AAAABBBBCCCCDDDD平行连杆机构增加虚约束改变连架杆的形状为圆盘联轴器Page25双转块机构十字滑块联轴器凸轮的形状：盘状、圆柱状、圆锥状、平板状等

齿轮的形状：圆柱形、圆锥形、扇形、非圆形等Page26第四节机构的扩展

引入虚约束1：4的无声传动Page27变换运动副Page28第五节机构的等效代换（1）运动副等效代换Page29（2）机构功能的等效代换钢带滚轮机构齿轮齿条机构Page30纤维连杆机构弹性间歇机构Page31纤维连杆转动变移动Page32￭基本原理：两构件的相对运动可用与这两构件相固连的一对相对瞬心线的纯滚动来实现（3）利用瞬心线构造等效机构Page33AB=CDBD=AC1主动匀速转动2从动变速转动1固定时，3的瞬心线是椭圆33固定时，1的瞬心线是椭圆1P为该位置的瞬心ABCD1324

反平行四边形机构——椭圆齿轮机构

（可改善反平行四边性机构的死点位置）￭瞬心线在创造新机构中的应用PPage34正曲柄滑块机构——卡当机构

（可改善机构的死点位置）P是该位置的瞬心4固定时，2的瞬心线为行星轮2固定时，4的瞬心线为中心轮3的行程为1长的4倍AC1243BP代换后，在行星轮缘上任意点铰接一直移杆都Page35（4）利用周转轮系的不同结构进行等效代换

i241=（n2-n1）/（n4-n1）=z4/z2=2124412Page36卡当机构的同性异构机构Page37第六节机构运动原理的移植差动原理：差动齿轮、差动凸轮、差动螺旋谐波原理：谐波齿轮、谐波螺旋啮合原理：齿轮啮合、齿形带、齿形链滚滑原理：Page38(1)普通螺旋机构的运动分析一、差动螺旋(2)差动螺旋当螺杆转过

φ1，螺母转动φ2时，沿其轴向移动的距离为：+表示螺杆与螺母转动方向相同；-表示两者相反同轴单螺旋传动：s＝lφ/(2π)其中l为螺旋的导程；当螺杆转过φ时，螺母沿其轴向移动的距离为:s＝（φ

1±φ2

）l/(2π)Page39（3）同轴双螺旋传动--微动螺旋机构设螺旋机构中A、B段的螺旋导程分别为lA、lB

,且两端螺旋的旋向相同（即同为左旋或右旋），则当螺杆1转过φ时，螺母2的位移s为螺杆螺母A段螺纹B段螺纹机架123s＝(lA－lB)φ/(2π）因lA、lB相差很小时，位移s可能很小，故这种螺旋机构称为微动螺旋机构。动画Page40如:用于调节镗刀进刀量的螺旋机构。常用于测微计、分度机构及调节机构中。（4）同轴双螺旋传动--复式螺旋机构如果螺旋机构的两段螺旋导程分别为lA、lB，且两端螺旋的旋向相反。这种螺旋机构称为复式螺旋机构。s＝(lA＋lB)φ/(2π）则此种螺旋机构常用于车辆的连接。123AB动画Page41二、谐波传动—谐波齿轮谐波传动的组成：波发生器、柔轮、刚轮。三个构件可任意固定一个，其余两个一为主动、