第四章机构演化、变异原理与创新.ppt

1、第五章机构演化、变异原理与创新,第一节 机构的运动副演化与变异 第二节 机构的机架变换与创新 第三节 机构的构件变异 第四节 机构的等价变换与创新 第五节 机构运动原理的仿效与创新,第一节 机构的运动副演化与变异,运动副演化与变异的主要目的： (1)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； (3)改善机构的受力状态； (4)改善机构的运动和动力效果； (5)开拓机构的各种新功能； (6)寻求演化新机构的有效途径。,运动副演化与变异的主要 方法包括： (1)改变运动副的尺寸； (2)改变运动副元素的接触性质； (3)改变运动副元素的形状。,转第二章,一、改变运动副的尺寸,主

2、要是指转动副和移动副尺寸的增大,1转动副的扩大,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装置中。,例1：,例2：,a）曲柄摇杆机构 b）旋转泵,a）曲柄滑块机构 b）活塞泵,2转动副连续扩大后展直为移动副,转动副转变成移动副的过程：,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变大，并且尺寸增大到把机构中其它运动副包含在其中。各构件之间的相对运动关系并没有发生改变。,例1：,例2：,a）冲压机构 b）正弦机构,a）冲压机构 b）曲柄滑块机构,二、改变运动副元素的接触性质,低副元素的接触性质

3、滑动接触 高副元素的接触性质滑动和滚动两种接触,用滚动代替滑动是减小磨损的有效方法,例如：,三、改变运动副元素的形状,1、平面低副形状的改变,是内容最丰富的一种演化变异,可以实现特殊的运动规律，或解决原始机构难以解决的问题,例1：,例2：,2、平面高副形状的改变,改变平面高副元素形状的主要目的： 一方面为了演化变异出具有不同功能的平面高副； 另一方面为了改善高副机构的各种性能，如受力状态、接触强度、运动及动力特性等。,（1）改变高副元素形状可演化变异出不同功能的高副,（2）改变高副元素形状可改善机构性能,如改变齿廓曲线的形状，凸轮轮廓曲线的形状，槽轮槽的分布等,例如：,3、螺旋副,一般由相互旋

4、合的螺杆和螺母组成， 可用于传动、微调、增力、联接等。 从剖面看，螺纹的形状有矩形、梯形、锯齿形、三角形等。,例：旋转推进式螺旋推进器,第二节 机构的机架变换与创新,机构的机架变换是指机构内的运动构件与机架的互相转换，或称作机构的倒置。按照相对运动原理，机架变换后，机构内各构件的相对运动关系不变，而绝对运动却发生了改变。,下面主要讨论常用的基本机构的机架变换及其运动特点：,一、平面四杆机构的机架变换,转动导杆机构,曲柄摇块机构,移动导杆机构,双滑块机构,双转块机构,正弦机构,正切机构,二、凸轮机构的 机架变换,三、齿轮机构及挠性件传动机构的机架变换,四、间歇运动机构的 机架变换,行星轮,系杆,

5、第三节 机构的构件变异,机构构件变异的主要目的： (1)改善机构运动的不确定； (2)解决机构由于结构原因无法正确运动问题， (3)开发新功能， (4)开发新机构， (5)改善机构的受力状态，提高构件强度或刚度。,为实现上述目的所采用的演化变异方法有： (1)利用构件的运动性质进行演化变异， (2)改变构件的结构形状和尺寸， (3)在构件上增加辅助结构， (4)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复再现，从而演化出新的机构。,例如：摆动导杆机构变异为槽轮机构：,二、改变构件

6、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、平面四边形机构的变异,消除死点,2,2、双转块机构的变异,连杆,十字滑块联轴器,连杆变异凸榫,三、增加辅助机构,可以解决机构的各个组成元素本身无法解决的问题，如运动不确定问题，运动规律可调性问题等。,1、转动导杆机构,转动导杆机构的变异之一,转动导杆机构的变异之二,2、凸轮机构,增加辅助结构可改变从动件的运动规律,四、改变构件的运动性质,主要是改变凸轮常见的运动性质，使之既转动又移动，实现凸轮机构行程的增大。,第四节 机构的等效变换与创新,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,机构的等效变换又称机构的同性异形变换。指输入、输出的运动特性相同或等效，但结构不同的一组机构。,2、平