机构演化,变异原理与创新课件.ppt

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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构件变异第三节机构的机架变换与创新第四节机构的等效变换与创新第五节机构运动原理的仿效与创新机构的演化或变异：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：对机构各个元素形状和尺寸上的改变，运动形式的变换，运动等效的变换，组成原理的仿效。演化与变异的主要方法有：运动副演化与变异；机构的构件变异；机构的机架变换；机构的等效变换；机构运动原理的仿效；或以上方法同时运用。通过演化与变异而获得的新功

2、能机构称为变异机构。§4-1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一、改变运动副的尺寸主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。转动副B的直径尺寸加大到将转动副A包括在其中时，曲柄1就

3、变成了偏心盘，而连杆2就设计成一个圆环状构件。曲柄摇杆机构就转变成一个旋转泵。工作过程：偏心盘1绕中心A转动，圆环状构件2沿机壳的内表面滑动；2与构件3用转动副C连接。3绕固定轴D转动，用于将吸入腔和输出腔隔开。旋转泵曲柄摇杆机构旋转泵转动副B的直径尺寸加大到将转动副A包括在其中时，曲柄1就变成了偏心盘1，而连杆2就设计成一端圆环状，另一端为杆状的套圈，杆状端插入支撑块3上，并沿支撑块滑动，支撑块3与壳体4组成转动副，曲柄摇块机构就转变成一个旋转泵。工作过程：偏心盘1绕中心A转动，圆环状构件2沿机壳的内表面滑动；则液体按图示箭头方向流动，套圈2的叶片a用以把

4、吸入腔与输出腔隔开。曲柄摇块机构偏心盘和圆环形连杆组成的转动副使连杆紧贴固定的内壁运动，形成一个不断变化的腔体，有利于流体的吸入和压出。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，形成不断变化的空间，以实现工作要求。曲柄滑块机构活塞泵2.转动副连续扩大后展直为移动副转动副A与B原状，构件2作往复摆动。固定转动副A扩大后的形状。因2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。当2的摆动中A点落到无穷远处时，就变成了移动副。3.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，并且增大到把机

5、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。冲压机构：移动副C扩大，将转动副A和移动副B包括在其中，因滑块的质量大，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A、B和C均包括在其中。曲柄1通过连杆2带动冲头3作上下往复移动。往复凸轮分度机构：移动副B扩大，将转动副A和凸轮高副C均包含在其中。该机构工作时，构件1往复移动，推动凸轮2间歇转动。左图为锁紧位置，右图为构件1左移，推动凸轮顺时针方向转动的位置二、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

6、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1.移动副：把组成移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。2.转动副：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。3.高副：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。1.展直曲柄摇杆机构中，摇秆3上点C的轨迹是以D为圆心，CD长为半径的圆

7、弧。若构造一个弧形槽，将滑块制成扇形机构并置于槽中，机构运动特性并未改变若将弧形槽半径增至无穷大，则弧形槽就演变为直槽，滑块也变为长方形滑块，转动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滑块机构。当图中偏距e=0时，则成为对心式曲柄滑块机构。2.绕曲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。3.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。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

8、时，一个滚子位于凹曲线底部，另一个则位于顶部，或反之