机械创新设计第四章机构的演化变异与ppt课件.ppt

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1、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第一节机构的倒置（机架变换）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￭含一个移动副的四杆机构曲柄滑块转动导杆曲柄摇块定块￭含二个移动副的副四杆机构双滑块双转块正弦机构正切机构（2）凸轮机构凸轮机构固定凸轮浮动凸轮反凸轮机构实例固定凸轮（4）挠性件传动机构（3）齿轮机构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，

2、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。扩大B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￭扩大移动副扩大Cδαω1曲柄导杆机构——顶锻机构分度机构二、运动副元素形状的变异扩大A简化￭展直展直￭绕曲在移动平面内绕曲在移动平面的垂直平面上绕曲￭重复再现摆动从动件圆柱凸轮机构——蜗杆凸轮间歇机构移动从动件圆柱凸轮机构——圆柱凸轮间歇机构工作原理运动副的替代滚滑副代替移动副平面低副与平面高副的等效代换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

3、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。球面副与三个转动副的等效代换（1）构件的拆分与合并拆分外槽轮内槽轮第三节构件的演化与变异合并共轭凸轮平行分度凸轮机构(合并)变廓凸轮（合并）（2）改变构件的形状与尺寸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、非圆形等第四节机构的扩展引入虚约束1：4的无声传动变换运动副第五节机构的等效代换（1）运动副等效代换（2）机构功能的等效代换钢带滚轮机构齿轮齿条机构

4、纤维连杆机构弹性间歇机构纤维连杆转动变移动￭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AB=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倍代换后，在行星轮缘上任意点铰接一直移杆都可实现4倍的效果（4）利

5、用周转轮系的不同结构进行等效代换i241=（n2-n1）/（n4-n1）=z4/z2=2卡当机构的同性异构机构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：(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＝（φ1±φ2）l/(2π)（3）同轴双螺旋传动--微动螺旋机构设螺旋机构中A、

6、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动画二、谐波传动—谐波齿轮谐波传动的组成：波发生器

7、、柔轮、刚轮。三个构件可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变换成两个输入，一个输出，组成差动传动原理：利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的由于柔轮比刚轮的齿数少2，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比。谐波螺旋