机械创新设计(第五章)分析.ppt

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 ;一、改变运动副的尺寸 转动副和移动副尺寸的增大 1．转动副的扩大：转动副销轴和销轴孔直径增大，机构相对运动关系没有改变 实例：图5-1 旋转泵机构：曲柄摇杆机构扩大转动副B 图5-2 活塞泵：曲柄滑块机构扩大转动副B;A;;;3．移动副的扩大 移动副的滑块与导路尺寸变化，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。 图5-4为一冲压机构：正弦机构扩大移动副 图5-5所示冲压机构：曲柄滑块机构扩大移动副 图5-6所示为往复凸轮分度机构：移动副扩大将凸轮包含其中 构件1为主动件往复运动，从动件凸轮2间歇转动。;;;;二、改变运动副元素的接触性质 低副元素的接触性质为滑动接触，摩擦大、易磨损 高副元素的接触性质为滑动和滚动接触。 用滚动接触代替滑动接触可减小磨损。 （1）移动副：→滚滑副 图5-7 （2）转动副：→滚动轴承 （3）高副：凸轮从动件设计为滚子，槽轮的拨销设计为滚子 三、改变运动副的形状 运动副的性质主要取决于运动副元素的形状 改变运动副的形状——改变运动副的性质——演化出不同机构;1．平面低副运动副元素形状的改变 转动副 可演变为 移动副 滚子替代滑块变滑动接触为滚动接触， 滚滑副, 改变移动副元素的形状，如导轨的形状 直线变曲线并让带有小滚子的转动构件为主动件 反凸轮机构（摆杆为主动件） 应用：图5-8 摆杆为主动件的反凸轮机构实现运动的暂停 图5-9 无死点位置机构（移动凸轮机构，摆动从动件）;演化范例1：楔块机构 普通凸轮机构→锯条凸轮机构→齿轮机构。 演化范例2：摆动件为主动件的反凸轮机构（若从动件凸轮为轮廓向径有规律变化的圆盘状构件 棘轮机构 演化范例3 齿轮机构 半径→∞ 齿轮齿条机构 演化范例4 间歇转动机构半径→∞ 间歇移动机构 图5-16 移动式槽轮 图5-17 移动式棘轮 ;;;;;;（2）改变高副元素形状以改善机构性能 ①齿轮机构： 改变齿廓曲线的形状 提高接触强度，改善齿面摩擦以及机构的受力状??，常用齿廓有渐开线，摆线，圆弧曲线，螺旋渐开线，球面渐开线，齿廓（面）修形。 ②凸轮机构： 改变轮廓曲线，满足运动及动力要求，图5-6为实现分度功能的凸轮机构 改变从动件与凸轮的接触方式，以增强接触强度，减小磨损。;;;; 3．螺旋副 组成：由互相旋合的螺杆和螺母组成。 矩形 螺纹的类型 梯形 用于传动 锯齿形 三角形 联接;;主要的演化变异方法： （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。;;B″（下曲柄与导路成钝角）导路摆动方向与曲柄转动方向相反。;1．平行四边形机构的变异 机构运动到运动副呈一直线位置时，机构运动不确定 改变连架杆的形状 图5-20 a) b) 平行四边形联轴器 图5-20 c);;平行四边形机构（双曲柄机构的一个特例，具有相对构件平行且相等，传递匀速转动，但有死点位置）克服死点可采用图b所示的两个以上相同机构的组合。 若将连架杆设计成圆盘，将铰链A和D、B和E分别铰接在圆盘1和3上，圆盘的转动中心分别为固定铰O和C，采用多个连杆对称布置在两圆盘之间 平行四边形联轴器 把连杆2全部作成滚轮， 将1盘上的A和D铰位置全部作成以连杆2的长度为半径的圆孔，孔的内侧与曲柄3上的滚轮滚动接触 孔销式联轴器 ;滑块1 圆盘1（带有凹槽）滑块3 圆盘3（带有凹槽，与滑块1上的凹槽呈垂直方向），连杆2 两边带有中心线互相垂直的凸榫的圆盘2，四构件组成十字滑块联轴器。能传递等速运动。 浮动盘式等速联轴器。;三、增加辅助结构 辅助结构可解决机构运动不确定问题，运动规律可调性问题;;增加一个滑块可解决导杆运动不确定问题，并实现大载荷传动 ;;;;; 机构的机架变换称作机构的位置，机架变换后，机构内各构件的相对运动关系不变，但绝对运动发生了改变。 一、平面四杆机构的机架变换 1．铰链四杆机构的机架变化 图5-30;;曲柄滑块机构 导杆机构 （转动导杆，摆动导杆） 摇块机构 液压缸机构 移动导杆机构