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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Page2331114432421234曲柄摇杆双曲柄曲柄摇杆双摇杆第一节 机构的倒置(机架变换)(1)连杆机构?全转动副四杆机构Page4412323311423241曲柄滑块转动导杆曲柄摇块定块?动画/082J08演化-曲柄滑块机构.swf含一个移动副的四杆机构Page3333222421111444双滑块双转块正弦机构正切机构082J09演化-双滑块四杆机构.swf?动画/082J09演化-双滑块四杆机构.swf含二个移动副的副四杆机构Page(2)凸轮机构凸轮机构动画/固定凸轮.swf固定凸轮动画/浮动凸轮.swf浮动凸轮Page1C2BA3固定凸轮反凸轮机构实例Page(3)齿轮机构(4)挠性件传动机构Page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。 PageB1B212AAC扩大BC3D3D第二节 运动副的演化与变异一、动画/082J06改变运动副尺寸的演化方法.swf运动副元素尺寸的变异? 扩大转动副Page 3C2B扩大CA1 ? 扩大移动副Pageδω1vα曲柄导杆机构——顶锻机构Page分度机构Page简化BB展直BA扩大AAABA二、运动副元素形状的变异? 展直Page在移动平面内绕曲? 绕曲Page在移动平面的垂直平面上绕曲Page ?重复再现普通凸轮三峰凸轮Page变运动规律双峰凸轮双峰凸轮四峰端面凸轮动画/自动抛球机.avi自动抛球机Page ?重复再现摆动从动件圆柱凸轮机构——蜗杆凸轮间歇机构Page移动从动件圆柱凸轮机构——圆柱凸轮间歇机构动画/124J凸轮式间歇运动机构的工作原理.swf工作原理Page 运动副的替代Page2211 滚滑副代替移动副平面低副与平面高副的等效代换Page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。 Page 球面副与三个转动副的等效代换PageAABACC拆分Cooo内槽轮外槽轮第三节 构件的演化与变异 (1)构件的拆分与合并 Page合并共轭凸轮 Page变廓凸轮(合并)平行分度凸轮机构(合并)PageCCCCDBBBDDBDAAAA平行连杆机构增加虚约束改变连架杆的形状为圆盘(2)改变构件的形状与尺寸动画/联轴器.swf联轴器Page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Page第四节 机构的扩展 引入虚约束1:4的无声传动Page变换运动副Page第五节 机构的等效代换(1)运动副等效代换Page齿轮齿条机构钢带滚轮机构(2)机构功能的等效代换Page纤维连杆机构弹性间歇机构Page纤维连杆 转动变移动Page(3)利用瞬心线构造等效机构?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PagePAB=CD BD=AC1主动 匀速转动BD2从动 变速转动1321固定时,3的瞬心线是椭圆34A3固定时,1的瞬心线是椭圆1CP为该位置的瞬心 ?瞬心线在创造新机构中的应用 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)Page1C2A43P是该位置的瞬心 P4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B3的行程为1长的4倍正曲柄滑块机构——卡当机构(可改善机构的死点位置)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Page221144(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=2Page卡当机构的同性异构机构Page第六节 机构运动原理的移植Page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 一、差动螺旋(1)动画/螺旋1.exe普通螺旋机构的运动分析当螺杆转过φ 时,螺母沿其轴向移动的距离为:s = lφ /(2π)其中l为螺旋的导程;(2)差动螺旋同轴单螺旋传动:当螺杆转过 φ1,螺母转动φ2时,沿其轴向移动的距离为:s = ( φ 1± φ2 )l /(2π)+ 表示螺杆与螺母转动方向相同;- 表示两者相反Page二、谐波传动—动画/谐波齿轮.pps#-
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