第五章 机构演化、变异原理与创新

第五章 机构演化、变异原理与创新

第五章机构演化、变异原理与创新第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

机构的运动副演化与变异 机构的机架变换与创新 机构的构件变异 机构的等价变换与创新 机构运动原理的仿效与创新

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运动副演化与变异的主要目的：

运动副演化与变异的主要 方法包括：

(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。

(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。

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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。 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

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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：

原状

扩大转动副A

改变形状

展直转动副

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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

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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 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：

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三、改变运动副元素的形状——是内容最丰富的一种演化变异

1、平面低副形状的改变——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:

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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

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(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：

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3、螺旋副一般由相互旋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

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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

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曲柄滑块机构

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

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二、凸轮机构的 机架变换

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三、齿轮机构及 挠性件传动机构 的机架变换

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四、间歇运动机构的 机架变换行星轮

系杆

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第三节 机构的构件变异机构构件变异的主要目的：

为实现上述目的所采用的演化变异方法有：

(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，

(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，

(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。

(3)在构件上增加辅助结构，(4)改变构件运动性质。

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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：

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二、改变构件的结构形状和尺寸——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

2

消除死点

平行四边形联轴器 孔销式联轴器