機械創(chuàng)新設(shè)計(第九章)

1、如圖如圖1所示的所示的K-H-V漸開線少齒差行星漸開線少齒差行星齒輪傳動是一種將連桿（行星齒輪）作齒輪傳動是一種將連桿（行星齒輪）作為輸出構(gòu)件的較新型機械傳動。為輸出構(gòu)件的較新型機械傳動。這種機構(gòu)因傳動比大，一級可達(dá)這種機構(gòu)因傳動比大，一級可達(dá)135，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，加工方便，維修結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，加工方便，維修容易，效率較高，而得到人們的應(yīng)容易，效率較高，而得到人們的應(yīng)用。少齒差行星齒輪傳動主要由基本用。少齒差行星齒輪傳動主要由基本構(gòu)件行星輪、內(nèi)齒中心輪，轉(zhuǎn)臂和輸構(gòu)件行星輪、內(nèi)齒中心輪，轉(zhuǎn)臂和輸出軸組成出軸組成 。211221zznnnniiHHHHV2121zznnH2122121zzz

2、zziH212122221zzzzzziiiHHVH 第九章第九章 機械創(chuàng)新設(shè)計實例分析機械創(chuàng)新設(shè)計實例分析 第一節(jié)第一節(jié) 平動齒輪傳動機構(gòu)平動齒輪傳動機構(gòu) 一、平動齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動原理一、平動齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動原理1平動齒輪機構(gòu)的基本型平動齒輪機構(gòu)的基本型 平動齒輪機構(gòu)的基本型由外平動齒輪機構(gòu)和內(nèi)平動齒平動齒輪機構(gòu)的基本型由外平動齒輪機構(gòu)和內(nèi)平動齒輪機構(gòu)兩種基本型組成。輪機構(gòu)兩種基本型組成。 外平動齒輪機構(gòu)的基本型：外平動齒輪機構(gòu)是指一個外平動齒輪機構(gòu)的基本型：外平動齒輪機構(gòu)是指一個齒輪在另一個齒輪的外部作平動，驅(qū)動另一個齒輪作定軸齒輪在另一個齒輪的外部作平動，驅(qū)動另一個齒輪作定軸轉(zhuǎn)動

3、。圖轉(zhuǎn)動。圖9-1a所示為內(nèi)嚙合平動齒輪機構(gòu)；圖所示為內(nèi)嚙合平動齒輪機構(gòu)；圖9-1b所示為所示為外嚙合平動齒輪機構(gòu)。外嚙合平動齒輪機構(gòu)。 可以演化成圖可以演化成圖9-2所示的二環(huán)減速器和三環(huán)減速器。所示的二環(huán)減速器和三環(huán)減速器。2傳動原理傳動原理 運動和動力輸入時，支承在兩高速軸上的內(nèi)齒輪運動和動力輸入時，支承在兩高速軸上的內(nèi)齒輪G作平面作平面平動，并驅(qū)動與之嚙合的定軸外齒中心輪平動，并驅(qū)動與之嚙合的定軸外齒中心輪K，使運動和動力從，使運動和動力從與其固聯(lián)的從動軸輸出，從而實現(xiàn)了大速比減速。與其固聯(lián)的從動軸輸出，從而實現(xiàn)了大速比減速。 當(dāng)單軸輸入時，每一片行星輪在當(dāng)單軸輸入時，每一片行星輪在0

4、和和180位置時，是位置時，是不能傳遞運動和扭矩的，所以必須要用三片以上的內(nèi)齒輪才能不能傳遞運動和扭矩的，所以必須要用三片以上的內(nèi)齒輪才能正常地工作。正常地工作。3運動學(xué)分析運動學(xué)分析4外平動齒輪傳動的特點外平動齒輪傳動的特點（1）傳動比大、分級密集，單級傳動比在）傳動比大、分級密集，單級傳動比在1199之間，雙級之間，雙級傳動比可達(dá)傳動比可達(dá)9801。（2）承載能力大）承載能力大 嚙合時幾乎是面接觸，齒面赫茲應(yīng)力小。單嚙合時幾乎是面接觸，齒面赫茲應(yīng)力小。單個轉(zhuǎn)臂軸承變換為多個轉(zhuǎn)臂軸承分擔(dān)載荷，轉(zhuǎn)臂軸承的壽命個轉(zhuǎn)臂軸承變換為多個轉(zhuǎn)臂軸承分擔(dān)載荷，轉(zhuǎn)臂軸承的壽命可達(dá)兩萬小時，且轉(zhuǎn)臂軸承等基本構(gòu)件

5、不受內(nèi)齒輪尺寸的限可達(dá)兩萬小時，且轉(zhuǎn)臂軸承等基本構(gòu)件不受內(nèi)齒輪尺寸的限制，可以按強度要求確定，利于按強度進行優(yōu)化設(shè)計。制，可以按強度要求確定，利于按強度進行優(yōu)化設(shè)計。 KGKGHKzzzi（3）傳動效率高）傳動效率高 同同K-H-V型少齒差行星傳動相比，因省去型少齒差行星傳動相比，因省去了了W輸出機構(gòu)，單級傳動效率可達(dá)輸出機構(gòu)，單級傳動效率可達(dá)92%96%。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕（5）制造簡單、維修拆裝方便）制造簡單、維修拆裝方便（6）能單軸或多軸傳輸動力）能單軸或多軸傳輸動力5外平動齒輪傳動存在的問題：外平動齒輪傳動存在的問題： 1）為避免傳動發(fā)生漸開線齒廓

6、重迭干涉，內(nèi)齒輪副應(yīng)采用）為避免傳動發(fā)生漸開線齒廓重迭干涉，內(nèi)齒輪副應(yīng)采用角變位齒輪傳動中的正傳動（角變位齒輪傳動中的正傳動（x1+x20），并降低齒高，），并降低齒高，形成非標(biāo)準(zhǔn)的短齒。嚙合角形成非標(biāo)準(zhǔn)的短齒。嚙合角增加，使傳動機構(gòu)的動力增加，使傳動機構(gòu)的動力學(xué)性能變差。學(xué)性能變差。 2）必須滿足一定的裝配條件能裝配起來。同時也為精度）必須滿足一定的裝配條件能裝配起來。同時也為精度設(shè)計增加了限制條件。設(shè)計增加了限制條件。 3）傳動機構(gòu)的振動大、噪聲高，并隨著轉(zhuǎn)速的提高迅速）傳動機構(gòu)的振動大、噪聲高，并隨著轉(zhuǎn)速的提高迅速增加。增加。 上述存在的問題是這種傳動的基本原理所決定的，改進上述存在的問

7、題是這種傳動的基本原理所決定的，改進傳動原理，開發(fā)新的傳動類型是平動齒行星輪傳動發(fā)展傳動原理，開發(fā)新的傳動類型是平動齒行星輪傳動發(fā)展的重要途徑。的重要途徑。外平動齒輪機構(gòu)的外平動齒輪機構(gòu)的A、D兩軸之距離受結(jié)構(gòu)的限制兩軸之距離受結(jié)構(gòu)的限制eADddL20式中式中 d0內(nèi)齒輪根圓直徑；內(nèi)齒輪根圓直徑； d2e偏心軸距。偏心軸距。 外平動齒輪機構(gòu)的尺寸難以縮小，而且提供內(nèi)齒輪作平動外平動齒輪機構(gòu)的尺寸難以縮小，而且提供內(nèi)齒輪作平動的曲柄軸只能有兩個，限制了輸入功率的分流，不利于傳遞過的曲柄軸只能有兩個，限制了輸入功率的分流，不利于傳遞過大的功率。大的功率。6內(nèi)平動齒輪機構(gòu)的基本型及其演化內(nèi)平動齒輪

8、機構(gòu)的基本型及其演化 圖圖9-4所示為內(nèi)平動齒輪機構(gòu)的基本型。圖所示為內(nèi)平動齒輪機構(gòu)的基本型。圖9-5所示的內(nèi)二環(huán)所示的內(nèi)二環(huán)減速器和內(nèi)三環(huán)減速器。減速器和內(nèi)三環(huán)減速器。內(nèi)平動齒輪機構(gòu)可獲得較小尺寸和重量，其整機性能優(yōu)于外內(nèi)平動齒輪機構(gòu)可獲得較小尺寸和重量，其整機性能優(yōu)于外平動齒輪機構(gòu)。平動齒輪機構(gòu)。二、平動齒輪傳動的關(guān)鍵技術(shù)二、平動齒輪傳動的關(guān)鍵技術(shù) 使齒輪實現(xiàn)圓平動運動的機構(gòu)為圓平動機構(gòu)。常用的圓平動機構(gòu)有：1用平行四邊形機構(gòu)實現(xiàn)齒輪圓平動 應(yīng)用“機構(gòu)同性異形變換原理”，以平行四邊形機構(gòu)為原始機構(gòu)，可以演化出多種性能相同而結(jié)構(gòu)不同的圓平動機構(gòu)。 2用正弦機構(gòu)實現(xiàn)齒輪圓平動用正弦機構(gòu)實現(xiàn)齒輪

9、圓平動3用孔銷機構(gòu)實現(xiàn)齒輪圓平動用孔銷機構(gòu)實現(xiàn)齒輪圓平動 應(yīng)用應(yīng)用“機構(gòu)同性異形變換原理機構(gòu)同性異形變換原理”，還可以演化出多種圓平，還可以演化出多種圓平動機構(gòu)。它的性能決定了平動齒輪傳動的性能，所以每綜合出動機構(gòu)。它的性能決定了平動齒輪傳動的性能，所以每綜合出一種圓平動機構(gòu)，就得到一種新型平動齒輪傳動。一種圓平動機構(gòu)，就得到一種新型平動齒輪傳動。三、平動齒輪機構(gòu)的演化三、平動齒輪機構(gòu)的演化 平動發(fā)生器是平動齒輪機構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。不同的平動發(fā)生器，平動發(fā)生器是平動齒輪機構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。不同的平動發(fā)生器，會演化出結(jié)構(gòu)不同的平動齒輪機構(gòu)，相同的平動發(fā)生器，結(jié)構(gòu)不會演化出結(jié)構(gòu)不同的平動齒輪機構(gòu)，相同的平

10、動發(fā)生器，結(jié)構(gòu)不同，也會演化出性能差異很大的平動齒輪傳動裝置。同，也會演化出性能差異很大的平動齒輪傳動裝置。1浮動盤式平動齒輪機構(gòu)浮動盤式平動齒輪機構(gòu) 根據(jù)根據(jù)“機構(gòu)同性異形變換原理機構(gòu)同性異形變換原理”，用浮動盤式，用浮動盤式W機構(gòu)去替代機構(gòu)去替代孔銷式孔銷式W機構(gòu)，就形成了圖機構(gòu)，就形成了圖9-9所示圓平動齒輪機構(gòu)運動簡圖。所示圓平動齒輪機構(gòu)運動簡圖。2平動齒輪減速滾筒平動齒輪減速滾筒 圖圖9-10所示為平動齒輪減速滾筒結(jié)構(gòu)簡圖，由電動機所示為平動齒輪減速滾筒結(jié)構(gòu)簡圖，由電動機1、滾、滾筒筒2和孔銷式平動齒輪機構(gòu)和孔銷式平動齒輪機構(gòu)3串聯(lián)組成。電動機串聯(lián)組成。電動機1、平動發(fā)生器銷、平動發(fā)

11、生器銷軸與機架固聯(lián)，內(nèi)齒中心輪與卷筒固聯(lián)為輸出件，形成卷揚機型軸與機架固聯(lián)，內(nèi)齒中心輪與卷筒固聯(lián)為輸出件，形成卷揚機型減速裝置。減速裝置。 平動齒輪減速滾筒具有：傳動比大、機械效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、平動齒輪減速滾筒具有：傳動比大、機械效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸和重量輕、均載性能好等優(yōu)點。尺寸和重量輕、均載性能好等優(yōu)點。3雙曲柄平動齒輪機構(gòu)雙曲柄平動齒輪機構(gòu) 多曲柄平動齒輪機構(gòu)。如圖多曲柄平動齒輪機構(gòu)。如圖9-11所示。所示。 多曲柄平動齒輪機構(gòu)的傳動多曲柄平動齒輪機構(gòu)的傳動原理：輸入軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)第一級減原理：輸入軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)第一級減速后，由平動發(fā)生器傳遞給平動速后，由平動發(fā)生器傳遞給平動齒輪齒輪ZG，同時

12、限制了平動齒輪，同時限制了平動齒輪ZG的自轉(zhuǎn)，再經(jīng)第二級減速后，的自轉(zhuǎn)，再經(jīng)第二級減速后，由內(nèi)齒中心輪由內(nèi)齒中心輪Zb輸出。其傳動比輸出。其傳動比統(tǒng)一表達(dá)式為統(tǒng)一表達(dá)式為21121)(iiZZZZZiGbbHb式中 i1第一級減速傳動比； i2第二級傳動比。第二節(jié)第二節(jié) 活齒減速帶輪機構(gòu)活齒減速帶輪機構(gòu)一、概述一、概述 將帶傳動和行星傳動組合起來，在不增加帶輪外廓尺寸的將帶傳動和行星傳動組合起來，在不增加帶輪外廓尺寸的條件下，研制出具有兩種傳動綜合優(yōu)良性能的行星減速帶輪。條件下，研制出具有兩種傳動綜合優(yōu)良性能的行星減速帶輪。如：擺線針齒減速帶輪、如：擺線針齒減速帶輪、2K-H行星減速帶輪、變速

13、傳動軸承行星減速帶輪、變速傳動軸承減速帶輪、鋼球行星摩擦減速帶輪等。減速帶輪、鋼球行星摩擦減速帶輪等。 研制出傳動性能優(yōu)越的行星減速帶輪主要取決于兩個方面：研制出傳動性能優(yōu)越的行星減速帶輪主要取決于兩個方面： 1）選擇好原始機構(gòu)）選擇好原始機構(gòu)帶傳動和行星傳動的類型；帶傳動和行星傳動的類型； 2）解決好帶輪與行星傳動的結(jié)合。）解決好帶輪與行星傳動的結(jié)合。 行星減速帶輪機構(gòu)以全滾動擺動活齒傳動為基礎(chǔ)，利用外行星減速帶輪機構(gòu)以全滾動擺動活齒傳動為基礎(chǔ)，利用外激波活齒傳動的結(jié)構(gòu)特點，使帶輪與外激波器合二為一，擺動激波活齒傳動的結(jié)構(gòu)特點，使帶輪與外激波器合二為一，擺動活齒減速帶輪?；铨X減速帶輪。二、原

14、始機構(gòu)選擇二、原始機構(gòu)選擇1行星傳動的選擇行星傳動的選擇外激波擺外激波擺動活齒傳動動活齒傳動（1）組成結(jié)構(gòu)及傳動原理）組成結(jié)構(gòu)及傳動原理 圖圖9-12所示所示 外激波擺動活齒傳動的傳動原外激波擺動活齒傳動的傳動原理；當(dāng)驅(qū)動力輸入后，輸入軸以等理；當(dāng)驅(qū)動力輸入后，輸入軸以等角速度帶動外激波器角速度帶動外激波器H繞固定主軸繞固定主軸線轉(zhuǎn)動，由于外激波器內(nèi)輪廓徑向線轉(zhuǎn)動，由于外激波器內(nèi)輪廓徑向尺寸的變化，產(chǎn)生向心的推力，推尺寸的變化，產(chǎn)生向心的推力，推動擺動活齒繞其在活齒架上的鉸鏈動擺動活齒繞其在活齒架上的鉸鏈點擺動，通過擺動活齒中心輪高副點擺動，通過擺動活齒中心輪高副嚙合運動，擺動活齒推動外齒中心

15、嚙合運動，擺動活齒推動外齒中心輪輪K以等角速度繞主軸線轉(zhuǎn)動，使以等角速度繞主軸線轉(zhuǎn)動，使與其固聯(lián)的輸出軸獲得輸出轉(zhuǎn)速，與其固聯(lián)的輸出軸獲得輸出轉(zhuǎn)速，于是外激波擺動活齒傳動完成了轉(zhuǎn)于是外激波擺動活齒傳動完成了轉(zhuǎn)速變換運動。速變換運動。（2）傳動比的計算）傳動比的計算 活齒傳動傳動比通用方程式為活齒傳動傳動比通用方程式為BCAACBii1式中，下角標(biāo)式中，下角標(biāo)A、B、C代表活齒傳動中的三個基本構(gòu)件。代表活齒傳動中的三個基本構(gòu)件。第一種類型：擺動活齒輪第一種類型：擺動活齒輪G固定固定GKKKGGKHGGHKzzzzzzii11第二種類型：外齒中心輪第二種類型：外齒中心輪K固定，擺動活齒輪固定，擺動

16、活齒輪G從動，外激器從動，外激器H主動主動。GKKKGGGHKKHGzzzzzzii11（3）外齒中心輪的齒形綜合）外齒中心輪的齒形綜合（4）外激波擺動活齒傳動的優(yōu)缺點）外激波擺動活齒傳動的優(yōu)缺點 1）省掉了少齒差傳動中的）省掉了少齒差傳動中的W輸出機構(gòu)輸出機構(gòu) 2）提高了擺動活齒與激波器高副的接觸強度）提高了擺動活齒與激波器高副的接觸強度 3）外齒中心輪）外齒中心輪K的特點的特點 4）外激波器的尺寸大，動平衡性能差）外激波器的尺寸大，動平衡性能差2帶傳動的選擇帶傳動的選擇 圖圖9-14a所示為帶傳動的一種從動帶輪結(jié)構(gòu)。如圖所示為帶傳動的一種從動帶輪結(jié)構(gòu)。如圖9-14b所示，齒輪副合狀態(tài)和軸承

17、所示，齒輪副合狀態(tài)和軸承4的受力狀態(tài)都得到改善，的受力狀態(tài)都得到改善，取得極好效果。稱這種結(jié)構(gòu)的帶輪為卸荷帶輪。帶傳動的取得極好效果。稱這種結(jié)構(gòu)的帶輪為卸荷帶輪。帶傳動的從動帶輪仍采用卸荷結(jié)構(gòu)。從動帶輪仍采用卸荷結(jié)構(gòu)。三、活齒減速帶輪的形成三、活齒減速帶輪的形成1帶輪與外激波器的組合（1）電動機轉(zhuǎn)速ne是通過一級帶傳動減速后才輸送給帶輪激波器的，所以外激波擺動活齒傳動的輸入轉(zhuǎn)速大幅度降低，外激波擺動活齒輪的轉(zhuǎn)速nH為：deHinn/ 式中式中 id帶傳動的傳動比。帶傳動的傳動比。 （2）帶輪激波器使繞固定軸轉(zhuǎn)動的帶輪成為外激波器的）帶輪激波器使繞固定軸轉(zhuǎn)動的帶輪成為外激波器的一部分，這就為外激

18、波器調(diào)整質(zhì)量布置創(chuàng)造了極好條件，使一部分，這就為外激波器調(diào)整質(zhì)量布置創(chuàng)造了極好條件，使帶輪激波器靠自身質(zhì)量分布即可實現(xiàn)動平衡。帶輪激波器靠自身質(zhì)量分布即可實現(xiàn)動平衡。 2卸荷帶輪設(shè)計卸荷帶輪設(shè)計 3帶輪外激波器的平衡設(shè)計帶輪外激波器的平衡設(shè)計四、應(yīng)用實例四、應(yīng)用實例游梁式抽油機減速器的改進設(shè)計游梁式抽油機減速器的改進設(shè)計第三節(jié)第三節(jié) 變速凸輪機構(gòu)變速凸輪機構(gòu))(XYY 變凸輪機構(gòu)的變凸輪機構(gòu)的“等速驅(qū)動等速驅(qū)動”為為“變速驅(qū)動變速驅(qū)動”，形成變速凸輪，形成變速凸輪機構(gòu)。其效果是提高了凸輪機構(gòu)的運動和動力性能，為凸輪機機構(gòu)。其效果是提高了凸輪機構(gòu)的運動和動力性能，為凸輪機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了條件。構(gòu)

19、的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了條件。一、機構(gòu)的傳動函數(shù)一、機構(gòu)的傳動函數(shù)機構(gòu)的輸入輸出特性。如圖機構(gòu)的輸入輸出特性。如圖9-16所示。所示。用函數(shù)表示為傳動函數(shù)：用函數(shù)表示為傳動函數(shù)：根據(jù)傳動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)，將機構(gòu)劃分為根據(jù)傳動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)，將機構(gòu)劃分為“線性機構(gòu)線性機構(gòu)”與與“非非線性機構(gòu)線性機構(gòu)”兩種類型。線性機構(gòu)和非線性機構(gòu)分別對應(yīng)于傳統(tǒng)兩種類型。線性機構(gòu)和非線性機構(gòu)分別對應(yīng)于傳統(tǒng)概念中的定傳動比機構(gòu)和變傳動比機構(gòu)。機構(gòu)的類型如表概念中的定傳動比機構(gòu)和變傳動比機構(gòu)。機構(gòu)的類型如表9-1所示。所示。表表9-1 根據(jù)傳動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)劃分機構(gòu)的類型根據(jù)傳動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)劃分機構(gòu)的類型“機構(gòu)的驅(qū)動方式機構(gòu)的

20、驅(qū)動方式”用于描述機構(gòu)原動件的運動狀態(tài)，包括用于描述機構(gòu)原動件的運動狀態(tài)，包括“等等速驅(qū)動速驅(qū)動”和和“變速驅(qū)動變速驅(qū)動”兩種類型。兩種類型?！暗人衮?qū)動等速驅(qū)動”指機構(gòu)輸入指機構(gòu)輸入運動的位移是以時間為自變量的線性函數(shù)；運動的位移是以時間為自變量的線性函數(shù)；“變速驅(qū)動變速驅(qū)動”指機指機構(gòu)輸入運動的位移是以時間為自變量的非線性函數(shù)。如表構(gòu)輸入運動的位移是以時間為自變量的非線性函數(shù)。如表9-2所示。所示。表表9-2 根據(jù)輸入運動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)劃分機構(gòu)的驅(qū)動方式根據(jù)輸入運動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)劃分機構(gòu)的驅(qū)動方式原動機是把某種形式的原動機是把某種形式的能量轉(zhuǎn)化為機構(gòu)運動的能量轉(zhuǎn)化為機構(gòu)運動的裝置，如圖裝置，

21、如圖9-17所示。所示。根據(jù)輸出運動函數(shù)的數(shù)根據(jù)輸出運動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)可將原動機劃分學(xué)性質(zhì)可將原動機劃分為為“線性原動機線性原動機”與與“非線性原動機非線性原動機”兩種兩種類型：如表類型：如表9-3所示：所示：表表9-3 根據(jù)輸出運動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)劃分原動機的類型根據(jù)輸出運動函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)劃分原動機的類型二、凸輪機構(gòu)的主動控制二、凸輪機構(gòu)的主動控制 將控制系統(tǒng)與凸輪機構(gòu)結(jié)合起來，融合其優(yōu)點，改善凸將控制系統(tǒng)與凸輪機構(gòu)結(jié)合起來，融合其優(yōu)點，改善凸輪機構(gòu)的動態(tài)特性，并使凸輪機構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，為凸輪機構(gòu)的發(fā)輪機構(gòu)的動態(tài)特性，并使凸輪機構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，為凸輪機構(gòu)的發(fā)展開辟出新的途徑。展開辟出新的途徑。 因此，通過

22、運動控制，可以在不改變凸輪廓線的前提下，因此，通過運動控制，可以在不改變凸輪廓線的前提下，根據(jù)要求改變從動件的運動學(xué)性能，從而使凸輪機構(gòu)具有了根據(jù)要求改變從動件的運動學(xué)性能，從而使凸輪機構(gòu)具有了一定程度的通用性，為凸輪機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化提出了一個可能的一定程度的通用性，為凸輪機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化提出了一個可能的實現(xiàn)途徑。進而，通過振動控制的研究，有望改善凸輪機構(gòu)實現(xiàn)途徑。進而，通過振動控制的研究，有望改善凸輪機構(gòu)的動態(tài)性能，并使之具有一定程度的自適應(yīng)性及智能性的動態(tài)性能，并使之具有一定程度的自適應(yīng)性及智能性。三、反凸輪機構(gòu)的主動控制三、反凸輪機構(gòu)的主動控制 以基本凸輪機構(gòu)為原始機構(gòu)，應(yīng)用“機構(gòu)運動變換原理”

23、，將其主動件和從動件對換，即推桿為主動件，凸輪為從動件，所形成的新機構(gòu)是原始機構(gòu)的轉(zhuǎn)化機構(gòu)，通常稱其為倒置凸輪機構(gòu)或反凸輪機構(gòu)。 以主動件推桿為刀具，以從動件凸輪為毛坯，用來形成凸輪輪廓線的方法，是一種成熟的凸輪制造技術(shù)。 凸輪機構(gòu)主動控制技術(shù)應(yīng)用到其轉(zhuǎn)化機構(gòu)反凸輪機構(gòu)中來，就可以形成反凸輪機構(gòu)主動控制技術(shù)，由此可獲得一種高精度的加工技術(shù)。四、變速凸輪機構(gòu)的性能四、變速凸輪機構(gòu)的性能 1）對于具有固定凸輪廓線的凸輪從動件系統(tǒng)，可以通過控制凸輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律來改變從動件的運動學(xué)特性，如降低從動件的理論最大速度與理論最大加速度。 2）可以使具有對稱凸輪廓線的凸輪系統(tǒng)，生成非對稱的從動件運動規(guī)律。為

24、凸輪機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了條件。 3）通過控制凸輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，可以顯著地降低凸輪系統(tǒng)中的殘余振動，提高了凸輪機構(gòu)的動態(tài)性能。第四節(jié)第四節(jié) 同軌跡連桿機構(gòu)同軌跡連桿機構(gòu) 同軌跡連桿機構(gòu)是指機構(gòu)的自由度數(shù)F相同、輸入構(gòu)件的運動規(guī)律相同、輸出構(gòu)件上的一點軌跡相同的一組連桿機構(gòu)，但這組連桿機構(gòu)的運動學(xué)尺寸不同，所以其受力狀態(tài)、動態(tài)性能有巨大差異。 羅伯特契貝謝夫定理：由一個四桿鉸鏈機構(gòu)發(fā)生的一條連桿曲線，還可以由另外兩個四桿鉸鏈機構(gòu)發(fā)生出來?；虮磉_(dá)為同一連桿曲線，可以用三個不同的四桿機構(gòu)來實現(xiàn)。一、連桿點一、連桿點K位于連桿兩鉸鏈連線上的同跡連桿機構(gòu)位于連桿兩鉸鏈連線上的同跡連桿機構(gòu) 圖形縮放原理：圖

25、9-18a所示為一平行四邊形導(dǎo)引機構(gòu)，當(dāng)A點沿任意給定軌跡運動時，C點將繪出與A點相似但縮小了的軌跡。1）A在直線在直線KB的任何位置都有：的任何位置都有：)(射線定理常數(shù)mKBABCOAO2）當(dāng)此四邊形作為一剛體繞）當(dāng)此四邊形作為一剛體繞O轉(zhuǎn)動一角度轉(zhuǎn)動一角度時，時，A點轉(zhuǎn)到點轉(zhuǎn)到A，按射線定理：按射線定理：mCOAOCCAA第一個同跡連桿機構(gòu)設(shè)計：第一個同跡連桿機構(gòu)設(shè)計：曲線搖桿機構(gòu)曲線搖桿機構(gòu)C0CDO為所求的第一個同跡連桿機構(gòu)，為所求的第一個同跡連桿機構(gòu)，K為連桿為連桿CD延長線上的點。所求曲柄搖桿機構(gòu)的尺寸：延長線上的點。所求曲柄搖桿機構(gòu)的尺寸：mAOABKBOAOC00mAAABK

26、BAACC000mABKBDOABAKBOKC ABKBBOABAKBOBOKCBOCD 第二個同跡連桿機構(gòu)設(shè)計：第二個同跡連桿機構(gòu)設(shè)計：A0EFC0為所求的第二個同跡連為所求的第二個同跡連桿機構(gòu)。桿機構(gòu)。K為連桿為連桿EF上的點。所求雙搖桿機構(gòu)的尺寸：上的點。所求雙搖桿機構(gòu)的尺寸： C0是兩個同跡連桿機構(gòu)中共同的新機架的固定鉸鏈點，機是兩個同跡連桿機構(gòu)中共同的新機架的固定鉸鏈點，機架的三個固定鉸鏈點架的三個固定鉸鏈點A0、O、C0組成了三種可能的組合：組成了三種可能的組合：A0與與O，A0與與C0，O與與C0。如圖。如圖9-18d所示。所示。 K點在這三個機構(gòu)中描繪出同一條連桿曲線。點在這三

27、個機構(gòu)中描繪出同一條連桿曲線。二、任一連桿點二、任一連桿點K的同跡連桿機構(gòu)的同跡連桿機構(gòu) 平面導(dǎo)引機構(gòu)：是一種在參考平面上引導(dǎo)一個物體順序通平面導(dǎo)引機構(gòu)：是一種在參考平面上引導(dǎo)一個物體順序通過給定位置的裝置。當(dāng)采用連桿機構(gòu)作導(dǎo)引機構(gòu)時，連桿一般過給定位置的裝置。當(dāng)采用連桿機構(gòu)作導(dǎo)引機構(gòu)時，連桿一般用作導(dǎo)引桿，常要求連桿相對機架作導(dǎo)引。用作導(dǎo)引桿，常要求連桿相對機架作導(dǎo)引。第五節(jié)第五節(jié) 自適應(yīng)機構(gòu)自適應(yīng)機構(gòu) 在改造現(xiàn)有設(shè)備或設(shè)計新機構(gòu)時，通過選用自位軸承、基在改造現(xiàn)有設(shè)備或設(shè)計新機構(gòu)時，通過選用自位軸承、基本構(gòu)件浮動、運動副合理選配及組合等方法，消除機構(gòu)中存在本構(gòu)件浮動、運動副合理選配及組合等方

28、法，消除機構(gòu)中存在的多余約束，使機構(gòu)成為一個無多余約束的靜定系統(tǒng)，即具有的多余約束，使機構(gòu)成為一個無多余約束的靜定系統(tǒng)，即具有“自適應(yīng)性自適應(yīng)性”的系統(tǒng)，稱為機構(gòu)自適應(yīng)變換。無多余約束的機的系統(tǒng)，稱為機構(gòu)自適應(yīng)變換。無多余約束的機構(gòu)稱自適應(yīng)機構(gòu)。構(gòu)稱自適應(yīng)機構(gòu)。一、機構(gòu)中的多余約束及其計算一、機構(gòu)中的多余約束及其計算 運動副自由度運動副自由度F是運動副中可能發(fā)生的彼此獨立的相對簡是運動副中可能發(fā)生的彼此獨立的相對簡單運動的數(shù)目。被運動副限制了的相對簡單運動稱為約束單運動的數(shù)目。被運動副限制了的相對簡單運動稱為約束（Unfreiheit）。提供一個約束的運動副稱為）。提供一個約束的運動副稱為I級

29、副，提供兩個級副，提供兩個約束的運動副稱為約束的運動副稱為級副，則空間機構(gòu)自由度計算公式可以寫級副，則空間機構(gòu)自由度計算公式可以寫成成5112345)2345(66KKPPPPPnKPnF式中式中 F機構(gòu)的自由度；機構(gòu)的自由度； n活動構(gòu)件數(shù)；活動構(gòu)件數(shù)； K運動副的級別（即運動副的約束數(shù)）；運動副的級別（即運動副的約束數(shù)）； PK級別為級別為K的運動副數(shù)目。的運動副數(shù)目。這就是著名的馬雷舍夫公式。該公式適用于一般空間機構(gòu)。這就是著名的馬雷舍夫公式。該公式適用于一般空間機構(gòu)。在機構(gòu)中，有些運動副的約束可能與其他運動副的約束重復(fù)，在機構(gòu)中，有些運動副的約束可能與其他運動副的約束重復(fù)，這種對機構(gòu)的

30、相對運動不起獨立限制作用的約束稱為多余約束。這種對機構(gòu)的相對運動不起獨立限制作用的約束稱為多余約束。機構(gòu)中的多余約束常發(fā)生在下述情況：機構(gòu)中的多余約束常發(fā)生在下述情況：（1）在特定幾何條件下出現(xiàn)的多余約束）在特定幾何條件下出現(xiàn)的多余約束 軌跡重合：在圖軌跡重合：在圖9-25所示的雙滑塊機構(gòu)中所示的雙滑塊機構(gòu)中關(guān)聯(lián)移動副和轉(zhuǎn)動副：幾個移動副，導(dǎo)路互相平行，轉(zhuǎn)動副的關(guān)聯(lián)移動副和轉(zhuǎn)動副：幾個移動副，導(dǎo)路互相平行，轉(zhuǎn)動副的軸線互相重合。假構(gòu)件的添置：軸線互相重合。假構(gòu)件的添置：（2）運動副選擇不當(dāng)出現(xiàn)的多余約束）運動副選擇不當(dāng)出現(xiàn)的多余約束 運動副組合的元素往往運動副組合的元素往往具有多個接觸面，這些接觸面必須有精確且固定的形狀和位置。具有多個接觸面，這些接觸面必須有精確且固定的形狀和位置。由于制造誤差和受力變形等原因改變了它的形狀和位置，就會發(fā)由于制造誤差和受力變形等原因改變了它的形狀和位置