機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新教材課件

第五章機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的變異創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的組合創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的選型機(jī)構(gòu)的再生創(chuàng)新機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思路第五章機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思路15.1簡(jiǎn)單動(dòng)作功能

——用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換

5.1.1簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用

主要指人類(lèi)最初創(chuàng)造的各種工具和簡(jiǎn)單的器械。如杠桿、斜面、滾輪。尤其是輪子是人類(lèi)最偉大的創(chuàng)造發(fā)明，現(xiàn)代的各種機(jī)器中，是離不開(kāi)旋轉(zhuǎn)的輪子和軸的。特點(diǎn)：只用極少的構(gòu)件（一般不成為典型的“機(jī)構(gòu)”），實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而巧妙的動(dòng)作。5.1簡(jiǎn)單動(dòng)作功能

——用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換2舉例：電視機(jī)調(diào)節(jié)盒蓋——雙動(dòng)操作器。

圓珠筆按鈕錄音機(jī)的聯(lián)動(dòng)按鍵魔方百葉窗拉鏈安全帶帶扣————舉例：電視機(jī)調(diào)節(jié)盒蓋——雙動(dòng)操作器。3舉例：要實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)作功能——巧妙的構(gòu)思。筆套上有凸塊圓珠筆按鈕舉例：要實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)作功能筆套上有凸塊圓珠筆按鈕4圓珠筆按鈕

功能原理分析對(duì)齊筆套槽時(shí)筆芯齒輪與按鈕齒輪錯(cuò)開(kāi)筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況圓珠筆按鈕

功能原理分析對(duì)齊筆套槽時(shí)筆芯齒輪與按鈕齒輪錯(cuò)開(kāi)筆5筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況6錯(cuò)開(kāi)時(shí)—縮回（外）對(duì)齊時(shí)—探出（內(nèi)）筆芯齒輪在筆套內(nèi)外的情況比較錯(cuò)開(kāi)時(shí)—縮回對(duì)齊時(shí)—探出筆芯齒輪在筆套內(nèi)外的情況比較7拉鏈

功能原理分析簡(jiǎn)單幾何體拉鏈

功能原理分析簡(jiǎn)單幾何體8簡(jiǎn)單幾何體的組合

——剖開(kāi)看簡(jiǎn)單幾何體的組合

——剖開(kāi)9簡(jiǎn)單幾何體的組合

——合上看簡(jiǎn)單幾何體的組合

——合上看10舉例：鑰匙與鎖舉例：鑰匙與鎖11舉例：鑰匙與鎖舉例：鑰匙與鎖12彈子鎖——鑰匙與鎖芯一把鑰匙開(kāi)多把鎖？彈簧彈簧彈子1鑰匙鎖芯彈子2彈子鎖——鑰匙與鎖芯一把鑰匙開(kāi)多把鎖？彈簧彈簧彈子1鑰匙鎖芯13簡(jiǎn)單動(dòng)作功能具有廣泛的用途和寬闊的空間。簡(jiǎn)單動(dòng)作功能通常通過(guò)兩個(gè)零件之間接觸表面形狀的巧妙組合實(shí)現(xiàn)，求解動(dòng)作功能時(shí)針對(duì)所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能（運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡），對(duì)零件的幾何形體進(jìn)行構(gòu)思。

——也叫幾何形體組合法對(duì)簡(jiǎn)單動(dòng)作功能優(yōu)秀設(shè)計(jì)案例的分析可以獲得很多靈感，學(xué)到很多巧妙的設(shè)計(jì)方法。

5.1.2機(jī)械零件自由度分析簡(jiǎn)單動(dòng)作功能具有廣泛的用途和寬闊的空間。簡(jiǎn)單動(dòng)作功能通常通過(guò)14機(jī)構(gòu)的演化或變異是指以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，對(duì)其組成的各個(gè)元素進(jìn)行各種性質(zhì)的改變或變換，從而形成一種功能不同的機(jī)構(gòu)。通過(guò)變異方法（倒置、擴(kuò)展、演變）改變一個(gè)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，而得到一個(gè)新機(jī)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)具有某些特定的性能，來(lái)適應(yīng)特定工藝動(dòng)作的要求。5.2機(jī)構(gòu)的變異創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的演化或變異是指以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，對(duì)其組成的各個(gè)元素進(jìn)15一、機(jī)構(gòu)的倒置

機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)和構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)副都不變，只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的倒置。

平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一、機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)和構(gòu)件之間的16（機(jī)架變換）

（1）連桿機(jī)構(gòu)

?全轉(zhuǎn)動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444曲柄搖桿雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿（機(jī)架變換）

（1）連桿機(jī)構(gòu)

?全轉(zhuǎn)動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)1111217?含一個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444曲柄滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿曲柄搖塊定塊?含一個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444曲18?含二個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444雙滑塊雙轉(zhuǎn)塊正弦機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)?含二個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444雙19（2）凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)固定凸輪機(jī)構(gòu)反凸輪機(jī)構(gòu)（2）凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)固定凸輪機(jī)構(gòu)反凸輪機(jī)構(gòu)20123ABC213固定凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例反凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例123ABC213固定凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例反凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例21（3）齒輪機(jī)構(gòu)（4）撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（3）齒輪機(jī)構(gòu)（4）撓性件22定軸輪系行星輪系(5)周轉(zhuǎn)輪系在本文件的彩色機(jī)構(gòu)圖中用黑色表示固定件。定軸輪系行星輪系(5)周轉(zhuǎn)輪系在本文件的彩色機(jī)構(gòu)圖中用黑色23例：創(chuàng)造一種油泵機(jī)構(gòu)

▲現(xiàn)在我們來(lái)研究一個(gè)復(fù)雜些的油泵機(jī)構(gòu)。揭去它的面紗，原來(lái)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)。

▲如果一個(gè)構(gòu)件相對(duì)另一個(gè)構(gòu)件作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)構(gòu)件間形成一個(gè)圓柱形的腔體，這個(gè)腔體的容積可以發(fā)生由大到小的變化，就可以當(dāng)作油泵機(jī)構(gòu)。

▲曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以作為油泵機(jī)構(gòu)，但還須解決進(jìn)油孔和排油孔的開(kāi)啟、閉合問(wèn)題。例：創(chuàng)造一種油泵機(jī)構(gòu)▲如果一個(gè)構(gòu)件相對(duì)另一個(gè)構(gòu)24曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副都不變，只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的倒置。

112233444為機(jī)架1為機(jī)架倒置▲

機(jī)構(gòu)的倒置▲

機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上的進(jìn)一步變異曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副都25排出高壓油轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)吸入低壓油（1）加長(zhǎng)導(dǎo)桿（2）把導(dǎo)桿擴(kuò)展為圓盤(pán)（3）加上進(jìn)油口和排油口圓盤(pán)4轉(zhuǎn)到什么位置，滑塊3離中心最遠(yuǎn)和最近？油腔排出高壓油轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)吸入低壓油（1）加長(zhǎng)導(dǎo)桿圓盤(pán)4轉(zhuǎn)26一種油泵機(jī)構(gòu)油腔內(nèi)容積最大旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，油腔容積減小油腔容積最小一種油泵機(jī)構(gòu)油腔內(nèi)容積最大旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，油腔容積最27機(jī)構(gòu)的倒置：只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，就可以變換出不同的機(jī)構(gòu)。

機(jī)構(gòu)的倒置例3：創(chuàng)造一種油泵機(jī)構(gòu)要抓住事物的本質(zhì)，不要被表面現(xiàn)象所迷惑。要看機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副，不要被構(gòu)件形狀所迷惑。機(jī)構(gòu)的倒置：只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，就可以變換出不同的機(jī)構(gòu)。28引入虛約束變換運(yùn)動(dòng)副增加輔助機(jī)構(gòu)二、機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展。所得到的新機(jī)構(gòu)性能有所改變。

引入虛約束二、機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)29曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一種六桿機(jī)構(gòu)例

增加構(gòu)件：在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的前面加一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿，形成一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一種六桿機(jī)構(gòu)例增加構(gòu)件：在曲柄30位移曲線大體對(duì)稱(chēng)位移曲線不對(duì)稱(chēng)，具有急回特性機(jī)構(gòu)性能有所改變：位移曲線位移曲線不對(duì)稱(chēng)，具有急回特性機(jī)構(gòu)性能有所改變：31快速逼近工件，提高功效緩慢下降拉深工件；越到底部應(yīng)越慢，保證質(zhì)量快速返回提高功效，到最上面應(yīng)緩慢以便取出工件例拉深壓力機(jī)主機(jī)構(gòu)的演變拉深工藝對(duì)滑塊的運(yùn)動(dòng)要求快速逼近工件，提高功效緩慢下降拉深工件；快速返回提高功效，例32比較理想的曲線比較理想的曲線33機(jī)構(gòu)1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2六桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2八桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)234機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展。所得到的新機(jī)構(gòu)性能有所改變。

機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展。所得35三、機(jī)構(gòu)的演變?cè)诒３謾C(jī)構(gòu)的本質(zhì)特點(diǎn)不變的基礎(chǔ)上通過(guò)改變某些結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)產(chǎn)生新機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的演變。

利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異改空構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸增加輔助結(jié)構(gòu)三、機(jī)構(gòu)的演變利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異361.利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異

作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，可利用其單程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，改變構(gòu)件的形狀以實(shí)現(xiàn)這個(gè)單程運(yùn)動(dòng)間歇地重復(fù)再現(xiàn)，從而演化出新的機(jī)構(gòu)。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，用滾滑移動(dòng)副代替移動(dòng)副就變成了圖b機(jī)構(gòu)。如果以B點(diǎn)位置為分界線，把滾滑副的槽分割成兩部分，當(dāng)滾子位于槽內(nèi)時(shí)，曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)桿OB反向擺動(dòng)。若滾子脫離擺槽，則運(yùn)動(dòng)中斷。設(shè)計(jì)一個(gè)沿OB為半徑的軌跡圓上開(kāi)了四個(gè)均布相同槽的圓盤(pán)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)也就變成外槽輪機(jī)構(gòu)了。1.利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，用滾滑移動(dòng)副37

（1）構(gòu)件的拆分與合并ABoC拆分CCooAA外槽輪內(nèi)槽輪2.改空構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸

（1）構(gòu)件的拆分與合并ABoC拆分CCooAA外槽輪內(nèi)槽38

合并共軛凸輪合并共軛凸輪39平行分度凸輪機(jī)構(gòu)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)40（2）改變構(gòu)件的形狀與尺寸AAAABBBBCCCCDDDD平行連桿機(jī)構(gòu)增加虛約束改變連架桿的形狀為圓盤(pán)（2）改變構(gòu)件的形狀與尺寸AAAABBBBCCCCDDDD平41雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器42凸輪的形狀：盤(pán)狀、圓柱狀、圓錐狀、平板狀等

齒輪的形狀：圓柱形、圓錐形、扇形、非圓形等

（3）改變構(gòu)件的材料性能

剛性構(gòu)件、撓性構(gòu)件、彈性構(gòu)件、流體構(gòu)件、電器構(gòu)件（電磁式齒輪傳動(dòng)）凸輪的形狀：盤(pán)狀、圓柱狀、圓錐狀、平板狀等

齒輪的形狀：圓柱43例：平行四邊形機(jī)構(gòu)的變異平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到四個(gè)構(gòu)件為一直線時(shí)，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)位置，造成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定?？尚械囊粋€(gè)辦法是采用兩個(gè)以上相同機(jī)構(gòu)的組合(圖b)，由此聯(lián)想，若曲柄上的各活動(dòng)銷(xiāo)軸鉸接在同一個(gè)圓盤(pán)上，則變成了圖c的形狀。該機(jī)構(gòu)還可進(jìn)一步變異，把連桿2全部做成滾輪結(jié)構(gòu)，把圓盤(pán)1上的鉸鏈A位置全部做成以連桿2的長(zhǎng)度為半徑的圓孔，孔的內(nèi)側(cè)與曲柄3上的滾輪滾動(dòng)接觸，這樣就又構(gòu)造出一個(gè)新的機(jī)構(gòu)——孔銷(xiāo)式聯(lián)軸器，見(jiàn)圖d。例：平行四邊形機(jī)構(gòu)的變異做成滾輪結(jié)構(gòu)，把圓盤(pán)1上的鉸鏈A位置44例：雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異圖示雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)，塊1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿2將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給塊3，按機(jī)構(gòu)原形的結(jié)構(gòu)形狀，兩個(gè)轉(zhuǎn)塊是無(wú)法實(shí)現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)的。若分別將構(gòu)件1、2、3的形狀改變成含有滑槽和凸榫的圓盤(pán)形狀，則構(gòu)造了一個(gè)十字滑塊聯(lián)軸器(圖b)，其中連桿2變成了圖c所示的兩面各有矩形條狀凸榫的圓盤(pán)，且兩凸榫的中心線互相垂直，并通過(guò)圓盤(pán)中心。轉(zhuǎn)盤(pán)1和3上各開(kāi)一個(gè)凹槽，2上的凸榫分別嵌入1和3相應(yīng)的凹槽內(nèi)。機(jī)架支承兩個(gè)固定轉(zhuǎn)軸A和B，此時(shí)，當(dāng)圓盤(pán)1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)3以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。例：雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異上的凸榫分別嵌入1和3相應(yīng)的凹槽內(nèi)。機(jī)架453.增加輔助結(jié)構(gòu)

采用輔助結(jié)構(gòu)解決如運(yùn)動(dòng)不確定問(wèn)題、運(yùn)動(dòng)規(guī)律可調(diào)性問(wèn)題等。(1)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖a示轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，若將導(dǎo)桿的中心線置于曲柄的活動(dòng)鉸鏈B的軌跡圓上(見(jiàn)圖b)，則導(dǎo)桿將以曲柄速度的一半等速轉(zhuǎn)動(dòng)。加入第二個(gè)滑塊，并將導(dǎo)桿做成帶十字槽的圓盤(pán)(見(jiàn)圖c)，雙臂曲柄兩端滑塊就在十字槽中運(yùn)動(dòng)。消除了圖b導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定性。3.增加輔助結(jié)構(gòu)十字槽的圓盤(pán)(見(jiàn)圖c)，雙臂曲柄兩端滑塊46(2)凸輪機(jī)構(gòu)

圖示一種廓線可變的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1繞固定軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿2在導(dǎo)軌B中實(shí)現(xiàn)一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的往復(fù)移動(dòng)。為改變推桿2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在輪1上裝有四片凸輪片，凸輪片上開(kāi)有圓弧槽，把凸輪片旋轉(zhuǎn)到合適位置，然后用螺釘緊固，就可獲得不同形狀的凸輪廓線。(2)凸輪機(jī)構(gòu)474.改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

改變凸輪作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，使凸輪相對(duì)于機(jī)架既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)，則從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)凸輪的運(yùn)動(dòng)和自身相對(duì)于凸輪的運(yùn)動(dòng)這兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的合成，從而實(shí)現(xiàn)行程的增大。圖示一種壓力角沒(méi)有增加，凸輪尺寸也沒(méi)有加大，而推桿行程增大的凸輪機(jī)構(gòu)。4.改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)48傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)

例直線步進(jìn)機(jī)構(gòu)嚙入瞬間嚙出瞬間傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)例直線步進(jìn)機(jī)構(gòu)嚙入瞬間嚙出49123想象：槽輪直徑增大，槽數(shù)增多……槽輪直徑達(dá)到無(wú)窮大，槽數(shù)無(wú)窮多……123想象：50嚙入瞬間嚙出之前1232嚙入瞬間嚙出之前123251大齒輪趨向無(wú)窮大例大齒輪趨向無(wú)窮大例52改變機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的形式，可構(gòu)型出不同運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)構(gòu)，以增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)副元素的接觸強(qiáng)度，減小運(yùn)動(dòng)副元素的摩擦、磨損，改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力效果，開(kāi)拓機(jī)構(gòu)的各種新功能。運(yùn)動(dòng)副的尺寸變換運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)變換運(yùn)動(dòng)副元素的形狀變換四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的演變改變機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的形式，可構(gòu)型出不同運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)構(gòu)，以增強(qiáng)運(yùn)53

1.運(yùn)動(dòng)副的尺寸變換——主要是指轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的尺寸增大。1)轉(zhuǎn)動(dòng)副的擴(kuò)大——主要指組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的銷(xiāo)軸和銷(xiāo)軸孔在直徑尺寸上的增大，但各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并沒(méi)有發(fā)生改變，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)副的擴(kuò)大，構(gòu)件形狀也發(fā)生了變異，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連續(xù)擴(kuò)大后可展直為移動(dòng)副，由此可演化出新機(jī)構(gòu)。

54鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)副D尺寸的變化并截割成滑塊形狀，然后再使構(gòu)件3的尺寸變長(zhǎng)，即DC變長(zhǎng)，則圓弧槽的半徑也隨之增大，到DC趨近于無(wú)窮大時(shí)，圓弧槽演變?yōu)橹辈?。若?gòu)件3改成滾子，它與圓弧槽形成滾滑副，則構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)與原機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同。若將圓弧槽變?yōu)榍€槽，形成以凸輪為機(jī)架的凸輪機(jī)構(gòu)，則構(gòu)件2將得到更為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)副D尺寸的變化并截割成55

?轉(zhuǎn)動(dòng)副

ABCD123擴(kuò)大BABCD123

?轉(zhuǎn)動(dòng)副

ABCD123擴(kuò)大BABCD123562)移動(dòng)副的擴(kuò)大——主要是指組成移動(dòng)副的滑塊與導(dǎo)路尺寸的變大，且尺寸增大到把機(jī)構(gòu)中其它運(yùn)動(dòng)副包含其中，構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并未改變。圖示沖壓機(jī)構(gòu)，移動(dòng)副擴(kuò)大，將轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B及C均包括在其中。曲柄1通過(guò)連桿2帶動(dòng)沖頭3作上下往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖壓動(dòng)作。將連桿頭處設(shè)計(jì)成曲面形，使其與滑塊內(nèi)空間的m-n段圓弧形狀相吻合，用于提高機(jī)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性。2)移動(dòng)副的擴(kuò)大——主要是指組成移動(dòng)副的滑塊與導(dǎo)路尺寸的變大57?移動(dòng)副ABC擴(kuò)大DDACDB?移動(dòng)副ABC擴(kuò)大DDACDB582.運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)變換

低副元素的接觸性質(zhì)為滑動(dòng)接觸，高副元素包含有滾動(dòng)和滑動(dòng)兩種接觸性質(zhì)。滑動(dòng)接觸使運(yùn)動(dòng)副元素的接觸表面產(chǎn)生磨損，降低了機(jī)械傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度。為減小磨損可用滾動(dòng)接觸代替滑動(dòng)接觸。(1)移動(dòng)副——把組成移動(dòng)副元素之一的結(jié)構(gòu)形狀改變成滾子形，這樣使原始機(jī)構(gòu)中導(dǎo)路與滑塊的結(jié)構(gòu)形式，演變?yōu)閷?dǎo)路與滾子結(jié)構(gòu)形式。(2)轉(zhuǎn)動(dòng)副——把組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的銷(xiāo)軸和銷(xiāo)軸孔之間增設(shè)若干個(gè)滾動(dòng)體，構(gòu)成滾動(dòng)軸承。(3)高副——把凸輪高副中從動(dòng)件設(shè)計(jì)成滾子形，槽輪高副中的撥銷(xiāo)也設(shè)計(jì)成滾子形，則可減小摩擦磨損。2.運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)變換59?減少摩擦磨損

*用滾動(dòng)代替滑動(dòng)（凸輪磙子從動(dòng)件，滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)螺旋等）；

*用線接觸代替點(diǎn)接觸（蝸輪傳動(dòng)）。

并且在代替過(guò)程中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生新機(jī)構(gòu)。反凸輪機(jī)構(gòu)?減少摩擦磨損

*用滾動(dòng)代替滑動(dòng)（凸輪磙子從動(dòng)件，滾動(dòng)軸承，60

?提高運(yùn)動(dòng)副的接觸強(qiáng)度

*增大高副的點(diǎn)接觸的曲率半徑（正變位齒輪）；

*增長(zhǎng)高副的線接觸長(zhǎng)度（斜齒輪傳動(dòng)）；

*采用內(nèi)凹高副接觸（內(nèi)齒輪嚙合，內(nèi)凹凸輪從動(dòng)件）。?提高運(yùn)動(dòng)副的接觸強(qiáng)度

*增大高副的點(diǎn)接觸的曲率半徑（正變61

?改善運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能：

*齒輪副：斜齒輪傳動(dòng)—增大重合度—傳動(dòng)平穩(wěn)

*凸輪副：組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律—運(yùn)動(dòng)性能良好

*螺旋副：梯形螺紋—對(duì)中性好—傳動(dòng)平穩(wěn)?改善運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能：

*齒輪副：斜齒輪傳動(dòng)—增大重合度623.運(yùn)動(dòng)副元素的形狀變換

(1)平面低副轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的形狀變換可形成移動(dòng)副(見(jiàn)前述)。移動(dòng)副經(jīng)滑動(dòng)接觸轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)接觸后，進(jìn)一步改變移動(dòng)副元素的形狀，就構(gòu)造了一個(gè)凸輪為從動(dòng)件，擺桿為主動(dòng)構(gòu)件的反凸輪機(jī)構(gòu)。圖示機(jī)構(gòu)是一個(gè)較簡(jiǎn)單的克服止點(diǎn)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在滑塊上制成導(dǎo)向槽，利用滾滑副的導(dǎo)向作用，使機(jī)構(gòu)克服止點(diǎn)位置，完成機(jī)構(gòu)由移動(dòng)變換為轉(zhuǎn)動(dòng)，且無(wú)止點(diǎn)位置。3.運(yùn)動(dòng)副元素的形狀變換圖示機(jī)構(gòu)是一個(gè)較簡(jiǎn)單的克服止點(diǎn)機(jī)63(2)平面高副——平面高副元素的形狀變換，是為了演化變異出具有不同功能的平面高副，此外還可改善高副機(jī)構(gòu)的各種性能，如受力狀態(tài)、接觸強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力特性等。平面高副元素的各種形狀可看作是由凸輪高副變異而來(lái)，而凸輪機(jī)構(gòu)又可以看成是由楔塊機(jī)構(gòu)變異而來(lái)的。(2)平面高副——平面高副元素的形狀變換，是為了演化變異出具64組成凸輪高副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素，一個(gè)是凸輪輪廓曲線，另一個(gè)是從動(dòng)構(gòu)件與凸輪接觸的工作面。凸輪的形狀是向徑變化的曲線，而從動(dòng)構(gòu)件的形狀通常是圓柱滾子或平面、球面等單一曲線形狀。圖示電動(dòng)鋸條的凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪輪廓曲線是一個(gè)具有12個(gè)凸凹圓弧形的曲線，從動(dòng)構(gòu)件是兩個(gè)圓柱滾子擺桿。由這種形狀的凸輪就可以聯(lián)想到若主、從動(dòng)構(gòu)件的輪廓曲線都具備這種形狀重復(fù)，并沿圓周連續(xù)、再現(xiàn)，就可以傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。由此也就產(chǎn)生了圖示的齒輪機(jī)構(gòu)。如將漸開(kāi)線齒輪的基圓半徑變得無(wú)窮大時(shí)，齒輪就展直成齒條。組成凸輪高副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素，一個(gè)是凸輪輪廓曲線，另一個(gè)是從65(3)螺旋副——由互相旋合的螺桿和螺母組成。若從螺旋副旋轉(zhuǎn)推進(jìn)工作原理考慮，把組成螺旋副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素之一，螺桿的剖面形狀設(shè)計(jì)成一個(gè)有利于推進(jìn)流體或粉狀物料的葉片形狀，將其放在密閉圓筒狀容器內(nèi)，這樣就構(gòu)造了一種旋轉(zhuǎn)推進(jìn)的螺旋輸送器（物料相當(dāng)于螺母），用于各種螺桿泵、擠出機(jī)等機(jī)械設(shè)備中。(3)螺旋副——由互相旋合的螺桿和螺母組成。66

?展直擴(kuò)大AABAB簡(jiǎn)化AB展直AB

?展直擴(kuò)大AABAB簡(jiǎn)化AB展直AB67

?繞曲在移動(dòng)平面內(nèi)繞曲?繞曲在移動(dòng)平面內(nèi)繞曲68在移動(dòng)平面的垂直平面上繞曲在移動(dòng)平面的垂直平面上繞曲69

?重復(fù)再現(xiàn)

凸輪機(jī)構(gòu)——齒輪機(jī)構(gòu)；

擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——蝸桿凸輪間歇機(jī)構(gòu)?重復(fù)再現(xiàn)

凸輪機(jī)構(gòu)——齒輪機(jī)構(gòu)；

擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)70移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——圓柱凸輪間歇機(jī)構(gòu)移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——圓柱凸輪間歇機(jī)構(gòu)71ABCD運(yùn)動(dòng)副B擴(kuò)大偏心輪曲柄CDAB例：ABCD運(yùn)動(dòng)副B擴(kuò)大偏心輪曲柄CDAB例：72ABCDABCDABCDABCD運(yùn)動(dòng)副D擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副D擴(kuò)大到包容了桿CD桿CD的長(zhǎng)度成為無(wú)窮大ABCDABCDABCDABCD運(yùn)動(dòng)副D擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副73五、機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換與創(chuàng)新

運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與機(jī)架的互相轉(zhuǎn)換，或稱(chēng)作機(jī)構(gòu)的倒置。1.平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

圖示卡當(dāng)機(jī)構(gòu)，若令桿OO1為機(jī)架，則原機(jī)構(gòu)的機(jī)架成為轉(zhuǎn)子3，曲柄1每轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子3亦同步轉(zhuǎn)動(dòng)一周，同時(shí)兩滑塊2及4在轉(zhuǎn)子3的十字槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將流體從入口A送往出口B，從而得到一種泵機(jī)構(gòu)。

五、機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換與創(chuàng)新742.凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)架變換后，若凸輪固定作為機(jī)架，原機(jī)架變換為主動(dòng)構(gòu)件，輸入轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，從動(dòng)件則輸出復(fù)合運(yùn)動(dòng)，可稱(chēng)作為固定凸輪機(jī)構(gòu)。圖a是擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)；圖b是機(jī)架變換后的凸輪機(jī)構(gòu)；圖c是機(jī)架變換后的凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用；圖d是移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換；圖e是移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

。2.凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖a是擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)；圖b753.齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

圖a為機(jī)架變換前的齒輪機(jī)構(gòu)與撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖b為機(jī)架變換后的機(jī)構(gòu)。定軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)機(jī)架變換后可得到行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在該機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，又可經(jīng)過(guò)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)、并聯(lián)等組合形式變換出各種各樣的周轉(zhuǎn)輪系，用于各種減速、增速、變速及速度合成與分解的機(jī)械傳動(dòng)裝置中。3.齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換聯(lián)等組合形式變換出764.間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般是主動(dòng)件作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)機(jī)架變換后的機(jī)構(gòu)，原來(lái)作間歇回轉(zhuǎn)的構(gòu)件是固定的。圖a為外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換，變換后又串聯(lián)組合一個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)撥盤(pán)的鎖止弧與槽輪5的鎖止弧嚙合時(shí)，行星架4停歇。圖b是一個(gè)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換，變換后也是與一行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行串聯(lián)組合。4.間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖b是一個(gè)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架77六、機(jī)構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的等效變換相當(dāng)于機(jī)構(gòu)的同性異形變換，通常指輸入、輸出的運(yùn)動(dòng)特性相同或等效，但結(jié)構(gòu)不同的一組機(jī)構(gòu)。1.利用運(yùn)動(dòng)副的等效代換創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的等效代換是指組成機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動(dòng)副相互轉(zhuǎn)換或替代，而又不改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的輸入和輸出特性，這些特性主要指機(jī)構(gòu)的自由度、機(jī)構(gòu)中各相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)特征等。

六、機(jī)構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新78(1)空間運(yùn)動(dòng)副與平面運(yùn)動(dòng)副的等效代換

圖a所示的球面副S可由匯交于球心的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副等效代換，圖b所示的圓柱副C可由轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與移動(dòng)導(dǎo)路重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副R與移動(dòng)副P(pán)等效代換。圖示為汽車(chē)上用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)。該機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上作了改進(jìn)，減少了一個(gè)球面副，而代之以十字軸連接，大大提高了聯(lián)軸節(jié)的強(qiáng)度和剛度。(1)空間運(yùn)動(dòng)副與平面運(yùn)動(dòng)副的等效代換圖示為汽車(chē)上用萬(wàn)向79?球面副與三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的等效代換?圓柱副等效于轉(zhuǎn)動(dòng)副加移動(dòng)副?球面副與三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的等效代換?圓柱副等效于轉(zhuǎn)動(dòng)副加移動(dòng)副80(2)平面高副與平面低副的等效代換圖a中平面高副用一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)OABD替代，則該機(jī)構(gòu)與原凸輪機(jī)構(gòu)就成為一組同性異形機(jī)構(gòu)。圖b中平面高副用一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)OACB替代，則該機(jī)構(gòu)與原凸輪機(jī)構(gòu)就成為一組同性異構(gòu)機(jī)構(gòu)。圖c中平面高副用一個(gè)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)OACB替代，則該機(jī)構(gòu)與原凸輪機(jī)構(gòu)是一組同性異形機(jī)構(gòu)。(2)平面高副與平面低副的等效代換圖b中平面高副用一個(gè)曲柄滑81?平面低副與平面高副的等效代換?平面低副與平面高副的等效代換82

?基本原理：兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可用與這兩構(gòu)件相固連的一對(duì)相對(duì)瞬心線的純滾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

?瞬心線在創(chuàng)造新機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

反平行四邊形機(jī)構(gòu)——橢圓齒輪機(jī)構(gòu)

（可改善反平行四邊性機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置）ABCD13AB=CDBD=ACP241主動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)2從動(dòng)變速轉(zhuǎn)動(dòng)1固定時(shí)，3的瞬心線是橢圓33固定時(shí)，1的瞬心線是橢圓1P為該位置的瞬心2.利用瞬心軌線創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)

?基本原理：兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可用與這兩構(gòu)件相固連的一對(duì)相83圖a為一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD，連桿2和機(jī)架4的絕對(duì)速度瞬心P24，連成曲線，即為連桿2的定瞬心線。圖b倒置機(jī)構(gòu)，瞬心P24描繪出一條與圖a不同的曲線，該曲線則是連桿2的動(dòng)瞬心線；圖c想象把桿2、4各自加工成瞬心線的實(shí)際形狀，使動(dòng)瞬心線在定瞬心線上實(shí)現(xiàn)無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)，并拆去桿1、3，那么構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)與原連桿機(jī)構(gòu)中桿2的運(yùn)動(dòng)完全等效。機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新教材課件84正曲柄滑塊機(jī)構(gòu)——卡當(dāng)機(jī)構(gòu)

（可改善機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置）ABCP1243P是該位置的瞬心4固定時(shí)，2的瞬心線為行星輪2固定時(shí)，4的瞬心線為中心輪3的行程為1長(zhǎng)的4倍代換后，在行星輪緣上任意點(diǎn)鉸接一直移桿都正曲柄滑塊機(jī)構(gòu)——卡當(dāng)機(jī)構(gòu)

（可改善機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置）ABCP85（4）利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效代換

i241=（n2-n1）/（n4-n1）=z4/z2=2124412（4）利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效代換

i241=（n2-86卡當(dāng)機(jī)構(gòu)的同性異構(gòu)機(jī)構(gòu)卡當(dāng)機(jī)構(gòu)的同性異構(gòu)機(jī)構(gòu)87機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新教材課件88機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新教材課件89機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新教材課件903.利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)

圖a示卡當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于行星輪2較大，內(nèi)齒輪4更大，致使機(jī)構(gòu)的尺寸過(guò)大，若將4變成外齒輪，再加一個(gè)介輪，其轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比不變。若在行星輪2上固接一桿，并使AB=OA，則當(dāng)行星架1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，B點(diǎn)輸出移動(dòng)。則該機(jī)構(gòu)為卡當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)同性異形機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步簡(jiǎn)化得撓性件周轉(zhuǎn)輪系，也為異形機(jī)構(gòu)。3.利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)一個(gè)介輪，其轉(zhuǎn)914.機(jī)構(gòu)功能的等效代換齒輪齒條機(jī)構(gòu)鋼帶滾輪機(jī)構(gòu)4.機(jī)構(gòu)功能的等效代換齒輪齒條機(jī)構(gòu)鋼帶滾輪機(jī)構(gòu)92纖維連桿轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)纖維連桿轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)93七、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理的仿效與創(chuàng)新

1.差動(dòng)運(yùn)動(dòng)原理的仿效

差動(dòng)輪系用于運(yùn)動(dòng)的合成或分解，如果用于運(yùn)動(dòng)的分解，則是輸入一個(gè)運(yùn)動(dòng)，借助于其它條件的限制輸出兩個(gè)運(yùn)動(dòng)。圖示是用于汽車(chē)后輪的差速機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的作用是把發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)分解給兩個(gè)車(chē)輪，使兩個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠與直行或拐彎運(yùn)動(dòng)相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分解。凸輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)

七、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理的仿效與創(chuàng)新94（1）差動(dòng)原理：差動(dòng)齒輪、差動(dòng)凸輪、差動(dòng)螺旋（1）差動(dòng)原理：差動(dòng)齒輪、差動(dòng)凸輪、差動(dòng)螺旋952.詣波傳動(dòng)原理的仿效

圖示一種諧波齒輪傳動(dòng)，當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著柔輪變形部位的變更，而使得柔輪與剛輪齒之間在嚙入、嚙合、嚙出、脫離四種狀況中不斷變化，從而使柔輪相對(duì)于剛輪按與波發(fā)生器相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)比范圍為50～500。

諧波螺旋傳動(dòng)

2.詣波傳動(dòng)原理的仿效96（2）諧波原理：諧波齒輪、諧波螺旋

活齒傳動(dòng)

a)諧曰傳動(dòng)b)活齒傳動(dòng)1內(nèi)齒剛輪2外齒柔輪3波發(fā)生器4偏心圓激波器5活齒6固定齒輪7活齒輪（2）諧波原理：諧波齒輪、諧波螺旋

活齒傳97機(jī)械手的創(chuàng)新a)二指機(jī)械手b)順應(yīng)機(jī)械手機(jī)械手的創(chuàng)新983.嚙合傳動(dòng)原理的仿效

齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)具有傳動(dòng)可靠、平穩(wěn)、效率高的特點(diǎn)，但不方便于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。帶傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，但摩擦傳動(dòng)不可靠、效率低。仿效嚙合傳動(dòng)原理，把剛性帶輪與撓性帶設(shè)計(jì)成互相嚙合的齒狀，就產(chǎn)生了齒形帶，即同步帶傳動(dòng)。4.滾動(dòng)傳動(dòng)原理的仿效

用滾動(dòng)接觸代替滑動(dòng)接觸可以減小運(yùn)動(dòng)副的摩擦磨損，仿效這種滾動(dòng)傳動(dòng)原理用于螺旋傳動(dòng)就產(chǎn)生了滾珠螺旋，用于齒輪傳動(dòng)就產(chǎn)生了鋼球活齒傳動(dòng)。3.嚙合傳動(dòng)原理的仿效99實(shí)驗(yàn)二：機(jī)構(gòu)的變異實(shí)際生活中變異產(chǎn)品的實(shí)例。原始機(jī)構(gòu)-變異機(jī)構(gòu)（屬于什么變異類(lèi)型）文字說(shuō)明和圖形說(shuō)明實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二：機(jī)構(gòu)的變異實(shí)際生活中變異產(chǎn)品的實(shí)例。100演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！101第五章機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的變異創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的組合創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的選型機(jī)構(gòu)的再生創(chuàng)新機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思路第五章機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思路1025.1簡(jiǎn)單動(dòng)作功能

——用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換

5.1.1簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用

主要指人類(lèi)最初創(chuàng)造的各種工具和簡(jiǎn)單的器械。如杠桿、斜面、滾輪。尤其是輪子是人類(lèi)最偉大的創(chuàng)造發(fā)明，現(xiàn)代的各種機(jī)器中，是離不開(kāi)旋轉(zhuǎn)的輪子和軸的。特點(diǎn)：只用極少的構(gòu)件（一般不成為典型的“機(jī)構(gòu)”），實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而巧妙的動(dòng)作。5.1簡(jiǎn)單動(dòng)作功能

——用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換103舉例：電視機(jī)調(diào)節(jié)盒蓋——雙動(dòng)操作器。

圓珠筆按鈕錄音機(jī)的聯(lián)動(dòng)按鍵魔方百葉窗拉鏈安全帶帶扣————舉例：電視機(jī)調(diào)節(jié)盒蓋——雙動(dòng)操作器。104舉例：要實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)作功能——巧妙的構(gòu)思。筆套上有凸塊圓珠筆按鈕舉例：要實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)作功能筆套上有凸塊圓珠筆按鈕105圓珠筆按鈕

功能原理分析對(duì)齊筆套槽時(shí)筆芯齒輪與按鈕齒輪錯(cuò)開(kāi)筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況圓珠筆按鈕

功能原理分析對(duì)齊筆套槽時(shí)筆芯齒輪與按鈕齒輪錯(cuò)開(kāi)筆106筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況筆芯齒輪在筆套內(nèi)時(shí)的情況107錯(cuò)開(kāi)時(shí)—縮回（外）對(duì)齊時(shí)—探出（內(nèi)）筆芯齒輪在筆套內(nèi)外的情況比較錯(cuò)開(kāi)時(shí)—縮回對(duì)齊時(shí)—探出筆芯齒輪在筆套內(nèi)外的情況比較108拉鏈

功能原理分析簡(jiǎn)單幾何體拉鏈

功能原理分析簡(jiǎn)單幾何體109簡(jiǎn)單幾何體的組合

——剖開(kāi)看簡(jiǎn)單幾何體的組合

——剖開(kāi)110簡(jiǎn)單幾何體的組合

——合上看簡(jiǎn)單幾何體的組合

——合上看111舉例：鑰匙與鎖舉例：鑰匙與鎖112舉例：鑰匙與鎖舉例：鑰匙與鎖113彈子鎖——鑰匙與鎖芯一把鑰匙開(kāi)多把鎖？彈簧彈簧彈子1鑰匙鎖芯彈子2彈子鎖——鑰匙與鎖芯一把鑰匙開(kāi)多把鎖？彈簧彈簧彈子1鑰匙鎖芯114簡(jiǎn)單動(dòng)作功能具有廣泛的用途和寬闊的空間。簡(jiǎn)單動(dòng)作功能通常通過(guò)兩個(gè)零件之間接觸表面形狀的巧妙組合實(shí)現(xiàn)，求解動(dòng)作功能時(shí)針對(duì)所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能（運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡），對(duì)零件的幾何形體進(jìn)行構(gòu)思。

——也叫幾何形體組合法對(duì)簡(jiǎn)單動(dòng)作功能優(yōu)秀設(shè)計(jì)案例的分析可以獲得很多靈感，學(xué)到很多巧妙的設(shè)計(jì)方法。

5.1.2機(jī)械零件自由度分析簡(jiǎn)單動(dòng)作功能具有廣泛的用途和寬闊的空間。簡(jiǎn)單動(dòng)作功能通常通過(guò)115機(jī)構(gòu)的演化或變異是指以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，對(duì)其組成的各個(gè)元素進(jìn)行各種性質(zhì)的改變或變換，從而形成一種功能不同的機(jī)構(gòu)。通過(guò)變異方法（倒置、擴(kuò)展、演變）改變一個(gè)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，而得到一個(gè)新機(jī)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)具有某些特定的性能，來(lái)適應(yīng)特定工藝動(dòng)作的要求。5.2機(jī)構(gòu)的變異創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的演化或變異是指以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，對(duì)其組成的各個(gè)元素進(jìn)116一、機(jī)構(gòu)的倒置

機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)和構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)副都不變，只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的倒置。

平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一、機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)和構(gòu)件之間的117（機(jī)架變換）

（1）連桿機(jī)構(gòu)

?全轉(zhuǎn)動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444曲柄搖桿雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿（機(jī)架變換）

（1）連桿機(jī)構(gòu)

?全轉(zhuǎn)動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)11112118?含一個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444曲柄滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿曲柄搖塊定塊?含一個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444曲119?含二個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444雙滑塊雙轉(zhuǎn)塊正弦機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)?含二個(gè)移動(dòng)副的副四桿機(jī)構(gòu)1111222233334444雙120（2）凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)固定凸輪機(jī)構(gòu)反凸輪機(jī)構(gòu)（2）凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)固定凸輪機(jī)構(gòu)反凸輪機(jī)構(gòu)121123ABC213固定凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例反凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例123ABC213固定凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例反凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)例122（3）齒輪機(jī)構(gòu)（4）撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（3）齒輪機(jī)構(gòu)（4）撓性件123定軸輪系行星輪系(5)周轉(zhuǎn)輪系在本文件的彩色機(jī)構(gòu)圖中用黑色表示固定件。定軸輪系行星輪系(5)周轉(zhuǎn)輪系在本文件的彩色機(jī)構(gòu)圖中用黑色124例：創(chuàng)造一種油泵機(jī)構(gòu)

▲現(xiàn)在我們來(lái)研究一個(gè)復(fù)雜些的油泵機(jī)構(gòu)。揭去它的面紗，原來(lái)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)。

▲如果一個(gè)構(gòu)件相對(duì)另一個(gè)構(gòu)件作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)構(gòu)件間形成一個(gè)圓柱形的腔體，這個(gè)腔體的容積可以發(fā)生由大到小的變化，就可以當(dāng)作油泵機(jī)構(gòu)。

▲曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以作為油泵機(jī)構(gòu)，但還須解決進(jìn)油孔和排油孔的開(kāi)啟、閉合問(wèn)題。例：創(chuàng)造一種油泵機(jī)構(gòu)▲如果一個(gè)構(gòu)件相對(duì)另一個(gè)構(gòu)125曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副都不變，只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的倒置。

112233444為機(jī)架1為機(jī)架倒置▲

機(jī)構(gòu)的倒置▲

機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上的進(jìn)一步變異曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副都126排出高壓油轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)吸入低壓油（1）加長(zhǎng)導(dǎo)桿（2）把導(dǎo)桿擴(kuò)展為圓盤(pán)（3）加上進(jìn)油口和排油口圓盤(pán)4轉(zhuǎn)到什么位置，滑塊3離中心最遠(yuǎn)和最近？油腔排出高壓油轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)吸入低壓油（1）加長(zhǎng)導(dǎo)桿圓盤(pán)4轉(zhuǎn)127一種油泵機(jī)構(gòu)油腔內(nèi)容積最大旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，油腔容積減小油腔容積最小一種油泵機(jī)構(gòu)油腔內(nèi)容積最大旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，油腔容積最128機(jī)構(gòu)的倒置：只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，就可以變換出不同的機(jī)構(gòu)。

機(jī)構(gòu)的倒置例3：創(chuàng)造一種油泵機(jī)構(gòu)要抓住事物的本質(zhì)，不要被表面現(xiàn)象所迷惑。要看機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副，不要被構(gòu)件形狀所迷惑。機(jī)構(gòu)的倒置：只是取不同的構(gòu)件為機(jī)架，就可以變換出不同的機(jī)構(gòu)。129引入虛約束變換運(yùn)動(dòng)副增加輔助機(jī)構(gòu)二、機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展。所得到的新機(jī)構(gòu)性能有所改變。

引入虛約束二、機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)130曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一種六桿機(jī)構(gòu)例

增加構(gòu)件：在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的前面加一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿，形成一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一種六桿機(jī)構(gòu)例增加構(gòu)件：在曲柄131位移曲線大體對(duì)稱(chēng)位移曲線不對(duì)稱(chēng)，具有急回特性機(jī)構(gòu)性能有所改變：位移曲線位移曲線不對(duì)稱(chēng)，具有急回特性機(jī)構(gòu)性能有所改變：132快速逼近工件，提高功效緩慢下降拉深工件；越到底部應(yīng)越慢，保證質(zhì)量快速返回提高功效，到最上面應(yīng)緩慢以便取出工件例拉深壓力機(jī)主機(jī)構(gòu)的演變拉深工藝對(duì)滑塊的運(yùn)動(dòng)要求快速逼近工件，提高功效緩慢下降拉深工件；快速返回提高功效，例133比較理想的曲線比較理想的曲線134機(jī)構(gòu)1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2六桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2八桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)2135機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展。所得到的新機(jī)構(gòu)性能有所改變。

機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展通過(guò)增加構(gòu)件得到新機(jī)構(gòu)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展。所得136三、機(jī)構(gòu)的演變?cè)诒３謾C(jī)構(gòu)的本質(zhì)特點(diǎn)不變的基礎(chǔ)上通過(guò)改變某些結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)產(chǎn)生新機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的演變。

利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異改空構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸增加輔助結(jié)構(gòu)三、機(jī)構(gòu)的演變利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異1371.利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異

作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，可利用其單程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，改變構(gòu)件的形狀以實(shí)現(xiàn)這個(gè)單程運(yùn)動(dòng)間歇地重復(fù)再現(xiàn)，從而演化出新的機(jī)構(gòu)。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，用滾滑移動(dòng)副代替移動(dòng)副就變成了圖b機(jī)構(gòu)。如果以B點(diǎn)位置為分界線，把滾滑副的槽分割成兩部分，當(dāng)滾子位于槽內(nèi)時(shí)，曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)桿OB反向擺動(dòng)。若滾子脫離擺槽，則運(yùn)動(dòng)中斷。設(shè)計(jì)一個(gè)沿OB為半徑的軌跡圓上開(kāi)了四個(gè)均布相同槽的圓盤(pán)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)也就變成外槽輪機(jī)構(gòu)了。1.利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，用滾滑移動(dòng)副138

（1）構(gòu)件的拆分與合并ABoC拆分CCooAA外槽輪內(nèi)槽輪2.改空構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸

（1）構(gòu)件的拆分與合并ABoC拆分CCooAA外槽輪內(nèi)槽139

合并共軛凸輪合并共軛凸輪140平行分度凸輪機(jī)構(gòu)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)141（2）改變構(gòu)件的形狀與尺寸AAAABBBBCCCCDDDD平行連桿機(jī)構(gòu)增加虛約束改變連架桿的形狀為圓盤(pán)（2）改變構(gòu)件的形狀與尺寸AAAABBBBCCCCDDDD平142雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器143凸輪的形狀：盤(pán)狀、圓柱狀、圓錐狀、平板狀等

齒輪的形狀：圓柱形、圓錐形、扇形、非圓形等

（3）改變構(gòu)件的材料性能

剛性構(gòu)件、撓性構(gòu)件、彈性構(gòu)件、流體構(gòu)件、電器構(gòu)件（電磁式齒輪傳動(dòng)）凸輪的形狀：盤(pán)狀、圓柱狀、圓錐狀、平板狀等

齒輪的形狀：圓柱144例：平行四邊形機(jī)構(gòu)的變異平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到四個(gè)構(gòu)件為一直線時(shí)，機(jī)構(gòu)處于止點(diǎn)位置，造成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定。可行的一個(gè)辦法是采用兩個(gè)以上相同機(jī)構(gòu)的組合(圖b)，由此聯(lián)想，若曲柄上的各活動(dòng)銷(xiāo)軸鉸接在同一個(gè)圓盤(pán)上，則變成了圖c的形狀。該機(jī)構(gòu)還可進(jìn)一步變異，把連桿2全部做成滾輪結(jié)構(gòu)，把圓盤(pán)1上的鉸鏈A位置全部做成以連桿2的長(zhǎng)度為半徑的圓孔，孔的內(nèi)側(cè)與曲柄3上的滾輪滾動(dòng)接觸，這樣就又構(gòu)造出一個(gè)新的機(jī)構(gòu)——孔銷(xiāo)式聯(lián)軸器，見(jiàn)圖d。例：平行四邊形機(jī)構(gòu)的變異做成滾輪結(jié)構(gòu)，把圓盤(pán)1上的鉸鏈A位置145例：雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異圖示雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)，塊1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿2將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給塊3，按機(jī)構(gòu)原形的結(jié)構(gòu)形狀，兩個(gè)轉(zhuǎn)塊是無(wú)法實(shí)現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)的。若分別將構(gòu)件1、2、3的形狀改變成含有滑槽和凸榫的圓盤(pán)形狀，則構(gòu)造了一個(gè)十字滑塊聯(lián)軸器(圖b)，其中連桿2變成了圖c所示的兩面各有矩形條狀凸榫的圓盤(pán)，且兩凸榫的中心線互相垂直，并通過(guò)圓盤(pán)中心。轉(zhuǎn)盤(pán)1和3上各開(kāi)一個(gè)凹槽，2上的凸榫分別嵌入1和3相應(yīng)的凹槽內(nèi)。機(jī)架支承兩個(gè)固定轉(zhuǎn)軸A和B，此時(shí)，當(dāng)圓盤(pán)1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)3以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。例：雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異上的凸榫分別嵌入1和3相應(yīng)的凹槽內(nèi)。機(jī)架1463.增加輔助結(jié)構(gòu)

采用輔助結(jié)構(gòu)解決如運(yùn)動(dòng)不確定問(wèn)題、運(yùn)動(dòng)規(guī)律可調(diào)性問(wèn)題等。(1)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖a示轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，若將導(dǎo)桿的中心線置于曲柄的活動(dòng)鉸鏈B的軌跡圓上(見(jiàn)圖b)，則導(dǎo)桿將以曲柄速度的一半等速轉(zhuǎn)動(dòng)。加入第二個(gè)滑塊，并將導(dǎo)桿做成帶十字槽的圓盤(pán)(見(jiàn)圖c)，雙臂曲柄兩端滑塊就在十字槽中運(yùn)動(dòng)。消除了圖b導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定性。3.增加輔助結(jié)構(gòu)十字槽的圓盤(pán)(見(jiàn)圖c)，雙臂曲柄兩端滑塊147(2)凸輪機(jī)構(gòu)

圖示一種廓線可變的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1繞固定軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿2在導(dǎo)軌B中實(shí)現(xiàn)一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的往復(fù)移動(dòng)。為改變推桿2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在輪1上裝有四片凸輪片，凸輪片上開(kāi)有圓弧槽，把凸輪片旋轉(zhuǎn)到合適位置，然后用螺釘緊固，就可獲得不同形狀的凸輪廓線。(2)凸輪機(jī)構(gòu)1484.改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

改變凸輪作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，使凸輪相對(duì)于機(jī)架既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)，則從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)凸輪的運(yùn)動(dòng)和自身相對(duì)于凸輪的運(yùn)動(dòng)這兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的合成，從而實(shí)現(xiàn)行程的增大。圖示一種壓力角沒(méi)有增加，凸輪尺寸也沒(méi)有加大，而推桿行程增大的凸輪機(jī)構(gòu)。4.改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)149傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)

例直線步進(jìn)機(jī)構(gòu)嚙入瞬間嚙出瞬間傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)例直線步進(jìn)機(jī)構(gòu)嚙入瞬間嚙出150123想象：槽輪直徑增大，槽數(shù)增多……槽輪直徑達(dá)到無(wú)窮大，槽數(shù)無(wú)窮多……123想象：151嚙入瞬間嚙出之前1232嚙入瞬間嚙出之前1232152大齒輪趨向無(wú)窮大例大齒輪趨向無(wú)窮大例153改變機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的形式，可構(gòu)型出不同運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)構(gòu)，以增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)副元素的接觸強(qiáng)度，減小運(yùn)動(dòng)副元素的摩擦、磨損，改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力效果，開(kāi)拓機(jī)構(gòu)的各種新功能。運(yùn)動(dòng)副的尺寸變換運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)變換運(yùn)動(dòng)副元素的形狀變換四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的演變改變機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的形式，可構(gòu)型出不同運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)構(gòu)，以增強(qiáng)運(yùn)154

1.運(yùn)動(dòng)副的尺寸變換——主要是指轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的尺寸增大。1)轉(zhuǎn)動(dòng)副的擴(kuò)大——主要指組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的銷(xiāo)軸和銷(xiāo)軸孔在直徑尺寸上的增大，但各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并沒(méi)有發(fā)生改變，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)副的擴(kuò)大，構(gòu)件形狀也發(fā)生了變異，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連續(xù)擴(kuò)大后可展直為移動(dòng)副，由此可演化出新機(jī)構(gòu)。

155鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)副D尺寸的變化并截割成滑塊形狀，然后再使構(gòu)件3的尺寸變長(zhǎng)，即DC變長(zhǎng)，則圓弧槽的半徑也隨之增大，到DC趨近于無(wú)窮大時(shí)，圓弧槽演變?yōu)橹辈邸Ｈ魳?gòu)件3改成滾子，它與圓弧槽形成滾滑副，則構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)與原機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同。若將圓弧槽變?yōu)榍€槽，形成以凸輪為機(jī)架的凸輪機(jī)構(gòu)，則構(gòu)件2將得到更為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)副D尺寸的變化并截割成156

?轉(zhuǎn)動(dòng)副

ABCD123擴(kuò)大BABCD123

?轉(zhuǎn)動(dòng)副

ABCD123擴(kuò)大BABCD1231572)移動(dòng)副的擴(kuò)大——主要是指組成移動(dòng)副的滑塊與導(dǎo)路尺寸的變大，且尺寸增大到把機(jī)構(gòu)中其它運(yùn)動(dòng)副包含其中，構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并未改變。圖示沖壓機(jī)構(gòu)，移動(dòng)副擴(kuò)大，將轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B及C均包括在其中。曲柄1通過(guò)連桿2帶動(dòng)沖頭3作上下往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖壓動(dòng)作。將連桿頭處設(shè)計(jì)成曲面形，使其與滑塊內(nèi)空間的m-n段圓弧形狀相吻合，用于提高機(jī)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性。2)移動(dòng)副的擴(kuò)大——主要是指組成移動(dòng)副的滑塊與導(dǎo)路尺寸的變大158?移動(dòng)副ABC擴(kuò)大DDACDB?移動(dòng)副ABC擴(kuò)大DDACDB1592.運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)變換

低副元素的接觸性質(zhì)為滑動(dòng)接觸，高副元素包含有滾動(dòng)和滑動(dòng)兩種接觸性質(zhì)?；瑒?dòng)接觸使運(yùn)動(dòng)副元素的接觸表面產(chǎn)生磨損，降低了機(jī)械傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度。為減小磨損可用滾動(dòng)接觸代替滑動(dòng)接觸。(1)移動(dòng)副——把組成移動(dòng)副元素之一的結(jié)構(gòu)形狀改變成滾子形，這樣使原始機(jī)構(gòu)中導(dǎo)路與滑塊的結(jié)構(gòu)形式，演變?yōu)閷?dǎo)路與滾子結(jié)構(gòu)形式。(2)轉(zhuǎn)動(dòng)副——把組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的銷(xiāo)軸和銷(xiāo)軸孔之間增設(shè)若干個(gè)滾動(dòng)體，構(gòu)成滾動(dòng)軸承。(3)高副——把凸輪高副中從動(dòng)件設(shè)計(jì)成滾子形，槽輪高副中的撥銷(xiāo)也設(shè)計(jì)成滾子形，則可減小摩擦磨損。2.運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)變換160?減少摩擦磨損

*用滾動(dòng)代替滑動(dòng)（凸輪磙子從動(dòng)件，滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)螺旋等）；

*用線接觸代替點(diǎn)接觸（蝸輪傳動(dòng)）。

并且在代替過(guò)程中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生新機(jī)構(gòu)。反凸輪機(jī)構(gòu)?減少摩擦磨損

*用滾動(dòng)代替滑動(dòng)（凸輪磙子從動(dòng)件，滾動(dòng)軸承，161

?提高運(yùn)動(dòng)副的接觸強(qiáng)度

*增大高副的點(diǎn)接觸的曲率半徑（正變位齒輪）；

*增長(zhǎng)高副的線接觸長(zhǎng)度（斜齒輪傳動(dòng)）；

*采用內(nèi)凹高副接觸（內(nèi)齒輪嚙合，內(nèi)凹凸輪從動(dòng)件）。?提高運(yùn)動(dòng)副的接觸強(qiáng)度

*增大高副的點(diǎn)接觸的曲率半徑（正變162

?改善運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能：

*齒輪副：斜齒輪傳動(dòng)—增大重合度—傳動(dòng)平穩(wěn)

*凸輪副：組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律—運(yùn)動(dòng)性能良好

*螺旋副：梯形螺紋—對(duì)中性好—傳動(dòng)平穩(wěn)?改善運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能：

*齒輪副：斜齒輪傳動(dòng)—增大重合度1633.運(yùn)動(dòng)副元素的形狀變換

(1)平面低副轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的形狀變換可形成移動(dòng)副(見(jiàn)前述)。移動(dòng)副經(jīng)滑動(dòng)接觸轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)接觸后，進(jìn)一步改變移動(dòng)副元素的形狀，就構(gòu)造了一個(gè)凸輪為從動(dòng)件，擺桿為主動(dòng)構(gòu)件的反凸輪機(jī)構(gòu)。圖示機(jī)構(gòu)是一個(gè)較簡(jiǎn)單的克服止點(diǎn)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在滑塊上制成導(dǎo)向槽，利用滾滑副的導(dǎo)向作用，使機(jī)構(gòu)克服止點(diǎn)位置，完成機(jī)構(gòu)由移動(dòng)變換為轉(zhuǎn)動(dòng)，且無(wú)止點(diǎn)位置。3.運(yùn)動(dòng)副元素的形狀變換圖示機(jī)構(gòu)是一個(gè)較簡(jiǎn)單的克服止點(diǎn)機(jī)164(2)平面高副——平面高副元素的形狀變換，是為了演化變異出具有不同功能的平面高副，此外還可改善高副機(jī)構(gòu)的各種性能，如受力狀態(tài)、接觸強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力特性等。平面高副元素的各種形狀可看作是由凸輪高副變異而來(lái)，而凸輪機(jī)構(gòu)又可以看成是由楔塊機(jī)構(gòu)變異而來(lái)的。(2)平面高副——平面高副元素的形狀變換，是為了演化變異出具165組成凸輪高副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素，一個(gè)是凸輪輪廓曲線，另一個(gè)是從動(dòng)構(gòu)件與凸輪接觸的工作面。凸輪的形狀是向徑變化的曲線，而從動(dòng)構(gòu)件的形狀通常是圓柱滾子或平面、球面等單一曲線形狀。圖示電動(dòng)鋸條的凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪輪廓曲線是一個(gè)具有12個(gè)凸凹圓弧形的曲線，從動(dòng)構(gòu)件是兩個(gè)圓柱滾子擺桿。由這種形狀的凸輪就可以聯(lián)想到若主、從動(dòng)構(gòu)件的輪廓曲線都具備這種形狀重復(fù)，并沿圓周連續(xù)、再現(xiàn)，就可以傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。由此也就產(chǎn)生了圖示的齒輪機(jī)構(gòu)。如將漸開(kāi)線齒輪的基圓半徑變得無(wú)窮大時(shí)，齒輪就展直成齒條。組成凸輪高副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素，一個(gè)是凸輪輪廓曲線，另一個(gè)是從166(3)螺旋副——由互相旋合的螺桿和螺母組成。若從螺旋副旋轉(zhuǎn)推進(jìn)工作原理考慮，把組成螺旋副的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素之一，螺桿的剖面形狀設(shè)計(jì)成一個(gè)有利于推進(jìn)流體或粉狀物料的葉片形狀，將其放在密閉圓筒狀容器內(nèi)，這樣就構(gòu)造了一種旋轉(zhuǎn)推進(jìn)的螺旋輸送器（物料相當(dāng)于螺母），用于各種螺桿泵、擠出機(jī)等機(jī)械設(shè)備中。(3)螺旋副——由互相旋合的螺桿和螺母組成。167

?展直擴(kuò)大AABAB簡(jiǎn)化AB展直AB

?展直擴(kuò)大AABAB簡(jiǎn)化AB展直AB168

?繞曲在移動(dòng)平面內(nèi)繞曲?繞曲在移動(dòng)平面內(nèi)繞曲169在移動(dòng)平面的垂直平面上繞曲在移動(dòng)平面的垂直平面上繞曲170

?重復(fù)再現(xiàn)

凸輪機(jī)構(gòu)——齒輪機(jī)構(gòu)；

擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——蝸桿凸輪間歇機(jī)構(gòu)?重復(fù)再現(xiàn)

凸輪機(jī)構(gòu)——齒輪機(jī)構(gòu)；

擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)171移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——圓柱凸輪間歇機(jī)構(gòu)移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——圓柱凸輪間歇機(jī)構(gòu)172ABCD運(yùn)動(dòng)副B擴(kuò)大偏心輪曲柄CDAB例：ABCD運(yùn)動(dòng)副B擴(kuò)大偏心輪曲柄CDAB例：173ABCDABCDABCDABCD運(yùn)動(dòng)副D擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副D擴(kuò)大到包容了桿CD桿CD的長(zhǎng)度成為無(wú)窮大ABCDABCDABCDABCD運(yùn)動(dòng)副D擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副174五、機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換與創(chuàng)新

運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與機(jī)架的互相轉(zhuǎn)換，或稱(chēng)作機(jī)構(gòu)的倒置。1.平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

圖示卡當(dāng)機(jī)構(gòu)，若令桿OO1為機(jī)架，則原機(jī)構(gòu)的機(jī)架成為轉(zhuǎn)子3，曲柄1每轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子3亦同步轉(zhuǎn)動(dòng)一周，同時(shí)兩滑塊2及4在轉(zhuǎn)子3的十字槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將流體從入口A送往出口B，從而得到一種泵機(jī)構(gòu)。

五、機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換與創(chuàng)新1752.凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)架變換后，若凸輪固定作為機(jī)架，原機(jī)架變換為主動(dòng)構(gòu)件，輸入轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，從動(dòng)件則輸出復(fù)合運(yùn)動(dòng)，可稱(chēng)作為固定凸輪機(jī)構(gòu)。圖a是擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)；圖b是機(jī)架變換后的凸輪機(jī)構(gòu)；圖c是機(jī)架變換后的凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用；圖d是移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換；圖e是移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

。2.凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖a是擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)；圖b1763.齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

圖a為機(jī)架變換前的齒輪機(jī)構(gòu)與撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖b為機(jī)架變換后的機(jī)構(gòu)。定軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)機(jī)架變換后可得到行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在該機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，又可經(jīng)過(guò)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)、并聯(lián)等組合形式變換出各種各樣的周轉(zhuǎn)輪系，用于各種減速、增速、變速及速度合成與分解的機(jī)械傳動(dòng)裝置中。3.齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換聯(lián)等組合形式變換出1774.間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般是主動(dòng)件作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)機(jī)架變換后的機(jī)構(gòu)，原來(lái)作間歇回轉(zhuǎn)的構(gòu)件是固定的。圖a為外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換，變換后又串聯(lián)組合一個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)撥盤(pán)的鎖止弧與槽輪5的鎖止弧嚙合時(shí)，行星架4停歇。圖b是一個(gè)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換，變換后也是與一行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行串聯(lián)組合。4.間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖b是一個(gè)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架178六、機(jī)構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的等效變換相當(dāng)于機(jī)構(gòu)的同性異形變換，通常指輸入、輸出的運(yùn)動(dòng)特性相同或等效，但結(jié)構(gòu)不同的一組機(jī)構(gòu)。1.利用運(yùn)動(dòng)副的等效代換創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的等效代換是指組成機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動(dòng)副相互轉(zhuǎn)換或替代，而又不改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的輸入和輸出特性，這些特性主要指機(jī)構(gòu)的自由度、機(jī)構(gòu)中各相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)特征等。

六、機(jī)構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新179(1)空間運(yùn)動(dòng)副與平面運(yùn)動(dòng)副的等效代換

圖a所示的球面副S可由匯交于球心的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副等效代換，圖b所示的圓柱副C可由轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與移動(dòng)導(dǎo)路重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副R與移動(dòng)副P(pán)等效代換。圖示為汽車(chē)上用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)。該機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上作了改進(jìn)，減少了一個(gè)球面副，而代之以十字軸連接，大大提高了聯(lián)軸節(jié)的強(qiáng)度和