機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(第五章)

第五章機(jī)構(gòu)(jīgòu)演化、變異原理與創(chuàng)新1．以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，對組成機(jī)構(gòu)的各元素（運(yùn)動副，構(gòu)件）進(jìn)行各種性質(zhì)的改變或變換，而形成(xíngchéng)一種功能不同的機(jī)構(gòu)。2．各種性質(zhì)的改變或變換：機(jī)構(gòu)各元素形狀和尺寸上的改變，運(yùn)動形式的變換，運(yùn)動等效變換，組成原理的仿效。3．機(jī)構(gòu)演化與變異的主要方法：運(yùn)動副及構(gòu)件形狀尺寸的改變，機(jī)架變換，機(jī)構(gòu)的等效變換，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的仿效。4．變異機(jī)構(gòu)：通過演化與變異而獲得新功能的機(jī)構(gòu)精品資料第一節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(yùndòng)副演化與變異1．主要目的：（1）增強(qiáng)運(yùn)動副元素的接觸強(qiáng)度（2）減小運(yùn)動副元素的摩擦(mócā)、磨損（3）改變機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)（4）改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力效果（5）開拓機(jī)構(gòu)的各種新功能（6）尋求演化新機(jī)構(gòu)的有效途徑2．主要方法：（1）改變運(yùn)動副的尺寸（2）改變運(yùn)動副的接觸性質(zhì)（3）改變運(yùn)動副的形狀精品資料一、改變運(yùn)動副的尺寸轉(zhuǎn)動副和移動副尺寸的增大1．轉(zhuǎn)動副的擴(kuò)大：轉(zhuǎn)動副銷軸和銷軸孔直徑增大，機(jī)構(gòu)相對運(yùn)動關(guān)系沒有改變實(shí)例(shílì)：圖5-1旋轉(zhuǎn)泵機(jī)構(gòu)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副B圖5-2活塞泵：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副B以上兩種變異的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大，構(gòu)件形狀發(fā)生變異，形成體積變化的腔。2．轉(zhuǎn)動副連續(xù)擴(kuò)大后展直為移動副當(dāng)轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動半徑增大至無窮(wúqióng)時，轉(zhuǎn)動副即演化為移動副精品資料AB2AB222精品資料精品資料精品資料3．移動副的擴(kuò)大移動副的滑塊與導(dǎo)路尺寸變化，把機(jī)構(gòu)中其它運(yùn)動副包含在其中，構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系并未改變。圖5-4為一沖壓(chòngyā)機(jī)構(gòu)：正弦機(jī)構(gòu)擴(kuò)大移動副圖5-5所示沖壓(chòngyā)機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擴(kuò)大移動副圖5-6所示為往復(fù)凸輪分度機(jī)構(gòu)：移動副擴(kuò)大將凸輪包含其中構(gòu)件1為主動件往復(fù)運(yùn)動，從動件凸輪2間歇轉(zhuǎn)動。精品資料精品資料精品資料精品資料二、改變運(yùn)動副元素(yuánsù)的接觸性質(zhì)低副元素(yuánsù)的接觸性質(zhì)為滑動接觸，摩擦大、易磨損高副元素(yuánsù)的接觸性質(zhì)為滑動和滾動接觸。用滾動接觸代替滑動接觸可減小磨損。（1）移動副：→滾滑副圖5-7（2）轉(zhuǎn)動副：→滾動軸承（3）高副：凸輪從動件設(shè)計(jì)為滾子，槽輪的撥銷設(shè)計(jì)為滾子三、改變運(yùn)動副的形狀運(yùn)動副的性質(zhì)主要取決于運(yùn)動副元素(yuánsù)的形狀改變運(yùn)動副的形狀——改變運(yùn)動副的性質(zhì)——演化出不同機(jī)構(gòu)精品資料1．平面(píngmiàn)低副運(yùn)動副元素形狀的改變轉(zhuǎn)動副可演變?yōu)橐苿痈睗L子替代滑塊變滑動接觸為滾動接觸，滾滑副,改變移動副元素的形狀，如導(dǎo)軌的形狀直線變曲線并讓帶有小滾子的轉(zhuǎn)動構(gòu)件為主動件反凸輪機(jī)構(gòu)（擺桿為主動件）應(yīng)用：圖5-8擺桿為主動件的反凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的暫停圖5-9無死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)（移動凸輪機(jī)構(gòu)，擺動從動件）2．平面高副運(yùn)動副元素的改變目的：演化變異出不同功能的平面高副改善高副機(jī)構(gòu)的性能：受力狀態(tài)，接觸強(qiáng)度(qiángdù)，運(yùn)動及動力特性等。（1）改變高副元素形狀可演化變異出不同功能的高副基本的高副機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)可看成由楔塊機(jī)構(gòu)變異而來，見圖5-10，圖5-11精品資料演化范例1：楔塊機(jī)構(gòu)普通凸輪機(jī)構(gòu)→鋸條(jùtiáo)凸輪機(jī)構(gòu)→齒輪機(jī)構(gòu)。演化范例2：擺動件為主動件的反凸輪機(jī)構(gòu)（若從動件凸輪為輪廓向徑有規(guī)律變化的圓盤狀構(gòu)件棘輪機(jī)構(gòu)演化范例3齒輪機(jī)構(gòu)半徑→∞齒輪齒條機(jī)構(gòu)

演化范例4間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)半徑→∞間歇移動機(jī)構(gòu)圖5-16移動式槽輪圖5-17移動式棘輪精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料（2）改變高副元素形狀以改善機(jī)構(gòu)性能①齒輪機(jī)構(gòu)：改變齒廓曲線的形狀提高接觸強(qiáng)度(qiángdù)，改善齒面摩擦以及機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，常用齒廓有漸開線，擺線，圓弧曲線，螺旋漸開線，球面漸開線，齒廓（面）修形。②凸輪機(jī)構(gòu)：改變輪廓曲線，滿足運(yùn)動及動力要求，圖5-6為實(shí)現(xiàn)分度功能的凸輪機(jī)構(gòu)改變從動件與凸輪的接觸方式，以增強(qiáng)接觸強(qiáng)度(qiángdù)，減小磨損。③槽輪機(jī)構(gòu)：將徑向槽分布變?yōu)閭?cè)向(cèxiànɡ)分布，改善傳動平穩(wěn)性。精品資料精品資料精品資料精品資料3．螺旋副組成：由互相旋合的螺桿和螺母組成。矩形螺紋的類型(lèixíng)梯形用于傳動鋸齒形三角形聯(lián)接螺旋傳動→將組成螺旋副的兩個運(yùn)動副元素之一，螺桿的剖面形狀設(shè)計(jì)成一個(yīɡè)有利于推進(jìn)流體或粉狀物料的葉片形狀，將其密閉圓筒狀容器內(nèi)，螺旋輸送器，若將葉片上制成刃食物攪碎機(jī)構(gòu)。（物料相當(dāng)于螺母）精品資料第二節(jié)機(jī)構(gòu)(jīgòu)的構(gòu)件變異機(jī)構(gòu)構(gòu)件變異的主要目的：（1）改善(gǎishàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的不確定；（2）解決機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)原因無法正確運(yùn)動問題；（3）開發(fā)新功能；（4）開發(fā)新機(jī)構(gòu)；（5）改善(gǎishàn)機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，提高構(gòu)件強(qiáng)度或剛度。精品資料主要的演化(yǎnhuà)變異方法：（1）利用構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)進(jìn)行演化(yǎnhuà)變異；（2）改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸；（3）在構(gòu)件上增加輔助結(jié)構(gòu)；（4）改變構(gòu)件運(yùn)動性質(zhì)。一、利用構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)演化變異對某些往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)件，利用其單程的運(yùn)動性質(zhì)，改變構(gòu)件的形狀(xíngzhuàn)以實(shí)現(xiàn)單程運(yùn)動間歇地重復(fù)，從而演化出新機(jī)構(gòu)。范例：擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)變異為槽輪機(jī)構(gòu)二、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定和機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)原因無法正常運(yùn)動等問題精品資料精品資料B″（下曲柄與導(dǎo)路成鈍角）導(dǎo)路擺動方向與曲柄轉(zhuǎn)動(zhuàndòng)方向相反。B′（上曲柄與導(dǎo)路成銳角）導(dǎo)路擺動方向(fāngxiàng)與曲柄轉(zhuǎn)動方向(fāngxiàng)相同。若以B點(diǎn)位置即以AB⊥OB的位置為分界線，把滾滑副的槽分割成兩部分，一部分如C圖所示，即使導(dǎo)路與曲柄的夾角成鈍角，得到轉(zhuǎn)動方向與曲柄的轉(zhuǎn)動方向相反的運(yùn)動。為使傳動連續(xù)，將擺桿的形狀設(shè)計(jì)成一個沿以O(shè)B為半徑的軌跡圓上開了四個均布相同槽的圓盤，使?jié)L子在脫離一個槽后相隔一段時間又進(jìn)入了另一個槽，將連續(xù)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間歇的反向轉(zhuǎn)動，擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)外槽輪機(jī)構(gòu)。同理，被分割的另一部分則變異成了內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。精品資料1．平行四邊形機(jī)構(gòu)(jīgòu)的變異機(jī)構(gòu)(jīgòu)運(yùn)動到運(yùn)動副呈一直線位置時，機(jī)構(gòu)(jīgòu)運(yùn)動不確定改變連架桿的形狀圖5-20a)b)平行四邊形聯(lián)軸器圖5-20c)孔銷式聯(lián)軸器2．雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異(biànyì)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)→十字滑塊聯(lián)軸器二、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定和機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)原因無法正常運(yùn)動等問題精品資料精品資料平行四邊形機(jī)構(gòu)（雙曲柄機(jī)構(gòu)的一個特例，具有相對構(gòu)件平行且相等，傳遞勻速轉(zhuǎn)動，但有死點(diǎn)位置）克服死點(diǎn)可采用圖b所示的兩個以上相同機(jī)構(gòu)的組合。若將連架桿設(shè)計(jì)成圓盤，將鉸鏈A和D、B和E分別鉸接在圓盤1和3上，圓盤的轉(zhuǎn)動中心分別為固定鉸O和C，采用多個連桿對稱(duìchèn)布置在兩圓盤之間平行四邊形聯(lián)軸器把連桿2全部作成滾輪，將1盤上的A和D鉸位置全部作成以連桿2的長度為半徑的圓孔，孔的內(nèi)側(cè)與曲柄3上的滾輪滾動接觸孔銷式聯(lián)軸器精品資料滑塊1圓盤(yuánpán)1（帶有凹槽）滑塊3圓盤(yuánpán)3（帶有凹槽，與滑塊1上的凹槽呈垂直方向），連桿2兩邊帶有中心線互相垂直的凸榫的圓盤(yuánpán)2，四構(gòu)件組成十字滑塊聯(lián)軸器。能傳遞等速運(yùn)動。浮動盤式等速聯(lián)軸器。精品資料三、增加輔助結(jié)構(gòu)(jiégòu)輔助結(jié)構(gòu)(jiégòu)可解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動不確定問題，運(yùn)動規(guī)律可調(diào)性問題1．轉(zhuǎn)動(zhuàndòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳遞非勻速轉(zhuǎn)動，若將導(dǎo)桿的中心線置于曲柄的活動鉸B的軌跡圓上，如圖，則導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)速為曲柄的一半。但當(dāng)與導(dǎo)桿的回轉(zhuǎn)中心重合時，則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動將會不確定，為消除這一現(xiàn)象，采取加入第二個滑塊的辦法。精品資料精品資料增加一個滑塊可解決導(dǎo)桿運(yùn)動不確定問題(wèntí)，并實(shí)現(xiàn)大載荷傳動2．凸輪機(jī)構(gòu)增加(zēngjiā)輔助結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)從動件的運(yùn)動規(guī)律（1）廓線可變的凸輪機(jī)構(gòu)圖5-23，圖5-24（2）推桿可調(diào)的凸輪機(jī)構(gòu)圖5-25，圖5-263．連桿機(jī)構(gòu)：改變構(gòu)件的長度以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動規(guī)律。四、改變構(gòu)件的運(yùn)動性質(zhì)凸輪機(jī)構(gòu)增大行程：改變凸輪作定軸轉(zhuǎn)動的運(yùn)動性質(zhì)，使凸輪既轉(zhuǎn)又移，實(shí)現(xiàn)行程的增大。圖5-27，圖5-28，圖5-29精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換稱作機(jī)構(gòu)的位置，機(jī)架變換后，機(jī)構(gòu)內(nèi)各構(gòu)件的相對運(yùn)動(xiānɡduìyùndònɡ)關(guān)系不變，但絕對運(yùn)動發(fā)生了改變。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換1．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變化圖5-30第三節(jié)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換(biànhuàn)與創(chuàng)新曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：具有急回運(yùn)動特征雙曲柄機(jī)構(gòu)：例如平行四邊形機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)：例如等腰梯形機(jī)構(gòu)，車輛轉(zhuǎn)向。2．含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖5-31精品資料精品資料曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿，擺動導(dǎo)桿）搖塊機(jī)構(gòu)液壓缸機(jī)構(gòu)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)手動水壓機(jī)3．含有(hányǒu)兩個移動副四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖5-32雙滑塊機(jī)構(gòu)橢園規(guī)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器正弦機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)運(yùn)算器二、凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換普通凸輪機(jī)構(gòu)圖5-33a)固定(gùdìng)凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪固定(gùdìng)，從動件作復(fù)合運(yùn)動。圖5-33b)應(yīng)用舉例：圖5-33c)凸輪-行星機(jī)構(gòu)圖5-33d)e)精品資料精品資料精品資料三、齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換(biànhuàn)普通齒輪傳動機(jī)構(gòu)—→行星齒輪機(jī)構(gòu)普通鏈傳動或齒形帶傳動—→行星傳動機(jī)構(gòu)撓性傳動機(jī)構(gòu)只有具有嚙合性質(zhì)的鏈傳動或齒形帶傳動才能進(jìn)行這種變換。各種履帶運(yùn)輸車輛(chēliàng)的行走機(jī)構(gòu)就可看成是將鏈傳動機(jī)構(gòu)倒置而設(shè)計(jì)制成的。另外，將鏈傳動中的鏈固定成為機(jī)架，可代替造價昂貴的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。精品資料精品資料精品資料范例：外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換：外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換后與一個(yīɡè)行星齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)，1為主動件，1與2嚙合，2上固接著撥盤，當(dāng)撥盤上的圓銷進(jìn)入槽輪的槽子時，系桿轉(zhuǎn)動輸出運(yùn)動，當(dāng)圓銷退出槽子時，撥盤的鎖止弧與槽輪5的鎖止弧（凸對凹）鎖止，系桿2停歇。因?yàn)榇?lián)了行星齒輪機(jī)構(gòu)，則可改善普通槽輪機(jī)構(gòu)的動力特性。普通間歇(jiànxiē)運(yùn)動機(jī)構(gòu)四、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)精品資料不完全齒輪(chǐlún)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換后串聯(lián)一行星齒輪機(jī)構(gòu)，系桿只有在具有一個齒的齒輪3與固定的不完全齒輪5相嚙合期間才輸出轉(zhuǎn)動，當(dāng)進(jìn)入(jìnrù)所止弧嚙合期間，系桿停止回轉(zhuǎn)。精品資料第四節(jié)機(jī)構(gòu)的等效變換(biànhuàn)與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的等效變換可稱作機(jī)構(gòu)的同性異形(yìxínɡ)變換。指輸入、輸出的運(yùn)動特性相同或等效，但結(jié)構(gòu)不同的一組機(jī)構(gòu)。獲得同性異性機(jī)構(gòu)的三種途徑一、利用運(yùn)動副的等效代換創(chuàng)新同性異形(yìxínɡ)機(jī)構(gòu)組成機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動副相互轉(zhuǎn)換或替代，而又不改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動的輸入和輸出特性，如機(jī)構(gòu)的自由度、相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動特征。常見的運(yùn)動副的等效代換的形式如下：1．空間運(yùn)動副與平面運(yùn)動副的等效代換（1）球面副與轉(zhuǎn)動副的等效代換圖5-36a)（2）圓柱副與轉(zhuǎn)動副加移動副的等效代換圖5-36b)精品資料球面副匯交于球心(qiúxīn)的三個轉(zhuǎn)動副萬向聯(lián)軸器就是球面副由三個轉(zhuǎn)動副等效代換(dàihuàn)的例子。b圖為圓柱副平面移動副、轉(zhuǎn)動副

精品資料2．平面高副與平面低副的等效代換（參見機(jī)械(jīxiè)原理）平面(píngmiàn)機(jī)構(gòu)的高副低代法高副低代的目的精品資料高副低代必須滿足(mǎnzú)的條件：①替代前后機(jī)構(gòu)的自由度相同；②替代前后機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性相同。平面(píngmiàn)機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件的高副約束作用是限制沿接觸點(diǎn)的公法線方向的相對移動其約束數(shù)為1，即F=-1，如果用一個低副運(yùn)動鏈來代替約束數(shù)為1的作用，則該低副運(yùn)動鏈須滿足下列條件：F=-1=3n-2PL=-1∴n=1?PL=2是最簡單的運(yùn)動鏈ο1ο2ααββο1ο2C精品資料AB、AC、A至切點(diǎn)等之間的距離保持不變，故附加一個長為AB、AC并使其在A、B、C處分別與原機(jī)構(gòu)的構(gòu)件1與2組成轉(zhuǎn)動副和移動(yídòng)副，這樣就構(gòu)造出各自的同性異形機(jī)構(gòu)。精品資料當(dāng)過高副接觸點(diǎn)的二曲線曲率半徑(bànjìng)之和為常數(shù)時，可用低副機(jī)構(gòu)代替高副機(jī)構(gòu)。若曲率半徑(bànjìng)之和不為常數(shù)，只能瞬時代替。βο1ο2C精品資料二、利用瞬心軌線創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)1．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心線同性異形結(jié)構(gòu)圖5-39a)定瞬心線，動瞬心線2．反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形結(jié)構(gòu)圖5-403．曲柄(qūbǐng)與連桿等長的曲柄(qūbǐng)滑塊機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)圖5-41三、利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)(jiégòu)創(chuàng)新同性異構(gòu)（形）機(jī)構(gòu)若有兩個周轉(zhuǎn)輪系，他們的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)傳動比的大小和方向均相同，則這兩個周轉(zhuǎn)輪系是一組同性異構(gòu)機(jī)構(gòu)。精品資料兩個互作平面平行運(yùn)動的構(gòu)件上瞬時速度(shùnshísùdù)相同的重合點(diǎn)稱為瞬心。瞬心在與運(yùn)動構(gòu)件固結(jié)的平面上的軌跡稱為瞬心線。瞬心在固定平面上的軌跡稱為定瞬心線，在與運(yùn)動(yùndòng)構(gòu)件固結(jié)平面上的軌跡稱為動瞬心線。P12S1動瞬心線S2靜瞬心線S2與s1兩條瞬心線稱為相對瞬心線兩構(gòu)件的相對瞬心線必隨著兩構(gòu)件的相對運(yùn)動作無滑動的純滾動。反之，兩瞬心線純滾動，必然得到兩構(gòu)件原來的相對運(yùn)動。瞬心和瞬心線的概念：精品資料圖c表示了附著在連桿2上的動瞬心線與附著在機(jī)架4上的定瞬心線在四桿機(jī)構(gòu)的圖示位置上正好相切，如果把桿4和桿2各自加工(jiāgōng)成瞬心線的實(shí)際形狀，使動瞬心線在定瞬心線上實(shí)現(xiàn)無滑動的純滾動，并拆掉1和2，則2的運(yùn)動與原來的運(yùn)動完全等效。1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心線同性(tóngxìng)異形結(jié)構(gòu)精品資料反平行四邊形機(jī)構(gòu)(jīgòu)：兩兩對桿長度相等，但不平行。當(dāng)以長邊為機(jī)架時，兩曲柄等速反向轉(zhuǎn)動。用于車門(chēmén)開閉機(jī)構(gòu)，如圖所示。當(dāng)以短邊為機(jī)架時，其性能和一般雙曲柄機(jī)構(gòu)相似。如圖所示。2、反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形結(jié)構(gòu)

精品資料P14ABCD1234P12P43P23P131234P13P12P23P14P43P13P12P23P14P43根據(jù)三心定理，AC和BD的交點(diǎn)即為瞬心，按機(jī)構(gòu)倒置的方法，可分別以桿1和桿3作機(jī)架，作出桿1和桿3的相對瞬心線，使其相對瞬心線作純滾動，便可得到兩構(gòu)件原來的運(yùn)動，從而(cóngér)可得到反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)橢圓齒輪機(jī)構(gòu)。P13當(dāng)1桿固定(gùdìng)時，則連桿3的瞬心P13精品資料如圖，當(dāng)1桿固定時，則連桿(liánɡǎn)3的瞬心P13位于2桿和4桿的交點(diǎn)處。P14ABCD1234P12P43P23P13即動點(diǎn)P13到兩定點(diǎn)的距離之和為常數(shù)，所以瞬心P13的軌跡為一以Α、B為焦點(diǎn)的橢圓。同理，可得另一以C、D為焦點(diǎn)的橢圓，把這兩個(liǎnɡɡè)橢圓瞬心線作為兩個(liǎnɡɡè)橢圓齒輪的節(jié)線，兩橢圓齒輪分別以繞Α、C回轉(zhuǎn)，則此橢圓齒輪機(jī)構(gòu)為反平行四邊形機(jī)構(gòu)的同性異形機(jī)構(gòu)。精品資料精品資料3、曲柄與連桿等長的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的同性(tóngxìng)異形機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：曲柄若能轉(zhuǎn)一周，則滑塊的位移是曲柄長度的4倍。但當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)至鉛垂位置時，B與ｏ點(diǎn)重合，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，利用瞬心線來構(gòu)造同性(tóngxìng)異形機(jī)構(gòu)可改變此狀態(tài)。①作2的定瞬心線，由圖中幾何關(guān)系得，且P24至定點(diǎn)ｏ的距離為一常數(shù)2ｏΑ，故2的定瞬心線為一圓（圓心是ｏ，半徑為2ｏΑ。）②作2的動瞬心線。利用原機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)即2相對固定，4運(yùn)動，描繪P24的軌跡，得到一個以Α為圓心，ｏΑ長為半徑的圓。③當(dāng)動圓在定圓內(nèi)作純滾動時，動圓上的B點(diǎn)為一直線。（與原機(jī)構(gòu)一致。）精品資料該瞬心線機(jī)構(gòu)與正置曲柄(qūbǐng)滑塊機(jī)構(gòu)為同性異形機(jī)構(gòu)。也稱卡當(dāng)圓機(jī)構(gòu)。若把兩個(liǎnɡɡè)瞬心線圓看作是兩齒輪的節(jié)圓，4為固定內(nèi)齒輪，圓心是ｏ，2為行星輪，軸心為Α，并且而原曲柄1作系桿，當(dāng)1轉(zhuǎn)動時，2上的任一點(diǎn)的軌跡均為通過定點(diǎn)ｏ的直線。如圖，在B、C、D處分別鉸接直移桿，就可把系桿的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成任意方向的移動，此卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)與正置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為同性異形機(jī)構(gòu)。精品資料瞬心線為卡當(dāng)圓（Ｋardankreis）的機(jī)構(gòu)(jīgòu)稱為卡當(dāng)圓機(jī)構(gòu)(jīgòu)若將固定齒輪4拆掉，在通過ｏ的直線方向上安置固定導(dǎo)路，則機(jī)構(gòu)(jīgòu)就演化成卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)(jīgòu)的同性異形機(jī)構(gòu)(jīgòu)。精品資料精品資料三、利用周轉(zhuǎn)輪系的不同結(jié)構(gòu)創(chuàng)新同性異形(yìxínɡ)機(jī)構(gòu)①用同性(tóngxìng)異形的周轉(zhuǎn)輪系創(chuàng)新同性(tóngxìng)異形機(jī)構(gòu)

為結(jié)構(gòu)緊湊，將內(nèi)嚙合外嚙合，并加一惰輪，確保方向不變。內(nèi)嚙合的

外嚙合∴外嚙合的周轉(zhuǎn)輪系與內(nèi)嚙合的周轉(zhuǎn)輪系是同性異形機(jī)構(gòu)，若在2上固接一桿，并使ｏΑ=ΑB，如圖，當(dāng)系桿轉(zhuǎn)動時，B點(diǎn)輸出移動，則該機(jī)構(gòu)為卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的另一同性異形機(jī)構(gòu)。精品資料精品資料②用撓性機(jī)構(gòu)代換(dàihuàn)齒輪機(jī)構(gòu)創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)如圖所示的撓性件周轉(zhuǎn)輪系在2上固接一桿，同樣使ｏΑ=ΑB，B點(diǎn)輸出移動且行程(xíngchéng)為1的桿長的4倍，這個卡當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的一同性異形機(jī)構(gòu)常用于擴(kuò)大行程(xíngchéng)的運(yùn)動中。精品資料精品資料第五節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理的仿效(fǎngxiào)與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理仿效：一些(yīxiē)相同的運(yùn)動原理可以用到不同的機(jī)構(gòu)中去，例如運(yùn)動的差動原理，諧波傳動原理等。一、差動原理的仿效差動原理常用在齒輪機(jī)構(gòu)中組成差動輪系，還可以用于凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)以及槽輪機(jī)構(gòu)等。圖5-46齒輪差動機(jī)構(gòu)圖5-47凸輪差動機(jī)構(gòu)圖5-48螺旋差動機(jī)構(gòu)同軸單螺旋同軸雙螺旋，螺母固定同軸雙螺旋，螺母移動精品資料差動原理常用于齒輪系中，被稱作差動輪系用于運(yùn)動(yùndòng)的分解或合成。如圖：汽車差速機(jī)構(gòu)把發(fā)動機(jī)輸出的運(yùn)動分解(fēnjiě)給兩個車輪，使車輪的轉(zhuǎn)動與直行或拐彎運(yùn)動相適應(yīng)。差動原理還可用于凸輪機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)精品資料差動輪(dònglún)系的基本型精品資料如圖所示，凸輪差動機(jī)構(gòu)(jīgòu)由外凸輪1、內(nèi)凸輪3、推桿2、機(jī)架組成外凸輪輪緣上均布有11個齒槽，內(nèi)凸輪輪緣上均布有13個齒槽，推桿沿內(nèi)外凸輪之間圓周布置，一般布置偶數(shù)個帶有滾子的推桿推桿的個數(shù)為兩凸輪齒槽數(shù)量(shùliàng)之和的約數(shù)：機(jī)構(gòu)工作時，沿圓周連在一起的推桿和兩個凸輪之一輸出轉(zhuǎn)動，另一凸輪則輸出轉(zhuǎn)動。精品資料差動螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)同軸單螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)同軸雙螺旋機(jī)構(gòu)同軸雙螺旋機(jī)構(gòu)兩個螺母，分別固定、移動兩個螺母，兩個移動螺桿轉(zhuǎn)動，螺母也轉(zhuǎn)動，結(jié)果螺母實(shí)現(xiàn)差動移動，即螺桿轉(zhuǎn)Δn周，則螺母移距大小為s±Δs，s-導(dǎo)程，正號表示兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同，則移距為二者移距之和，負(fù)號表示兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反，則移距為二者移距之差，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)微動和快速移動。精品資料兩個螺母一個移動(yídòng)，一個固定。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，移動(yídòng)螺母可實(shí)現(xiàn)快速或慢速移動(yídòng)，即螺桿轉(zhuǎn)一周，移動(yídòng)螺母移動(yídòng)s1±s2（s1、s2為兩螺旋的導(dǎo)程，旋向相同時為正，螺母快速移動(yídòng)，反之，螺母慢速移動(yídòng)。）同軸雙螺旋傳動，兩螺母同時與機(jī)架組成移動副，工作時螺桿轉(zhuǎn)動，兩螺母實(shí)現(xiàn)移動，兩段螺旋線螺距相同，單懸想相反，該機(jī)構(gòu)(jīgòu)常用于車輛之間的聯(lián)接，可使車鉤較快的聯(lián)結(jié)和脫開精品資料二、諧波傳動原理的仿效諧波傳動是一種靠中間撓性構(gòu)件（柔輪）的彈性(tánxìng)變形來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力的傳遞。常用于齒輪