第五章機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)基本機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)特性基本機(jī)構(gòu)及其組合的概念機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)其它類(lèi)型的機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)一、基本機(jī)構(gòu)的概念

本章把連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單且不能再進(jìn)行分割的閉鏈機(jī)構(gòu)稱(chēng)為基本機(jī)構(gòu)，或稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的基本型。工程中，基本機(jī)構(gòu)雖然有著廣泛的應(yīng)用，但由基本機(jī)構(gòu)組合在一起而形成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用更為廣泛。基本機(jī)構(gòu)是創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。§5-1基本機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)特性常用基本型（一）連桿機(jī)構(gòu)的基本型1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)4.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)7.擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)5.曲柄搖塊機(jī)構(gòu)6.轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(定塊機(jī)構(gòu))8.移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)10.正切機(jī)構(gòu)9.正弦機(jī)構(gòu)11.雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)12.雙滑塊機(jī)構(gòu)常用基本型（二）齒輪類(lèi)機(jī)構(gòu)的基本型1.圓柱齒輪機(jī)構(gòu)3.蝸桿機(jī)構(gòu)2.圓錐齒輪機(jī)構(gòu)常用基本型（三）凸輪類(lèi)機(jī)構(gòu)的基本型1.直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)2.擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)3.直動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4.擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)常用基本型（四）間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本型1.(外)棘輪機(jī)構(gòu)2.槽輪機(jī)構(gòu)

槽輪機(jī)構(gòu)是把連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的常用機(jī)構(gòu)。主動(dòng)轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)槽輪可以轉(zhuǎn)過(guò)的角度可由槽輪的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂的個(gè)數(shù)確定。1.(內(nèi))棘輪機(jī)構(gòu)

3.不完全齒輪機(jī)構(gòu)4.凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常用基本型（五）其它常用機(jī)構(gòu)的基本型1.螺旋機(jī)構(gòu)2.(雙)萬(wàn)向機(jī)構(gòu)常用基本型（六）撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本型主、從動(dòng)件之間靠撓性構(gòu)件連接起來(lái)，常稱(chēng)為撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。典型的撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和繩索傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

機(jī)構(gòu)是機(jī)器中執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的主體裝置，機(jī)構(gòu)的類(lèi)型與復(fù)雜程度與機(jī)器的性能、成本、制造工藝、使用壽命、工作可靠性等有密切關(guān)系。因此機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)的全過(guò)程中占有極其重要的地位。工程中的實(shí)用機(jī)械，很少由一個(gè)簡(jiǎn)單的基本機(jī)構(gòu)組成，大都由若干個(gè)基本機(jī)構(gòu)通過(guò)各種連接方法組合而成的一個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成。常用的機(jī)構(gòu)組合方法有:利用機(jī)構(gòu)的組成原理，不斷連接各類(lèi)桿組，得到復(fù)雜機(jī)構(gòu)系統(tǒng);按照串聯(lián)/并聯(lián)/疊加/封閉等規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)，得到復(fù)雜機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。§5-2基本機(jī)構(gòu)及其組合的概念簡(jiǎn)單機(jī)械的示意圖

復(fù)雜的機(jī)械裝置/平壓模切機(jī)一、機(jī)構(gòu)組成原理1.基本桿組的定義機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：

自由度數(shù)=原動(dòng)件數(shù)◆定義：把機(jī)構(gòu)中最后不能再拆的自由度為零的構(gòu)件組稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的基本桿組。機(jī)架+原動(dòng)件：F=1

再拆成更簡(jiǎn)單的F=0的桿組從動(dòng)構(gòu)件組：F=0§5-3機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)于全低副的桿組：n個(gè)構(gòu)件、pl個(gè)低副◆基本桿組的分類(lèi)n和pl為整數(shù)n=2,4,6…桿組應(yīng)該滿(mǎn)足的條件條件:運(yùn)動(dòng)副數(shù)構(gòu)件數(shù)●●●●●●

討論各基本桿的幾種情況：

n=2,pl=3的雙桿組：又叫Ⅱ級(jí)桿組

常見(jiàn)Ⅱ級(jí)桿組的形式有5種(應(yīng)用最廣且最簡(jiǎn)單)內(nèi)接副——

連接桿組內(nèi)部構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副外接副——

與桿組外部構(gòu)件連接的運(yùn)動(dòng)副Ⅱ級(jí)桿組1個(gè)內(nèi)接副2個(gè)外接副(2)n=4,pl=6的多桿組，又叫

Ⅲ級(jí)桿組

特征:

桿組中具有一個(gè)三副構(gòu)件。

常見(jiàn)的三種形式為（含有3個(gè)內(nèi)接副）(3)

更高級(jí)別的桿組n>4

已無(wú)實(shí)例了!第四種形式稱(chēng)為IV級(jí)組。特征:有兩個(gè)三副桿，且4個(gè)構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。（含有4內(nèi)接副）◆機(jī)構(gòu)組成原理：任何機(jī)構(gòu)都是由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的系統(tǒng)。2.機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)＝基本機(jī)構(gòu)＋基本桿組牛頭刨床的組合過(guò)程◆

機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

利用機(jī)構(gòu)組成原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新時(shí)，在滿(mǎn)足相同工作要求的條件下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、桿組的級(jí)別越低、構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)越少越好?！魴C(jī)構(gòu)命名方式：

按所含最高桿組級(jí)別命名，如Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)，Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)等。(Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)：只由機(jī)架和原動(dòng)件組成的機(jī)構(gòu)。例：杠桿機(jī)構(gòu)、斜面機(jī)構(gòu))◆結(jié)構(gòu)分析目的

3.平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析了解機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。把機(jī)構(gòu)分解為基本桿組、機(jī)架和原動(dòng)件?！艚Y(jié)構(gòu)分析的過(guò)程拆桿組

從離原動(dòng)件最遠(yuǎn)的構(gòu)件開(kāi)始試拆，先拆II級(jí)組，若不成，再拆III級(jí)組，每拆出一個(gè)桿組后，機(jī)構(gòu)的剩余部分仍應(yīng)是一個(gè)與原機(jī)構(gòu)有相同自由度的機(jī)構(gòu)，直到只剩原動(dòng)件為止?！魲U組拆分原則◆機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析步驟★確定機(jī)構(gòu)級(jí)別1、正確計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度；2、根據(jù)機(jī)構(gòu)拆分原則進(jìn)行拆分3、最后定出機(jī)構(gòu)的級(jí)別。解：該機(jī)構(gòu)無(wú)虛約束和局部自由度

F=3×5－2×7=1該機(jī)構(gòu)為II級(jí)機(jī)構(gòu)（一）II級(jí)桿組的類(lèi)型Ⅱ級(jí)桿組結(jié)構(gòu)形式二、桿組的基本類(lèi)型（二）III級(jí)桿組的類(lèi)型(1/2)3R內(nèi)接副類(lèi)III級(jí)桿組2RP內(nèi)接副類(lèi)III級(jí)桿組R2P內(nèi)接副類(lèi)III級(jí)桿組（二）III級(jí)桿組的類(lèi)型(2/2)3P內(nèi)接副類(lèi)III級(jí)桿組三、按機(jī)構(gòu)組合原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

機(jī)構(gòu)組成原理為創(chuàng)新設(shè)計(jì)一系列的新機(jī)構(gòu)提供了明確的途徑。II級(jí)桿組和III級(jí)桿組連接到原動(dòng)件和機(jī)架上，可以組成簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)；再把各種II級(jí)桿組和III級(jí)桿組連接到簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件上，可以組成復(fù)雜機(jī)構(gòu)。依此類(lèi)推，可以組成各種各樣的、能實(shí)現(xiàn)不同功能目標(biāo)的新機(jī)構(gòu)。利用機(jī)構(gòu)組成原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)(屬于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)范疇,原動(dòng)件以作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)力主)，概念清楚，方法簡(jiǎn)單，可操作性好。但要真正滿(mǎn)足功能要求，還必須通過(guò)尺度綜合，確定待連接桿組與基本機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件的連接點(diǎn)位置。（一）連接II級(jí)桿組1.連接RRR桿組2.連接RRP型桿組3.RRR與RRP桿組的混合連接（二）連接III級(jí)桿組圖示機(jī)構(gòu)為原動(dòng)件和機(jī)架連接3R3R和3R2RP型III級(jí)桿組組成機(jī)構(gòu)的示意圖。四、利用機(jī)構(gòu)組合原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本思路

利用機(jī)構(gòu)組合原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)可遵循下列原則。1.II級(jí)機(jī)構(gòu)的綜合方法、分析方法已經(jīng)成熟，可優(yōu)先考慮II級(jí)桿組進(jìn)行機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)。2.掌握II級(jí)桿組的6種基本形式，學(xué)會(huì)II級(jí)桿組的變異設(shè)計(jì)。3.II級(jí)桿組的一個(gè)外接副連接活動(dòng)構(gòu)件，另一個(gè)外接副連接機(jī)架。4.根據(jù)機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)的方式選擇桿組類(lèi)型。輸出運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)時(shí)，可優(yōu)先選擇帶有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的桿組，如RRR、RPR、PRR等桿組；輸出運(yùn)動(dòng)為移動(dòng)時(shí)，可優(yōu)先選擇帶有移動(dòng)副的桿組。5.連接桿組法只能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)具體的機(jī)構(gòu)功能要求還需進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺度綜合。綜合過(guò)程與桿組的連接位置的確定有時(shí)需要反復(fù)進(jìn)行，才能得到滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)結(jié)果。6.連接桿組法也適合齒輪、凸輪等其它機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)。合理選擇齒數(shù)z1、z2，可生成任意行星曲線。本例中的行星曲線為三段近似圓弧，連接一RRP桿組，可得到滑塊具有三個(gè)停頓位置的輸出運(yùn)動(dòng)。行星輪系RRP桿組+

一、機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合方法1.基本概念

前一個(gè)機(jī)構(gòu)(稱(chēng)為前置機(jī)構(gòu))的輸出構(gòu)件與后一個(gè)機(jī)構(gòu)(稱(chēng)為后置機(jī)構(gòu))的輸入構(gòu)件剛性連接在一起，稱(chēng)之為串聯(lián)組合。特征:前置機(jī)構(gòu)和后置機(jī)構(gòu)都是單自由度機(jī)構(gòu)。2.分類(lèi)機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)(a)I型串聯(lián)(b)II型串聯(lián)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合框圖串聯(lián)在簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上串聯(lián)在平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上§5-4機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)3.組合示例滿(mǎn)足O1O2=AB=CD

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD滑塊機(jī)構(gòu)DEF前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)ω1ω3v5123456ω1平行四邊形機(jī)構(gòu)ABCD齒輪機(jī)構(gòu)z1、z2前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)ω1v2ω11ω12345二、串聯(lián)組合的基本思路1、I型串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)不改變傳動(dòng)角的情況下實(shí)現(xiàn)增程增力變速凸輪、移動(dòng)凸輪獲得大行程擺動(dòng)或移動(dòng)/增減速減小槽輪速度波動(dòng)撥動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)用前置凸輪從動(dòng)件的任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，改善后置機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性或通過(guò)后置機(jī)構(gòu)增大運(yùn)動(dòng)行程可以演化為固定凸輪的凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)上料機(jī)（1）實(shí)現(xiàn)后置機(jī)構(gòu)的速度變換實(shí)現(xiàn)連桿機(jī)構(gòu)/凸輪機(jī)構(gòu)等后置機(jī)構(gòu)速度變換的串聯(lián)組合示意圖工程中應(yīng)用的原動(dòng)機(jī)大都采用輸出轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)。為滿(mǎn)足后置機(jī)構(gòu)低速或變速的工作要求，前置機(jī)構(gòu)常采用各種齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)與V帶傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中齒輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，是應(yīng)用最為廣泛的實(shí)現(xiàn)速度變換的前置機(jī)構(gòu)。（1）實(shí)現(xiàn)后置機(jī)構(gòu)的速度變換圖5-5銼刀剁齒機(jī)構(gòu)例5-4圖5-5所示為一銼刀剁齒機(jī)構(gòu)。通過(guò)分析可知，這是由一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合而成的機(jī)構(gòu)，該組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有兩大特點(diǎn)：一是充分地利用凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性，使彈簧被逐漸壓縮儲(chǔ)存能量后，彈力勢(shì)能能得到快速釋放；其二是后置搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角大，在彈力的迅速作用下，對(duì)銼刀坯的沖擊力大，這種沖擊效果是很難由單一基本機(jī)構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的。（2）實(shí)現(xiàn)后置機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變換改變后置機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合示意圖單一機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到機(jī)構(gòu)類(lèi)型的限制，如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊或曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿很難獲得等速運(yùn)動(dòng)。串聯(lián)一個(gè)前置連桿機(jī)構(gòu)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)某叨染C合，可使后置連桿機(jī)構(gòu)獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（3）增力圖5-2連桿增力機(jī)構(gòu)它是由一個(gè)前置子機(jī)構(gòu)即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABCD和后置子機(jī)構(gòu)即搖桿滑塊機(jī)構(gòu)DCE串聯(lián)組合而成。在基本機(jī)構(gòu)DCE中，連桿CE上受有P力的作用，致使滑塊E產(chǎn)生向下的沖壓力Q，則Q=Pcosα。隨著滑塊E的下移，α減小，壓力Q增大。若串聯(lián)一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD作為前置機(jī)構(gòu)，設(shè)連桿受力為F，則后置機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件滑塊E所受的沖壓力為Q=Pcosα=(FL/S)cosα，此時(shí)，隨著滑塊E的下移，在α減小的同時(shí)，L增大，S減小。在F不增大的條件下，沖擊力Q增大了L/S倍。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)要求確定α、S和L。（4）擴(kuò)大行程圖5-3連桿齒輪齒條機(jī)構(gòu)

1—主動(dòng)曲柄2—連桿3—齒輪

4—固定齒條5—移動(dòng)齒條例5-2圖5-3所示為連桿齒輪齒條行程倍增機(jī)構(gòu)，前置子機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，后置子機(jī)構(gòu)為齒輪齒條機(jī)構(gòu)。主動(dòng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)齒輪3與上下齒條4、5嚙合傳動(dòng)，上齒條4固定，下齒條5作往復(fù)移動(dòng)，其行程H＝4R，即把連桿機(jī)構(gòu)的輸出行程擴(kuò)大了一倍。顯然，在輸出位移相同的前提下，其曲柄比一般對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄可縮小一半，從而可縮小整個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸。若將齒輪3改為雙聯(lián)齒輪3—3′，節(jié)圓半徑分別為r3、r3′，齒輪3與固定齒條4嚙合，齒輪3′與移動(dòng)齒條5嚙合，其行程為（4）擴(kuò)大行程圖5-6使運(yùn)動(dòng)行程增大的凸輪—連桿機(jī)構(gòu)圖5-6為使運(yùn)動(dòng)行程增大的凸輪—連桿機(jī)構(gòu)示意圖，前置子機(jī)構(gòu)為擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，后置子機(jī)構(gòu)為搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件聯(lián)為一體，該機(jī)構(gòu)利用一個(gè)輸出端半徑r2大于輸入半徑r1的搖桿BAC,使C點(diǎn)的位移大于B點(diǎn)的位移，從而可在凸輪尺寸較小的情況下，使滑塊獲得較大行程。I型串聯(lián)式機(jī)構(gòu)常用于改善輸出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，常見(jiàn)于后置子機(jī)構(gòu)輸出的運(yùn)動(dòng)性能不很滿(mǎn)意的情況，此外I型串聯(lián)還用于運(yùn)動(dòng)或力的放大。2、II型串聯(lián)

II型串聯(lián)機(jī)構(gòu)一般利用連桿機(jī)構(gòu)中的連桿或周轉(zhuǎn)輪系中的行星齒輪作為前置機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，利用聯(lián)接處的特殊軌跡，使輸出件實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3、II型串聯(lián)舉例圖5-8實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件兩次行程的六桿機(jī)構(gòu)

1—曲柄2—連桿3—搖桿4—構(gòu)件5—滑塊例5-7圖5-8所示的六桿機(jī)構(gòu)，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，滑塊可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同的行程。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)BCDE中，連桿2的A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)具有自交點(diǎn)的橫向8字形的曲線(如圖中雙點(diǎn)畫(huà)線所示)，構(gòu)件4與連桿2在A點(diǎn)鉸接、與滑塊5在F點(diǎn)鉸接、滑塊5可沿固定導(dǎo)路移動(dòng)，這樣，當(dāng)曲柄1回轉(zhuǎn)一周時(shí)，滑塊5可往復(fù)移動(dòng)兩次。這就是利用連桿機(jī)構(gòu)中連桿上某點(diǎn)的特殊軌跡串聯(lián)一個(gè)后置子機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)特殊的運(yùn)動(dòng)要求。3、II型串聯(lián)舉例例5-8圖5-9所示的行星齒輪連桿機(jī)構(gòu)，系桿1為輸入構(gòu)件，行星齒輪2與固定內(nèi)齒輪5相嚙合。當(dāng)兩齒輪齒數(shù)滿(mǎn)足z5＝3z2時(shí)，齒輪2節(jié)圓上點(diǎn)的軌跡是3段近似圓弧的擺線，其圓弧半徑近似等于8r2′(r2′為齒輪2的節(jié)圓半徑)，輸出件行星齒輪2在節(jié)圓處與連桿3鉸接，當(dāng)連桿3的長(zhǎng)度等于8r2′時(shí)，滑塊4與連桿3的鉸接點(diǎn)近似位于圓心處，則當(dāng)系桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，滑塊4有三分之一的時(shí)間處于停歇狀態(tài)。這就是利用行星輪系中行星齒輪的平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)輸出特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，串聯(lián)組合后置子機(jī)構(gòu)，使輸出構(gòu)件滿(mǎn)足特殊的運(yùn)動(dòng)要求。圖5-9行星齒輪連桿機(jī)構(gòu)

1—系桿2—行星齒輪3—連桿

4—滑塊5—固定內(nèi)齒輪

在滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)要求的前提下，運(yùn)動(dòng)鏈盡量短

串聯(lián)組合系統(tǒng)的總機(jī)械效率等于各機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率連乘積，運(yùn)動(dòng)鏈過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低系統(tǒng)的機(jī)械效率，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)誤差的增大。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合時(shí)應(yīng)力求運(yùn)動(dòng)鏈最短。注意：一、機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合方法1.基本概念

若干個(gè)單自由度的基本機(jī)構(gòu)的輸入(或輸出)構(gòu)件連接在一起，保留各自的輸出(或輸入)運(yùn)動(dòng)；或有共同的輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件的連接，稱(chēng)為并行連接。特征：各基本機(jī)構(gòu)均是單自由度機(jī)構(gòu)。2.分類(lèi)機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)i機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)i機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)i(a)I型并聯(lián)(b)II型并聯(lián)(c)III型并聯(lián)

(并行聯(lián)接)

機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合框圖

§5-5機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)3.組合示例兩曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合兩曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合I型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的慣性力完全平衡或部分平衡，還可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分流。I型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)II型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)Ⅱ型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成，這類(lèi)組合方法是設(shè)計(jì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的理論依據(jù)。四個(gè)主動(dòng)滑塊的移動(dòng)共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)曲柄的輸出圖示壓床機(jī)構(gòu)為III型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)。圖中，共同的輸入構(gòu)件為以O(shè)為圓心的小帶輪，共同的輸出構(gòu)件為滑塊KF。III型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)III型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)常應(yīng)用在壓力機(jī)中。

二、并聯(lián)組合的基本思路1.對(duì)稱(chēng)并聯(lián)相同機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的平衡

通過(guò)對(duì)稱(chēng)并聯(lián)同類(lèi)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)慣性力的部分平衡與完全平衡。利用I型并聯(lián)組合可實(shí)現(xiàn)此類(lèi)目的。2.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解與合成I型并聯(lián)組合可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解，II型并聯(lián)組合可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成。

圖5-13所示為平板印刷機(jī)上吸紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)示意圖，由兩個(gè)擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)五桿機(jī)構(gòu)組成，兩盤(pán)形凸輪固接在同一轉(zhuǎn)軸上，五桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿分別與凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件聯(lián)為一體。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)從動(dòng)件2、3分別按要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿，使固接在連桿5上的吸紙盤(pán)P按要求的矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)完成吸紙和送進(jìn)等動(dòng)作。該并聯(lián)式機(jī)構(gòu)組合，可使連桿的輸出運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)指定的運(yùn)動(dòng)軌跡。圖5-13平板印刷機(jī)上的吸紙機(jī)構(gòu)

1—凸輪2、3—從動(dòng)件4、5—連桿2.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解與合成例5-13圖5-15所示的絲織機(jī)的開(kāi)口機(jī)構(gòu)，輸入機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，兩個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合分別輸出，當(dāng)主動(dòng)件曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)搖桿3將運(yùn)動(dòng)傳給兩個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，使兩個(gè)從動(dòng)件滑塊5和7分別實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)移動(dòng)，完成絲織機(jī)織平紋絲織物的開(kāi)圖5-15絲織機(jī)開(kāi)口機(jī)構(gòu)

1—曲柄2、4、6—連桿

3—搖桿5、7—滑塊3.改善機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)(1/2)III型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可使機(jī)構(gòu)的受力狀況大大改善，因而在沖床、壓床機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。曲柄驅(qū)動(dòng)兩套相同的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，再通過(guò)滑塊輸出動(dòng)力，不但減小了邊路機(jī)構(gòu)的受力，而且使滑塊受力均衡。3.改善機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)(2/2)將三組圖3-34b所示的平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合后，可得到圖3-40所示的三環(huán)減速器機(jī)構(gòu)。三個(gè)平動(dòng)齒輪共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)外齒輪減速輸出，不但增加了運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，而且改善了傳力性能。平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4.不同類(lèi)機(jī)構(gòu)也可以并聯(lián)組合

這為并聯(lián)組合的設(shè)計(jì)提供了廣泛的應(yīng)用前景。4.不同類(lèi)機(jī)構(gòu)也可以并聯(lián)組合

這為并聯(lián)組合的設(shè)計(jì)提供了廣泛的應(yīng)用前景。圖5-12釘扣機(jī)針桿傳動(dòng)

1、6—曲柄2—連桿3—針桿

4—導(dǎo)桿5—滑塊圖5-12是可以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件作復(fù)雜平面運(yùn)動(dòng)的兩自由度機(jī)構(gòu)，用于釘扣機(jī)中的針桿傳動(dòng)，由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合而成，原動(dòng)件分別為曲柄1和曲柄6，從動(dòng)件是針桿3，通過(guò)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，用以完成釘扣動(dòng)作。三、并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用

三、并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用

一、機(jī)構(gòu)的疊加組合方法1.基本概念機(jī)構(gòu)疊加組合是指在一個(gè)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)構(gòu)件上再安裝一個(gè)以上機(jī)構(gòu)的組合方式。其中，支撐其它機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動(dòng)構(gòu)件上面的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為附加機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的疊加組合(運(yùn)動(dòng)獨(dú)立式)是機(jī)構(gòu)組合理論的重要組成部分，是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要途徑?！?-6機(jī)構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)2.分類(lèi)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)(a)I型疊加機(jī)構(gòu)(b)II型疊加機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)的疊加組合

此組合中，驅(qū)動(dòng)力作用在附加機(jī)構(gòu)上(或者說(shuō)主動(dòng)機(jī)構(gòu)為附加機(jī)構(gòu)/或由附加機(jī)構(gòu)輸入運(yùn)動(dòng))。附加機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也可以有自己的運(yùn)動(dòng)輸出。附加機(jī)構(gòu)安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)構(gòu)件上，同時(shí)附加機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的某個(gè)構(gòu)件。

此組合中，附加機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)分別有各自的動(dòng)力源(或有各自的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件)，最后由附加機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)。

特點(diǎn):

附加機(jī)構(gòu)安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)構(gòu)件上，再由設(shè)置在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動(dòng)構(gòu)件上的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)附加機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)行多次疊加時(shí)，前一個(gè)機(jī)構(gòu)即為后一個(gè)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)。

3.組合示例(I型)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在行星輪系機(jī)構(gòu)的系桿H上，由蝸輪給行星輪提供輸入運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)系桿緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。附加機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)附加機(jī)構(gòu)360°全方位慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。I型疊加機(jī)構(gòu)

附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)行星輪系機(jī)構(gòu)輪系系桿上疊加蝸桿機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)出理想的電風(fēng)扇，扇葉轉(zhuǎn)數(shù)可通過(guò)電動(dòng)機(jī)調(diào)速調(diào)整。附加機(jī)構(gòu)的機(jī)架(基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的系桿)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為調(diào)整齒輪的齒數(shù)可改變附加機(jī)構(gòu)機(jī)架的轉(zhuǎn)數(shù)。

n1:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)nH:系桿轉(zhuǎn)數(shù)3.組合示例(I型)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)常用電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖雙重輪系機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu):齒輪l/2/3/系桿h組成的輪系?；A(chǔ)機(jī)構(gòu):齒輪4/5/系桿H組成的行星輪系。附加機(jī)構(gòu)的系桿h與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的齒輪4連接，實(shí)現(xiàn)附加機(jī)構(gòu)向基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞。戶(hù)外攝影車(chē)機(jī)構(gòu)3.組合示例(II型)機(jī)械手機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)ABCDCDEF缸1缸2AD3.組合示例(II型)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)ABCDCDEF缸1缸2AD圖5-23圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)械手

二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問(wèn)題1.確定附加機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)傳遞，或者附加機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的哪一個(gè)構(gòu)件連接。2.動(dòng)力源安裝位置。3.連接方式Ⅱ型：動(dòng)力源在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)構(gòu)件上，驅(qū)動(dòng)附加機(jī)構(gòu)一可動(dòng)構(gòu)件，按附加機(jī)構(gòu)數(shù)量依次連接即可。Ⅱ型疊加機(jī)構(gòu)間的連接方式較為簡(jiǎn)單，且規(guī)律性強(qiáng)，應(yīng)用最為普遍。Ⅰ型:較復(fù)雜，但有規(guī)可循。如齒輪(附加)+連桿(基礎(chǔ))時(shí)，連接點(diǎn):在輸出齒輪和輸入連桿上。如齒輪(附加)+行星輪系(基礎(chǔ))時(shí)，可把附加機(jī)構(gòu)安置在基礎(chǔ)輪系機(jī)構(gòu)的系桿上，附加機(jī)構(gòu)的齒輪或系桿與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的齒輪連接即可。

機(jī)構(gòu)疊加組合成的新機(jī)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，機(jī)構(gòu)的傳力性能較好，減小了傳動(dòng)功率，但設(shè)計(jì)構(gòu)思難度較大。疊加組合方法為創(chuàng)建疊加機(jī)構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)。一、機(jī)構(gòu)的封閉組合方法1.基本概念一個(gè)兩自由度機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)輸入構(gòu)件(或兩個(gè)輸出構(gòu)件或一個(gè)輸入一個(gè)輸出構(gòu)件)用單自由度的機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，形成一個(gè)單自由度的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，稱(chēng)為封閉式連接。特征:基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)為二自由度機(jī)構(gòu)，附加機(jī)構(gòu)為單自由度機(jī)構(gòu)。兩自由度的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)共有3個(gè)運(yùn)動(dòng)(2輸入1輸出)。當(dāng)附加機(jī)構(gòu)連接了二自由度基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)后，限制了被連接構(gòu)件的1個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，使組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的自由度減少1個(gè)。因此，封閉組合機(jī)構(gòu)的自由度為1。設(shè)計(jì)時(shí)，不能分別單獨(dú)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和附加機(jī)構(gòu)，必須把基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和附加機(jī)構(gòu)看作一個(gè)整體考慮其設(shè)計(jì)方法。§5-7機(jī)構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)2.分類(lèi)

基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和附加機(jī)構(gòu)的種類(lèi)不同，所得到的組合機(jī)構(gòu)不同，其設(shè)計(jì)方法也有所不同。根據(jù)封閉式機(jī)構(gòu)輸入與輸出特性的不同，共有3種封閉組合方法。附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)單自由度2自由度III型封閉組合機(jī)構(gòu)(1個(gè)單自由度附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的I/O各1個(gè))Ⅰ型封閉組合機(jī)構(gòu)(1個(gè)單自由度附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)IorO)II型封閉組合機(jī)構(gòu)(2個(gè)單自由度附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)IorO)3.封閉組合示例(a)差動(dòng)輪系(b)I型封閉機(jī)構(gòu)(c)III型封閉組合機(jī)構(gòu)2自由度差動(dòng)輪系給定任何兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)(如齒輪1、3)可實(shí)現(xiàn)系桿的預(yù)期輸出運(yùn)動(dòng)。在齒輪1、3間組合附加定軸輪系(齒輪4/5/6組成)后，可獲得Ⅰ型封閉組合機(jī)構(gòu)。調(diào)整定軸輪系傳動(dòng)比，可得任意預(yù)期系桿轉(zhuǎn)數(shù)。把系桿H的輸出運(yùn)動(dòng)通過(guò)定軸輪系(齒輪4/5/6)反饋到輸入構(gòu)件(齒輪3)后，可到Ⅲ型封閉組合機(jī)構(gòu)。差動(dòng)輪系(由齒輪1/2/3/系桿H組成)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，差動(dòng)輪系的系桿和齒輪1經(jīng)連桿機(jī)構(gòu)ABCD和齒輪機(jī)構(gòu)z1、z4封閉，四桿機(jī)構(gòu)和定軸齒輪機(jī)構(gòu)組成兩個(gè)附加機(jī)構(gòu)，形成Ⅱ型齒輪連桿封閉組合機(jī)構(gòu)。2自由度五桿機(jī)構(gòu)OABCD為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)為封閉機(jī)構(gòu)。五桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿分別與凸輪和推桿固接，形成Ⅰ型凸輪連桿封閉組合機(jī)構(gòu)。其中具有兩個(gè)自由度的五桿機(jī)構(gòu)ABCDE為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，四桿機(jī)構(gòu)AFGE為附加機(jī)構(gòu)。基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)中的連架桿AB與附加機(jī)構(gòu)中的連架桿AF并接，基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)中的連架桿DE與附加機(jī)構(gòu)中的連架桿GE并接，輸出構(gòu)件為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)中的連桿。當(dāng)給整個(gè)機(jī)構(gòu)一個(gè)輸入時(shí)，由四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)連架桿運(yùn)動(dòng)，合成后使基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)中連桿按指定運(yùn)動(dòng)規(guī)律輸出。I型圖5-19IHI擺式飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)封閉了2自由度蝸桿機(jī)構(gòu)的蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)(基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng))和蝸桿的移動(dòng)(基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng))，是典型的III型封閉組合機(jī)構(gòu)。III型封閉組合機(jī)構(gòu)注意：機(jī)構(gòu)的封閉式組合將產(chǎn)生組合機(jī)構(gòu)，組合機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)特性，但是有時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)內(nèi)部的封閉功率流，降低了機(jī)械效率。所以，傳力封閉組合機(jī)構(gòu)要進(jìn)行封閉功率的判別。

二、封閉組合的基本思路1.任意兩個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)均可作為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，而單自由度的機(jī)構(gòu)則可作為附加封閉機(jī)構(gòu)。常見(jiàn)的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主要有五桿機(jī)構(gòu)和差動(dòng)輪系機(jī)構(gòu)，附加封閉機(jī)構(gòu)可以是齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)，有時(shí)也用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為封閉機(jī)構(gòu)。如基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，封閉機(jī)構(gòu)可為連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，這時(shí)可組成連桿-連桿組合機(jī)構(gòu)、連桿-齒輪組合機(jī)構(gòu)、連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)、連桿-槽輪組合機(jī)構(gòu)等。

2.附加封閉機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)或兩個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)便易行，應(yīng)用最為廣泛。3.附加封閉機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸入構(gòu)件和一個(gè)輸出構(gòu)件，把輸出運(yùn)動(dòng)再反饋回輸入構(gòu)件。組合機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)組合

疊加桿組法、串聯(lián)機(jī)構(gòu)法、并聯(lián)機(jī)構(gòu)法和疊加機(jī)構(gòu)法形成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)構(gòu)的組合系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，各基本機(jī)構(gòu)均保持原有特性，其分析與綜合方法也與原基本機(jī)構(gòu)相同。

機(jī)構(gòu)的封閉式組合將導(dǎo)致形成組合機(jī)構(gòu)。組合機(jī)構(gòu)中的各基本機(jī)構(gòu)不能單獨(dú)進(jìn)行分析與綜合，必須在一個(gè)整體機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的環(huán)境中考慮基本機(jī)構(gòu)的分析與綜合。這是組合機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)組合的不同點(diǎn)。一、機(jī)構(gòu)的混合組合方法

牛頭刨床機(jī)構(gòu)

可看作齒輪機(jī)構(gòu)與導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)后，再連接Ⅱ級(jí)桿組DE。

沖(壓)床機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)后，再連接Ⅱ級(jí)桿組CE組成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)?！?-8其它類(lèi)型的機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)二、附加約束組合法

附加約束組合法是指在多自由度機(jī)構(gòu)中，人為地增加約束條件(工程中的附加約束一般采用具有復(fù)雜曲線結(jié)構(gòu)的高副)，從而達(dá)到機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的。

五桿機(jī)構(gòu)ABCDE為一2自由度機(jī)構(gòu)，用一個(gè)凸輪高副(凸輪固定)約束C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。改變凸輪的輪廓線形狀，可實(shí)現(xiàn)滑塊的預(yù)期運(yùn)動(dòng)。凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)

廣泛應(yīng)用于紡織和印刷機(jī)械中例題

1.試對(duì)下圖所示的雙曲柄－槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。

原因是主動(dòng)撥盤(pán)一般作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并且回轉(zhuǎn)半徑不變。當(dāng)運(yùn)動(dòng)傳遞給槽輪時(shí)，由于主動(dòng)撥盤(pán)的滾銷(xiāo)在槽輪的傳動(dòng)槽內(nèi)沿徑向相對(duì)滾移，致使槽輪受力作用點(diǎn)也沿徑向發(fā)生變化。若滾銷(xiāo)以不變的圓周速度傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致槽輪在一次轉(zhuǎn)位過(guò)程中，角速度由小變大，又由大變小。

圖例中，采用雙曲柄機(jī)構(gòu)與槽輪機(jī)構(gòu)的串聯(lián)式組合方式。槽輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)撥盤(pán)固接在雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD的從動(dòng)曲柄上，從動(dòng)曲柄上E點(diǎn)的變化速度能夠中和槽輪的轉(zhuǎn)速變化，使槽輪能近似等速轉(zhuǎn)位。解:串聯(lián)(雙曲柄+槽輪機(jī)構(gòu))

槽輪機(jī)構(gòu)常用于轉(zhuǎn)位和分度的機(jī)械裝置中，但它的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性不太理想，尤其在槽數(shù)較少的外槽輪機(jī)構(gòu)中，其角速度和角加速度的波動(dòng)均達(dá)到很大數(shù)值，造成工作臺(tái)轉(zhuǎn)位不穩(wěn)定。雙曲柄槽輪機(jī)構(gòu)與普通槽輪機(jī)構(gòu)的角速度曲線α:槽輪動(dòng)程時(shí)的轉(zhuǎn)角

i:從動(dòng)槽輪與其主動(dòng)構(gòu)件的角度比

串聯(lián)組合的槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性能有較大改善類(lèi)似改變槽輪運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性的機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合形式還有轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪槽輪機(jī)構(gòu)、橢圓齒輪槽輪機(jī)構(gòu)，以及雙槽輪機(jī)構(gòu)的串聯(lián)等1曲柄2導(dǎo)桿3主動(dòng)撥盤(pán)4撥銷(xiāo)5槽輪凸輪槽輪機(jī)構(gòu)1主動(dòng)撥盤(pán)2槽輪3固定凸輪4彈簧A撥銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿槽輪機(jī)構(gòu)1主動(dòng)橢圓齒輪2帶有轉(zhuǎn)臂的橢圓齒輪3槽輪A撥銷(xiāo)1主動(dòng)撥盤(pán)(前置槽輪機(jī)構(gòu))2前置槽輪3后置槽輪A/B撥銷(xiāo)橢圓凸輪槽輪機(jī)構(gòu)雙槽輪機(jī)構(gòu)的串聯(lián)2試對(duì)圖示沖壓機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析解：圖示沖壓機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)，由一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)凸輪連桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合而成。兩個(gè)盤(pán)狀凸輪固接在一起，凸輪1和推桿2組成移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)狀凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪和擺桿3組成擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)狀凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件凸輪1和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推桿2實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)；同時(shí)擺桿3實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，并由擺桿的擺動(dòng)帶動(dòng)連桿4運(yùn)動(dòng)，使從動(dòng)件滑塊5實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。根據(jù)所設(shè)計(jì)的凸輪，推桿2與滑塊5可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的時(shí)序關(guān)系。3.試對(duì)圖示液壓挖掘機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析第一套液壓缸機(jī)構(gòu)1~4以挖掘機(jī)機(jī)身1為機(jī)架，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可以使大轉(zhuǎn)臂4(輸出構(gòu)件)實(shí)現(xiàn)俯仰動(dòng)作。第二套液壓缸機(jī)構(gòu)是4~7，疊加在第一套機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)臂4上，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)果可使小轉(zhuǎn)臂7(輸出構(gòu)件)實(shí)現(xiàn)伸縮搖擺。第三套機(jī)構(gòu)是由7~10組成的液壓缸機(jī)構(gòu)，疊加在第二套機(jī)構(gòu)的小轉(zhuǎn)臂7上，最終使鏟斗10完成復(fù)雜的挖掘動(dòng)作。解：機(jī)構(gòu)的疊加組合。由三套液壓缸機(jī)構(gòu)疊加組成。4.試分析圖示牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的組合方式前置機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，輸出桿BE作非勻速運(yùn)動(dòng)，從而使從動(dòng)件4實(shí)現(xiàn)近似勻速往復(fù)移動(dòng)。其中轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)ABD為前置子機(jī)構(gòu)，曲柄1為主動(dòng)件，繞固定軸A勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使該機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件2輸出非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。六桿機(jī)構(gòu)BCEFG為后置子機(jī)構(gòu)，主動(dòng)構(gòu)件為BE，即前置子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件2，因2構(gòu)件輸入的是非勻速運(yùn)動(dòng)，所以中和了后續(xù)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速變化。故當(dāng)曲柄1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊4在某區(qū)段內(nèi)實(shí)現(xiàn)近似勻速往復(fù)移動(dòng)。解：機(jī)構(gòu)為串聯(lián)組合方式(導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)+六桿機(jī)構(gòu))。5.試對(duì)圖示V形發(fā)動(dòng)機(jī)的雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析

兩個(gè)汽缸作V形布置，它們的軸線通過(guò)曲柄回轉(zhuǎn)的固定軸線，當(dāng)分別向兩個(gè)活塞輸入運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲柄可實(shí)現(xiàn)無(wú)死點(diǎn)的定軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且還具有良好的平衡、減振作用。解：機(jī)構(gòu)為并聯(lián)組合方式。(曲柄滑塊+曲柄滑塊機(jī)構(gòu))6.試對(duì)圖示活塞機(jī)的齒輪連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析

圖示機(jī)構(gòu)是兩個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABE和CDE的并聯(lián)組合，同時(shí)與相嚙合的齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接。機(jī)構(gòu)構(gòu)件長(zhǎng)度滿(mǎn)足AB=CD,BE=DE,同時(shí)兩齒輪的分度圓直徑相等。AB和CD與氣缸的軸線形成的夾角相等且對(duì)稱(chēng)分布。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞將沿氣缸內(nèi)壁作往復(fù)移動(dòng)。若機(jī)構(gòu)中的兩齒輪和兩連桿的質(zhì)量分別相等，則氣缸壁上將不會(huì)受到因構(gòu)件的慣性力而引起的動(dòng)壓力。解：機(jī)構(gòu)為II型并聯(lián)方式。(曲柄滑塊+曲柄滑塊機(jī)構(gòu))7.試對(duì)圖示電動(dòng)玩具馬的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析機(jī)構(gòu)由曲柄搖塊機(jī)構(gòu)ABC安裝在兩桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件4上組合而成。機(jī)構(gòu)工作時(shí)分別由轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件4和曲柄1輸入轉(zhuǎn)動(dòng)，致使馬的運(yùn)動(dòng)軌跡M是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的疊加(實(shí)現(xiàn)馬的俯仰和升降即跳躍)，以?xún)蓷U機(jī)構(gòu)作為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)使馬作前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，三種運(yùn)動(dòng)形態(tài)合成馬飛奔前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。解：機(jī)構(gòu)為疊加組合方式。(曲柄滑塊+兩桿機(jī)構(gòu))ABC41

機(jī)構(gòu)的演化或變異：

以某機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu)，在其基礎(chǔ)上對(duì)組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)元素進(jìn)行的各種性質(zhì)的改變或變換，而形成一種功能不同或性能改進(jìn)的機(jī)構(gòu)。

進(jìn)行各種性質(zhì)的改變與變換主要包括：

對(duì)機(jī)構(gòu)各個(gè)元素形狀和尺寸上的改變，運(yùn)動(dòng)形式的變換，運(yùn)動(dòng)等效的變換，組成原理的仿效。第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異演化與變異的主要方法有：運(yùn)動(dòng)副演化與變異；機(jī)構(gòu)的構(gòu)件變異；機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換；機(jī)構(gòu)的等效變換；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理的仿效；或以上方法同時(shí)運(yùn)用。

通過(guò)演化與變異而獲得的新功能機(jī)構(gòu)稱(chēng)為變異機(jī)構(gòu)。2.1機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副演化與變異主要目的：1）增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)副元素的接觸強(qiáng)度2）減小運(yùn)動(dòng)副元素的摩擦、磨損3）改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)4）改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力效果5）開(kāi)拓機(jī)構(gòu)的各種新功能6）尋求演化新機(jī)構(gòu)的有效途徑主要方法包括：1）改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸2）改變運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)3）改變運(yùn)動(dòng)副元素的形狀一、改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸主要是指轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副尺寸的增大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，這種變異機(jī)構(gòu)常用于泵和壓縮機(jī)等機(jī)械裝置中。轉(zhuǎn)動(dòng)副B的直徑尺寸加大到將轉(zhuǎn)動(dòng)副A包括在其中時(shí)，曲柄1就變成了偏心盤(pán)，而連桿2就設(shè)計(jì)成一個(gè)圓環(huán)狀構(gòu)件。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)就轉(zhuǎn)變成一個(gè)旋轉(zhuǎn)泵。工作過(guò)程：偏心盤(pán)1繞中心A轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)狀構(gòu)件2沿機(jī)

殼的內(nèi)表面滑動(dòng)；2與構(gòu)件3用轉(zhuǎn)動(dòng)副C連

接。3繞固定軸D轉(zhuǎn)動(dòng)，用于將吸入腔和輸

出腔隔開(kāi)。旋轉(zhuǎn)泵曲柄搖桿機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)動(dòng)副B的直徑尺寸加大到將轉(zhuǎn)動(dòng)副A包括在其中時(shí)，曲柄1就變成了偏心盤(pán)1，而連桿2就設(shè)計(jì)成一端圓環(huán)狀，另一端為桿狀的套圈，桿狀端插入支撐塊3上，并沿支撐塊滑動(dòng)，支撐塊3與殼體4組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，曲柄搖塊機(jī)構(gòu)就轉(zhuǎn)變成一個(gè)旋轉(zhuǎn)泵。工作過(guò)程：偏心盤(pán)1繞中心A轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)狀構(gòu)件2沿機(jī)

殼的內(nèi)表面滑動(dòng)；則液體按圖示箭頭方向

流動(dòng)，套圈2的葉片a用以把吸入腔與輸出

腔隔開(kāi)。曲柄搖塊機(jī)構(gòu)偏心盤(pán)和圓環(huán)形連桿組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副使連桿緊貼固定的內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)不斷變化的腔體，有利于流體的吸入和壓出。特點(diǎn)：由于轉(zhuǎn)動(dòng)副的擴(kuò)大，構(gòu)件形狀分別由桿狀變

換成圓盤(pán)狀和圓環(huán)狀。圓環(huán)狀連桿在固定的

圓形腔體內(nèi)作平面運(yùn)動(dòng)，形成不斷變化的空

間，以實(shí)現(xiàn)工作要求。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)活塞泵2.轉(zhuǎn)動(dòng)副連續(xù)擴(kuò)大后展直為移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副A與B原狀，構(gòu)件2作往復(fù)擺動(dòng)。固定轉(zhuǎn)動(dòng)副A擴(kuò)大后的形狀。因2作擺動(dòng)，在其擺角范圍內(nèi)把擺動(dòng)盤(pán)和固定圓環(huán)改成扇形形狀。當(dāng)2的擺動(dòng)中A點(diǎn)落到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，就變成了移動(dòng)副。3.移動(dòng)副的擴(kuò)大

主要指組成移動(dòng)副的滑塊與導(dǎo)路尺寸的變大，并且增大到把機(jī)構(gòu)中其它運(yùn)動(dòng)副包含在其中。構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并未改變。沖壓機(jī)構(gòu)：移動(dòng)副C擴(kuò)大，將轉(zhuǎn)動(dòng)副A和移動(dòng)

副B包括在其中，因滑塊的質(zhì)量

大，所以可產(chǎn)生很大的沖壓力。沖壓機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)沖壓機(jī)構(gòu)移動(dòng)副擴(kuò)大，將轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B和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)。

往復(fù)凸輪分度機(jī)構(gòu)：移動(dòng)副B擴(kuò)大，將轉(zhuǎn)動(dòng)

副A和凸輪高副C均包含在其中。

該機(jī)構(gòu)工作時(shí)，構(gòu)件1往復(fù)移動(dòng)，推動(dòng)凸輪2間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

左圖為鎖緊位置，右圖為構(gòu)件1左移，推動(dòng)

凸輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的位置二、改變運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì)低副元素的接觸性質(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。高副元素的接觸性質(zhì)：滾動(dòng)接觸和滑動(dòng)接觸減小磨損的方法：用滾動(dòng)接觸代替滑動(dòng)接觸圖5-29移動(dòng)副變異為滾滑副

1—滑塊2—導(dǎo)路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)副在組成轉(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。三、改變運(yùn)動(dòng)副元素的形狀

因運(yùn)動(dòng)副的作用、性質(zhì)主要取決于運(yùn)動(dòng)副元素的形狀，所以改變其形狀是內(nèi)容最豐富的一種演化變異。1.展直

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，搖稈3上點(diǎn)C的軌跡是以D為圓心，CD長(zhǎng)為半徑的圓弧。

若構(gòu)造一個(gè)弧形槽，將滑塊制成扇形機(jī)構(gòu)并置于槽中，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性并未改變

若將弧形槽半徑增至無(wú)窮大，則弧形槽就演變?yōu)橹辈?，滑塊也變?yōu)殚L(zhǎng)方形滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)副也就演化為移動(dòng)副，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)也就演化為偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

當(dāng)圖中偏距e=0時(shí)，則成為對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖5-33移動(dòng)式槽輪圖5-34棘輪副的展直2.繞曲楔塊機(jī)構(gòu)的斜面接觸，若在移動(dòng)平面上進(jìn)行繞曲，就變成盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的平面高副；若在水平平面上繞曲就演化成螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋副。圖5-31楔塊機(jī)構(gòu)變異

1—楔塊2—導(dǎo)桿3.重復(fù)再現(xiàn)

當(dāng)運(yùn)動(dòng)副元素在機(jī)構(gòu)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)重復(fù)再現(xiàn)時(shí)，原始機(jī)構(gòu)就可以演化為具有新功能的機(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)件是由兩個(gè)圓柱滾子擺桿構(gòu)成。機(jī)構(gòu)工作時(shí)，一個(gè)滾子位于凹曲線底部，另一個(gè)則位于頂部，或反之，由此完成鋸條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作要求。電動(dòng)鋸條的凸輪機(jī)構(gòu)具有輪廓曲線的重復(fù)和連續(xù)的特點(diǎn)：螺旋副用于傳動(dòng)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)由轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)變換，若從螺旋副旋轉(zhuǎn)推進(jìn)工作原理進(jìn)行思維，將螺桿的形狀改成葉片狀放于密閉圓筒狀容器內(nèi)，而物料就相當(dāng)于螺母，經(jīng)過(guò)這樣的替代就產(chǎn)生了螺旋輸送器。4.運(yùn)動(dòng)副的替代2.2機(jī)構(gòu)的構(gòu)件變異主要目的：1）改善機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不確定2）解決機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)原因無(wú)法正確運(yùn)動(dòng)問(wèn)題3）開(kāi)發(fā)新功能4）開(kāi)發(fā)新機(jī)構(gòu)5）改善機(jī)構(gòu)的受力狀態(tài)，主要演化變異方法：1）利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行演化變異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(dòng)性質(zhì)一、利用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)演化變異

主要指某些構(gòu)件進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以?xún)H利用其單程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，再進(jìn)一步改變構(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)：曲柄AB主動(dòng)，輸入轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿OB從動(dòng)，輸出往復(fù)擺動(dòng)。如果用滾滑移動(dòng)副代替移動(dòng)副B，成圖示機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄AB和擺桿OB的夾角為銳角即處于B′位置時(shí)，擺桿的擺動(dòng)方向與曲柄同向；而夾角為鈍角即處于B″位置時(shí)，擺桿的擺動(dòng)方向則與曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，為逆時(shí)針?lè)较?。方向改變的起始位置在AB和OB相垂直的B點(diǎn)。

若以垂直位置即B點(diǎn)為分界線，可把滾滑副的槽分割成兩部分。一部分如圖：

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)就會(huì)中斷。

可改變擺桿的形狀，設(shè)計(jì)一個(gè)沿以O(shè)B為半徑的軌跡圓上開(kāi)了四個(gè)均布相同槽的圓盤(pán)，使?jié)L子在脫離一個(gè)槽后，相隔一段時(shí)間進(jìn)入了另一個(gè)槽，就把連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成間歇的轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)就變成了外槽輪機(jī)構(gòu)。另一部分如圖：按同樣的做法，可變異成內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。圖5-36擺動(dòng)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

可以解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定和機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)原因無(wú)法正常運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題。1.平行四邊形機(jī)構(gòu)

能傳遞勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，但死點(diǎn)位置時(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定?？刹捎脙蓚€(gè)以上的相同機(jī)構(gòu)的組合，使其運(yùn)動(dòng)確定。圓盤(pán)式連軸器的演化變異過(guò)程：

在此基礎(chǔ)上，將曲柄上的各活動(dòng)銷(xiāo)軸鉸接在同一個(gè)圓盤(pán)上，并縮短機(jī)架，可用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)，成為一種平行四邊形連軸器。還可以進(jìn)一步變異，把連桿2作成滾輪的結(jié)構(gòu)形式，把1盤(pán)上的A鉸位置全部作成以連桿2的長(zhǎng)度為半徑的圓孔，孔的內(nèi)側(cè)曲柄3上的滾輪滾動(dòng)接觸，成為孔銷(xiāo)式連軸器。2.雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異塊1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿2將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給塊3。兩轉(zhuǎn)塊無(wú)法實(shí)現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)?？煞謩e將1、2、3構(gòu)件的型狀改變成含有滑槽和凸榫的圓盤(pán)形狀，就構(gòu)造成一個(gè)十字滑塊連軸器。當(dāng)1盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，3盤(pán)以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。2上的凸榫分別嵌入1和3相應(yīng)的凹槽內(nèi)。圖5-38雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)的變異3.擺動(dòng)導(dǎo)桿的變異在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，若將導(dǎo)桿2的導(dǎo)槽某一部分做成圓弧形，并且其槽中心線的圓弧半徑等于曲柄OA的長(zhǎng)度。當(dāng)曲柄的端部銷(xiāo)A轉(zhuǎn)入圓弧導(dǎo)槽時(shí)，導(dǎo)桿則停歇，實(shí)現(xiàn)了單側(cè)停歇的功能，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，可將滑塊設(shè)計(jì)成帶有導(dǎo)向槽的結(jié)構(gòu)形狀，直接驅(qū)動(dòng)曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造出無(wú)死點(diǎn)的曲柄機(jī)構(gòu)。圖5-40轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的變異1.轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

圖5-40a是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可以傳遞非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。三、增加輔助結(jié)構(gòu)可解決運(yùn)動(dòng)不確定問(wèn)題、運(yùn)動(dòng)規(guī)律可調(diào)性問(wèn)題等圖5-41廓線可變的凸輪機(jī)構(gòu)

1—凸輪2—推桿2.凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但當(dāng)凸輪廓線確定后，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律則不能變換和調(diào)節(jié)。

圖5-42推桿可換的凸輪機(jī)構(gòu)

1—圓柱凸輪2—齒輪四、改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)組成：將凸輪設(shè)計(jì)成中間帶有滑道，并將轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊設(shè)在其中。工作過(guò)程：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)凸輪相對(duì)于固定滾子的位移，而從動(dòng)桿相對(duì)于凸輪又有位移，達(dá)到增大行程的效果。增程凸輪機(jī)構(gòu)組成：凸輪軸1上套有一個(gè)可借助于導(dǎo)向鍵A沿軸向移動(dòng)又可轉(zhuǎn)動(dòng)的端面凸輪，其上端與從動(dòng)桿4上的滾輪接觸，下端則與固定滾輪3接觸。工作過(guò)程：凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)桿的升程是兩項(xiàng)升程之和，一項(xiàng)是凸輪相對(duì)于固定滾子的升程，另一項(xiàng)是從動(dòng)桿相對(duì)于凸輪的升程。2.3機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換與創(chuàng)新

機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換是指機(jī)構(gòu)的運(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。按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，機(jī)架變換后,機(jī)構(gòu)內(nèi)各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變，而絕對(duì)運(yùn)動(dòng)則發(fā)生了改變,因此，用這種方法可以得到不同特性的機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步拓寬了機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換1.全轉(zhuǎn)動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)2.含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3.含有二個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換雙滑塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)圖5-44卡當(dāng)機(jī)構(gòu)及其機(jī)架變換第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異圖5-45凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換二、凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異三、齒輪機(jī)構(gòu)及撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖5-46齒輪機(jī)構(gòu)與撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

a)機(jī)架變換前b)機(jī)架變換后第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異四、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換圖5-47間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換

a)外槽輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換b)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架變換2.4機(jī)構(gòu)的等效變換與創(chuàng)新

即機(jī)構(gòu)的同性異形變換，指輸入、輸出的運(yùn)動(dòng)特性相同或等效，但機(jī)構(gòu)不同的一組機(jī)構(gòu)。獲得同性異形機(jī)構(gòu)的途徑：一、利用運(yùn)動(dòng)副的等效代換創(chuàng)新同性異形機(jī)構(gòu)

是指組成機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動(dòng)副相互轉(zhuǎn)換和替代，而又不改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的輸入和輸出特性。第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異圖5-48運(yùn)動(dòng)副的等效代換(一)

a)球面副與轉(zhuǎn)動(dòng)副的等效代換b)圓柱副與轉(zhuǎn)動(dòng)副加移動(dòng)副的等效代換1.空間運(yùn)動(dòng)副與平面運(yùn)動(dòng)副的等效代換

第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異圖5-49萬(wàn)向聯(lián)軸器2.平面高副與平面低副的等效代換圖5-50運(yùn)動(dòng)副的等效代換(二)凸輪機(jī)構(gòu)

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異二、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5-51卡當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其創(chuàng)新圖5-52齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)2.5機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理的仿效與創(chuàng)新

是指一些相同的運(yùn)動(dòng)原理可以用到不同的機(jī)構(gòu)中去。一、差動(dòng)運(yùn)動(dòng)原理的仿效第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異圖5-53凸輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、3—凸輪2—推桿二、諧波傳動(dòng)原理的仿效圖5-54諧波齒輪傳動(dòng)

1—柔輪2—?jiǎng)傒咹—波發(fā)生器第二節(jié)機(jī)構(gòu)的演化與變異圖5-55諧波螺旋傳動(dòng)

1—螺桿2—螺母H—波發(fā)生器三、嚙合傳動(dòng)原理的仿效齒形帶傳動(dòng)四、滾動(dòng)傳動(dòng)原理的仿效滾珠螺旋、鋼球活齒傳動(dòng)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)一、利用液、氣物理效應(yīng)

利用液體、氣體作為工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)能量傳遞和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，分別稱(chēng)為液動(dòng)機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建筑和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。

1.液動(dòng)機(jī)構(gòu)圖5-56升降機(jī)構(gòu)圖5-57液壓夾緊機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-58鑄錠供料機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-59挖掘機(jī)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-60通用機(jī)械手結(jié)構(gòu)

1—真空吸頭2—水平氣缸

3—垂直氣缸4—齒輪齒條副

5—回轉(zhuǎn)缸6—小車(chē)2.氣動(dòng)機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-61商標(biāo)自動(dòng)粘貼機(jī)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-62光電動(dòng)機(jī)二、利用光電、電磁物理效應(yīng)

1.光電動(dòng)機(jī)

2.電磁機(jī)構(gòu)圖5-63電磁機(jī)構(gòu)

1—電磁鐵2—桿3—電路4—復(fù)位彈簧第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-64磁性滾輪鋼板運(yùn)送機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-65壓電式間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)

1—壓電元件2—右電磁體3—左電磁體3.壓電機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)三、利用力學(xué)原理

1.利用重力作用圖5-66螺釘整列機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-67子彈整列機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-68自動(dòng)裝卸礦車(chē)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-69應(yīng)用平衡重錘作用的平移機(jī)構(gòu)

1—工件2—工件座3—擺桿

4—平衡重錘5—擋塊第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-70工件夾緊切斷機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-71送料機(jī)構(gòu)

1—曲柄2—連桿3—搖桿

4—滑塊5—機(jī)架3′—推爪

a′、a″—擋銷(xiāo)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-72機(jī)車(chē)車(chē)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-73振動(dòng)送料機(jī)構(gòu)

1—槽體2—激振板簧3—底座

4—橡膠減振彈簧5—鐵心線圈

6—銜鐵7—工件2.利用振動(dòng)及慣性作用

(1)振動(dòng)機(jī)構(gòu)利用振動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為振動(dòng)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于散裝物料的搗實(shí)、裝卸、輸送、篩選、研磨、粉碎及混合等工藝。第三節(jié)廣義機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖5-74振動(dòng)式錨頭安裝機(jī)

1—電動(dòng)機(jī)2—帶輪3—鉆座4