第三章机构构型方案与组合创新设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,机构的组合原理,是指将几个基本机构按一定的,原则或规律组合成一个复杂的机构，这个复杂的,机构一般有两种形式，一种是几种基本机构融合,成性能更加完善、运动形式更加多样化的新机,构，被称为,组合机构,；另一种则是几种基本机构,组合在一起，组合体的各基本机构还保持各自特,性，但需要各个机构的运动或动作协调配合，以,实现组合的目的，这种形式被称作为,机构组合,。,第,三,章 机构构型方案与组合设计,目,录,录,第一节,机,机构,的,的组合,与,与创新第二节,机,机构,的,的演化,与,与变异第三节,广,广义,机,机构的,创,创新设,计,计,第一节机构的组合与,创,创新,机构是,机,机器中,执,执行机,械,械运动,的,的主体,装,装置,机构的,类,类型和,复,复杂程,度,度,机器的,性,性能,机器的,成,成本,机器的,制,制造工,艺,艺,机器的,使,使用寿,命,命,机器的,工,工作可,靠,靠性,机构的,设,设计在,机,机械设,计,计的整,个,个过程,中,中占有,举,举足轻,重,重的地,位,位,第一节,机,机构的组合,与,与创新,任何复,杂,杂的机,构,构都是,由,由基本,机,机构组,合,合而成,的,的,基本机,构,构：,各类连,杆,杆机构,凸轮机,构,构,齿轮机构,间歇运,动,动机构,螺旋机,构,构,带传动,机,机构,摩擦轮,机,机构,第一节,机,机构的组合,与,与创新,1.1,基本机,构,构的应,用,用：,（,1,）基本,机,机构单,独,独应用,（,2,）互不,连,连接的,基,基本机,构,构的组,合,合,A,B,C,3,2,1,4,压片机,第一节,机,机构的组合,与,与创新,1.1,基本机,构,构的应,用,用：,（,3,）各基,本,本机构,互,互相连,接,接的组,合,合,串联组合、,并,并联组,合,合、叠加,组,组合和,封,封闭组,合,合等。,基本机,构,构的并,联,联组合,基本机,构,构的串,联,联组合,第一节,机,机构的组合,与,与创新,1.1,基本机,构,构的应,用,用：,（,3,）各基,本,本机构,互,互相连,接,接的组,合,合,串联组合、,并,并联组,合,合、叠加,组,组合和,封,封闭组,合,合等。,第一节,机,机构的组合,与,与创新,1.1,基本机,构,构的应,用,用：,（,3,）各基,本,本机构,互,互相连,接,接的组,合,合,串联组合、,并,并联组,合,合、叠加,组,组合和,封,封闭组,合,合等。,第一节,机,机构的组合,与,与创新,1.1,基本机,构,构的应,用,用：,（,3,）各基,本,本机构,互,互相连,接,接的组,合,合,串联组合、,并,并联组,合,合、叠加,组,组合和,封,封闭组,合,合等。,第一节,机,机构的组合,与,与创新,1.2,常用机,构,构组合,方,方法,常用的,机,机构组,合,合方式,如,如下：,利用机,构,构的组,成,成原理,，,，不断,连,连接各,类,类杆组,，,，组成,复,复杂的,机,机构系,统,统。,按照串,联,联规则,组,组合基,本,本机构,，,，组成,复,复杂的,串,串联机,构,构系统,。,。,按照并,联,联规则,组,组合基,本,本机构,，,，组成,复,复杂的,并,并联机,构,构系统,。,。,按照叠,加,加规则,组,组合基,本,本机构,，,，组成,复,复杂的,叠,叠加机,构,构系统,。,。,按照封,闭,闭规则,组,组合基,本,本机构,，,，组成,复,复杂的,封,封闭机,构,构系统,。,。,上述方,法,法的混,合,合连接,，,，可得,复,复杂的,机,机构系,统,统。,实际工,作,作中，,是,是上述,方,方式的,组,组合。,第一节 机构,的,的组合与创新,1.2.1,机构的串联组,合,合,概念：机构的串联,组,组合是指若干个单,自,自由度的基本,机,机构顺序联接在一起。,前,前一个机构称,为,为前置机构，后一个机构,称,称为后置机构。每一个前置机构,的,的输出运动是,后,后置机构的输入。,第一节 机构,的,的组合与创新,1.2.1,机构的串联组,合,合,分类：根据参与组,合,合的前后机构,连,连接点的不同,进,进行划分。联,接,接点可以设在前,置,置机构中作简,单,单运动的连架,杆,杆上，称其为,型串联；联接点也可,以,以设在前置机,构,构中作平面复,杂,杂运动的构件,上,上，称作,型串联。,做往复直线运,动,动或定轴转动,的,的构件,连杆或行星轮,型串联,型串联,串联机构组合的示例,连杆机构,连杆机构,棘轮机构,齿轮机构,槽轮机构,凸轮机构,凸轮机构,连杆机构,齿轮机构,槽轮机构,凸轮机构,(,一,)I,型串联组合,齿轮机构,连杆机构,齿轮机构,凸轮机构,前置机构,前置机构,后置机构,后置机构,双曲柄机构与,槽,槽轮机构的串,联,联组合,槽轮角速度变,化,化曲线,牛头刨床导杆,机,机构,毛纺,针梳机,导条机构,使位移增加的,凸,凸轮,连杆机构,凸轮,连杆糖果,包装机剪切机,构,构,连杆,齿轮机构,飞,飞,机,机高度表,增力机构,共轭凸轮,连杆机构,利用齿条齿轮,的,的大行程直移,机,机构,具有停歇的六,杆,杆机构,实现从动件两,次,次动程的六杆,机,机构,(,一,),型串联式组合,行星齿轮连杆,机,机构,一般直线轨迹,或,或圆弧曲线轨,迹,迹可使后置子,机,机构的输出构,件,件实现运动的,停,停歇，自交的,曲,曲线轨迹可使,后,后置于机械的,输,输出构件实现,两,两个行程。,第一节 机构,的,的组合与创新,串联组合的基,本,本思路,串联组合的基,本,本原则：,1,、实现后置机,构,构的速度变换,。,。,第一节 机构,的,的组合与创新,串联组合的基,本,本思路,串联组合的基,本,本原则：,1,、实现后置机,构,构的速度变换,。,。,第一节 机构,的,的组合与创新,串联组合的基,本,本思路,串联组合的基,本,本原则：,2,、实现后置机,构,构的运动变换,。,。,获得预期的运,动,动轨迹。,曲柄滑块机构,没,没有急回特性,串联了曲柄摇,杆,杆机构后有急,回,回特性,第一节 机构,的,的组合与创新,串联组合的基,本,本思路,串联组合的基,本,本原则：,3,、在满足运动,要,要求的前提下,，,，运动链尽可,能,能短。,第一节 机构,的,的组合与创新,1.2.2,机构的并联组,合,合,两个或多个基,本,本机构并列布,置,置，称为机构的并联组,合,合。,型并联,型并联,型并联,并联式机构组,合,合按输出运动,性,性质可分为简,单,单型和复杂型,。,。,丝织机构开口,机,机机构,冲压机的凸轮,连,连杆机构,曲柄摇杆,摇杆滑块,摇杆滑块,移动从动件盘,形,形凸轮,摆动从动件,摆动滑块,1,I,型并联式组合,第一节 机构,的,的组合与创新,v形双缸发动,机,襟翼操纵机构,二、机构并联组,合,合的示例,2,型并联式组合,曲柄滑块,曲柄滑块,齿条齿轮,齿条齿轮,第一节 机构,的,的组合与创新,缝纫机针杆传,动,动,钉扣机针杆传,动,动,二、机构并联组,合,合的示例,1,型并联式组合,摆动导杆,曲柄滑块,摆动凸轮,曲柄滑块,第一节 机构,的,的组合与创新,双棘爪机构,活塞机的齿轮,杠,杠杆机构,2.III,型并联式组合,曲柄滑块,曲柄滑块,曲柄滑块,曲柄滑块,第一节 机构,的,的组合与创新,压力机螺旋杠,杆,杆机构,矩形轨迹输送,机,机构,双滑块,双滑块,端面凸轮机构,平底直动盘形,凸,凸轮,2,III,型并联式组合,第一节 机构,的,的组合与创新,第一节 机构,的,的组合与创新,并联组合的基,本,本思路,串联机构组合,的,的目的：改变后置机构,的,的运动速度或,运,运动规律。,并联机构组合的目,的,的：用于实现运动,的,的分解或运动,的,的合成，也可,改,改变机构的动,力,力性能。,并联组合的基,本,本原则：,对称并联相同,的,的机构可实现,机,机构的平衡。,I,型并联组合可,实,实现惯性力的,部,部分或完全平,衡,衡。,实现运动的分,解,解与合成。,I,型并联组合可,实,实现分流，,II,型并联组,合,合可实现,运,运动的合,成,成。,改善受力,状,状态。,同类机构,可,可以并联,，,，不同类,机,机构也可,以,以并联。,第一节,机,机构的组,合,合与创新,将一个或多个,机,机构安装在另,一,一个机构,的,的某个运动构件,上,上的组合,形,形式为叠加式机构组合,，,，其输出的,运,运动是若,干,干个机构,输,输出运动,的,的合成。,基本概念,：,：,分类一：叠加组合,的,的运动关,系,系有两种,情,情况，一,种,种是各机,构,构的运动,关,关系是相,互,互独立的,称,称为运动独立,式,式，常见于,各,各种机械,手,手；另一,种,种则是各,机,机构之间,的,的运动有,一,一定的影,响,响称为运动相关,式,式，如摇头,电,电扇的传,动,动机构。,1.2.3.,机构的叠,加,加,基础机构：支撑其,它,它机构的,基,基本机构,。,。,附加机构：安装在,基,基础机构,可,可动构件,上,上的机构,。,。,1.2.3,机构的叠,加,加,第一节,机,机构的组,合,合与创新,分类二：,I,型叠加组,合,合和,II,型叠加组,合,合,附加机构,基础机构,附加机构,基础机构,I,型叠加机,构,构,II,型叠加机,构,构,动力源,动力源,动力源,主要功能,：,：实现特,定,定的输出,，,，完成复,杂,杂的工艺,动,动作。,设计的主,要,要问题是根据所,要,要求的运,动,动和动作,如,如何选择各个附加,机,机构的类型，,如,如何解决,输,输入运动,的,的控制（,借,借助于机,械,械、液、,气,气压、电,磁,磁等控制,系,系统解决,，,，使输出,的,的复杂工,艺,艺动作适,度,度，符合,工,工作要求,。,。）,选择附加,机,机构的一般原,则,则：将附加机,构,构设计成单,自,自由度，,使,使其运动,的,的 输入,输,输出形式,简,简单，以,达,达到容易,控,控制的目,的,的。,第一节,机,机构的组,合,合与创新,见举例,机构叠加,组,组合的示,例,例,1,运动独立式叠,加,加机构,电动玩具,马,马,圆柱坐标,型,型工业机,械,械手,II,型叠加机,构,构,II,型叠加机,构,构,附加机构,附加机构,基础机构,基础机构,液压挖掘,机,机机构,电风扇摇,头,头机构,2.,运动相关式叠加机,构,构,II,型叠加机,构,构,I,型叠加机,构,构,基础机构,附加机构,机构叠加,组,组合的示,例,例,I,型叠加机,构,构,蜗杆机构,与,与轮系机,构,构组成的,I,型叠加机,构,构,行星轮系,为,为基础机,构,构,涡轮蜗杆,附,附加机构,机构叠加,组,组合的示,例,例,I,型叠加机,构,构,齿轮叠加,机,机构,基础机构,附加机构,机构叠加,组,组合的示,例,例,II,型叠加机,构,构,机械手机,构,构,基础机构,附加机构,附加机构,基础机构,机构叠加,组,组合的示,例,例,II,型叠加机,构,构,机械手机,构,构,基础机构,附加机构,附加机构,基础机构,机构叠加,的,的关键问,题,题,机构叠加,创,创新设计,的,的关键：,确定附加,机,机构与基,础,础机构之,间,间的运动,传,传递，或,者,者附加机,构,构的输出,构,构件与基,础,础机构的,哪,哪个构件,连,连接，即动力传递,路,路线的确定。,II,型叠加机,构,构的连接,：动力源,一,一般安装,在,在基础机,构,构的可动,构,构件上，,用,用来驱动,附,附加机构,的,的一个可,动,动构件。,I,型叠加机,构,构的连接,：较为复,杂,杂，但是,也,也有一定,的,的规律性,。,。,齿轮机构为附加机,构,构，连杆机构为基础机,构,构时，连,接,接点选在,附,附加机构,的,的输出齿,轮,轮和基础,机,机构的输,入,入连杆上,。,。,基础机构,为,为行星齿轮,系,系机构，附加机,构,构为齿轮机构，可将附,加,加齿轮机,构,构安置在,基,基础轮系,的,的系杆上,。,。,齿轮叠加,机,机构,基础机构,附加机构,例：,附加机构,的,的系杆和,齿,齿轮,4,连接，传,递,递运动和,动,动力,机构叠加,的,的关键问,题,题,机构叠加,的,的关键问,题,题,例：要求,设,设计天线,既,既能绕水,平,平轴旋转,，,，也能绕,垂,垂直轴旋,转,转，二者,的,的合成运,动,动可实现,全,全方位转,动,动任务。,基础机构,附加机构,1.2.4,机构的封,闭,闭组合,第一节,机,机构的组,合,合与创新,1.,概念：一个两自,由,由度机构,中,中的两个输入,构,构件或两个输出,构,构件或一个输出,构,构件和一,个,个输入构,件,件用单自由,度,度机构连,接,接起来，,形,形成一个,单,单自由度,的,的自由机,构,构系统，,称,称为封闭,式,式连接。,特征：基础机,构,构为二自,由,由度，附,加,加机构为,单,单自由度,。,。,有,3,个运动,有,1,个运动,封闭了,2,个运动,新机构为单自由,度,度,1.2.4,机构的封闭组合,第一节 机构的,组,组合与创新,2.,分类：根据输入,输,输出特性的不同,有,有三种封闭组合,方,方法。,a) I,型封闭组合；,b)II,型封闭组合；,c,）,III,型封闭组合,1.2.4,机构的封闭组合,第一节 机构的,组,组合与创新,3.,示例,两自由度的差动,轮,轮系,I,型封闭机构,II,型封闭机构,输入,1.2.4,机构的封闭组合,第一节 机构的,组,组合与创新,3.,示例,II,型封闭机构,I,型封闭机构,OABCD,为,5,杆机构，用凸轮,机,机构封闭,差动轮系为基础,轮,轮系,定轴轮系和连杆,机,机构为附加机构,1.2.4,机构的封闭组合,第一节 机构的,组,组合与创新,3.,示例,III,型封闭机构,凸轮机构为附加,机,机构，封闭了两,自,自由度涡轮机构,的,的一个输入和一,个,个输出,封闭组合的基本,思,思路,第一节 机构的,组,组合与创新,封闭组合是两自,由,由度的基础机构,和,和单自由度机构,的,的组合，组合可,实,实现优良的运动,特,特性，但是有时,会,会产生机构内部,的,的封闭功率流，,降,降低了效率。,封闭组合时的基,本,本组合思路如下,：,：,常用的基础机构,：,：五杆机构、差,动,动机构，附加的,封,封闭机构为齿轮,机,机构、凸轮机构,和,和四杆机构。,附加机构封闭基,础,础机构的两个输,入,入运动或两个输,出,出运动的方法简,单,单、实用、可靠,。,。,封闭组合的基本,思,思路,第一节 机构的,组,组合与创新,封闭组合时的基,本,本组合思路如下,：,：,附加机构封闭基,础,础机构的一个输,入,入构件和一个输,出,出构件，输出运,动,动反馈回输入构,件,件。此时必须满,足,足如下条件：,N,为活动构件，,p,为自由度。,相减,封闭组合的基本,思,思路,第一节 机构的,组,组合与创新,1,2,3,4,5,6,7,p,2,3.5,5,6.5,8,9.5,11,n,1,2,3,4,5,6,7,附加机构的组成,必,必须满足上表，,其,其中,1,、,3,、,5,是有效的，即加,上,上附加机构后，,基,基础机构的活动,构,构件数增加的个,数,数必须满足上表,中,中第二列。,封闭组合的基本,思,思路,第一节 机构的,组,组合与创新,1,2,3,4,5,6,7,p,2,3.5,5,6.5,8,9.5,11,n,1,2,3,4,5,6,7,I,型封闭组合机构,II,型封闭组合机构,满足,高副低代后满足,封闭组合的基本,思,思路,第一节 机构的,组,组合与创新,1,2,3,4,5,6,7,p,2,3.5,5,6.5,8,9.5,11,n,1,2,3,4,5,6,7,III,型封闭组合机构,满足,封闭组合的基本,思,思路,第一节 机构的,组,组合与创新,封闭组合时的基,本,本组合思路如下,：,：,机构封闭组合的,结,结果将导致形成组合机构，其设计和分析,方,方法与基础机构,的,的类型密切相关,。,。,任意两自由度的,机,机构都可以作为,基,基础机构，而单,自,自由度的机构可,为,为附加机构。,一、机构的混合,组,组合方式,第一节 机构的,组,组合与创新,工程中，串联组,合,合、并联组合、,叠,叠加组合以及封,闭,闭组合等方法经,常,常联合应用，称,为,为混合组合法，,如,如串联后再并联,，,，串联后再叠加,等,等。,二、附加约束组,合,合法,指在多自由度机,构,构中，人为地增,加,加约束条件，从,而,而达到创新的目,的,的。,1.2.5,其它类型的机构组合,与,与创新设计,第一节 机构的,组,组合与创新,二、附加约束组,合,合法,指在多自由度机,构,构中，人为地增,加,加约束条件，从,而,而达到创新的目,的,的。,五杆机构中,c,点增加凸轮约束,改变凸轮轮廓曲,线,线，可以改变滑,块,块的预期运动。,凸轮,-,连杆机构印刷机,械,械和纺织机械中,常,常用。,第一节 机构的,组,组合与创新,二、附加约束组,合,合法,指在多自由度机,构,构中，人为地增,加,加约束条件，从,而,而达到创新的目,的,的。,B,处加制动器,未加制动器时：,加制动器时：,第二节 机构演,化,化与变异,1,机构的演化：,以,以某机构为原始机构，对组成机构的各元素（运动副，构件,）,）进行各种性质,的,的改变或变换，而形成一种功能不同的机构。,2,各种性质的改,变,变或变换：机构各元素形状,和,和尺寸上的改变，运动形式的变,换,换，运动等效变换，组成原理的仿,效,效。,3,机构演化与变,异,异的主要方法：运动副及构件形,状,状尺寸的改变，机架变换，机构的等效变换，机构结构的仿,效,效。,4,变异机构：通,过,过演化与变异而获得新功能的,机,机构,曲柄摇杆机构：,具,具有急回运动特,征,征,双曲柄机构：例,如,如平行四边形机,构,构,双摇杆机构：例,如,如等腰梯形机构,，,，车辆转向。,转动副变为滑动,副,副,机构的机架变换,称,称作机构的倒置，机架变换后，,机,机构内各构件的相对运动关系不变，但绝对运动发生了改变。,2.1.1,平面四杆机构的机架,变,变换,1,铰链四杆机构,的,的机架变化,2.1,机构的机架变换与创,新,新设计,曲柄摇杆机构：,具,具有急回运动特,征,征,双曲柄机构：例,如,如平行四边形机,构,构,双摇杆机构：例,如,如等腰梯形机构,，,，车辆转向。,2,含有一个移动,副,副的四杆机构的,机,机架变换,曲柄滑块机构,导杆机构 （转,动,动导杆，摆动导,杆,杆）,摇块机构,液,液压机构,移动导杆机构（,定,定块机构）,手,手动水压机,A,B,C,3,2,1,4,3,含有两个移动,副,副四杆机构的机,架,架变换,双滑块机构,双,双转块,机,机构 正弦,机,机构,椭园规 数,学,学运算器,2.1.2,齿轮机构及挠性件传,动,动机构的机架变,换,换,普通齿轮传动机,构,构,行星齿轮机构,普通链传动或齿,形,形带传动,行星传动机构,挠性传动机构只,有,有具有啮合性质,的,的链传动或齿形带传动才能进行这种变,换,换。各种履带运,输,输车辆的行走机,构,构就可看成是将,链,链传动机构倒置,而,而设计制成的。,另,另外，将链传动,中,中的链固定成为,机,机架，可代替造,价,价昂贵的齿轮齿,条,条机构。,机架的变换,2.1.3,凸轮机构的机架变换,普通凸轮机构,图,图,a),固定凸轮机构：凸轮固定，从动件作复合运动。图,b),应用举例：图,c),凸轮,-,行星机构,图,d) e),范例： 外槽轮,机,机构的机架变换,：,：外槽轮机构的,机,机架变换后与一,个,个行星齿轮机构,串,串联，,1,为主动件，,1,与,2,啮合，,2,上固接着拨盘，,当,当拨盘上的圆销,进,进入槽轮的槽子,时,时，系杆转动输,出,出运动，当圆销,退,退出槽子时，拨,盘,盘的锁止弧与槽,轮,轮,5,的锁止弧（凸对,凹,凹）锁止，系杆,4,停歇。因为串联,了,了行星齿轮机构,，,，则可改善普通,槽,槽轮机构的动力,特,特性。,普通间歇运动机,构,构,2.1.4,间歇运动机构的机架变换,棘轮机构,槽轮机构,不完全齿轮机构,凸轮机构,组合机构,2.2,构件形状变异与创新,设,设计,构件的,形状变异,从构件的具体结构观点,从构件相对运动观点,2.2.1,避免构件之间的运动,干,干涉,公交车门机构为,了,了避免曲柄与启,闭,闭机构箱体发生,碰,碰撞。,2.2.1,避免构件之间的运动,干,干涉,凸轮机构为了避,免,免干涉,2.2.2,满足特定的工作要求,曲柄摆块机构,-,插齿机,摆动导杆机构,-,牛头刨床,2.2.2,满足特定的工作要求,可用于弧形窗的,启,启闭,2.3,运动副形状变异,与,与创新设计,1,主要目的：,（,1,）增强运动副元素的接触强度,（,2,）减小运动副元素的摩,擦,擦、磨损,（,3,）改变机构的受力状态,（,4,）改善机构的运,动,动和动力效果,（,5,）开拓机构的各,种,种新功能,（,6,）寻求演化新机,构,构的有效途径,2,主要方法：,（,1,）改变运动副的尺寸,（,2,）改变运动副的接触性质,（,3,）改变运动副的形状,机构的运动副演,化,化与变异,2.3,运动副形状变异与创新,设,设计,2.3.1,转动副的变异设计,转动副,B,的尺寸扩大包括,A,转动副,C,的尺寸扩大包括,B,转动副,D,的尺寸扩大包括,C,A,B,C,D,曲柄滑块机构扩,大,大转动副,B,C,处销钉做成半球,状,状，提高刚度和,强,强度,B,A,C,D,A,B,C,D,2.3.2,移动副的变异设计,滑块扩大将回转,副,副包含,2.3.2,移动副的变异设计,滑块形状变异和,组,组合,2.4,运动副的等效代,换,换与创新设计,2.4.1,空间运动副与平面运,动,动副的等效代换,（,1,）球面副与转动,副,副的等效代换,（,2,）圆柱副与转动,副,副加移动副的等,效,效代换,运动副的等效代,换,换是指组成机构的,各,各种运动副相互,转,转换或替代，而,又,又不改变机构运,动,动的输入相输出,特,特性，这些特性主要指机构的,自,自由度、机构,中,中各相应构件,的,的运动特征等,。,。,球面副,汇,汇,交,交于球心的三,个,个转动副,b,图为圆柱副,平,平面移动,副,副、转动副,2.4.1,空间运动副与平面,运,运动副的等效,代,代换,万向联轴器就,是,是球面副由三个转动副,等,等效代换的例,子,子。,空间机构原动,件,件与机架连接,为,为球面副,S,时,三自,由度运动很难,控,控制，采用三,个,个互成垂直布,置,置的,转动副,R,可代替球面副,。,。,2.4.1,空间运动副与平面,运,运动副的等效,代,代换,2.4.2,高副与低副的等效,代,代换,滚珠导轨代替,滑,滑动导轨,滚珠丝杠代替,梯,梯形丝杠或矩,形,形丝杠,高副、低副代,换,换,2.4.2,高副与低副的等效,代,代换,AB,、,AC,、,A,至切点等之间,的,的距离保持不,变,变，故附加一,个,个长为,AB,、,AC,并使其在,A,、,B,、,C,处分别与原机,构,构的构件,1,与,2,组成转动副和,移,移动副，这样,就,就构造出各自,的,的同性异形机,构,构。,高副低代必须满足的条,件,件：,替代前后机,构,构的自由度相,同,同；,替代前后机构,的,的运动特性相,同,同。,1,2,1,2,C,当过高副接触,点,点的二曲线曲,率,率半径之和为,常,常数时，可用,低,低副机构代替,高,高副机构。若,曲,曲率半径之和,不,不为常数，只,能,能瞬时代替。,1,2,C,2.4.3,滑动摩擦与滚动摩擦的,等,等效代换,运动副的两个,构,构件：,低速、重载和,高,高精度的情况,下,下，用滑动摩,擦,擦。,中高速、轻载,和,和中等载荷中,等,等精度的情况,下,下，用滚动摩,擦,擦。,低精度、低成,本,本的情况下，,用,用滑动摩擦。,2.4.3,高副与低副的等效,代,代换,滚珠导轨代替,滑,滑动导轨,滚珠丝杠代替,梯,梯形丝杠或矩,形,形丝杠,滑动摩擦、滚,动,动摩擦代换,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,3.1,利用液、气物理效,应,应利用液体、气,体,体作为工作介,质,质，实现能量,传,传递和运动转,换,换的机构，分,别,别称为液动机,构,构和气动机构,，,，广泛应用于,冶,冶金、矿山、,建,建筑和交通运,输,输等行业。1.液动机构,图升降机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,液压夹紧机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,铸锭供料机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,挖掘机,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,通用机械手结构1真空吸头2水平气,缸,缸3垂直气缸4齿轮齿,条,条副5回转缸6小车,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,商标自动粘贴机,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,光电动机,2.气动机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,3.2,利用光电、电磁物,理,理效应1.光电动机2.电磁机构,电磁机构1电磁铁2杆3,电,电路4复,位,位弹簧,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,磁性滚轮钢板,运,运送机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,压电式间歇移,动,动机构1压电元件2右电磁,体,体3左电,磁,磁体,3.压电机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,3.3,利用力学原理1.利用重力,作,作用,螺钉整列机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,子弹整列机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,自动装卸矿车,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,应用平衡重锤作用,的,的平移机构1工件2,工件座3,摆杆4平衡重锤5挡块,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,工件夹紧切断机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,送料机构1曲柄2,连杆3,摇,摇杆4滑块5,机架3,推爪a、a,挡,挡销,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,机车车轮制动机构,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,振动送料机构1槽体2,激振板簧3底座4橡胶减振,弹,弹簧5铁,心,心线圈6衔铁7,工件,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,2.利用振动,及,及惯性作用(1)振动机,构,构利用振动,产,产生运动和动,力,力的机构称为,振,振动机构，广,泛,泛应用于散装,物,物料的捣实、,装,装卸、输送、,筛,筛选、研磨、,粉,粉碎及混合等,工,工艺。,振动式锚头安装机1电动机2带轮3,钻座4螺钉5,板簧6,橡,橡胶块7锤杆8,锤头,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,惯性激振蛙式夯土,机,机1夯头2,支架3、5平带4电动机6带轮7,偏心块,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,(2)惯性机,构,构利用物体,的,的惯性来进行,工,工作的机构称,为,为惯性机构，,如,如建筑机械中,的,的夯土机、打,桩,桩机等。3.利用自锁,原,原理,爬杆机器人原理,机,机构简图,第三节广义,机,机构的创新设,计,计,图5-77,机,机器人爬行动,作,作原理,演讲完毕,，,，谢谢观,看,看！,