机械创新设计_第四章 机构演化变异与创新设计

第四章机构的演化、变异与创新设计,第一节机构演化与变异的概念第二节机架变换与创新设计第三节运动副的形状变异与创新设计第四节构件形状变异与创新设计第五节运动副的等效代替与创新设计,一、机构演化与变异的概念1、机构的演化以某一基本机构为原始机构，对其机架、运动副和构件尺寸等进行变换，从而设计出具有不同功用的新机构的过程，称为机构的演化。,第一节机构的演化与变异的概念,2、机构的变异以某一基本机构为原始机构，对其运动副性质、形状或尺寸进行变换，在不改变机构类型的前提下达到改善或提高机构传力性能的机构设计过程，称为机构的变异。,3、机构演化与变异的示例说明,以曲柄滑块机构为基本机构,演化,变异,转动导杆机构,曲柄滑块机构,机架变换,转动副B扩大,曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,演化,二、机构演化、变异与机构创新设计,1、机构演化方法：（1）改变机构中的机架（以不同的构件作为机架）（2）改变机构中运动副的性质（高副与低副的演化）（3）改变机构中构件的尺寸,2、机构变异方法：（1）改变机构中运动副的尺寸（2）改变机构中运动副的形状（3）改变机构中运动副的性质,3、机构演化与的变异的差别相同点：都是首先选定以某一基本机构为原始机构。不相同点：机构演化变换后可得到具有不同性质的新机构；机构变异后得到的机构类型不改变。,1、连杆机构的机架变换,第二节机架变换与创新设计,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,双曲柄机构,(1)铰链四杆机构,(2)曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,转动导杆机构,曲柄摇块机构,移动导杆机构,(3)含有两个移动副的四杆机构,双滑块机构,双转块机构,正弦机构,四杆机构种类繁多，但是都可看作由铰链四杆通过机架变换、运动副变换和尺寸变换演化而出的。上述转换方法也可应用到其他机构的演化中。,2、齿轮机构的机架变换,定轴齿轮机构,行星齿轮机构,A,3、凸轮机构的机架变换,直动从动件盘形凸轮机构,转动直动从动件盘形凸轮机构,4、带传动机构的机架变换,带传动机构,差动带传动机构,5、间歇运动机构的机架变换,B:槽轮随系杆公转,又做间歇性自转,A:拨盘自转,槽轮间歇自转,A,B,6、创新实例分析,Z1、Z2、Z3为定轴轮系，,固定齿轮Z1，得到一个行星轮系,固定齿轮Z3，又可得到一个行星轮系，这时可得到三种不同的传动比。这是行星传动变速的基本原理。,第三节运动副的演化、变异与创新设计,一、转动副的尺寸变化二、转动副的结构变化三、移动副的尺寸变化四、移动副的结构变化五、运动副性质的等效变换,一、转动副的尺寸变化,偏心盘机构,铰链四杆机构ABCD的转动副尺寸扩大,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,二、转动副的结构变化,滑动轴承,滚动轴承,曲柄滑块机构ABC的变异,B处转动副尺寸扩大,C处转动副尺寸扩大。,滑块尺寸与形状变化（中空）,三、移动副的尺寸变化,四、移动副的结构变化,(4)铰链四杆机构向含有移动副的四杆机构的转换,扩大转动副D的尺寸,减小偏距e的尺寸,一、杆状构件的尺寸演化与变异二、轮状构件的演化与变异三、盘状构件的演化与变异四、块状构件的演化与变异,第四节构件的演化、变异与创新设计,一、杆状构件的尺寸演化与变异,转动导杆机构机架AB尺寸加大,得到摆动导杆机构,摆块机构ABC，块3作成杆状，杆状构件2作成块状，得到图示摆动导杆机构。,二、轮状构件的演化与变异,齿轮、飞轮,三、盘状构件的演化与变异,凸轮、曲柄等,四、块状构件的演化与变异,滑块等,第五节运动副的等效变换与创新设计,一、空间运动副与平面运动副的等效变换二、高副与低副的等效变换三、滑动摩擦副与滚动摩擦副的等效变换,一、空间运动副与平面运动副的等效变换,空间机