机构构型方案与组合设计方案

1、 机构的组合原理机构的组合原理是指将几个基本机构按一定是指将几个基本机构按一定的的原则或规律组合成一个复杂的机构，这个复杂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成性能更加完善、运动形式更加多样化的新机构，被称为构，被称为组合机构组合机构；另一种则是几种基本机构；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

2、种形式被称作为实现组合的目的，这种形式被称作为机构组合机构组合。第三章第三章 机构构型方案与组合设计机构构型方案与组合设计目 录第一节机构的组合与创新第二节机构的演化与变异第三节广义机构的创新设计第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新机构是机器中执行机械运动的主体装置机构是机器中执行机械运动的主体装置机机构构的的类类型型和和复复杂杂程程度度机器的性能机器的成本机器的制造工艺机器的使用寿命机器的工作可靠性机构的设计在机械设计的整个过程中占有举足轻重的地位第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新任何复杂的机构都是由基本机构组合而成的任何复杂的机构都是由基本机构组合而成的基本机构：各类

3、连杆机构凸轮机构齿轮机构间歇运动机构螺旋机构带传动机构摩擦轮机构第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.1 基本机构的应用：基本机构的应用：（1）基本机构单独应用（2）互不连接的基本机构的组合ABC3214压片机第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.1基本机构的应用：基本机构的应用：（3）各基本机构互相连接的组合串联组合、并联组合、叠加组合和封闭组合等。基本机构的并联组合基本机构的串联组合第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.1基本机构的应用：基本机构的应用：（3）各基本机构互相连接的组合串联组合、并联组合、叠加组合和封闭组合等。第一节第一节 机构的组合与创新

4、机构的组合与创新1.1基本机构的应用：基本机构的应用：（3）各基本机构互相连接的组合串联组合、并联组合、叠加组合和封闭组合等。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.1基本机构的应用：基本机构的应用：（3）各基本机构互相连接的组合串联组合、并联组合、叠加组合和封闭组合等。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.2 常用机构组合方法常用机构组合方法常用的机构组合方式如下：利用机构的组成原理，不断连接各类杆组，组成复杂的机构系统。按照串联规则组合基本机构，组成复杂的串联机构系统。按照并联规则组合基本机构，组成复杂的并联机构系统。按照叠加规则组合基本机构，组成复杂的叠加机构系统。

5、按照封闭规则组合基本机构，组成复杂的封闭机构系统。上述方法的混合连接，可得复杂的机构系统。实际工作中，是上述方式的组合。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.2.1机构的串联组合机构的串联组合概念概念：机构的串联组合是指若干个单自由度的：机构的串联组合是指若干个单自由度的基本机构顺序联接在一起。前一个机构称为基本机构顺序联接在一起。前一个机构称为前前置机构置机构，后一个机构称为，后一个机构称为后置机构后置机构。每一个前。每一个前置机构的输出运动是后置机构的输入。置机构的输出运动是后置机构的输入。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.2.1 机构的串联组合机构的串联组合分

6、类分类：根据参与组合的前后机构连接点的不同：根据参与组合的前后机构连接点的不同进行划分。联接点可以设在前置机构中作简单进行划分。联接点可以设在前置机构中作简单运动的连架杆上，称其为运动的连架杆上，称其为型串联型串联；联接点也；联接点也可以设在前置机构中作平面复杂运动的构件上，可以设在前置机构中作平面复杂运动的构件上，称作称作型串联型串联。做往复直线运动或定轴转动的构件连杆或行星轮型串联型串联型串联型串联串联机构组合的示例串联机构组合的示例连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构棘轮机构棘轮机构齿轮机构齿轮机构 槽轮机构槽轮机构 凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构 连杆机构连杆机构齿轮机构齿轮机构 槽轮机

7、构槽轮机构 凸轮机构凸轮机构 ( (一一)I)I型串联组合型串联组合齿轮机构齿轮机构 连杆机构连杆机构齿轮机构齿轮机构 凸轮机构凸轮机构 前置机构前置机构后置机构后置机构双曲柄机构与槽轮机构的串联组合双曲柄机构与槽轮机构的串联组合槽轮角速度变化曲线槽轮角速度变化曲线牛头刨床导杆机构牛头刨床导杆机构毛纺毛纺针梳机针梳机导条机构导条机构使位移增加的凸轮使位移增加的凸轮连杆机构连杆机构凸轮凸轮连杆糖果连杆糖果包装机剪切机构包装机剪切机构连杆连杆齿轮机构齿轮机构 飞机高度表飞机高度表增力机构增力机构共轭凸轮共轭凸轮连杆机构连杆机构利用齿条齿轮的大行程直移机构利用齿条齿轮的大行程直移机构具有停歇的六杆机

8、构具有停歇的六杆机构实现从动件两次动程的六杆机构实现从动件两次动程的六杆机构( (一一) ) 型串联式组合型串联式组合行星齿轮连杆机构行星齿轮连杆机构 一般直线轨迹或圆弧曲线轨迹可使后置一般直线轨迹或圆弧曲线轨迹可使后置子机构的输出构件实现运动的停歇，自交的子机构的输出构件实现运动的停歇，自交的曲线轨迹可使后置于机械的输出构件实现两曲线轨迹可使后置于机械的输出构件实现两个行程。个行程。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新 串联组合的基本思路串联组合的基本思路串联组合的基本原则：串联组合的基本原则：1、实现后置机构的速度变换。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新 串联组合的基

9、本思路串联组合的基本思路串联组合的基本原则：串联组合的基本原则：1、实现后置机构的速度变换。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新 串联组合的基本思路串联组合的基本思路串联组合的基本原则：串联组合的基本原则：2、实现后置机构的运动变换。获得预期的运动轨迹。曲柄滑块机构没有急回特性串联了曲柄摇杆机构后有急回特性第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新 串联组合的基本思路串联组合的基本思路串联组合的基本原则：串联组合的基本原则：3、在满足运动要求的前提下，运动链尽可能短。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.2.2 机构的并联组合机构的并联组合两个或多个基本机构并列布置，

10、称为机构的并联组合。两个或多个基本机构并列布置，称为机构的并联组合。型并联型并联 型并联型并联 型并联型并联 并联式机构组合按输出运动性质可分为简单型和复杂型。并联式机构组合按输出运动性质可分为简单型和复杂型。 丝织机构开口机机构丝织机构开口机机构冲压机的凸轮连杆机构冲压机的凸轮连杆机构曲柄摇杆摇杆滑块摇杆滑块移动从动件盘形凸轮摆动从动件摆动滑块1 1 I I型并联式组合型并联式组合第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新v v形双缸发动形双缸发动机机 襟翼操纵机构襟翼操纵机构二、机构并联组合的示例二、机构并联组合的示例2 2 型并联式组合型并联式组合曲柄滑块曲柄滑块曲柄滑块曲柄滑块齿条

11、齿轮齿条齿轮第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新缝纫机针杆传动缝纫机针杆传动钉扣机针杆传动钉扣机针杆传动二、机构并联组合的示例二、机构并联组合的示例1 1 型并联式组合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第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新双棘爪机构双棘爪机构活塞机的齿轮杠杆机构活塞机的齿轮杠杆机构2.III2.III型并联式组合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第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新压力机螺旋杠杆机构压力机螺旋杠杆机构矩形轨迹输送机构矩形轨迹输送机构双滑块双滑块端面凸轮机构平底直动盘形凸轮2 2 III III型并联式组合型并联式

12、组合第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新 并联组合的基本思路并联组合的基本思路串联机构组合的目的：串联机构组合的目的：改变后置机构的运动速度或运改变后置机构的运动速度或运动规律。动规律。并联机构组合的目的：并联机构组合的目的：用于实现运动的分解或运动的用于实现运动的分解或运动的合成，也可改变机构的动力性能。合成，也可改变机构的动力性能。并联组合的基本原则：对称并联相同的机构可实现机构的平衡。I型并联组合可实现惯性力的部分或完全平衡。实现运动的分解与合成。I型并联组合可实现分流，II型并联组合可实现运动的合成。改善受力状态。同类机构可以并联

13、，不同类机构也可以并联。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新 将一个或多个机构安装在另一个机构的将一个或多个机构安装在另一个机构的某个某个运动构件上的组合形式为叠加式机构组合，运动构件上的组合形式为叠加式机构组合，其其输出的运动是若干个机构输出运动的合成输出的运动是若干个机构输出运动的合成。基本概念：分类一：分类一：叠加组合的运动关系有两种情况，一种是各机叠加组合的运动关系有两种情况，一种是各机构的运动关系是相互独立的称为构的运动关系是相互独立的称为运动独立式运动独立式，常见于各，常见于各种机械手；另一种则是各机构之间的运动有一定的影响种机械手；另一种则是各机构之间的运动有一定的影响

14、称为称为运动相关式运动相关式，如摇头电扇的传动机构。，如摇头电扇的传动机构。1.2.3. 机构的叠加机构的叠加基础机构：支撑其它机构的基本机构。附加机构：安装在基础机构可动构件上的机构。1.2.3 机构的叠加机构的叠加第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新分类二：分类二：I型叠加组合和型叠加组合和II型叠加组合型叠加组合附加机构基础机构附加机构基础机构I型叠加机构II型叠加机构动力源动力源动力源主要功能：实现特定的输出，完成复杂的工艺动作。主要功能：实现特定的输出，完成复杂的工艺动作。设计的主要问题设计的主要问题是根据所要求的运动和动作如何选择各个是根据所要求的运动和动作如何选择各个附

15、加机构的类型，如何解决输入运动的控制（借助于机械、附加机构的类型，如何解决输入运动的控制（借助于机械、液、气压、电磁等控制系统解决，使输出的复杂工艺动作液、气压、电磁等控制系统解决，使输出的复杂工艺动作适度，符合工作要求。）适度，符合工作要求。）选择附加机构的一般原则选择附加机构的一般原则：将附加机构设计成单自由度，使：将附加机构设计成单自由度，使其运动的其运动的 输入输出形式简单，以达到容易控制的目的。输入输出形式简单，以达到容易控制的目的。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新见举例机构叠加组合的示例机构叠加组合的示例1 1运动独立式叠加机构运动独立式叠加机构电动玩具马电动玩具马圆

16、柱坐标型工业机械手圆柱坐标型工业机械手II型叠加机构II型叠加机构附加机构附加机构基础机构基础机构液压挖掘机机构液压挖掘机机构电风扇摇头机构电风扇摇头机构2. 2. 运动相关式叠加机构运动相关式叠加机构II型叠加机构I型叠加机构基础机构附加机构机构叠加组合的示例机构叠加组合的示例I型叠加机构蜗杆机构与轮系机构组成的I型叠加机构行星轮系为基础机构涡轮蜗杆附加机构机构叠加组合的示例机构叠加组合的示例I型叠加机构齿轮叠加机构基础机构附加机构机构叠加组合的示例机构叠加组合的示例II型叠加机构机械手机构基础机构附加机构附加机构基础机构机构叠加组合的示例机构叠加组合的示例II型叠加机构机械手机构基础机构附

17、加机构附加机构基础机构 机构叠加的关键问题机构叠加的关键问题机构叠加创新设计的关键： 确定附加机构与基础机构之间的运动传递，或者附加机构的输出构件与基础机构的哪个构件连接，即动力传递路线的确定。II型叠加机构的连接型叠加机构的连接：动力源一般安装在基础机构的可动构件上，用来驱动附加机构的一个可动构件。I型叠加机构的连接型叠加机构的连接：较为复杂，但是也有一定的规律性。齿轮机构为附加机构，连杆机构为基础机构时，连接点选在附加机构的输出齿轮和基础机构的输入连杆上。基础机构为行星齿轮系机构，附加机构为齿轮机构，可将附加齿轮机构安置在基础轮系的系杆上。齿轮叠加机构基础机构附加机构例：附加机构的系杆和齿

18、轮4连接，传递运动和动力 机构叠加的关键问题机构叠加的关键问题 机构叠加的关键问题机构叠加的关键问题例：要求设计天线既能绕水平轴旋转，也能绕垂直轴旋转，二者的合成运动可实现全方位转动任务。基础机构附加机构1.2.4 机构的封闭组合机构的封闭组合第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新1.概念：概念：一个两自由度机构中的一个两自由度机构中的两个输入构件两个输入构件或或两个输两个输出构件出构件或或一个输出构件和一个输入构件一个输出构件和一个输入构件用单自由度机构用单自由度机构连接起来，形成一个单自由度的自由机构系统，称为封连接起来，形成一个单自由度的自由机构系统，称为封闭式连接。闭式连接。特

19、征特征：基础机构为二自由度，附加机构为单自由度。：基础机构为二自由度，附加机构为单自由度。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1.2.4 机构的封闭组合机构的封闭组合第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新2.分类：根据输入输出特性的不同有三种封闭组合方法。分类：根据输入输出特性的不同有三种封闭组合方法。a) I型封闭组合；b)II型封闭组合；c）III型封闭组合1.2.4 机构的封闭组合机构的封闭组合第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新3.示例示例两自由度的差动轮系I型封闭机构II型封闭机构输入1.2.4 机构的封闭组合机构的封闭组合第一节第一节 机构的组合与创

20、新机构的组合与创新3.示例示例II型封闭机构I型封闭机构OABCD为5杆机构，用凸轮机构封闭差动轮系为基础轮系定轴轮系和连杆机构为附加机构1.2.4 机构的封闭组合机构的封闭组合第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新3.示例示例III型封闭机构凸轮机构为附加机构，封闭了两自由度涡轮机构的一个输入和一个输出 封闭组合的基本思路封闭组合的基本思路第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新 封闭组合是两自由度的基础机构和单自由度机构的组合，组合可实现优良的运动特性，但是有时会产生机构内部的封闭功率流，降低了效率。封闭组合时的基本组合思路如下：常用的基础机构：五杆机构、差动机构，附加的封闭

21、机构为齿轮机构、凸轮机构和四杆机构。附加机构封闭基础机构的两个输入运动或两个输出运动的方法简单、实用、可靠。 封闭组合的基本思路封闭组合的基本思路第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新封闭组合时的基本组合思路如下：附加机构封闭基础机构的一个输入构件和一个输出构件，输出运动反馈回输入构件。此时必须满足如下条件：213pn N为活动构件，p为自由度。1122322321npnp封闭前机构的自由度封闭后机构的自由度相减213pn 封闭组合的基本思路封闭组合的基本思路第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新213pn 1234567p23.556.589.511n1234567附加机构的

22、组成必须满足上表，其中1、3、5是有效的，即加上附加机构后，基础机构的活动构件数增加的个数必须满足上表中第二列。 封闭组合的基本思路封闭组合的基本思路第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新213pn 1234567p23.556.589.511n1234567I型封闭组合机构II型封闭组合机构满足高副低代后满足 封闭组合的基本思路封闭组合的基本思路第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新213pn 1234567p23.556.589.511n1234567III型封闭组合机构满足 封闭组合的基本思路封闭组合的基本思路第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新封闭组合时的基本

23、组合思路如下：机构封闭组合的结果将导致形成组合机构，其设计和分析方法与基础机构的类型密切相关。任意两自由度的机构都可以作为基础机构，而单自由度的机构可为附加机构。一、机构的混合组合方式一、机构的混合组合方式第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新工程中，串联组合、并联组合、叠加组合以及封闭组合等方法经常联合应用，称为混合组合法，如串联后再并联，串联后再叠加等。二、附加约束组合法二、附加约束组合法指在多自由度机构中，人为地增加约束条件，从而达到创新的目的。1.2.5 1.2.5 其它类型的机构组合与创新设计其它类型的机构组合与创新设计第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新二、附加约

24、束组合法二、附加约束组合法指在多自由度机构中，人为地增加约束条件，从而达到创新的目的。五杆机构中c点增加凸轮约束改变凸轮轮廓曲线，可以改变滑块的预期运动。凸轮-连杆机构印刷机械和纺织机械中常用。第一节第一节 机构的组合与创新机构的组合与创新二、附加约束组合法二、附加约束组合法指在多自由度机构中，人为地增加约束条件，从而达到创新的目的。B处加制动器1 133H13nn zn zzz未加制动器时：加制动器时：1 1H13nn zzz第二节第二节 机构演化与变异机构演化与变异 1机构的演化：以某机构为机构的演化：以某机构为原始机构原始机构，对组成机构的，对组成机构的各各元素元素（运动副，构件）进行各

25、种性质的（运动副，构件）进行各种性质的改变或变换改变或变换，而形成，而形成一种一种功能不同功能不同的机构。的机构。 2各种性质的改变或变换：各种性质的改变或变换：机构各元素形状和尺寸上的机构各元素形状和尺寸上的改变改变，运动形式的变换，运动形式的变换，运动等效变换运动等效变换，组成原理的仿效。，组成原理的仿效。 3机构演化与变异的主要方法：机构演化与变异的主要方法：运动副及构件形状尺寸运动副及构件形状尺寸的改变的改变，机架变换，机架变换，机构的等效变换机构的等效变换，机构结构的仿效。，机构结构的仿效。 4变异机构：通过变异机构：通过演化与变异演化与变异而获得新功能的机构而获得新功能的机构曲柄摇

26、杆机构：具有急回运动特征曲柄摇杆机构：具有急回运动特征双曲柄机构：例如平行四边形机构双曲柄机构：例如平行四边形机构双摇杆机构：例如等腰梯形机构，车辆转向。双摇杆机构：例如等腰梯形机构，车辆转向。转动副变为滑动副转动副变为滑动副 机构的机架变换称作机构的机架变换称作机构的倒置机构的倒置，机架变换，机架变换后，机构内各构件的后，机构内各构件的相对运动关系相对运动关系不变不变，但，但绝对绝对运动运动发生了发生了改变改变。2.1.1 平面四杆机构的机架变换平面四杆机构的机架变换1铰链四杆机构的机架变化铰链四杆机构的机架变化 2.1 2.1 机构的机架变换与创新设计机构的机架变换与创新设计曲柄摇杆机构：

27、具有急回运动特征曲柄摇杆机构：具有急回运动特征双曲柄机构：例如平行四边形机构双曲柄机构：例如平行四边形机构双摇杆机构：例如等腰梯形机构，车辆转向。双摇杆机构：例如等腰梯形机构，车辆转向。2含有一个移动副的四杆机构的机架变换含有一个移动副的四杆机构的机架变换 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 导杆机构导杆机构 （转动导杆，摆动导杆）（转动导杆，摆动导杆） 摇块机构摇块机构 液压机构液压机构 移动导杆机构（定块机构）移动导杆机构（定块机构） 手动水压机手动水压机ABC32143含有两个移动副四杆机构的机架变换含有两个移动副四杆机构的机架变换 双滑块机构双滑块机构 双转块机构双转块机构 正弦机构正弦机构椭园

28、规椭园规 数学运算器数学运算器2.1.2 齿轮机构及挠性件齿轮机构及挠性件传动机构的机架变换传动机构的机架变换普通齿轮传动机构普通齿轮传动机构行星行星齿轮齿轮机构机构普通链传动或齿形带传动普通链传动或齿形带传动行星传动行星传动机构机构挠性传动机构只有具有啮合性质的挠性传动机构只有具有啮合性质的链传动链传动或或齿形带传动齿形带传动才才能进行这种变换。各种履带运输车辆的行走机构就可看成能进行这种变换。各种履带运输车辆的行走机构就可看成是将链传动机构倒置而设计制成的。另外，将链传动中的是将链传动机构倒置而设计制成的。另外，将链传动中的链固定成为机架，可代替造价昂贵的齿轮齿条机构。链固定成为机架，可代

29、替造价昂贵的齿轮齿条机构。机架的变换2.1.3凸轮机构的机架变换凸轮机构的机架变换普通凸轮机构普通凸轮机构 图图 a)固定凸轮机构：固定凸轮机构：凸轮固定凸轮固定，从动件从动件作复合运动。图作复合运动。图 b)应用举例：图应用举例：图 c) 凸轮凸轮-行星机构行星机构 图图 d) e) 范例：范例： 外槽轮机构的机架变换：外槽轮机构的机架变换后与一外槽轮机构的机架变换：外槽轮机构的机架变换后与一个行星齿轮机构串联，个行星齿轮机构串联，1为主动件，为主动件，1与与2啮合，啮合，2上固接着拨盘，上固接着拨盘，当拨盘上的圆销进入槽轮的槽子时，系杆转动输出运动，当圆销当拨盘上的圆销进入槽轮的槽子时，系

30、杆转动输出运动，当圆销退出槽子时，拨盘的锁止弧与槽轮退出槽子时，拨盘的锁止弧与槽轮5的锁止弧（凸对凹）锁止，的锁止弧（凸对凹）锁止，系杆系杆4停歇。因为串联了行星齿轮机构，则可改善普通槽轮机构停歇。因为串联了行星齿轮机构，则可改善普通槽轮机构的动力特性。的动力特性。普通间普通间歇运动歇运动机构机构2.1.4 间歇运动机构的间歇运动机构的机架变换机架变换棘轮机构棘轮机构槽轮机构槽轮机构不完全齿轮机构不完全齿轮机构凸轮机构凸轮机构组合机构组合机构2.2 2.2 构件形状变异与创新设计构件形状变异与创新设计构件的构件的形状变异形状变异从构件的从构件的具体结构具体结构观点观点从构件从构件相对运动相对运

31、动观点观点2.2.1 避免构件之间的运动干涉避免构件之间的运动干涉公交车门机构为了避免曲柄与启闭机构箱体发生碰撞。2.2.1 避免构件之间的运动干涉避免构件之间的运动干涉凸轮机构为了避免干涉2.2.2 满足特定的工作要求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满足特定的工作要求可用于弧形可用于弧形窗的启闭窗的启闭2.32.3 运动副形状变异与创新设计运动副形状变异与创新设计1主要目的：主要目的：（1）增强增强运动副元素的运动副元素的接触强度接触强度（2）减小减小运动副元素的摩擦、运动副元素的摩擦、磨损磨损（3）改变改变机构的机构的受力状态受力状

32、态（4）改善机构的运动和动力效果）改善机构的运动和动力效果（5）开拓机构的各种新功能）开拓机构的各种新功能（6）寻求演化新机构的有效途径）寻求演化新机构的有效途径2主要方法：主要方法：（1）改变运动副的）改变运动副的尺寸尺寸（2）改变运动副的）改变运动副的接触性质接触性质（3）改变运动副的）改变运动副的形状形状机构的运动副演化与变异机构的运动副演化与变异 2.3 2.3 运动副形状变异与创新设计运动副形状变异与创新设计2.3.1 转动副的变异设计转动副的变异设计转动副转动副B B的尺寸扩大包括的尺寸扩大包括A A, ,转动副转动副C C的尺寸扩大包括的尺寸扩大包括B B转动副转动副D D的尺寸

33、扩大包括的尺寸扩大包括C CABCD曲柄滑块机构扩大转动副曲柄滑块机构扩大转动副BC处销钉做成半球状，提高刚度和强度BACDABCD2.3.2 移动副的变异设计移动副的变异设计滑块扩大将回转副包含2.3.2 移动副的变异设计移动副的变异设计滑块形状变异和组合2.4 运动副的等效代换与创新设计运动副的等效代换与创新设计 2.4.1 空间运动副与平面运动副的等效代换空间运动副与平面运动副的等效代换（1）球面副与转动副的等效代换）球面副与转动副的等效代换（2）圆柱副与转动副加移动副的等效代换）圆柱副与转动副加移动副的等效代换 运动副的等效代换运动副的等效代换是指组成机构的各种运动是指组成机构的各种运

34、动副相互转换或替代，而又不改变机构运动的输入相副相互转换或替代，而又不改变机构运动的输入相输出特性，输出特性，这些特性这些特性主要指机构的自由度、机构中主要指机构的自由度、机构中各相应构件的运动特征等。各相应构件的运动特征等。球面副球面副 汇交于球心的三个转动副汇交于球心的三个转动副b图为圆柱副图为圆柱副 平面移动副、转动副平面移动副、转动副 2.4.1 空间运动副与平面运动副的等效代换空间运动副与平面运动副的等效代换万向联轴器就是球面副万向联轴器就是球面副 由三个转动副等效代换的例子。由三个转动副等效代换的例子。空间机构原动件与机架连接为球面副空间机构原动件与机架连接为球面副S时时,三自三自

35、由度运动很难控制，采用三个互成垂直布置的由度运动很难控制，采用三个互成垂直布置的转动副转动副R可代替球面副。可代替球面副。2.4.1空间运动副与平面运动副的等效代换空间运动副与平面运动副的等效代换2.4.2 高副与低副的等效代换高副与低副的等效代换滚珠导轨代替滑动导轨滚珠丝杠代替梯形丝杠或矩形丝杠高副、低副代换2.4.2 高副与低副的等效代换高副与低副的等效代换AB、ACAC、A A至切点等之间的距离保持不变，故附加一个长为至切点等之间的距离保持不变，故附加一个长为AB、AC并使其在并使其在A、B、C处分别与原机构的构件处分别与原机构的构件1与与2组成转动副和移动副，这样就构造出各自的同性异形机构。组成转动副和移动副，这样就构造出各自的同性异形机构。高副低代高副低代必须满足的条件：必须满足的条件：替代前后机构的自由度相同；替代前后机构的自由度相同；替代前