1、6 機構(gòu)再生設(shè)計與創(chuàng)新6.4 機構(gòu)再生設(shè)計6.1 一般化運動鏈6.2 桿型類配6.3 運動鏈組合再生運動鏈法創(chuàng)新設(shè)計流程原始機構(gòu)機構(gòu)一般化原那么一般化運動鏈 桿型類配再生運動 鏈一般化原那么再生新機構(gòu)組合運動鏈約束條件6.1一般化運動鏈“剛性桿+轉(zhuǎn)動副一般化原那么將非剛性構(gòu)件轉(zhuǎn)化為“剛性構(gòu)件(彈簧、帶、鏈將非桿形構(gòu)件轉(zhuǎn)化為一般化桿二副桿、三副桿等將非轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動副將復(fù)合鉸鏈轉(zhuǎn)化成為簡單鉸鏈解除機架，復(fù)原成運動鏈轉(zhuǎn)化前后自由度保持不變機構(gòu)一般化圖例6.1.2 常用機構(gòu)的一般化含有平面高副的機構(gòu)含有復(fù)合鉸鏈的機構(gòu)含有液壓油缸的機構(gòu)含有彈簧的機構(gòu)含有帶、鏈的機構(gòu)6.2 桿型類配6.2.1 桿型機

2、構(gòu)的一般化桿件6.2.2 桿型類配n2+n3+n4+nn=N (5-1)2n2+3n3+4n4+nnn=2P (5-2)式中：n2,n3,n4,nn分別表示為二副桿、三副桿、四副桿、n副桿。N為運動鏈的構(gòu)件數(shù)包含機架的構(gòu)件數(shù)P為運動鏈中副的總數(shù)用式5-2減去2式5-1得：n3+2n4+n-2)nn=2(P-N) (5-3)假設(shè)運動鏈中的桿數(shù)與副數(shù)，那么多副桿的數(shù)目及其組合關(guān)系就很容易判斷。二副桿數(shù)為：n2=N-n3-n4-nn (5-4)桿型類配時應(yīng)注意機構(gòu)結(jié)構(gòu)退化問題：六桿機構(gòu)退化成四桿機構(gòu)或五桿機構(gòu)，八桿機構(gòu)退化成六桿機構(gòu)。對策：內(nèi)環(huán)路數(shù)目和含副數(shù)最多的桿型的限制以六桿七副運動鏈為例。ab

3、cdefg外環(huán)路：a-d-e-f-g內(nèi)環(huán)路：a-b-c-d和b-c-e-f-g內(nèi)環(huán)路數(shù)目：L=P-N+1=7-6+1=2為防止退化每內(nèi)環(huán)路至少包含4個運動副，這樣就約束了運動鏈中不同桿型的組合方式，也限制了運動鏈中含副數(shù)最多的桿型，即nmax=nL+1八桿十副運動鏈內(nèi)環(huán)數(shù)目：L=P-N+1=10-8+1=3含副數(shù)最多的桿：nmax=nL+1=n3+1=n4nmax=4,再按式53和式54進行桿型類配八桿十副運動鏈的桿型類配方案類配方案n2n3n44405216026.3 運動鏈組合在桿型類配方案確定之后，怎樣把各種桿型連接起來組合成各種結(jié)構(gòu)類型的運動鏈，就是運動鏈的組合問題。假設(shè)以運動鏈的形式

4、進行組合將會很不方便，例如，一個二副桿具有兩個外接副，其中一個副可以連接一個二副桿，另一個副可以連接多副桿；也可以兩個外接副都連接二副桿，或兩個外接副都連接多副桿。組合極其不便，引入拓?fù)鋱D及縮圖概念。圖中的點：運功鏈中的桿圖中的線：運功鏈中的副abcdefgAB三度點：點與三條線相連，如A,B二度點：點與兩條線相連，如C,D,E,F。CDEF6.3.1 圖的概念六桿七副運動鏈全圖6.3.2 圖的組合1 構(gòu)造縮圖六桿七副運動鏈的縮圖N=6,P=7內(nèi)環(huán)數(shù)目：L=P-N+1=7-6+1=2含副數(shù)最多的桿：nmax=nL+1=n2+1=n3縮圖八桿桿十副運動鏈的縮圖N=8,P=10內(nèi)環(huán)數(shù)目：L=P-N

5、+1=10-8+1=3含副數(shù)最多的桿：nmax=nL+1=n3+1=n4類配方案n2n3n44405216022 構(gòu)造全圖六桿七副運動鏈構(gòu)造全圖nmax=n3,L=2)縮圖構(gòu)造全圖之一構(gòu)造全圖之二型縮圖123形縮圖的全圖Y形縮圖構(gòu)造Y形縮圖的全圖Y-1Y-2Y-3Y-4Y-5Y-6V形縮圖V-1V-2V-3V-4V-5O形縮圖O-1O-26.3.3 運動鏈的組合六桿七副運動鏈16種結(jié)構(gòu)八桿十副運動鏈16種結(jié)構(gòu)八桿十副運動鏈6.4 機構(gòu)再生設(shè)計6.4.1 氣動壓緊機構(gòu)(六桿機構(gòu))再生設(shè)計對圖示氣動壓緊機構(gòu)進行再生設(shè)計,要求壓緊桿是與機架相連的移動構(gòu)件,氣缸部件為動力源,氣缸與機架固接或鉸接。51

6、2346按照一般化原那么：轉(zhuǎn)動副替代移動副，復(fù)合鉸鏈以簡單鉸鏈取代，解除機架成為運動鏈。651234原始機構(gòu)一般化運動鏈651234復(fù)合鉸鏈A,假設(shè)構(gòu)件3看作三副構(gòu)件復(fù)合鉸鏈A,假設(shè)構(gòu)件2或4看作三副構(gòu)件123456ABC變異結(jié)構(gòu)鏈123456ABC瓦特鏈123456BC史蒂芬遜鏈123456ABC假設(shè)將轉(zhuǎn)動副B,C間距離變?yōu)榱?，那么變異結(jié)構(gòu)鏈可成為變異結(jié)構(gòu)鏈A123456BC確定設(shè)計約束氣缸與機架固接，那么活塞桿為主動件，且與機架組成移動副；壓緊桿為輸出構(gòu)件，其也與機架組成移動副。氣缸與機架鉸接，即連架桿相連的構(gòu)件為活塞桿，且與氣缸形成移動副，壓緊桿為輸出構(gòu)件與機架組成移動副。組合運動鏈12

7、3456ABC瓦特鏈按照約束條件氣缸與機架固接，那么活塞桿為主動件，且與機架組成移動副；壓緊桿為輸出構(gòu)件，其也與機架組成移動副。畫決策樹機架氣缸 63 活塞3輸出構(gòu)件主動件153515方案號 有效方案 12、4、52662氣缸 15 3按照約束條件氣缸與機架鉸接，即連架桿相連的構(gòu)件為活塞桿，且與氣缸形成移動副，壓緊桿為輸出構(gòu)件與機架組成移動副。畫決策樹123456ABC瓦特鏈機架 6活塞24輸出構(gòu)件主動件2351方案號 有效方案 12、4、5263256325123456BC史蒂芬遜鏈按照約束條件氣缸與機架固接，那么活塞桿為主動件，且與機架組成移動副；壓緊桿為輸出構(gòu)件，其也與機架組成移動副。畫

8、決策樹機架氣缸 63 活塞5輸出構(gòu)件主動件133513方案號 有效方案 1325522645123456BC史蒂芬遜鏈按照約束條件氣缸與機架鉸接，即連架桿相連的構(gòu)件為活塞桿，且與氣缸形成移動副，壓緊桿為輸出構(gòu)件與機架組成移動副。畫決策樹氣缸 13 5機架 6(2)活塞4輸出構(gòu)件主動件 23513方案號 有效方案 452513232256656241326342122123456ABC變異結(jié)構(gòu)鏈變異結(jié)構(gòu)鏈和變異結(jié)構(gòu)鏈均存在復(fù)合鉸鏈A123456BC瓦特鏈有效方案運動簡圖斯蒂芬森鏈有效方案運動簡圖斯蒂芬森鏈有效方案運動簡圖變異結(jié)構(gòu)鏈有效方案運動簡圖確定原始機構(gòu)1)本田再生運動鏈法創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用2)川

9、崎3)五十鈴0分析三種已有設(shè)計，歸納拓?fù)錁?gòu)造特性：1懸掛裝置是F=1的平面機構(gòu)2機構(gòu)組成：6構(gòu)件7運動副 R ：a，b，c，e，f，P：g3機構(gòu)有6個轉(zhuǎn)動副4機構(gòu)有1個移動副5機構(gòu)有1個固定機架Gr：構(gòu)件16機構(gòu)有1個鉸支桿Li：構(gòu)件27機構(gòu)有1個擺動桿Li：構(gòu)件3，其一端與機架鉸接，另一端與后輪聯(lián)接；8機構(gòu)有1個平面運動桿Li：構(gòu)件49機構(gòu)有1個減震裝置，由活塞桿構(gòu)件5和汽缸體構(gòu)件6組成。五十鈴懸掛簡圖轉(zhuǎn)化原始機構(gòu)為一般化運動鏈一般化原那么:1)把所有的運動副轉(zhuǎn)化成一般化運動副2)把所有的構(gòu)件轉(zhuǎn)化成一般化連桿3)原始機構(gòu)與其對應(yīng)的一般化機構(gòu)：構(gòu)件與運動副一致4)原始機構(gòu)與其對應(yīng)的一般化機構(gòu)：

10、自由度數(shù)不變一般化圖例機構(gòu)一般化方法的流程圖把五十鈴后輪懸置機構(gòu)一般化一般化流程圖1)固定件1轉(zhuǎn)化成二副桿桿12)主動件曲柄2為三副桿桿23)擺動桿3為三副桿桿34)連桿4為二副桿桿45)活塞和缸體5、6為二副桿桿5和桿66移動副為轉(zhuǎn)動副7固定件機架釋放123456六桿七副非同構(gòu)運動鏈求取一般化運動鏈圖譜六桿七副運動鏈求取可用特定化運動鏈圖譜(引入約束擺桿與固定桿相連)再生出特定化運動鏈圖譜設(shè)計要求:1)必須有一個固定桿為機架2)必須有一個減震器3)必須有一個擺動桿用于安裝摩托車后輪4)固定桿、減震器和擺動桿必須是不同構(gòu)件將不同的構(gòu)件賦于固定桿、減震器及擺動桿1指定固定桿Gr：六副七桿非同構(gòu)運

11、動鏈a六副七桿非同構(gòu)運動鏈b2減震器Ss-Ss3擺動桿SW可用特定化運動鏈圖譜求取可用機構(gòu)圖譜獲取新型機構(gòu)圖譜刪除原始機構(gòu):b)川崎,e)本田,f)五十鈴再生運動鏈設(shè)計應(yīng)注意的問題構(gòu)件相似性判斷構(gòu)件相似性定義兩個具有相同運動副數(shù)目的構(gòu)件,假設(shè)它們與運動鏈中其他構(gòu)件的連接關(guān)系均相同,那么稱此兩構(gòu)件相似.構(gòu)件平行相似性定義運動副數(shù)目相同的兩構(gòu)件與其他構(gòu)件的位置關(guān)系相同,那么稱此兩構(gòu)件平行相似。a和c中，構(gòu)件1和3、構(gòu)件2和4；b構(gòu)件1、2、3平行相似。構(gòu)件相似關(guān)系繼承性定義在運動鏈組成結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的過程中，運動副數(shù)目未發(fā)生變化的相似構(gòu)件，在新結(jié)構(gòu)中保持原有的相似關(guān)系，這種相似關(guān)系的傳遞性稱之相似關(guān)

12、系的繼承性。構(gòu)件相似關(guān)系第一判斷規(guī)那么假設(shè)具有相同運動副數(shù)目的兩構(gòu)件，同時分別與兩組平行相似構(gòu)件或一組相似構(gòu)件、一組平行構(gòu)件相聯(lián)系，那么此兩構(gòu)件相似。構(gòu)件相似關(guān)系第二判斷規(guī)那么假設(shè)兩組平行相似構(gòu)件的兩端同時與兩組相似構(gòu)件或一組相似構(gòu)件和一個構(gòu)件相聯(lián)接，那么此兩組平行相似構(gòu)件彼此相似。多級方案篩選再生鏈習(xí)題再生鏈習(xí)題瓦特連桿機構(gòu)斯蒂芬森連桿機構(gòu)減震器擺動桿(sw)全連接全連接化J=(3/2)L-(F+3)/2L8純轉(zhuǎn)動副平面連桿機構(gòu)可能組合綜合用簡單鏈系斯蒂芬森生成滑塊機構(gòu)瓦特生成滑塊機構(gòu)凸輪生成機構(gòu)三種六桿式新型越野摩托車a、c、d9 機械的總體設(shè)計實例粒狀巧克力糖包裝機設(shè)計9.1原始資料產(chǎn)品包裝材料:0.008mm金色鋁箔卷筒紙生產(chǎn)能力的要求：每班570kg，120/min，無級調(diào)速70-130塊/min1機械手及進、出糖機構(gòu)送糖盤7在輸料帶取得糖塊，機械手反向旋轉(zhuǎn)至工位1，頂糖、折邊送至工位2，落下或由撥糖桿推下9.2包裝工藝確實定第一次：使紙緊貼糖面會粘模破紙第二次