【正文】 4 6 3 5 1 4 6 5 3 2 1 1 2 4 6 3 5 例如，設(shè)計(jì)一四腿水陸兩棲動(dòng)物，能在陸地和水中自動(dòng)爬行。動(dòng)力為手動(dòng)發(fā)條，尾巴能轉(zhuǎn)動(dòng)，如 圖 662所示。 觀察水陸兩棲動(dòng)物，發(fā)現(xiàn)四足運(yùn)動(dòng)規(guī)律是， (1) 四足交替運(yùn)動(dòng)； (2) 左右兩腳同時(shí)合攏，再同時(shí)分離，但相隔 180186。； (3) 每個(gè)腳都有抬起和向前運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作。 求解步行機(jī)構(gòu)， (1) 由已知輸入條件，可知機(jī)構(gòu)的自由度 F＝1； (2) 若選取 圖 663作為機(jī)構(gòu)的型， (3) 設(shè)后腿和機(jī)架為三個(gè)運(yùn)動(dòng)副的連桿，其余為二個(gè)運(yùn)動(dòng)副的連桿，畫出步行機(jī)構(gòu)如 圖664所示。 求解變速機(jī)構(gòu)，由發(fā)條釋放能量，通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)步行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)尾巴的轉(zhuǎn)動(dòng)，三維圖如 圖 665所示。 圖 662自動(dòng)爬行烏龜 圖 664 自動(dòng)爬行烏龜原理機(jī)構(gòu) 1— 曲柄； 2— 后腿桿； 3— 連桿； 4— 前翼?xiàng)U；5— 外殼； 6— 手輪； 11— 直齒圓柱齒輪； 12— 圓錐齒輪； 13— 尾巴； 14— 發(fā)條 圖 665自動(dòng)爬行烏龜三維動(dòng)畫 手輪 7 8 1 14 2 3 4 9 10 11 12 13 5 6 圖 663 步行機(jī)構(gòu) 1 4 5 6 2 3 (a) (b) (c) 圖 666 七桿運(yùn)動(dòng)鏈的型 NL1＝ 4， NL2＝ 7 NL1＝ 4， NL2＝ 6 NL1＝ 5， NL2＝ 5 5 1 2 3 4 6 7 L1 L2 1 2 3 4 6 7 5 L1 L2 1 2 3 6 5 7 4 L1 L2 1 2 3 6 5 7 4 L1 L2 1 5 3 4 2 L1 L2 7 6 NL1＝ 4， NL2＝ 6 NL1＝ 5， NL2＝ 5 (d) (e) 圖 669 八桿運(yùn)動(dòng)鏈的型 應(yīng)用平面運(yùn)動(dòng)鏈創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu) 當(dāng)平面運(yùn)動(dòng)鏈中某個(gè)構(gòu)件被指定為機(jī)架時(shí)，便形成了平面鉸鏈機(jī)構(gòu)，平面鉸鏈機(jī)構(gòu)使用起來(lái)直觀、方便，簡(jiǎn)單，容易被人們所接受。 上節(jié)已對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈的型作了介紹，應(yīng)用平面運(yùn)動(dòng)鏈創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的步驟如下 : ?了解現(xiàn)有的 含移動(dòng)副和高副的平面機(jī)構(gòu)與 平面鉸鏈機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換關(guān)系 ，即將 含移動(dòng)副和高副的平面機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成平面鉸鏈機(jī)構(gòu)。 ?對(duì)平面鉸鏈機(jī)構(gòu)進(jìn)行求解，求出當(dāng)自由度和桿件數(shù)已知時(shí)的解數(shù)，并列出每一個(gè)解的運(yùn)動(dòng)鏈的型。 ?指定所解出的運(yùn)動(dòng)鏈的型中某個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，依據(jù)平面運(yùn)動(dòng)鏈創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)兩個(gè)創(chuàng)新定理，（ 1）用高副聯(lián)接代替二元連桿；（ 2）用移動(dòng)副代替鉸鏈聯(lián)接 。 一、 平面機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成平面鉸鏈機(jī)構(gòu) 由于移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副的約束數(shù)相同，所以它們可以相互替代。 (c) (a) (b) 圖 670 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化平面鉸鏈機(jī)構(gòu) 1 2 B C A 3 B 4 C D A 3 1 2 D 4 1 B 2 3 A C 1 O1 O2 C2 C1 1 2 3 4 C2 3 C1 O2 O1 2 1 4 圖 671 凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成平面鉸鏈機(jī)構(gòu) N1 O2 O2 O1 N2 N1 N2 O1 圖 672 齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成平面鉸鏈機(jī)構(gòu) 1 5 4 3 2 3 4 2 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 二 平面鉸鏈機(jī)構(gòu)的求解 2323 ??? FNP結(jié)論 Ⅱ ： F與機(jī)構(gòu)中的三元連桿數(shù)無(wú)關(guān)。 5432 NNNNN ????(33) 2/)5432( 5432 NNNNP ???? (34) 32 542 ???? NNNF (35) (32) PNF 2)1(3 ??? (31) 求解時(shí)的主要公式 543 323 NNNFN ?????P、 N、 F三者的關(guān)系 結(jié)論 I： F為奇數(shù)， L為偶數(shù)； F為偶數(shù)， L為奇數(shù)。 當(dāng) F=1 時(shí) ???????????5432543 324NNNNNNNNN??????????54325436322NNNNNNN ????????43243622NNNNN05?L5,0,14,2,0234234??????NNNNNN5432 NNNNN ????543 323 NNNFN ?????F=1 L=4 1組 L=6 2組 7組 L=8 4組 F=0 L=3 1組 L=5 2組 7組 L=7 4組 F=1 L=2 1組 L=4 2組 14組 L=6 4組 L=8 7組 F=2 L=5 1組 3組 L=7 2組 F=3 L=6 1組 L=8 2組 12組 L=10 3組 L=12 6組 B a d c b 1 4 2 3 D C F=1 L=4 1組 L=6 2組 5,0,14,2,0234234??????NNNNNN(a) (b) (c) (d) 1 2 3 4 5 6 L2 L1 1 2 3 4 5 6 L1 L2 1 2 3 4 5 6 L1 L2 1 4 2 3 6 5 L1 L2 F=1 N=6 4,2,0234 ??? NNNF=1 N=6 F=1 N=4 42 ?N 5,0,1 234 ??? NNN1. 定理 在平面鉸鏈機(jī)構(gòu)中： （ 1） 用高副聯(lián)接代替二元連桿。 （ 2）用一個(gè)移動(dòng)副代替一個(gè)鉸鏈聯(lián)接。 2. 設(shè)計(jì)步驟 3. 應(yīng)用舉例 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 確 定 自 由 度 選擇連桿結(jié)構(gòu) 構(gòu)件，運(yùn)動(dòng)副的形、數(shù)、量的綜合 多種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 評(píng) 價(jià) 決 策 機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)步驟 三、應(yīng)用平面運(yùn)動(dòng)鏈創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的定理及步驟 4 2 1 3 2 1 3 2 1 3 4 2 1 3 4 4 2 1 3 4 2 3 4 3 1 4 1 4 2 3 1 4 3 4 2 4 2 1 3 3 4 2 6 5 4 1 3 2 6 5 1 3 6 1 3 5 4 5 6 2 3 1 4 4 1 3 2 5 4 1 3 2 5 6 3 2 4 1 5 5 4 1 3 6 例：設(shè)計(jì)一凸輪控制機(jī)構(gòu) ， 驅(qū)動(dòng)滑塊移動(dòng) 。 要求凸輪等速回轉(zhuǎn) ， 由齒輪嚙合帶動(dòng)滑塊的移動(dòng) 。 已知 輸入是凸輪等速回轉(zhuǎn)，輸出為滑塊移動(dòng)。 齒輪 凸輪 齒輪 凸輪 滑塊 滑塊 齒輪 凸輪 齒輪 凸輪 滑塊 滑塊 齒輪 凸輪 滑塊 齒輪 凸輪 滑塊 齒輪 凸輪 滑塊 齒輪 凸輪 滑塊