3机构组合与创新设计.pptx

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1、第三章第三章 机构组合与创新设计机构组合与创新设计基本机构及其运动特性基本机构及其运动特性基本机构及其组合的概念基本机构及其组合的概念机构组成原理与机构创新设计机构组成原理与机构创新设计机构的串联组合与创新设计机构的串联组合与创新设计机构的并联组合与创新设计机构的并联组合与创新设计机构的叠加组合与创新设计机构的叠加组合与创新设计机构的封闭组合与创新设计机构的封闭组合与创新设计 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一、基本机构的概念一、基本机构的概念 3-1 基本机构及其运动特性基本机构及其运动特性 本本章章把把连连杆杆机机构构、凸凸轮轮机机构构、齿齿轮轮机机构构、间间歇歇运

2、运动动机机构构等等结结构构最最简简单单且且不不能能再再进进行行分分割割的的闭闭链机构称为基本机构，或称为机构的链机构称为基本机构，或称为机构的基本型基本型。工工程程中中，基基本本机机构构虽虽然然有有着着广广泛泛的的应应用用，但但由由基基本本机机构构组组合合在在一一起起而而形形成成的的机机构构系系统统的的应应用用更为广泛。更为广泛。基本机构是创新设计机构系统的基础。基本机构是创新设计机构系统的基础。常用基本型常用基本型（一）连杆机构的基本型1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 3.双摇杆机构双摇杆机构2.双曲柄机构双曲柄机构4.曲柄滑块机构曲柄滑块机构7.摆摆动动导导杆杆机机构构5.曲柄摇块机构曲柄摇块

3、机构6.转转动动导导杆杆机机构构8.移移动动导导杆杆机机构构(定块机构定块机构定块机构定块机构)10.正正切切机机构构9.正正弦弦机机构构11.双双转转块块机机构构12.双双滑滑块块机机构构常用基本型常用基本型（二）齿轮类机构的基本型1.圆柱齿轮机构圆柱齿轮机构 3.蜗杆机构蜗杆机构2.圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构 用于垂直不相交轴之间的等速转动用于垂直不相交轴之间的等速转动到等速转动的运动变换，实现机构的大到等速转动的运动变换，实现机构的大速比减速传动。速比减速传动。一般情况下蜗杆传动机构具有自锁性。一般情况下蜗杆传动机构具有自锁性。常用基本型常用基本型（三）凸轮类机构的基本型1.直动从动直动从

4、动件盘形凸轮件盘形凸轮机构机构 2.摆动从动件摆动从动件盘形凸轮机构盘形凸轮机构 3.直动从动直动从动件圆柱凸轮件圆柱凸轮机构机构 4 4.摆动从摆动从摆动从摆动从动件圆柱动件圆柱动件圆柱动件圆柱凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构 常用基本型常用基本型（四）间歇运动机构的基本型1.1.(外外外外)棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构 2.槽轮机构槽轮机构 槽槽槽槽轮轮轮轮机机机机构构构构是是是是把把把把连连连连续续续续等等等等速速速速转转转转动动动动转转转转化化化化为为为为间间间间歇歇歇歇转转转转动动动动的的的的常常常常用用用用机机机机构构构构。主主主主动动动动转转转转臂臂臂臂转转转转动动动动一一一

5、一周周周周，从从从从动动动动槽槽槽槽轮轮轮轮可可可可以以以以转转转转过过过过的的的的角角角角度度度度可可可可由由由由槽槽槽槽轮轮轮轮的的的的结结结结构构构构和和和和转转转转臂臂臂臂的的的的个个个个数数数数确定。确定。确定。确定。1 1.(.(.(.(内内内内)棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构 3.不完全齿轮机构不完全齿轮机构 4.凸轮间歇运动机构凸轮间歇运动机构 圆圆柱柱凸凸轮轮间间歇歇运运动动机机构构 蜗杆凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构 常用基本型常用基本型（五）其它常用机构的基本型1.螺旋机构螺旋机构 2.(双双)万向万向机构机构 常用基本型常用基本型（六）挠性传动机构的基本型 主、

6、从动件之间靠挠性构件连接起来，常称为挠主、从动件之间靠挠性构件连接起来，常称为挠主、从动件之间靠挠性构件连接起来，常称为挠主、从动件之间靠挠性构件连接起来，常称为挠性传动机构。典型的挠性传动机构有带传动机构、链性传动机构。典型的挠性传动机构有带传动机构、链性传动机构。典型的挠性传动机构有带传动机构、链性传动机构。典型的挠性传动机构有带传动机构、链传动机构和绳索传动机构。传动机构和绳索传动机构。传动机构和绳索传动机构。传动机构和绳索传动机构。二、基本机构的运动特点分析二、基本机构的运动特点分析（一）转动到转动的运动特性分析1.齿轮机构齿轮机构2.带传动机构带传动机构3.链传动机构链传动机构用于速

7、度或方向的运动变换，即可实现减速也可增速用于速度或方向的运动变换，即可实现减速也可增速传动。结构紧凑，运转平稳，传动比大，机械效率高，使传动。结构紧凑，运转平稳，传动比大，机械效率高，使用寿命长，可靠性好。是最常用的转动到转动的速度变换用寿命长，可靠性好。是最常用的转动到转动的速度变换机构。特别是组成各种轮系后，其应用更加广泛。机构。特别是组成各种轮系后，其应用更加广泛。常用于两转动轴中心距较大时的运动速度的变换，常用于两转动轴中心距较大时的运动速度的变换，即可实现减速也可增速传动。运转平稳，传动比较大，即可实现减速也可增速传动。运转平稳，传动比较大，但传动比不准确，过载时发生打滑。是最常用的

8、大中心但传动比不准确，过载时发生打滑。是最常用的大中心距时转动到转动的速度变换机构。距时转动到转动的速度变换机构。常用于两转动轴中心距较大时的运动速度的变换，即常用于两转动轴中心距较大时的运动速度的变换，即可实现减速也可增速传动。传动比较大，压轴力较小，但可实现减速也可增速传动。传动比较大，压轴力较小，但瞬时传动比不准确，不适合在高速场合应用。也是在低速瞬时传动比不准确，不适合在高速场合应用。也是在低速时最常用的大中心距转动到转动的速度变换机构。时最常用的大中心距转动到转动的速度变换机构。由于完成相同运动变换的机构类型往往不止一种，因此必须充分了解它们的运动与动力特性，才能更好地选择基本机构的

9、类型。4.摩擦轮机构摩擦轮机构5.双曲柄机构与转动导杆机构双曲柄机构与转动导杆机构6.双转块机构双转块机构7.万向机构万向机构用于速度或方向的运动变换，即可实现用于速度或方向的运动变换，即可实现减速也可增速传动。结构紧凑简单，运转平减速也可增速传动。结构紧凑简单，运转平稳，但传动比不准确，只能在小功率且传动稳，但传动比不准确，只能在小功率且传动比要求不是很准确的场合应用。比要求不是很准确的场合应用。利用主动件等速转动、从动件的不等速利用主动件等速转动、从动件的不等速转动的特点实现特殊工作要求。转动的特点实现特殊工作要求。主动转块与从动转块同速转动，但它们主动转块与从动转块同速转动，但它们的转动

10、轴线平行。可用于轴线不重合且要求的转动轴线平行。可用于轴线不重合且要求平行传动的场合。平行传动的场合。单万向机构的输入与输出速度不相等，单万向机构的输入与输出速度不相等，采用双万向机构可实现同速输出，双万向机构采用双万向机构可实现同速输出，双万向机构常用于汽车发动机到后桥之间的传动轴。常用于汽车发动机到后桥之间的传动轴。（二）转动到往复摆动的运动特性分析1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构2.摆动导杆机构摆动导杆机构3.曲柄摇块机构曲柄摇块机构4.摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构 曲柄摇杆机构中的曲柄等速转动可实曲柄摇杆机构中的曲柄等速转动可实现摇杆的往复摆动，其摆动角度大小与各现摇杆的往复摆动，

11、其摆动角度大小与各构件尺寸有关，往复摆动速度的差异与行构件尺寸有关，往复摆动速度的差异与行程速比系数有关。程速比系数有关。摆动导杆机构也能实现摆杆的往复摆动，摆动导杆机构也能实现摆杆的往复摆动，其运动特点与曲柄摇杆机构相似，但其结构其运动特点与曲柄摇杆机构相似，但其结构紧凑，故在工程中的应用广泛。紧凑，故在工程中的应用广泛。与上述机构的运动特点相似，但作往复摆与上述机构的运动特点相似，但作往复摆动的是块状构件，用在特定的工作环境中。动的是块状构件，用在特定的工作环境中。摆动从动件凸轮机构的特点是从动件的运动规律具有多样摆动从动件凸轮机构的特点是从动件的运动规律具有多样性。按给定的摆动规律设计凸

12、轮后，既可实现该运动要求。性。按给定的摆动规律设计凸轮后，既可实现该运动要求。（三）转动到往复移动的运动特性分析曲柄滑块机构、正弦机构、移动导杆机构、齿曲柄滑块机构、正弦机构、移动导杆机构、齿轮齿条机构、直动从动件凸轮机构、螺旋传动机构轮齿条机构、直动从动件凸轮机构、螺旋传动机构均可实现转动到往复移动的运动变换。它们的运动均可实现转动到往复移动的运动变换。它们的运动变换相同，但运动特性却存在很大的差别。变换相同，但运动特性却存在很大的差别。其中，曲柄滑块机构、正弦机构、移动导杆机其中，曲柄滑块机构、正弦机构、移动导杆机构中的移动构件作往复变速移动；直动从动件凸轮构中的移动构件作往复变速移动；直

13、动从动件凸轮机构中的移动杆的运动规律可实现运动特性的多样机构中的移动杆的运动规律可实现运动特性的多样化；齿轮齿条机构和螺旋传动机构可实现移动件的化；齿轮齿条机构和螺旋传动机构可实现移动件的等速运动。等速运动。（四）转动到间隙转动的运动特性分析 槽轮机构、不完全齿轮机构、分度凸轮机构都能实槽轮机构、不完全齿轮机构、分度凸轮机构都能实现等速转动到间歇转动的运动要求。现等速转动到间歇转动的运动要求。（五）摆动到连续转动的运动特性分析 曲柄摇杆机构、摆动导杆机构中的摇杆和摆杆为曲柄摇杆机构、摆动导杆机构中的摇杆和摆杆为主动件时，可实现曲柄的连续转动。这种运动变换过主动件时，可实现曲柄的连续转动。这种运

14、动变换过程中，要注意克服机构运动中的死点位置。程中，要注意克服机构运动中的死点位置。（六）移动到连续转动的运动特性分析曲柄滑块机构曲柄滑块机构齿轮齿条机构齿轮齿条机构不自锁的螺旋传动机构不自锁的螺旋传动机构 机构是机器中执行机械运动的主体装置，机构的机构是机器中执行机械运动的主体装置，机构的类型与复杂程度与机器的性能、成本、制造工艺、使类型与复杂程度与机器的性能、成本、制造工艺、使用寿命、工作可靠性等有密切关系。因此机构的设计用寿命、工作可靠性等有密切关系。因此机构的设计在机械设计的全过程中占有极其重要的地位。工程中在机械设计的全过程中占有极其重要的地位。工程中的实用机械，很少由一个简单的基本

15、机构组成，大都的实用机械，很少由一个简单的基本机构组成，大都由若干个基本机构通过各种连接方法组合而成的一个由若干个基本机构通过各种连接方法组合而成的一个机构系统组成。机构系统组成。3-2 基本机构及其组合的概念基本机构及其组合的概念常用的机构组合方法有常用的机构组合方法有:利用机构的组成原理，不利用机构的组成原理，不断连接各类杆组，得到复杂机构系统断连接各类杆组，得到复杂机构系统;按照串联按照串联/并联并联/叠加叠加/封闭等规则组合基本机构，得到复杂机构系统。封闭等规则组合基本机构，得到复杂机构系统。简单机械的示意图 复杂的机械装置/平压模切机平压模切机3-3 机构组成原理与机构创新设计机构组

16、成原理与机构创新设计一、机构组成原理一、机构组成原理 1 1 基本杆组的定义基本杆组的定义机构具有确定运动的条件：机构具有确定运动的条件：机构具有确定运动的条件：机构具有确定运动的条件：自由度数自由度数自由度数自由度数=原动件数原动件数原动件数原动件数定义定义定义定义：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构件组称为机构的基本杆组。件组称为机构的基本杆组。件组称为机构的基本杆组。件组称为机构的基本杆组。机架机架机架机架+原动件：原动件：原动件：原动件：F=1F=1 再拆成更简单的再拆成

17、更简单的再拆成更简单的再拆成更简单的F=0F=0的杆组的杆组的杆组的杆组从动构件组：从动构件组：从动构件组：从动构件组：F=0F=0对于全低副的杆组：对于全低副的杆组：对于全低副的杆组：对于全低副的杆组：n n个构件、个构件、个构件、个构件、p pl l个低副个低副个低副个低副 基本杆组的分类基本杆组的分类基本杆组的分类基本杆组的分类n n和和和和p pl l为整数为整数为整数为整数n=2,4,6n=2,4,6杆组应该满足的条件条件杆组应该满足的条件条件:运动副数运动副数构件数构件数 讨论讨论各各各各基本杆的几种情况：基本杆的几种情况：(1)n n=2=2,p pl l=3=3的双杆组：又叫的

18、双杆组：又叫的双杆组：又叫的双杆组：又叫级杆组级杆组级杆组级杆组 常见常见常见常见级杆组的形式有级杆组的形式有级杆组的形式有级杆组的形式有 5 5 种种种种(应用最广且最简单应用最广且最简单应用最广且最简单应用最广且最简单)内接副内接副内接副内接副 连接杆组内部构件的运动副连接杆组内部构件的运动副连接杆组内部构件的运动副连接杆组内部构件的运动副外接副外接副外接副外接副 与杆组外部构件连接的运动副与杆组外部构件连接的运动副与杆组外部构件连接的运动副与杆组外部构件连接的运动副 级杆组级杆组级杆组级杆组1 1个内接副个内接副个内接副个内接副2 2个外接副个外接副个外接副个外接副(2)(2)n n=4

19、=4,p pl l=6=6的多杆组，又叫的多杆组，又叫的多杆组，又叫的多杆组，又叫 级杆组级杆组级杆组级杆组 特征特征特征特征:杆组中具有一个三副构件。杆组中具有一个三副构件。杆组中具有一个三副构件。杆组中具有一个三副构件。常见的三种形式为（含有常见的三种形式为（含有常见的三种形式为（含有常见的三种形式为（含有3 3个内接副个内接副个内接副个内接副）(3)(3)更高级别的杆组更高级别的杆组更高级别的杆组更高级别的杆组n4n4 已无实例了已无实例了已无实例了已无实例了!第四种形式称为第四种形式称为第四种形式称为第四种形式称为IVIV级组级组级组级组。特特特特征征征征:有有有有两两两两个个个个三三

20、三三副副副副杆杆杆杆，且且且且4 4个个个个构件构成四边形结构。构件构成四边形结构。构件构成四边形结构。构件构成四边形结构。（含有含有含有含有4 4内接副内接副内接副内接副）机构组成原理：机构组成原理：机构组成原理：机构组成原理：任何机构都是由若干个基本杆组任何机构都是由若干个基本杆组任何机构都是由若干个基本杆组任何机构都是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的系统。依次连接于原动件和机架上所组成的系统。依次连接于原动件和机架上所组成的系统。依次连接于原动件和机架上所组成的系统。2 机构的组成原理机构的组成原理机构基本机构基本杆组机构基本机构基本杆组牛头刨床的组合过程牛头刨床的组合过

21、程牛头刨床的组合过程牛头刨床的组合过程 动画演示动画演示动画演示动画演示机构组成过程机构组成过程 机构创新设计应遵循的原则机构创新设计应遵循的原则 利用机构组成原理进行机构创新时，在满足相利用机构组成原理进行机构创新时，在满足相利用机构组成原理进行机构创新时，在满足相利用机构组成原理进行机构创新时，在满足相同工作要求的条件下，机构的结构越简单、杆组的同工作要求的条件下，机构的结构越简单、杆组的同工作要求的条件下，机构的结构越简单、杆组的同工作要求的条件下，机构的结构越简单、杆组的级别越低、构件数和运动副数越少越好。级别越低、构件数和运动副数越少越好。级别越低、构件数和运动副数越少越好。级别越低

22、、构件数和运动副数越少越好。机构命名方式：机构命名方式：按按所所含含最最高高杆杆组组级级别别命命名名，如如级级机机构构，级级机机构构等等。(级级级级机机机机构构构构：只只只只由由由由机机机机架架架架和和和和原原原原动动动动件件件件组组组组成成成成的的的的机构。例：杠杆机构、斜面机构机构。例：杠杆机构、斜面机构机构。例：杠杆机构、斜面机构机构。例：杠杆机构、斜面机构)结构分析目的结构分析目的结构分析目的结构分析目的 3 平面机构的结构分析平面机构的结构分析了解机构的组成，确定机构的级别。了解机构的组成，确定机构的级别。了解机构的组成，确定机构的级别。了解机构的组成，确定机构的级别。把机构分解为基

23、本杆组、机架和原动件。把机构分解为基本杆组、机架和原动件。把机构分解为基本杆组、机架和原动件。把机构分解为基本杆组、机架和原动件。结构分析的过程结构分析的过程结构分析的过程结构分析的过程拆杆组拆杆组拆杆组拆杆组 从离原动件最远的构件开始试拆，先拆从离原动件最远的构件开始试拆，先拆从离原动件最远的构件开始试拆，先拆从离原动件最远的构件开始试拆，先拆IIII级组，级组，级组，级组，若不成，再拆若不成，再拆若不成，再拆若不成，再拆IIIIII级组，每拆出一个杆组后，机构的剩级组，每拆出一个杆组后，机构的剩级组，每拆出一个杆组后，机构的剩级组，每拆出一个杆组后，机构的剩余部分仍应是一个与原机构有相同自

24、由度的机构，直余部分仍应是一个与原机构有相同自由度的机构，直余部分仍应是一个与原机构有相同自由度的机构，直余部分仍应是一个与原机构有相同自由度的机构，直到只剩原动件为止。到只剩原动件为止。到只剩原动件为止。到只剩原动件为止。杆组拆分原则杆组拆分原则杆组拆分原则杆组拆分原则 机构结构分析步骤机构结构分析步骤机构结构分析步骤机构结构分析步骤确定机构级别确定机构级别确定机构级别确定机构级别1 1、正确计算机构的自由度；、正确计算机构的自由度；、正确计算机构的自由度；、正确计算机构的自由度；2 2、根据机构拆分原则进行拆分、根据机构拆分原则进行拆分、根据机构拆分原则进行拆分、根据机构拆分原则进行拆分3

25、 3、最后定出机构的级别。、最后定出机构的级别。、最后定出机构的级别。、最后定出机构的级别。杆组拆分示例杆组拆分示例杆组拆分示例杆组拆分示例解：该机构无虚约束和局部自由度解：该机构无虚约束和局部自由度解：该机构无虚约束和局部自由度解：该机构无虚约束和局部自由度 F=35F=3527=1 27=1 该机构为该机构为该机构为该机构为IIII级机构级机构级机构级机构（一）II级杆组的类型级杆组结构形式级杆组结构形式级杆组结构形式级杆组结构形式二、杆组的基本类型二、杆组的基本类型（二）III级杆组的类型(1/2)3R3R内接副类内接副类内接副类内接副类IIIIII级杆组级杆组级杆组级杆组 2RP2RP

26、内接副类内接副类内接副类内接副类IIIIII级杆组级杆组级杆组级杆组 R2PR2P内接副类内接副类内接副类内接副类IIIIII级杆组级杆组级杆组级杆组 （二）III级杆组的类型(2/2)3P3P内接副类内接副类内接副类内接副类IIIIII级杆组级杆组级杆组级杆组 三、按机构组合原理进行机构创新设计三、按机构组合原理进行机构创新设计 机构组成原理机构组成原理机构组成原理机构组成原理为创新设计一系列的新机构提供为创新设计一系列的新机构提供为创新设计一系列的新机构提供为创新设计一系列的新机构提供了明确的途径。了明确的途径。了明确的途径。了明确的途径。IIII级杆组和级杆组和级杆组和级杆组和IIIII

27、I级杆组连接到原动件级杆组连接到原动件级杆组连接到原动件级杆组连接到原动件和机架上，可以组成和机架上，可以组成和机架上，可以组成和机架上，可以组成简单机构简单机构简单机构简单机构；再把各种；再把各种；再把各种；再把各种IIII级杆组级杆组级杆组级杆组和和和和IIIIII级杆组连接到简单机构的从动件上，可以组成级杆组连接到简单机构的从动件上，可以组成级杆组连接到简单机构的从动件上，可以组成级杆组连接到简单机构的从动件上，可以组成复杂机构复杂机构复杂机构复杂机构。依此类推，可以组成各种各样的、能实。依此类推，可以组成各种各样的、能实。依此类推，可以组成各种各样的、能实。依此类推，可以组成各种各样的

28、、能实现不同功能目标的新机构。现不同功能目标的新机构。现不同功能目标的新机构。现不同功能目标的新机构。利用机构组成原理进行机构创新设计利用机构组成原理进行机构创新设计利用机构组成原理进行机构创新设计利用机构组成原理进行机构创新设计(属于机构运属于机构运属于机构运属于机构运动方案的创新设计范畴动方案的创新设计范畴动方案的创新设计范畴动方案的创新设计范畴,原动件以作定轴转动力主原动件以作定轴转动力主原动件以作定轴转动力主原动件以作定轴转动力主)，概念，概念，概念，概念清楚，方法简单，可操作性好。但要真正满足功能清楚，方法简单，可操作性好。但要真正满足功能清楚，方法简单，可操作性好。但要真正满足功能

29、清楚，方法简单，可操作性好。但要真正满足功能要求，还必须通过尺度综合，确定待连接杆组与基要求，还必须通过尺度综合，确定待连接杆组与基要求，还必须通过尺度综合，确定待连接杆组与基要求，还必须通过尺度综合，确定待连接杆组与基本机构输出构件的连接点位置。本机构输出构件的连接点位置。本机构输出构件的连接点位置。本机构输出构件的连接点位置。（一）连接II级杆组1.连接连接RRR杆组杆组2.连接连接RRP型杆组型杆组3.RRR与与RRP杆组的混合连接杆组的混合连接（二）连接III级杆组图示机构为原动件和机架连接图示机构为原动件和机架连接图示机构为原动件和机架连接图示机构为原动件和机架连接3R3R3R3R和

30、和和和3R2RP3R2RP型型型型IIIIII级杆组组成机构的示意图。级杆组组成机构的示意图。级杆组组成机构的示意图。级杆组组成机构的示意图。四、利用机构组合原理进行机构创新设计的基本思路四、利用机构组合原理进行机构创新设计的基本思路四、利用机构组合原理进行机构创新设计的基本思路四、利用机构组合原理进行机构创新设计的基本思路 利利利利用用用用机机机机构构构构组组组组合合合合原原原原理理理理进进进进行行行行机机机机构构构构创创创创新新新新设设设设计计计计可可可可遵遵遵遵循循循循下下下下列列列列原则。原则。原则。原则。1.1.IIII级级级级机机机机构构构构的的的的综综综综合合合合方方方方法法法法

31、、分分分分析析析析方方方方法法法法已已已已经经经经成成成成熟熟熟熟，可可可可优优优优先考虑先考虑先考虑先考虑IIII级杆组进行机构的组合设计。级杆组进行机构的组合设计。级杆组进行机构的组合设计。级杆组进行机构的组合设计。2.2.掌掌掌掌握握握握IIII级级级级杆杆杆杆组组组组的的的的6 6种种种种基基基基本本本本形形形形式式式式，学学学学会会会会IIII级级级级杆杆杆杆组组组组的的的的变变变变异设计。异设计。异设计。异设计。3.3.IIII级级级级杆杆杆杆组组组组的的的的一一一一个个个个外外外外接接接接副副副副连连连连接接接接活活活活动动动动构构构构件件件件，另另另另一一一一个个个个外外外外接

32、副连接机架。接副连接机架。接副连接机架。接副连接机架。4.4.根据机构输出运动的方式选择杆组类型。输出运根据机构输出运动的方式选择杆组类型。输出运根据机构输出运动的方式选择杆组类型。输出运根据机构输出运动的方式选择杆组类型。输出运动为转动或摆动时，可优先选择带有两个转动副的杆动为转动或摆动时，可优先选择带有两个转动副的杆动为转动或摆动时，可优先选择带有两个转动副的杆动为转动或摆动时，可优先选择带有两个转动副的杆组，如组，如组，如组，如RRRRRR、RPRRPR、PRRPRR等杆组；输出运动为移动时，等杆组；输出运动为移动时，等杆组；输出运动为移动时，等杆组；输出运动为移动时，可优先选择带有移动

33、副的杆组。可优先选择带有移动副的杆组。可优先选择带有移动副的杆组。可优先选择带有移动副的杆组。5.连连接接杆杆组组法法只只能能实实现现机机构构运运动动方方案案的的创创新新设设计计，实实现现具具体体的的机机构构功功能能要要求求还还需需进进行行机机构构的的尺尺度度综综合合。综综合合过过程程与与杆杆组组的的连连接接位位置置的的确确定定有有时时需需要要反复进行，才能得到满意的设计结果。反复进行，才能得到满意的设计结果。6.连连接接杆杆组组法法也也适适合合齿齿轮轮、凸凸轮轮等等其其它它机机构构的的组合设计。组合设计。合理选择齿数合理选择齿数合理选择齿数合理选择齿数z z1 1、z z2 2，可生成任意行

34、星曲线。本例，可生成任意行星曲线。本例，可生成任意行星曲线。本例，可生成任意行星曲线。本例中的行星曲线为三段近似圆弧，连接一中的行星曲线为三段近似圆弧，连接一中的行星曲线为三段近似圆弧，连接一中的行星曲线为三段近似圆弧，连接一RRPRRP杆组，杆组，杆组，杆组，可得到滑块具有三个停顿位置的输出运动。可得到滑块具有三个停顿位置的输出运动。可得到滑块具有三个停顿位置的输出运动。可得到滑块具有三个停顿位置的输出运动。行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系RRPRRP杆组杆组杆组杆组+3-4 机构的串联组合与创新设计机构的串联组合与创新设计 一、机构的串联组合方法一、机构的串联组合方法1.基本概念基本概念

35、前前一一个个机机构构(称称为为前前置置机机构构)的的输输出出构构件件与与后后一一个个机机构构(称称为为后后置置机机构构)的的输输入入构构件件刚刚性性连连接接在在一一起起，称称之为串联组合。之为串联组合。特征特征:前置机构和后置机构都是单自由度机构。前置机构和后置机构都是单自由度机构。2.分类分类机构机构机构机构1 1机构机构机构机构2 2前置机构前置机构前置机构前置机构后置机构后置机构后置机构后置机构机构机构机构机构1 1机构机构机构机构2 2前置机构前置机构前置机构前置机构后置机构后置机构后置机构后置机构(a)I(a)I型串联型串联型串联型串联 (b)II(b)II型串型串型串型串联联联联

36、机构的串联组合框图机构的串联组合框图机构的串联组合框图机构的串联组合框图串联串联串联串联 在简单运动构件上在简单运动构件上在简单运动构件上在简单运动构件上串联串联串联串联 在平面运动构件上在平面运动构件上在平面运动构件上在平面运动构件上3.组合示例组合示例满足满足满足满足O O1 1O O2 2=ABAB=CDCD 铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构ABCDABCD滑块机构滑块机构滑块机构滑块机构DEFDEF前置机构前置机构前置机构前置机构后置机构后置机构后置机构后置机构 1 1 3 3v v5 51 12 23 34 45 56 6 1 1平行四边形平行四边形平行四边形平行四边

37、形机构机构机构机构ABCDABCD齿轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构 z z1 1、z z2 2前置机构前置机构前置机构前置机构后置机构后置机构后置机构后置机构 1 1v v2 2 1 11 1 1 12 23 34 45 5二、串联组合的基本思路二、串联组合的基本思路1 1、I I型串联型串联型串联型串联 连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构槽轮机构槽轮机构槽轮机构槽轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构不改变传动角的情况下实现增程不改变传动角的情况下实现增程不改变传动角的情况下实现增程不改变传动角的情

38、况下实现增程增力增力增力增力变速凸轮、移动凸轮变速凸轮、移动凸轮变速凸轮、移动凸轮变速凸轮、移动凸轮获得大行程摆动或移动获得大行程摆动或移动获得大行程摆动或移动获得大行程摆动或移动/增减速增减速增减速增减速减小槽轮速度波动减小槽轮速度波动减小槽轮速度波动减小槽轮速度波动拨动棘轮机构运动拨动棘轮机构运动拨动棘轮机构运动拨动棘轮机构运动凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构槽轮机构槽轮机构槽轮机构槽轮机构运用前置凸轮从动件的任意运用前置凸轮从动件的任意运用前置凸轮从动件的任意运用前置凸轮从动件的任意运动规律，

39、改善后置机构的运动规律，改善后置机构的运动规律，改善后置机构的运动规律，改善后置机构的运动特性或通过后置机构增运动特性或通过后置机构增运动特性或通过后置机构增运动特性或通过后置机构增大运动行程大运动行程大运动行程大运动行程可以演化为固定可以演化为固定可以演化为固定可以演化为固定凸轮的凸轮机构凸轮的凸轮机构凸轮的凸轮机构凸轮的凸轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构齿轮机构槽轮机构槽轮机构槽轮机构槽轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构2 2、II II型串联型串联型串联型串联 II II型串联机构一般利用连

40、型串联机构一般利用连型串联机构一般利用连型串联机构一般利用连杆机构中的连杆或周转轮系杆机构中的连杆或周转轮系杆机构中的连杆或周转轮系杆机构中的连杆或周转轮系中的行星齿轮作为前置机构中的行星齿轮作为前置机构中的行星齿轮作为前置机构中的行星齿轮作为前置机构的输出构件，利用联接处的的输出构件，利用联接处的的输出构件，利用联接处的的输出构件，利用联接处的特殊轨迹，使输出件实现所特殊轨迹，使输出件实现所特殊轨迹，使输出件实现所特殊轨迹，使输出件实现所需要的运动规律。需要的运动规律。需要的运动规律。需要的运动规律。自动上料机自动上料机自动上料机自动上料机1.实现后置机构的速度变换实现后置机构的速度变换实现

41、连杆机构实现连杆机构实现连杆机构实现连杆机构/凸轮机构等后置机构速度变换的串联组合示意图凸轮机构等后置机构速度变换的串联组合示意图凸轮机构等后置机构速度变换的串联组合示意图凸轮机构等后置机构速度变换的串联组合示意图工工程程中中应应用用的的原原动动机机大大都都采采用用输输出出转转速速较较高高的的电电动动机机或或内内燃燃机机。为为满满足足后后置置机机构构低低速速或或变变速速的的工工作作要要求求，前前置置机机构构常常采采用用各各种种齿齿轮轮机机构构、齿齿轮轮机机构构与与V带带传传动动或或链链传传动动机机构构。其其中中齿齿轮轮机机构构已已经经标标准准化化、系系列列化化，是是应应用最为广泛的实现速度变换

42、的前置机构。用最为广泛的实现速度变换的前置机构。2.实现后置机构的运动变换实现后置机构的运动变换改变后置机构运动规律的组合示意图改变后置机构运动规律的组合示意图单单一一机机构构的的运运动动规规律律受受到到机机构构类类型型的的限限制制，如如曲曲柄柄滑滑块块机机构构的的滑滑块块或或曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构的的摇摇杆杆很很难难获获得得等等速速运运动动。串串联联一一个个前前置置连连杆杆机机构构，并并通通过过适适当当的的尺尺度度综合，可使后置连杆机构获得预期的运动规律。综合，可使后置连杆机构获得预期的运动规律。在满足运动要求的前提下，运动链尽量短在满足运动要求的前提下，运动链尽量短 串串联联组组合合系系

43、统统的的总总机机械械效效率率等等于于各各机机构构的的机机械械效效率率连连乘乘积积，运运动动链链过过长长会会降降低低系系统统的的机机械械效效率率，同同时时也也会会导导致致传传动动误误差差的的增增大大。在在进进行行机机构构的的串串联联组组合合时时应力求运动链最短。应力求运动链最短。注意：注意：3-5 机构的并联组合与创新设计机构的并联组合与创新设计一、机构的并联组合方法一、机构的并联组合方法1.基本概念基本概念 若若若若干干干干个个个个单单单单自自自自由由由由度度度度的的的的基基基基本本本本机机机机构构构构的的的的输输输输入入入入(或或或或输输输输出出出出)构构构构件件件件连连连连接接接接在在在在

44、一一一一起起起起，保保保保留留留留各各各各自自自自的的的的输输输输出出出出(或或或或输输输输入入入入)运运运运动动动动；或或或或有有有有共共共共同的输入构件与输出构件的连接，称为并行连接。同的输入构件与输出构件的连接，称为并行连接。同的输入构件与输出构件的连接，称为并行连接。同的输入构件与输出构件的连接，称为并行连接。特征特征特征特征：各基本机构均是单自由度机构。：各基本机构均是单自由度机构。：各基本机构均是单自由度机构。：各基本机构均是单自由度机构。2.分类分类机构机构机构机构1 1机构机构机构机构i i机构机构机构机构1 1机构机构机构机构i i机构机构机构机构1 1机构机构机构机构i i

45、(a)I(a)I型并联型并联型并联型并联 (b)II(b)II型并联型并联型并联型并联 (c)III(c)III型并联型并联型并联型并联 (并行联接并行联接并行联接并行联接)机构并联组合框图机构并联组合框图机构并联组合框图机构并联组合框图 3.组合示例组合示例两曲柄摇杆机构的并联组合两曲柄摇杆机构的并联组合两曲柄摇杆机构的并联组合两曲柄摇杆机构的并联组合两曲柄滑块机构的并联组合两曲柄滑块机构的并联组合两曲柄滑块机构的并联组合两曲柄滑块机构的并联组合I I型型型型并并并并联联联联组组组组合合合合机机机机构构构构可可可可实实实实现现现现机机机机构构构构的的的的惯惯惯惯性性性性力力力力完完完完全全全

46、全平平平平衡或部分平衡，还可实现运动的分流。衡或部分平衡，还可实现运动的分流。衡或部分平衡，还可实现运动的分流。衡或部分平衡，还可实现运动的分流。I型并联组合机构型并联组合机构II型并联组合机构型并联组合机构型型型型并并并并联联联联组组组组合合合合机机机机构构构构可可可可实实实实现现现现运运运运动动动动的的的的合合合合成成成成，这这这这类类类类组合方法是设计多缸发动机的理论依据。组合方法是设计多缸发动机的理论依据。组合方法是设计多缸发动机的理论依据。组合方法是设计多缸发动机的理论依据。四个主动滑块的移动共同驱动一个曲柄的输出四个主动滑块的移动共同驱动一个曲柄的输出四个主动滑块的移动共同驱动一个

47、曲柄的输出四个主动滑块的移动共同驱动一个曲柄的输出图图示示压压床床机机构构为为III型型并并联联组组合合机机构构。图图中中，共共同同的的输输入入构构件件为为以以O为为圆圆心心的的小小带带轮轮，共共同同的的输输出出构件为滑块构件为滑块KF。III型并联组合机构型并联组合机构IIIIII型并联组合机构常应用在压力机中。型并联组合机构常应用在压力机中。型并联组合机构常应用在压力机中。型并联组合机构常应用在压力机中。二、并联组合的基本思路二、并联组合的基本思路1.对称并联相同机构，实现机构的平衡对称并联相同机构，实现机构的平衡 通通过过对对称称并并联联同同类类机机构构，可可以以实实现现机机构构惯惯性性

48、力力的的部部分分平平衡衡与与完完全全平平衡衡。利利用用I型型并并联联组组合合可可实现此类目的。实现此类目的。2.实现运动的分解与合成实现运动的分解与合成I I型型型型并并并并联联联联组组组组合合合合可可可可以以以以实实实实现现现现运运运运动动动动的的的的分分分分解解解解，IIII型型型型并并并并联联联联组组组组合合合合可以实现运动的合成。可以实现运动的合成。可以实现运动的合成。可以实现运动的合成。3.改善机构受力状态改善机构受力状态(1/2)IIIIII型型型型并并并并联联联联组组组组合合合合机机机机构构构构可可可可使使使使机机机机构构构构的的的的受受受受力力力力状状状状况况况况大大大大大大大

49、大改改改改善善善善，因而在冲床、压床机构中得到广泛的应用。因而在冲床、压床机构中得到广泛的应用。因而在冲床、压床机构中得到广泛的应用。因而在冲床、压床机构中得到广泛的应用。曲曲曲曲柄柄柄柄驱驱驱驱动动动动两两两两套套套套相相相相同同同同的的的的串串串串联联联联机机机机构构构构，再再再再通通通通过过过过滑滑滑滑块块块块输输输输出出出出动动动动力力力力，不不不不但但但但减减减减小小小小了了了了边边边边路路路路机机机机构构构构的的的的受受受受力力力力，而而而而且且且且使使使使滑滑滑滑块块块块受受受受力均衡。力均衡。力均衡。力均衡。3.改善机构受力状态改善机构受力状态(2/2)将将将将三三三三组组组组

50、图图图图3-34b3-34b所所所所示示示示的的的的平平平平动动动动齿齿齿齿轮轮轮轮机机机机构构构构并并并并联联联联组组组组合合合合后后后后，可可可可得得得得到到到到图图图图3-403-40所所所所示示示示的的的的三三三三环环环环减减减减速速速速器器器器机机机机构构构构。三三三三个个个个平平平平动动动动齿齿齿齿轮轮轮轮共共共共同同同同驱驱驱驱动动动动一一一一个个个个外外外外齿齿齿齿轮轮轮轮减减减减速速速速输输输输出出出出，不不不不但但但但增增增增加加加加了了了了运运运运动动动动平平平平稳稳稳稳性性性性，而而而而且改善了传力性能。且改善了传力性能。且改善了传力性能。且改善了传力性能。平动齿轮机构