機構的組合創(chuàng)新

1、第五章機構的創(chuàng)新 機構的組合創(chuàng)新機構的組合創(chuàng)新 隨著機械化和自動化程度的不斷提高，對機構輸出隨著機械化和自動化程度的不斷提高，對機構輸出的運動學和動力學特性的要求也變得更加復雜多樣。的運動學和動力學特性的要求也變得更加復雜多樣。 連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等基本機構往往不連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等基本機構往往不能滿足各種復雜多樣的要求。能滿足各種復雜多樣的要求。 為了滿足一些特定的要求，常常將各種基本機構以為了滿足一些特定的要求，常常將各種基本機構以一定的方式加以組合后使用，稱為組合機構。一定的方式加以組合后使用，稱為組合機構。概述概述第一節(jié)第一節(jié) 機構組合的基本概念機構組合的基本概念一

2、、基本機構的概念一、基本機構的概念1 1、最簡機構、最簡機構 把由把由2 2個構件和個構件和1 1個運動副組成的開鏈機構稱個運動副組成的開鏈機構稱為最簡單的機構，簡稱最簡機構。其要素是組為最簡單的機構，簡稱最簡機構。其要素是組成機構的最多構件為成機構的最多構件為2 2且為開鏈機構。且為開鏈機構。 2112原動機的機構簡圖為最簡機構原動機的機構簡圖為最簡機構2 2、基本機構、基本機構把含有把含有3 3個構件以上、且不能再進行拆分的閉個構件以上、且不能再進行拆分的閉鏈機構稱為基本機構。其要素是閉鏈且不可拆鏈機構稱為基本機構。其要素是閉鏈且不可拆分性。分性。 CBDAz1z2o1o2HCAB3 3、

3、基本機構的應用、基本機構的應用1 1） 基本機構的單獨使用基本機構的單獨使用 基本機構可以直接應用在機械裝置中，基本機構可以直接應用在機械裝置中，只有一些簡單機械中才包含一個基本機構，如只有一些簡單機械中才包含一個基本機構，如空氣壓縮機中包含一個曲柄滑塊機構。空氣壓縮機中包含一個曲柄滑塊機構。2 2 ）互不連接的基本機構的組合）互不連接的基本機構的組合 若干個互不連接、單獨工作的基本機構可若干個互不連接、單獨工作的基本機構可以組成復雜的機械系統(tǒng)。各基本機構之間進行以組成復雜的機械系統(tǒng)。各基本機構之間進行運動協(xié)調(diào)設計。運動協(xié)調(diào)設計。 圖示壓片機由三個獨立工作的機構組成，各機構之間的運動必須滿足協(xié)

4、調(diào)關系3 3）各基本機構互相連接的組合）各基本機構互相連接的組合各基本機構通過某種連接方法組合在一起，形各基本機構通過某種連接方法組合在一起，形成一個較復雜的機械系統(tǒng)，這類機械是工程中成一個較復雜的機械系統(tǒng)，這類機械是工程中應用最廣泛、也是最普遍的。應用最廣泛、也是最普遍的。基本機構的連接組合方式主要有：串聯(lián)組合、基本機構的連接組合方式主要有：串聯(lián)組合、并聯(lián)組合、疊加組合和封閉組合等。其中串聯(lián)并聯(lián)組合、疊加組合和封閉組合等。其中串聯(lián)組合是應用最普遍的組合。組合是應用最普遍的組合。v機構的組合原理，是指將幾個基本機構按一定的原機構的組合原理，是指將幾個基本機構按一定的原則或規(guī)律，組合成一個復雜的

5、機構，這個復雜的機則或規(guī)律，組合成一個復雜的機構，這個復雜的機構有兩種形式，一種是由幾種基本機構融合成性能構有兩種形式，一種是由幾種基本機構融合成性能更加完善、運動形式更加多樣化的新機構更加完善、運動形式更加多樣化的新機構組合組合機構；另一種則是由幾種基本機構組合在一起，組機構；另一種則是由幾種基本機構組合在一起，組合體的各基本機構還保持各自特性，但需要各個機合體的各基本機構還保持各自特性，但需要各個機構的運動或動作協(xié)調(diào)配合，以實現(xiàn)組合的目的，這構的運動或動作協(xié)調(diào)配合，以實現(xiàn)組合的目的，這種形式被稱為機構的組合。種形式被稱為機構的組合。v基本機構主要是指機械中最常用的、最簡單的一些基本機構主要

6、是指機械中最常用的、最簡單的一些機構，如四連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇機構，如四連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運動機構等。利用這些基本機構的良好性能，改善運動機構等。利用這些基本機構的良好性能，改善它們的不良特性，運用機構組合原理構造出既滿足它們的不良特性，運用機構組合原理構造出既滿足工作要求，又具有良好運動和動力性能的機構。工作要求，又具有良好運動和動力性能的機構。 總結常用的機構組合方法如下。常用的機構組合方法如下。1 1、利用機構的組成原理，不斷連接各類桿組、利用機構的組成原理，不斷連接各類桿組2 2、按照串聯(lián)規(guī)則組合基本機構、按照串聯(lián)規(guī)則組合基本機構3 3、按照并聯(lián)規(guī)則組合基

7、本機構、按照并聯(lián)規(guī)則組合基本機構4 4、按照疊加規(guī)則組合基本機構、按照疊加規(guī)則組合基本機構5 5、按照封閉規(guī)則組合基本機構、按照封閉規(guī)則組合基本機構6 6、上述方法的混合連接，、上述方法的混合連接，可得到復雜的機構系統(tǒng)。可得到復雜的機構系統(tǒng)。CBDAz1z2o1o2CABBC串聯(lián)組合并聯(lián)組合第二節(jié)第二節(jié) 機構組成原理與機構創(chuàng)新設計機構組成原理與機構創(chuàng)新設計一、一、IIII級桿組的類型級桿組的類型 n=2n=2，P Pl l=3=3的桿組，為的桿組，為II級桿組。級桿組。當內(nèi)接副為轉(zhuǎn)動副時，兩個外接副可同時為轉(zhuǎn)當內(nèi)接副為轉(zhuǎn)動副時，兩個外接副可同時為轉(zhuǎn)動副，也可以一個為轉(zhuǎn)動副，另一個為移動副，動副

8、，也可以一個為轉(zhuǎn)動副，另一個為移動副，或者兩個外接副同時為移動副或者兩個外接副同時為移動副023lpnIIII級桿組分類圖級桿組分類圖 RRRPRRRRPRPPPRRPPRRPR內(nèi)接副為轉(zhuǎn)動副內(nèi)接副為轉(zhuǎn)動副內(nèi)接副為移動副內(nèi)接副為移動副 級桿組分類圖級桿組分類圖 3R3R桿組桿組( (以三個內(nèi)接副開始以三個內(nèi)接副開始) )3R3RPRRRRRRRRRPPRRPPRRP3R2RP3RR2P3R3P2RP3R2RP2RP2RPR2P2RP3P2RP2RP桿組桿組R2PR2P桿組桿組R2P3RR2P2RPR2PR2PR2P3P3P3P桿組桿組3P3R3PR2P 3P3P 3P2RP三、機構組成原理與機

9、構創(chuàng)新設計三、機構組成原理與機構創(chuàng)新設計1 1、機構組成原理、機構組成原理 把基本桿組依次連接到原動件和機架上，把基本桿組依次連接到原動件和機架上，可以組成新機構。機構組合原理為創(chuàng)新設計一可以組成新機構。機構組合原理為創(chuàng)新設計一系列的新機構提供了明確的途徑。系列的新機構提供了明確的途徑。2 2、機構組成原理與機構創(chuàng)新、機構組成原理與機構創(chuàng)新 把前述的各種把前述的各種IIII級桿組和級桿組和IIIIII級桿組連接到級桿組連接到原動件和機構上，可以組成基本機構；再把各原動件和機構上，可以組成基本機構；再把各種種IIII級桿組和級桿組和IIIIII級桿組連接到基本機構的從動級桿組連接到基本機構的從動

10、件上，可以組成復雜的機構系統(tǒng)。件上，可以組成復雜的機構系統(tǒng)。BCA+=BCADE+DE=BCARRP桿組連接到原動件和機架上桿組連接到原動件和機架上連接連接 級級桿組桿組BCDABCDAEFG+BCDAEFG=BEFGCDARRRRRR桿組連接到原動件和機架上桿組連接到原動件和機架上RRRRRR桿組連接機構的從動件桿組連接機構的從動件和機架上和機架上連接連接級級桿組到一個原動件和機架上桿組到一個原動件和機架上ABCFGDEABCFGDE=+ABCFGDE=+ABCFGDEHKKH3R3R3R3R桿組連接到三個原動件桿組連接到三個原動件( (并聯(lián)機構并聯(lián)機構) )A+FGCEBD=AFGCEBD

11、3R2RP3R2RP桿組連接到一個原動件和機架上桿組連接到一個原動件和機架上桿組類型很多桿組類型很多, ,把基本桿組連接到原動件和把基本桿組連接到原動件和機架上可組成新機構。把機架上可組成新機構。把基本桿組再連接到基本桿組再連接到機構的從動件和機架上可組成復雜機構。機構的從動件和機架上可組成復雜機構。第三節(jié)第三節(jié) 機構的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設計機構的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設計一、機構的串聯(lián)組合一、機構的串聯(lián)組合1 1、基本概念、基本概念 前一個機構的輸出構件與后一個機構的輸前一個機構的輸出構件與后一個機構的輸入構件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。前入構件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。前一個機構稱為前置機構

12、，后一個機構稱為后置一個機構稱為前置機構，后一個機構稱為后置機構。其特征是前置機構和后置機構都是單自機構。其特征是前置機構和后置機構都是單自由度的機構。由度的機構。機構機構1機構機構2機構機構1機構機構2前置機構前置機構后置機構后置機構 I I型串聯(lián)型串聯(lián) 前置機構前置機構后置機構后置機構IIII型串聯(lián)型串聯(lián)2、串聯(lián)組合分類、串聯(lián)組合分類v二、串聯(lián)式機構組合與創(chuàng)新v1.1.串聯(lián)式機構組合的原理與創(chuàng)新方法串聯(lián)式機構組合的原理與創(chuàng)新方法 v串聯(lián)式機構組合是指若干個單自由度的基本機構順串聯(lián)式機構組合是指若干個單自由度的基本機構順序聯(lián)接，以前一個機構的輸出構件作為后一個機構序聯(lián)接，以前一個機構的輸出構

13、件作為后一個機構的輸入構件的機構組合方式。的輸入構件的機構組合方式。v2.2.串聯(lián)式機構組合的主要功能分析串聯(lián)式機構組合的主要功能分析v(1)(1)型串聯(lián)式組合型串聯(lián)式組合v1)1)前置子機構為連桿機構前置子機構為連桿機構連桿機構的輸出構件一連桿機構的輸出構件一般是連架桿，它能實現(xiàn)往復擺動、往復移動及變速般是連架桿，它能實現(xiàn)往復擺動、往復移動及變速轉(zhuǎn)動輸出，可具有急回特性。常采用的后置子機構轉(zhuǎn)動輸出，可具有急回特性。常采用的后置子機構有：連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、槽輪機構、有：連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、槽輪機構、棘輪機構。棘輪機構。v例例 圖示的縫紉機梭心擺動機構，圖示的縫紉機梭心擺動

14、機構，前置子機構為鉸鏈四桿機構，后置前置子機構為鉸鏈四桿機構，后置子機構為導桿機構，其中導桿子機構為導桿機構，其中導桿O OB BC C與搖桿與搖桿O OB BB B聯(lián)為一體。當主動曲柄聯(lián)為一體。當主動曲柄O OA AA A回轉(zhuǎn)時，從動搖桿回轉(zhuǎn)時，從動搖桿O OB BB B作往復擺作往復擺動，其最大擺角為動，其最大擺角為 3 3，該擺角滿足，該擺角滿足不了縫紉機梭心擺動的擺角要求，不了縫紉機梭心擺動的擺角要求，為此，通過串聯(lián)一導桿機構，則搖為此，通過串聯(lián)一導桿機構，則搖桿桿O OC CC C的擺角的擺角 5 5可達可達200200左右，增左右，增大了輸出擺角，即可滿足縫紉機梭大了輸出擺角，即可

15、滿足縫紉機梭心的擺動要求。該串聯(lián)式機構組合心的擺動要求。該串聯(lián)式機構組合實現(xiàn)了輸出擺角增大作用。實現(xiàn)了輸出擺角增大作用。 v例例 圖示連桿齒輪齒條行程倍增機構，前置子機構圖示連桿齒輪齒條行程倍增機構，前置子機構為連桿機構，后置子機構為齒輪齒條機構。主動曲為連桿機構，后置子機構為齒輪齒條機構。主動曲柄柄1 1轉(zhuǎn)動，推動齒輪轉(zhuǎn)動，推動齒輪3 3與上、下齒條與上、下齒條4 4、5 5嚙合傳動，嚙合傳動，上齒條上齒條4 4固定，下齒條固定，下齒條5 5作往復移動，其行程作往復移動，其行程H=H=4 4R R，即把連桿機構的輸出行程擴大了一倍。顯然，在輸即把連桿機構的輸出行程擴大了一倍。顯然，在輸出位移

16、相同的前提下，其曲柄比一般對心曲柄滑塊出位移相同的前提下，其曲柄比一般對心曲柄滑塊機構的曲柄可縮小一半，從而可縮小整個機構尺寸。機構的曲柄可縮小一半，從而可縮小整個機構尺寸。若將齒輪若將齒輪3 3改為雙聯(lián)齒輪改為雙聯(lián)齒輪3-33-3，節(jié)圓半徑分別為，節(jié)圓半徑分別為r r3 3、r r33，齒輪，齒輪3 3與固定齒條與固定齒條4 4嚙合，齒輪嚙合，齒輪33與移動齒條與移動齒條5 5嚙合，其行程為嚙合，其行程為 RrrH3312當當 時，時，H4R。該串聯(lián)式機構組合，該串聯(lián)式機構組合，實現(xiàn)了輸出行程成實現(xiàn)了輸出行程成倍增大作用。倍增大作用。 33rrv2)2)前置子機構為凸輪機構前置子機構為凸輪機

17、構通常后置子機構利用通常后置子機構利用凸輪機構輸出構件的運動規(guī)律，改善后置子機構的凸輪機構輸出構件的運動規(guī)律，改善后置子機構的運動特性，或使其運動行程增大。后置子機構可以運動特性，或使其運動行程增大。后置子機構可以是連桿機構、齒輪機構、槽輪機構等。是連桿機構、齒輪機構、槽輪機構等。例例 增大運動行程的凸增大運動行程的凸輪輪連桿機構，前置子機構連桿機構，前置子機構為擺動從動件凸輪機構，后為擺動從動件凸輪機構，后置子機構為搖桿滑塊機構。置子機構為搖桿滑塊機構。凸輪機構的從動件與搖桿滑凸輪機構的從動件與搖桿滑塊機構的主動件聯(lián)為一體。塊機構的主動件聯(lián)為一體。該機構利用一個輸出端半徑該機構利用一個輸出端

18、半徑r r2 2大于輸入端半徑大于輸入端半徑r r1 1的搖桿的搖桿BACBAC，使，使C C點的位移大于點的位移大于B B點點的位移，從而可在凸輪尺寸的位移，從而可在凸輪尺寸較小的情況下，使滑塊獲得較小的情況下，使滑塊獲得較大行程。較大行程。v3)3)前置子機構為齒輪機構前置子機構為齒輪機構 齒輪機構的輸出通常為齒輪機構的輸出通常為轉(zhuǎn)動或移動。后置子機構可以是各種類型的基本機轉(zhuǎn)動或移動。后置子機構可以是各種類型的基本機構，可獲得各種減速、增速以及其它的功能要求。構，可獲得各種減速、增速以及其它的功能要求。v例例 齒輪和圓柱凸輪組合的行程增大（減?。C構，前置子齒輪和圓柱凸輪組合的行程增大（減

19、?。C構，前置子機構為齒輪機構，后置子機構為圓柱凸輪機構。齒輪機構為齒輪機構，后置子機構為圓柱凸輪機構。齒輪2 2與凸輪與凸輪3 3、5 5固定聯(lián)接，齒輪固定聯(lián)接，齒輪1 1轉(zhuǎn)動時，齒輪轉(zhuǎn)動時，齒輪2 2帶動凸輪一起轉(zhuǎn)動，但帶動凸輪一起轉(zhuǎn)動，但由于凸輪機構由于凸輪機構5 54 4中的從動件中的從動件4 4不能左右移動，故凸輪不能左右移動，故凸輪5 5邊轉(zhuǎn)邊轉(zhuǎn)邊移，凸輪邊移，凸輪3 3也邊轉(zhuǎn)邊移，帶動從動件也邊轉(zhuǎn)邊移，帶動從動件6 6往復移動，使從動往復移動，使從動件件6 6的行程增大或減小。若凸的行程增大或減小。若凸輪輪3 3、5 5曲線槽的升程分別是曲線槽的升程分別是s s3 3、s s5

20、5，從動件，從動件6 6的移距的移距s s6 6則是則是s s3 3與與s s5 5的合成：的合成：若兩凸輪的曲線槽同向時，上若兩凸輪的曲線槽同向時，上式用正號，即機構為行程增大式用正號，即機構為行程增大機構；曲線槽反向時用負號，機構；曲線槽反向時用負號，即機構為行程減小機構。即機構為行程減小機構。 536sssv(2)(2)型串聯(lián)式組合型串聯(lián)式組合 后置子機構的輸入構件，一般與前置子機構中作后置子機構的輸入構件，一般與前置子機構中作平面復雜運動的連桿在某一點聯(lián)接。利用前置子機構平面復雜運動的連桿在某一點聯(lián)接。利用前置子機構與后置子機構聯(lián)接點處的特殊運動軌跡與后置子機構聯(lián)接點處的特殊運動軌跡直

21、線、圓直線、圓弧曲線、弧曲線、“8”8”字自交形曲線等，使機構的輸出構件字自交形曲線等，使機構的輸出構件獲得某些特殊的運動規(guī)律，如停歇、行程兩次重復等。獲得某些特殊的運動規(guī)律，如停歇、行程兩次重復等。 例例 圖示六桿機構，在一個運動循環(huán)圖示六桿機構，在一個運動循環(huán)內(nèi)，滑塊可實現(xiàn)兩個不同的行程。連內(nèi)，滑塊可實現(xiàn)兩個不同的行程。連桿桿2 2的的A A點的運動軌跡為一個橫向點的運動軌跡為一個橫向8 8字字形的曲線，構件形的曲線，構件4 4與連桿與連桿2 2在在A A點鉸接，點鉸接，與滑塊與滑塊5 5在在F F點鉸接，滑塊點鉸接，滑塊5 5可沿固定可沿固定導路移動。這樣，當曲柄導路移動。這樣，當曲柄1

22、 1回轉(zhuǎn)一周回轉(zhuǎn)一周時，滑塊時，滑塊5 5可往復移動兩次?？赏鶑鸵苿觾纱巍?三、機構串聯(lián)組合基本思路三、機構串聯(lián)組合基本思路1、實現(xiàn)后置機構的運動規(guī)律的變換、實現(xiàn)后置機構的運動規(guī)律的變換2、實現(xiàn)后置機構的速度變換、實現(xiàn)后置機構的速度變換3、串聯(lián)時運動鏈盡量要短、串聯(lián)時運動鏈盡量要短（在滿足要求前提下）（在滿足要求前提下）BCDAEFZ1CABDZ2I I型串聯(lián)組合型串聯(lián)組合IIII型串聯(lián)組合型串聯(lián)組合前置機構中做簡單運動的構件與后置機構的前置機構中做簡單運動的構件與后置機構的原動件連接。原動件連接。前置機構中做復雜運動的構件與后置機構的前置機構中做復雜運動的構件與后置機構的原動件連接。原動件連

23、接。CBDAz1z2EACBD減少連桿機構的速度減少連桿機構的速度改變滑塊的運動規(guī)律改變滑塊的運動規(guī)律組合實例：組合實例：S停歇停歇St例例 帶有近似停歇的往復運動機構帶有近似停歇的往復運動機構 ( (一種串聯(lián)式組合機構一種串聯(lián)式組合機構) )組合機構的實例組合機構的實例 設計一個往復運動機構。在滑塊設計一個往復運動機構。在滑塊運動到最遠點時，有一段時間近似運動到最遠點時，有一段時間近似停歇。停歇。 設想，若用一個做一般平面運動設想，若用一個做一般平面運動的連桿來帶動滑塊。的連桿來帶動滑塊。 要產(chǎn)生近似停歇，則連桿的左端要產(chǎn)生近似停歇，則連桿的左端點在一段時間應走出一段近似圓弧。點在一段時間應

24、走出一段近似圓弧。 什么樣的機構能產(chǎn)生一段圓弧呢？什么樣的機構能產(chǎn)生一段圓弧呢？旋輪線旋輪線4:dD3:dD 一個小圓在一個大圓內(nèi)做純一個小圓在一個大圓內(nèi)做純滾動時，小圓上的一點走出的軌滾動時，小圓上的一點走出的軌跡稱為旋輪線。跡稱為旋輪線。 旋輪線的一段近似一段圓弧。旋輪線的一段近似一段圓弧。 機構的設計機構的設計 S一種齒輪連桿機構一種齒輪連桿機構 停歇停歇StA B C 旋輪線旋輪線 AB 段段 滑塊向右運動滑塊向右運動旋輪線旋輪線 BC 段段 滑塊近似停歇滑塊近似停歇旋輪線旋輪線 CA 段段 滑塊向左運動滑塊向左運動 機構的結構分析機構的結構分析 S1PIII1軌跡軌跡PS串聯(lián)式組合機

25、構串聯(lián)式組合機構一個周轉(zhuǎn)齒輪機構一個周轉(zhuǎn)齒輪機構 一個二桿組一個二桿組 III串聯(lián)式組合機構串聯(lián)式組合機構將兩個或更多的單自由度機構前后相接，前一個機將兩個或更多的單自由度機構前后相接，前一個機構的輸出即作為后一個機構的輸入。構的輸出即作為后一個機構的輸入。第四節(jié)第四節(jié) 機構的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設機構的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設計計一、機構的并聯(lián)組合一、機構的并聯(lián)組合1 1、基本概念、基本概念 若干個單自由度的基本機構的輸入構件若干個單自由度的基本機構的輸入構件連接在一起，保留各自的輸出運動；或若干個連接在一起，保留各自的輸出運動；或若干個單自由度機構的輸出構件連接在一起，保留各單自由度機構的輸出構件連接在

26、一起，保留各自的輸入運動；或輸入構件連接在一起、輸出自的輸入運動；或輸入構件連接在一起、輸出構件也連接在一起；均稱為并行連接。其特征構件也連接在一起；均稱為并行連接。其特征是各基本機構均是單自由度機構。是各基本機構均是單自由度機構。機構機構1機構機構j機構機構1機構機構j機構機構1機構機構j3）III型并聯(lián)機構系統(tǒng)型并聯(lián)機構系統(tǒng)1) I型并聯(lián)機構系統(tǒng)型并聯(lián)機構系統(tǒng) 2）II型并聯(lián)機構系統(tǒng)型并聯(lián)機構系統(tǒng) OUTPUTINPUT2 2、并聯(lián)組合分類、并聯(lián)組合分類3 3、并聯(lián)組合實例、并聯(lián)組合實例CABBCC4BAOC3C2C1I型并聯(lián)機構型并聯(lián)機構II型并聯(lián)機構型并聯(lián)機構 A1B1B2C1C2O2

27、O1E1E2E2E1III型并聯(lián)機構型并聯(lián)機構 v二、并聯(lián)式機構組合與創(chuàng)新v1.1.并聯(lián)式機構組合原理與創(chuàng)新方法并聯(lián)式機構組合原理與創(chuàng)新方法 兩個或兩個以上基本機構并列布置，稱為并聯(lián)式機構組合。兩個或兩個以上基本機構并列布置，稱為并聯(lián)式機構組合。v型并聯(lián)型并聯(lián)各個基本機構有共同的輸入構件，但卻有各自各個基本機構有共同的輸入構件，但卻有各自的輸出構件。；的輸出構件。；v型并聯(lián)型并聯(lián)各個基本機構具有各自的輸入構件，而有共同各個基本機構具有各自的輸入構件，而有共同的輸出構件的輸出構件v型并聯(lián)型并聯(lián)各個基本機構有共同的輸入與輸出構件；各個基本機構有共同的輸入與輸出構件；v按輸出運動的性質(zhì)劃分按輸出運動

28、的性質(zhì)劃分：v簡單型并聯(lián)式機構組合，輸入或輸出運動的性質(zhì)是簡單的移簡單型并聯(lián)式機構組合，輸入或輸出運動的性質(zhì)是簡單的移動、轉(zhuǎn)動或擺動。動、轉(zhuǎn)動或擺動。 v復雜型并聯(lián)式機構組合復雜型并聯(lián)式機構組合 ，主要用于實現(xiàn)復雜的運動或動作要，主要用于實現(xiàn)復雜的運動或動作要求，它的輸出形式一般按功能要求而設定。求，它的輸出形式一般按功能要求而設定。 v2.2.并聯(lián)式機構組合的主要功能分析并聯(lián)式機構組合的主要功能分析v(1)(1)型并聯(lián)式組合型并聯(lián)式組合相當于運動的合成，設計時相當于運動的合成，設計時要求兩個并聯(lián)的機構要協(xié)調(diào)，以滿足所要求的輸出要求兩個并聯(lián)的機構要協(xié)調(diào)，以滿足所要求的輸出運動。運動。v例例 圖

29、示多缸發(fā)動機曲柄連桿機構，由多個曲柄滑圖示多缸發(fā)動機曲柄連桿機構，由多個曲柄滑塊機構并聯(lián)組合而成。各曲柄滑塊機構的曲柄為塊機構并聯(lián)組合而成。各曲柄滑塊機構的曲柄為制成一體的曲軸，當運制成一體的曲軸，當運動由各曲柄滑塊機構的動由各曲柄滑塊機構的活塞輸入時，曲柄即可活塞輸入時，曲柄即可實現(xiàn)無止點位置的定軸實現(xiàn)無止點位置的定軸回轉(zhuǎn)運動，且具有良好回轉(zhuǎn)運動，且具有良好的平衡、減振作用。的平衡、減振作用。v(2)(2)型并聯(lián)式組合型并聯(lián)式組合相當于將一個運動分解為兩相當于將一個運動分解為兩個運動，再將這兩個運動合成為一個運動輸出。個運動，再將這兩個運動合成為一個運動輸出。v例例 圖示間歇傳送機構，由兩個

30、齒輪機構和兩個連桿圖示間歇傳送機構，由兩個齒輪機構和兩個連桿機構組成。齒輪機構組成。齒輪1 1經(jīng)兩個齒輪經(jīng)兩個齒輪2 2與與22帶動一對曲柄帶動一對曲柄3 3與與33同步轉(zhuǎn)動，曲柄使連桿同步轉(zhuǎn)動，曲柄使連桿4 4（送料動梁）平動，（送料動梁）平動，5 5為工作滑軌，為工作滑軌，6 6為被推送的工件。由于動梁為被推送的工件。由于動梁上任一點的運動軌跡如圖中上任一點的運動軌跡如圖中點劃線所示，故可間歇地推點劃線所示，故可間歇地推送工件。該機構將齒輪機構送工件。該機構將齒輪機構的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇運動，的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為間歇運動，運動可靠，常用于自動機的運動可靠，常用于自動機的物料間歇送進。物料間歇送

31、進。 v(3)(3)型并聯(lián)組合型并聯(lián)組合相當于運動的分解，其主要功相當于運動的分解，其主要功能是實現(xiàn)兩個運動輸出，而這兩個運動又相互配合，能是實現(xiàn)兩個運動輸出，而這兩個運動又相互配合，完成較復雜的工藝動作。完成較復雜的工藝動作。v例例 圖示沖壓機凸輪連桿機構，輸入機構為兩個固接圖示沖壓機凸輪連桿機構，輸入機構為兩個固接在一起的盤狀凸輪，凸輪在一起的盤狀凸輪，凸輪1 1與推桿與推桿2 2組成移動從動件組成移動從動件凸輪機構，凸輪凸輪機構，凸輪11和擺桿和擺桿3 3組成擺動從動件凸輪機組成擺動從動件凸輪機構，當凸輪構，當凸輪1-11-1轉(zhuǎn)動時，推桿轉(zhuǎn)動時，推桿2 2實現(xiàn)左右移實現(xiàn)左右移動，同時，擺

32、桿動，同時，擺桿3 3實現(xiàn)擺動，實現(xiàn)擺動，并帶動連桿機構運動，使從并帶動連桿機構運動，使從動構件滑塊動構件滑塊5 5沿固聯(lián)在推桿沿固聯(lián)在推桿2 2上的滑道上下移動。設計凸上的滑道上下移動。設計凸輪時應注意推桿輪時應注意推桿2 2與滑塊與滑塊5 5的的時序關系。時序關系。三、并聯(lián)組合的基本思路三、并聯(lián)組合的基本思路1 1、對稱并聯(lián)相同的機構，可實現(xiàn)機構的平衡。、對稱并聯(lián)相同的機構，可實現(xiàn)機構的平衡。2 2、實現(xiàn)運動的分解與合成、實現(xiàn)運動的分解與合成3 3、改善機構受力狀態(tài)、改善機構受力狀態(tài)Z1C1AB1DZ2B3B2C2C3組合實例組合實例例例 電影片抓片機構電影片抓片機構 （一種并聯(lián)式組合機構

33、）（一種并聯(lián)式組合機構） 一種齒輪連桿機構一種齒輪連桿機構 A B C D E 把這個機構分解一下：把這個機構分解一下： A B C D E A B D E A B C D E 它可以分為：一個五桿機構它可以分為：一個五桿機構 一個齒輪機構一個齒輪機構 二自由度機構二自由度機構F = 34 - 25 2 并聯(lián)式組合機構：并聯(lián)式組合機構：以一個多自由度機構為基礎機構，以一個多自由度機構為基礎機構，將一個或多個單自由度機構（這里統(tǒng)稱為附加機構）的將一個或多個單自由度機構（這里統(tǒng)稱為附加機構）的某些輸出構件同時接入基礎機構。機構輸出構件的運動某些輸出構件同時接入基礎機構。機構輸出構件的運動規(guī)律是基礎

34、機構輸入運動規(guī)律的合成。規(guī)律是基礎機構輸入運動規(guī)律的合成。IIIIIIIIII第五節(jié)第五節(jié) 機構的疊加組合與創(chuàng)新設計機構的疊加組合與創(chuàng)新設計 一、一、 機構的疊加組合機構的疊加組合1 1、基本概念、基本概念 機構疊加組合是指在一個基本機構的可機構疊加組合是指在一個基本機構的可動構件上再安裝一個以上基本機構的組合方式。動構件上再安裝一個以上基本機構的組合方式。把支撐其它機構的基本機構稱為基礎機構，安把支撐其它機構的基本機構稱為基礎機構，安裝在基礎機構可動構件上面的基本機構稱為附裝在基礎機構可動構件上面的基本機構稱為附加機構。加機構。1) I1) I型疊加機構型疊加機構 2 2、機構的疊加組合分類

35、、機構的疊加組合分類2) II2) II型疊加機構型疊加機構附加機構附加機構基礎機構基礎機構輸出輸出輸入輸入輸入輸入附加機構附加機構基礎機構基礎機構輸入輸入輸出輸出BCDA電機電機1) I1) I型疊加機構型疊加機構基礎機構基礎機構附加機構附加機構EDCBAF2) II2) II型疊加機構型疊加機構基礎機構基礎機構附加機構附加機構v二、疊加式機構組合與創(chuàng)新v1.1.疊加式機構組合原理與創(chuàng)新方法疊加式機構組合原理與創(chuàng)新方法 v將一個機構安裝在另一機構的某個運動構件上的組將一個機構安裝在另一機構的某個運動構件上的組合形式，稱為疊加式機構組合。合形式，稱為疊加式機構組合。v疊加式機構組合的主要功能，

36、是實現(xiàn)特定的輸出，疊加式機構組合的主要功能，是實現(xiàn)特定的輸出，完成復雜動作。完成復雜動作。v各子機構的類型通常選擇單自由度的，使其運動的各子機構的類型通常選擇單自由度的，使其運動的輸入輸出形式簡單，以達到容易控制的目的，通常輸入輸出形式簡單，以達到容易控制的目的，通常為：實現(xiàn)水平移動，選擇移動式油缸或氣缸、齒輪為：實現(xiàn)水平移動，選擇移動式油缸或氣缸、齒輪齒條機構等；實現(xiàn)垂直移動，選擇移動式液壓缸或齒條機構等；實現(xiàn)垂直移動，選擇移動式液壓缸或氣缸、氣缸、“X”X”形連桿機構、螺旋機構等；實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，形連桿機構、螺旋機構等；實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，采用齒輪機構、帶傳動機構或鏈傳動機構等；實現(xiàn)采用齒輪機構、帶傳動機

37、構或鏈傳動機構等；實現(xiàn)平動，采用平行四邊形機構等；實現(xiàn)伸縮、仰俯、平動，采用平行四邊形機構等；實現(xiàn)伸縮、仰俯、擺動，可選擇擺動液壓缸或氣缸、曲柄搖塊機構等。擺動，可選擇擺動液壓缸或氣缸、曲柄搖塊機構等。v2.2.疊加式機構組合的主要功能分析疊加式機構組合的主要功能分析v(1)(1)運動獨立式運動獨立式各機構的運動關系是相互獨立的，各機構的運動關系是相互獨立的，其最后一個子機構往往動作要求比較復雜其最后一個子機構往往動作要求比較復雜 例例 圖示電動玩具馬的主體圖示電動玩具馬的主體運動機構，能模仿馬飛奔前運動機構，能模仿馬飛奔前進的運動形態(tài)。工作時分別進的運動形態(tài)。工作時分別由轉(zhuǎn)動構件由轉(zhuǎn)動構件4

38、 4和曲柄和曲柄1 1輸入轉(zhuǎn)輸入轉(zhuǎn)動，使曲柄搖塊機構中導桿動，使曲柄搖塊機構中導桿2 2的搖擺和其上的搖擺和其上M M點的軌跡來點的軌跡來實現(xiàn)馬的俯仰和升降（跳實現(xiàn)馬的俯仰和升降（跳躍），以兩桿機構作為基礎躍），以兩桿機構作為基礎機構使馬作前進運動，三種機構使馬作前進運動，三種運動形態(tài)合成馬飛奔前進的運動形態(tài)合成馬飛奔前進的運動形態(tài)。運動形態(tài)。v(2)(2)運動相關式運動相關式各機構之間的運動有一定的影響，各機構之間的運動有一定的影響，通常設定一個子機構為基礎機構，另一子機構為附通常設定一個子機構為基礎機構，另一子機構為附加機構，通過附加機構疊加在基礎機構的一個活動加機構，通過附加機構疊加在基

39、礎機構的一個活動構件上，同時附加機構的從動件又與基礎機構的另構件上，同時附加機構的從動件又與基礎機構的另一活動構件固接，致使輸入一個獨立運動，卻獲得一活動構件固接，致使輸入一個獨立運動，卻獲得輸出兩個運動合成的復合運動。輸出兩個運動合成的復合運動。 v例例 圖示搖頭電扇的傳動機構。電動機安裝在圖示搖頭電扇的傳動機構。電動機安裝在雙搖桿機構的搖桿上，向蝸桿輸入轉(zhuǎn)雙搖桿機構的搖桿上，向蝸桿輸入轉(zhuǎn)動，雙搖桿機構的主動構件是由電動動，雙搖桿機構的主動構件是由電動機軸通過蝸桿蝸輪傳動的，兩個機構機軸通過蝸桿蝸輪傳動的，兩個機構的運動通過蝸輪與連桿的固接互相影的運動通過蝸輪與連桿的固接互相影響，使得電扇在

40、實現(xiàn)蝸桿帶動翼片快響，使得電扇在實現(xiàn)蝸桿帶動翼片快速轉(zhuǎn)動的同時又以較慢的速度擺動。速轉(zhuǎn)動的同時又以較慢的速度擺動。 三、 機構疊加組合的關鍵問題機構疊加組合的關鍵問題 2 2、IIII型疊加組合機構中，動力源安裝在基礎型疊加組合機構中，動力源安裝在基礎機構的可動構件上，驅(qū)動附加機構的一個可動機構的可動構件上，驅(qū)動附加機構的一個可動構件，按附加機構數(shù)量依次連接即可。構件，按附加機構數(shù)量依次連接即可。1 1、選定附加機構與基礎機構，確定附加機構、選定附加機構與基礎機構，確定附加機構與基礎機構之間的連接方法?；蛘吒郊訖C構的與基礎機構之間的連接方法?；蛘吒郊訖C構的輸出構件與基礎機構的哪一個構件連接。輸

41、出構件與基礎機構的哪一個構件連接。3 3、I I型疊加機構的連接方式較為復雜，但也型疊加機構的連接方式較為復雜，但也有規(guī)律性。有規(guī)律性。Z1HZ2Z3Z41423nZZZnH圖中圖中, ,附加機構的蝸輪與基礎機構的行星輪連接附加機構的蝸輪與基礎機構的行星輪連接1組合實例組合實例例例 風扇擺頭機構風扇擺頭機構 如何能讓風扇擺頭？用什么機構如何能讓風扇擺頭？用什么機構好呢？好呢？ 擺動擺動讓我們想起了曲柄搖桿機構讓我們想起了曲柄搖桿機構均可產(chǎn)生擺動均可產(chǎn)生擺動313用雙搖桿機構用雙搖桿機構便于獲得動力。便于獲得動力。 曲柄搖桿機構和雙搖桿機構在這里應用的比較曲柄搖桿機構和雙搖桿機構在這里應用的比較

42、 需多安裝一個電動機需多安裝一個電動機驅(qū)動這個曲柄搖桿機構。驅(qū)動這個曲柄搖桿機構。ADBC 21BAC D2III31221131I3IIBAC D 疊加式組合機構疊加式組合機構：將一個機構（包：將一個機構（包括動力源）安裝在另一個機構的構件括動力源）安裝在另一個機構的構件上，兩個機構各自完成自身的運動，上，兩個機構各自完成自身的運動，其運動的疊加即為所要求的輸出運動其運動的疊加即為所要求的輸出運動第六節(jié)第六節(jié) 機構的封閉組合與創(chuàng)新設計機構的封閉組合與創(chuàng)新設計 一、機構的封閉組合一、機構的封閉組合1 1、基本概念、基本概念 一個兩自由度機構中的兩個輸入構件或一個兩自由度機構中的兩個輸入構件或兩

43、個輸出構件或一個輸入構件和一個輸出構件兩個輸出構件或一個輸入構件和一個輸出構件用單自由度的機構連接起來，形成一個自由度用單自由度的機構連接起來，形成一個自由度的機構系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎的機構系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎機構為二自由度機構，附加機構為單自由度機機構為二自由度機構，附加機構為單自由度機構。構。基礎機構基礎機構附加機構附加機構附加機構附加機構附加機構附加機構基礎機構基礎機構基礎機構基礎機構附加機構附加機構 II 型封閉組合機構型封閉組合機構 III 型封閉組合機構型封閉組合機構 I I 型封閉組合機構型封閉組合機構 2 2、分類、分類3 3、封閉組合示例、封閉組合

44、示例HZ3Z2Z1Z3Z1HZ3Z2Z1Z3Z4HZ3Z2Z1差動輪系差動輪系 I I型封閉機構型封閉機構 IIIIII型封閉組合機構型封閉組合機構二自由度的差動輪系中，封閉兩個輸入，或一個二自由度的差動輪系中，封閉兩個輸入，或一個輸入和輸出（系桿）輸入和輸出（系桿） 二、二、 封閉組合的基本思路封閉組合的基本思路 封閉組合的前提是兩自由度的基礎機構封閉組合的前提是兩自由度的基礎機構和單自由度的的組合，組合而成的新機構是組和單自由度的的組合，組合而成的新機構是組合機構，基本組合思路如下。合機構，基本組合思路如下。 1 1、常見的基礎機構主要有五桿機構和、常見的基礎機構主要有五桿機構和差動輪系機

45、構，附加封閉機構可以是齒輪機構、差動輪系機構，附加封閉機構可以是齒輪機構、凸輪機構和四桿機構，有時也用間歇運動機構凸輪機構和四桿機構，有時也用間歇運動機構作為封閉機構。作為封閉機構。 2 2、附加機構封閉基礎機構的兩個輸入運、附加機構封閉基礎機構的兩個輸入運動或兩個輸出運動簡便易行，工程中的應用最動或兩個輸出運動簡便易行，工程中的應用最為廣泛。為廣泛。 3 3、附加機構封閉基礎機構的一個輸入、附加機構封閉基礎機構的一個輸入構件和一個輸出構件，把輸出運動再反饋回輸構件和一個輸出構件，把輸出運動再反饋回輸入構件。入構件。FDCBA III 型封閉組合機構型封閉組合機構 I I 型封閉組合機構型封閉

46、組合機構 封閉組合實例封閉組合實例組合實例組合實例例例 滾齒機分度蝸輪誤差補償機構滾齒機分度蝸輪誤差補償機構分度蝸輪分度蝸輪被加工被加工的工件的工件 齒輪齒輪滾刀滾刀 齒輪滾刀和被齒輪滾刀和被加工的工件被強制加工的工件被強制地按照一對螺旋齒地按照一對螺旋齒輪的運動關系來運輪的運動關系來運動。動。 被加工工件安被加工工件安裝在工作臺上，工裝在工作臺上，工作臺下部安裝著分作臺下部安裝著分度蝸輪。度蝸輪。分度蝸輪分度蝸輪 齒輪的加工精度取決于它齒輪的加工精度取決于它在機床上轉(zhuǎn)動的均勻性。而在機床上轉(zhuǎn)動的均勻性。而這在很大程度上取決于分度這在很大程度上取決于分度蝸輪的精度。蝸輪的精度。 分度蝸輪制造雖

47、很精密，分度蝸輪制造雖很精密，但仍難以保證完全沒有誤差。但仍難以保證完全沒有誤差。 蝸輪的制造誤差可以用蝸輪多轉(zhuǎn)一些或少轉(zhuǎn)一些蝸輪的制造誤差可以用蝸輪多轉(zhuǎn)一些或少轉(zhuǎn)一些來補償。來補償。滾齒機分度蝸輪誤差補償機構滾齒機分度蝸輪誤差補償機構 與蝸輪同軸的與蝸輪同軸的凸輪控制滾子凸輪控制滾子 A，滾子滾子A 通過蝸桿通過蝸桿軸上的滑槽帶動軸上的滑槽帶動蝸桿軸多轉(zhuǎn)一些蝸桿軸多轉(zhuǎn)一些或少轉(zhuǎn)一些?；蛏俎D(zhuǎn)一些。A12S1 凸輪廓線根據(jù)測量得的蝸輪誤差來設計。凸輪廓線根據(jù)測量得的蝸輪誤差來設計。III1（t）2 （t）S1（t） 封閉式組合機構封閉式組合機構：以一個多自由度機構：以一個多自由度機構II為基礎機

48、構，為基礎機構，但基礎機構中某個輸入構件的運動是通過一個單自由度附但基礎機構中某個輸入構件的運動是通過一個單自由度附加機構加機構I從基礎機構或機構系統(tǒng)的輸出構件反饋得到的。從基礎機構或機構系統(tǒng)的輸出構件反饋得到的。1S12S1第七節(jié)第七節(jié) 其他類型的機構組合與創(chuàng)新其他類型的機構組合與創(chuàng)新 設計設計 一、機構的混合組合方法一、機構的混合組合方法 工程中的實用機構系統(tǒng)中，經(jīng)常聯(lián)合使用工程中的實用機構系統(tǒng)中，經(jīng)常聯(lián)合使用上述組合方法，稱為混合組合法。如串聯(lián)組合上述組合方法，稱為混合組合法。如串聯(lián)組合后再并聯(lián)組合，串聯(lián)組合后再疊加桿組組合等。后再并聯(lián)組合，串聯(lián)組合后再疊加桿組組合等。二、附加約束組合法

49、二、附加約束組合法 附加約束組合法是指在多自由度機構中，附加約束組合法是指在多自由度機構中，人為地增加約束條件，從而達到創(chuàng)新設計的目人為地增加約束條件，從而達到創(chuàng)新設計的目的。的。 DCBA用凸輪機構約束五桿機構用凸輪機構約束五桿機構C C點的運動點的運動v三、復合式機構組合與創(chuàng)新v1.1.復合式機構組合原理與創(chuàng)新方法復合式機構組合原理與創(chuàng)新方法 v一個具有兩個或兩個以上自由度的基礎機構和一個一個具有兩個或兩個以上自由度的基礎機構和一個附加機構并接在一起的組合形式稱為復合式機構組附加機構并接在一起的組合形式稱為復合式機構組合。合。v基礎機構的輸入運動除來自自身的主動構件外，必基礎機構的輸入運動

50、除來自自身的主動構件外，必有一個來自附加機構。該機構組合中的基礎構件一有一個來自附加機構。該機構組合中的基礎構件一般為二自由度機構：如五桿機構、差動齒輪機構等；般為二自由度機構：如五桿機構、差動齒輪機構等；附加機構則為各種基本機構及其串聯(lián)式組合。附加機構則為各種基本機構及其串聯(lián)式組合。v復合式機構組合一般是不同類型的基本機構的組合，復合式機構組合一般是不同類型的基本機構的組合，且各種基本機構有機地融合為一體，成為一種新機且各種基本機構有機地融合為一體，成為一種新機構，如齒輪構，如齒輪連桿機構、凸輪連桿機構、凸輪連桿機構、齒輪連桿機構、齒輪凸凸輪機構等。輪機構等。v主要功能是可以實現(xiàn)任意運動規(guī)律

51、的輸出，如一定主要功能是可以實現(xiàn)任意運動規(guī)律的輸出，如一定規(guī)律的停歇、逆轉(zhuǎn)、加速、減速、前進、倒退等。規(guī)律的停歇、逆轉(zhuǎn)、加速、減速、前進、倒退等。v2.2.復合式機構組合主要功能分析復合式機構組合主要功能分析v例例 圖示滾齒機工作臺校正機構，基礎機構為差動凸圖示滾齒機工作臺校正機構，基礎機構為差動凸輪機構，即由齒輪輪機構，即由齒輪1 1、2 2、凸輪、凸輪4 4、從動搖桿、從動搖桿3 3及行星及行星架架H組成，附加機構為齒輪組成，附加機構為齒輪1 1、6 6、5 5、4 4組成的定軸輪組成的定軸輪系。當運動由齒輪系。當運動由齒輪1 1輸入差動凸輪機構的同時，又由輸入差動凸輪機構的同時，又由齒輪齒輪1 1經(jīng)定軸輪系將運動輸入差動凸輪機構中的凸輪經(jīng)定軸輪系將運動輸入差動凸輪機構中的凸輪4 4，使凸輪，使凸輪4 4在滾齒機