機(jī)構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計方案課件

第五章機(jī)構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念第二節(jié)機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計第三節(jié)機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計第四節(jié)機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計第五節(jié)機(jī)構(gòu)疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計第六節(jié)機(jī)構(gòu)封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計第七節(jié)其他類型的機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計第五章機(jī)構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念第二節(jié)1第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念一、基本機(jī)構(gòu)的概念1、最簡機(jī)構(gòu)把由2個構(gòu)件和1個運動副組成的開鏈機(jī)構(gòu)稱為最簡單的機(jī)構(gòu)，簡稱最簡機(jī)構(gòu)。其要素是組成機(jī)構(gòu)的最多構(gòu)件為2且為開鏈機(jī)構(gòu)。2112原動機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖為最簡機(jī)構(gòu)第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念一、基本機(jī)構(gòu)的概念1、最簡機(jī)構(gòu)2122、基本機(jī)構(gòu)把含有3個構(gòu)件以上、且不能再進(jìn)行拆分的閉鏈機(jī)構(gòu)稱為基本機(jī)構(gòu)。其要素是閉鏈且不可拆分性。CBDAz1z2o1o2HCAB2、基本機(jī)構(gòu)CBDAz1z2o1o2HCAB33、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1）基本機(jī)構(gòu)的單獨使用

基本機(jī)構(gòu)可以直接應(yīng)用在機(jī)械裝置中，只有一些簡單機(jī)械中才包含一個基本機(jī)構(gòu)。如空氣壓縮機(jī)中包含一個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。3、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1）基本機(jī)構(gòu)的單獨使用43、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2）互不連接的基本機(jī)構(gòu)的組合

若干個互不連接、單獨工作的基本機(jī)構(gòu)可以組成復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。各基本機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行運動協(xié)調(diào)設(shè)計。圖示壓片機(jī)由三個獨立工作的機(jī)構(gòu)組成，各機(jī)構(gòu)之間的運動必須滿足協(xié)調(diào)關(guān)系3、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2）互不連接的基本機(jī)構(gòu)的組合53）各基本機(jī)構(gòu)互相連接的組合各基本機(jī)構(gòu)通過某種連接方法組合在一起，形成一個較復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，這類機(jī)械是工程中應(yīng)用最廣泛、也是最普遍的。3）各基本機(jī)構(gòu)互相連接的組合6常用的機(jī)構(gòu)組合方法如下。1、利用機(jī)構(gòu)的組成原理，不斷連接各類桿組2、按照串聯(lián)規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)3、按照并聯(lián)規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)4、按照疊加規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)5、按照封閉規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)6、上述方法的混合連接，可得到復(fù)雜的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。應(yīng)用最普遍的組合常用的機(jī)構(gòu)組合方法如下。應(yīng)用最普遍的組合7CBDAz1z2o1o2CABBC串聯(lián)組合并聯(lián)組合CBDAz1z2o1o2CABBC串聯(lián)組合并聯(lián)組合8第二節(jié)機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計一、II級桿組的類型

n=2，Pl=3的桿組，為II級桿組。第二節(jié)機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計一、II級桿組的類型9II級桿組分類圖

(2件3副)RRRPRRRRPRPPPRRPPRRPR內(nèi)接副為轉(zhuǎn)動副內(nèi)接副為移動副這5種常用，而PPP不常用RRRRRPPRPRPRPPRII級桿組分類圖(2件3副)RRRPRRRRPRPPPRR10

級桿組分類圖（4件6副）

3R桿組(以三個內(nèi)接副開始)3R3RPRRRRRRRRRPPRRPPRRP3R2RP3RR2P3R3P級桿工程應(yīng)用不多，但隨著運動、受力等分析方法的完善，正在受到重視級桿組分類圖（4件6副）3R桿組(以三個內(nèi)接副11三、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計1、機(jī)構(gòu)組成原理把基本桿組依次連接到原動件和機(jī)架上，可以組成新機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)組合原理為創(chuàng)新設(shè)計一系列的新機(jī)構(gòu)提供了明確的途徑。三、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計122、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新把前述的各種II級桿組和III級桿組連接到原動件和機(jī)架上，可以組成基本機(jī)構(gòu)；再把各種II級桿組和III級桿組連接到基本機(jī)構(gòu)的從動件上，可以組成復(fù)雜的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。BCA+=BCADE+DE=BCA2、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新BCA+=BCADE+DE=BCA13第三節(jié)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計一、機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合1、基本概念前一個機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一個機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。前一個機(jī)構(gòu)稱為前置機(jī)構(gòu)，后一個機(jī)構(gòu)稱為后置機(jī)構(gòu)。其特征是前置機(jī)構(gòu)和后置機(jī)構(gòu)都是單自由度的機(jī)構(gòu)。第三節(jié)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計14機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)

I型串聯(lián)

前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)II型串聯(lián)2、串聯(lián)組合分類連接點選在前置機(jī)構(gòu)作簡單運動的構(gòu)件上（搖桿、曲柄或?qū)U等）連接點選在前置機(jī)構(gòu)作復(fù)雜平面運動的構(gòu)件上（中間的連桿或行星輪等）機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)I型串聯(lián)前置機(jī)構(gòu)15BCDAEFZ1CABDZ2I型串聯(lián)組合II型串聯(lián)組合前置機(jī)構(gòu)中做簡單運動的構(gòu)件與后置機(jī)構(gòu)的原動件連接。前置機(jī)構(gòu)中做復(fù)雜運動的構(gòu)件與后置機(jī)構(gòu)的原動件連接。BCDAEFZ1CABDZ2I型串聯(lián)組合II型串聯(lián)組合前置機(jī)16二、機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合基本思路1、實現(xiàn)后置機(jī)構(gòu)的速度變換2、實現(xiàn)后置機(jī)構(gòu)的運動變換3、串聯(lián)時運動鏈盡量要短（在滿足要求前提下）二、機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合基本思路17第四節(jié)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計一、機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合1、基本概念并行連接①若干個單自由度的基本機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件連接在一起，保留各自的輸出運動；②若干個單自由度的基本機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件連接在一起，保留各自的輸入運動；③輸入構(gòu)件連接在一起、輸出構(gòu)件也連接在一起；特征是各基本機(jī)構(gòu)均是單自由度機(jī)構(gòu)第四節(jié)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計并①若干個單自由度的基本機(jī)18機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)23）III型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)1)I型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

2）II型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

OUTPUTINPUT2、并聯(lián)組合分類機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)23）III型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)1)I型并聯(lián)機(jī)193、并聯(lián)組合實例CABBCC4BAOC3C2C1I型并聯(lián)機(jī)構(gòu)II型并聯(lián)機(jī)構(gòu)

I型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的慣性力平衡II型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)運動的合成3、并聯(lián)組合實例CABBCC4BAOC3C2C1I型并聯(lián)機(jī)構(gòu)20A1B1B2C1C2O2O1E1E2E2E1Ⅲ型并聯(lián)機(jī)構(gòu)

Ⅲ型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可改善機(jī)構(gòu)的受力狀況A1B1B2C1C2O2O1E1E2E2E1Ⅲ型并聯(lián)機(jī)構(gòu)Ⅲ21二、并聯(lián)組合的基本思路1、對稱并聯(lián)相同的機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的平衡。2、實現(xiàn)運動的分解與合成3、改善機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)Z1C1AB1DZ2B3B2C2C3二、并聯(lián)組合的基本思路1、對稱并聯(lián)相同的機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的平22第五節(jié)機(jī)構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計

一、機(jī)構(gòu)的疊加組合1、基本概念機(jī)構(gòu)疊加組合是指在一個基本機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件上再安裝一個以上基本機(jī)構(gòu)的組合方式。把支撐其它機(jī)構(gòu)的基本機(jī)構(gòu)稱為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動構(gòu)件上面的基本機(jī)構(gòu)稱為附加機(jī)構(gòu)。第五節(jié)機(jī)構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計231)I型疊加機(jī)構(gòu)

2、機(jī)構(gòu)的疊加組合分類2)II型疊加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)輸出輸入輸入附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)輸入輸出來自基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動構(gòu)件上的動力源主動件：附加機(jī)構(gòu)附加、基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)分別有自己的動力源1)I型疊加機(jī)構(gòu)

2、機(jī)構(gòu)的疊加組合分類2)II型241)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：行星輪系（z3，z4）附加機(jī)構(gòu)：蝸桿傳動機(jī)構(gòu)（z1，z2）Z1HZ2Z3Z4電機(jī)H1)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：行星輪系（z3，z4）附加機(jī)構(gòu)25BCDA電機(jī)1)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)一般情況下，以齒輪機(jī)構(gòu)為附加機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)或齒輪機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的疊加方式應(yīng)用較普遍BCDA電機(jī)1)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)一般情況下，26EDCBAF2)II型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：平行四邊形ABCD機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)：平行四邊形BCEF機(jī)構(gòu)戶外攝影車機(jī)構(gòu)EDCBAF2)II型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：27

二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題

1、選定附加機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，確定附加機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)之間的連接方法?；蛘吒郊訖C(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的哪一個構(gòu)件連接。二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題1、選定附加機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，28

二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題

2、II型疊加組合機(jī)構(gòu)中，動力源安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件上，驅(qū)動附加機(jī)構(gòu)的一個可動構(gòu)件，按附加機(jī)構(gòu)數(shù)量依次連接即可。(例如圖5-32機(jī)械手機(jī)構(gòu))二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題2、II型疊加組合機(jī)構(gòu)中，動293、I型疊加機(jī)構(gòu)的連接方式較為復(fù)雜，但也有規(guī)律性。（1）齒輪機(jī)構(gòu)為附加機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：連接點選在附加機(jī)構(gòu)的輸出齒輪和基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的輸入連桿上。BCDA電機(jī)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)3、I型疊加機(jī)構(gòu)的連接方式較為復(fù)雜，但也有規(guī)律性。（1）齒輪303、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律（2）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)是行星齒輪機(jī)構(gòu)：附加齒輪機(jī)構(gòu)安置在基礎(chǔ)輪系的系桿上a）附加齒輪機(jī)構(gòu)的系桿與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的齒輪連接圖5-31b）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和附加機(jī)構(gòu)都為齒輪機(jī)構(gòu)3、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律（2）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)是行星齒輪機(jī)構(gòu)：附加齒輪機(jī)313、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律Z1HZ2Z3Z4圖中,附加機(jī)構(gòu)的蝸輪與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的行星輪連接（2）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)是行星齒輪機(jī)構(gòu)：附加齒輪機(jī)構(gòu)安置在基礎(chǔ)輪系的系桿上b）附加齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的齒輪連接3、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律Z1HZ2Z3Z4圖中,附加機(jī)構(gòu)的蝸輪與32疊加創(chuàng)新實例需求：實現(xiàn)天線空間全方位轉(zhuǎn)動任務(wù)分析：單自由度的平面機(jī)構(gòu)難以實現(xiàn)構(gòu)思：用疊加組合具體：附加機(jī)構(gòu)繞水平軸旋轉(zhuǎn)，基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，二者合成可實現(xiàn)空間全方位轉(zhuǎn)動疊加創(chuàng)新實例需求：實現(xiàn)天線空間全方位轉(zhuǎn)動任務(wù)33疊加組合實例圖5-33全方位空間轉(zhuǎn)動的天線II型疊加組合機(jī)構(gòu)⊙yZ疊加組合實例圖5-33全方位空間轉(zhuǎn)動的天線II型疊加組合機(jī)34疊加組合優(yōu)缺點可實現(xiàn)復(fù)雜的運動要求機(jī)構(gòu)的傳力功能較好可減少傳動功率但設(shè)計構(gòu)思難度較大疊加組合優(yōu)缺點可實現(xiàn)復(fù)雜的運動要求35第六節(jié)機(jī)構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計

一、機(jī)構(gòu)的封閉組合1、基本概念

一個兩自由度機(jī)構(gòu)中的兩個輸入構(gòu)件或兩個輸出構(gòu)件或一個輸入構(gòu)件和一個輸出構(gòu)件用單自由度的機(jī)構(gòu)連接起來，形成一個自由度的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)為二自由度機(jī)構(gòu)，附加機(jī)構(gòu)為單自由度機(jī)構(gòu)。封閉組合機(jī)構(gòu)的自由度是1.第六節(jié)機(jī)構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計36基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)

II型封閉組合機(jī)構(gòu)

III型封閉組合機(jī)構(gòu)

I型封閉組合機(jī)構(gòu)

2、分類1個附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入或輸出2個附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入或輸出1個附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的1個輸入和1個輸出基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)I373、封閉組合示例HZ3Z2Z1Z‘3Z’1HZ3Z2Z1Z‘3Z5HZ3Z2Z1差動輪系I型封閉機(jī)構(gòu)III型封閉組合機(jī)構(gòu)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）Z5Z4封閉兩個輸入Z1’-Z1Z3’-Z3封閉一個輸入Z3’-Z3一個輸出Z4-H3、封閉組合示例HZ3Z2Z1Z‘3Z’1HZ3Z2Z1Z‘38CBAO

I型封閉組合機(jī)構(gòu)

DE基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：OABCD封閉機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)封閉機(jī)理：兩個連架桿OA、CD分別與凸輪與推桿固結(jié)CBAOI型封閉組合機(jī)構(gòu)DE基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：OABCD封39

Ⅱ型封閉組合機(jī)構(gòu)

基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：差動輪系1、2、3、H附加機(jī)構(gòu)：1）四桿機(jī)構(gòu)，2）齒輪嚙合Z1和Z4Ⅱ型封閉組合機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：差動輪系1、2、3、H附40

III型封閉組合機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：兩自由度渦輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)封閉機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)封閉機(jī)理：封閉渦輪轉(zhuǎn)動（輸出）和蝸桿的移動（輸入）III型封閉組合機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：兩自由度渦輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)封41二、封閉組合的基本思路封閉組合的前提是兩自由度的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和單自由度的的組合，組合而成的新機(jī)構(gòu)是組合機(jī)構(gòu)，基本組合思路如下。1、常見的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主要有五桿機(jī)構(gòu)和差動輪系機(jī)構(gòu)，附加封閉機(jī)構(gòu)可以是齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)，有時也用間歇運動機(jī)構(gòu)作為封閉機(jī)構(gòu)。二、封閉組合的基本思路422、附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入運動或兩個輸出運動簡便易行，工程中的應(yīng)用最為廣泛。3、附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的一個輸入構(gòu)件和一個輸出構(gòu)件，把輸出運動再反饋回輸入構(gòu)件。2、附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入運動或兩個輸出運動43附加機(jī)構(gòu)（添加機(jī)構(gòu)）應(yīng)滿足的條件基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)123456723.556.589.511附加機(jī)構(gòu)（添加機(jī)構(gòu)）應(yīng)滿足的條件基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)組44第一列：1桿2副第三列：3桿5副第三列：3桿5副封閉兩個輸入C點是輸出兩個封閉機(jī)構(gòu)齒輪嚙合與凸輪機(jī)構(gòu)C點的輸出經(jīng)附加機(jī)構(gòu)GHF反饋到輸入DE第一列：第三列：第三列：封閉兩個輸入兩個封閉機(jī)構(gòu)C點的輸出經(jīng)45

第七節(jié)其他類型的機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計

一、機(jī)構(gòu)的混合組合方法工程中的實用機(jī)構(gòu)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)組合后再并聯(lián)組合，串聯(lián)組合后再疊加桿組組合等。第七節(jié)其他類型的機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新46二、附加約束組合法附加約束組合法是指在多自由度機(jī)構(gòu)中，人為地增加約束條件，從而達(dá)到創(chuàng)新設(shè)計的目的。DCBA用凸輪機(jī)構(gòu)約束五桿機(jī)構(gòu)C點的運動工程中，附加約束一般采用具有復(fù)雜曲線結(jié)構(gòu)的高副二、附加約束組合法附加約束組合法是指在多自由度機(jī)構(gòu)中47二、附加約束組合法附加約束組合法是多自由度轉(zhuǎn)化為單自由度機(jī)構(gòu)且能完成特定運動的有效創(chuàng)新方法加裝了制動器B后可改變系桿的轉(zhuǎn)速二、附加約束組合法附加約束組合法是多自由度轉(zhuǎn)化為單自由度機(jī)構(gòu)48本章內(nèi)容是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的重要內(nèi)容復(fù)習(xí)及思考題1、常用機(jī)構(gòu)組合方法。2、Ⅱ級桿組與Ⅲ級桿組的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)3、Ⅱ級桿組與Ⅲ級桿組的類型及組成原理的基本思路4、串聯(lián)組合的分類及基本思路5、并聯(lián)組合的分類及基本思路6、疊加組合的分類及疊加機(jī)理，Ⅰ型疊加的規(guī)律（p77）7、封閉組合的分類、機(jī)理及封閉機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的條件8、附加約束組合法9、會分析并設(shè)計各類組合本章內(nèi)容是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的重要內(nèi)容復(fù)習(xí)及思考題49演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！50第五章機(jī)構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念第二節(jié)機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計第三節(jié)機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計第四節(jié)機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計第五節(jié)機(jī)構(gòu)疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計第六節(jié)機(jī)構(gòu)封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計第七節(jié)其他類型的機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計第五章機(jī)構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念第二節(jié)51第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念一、基本機(jī)構(gòu)的概念1、最簡機(jī)構(gòu)把由2個構(gòu)件和1個運動副組成的開鏈機(jī)構(gòu)稱為最簡單的機(jī)構(gòu)，簡稱最簡機(jī)構(gòu)。其要素是組成機(jī)構(gòu)的最多構(gòu)件為2且為開鏈機(jī)構(gòu)。2112原動機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖為最簡機(jī)構(gòu)第一節(jié)機(jī)構(gòu)組合的基本概念一、基本機(jī)構(gòu)的概念1、最簡機(jī)構(gòu)21522、基本機(jī)構(gòu)把含有3個構(gòu)件以上、且不能再進(jìn)行拆分的閉鏈機(jī)構(gòu)稱為基本機(jī)構(gòu)。其要素是閉鏈且不可拆分性。CBDAz1z2o1o2HCAB2、基本機(jī)構(gòu)CBDAz1z2o1o2HCAB533、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1）基本機(jī)構(gòu)的單獨使用

基本機(jī)構(gòu)可以直接應(yīng)用在機(jī)械裝置中，只有一些簡單機(jī)械中才包含一個基本機(jī)構(gòu)。如空氣壓縮機(jī)中包含一個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。3、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1）基本機(jī)構(gòu)的單獨使用543、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2）互不連接的基本機(jī)構(gòu)的組合

若干個互不連接、單獨工作的基本機(jī)構(gòu)可以組成復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。各基本機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行運動協(xié)調(diào)設(shè)計。圖示壓片機(jī)由三個獨立工作的機(jī)構(gòu)組成，各機(jī)構(gòu)之間的運動必須滿足協(xié)調(diào)關(guān)系3、基本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2）互不連接的基本機(jī)構(gòu)的組合553）各基本機(jī)構(gòu)互相連接的組合各基本機(jī)構(gòu)通過某種連接方法組合在一起，形成一個較復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，這類機(jī)械是工程中應(yīng)用最廣泛、也是最普遍的。3）各基本機(jī)構(gòu)互相連接的組合56常用的機(jī)構(gòu)組合方法如下。1、利用機(jī)構(gòu)的組成原理，不斷連接各類桿組2、按照串聯(lián)規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)3、按照并聯(lián)規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)4、按照疊加規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)5、按照封閉規(guī)則組合基本機(jī)構(gòu)6、上述方法的混合連接，可得到復(fù)雜的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。應(yīng)用最普遍的組合常用的機(jī)構(gòu)組合方法如下。應(yīng)用最普遍的組合57CBDAz1z2o1o2CABBC串聯(lián)組合并聯(lián)組合CBDAz1z2o1o2CABBC串聯(lián)組合并聯(lián)組合58第二節(jié)機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計一、II級桿組的類型

n=2，Pl=3的桿組，為II級桿組。第二節(jié)機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計一、II級桿組的類型59II級桿組分類圖

(2件3副)RRRPRRRRPRPPPRRPPRRPR內(nèi)接副為轉(zhuǎn)動副內(nèi)接副為移動副這5種常用，而PPP不常用RRRRRPPRPRPRPPRII級桿組分類圖(2件3副)RRRPRRRRPRPPPRR60

級桿組分類圖（4件6副）

3R桿組(以三個內(nèi)接副開始)3R3RPRRRRRRRRRPPRRPPRRP3R2RP3RR2P3R3P級桿工程應(yīng)用不多，但隨著運動、受力等分析方法的完善，正在受到重視級桿組分類圖（4件6副）3R桿組(以三個內(nèi)接副61三、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計1、機(jī)構(gòu)組成原理把基本桿組依次連接到原動件和機(jī)架上，可以組成新機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)組合原理為創(chuàng)新設(shè)計一系列的新機(jī)構(gòu)提供了明確的途徑。三、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計622、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新把前述的各種II級桿組和III級桿組連接到原動件和機(jī)架上，可以組成基本機(jī)構(gòu)；再把各種II級桿組和III級桿組連接到基本機(jī)構(gòu)的從動件上，可以組成復(fù)雜的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。BCA+=BCADE+DE=BCA2、機(jī)構(gòu)組成原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新BCA+=BCADE+DE=BCA63第三節(jié)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計一、機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合1、基本概念前一個機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一個機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。前一個機(jī)構(gòu)稱為前置機(jī)構(gòu)，后一個機(jī)構(gòu)稱為后置機(jī)構(gòu)。其特征是前置機(jī)構(gòu)和后置機(jī)構(gòu)都是單自由度的機(jī)構(gòu)。第三節(jié)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計64機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)

I型串聯(lián)

前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)II型串聯(lián)2、串聯(lián)組合分類連接點選在前置機(jī)構(gòu)作簡單運動的構(gòu)件上（搖桿、曲柄或?qū)U等）連接點選在前置機(jī)構(gòu)作復(fù)雜平面運動的構(gòu)件上（中間的連桿或行星輪等）機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2前置機(jī)構(gòu)后置機(jī)構(gòu)I型串聯(lián)前置機(jī)構(gòu)65BCDAEFZ1CABDZ2I型串聯(lián)組合II型串聯(lián)組合前置機(jī)構(gòu)中做簡單運動的構(gòu)件與后置機(jī)構(gòu)的原動件連接。前置機(jī)構(gòu)中做復(fù)雜運動的構(gòu)件與后置機(jī)構(gòu)的原動件連接。BCDAEFZ1CABDZ2I型串聯(lián)組合II型串聯(lián)組合前置機(jī)66二、機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合基本思路1、實現(xiàn)后置機(jī)構(gòu)的速度變換2、實現(xiàn)后置機(jī)構(gòu)的運動變換3、串聯(lián)時運動鏈盡量要短（在滿足要求前提下）二、機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合基本思路67第四節(jié)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計一、機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合1、基本概念并行連接①若干個單自由度的基本機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件連接在一起，保留各自的輸出運動；②若干個單自由度的基本機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件連接在一起，保留各自的輸入運動；③輸入構(gòu)件連接在一起、輸出構(gòu)件也連接在一起；特征是各基本機(jī)構(gòu)均是單自由度機(jī)構(gòu)第四節(jié)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計并①若干個單自由度的基本機(jī)68機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)23）III型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)1)I型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

2）II型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

OUTPUTINPUT2、并聯(lián)組合分類機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)2機(jī)構(gòu)23）III型并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)1)I型并聯(lián)機(jī)693、并聯(lián)組合實例CABBCC4BAOC3C2C1I型并聯(lián)機(jī)構(gòu)II型并聯(lián)機(jī)構(gòu)

I型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的慣性力平衡II型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)運動的合成3、并聯(lián)組合實例CABBCC4BAOC3C2C1I型并聯(lián)機(jī)構(gòu)70A1B1B2C1C2O2O1E1E2E2E1Ⅲ型并聯(lián)機(jī)構(gòu)

Ⅲ型并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)可改善機(jī)構(gòu)的受力狀況A1B1B2C1C2O2O1E1E2E2E1Ⅲ型并聯(lián)機(jī)構(gòu)Ⅲ71二、并聯(lián)組合的基本思路1、對稱并聯(lián)相同的機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的平衡。2、實現(xiàn)運動的分解與合成3、改善機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)Z1C1AB1DZ2B3B2C2C3二、并聯(lián)組合的基本思路1、對稱并聯(lián)相同的機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的平72第五節(jié)機(jī)構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計

一、機(jī)構(gòu)的疊加組合1、基本概念機(jī)構(gòu)疊加組合是指在一個基本機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件上再安裝一個以上基本機(jī)構(gòu)的組合方式。把支撐其它機(jī)構(gòu)的基本機(jī)構(gòu)稱為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動構(gòu)件上面的基本機(jī)構(gòu)稱為附加機(jī)構(gòu)。第五節(jié)機(jī)構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計731)I型疊加機(jī)構(gòu)

2、機(jī)構(gòu)的疊加組合分類2)II型疊加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)輸出輸入輸入附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)輸入輸出來自基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動構(gòu)件上的動力源主動件：附加機(jī)構(gòu)附加、基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)分別有自己的動力源1)I型疊加機(jī)構(gòu)

2、機(jī)構(gòu)的疊加組合分類2)II型741)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：行星輪系（z3，z4）附加機(jī)構(gòu)：蝸桿傳動機(jī)構(gòu)（z1，z2）Z1HZ2Z3Z4電機(jī)H1)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：行星輪系（z3，z4）附加機(jī)構(gòu)75BCDA電機(jī)1)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)一般情況下，以齒輪機(jī)構(gòu)為附加機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)或齒輪機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的疊加方式應(yīng)用較普遍BCDA電機(jī)1)I型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)一般情況下，76EDCBAF2)II型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：平行四邊形ABCD機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)：平行四邊形BCEF機(jī)構(gòu)戶外攝影車機(jī)構(gòu)EDCBAF2)II型疊加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：77

二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題

1、選定附加機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，確定附加機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)之間的連接方法?；蛘吒郊訖C(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的哪一個構(gòu)件連接。二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題1、選定附加機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，78

二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題

2、II型疊加組合機(jī)構(gòu)中，動力源安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件上，驅(qū)動附加機(jī)構(gòu)的一個可動構(gòu)件，按附加機(jī)構(gòu)數(shù)量依次連接即可。(例如圖5-32機(jī)械手機(jī)構(gòu))二、機(jī)構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題2、II型疊加組合機(jī)構(gòu)中，動793、I型疊加機(jī)構(gòu)的連接方式較為復(fù)雜，但也有規(guī)律性。（1）齒輪機(jī)構(gòu)為附加機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：連接點選在附加機(jī)構(gòu)的輸出齒輪和基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的輸入連桿上。BCDA電機(jī)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)3、I型疊加機(jī)構(gòu)的連接方式較為復(fù)雜，但也有規(guī)律性。（1）齒輪803、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律（2）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)是行星齒輪機(jī)構(gòu)：附加齒輪機(jī)構(gòu)安置在基礎(chǔ)輪系的系桿上a）附加齒輪機(jī)構(gòu)的系桿與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的齒輪連接圖5-31b）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和附加機(jī)構(gòu)都為齒輪機(jī)構(gòu)3、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律（2）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)是行星齒輪機(jī)構(gòu)：附加齒輪機(jī)813、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律Z1HZ2Z3Z4圖中,附加機(jī)構(gòu)的蝸輪與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的行星輪連接（2）基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)是行星齒輪機(jī)構(gòu)：附加齒輪機(jī)構(gòu)安置在基礎(chǔ)輪系的系桿上b）附加齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪與基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的齒輪連接3、I型疊加機(jī)構(gòu)規(guī)律Z1HZ2Z3Z4圖中,附加機(jī)構(gòu)的蝸輪與82疊加創(chuàng)新實例需求：實現(xiàn)天線空間全方位轉(zhuǎn)動任務(wù)分析：單自由度的平面機(jī)構(gòu)難以實現(xiàn)構(gòu)思：用疊加組合具體：附加機(jī)構(gòu)繞水平軸旋轉(zhuǎn)，基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，二者合成可實現(xiàn)空間全方位轉(zhuǎn)動疊加創(chuàng)新實例需求：實現(xiàn)天線空間全方位轉(zhuǎn)動任務(wù)83疊加組合實例圖5-33全方位空間轉(zhuǎn)動的天線II型疊加組合機(jī)構(gòu)⊙yZ疊加組合實例圖5-33全方位空間轉(zhuǎn)動的天線II型疊加組合機(jī)84疊加組合優(yōu)缺點可實現(xiàn)復(fù)雜的運動要求機(jī)構(gòu)的傳力功能較好可減少傳動功率但設(shè)計構(gòu)思難度較大疊加組合優(yōu)缺點可實現(xiàn)復(fù)雜的運動要求85第六節(jié)機(jī)構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計

一、機(jī)構(gòu)的封閉組合1、基本概念

一個兩自由度機(jī)構(gòu)中的兩個輸入構(gòu)件或兩個輸出構(gòu)件或一個輸入構(gòu)件和一個輸出構(gòu)件用單自由度的機(jī)構(gòu)連接起來，形成一個自由度的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)為二自由度機(jī)構(gòu)，附加機(jī)構(gòu)為單自由度機(jī)構(gòu)。封閉組合機(jī)構(gòu)的自由度是1.第六節(jié)機(jī)構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計86基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)

II型封閉組合機(jī)構(gòu)

III型封閉組合機(jī)構(gòu)

I型封閉組合機(jī)構(gòu)

2、分類1個附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入或輸出2個附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入或輸出1個附加機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的1個輸入和1個輸出基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)I873、封閉組合示例HZ3Z2Z1Z‘3Z’1HZ3Z2Z1Z‘3Z5HZ3Z2Z1差動輪系I型封閉機(jī)構(gòu)III型封閉組合機(jī)構(gòu)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）Z5Z4封閉兩個輸入Z1’-Z1Z3’-Z3封閉一個輸入Z3’-Z3一個輸出Z4-H3、封閉組合示例HZ3Z2Z1Z‘3Z’1HZ3Z2Z1Z‘88CBAO

I型封閉組合機(jī)構(gòu)

DE基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：OABCD封閉機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)封閉機(jī)理：兩個連架桿OA、CD分別與凸輪與推桿固結(jié)CBAOI型封閉組合機(jī)構(gòu)DE基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：OABCD封89

Ⅱ型封閉組合機(jī)構(gòu)

基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)：差動輪