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1、第四章 机构组合原理与创新,1基本机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇机构等 2组合机构：由基本机构组合为新的机构 3机构的组合：几种基本机构的组合体，组合体中的各基本机构还保持各自特性。,基本机构组合 新机构组合机构 基本机构的组合体机构的组合 4组合方式：串联式机构组合；并联式机构组合； 复合式机构组合；叠加式机构组合,第一节 串联式机构组合与创新,一、串联式机构组合的原理与创新方法 1串联组合： 若干机构顺序联接，前置机构的输出为后置机构的输入 2联接方式： 联接点设在前置机构中作简单运动的连架杆上，称为 I型串联 联接点设在前置机构中作复杂平面运动的构件上，称为 型串联 3框图表示
2、： 图4-1,图4-1 串联式机构组合 a) 型串联 b) 型串联,二、串联式机构组合的主要功能分析 一）I型串联式组合 1前置子机构为连杆机构 输出构件为连架杆，可实现的运动有往复摆动、往复移动 变速转动输出，可有急回运动特征 常用的后置机构： （1）连杆机构,可利用变速转动输入获得等速转动的输出，还可以利用杠杆原理确定合适的铰接位置，在不减小的情况下实现增程、增力的作用。,（2）凸轮机构,作为后置机构，可获得变速凸轮、移动凸轮，使后置机构的从动件获得更多的运动规律。,2前置子机构为凸轮机构 输出运动为从动件的移动或摆动，但行程较小 后置子机构可以是： 连杆机构、 齿轮机构、 槽轮机构、 凸
3、轮机构,（3）齿轮机构：利用摆动或移动输入，获得从动齿轮或齿条的大行程摆动和移动，还可利用变速转动的输入进一步通过后置的齿轮机构进行增速或减速。,（4）槽轮机构,（5）棘轮机构,利用变速转动输入，减小槽轮转位的速度波动,利用往复摆动和移动拨动棘轮间歇转动。,后置子机构利用凸轮机构输出构件的运动规律改善后置机构的运动特性，或使其运动行程增大。,3前置子机构为齿轮机构 输出运动为转动或移动 后置子机构可以是各种类型的基本机构， 齿轮机构、 连杆机构、 凸轮机构 4前置子机构可以是非圆齿轮机构、槽轮机构等 5I型串联式机构组合的用途： （1）改善输出构件的运动和动力特性 （2）放大运动或力 6I型串
4、联式机构组合实例 （一）改善输出构件的运动和动力特性 例4-1 双曲柄机构与槽轮机构的串联组合,类似机构：转动导杆槽轮机构，凸轮槽轮机构，椭圆齿轮槽轮机构，双槽轮机构,双曲柄机构,图4-2 双曲柄机构与槽轮机构的串联组合,图4-3 槽轮角速度变化曲线,槽轮动程时的转角。i从动槽轮与其主动构件的角速比。,图4-4 转动导杆槽轮机构 1曲柄 2导杆 3主动拨盘 4拨销 5槽轮,图4-5 凸轮槽轮机构 1主动拨盘 2槽轮 3固定凸轮 4弹簧 A拨销,图4-6 椭圆齿轮槽轮结构 1主动椭圆齿轮 2带有转臂的椭圆齿轮 3槽轮 A拨销,图4-7 双槽轮机构的串联 1前置槽轮机构的主动拨盘 2前置槽轮 3向
5、置槽轮 A、B拨销,图4-8 牛头刨床导杆机构,例4-2 图4-8所示为牛头刨床的导杆机构 转动导杆+摆动导杆 目的：使滑枕4实现近似匀速往复移动（原动件匀速转动） 例4-3 毛纺针梳机导条机构 图4-9 椭圆齿轮机构+圆柱齿轮机构+（变形）正弦机构 变传动比 定传动比,目的：使从动件近似实现匀速移动 总结：对于要求改善输出构件运动特性的I型串联式机构组合 的设计的步骤 （1）按照后置子机构输出的运动规律的要求，确定前置子机 构应输出的运动规律。 （2）按确定的运动规律，对前置子机构进行尺寸综合 （二）放大运动和增力 例4-4 增力机构 铰链四杆机构+摇杆滑块机构,图4-9 毛纺针梳机导条机构
6、,图4-10 增力机构,受力分析：设BC，CE为二力杆 对杆CD有： FL=PS,对滑块有：,故减小和S，增大L均能增大Q力。 例4-5 共轭凸轮连杆机构 图4-11 凸轮机构+连杆机构（ABCD）+摇杆滑块机构（DFE）增大滑块9的行程 例4-6 齿轮齿条大行程直移机构 齿轮齿条机构+齿轮齿条机构 活塞行程为A 设齿轮模数相等,摩擦忽略不计,图4-11 共轭凸轮连杆机构,图4-12 利用齿条齿轮的大行程直移机构,齿轮3转的圈数为,活动齿条2的行程,二）型串联组合 后置子机构的输入构件与前置子机构中作平面复杂运动的连杆联接。 例4-7 具有运动停歇的多杆机构 铰链四杆机构+滑块导杆 图4-13
7、 实现导杆转动过程中停歇,例4-8 链链四杆机构+连杆滑块 图4-14,实现曲柄1回转1周，滑块5可往复移动两次,齿轮3的分度圆周长,齿轮5的分度圆周长,图4-13 具有停歇的六杆机构,图4-14 实现从动件两次动程的六杆机构,例4-9 行星轮系+连杆滑块 图4-15 实现滑块运动中的停歇,（2）直线轨迹或曲弧线轨迹可使后置子机构的输出构件实现运动的停歇，自交曲线轨迹可使后置子机构的输出构件实现两个行程。,总结：,（1） 型串联组合的主要问题是如何确定前置机构中连杆的运动轨迹问题，（如何实现特殊的运动轨迹，如何按预定轨迹对连杆机构进行尺寸综合的问题，）可采用解析法、实验法或直接从连杆图谱中查取
8、。,图4-15 行星齿轮连杆机构,第二节 并联式机构组合与创新,一、并联式机构组合原理与创新方法 两个或多个基本机构并列布置，称为机构并联组合。 I型并联； 各基本机构输入构件独立，输出构件共用 型并联： 各基本机构有共同的输入和输出构件。 型并联： 各机构有共同的输入，独立的输出。,简单型并联：两个子机构类型、形状和尺寸完全相同，并 且对称布置。 用 途：改善受力及动力特性，过死点。 复杂型并联：两个不同类型或相同类型不同尺寸的子机构 的关联以实现性质复杂的、合成的运动。,如果按输出运动的性质划分有：,并联式机构组合的特点：两个子机构并列布置，运动并行传递。,图4-16 并联式机构组合 a)
9、 型并联 b) 型并联 c) 型并联,图4-17 V型双缸发动机,图4-18 襟翼操纵机构,图4-19 缝纫机针杆传动,型复杂型并联,图4-20 钉扣机针杆传动,型复杂型并联,摆动导杆,曲柄滑块,2型并联式组合 将一个运动分解为两个运动，再将这两个运动合成为一个运动输出。 例4-14 双棘爪机构 由两个曲柄滑块机构并联组合而成 例4-15 活塞机的齿轮杠杆机构 由两个曲柄滑块机构与齿轮机构组合而成,例4-16 压力机螺旋杠杆机构 特点：机构类型相同，对应构件的尺寸相同，对称布置。 例4-17 矩形轨迹输送机构 两个凸轮机构组合 3型并联组合 将一个运动分解为两个输出运动，主要问题是机构动作的协
10、调和时序的控制。,图4-21 双棘爪机构,曲柄滑块,曲柄滑块,图4-22 活塞机的齿轮杠杆机构,图4-23 压力机的螺旋杠杆机构,图4-24 矩形轨迹输送机构,型并联（复杂型）,端面凸轮机构,平底直动盘形凸轮,例4-18 双滑块驱动机构 凸轮机构与连杆机构并联组合,例4-19 丝织机开口机构 两个摇杆滑块机构并联组合,图4-27所示冲压机凸轮连杆机构 由一个凸轮机构和一个凸轮连杆机构并联组合而成,图4-25 冲压机机构,型并联（复杂型）,图4-26 丝织机构开口机机构,曲柄摇杆,摇杆滑块,摇杆滑块,图4-27 冲压机的凸轮连杆机构,移动从动件盘形凸轮,型并联（复杂型）,摆动从动件,摆动滑块,第
11、三节 复合式机构组合与创新,一、复合式机构组合原理与创新方法 一个具有两个自由度的基础机构A和一个附加机构B在一起 的组合形式为复合式机构组合。 组合形式 并接 图4-28 a) 回接 图4-28 b) 组合特点：一般为不同类型的基本机构的组合，并有机地融为一体成为新机构 基础机构一般为二自由度机构，如差动齿轮机构，五连杆机构，空间机构,附加机构一般为单自由度基本机构,基础机构的两个输入运动,来自于机构的主动构件,来自于附加机构,通过与附加机构的构件并接。 通过附加机构的回接,复合式机构组合主要功能：可以实现任意预定的运动规律的输出，例如一定规律的停歇、逆转、加速、减速、前进、倒退等，设计较复
12、杂缺乏共同的规律。需对具体的机构进行分析和综合。,并接复合式的组合方式：基础机构与附加机构各自取出一个作平面运动的构件并接，再各自取出一个连架杆并接，运动由基础机构中参加并接的连架杆输入，再由基础机构中另一个连架杆输出。,图4-28 复合式机构组合 a) 构件并接式 b) 机构回接式,回接复合式的组合方式：基础机构与附加机构中两个连架杆并接，附加机构中另一个连架杆负责把运动回接到基础机构中作复杂运动的构件中去。,二、复合式机构组合主要功能分析 1并接复合式组合 例4-20 凸轮-行星机构 例4-21 凸轮连杆机构组合 例4-22 齿轮连杆机构 2机构回接复合式组合 齿轮加工机床误差补偿机构 图
13、4-33,可获得多样化的运动规律,图4-30 凸轮连杆组合机构,平面运动构件并接,既是曲柄，又是活动机架,输出,滑块行程 但凸轮的不会,图4-31 齿轮连杆机构,平面运动的构件并接,当主动构件3转动一周时，中心轮步进转角为72，并且在转位的始末还有瞬时反转现象。,图4-33 传动误差补偿机构,第四节 叠加式机构组合与创新,一、叠加式机构组合的原理与创新方法 叠加式机构组合：将一个机构安装在另一个机构的某个运动构件上的组合形式，其输出运动是若干个机构输出运动的合成。 基本叠加形式 两种运动关系： （1）运动独立式 （2）运动相关式,图4-34 叠加式机构组合,主要功能：实现特定的输出，完成复杂的
14、工艺动作。,设计的主要问题是根据所要求的运动和动作如何选择各个子机构的类型，如何解决输入运动的控制（借助于机械、液、气压、电磁等控制系统解决，使输出的复杂工艺动作适度，符合工作要求。）,选择子机构的一般原则：将子机构设计成单自由度，使其运动的 输入输出形式简单，以达到容易控制的目的。,二、叠加式机构组合的主要功能分析 1运动独立式,例4-23 电动玩具马 图4-35 例4-24 工业机器手 图4-36 例4-25 液压挖掘机 图4-37 2运动相关式 电风扇摇头机构 图4-38,图4-35 电动玩具马,图4-36 圆柱坐标型工业机械手,图4-37 液压挖掘机械,图4-38 电风扇摇头机构,双摇杆机构,电动机（叠加在摇杆上）,
