机械创新设计课程-4-机构的组合原理与创新课件.ppt

1、4机构组合设计与创新机构组合设计与创新4.1串联式机构组合与创新串联式机构组合与创新将两个或两个以上的单一机构按顺序连接，每一个将两个或两个以上的单一机构按顺序连接，每一个前置机构的输出运动是其后续机构的输出运动，这样的前置机构的输出运动是其后续机构的输出运动，这样的组合方式称之为机构的串联组合。组合方式称之为机构的串联组合。输入输入输出输出01 23 1、构件固接式串联、构件固接式串联（型串联式组合：接前一连架杆）型串联式组合：接前一连架杆）若将前一个机构的输出构件和后一个机构的输入构若将前一个机构的输出构件和后一个机构的输入构件固接，串联组成一个新的复合机构，这称之为构件固件固接，串联组成

2、一个新的复合机构，这称之为构件固结式串联。结式串联。（1）将匀速运动机构作为前置机构与另一机构串联，）将匀速运动机构作为前置机构与另一机构串联，可以改变输出运动的速度和周期可以改变输出运动的速度和周期（匀速：摩擦轮，齿轮，四边形等）。（匀速：摩擦轮，齿轮，四边形等）。（）将一个非匀速运动机构作为前置机构与工作机构（）将一个非匀速运动机构作为前置机构与工作机构串联，则可改变机构的速度特性串联，则可改变机构的速度特性（非匀：非圆齿轮，双曲，转导，组合）（非匀：非圆齿轮，双曲，转导，组合）（）由若干个子机构串联组合可得到传力性能较好（）由若干个子机构串联组合可得到传力性能较好的机构系统。的机构系统。

3、S8745321 6SS=gf()S=g()双曲柄机构与六杆机构串联双曲柄机构与六杆机构串联7654321 槽轮机构槽轮机构 与与导杆机构导杆机构 串联串联、轨迹点串联、轨迹点串联（型串联组合：接前一作平面运动构件）型串联组合：接前一作平面运动构件）假若前一个基本机构的输出为平面运动构件上某一假若前一个基本机构的输出为平面运动构件上某一点的轨迹，通过轨迹点与后一个机构相连，点的轨迹，通过轨迹点与后一个机构相连，这种连这种连接方式称为接方式称为“轨迹点串联轨迹点串联“。12345BADM推荐串联组合方法：推荐串联组合方法：1.前置子机构为连杆机构前置子机构为连杆机构型串联式组合型串联式组合后置机

4、构有：后置机构有：1)连杆机构连杆机构-变速输入等速输出；利用杠杆变速输入等速输出；利用杠杆匀速、增力、增程。匀速、增力、增程。图图8：ABD+BCEFG（滑滑块近似匀速）块近似匀速）图图10：ABCD+DCESFLQnpbaabPPcos2)凸轮机构凸轮机构：凸轮输入变速或往复移动，使从动件获更多规律：凸轮输入变速或往复移动，使从动件获更多规律3)齿轮机构：利用摆动或移动的输入，使从动轮获大行程摆动齿轮机构：利用摆动或移动的输入，使从动轮获大行程摆动或移动；利用变速输入使后置齿轮机构实现减、增速。或移动；利用变速输入使后置齿轮机构实现减、增速。齿条齿条5 5行程行程4R4R；若若轮轮3 3改

5、双联齿轮改双联齿轮H=2H=2（1+r1+r3 3/r/r3 3）R R4)槽轮机构：利用变速转动输入，减少速度波动。槽轮机构：利用变速转动输入，减少速度波动。5)棘轮机构棘轮机构：利用往复摆动或移动拨动棘轮间歇转动。：利用往复摆动或移动拨动棘轮间歇转动。型串联式组合型串联式组合2.前置子机构为凸轮机构前置子机构为凸轮机构后置子机构为连杆机构、齿轮机构、槽轮机构等可改善运后置子机构为连杆机构、齿轮机构、槽轮机构等可改善运动特性或增大行程。动特性或增大行程。OABD+DBEF：E点轨迹停点轨迹停歇歇3.前置子机构为齿轮机构前置子机构为齿轮机构后置子机构为凸后置子机构为凸轮机构、齿轮轮机构、齿轮机

6、构、连杆机机构、连杆机构等，以获增构等，以获增、减速功能。、减速功能。C点位移大于点位移大于B点点位移使行程增大位移使行程增大S6=S3 S5凸轮凸轮3、5的升程为的升程为S3和和S5塑为从动件升程，凸轮既塑为从动件升程，凸轮既转又移，反向正号，同向转又移，反向正号，同向负号负号4.2 并联式机构组合与创新并联式机构组合与创新 以以一个多自由度机构作为基础机构一个多自由度机构作为基础机构，将一，将一个或几个个或几个自由度为的机构自由度为的机构（可称为附加机（可称为附加机构）的输出构件接入基础机构，这种组合方构）的输出构件接入基础机构，这种组合方式称为并联组合。式称为并联组合。并联组合的几种常见

7、方式：并联组合的几种常见方式：1.型型并联式组合并联式组合该该组合相当于运动合成，其功能对输出构件运动形式的组合相当于运动合成，其功能对输出构件运动形式的补充、加强。补充、加强。多缸多缸发动机曲柄连杆机构发动机曲柄连杆机构缝纫机针杆传动机构缝纫机针杆传动机构2.型型并联式组合并联式组合该该组合相当于将一个运动分解为两个运动，再将两个运动合组合相当于将一个运动分解为两个运动，再将两个运动合成为一个运动输出，其功能改善输出件运动状态、轨迹，受成为一个运动输出，其功能改善输出件运动状态、轨迹，受力状态。力状态。平板印刷机上的吸纸机构平板印刷机上的吸纸机构齿轮齿轮连杆间歇传送机构连杆间歇传送机构3.型

8、并联式组合型并联式组合该组合相当于运动的分解，其主要功能是实现两个运动该组合相当于运动的分解，其主要功能是实现两个运动输出，而这两个运动又相互配合，完成较复杂的工艺动输出，而这两个运动又相互配合，完成较复杂的工艺动作。作。丝织机开口机构丝织机开口机构冲压机的凸轮连杆机构冲压机的凸轮连杆机构思考：问并联组合类型思考：问并联组合类型1 铁板传送机构铁板传送机构；2 误差校正机构误差校正机构。丝织机开口机构丝织机开口机构两两摇杆滑块机构并联输出摇杆滑块机构并联输出冲压机的凸轮连杆机构冲压机的凸轮连杆机构凸轮凸轮-凸轮连杆机凸轮连杆机构，注意时序协构，注意时序协调。调。平板印刷机上的吸纸机构平板印刷机

9、上的吸纸机构两两摆动从动件凸轮机摆动从动件凸轮机构和五杆机构：吸纸构和五杆机构：吸纸与送纸。与送纸。输入输入12613625436齿轮齿轮连杆间歇传送机构连杆间歇传送机构6工件，工件，4动梁，动梁，5滑枕滑枕六缸发动机六缸发动机无无死点定轴转动死点定轴转动缝纫机针杆传动缝纫机针杆传动针杆复杂运动：往复移动，摆动针杆复杂运动：往复移动，摆动基础机构：基础机构：12356附加机构：附加机构：456铁板传送机构铁板传送机构1324ADBCE12DA342HABDCH4224zznnnnHH 2422424nzznzzznH 故当故当4222zzznnH 时时04 n误差校正机构误差校正机构12321

10、23S1 2 11蜗杆机构蜗杆机构1-2-4S1=S312凸轮机构凸轮机构2-3-424.3复合式机构组合与创新复合式机构组合与创新 基础机构和附加机构并接在一起的组合形基础机构和附加机构并接在一起的组合形式为复合式机构组合。基础机构为二自由度式为复合式机构组合。基础机构为二自由度机构，附加机构为单自由度机构。机构，附加机构为单自由度机构。1.构件并接复合式组合构件并接复合式组合基础机构与附加机构各基础机构与附加机构各自取出一个作平面运动自取出一个作平面运动的构件并接，再各自取的构件并接，再各自取出一个连架杆并接，运出一个连架杆并接，运动由基础机构中参加并动由基础机构中参加并接的连架杆输入，再

11、由接的连架杆输入，再由基础机构中另一连架杆基础机构中另一连架杆输出。输出。基础：基础：ABCDE（F=2)附加：附加：AFGE附加机构和基础机构的连架附加机构和基础机构的连架杆分别固接，杆分别固接，M点轨迹沿钢点轨迹沿钢带速度分量与带速度分量与v相等。相等。平台印刷机版台传动机构平台印刷机版台传动机构基础机构基础机构：两自由度的齿轮条机构。：两自由度的齿轮条机构。附加机构：双曲柄机构附加机构：双曲柄机构、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构I与与 凸轮机构凸轮机构。输入运动：曲柄的匀速转动。输入运动：曲柄的匀速转动。输出运动：上齿条固结的版台往复运动。输出运动：上齿条固结的版台往复运动。2.机构回接复合

12、式组合（反馈式）机构回接复合式组合（反馈式）基础机构与附加机构中的两个连架杆并接，附加机构中另一个基础机构与附加机构中的两个连架杆并接，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。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。传动误差校正机构传动误差校正机构 ADCBDEFABDCEF 版版台台传传动动机机构构平平台台印印刷刷机机基础机构：轮基础机构：轮1、2，摇杆，摇杆3，凸，凸轮轮4，系杆，系杆H组成差动凸轮机构组成差动凸轮机构附加机构：轮附加机构：轮1、6、5、4组成定组成定轴轮系。轴轮系。轮轮1经经定轴到凸轮定轴到凸轮差动凸轮机构差动凸轮机构蜗杆蜗杆4

13、.44.4 叠加式机构组合与创新叠加式机构组合与创新将将一个机构安装在另一个机构安装在另一机构的某个运动构一机构的某个运动构件上的组合形式，其件上的组合形式，其输出运动是若干个机输出运动是若干个机构输出运动的合成。构输出运动的合成。它的主要功能是实现它的主要功能是实现特定的输出，完成复特定的输出，完成复杂的动作。杂的动作。1.运动独立式运动独立式2.运动相关式运动相关式曲柄摇块曲柄摇块ABC两杆两杆OEA基于组合原理的机构设计举例基于组合原理的机构设计举例步骤：步骤：（1）根据机械的工作原理确定执行构件）根据机械的工作原理确定执行构件所要完成的运动；所要完成的运动；（2）将执行构件的运动分解成

14、机构易于）将执行构件的运动分解成机构易于实现的基本运动或动作，分别拟订能完实现的基本运动或动作，分别拟订能完成这些基本运动或构型的方案；成这些基本运动或构型的方案；（3）将上述各机构构型方案按某种组合）将上述各机构构型方案按某种组合方式组成一个新的复合机构。方式组成一个新的复合机构。包装机的推包包装机的推包机构方案设计机构方案设计LSTHC1C2LOB1B2r0270180 （）执行构件的运动要求：执行构件：平进平（）执行构件的运动要求：执行构件：平进平退下降低位平退上升的运动轨迹。平进；退下降低位平退上升的运动轨迹。平进；平退；上升、下降。平退；上升、下降。运动协调：为使水平移动和上、下运动

15、协调，对凸运动协调：为使水平移动和上、下运动协调，对凸轮机构进行演变，使其既作水平方向移动，又作摆动。轮机构进行演变，使其既作水平方向移动，又作摆动。（）方案设计）方案设计 运动分解：水平方向的左右移动上升、下降运动运动分解：水平方向的左右移动上升、下降运动 机构选型：机构选型：水平方向移动：曲柄滑块机构水平方向移动：曲柄滑块机构OB1C1C来完成；来完成；上、下运动：摆动从动件移动凸轮机构来完成。上、下运动：摆动从动件移动凸轮机构来完成。机构组合：机构组合：以演变后的凸轮机构（具有两个自由度）以演变后的凸轮机构（具有两个自由度）作为基础机构，采用并联组合方式，将两套曲柄滑快机作为基础机构，采用并联组合方式，将两套曲柄滑快机构（其原动件相位不同）和暴动从动件凸轮机构组成推构（其原动件相位不同）和暴动从动件凸轮机构组成推包机构。包机构。LSTHC1C2LOB1B2r0270180 凸轮差动机构外凸轮外凸轮1，内凸轮，内凸轮3，从动，从动件件2螺旋差动机构摇床机利用齿条增位移机构连杆棘轮过载保护获大升程的凸轮机构机构组合课堂练习图示六连杆机构。试通过变换演化为凸轮齿轮齿条机构。图示六连杆机构。试通过变换演化为凸轮齿轮齿条机构。结结 束束