1、第五章第五章 機構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 機構(gòu)組合的基本概念機構(gòu)組合的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 機構(gòu)組成原理與機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)組成原理與機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計第三節(jié)第三節(jié) 機構(gòu)串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計第四節(jié)第四節(jié) 機構(gòu)并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計第五節(jié)第五節(jié) 機構(gòu)疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計第六節(jié)第六節(jié) 機構(gòu)封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計第七節(jié)第七節(jié) 其他類型的機構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計其他類型的機構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 機構(gòu)組合的基本概念機構(gòu)組合的基本概念一、基本機構(gòu)的概念一、基本機構(gòu)的概念1 1、最簡機構(gòu)、最簡機構(gòu) 把由把由2 2

2、個構(gòu)件和個構(gòu)件和1 1個運動副組成的開鏈機構(gòu)稱個運動副組成的開鏈機構(gòu)稱為最簡單的機構(gòu)，簡稱最簡機構(gòu)。其要素是組為最簡單的機構(gòu)，簡稱最簡機構(gòu)。其要素是組成機構(gòu)的最多構(gòu)件為成機構(gòu)的最多構(gòu)件為2 2且為開鏈機構(gòu)。且為開鏈機構(gòu)。 2112原動機的機構(gòu)簡圖為最簡機構(gòu)原動機的機構(gòu)簡圖為最簡機構(gòu)2 2、基本機構(gòu)、基本機構(gòu)把含有把含有3 3個構(gòu)件以上、且不能再進行拆分的閉個構(gòu)件以上、且不能再進行拆分的閉鏈機構(gòu)稱為基本機構(gòu)。其要素是閉鏈且不可拆鏈機構(gòu)稱為基本機構(gòu)。其要素是閉鏈且不可拆分性。分性。 CBDAz1z2o1o2HCAB3 3、基本機構(gòu)的應用、基本機構(gòu)的應用1 1） 基本機構(gòu)的單獨使用基本機構(gòu)的單獨使用

3、 基本機構(gòu)可以直接應用在機械裝置中，基本機構(gòu)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(gòu)，如只有一些簡單機械中才包含一個基本機構(gòu)，如空氣壓縮機中包含一個曲柄滑塊機構(gòu)?？諝鈮嚎s機中包含一個曲柄滑塊機構(gòu)。2 2 ）互不連接的基本機構(gòu)的組合）互不連接的基本機構(gòu)的組合 若干個互不連接、單獨工作的基本機構(gòu)可若干個互不連接、單獨工作的基本機構(gòu)可以組成復雜的機械系統(tǒng)。各基本機構(gòu)之間進行以組成復雜的機械系統(tǒng)。各基本機構(gòu)之間進行運動協(xié)調(diào)設(shè)計。運動協(xié)調(diào)設(shè)計。 圖示壓片機由三個獨立工作的機構(gòu)組成，各機構(gòu)之間的運動必須滿足協(xié)調(diào)關(guān)系3 3）各基本機構(gòu)互相連接的組合）各基本機構(gòu)互相連接的組合各基本機構(gòu)通

4、過某種連接方法組合在一起，形各基本機構(gòu)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?；緳C構(gòu)的連接組合方式主要有：串聯(lián)組合、基本機構(gòu)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。常用的機構(gòu)組合方法如下。常用的機構(gòu)組合方法如下。1 1、利用機構(gòu)的組成原理，不斷連接各類桿組、利用機構(gòu)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(gòu)、按照串聯(lián)規(guī)則組合基本機構(gòu)3

5、3、按照并聯(lián)規(guī)則組合基本機構(gòu)、按照并聯(lián)規(guī)則組合基本機構(gòu)4 4、按照疊加規(guī)則組合基本機構(gòu)、按照疊加規(guī)則組合基本機構(gòu)5 5、按照封閉規(guī)則組合基本機構(gòu)、按照封閉規(guī)則組合基本機構(gòu)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(gòu)系統(tǒng)。可得到復雜的機構(gòu)系統(tǒng)。CBDAz1z2o1o2CABBC串聯(lián)組合并聯(lián)組合第二節(jié)第二節(jié) 機構(gòu)組成原理與機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)組成原理與機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)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

6、，另一個為移動副，動副，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 3P2R

7、P三、機構(gòu)組成原理與機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計三、機構(gòu)組成原理與機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計1 1、機構(gòu)組成原理、機構(gòu)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(gòu)。機構(gòu)組合原理為創(chuàng)新設(shè)計一可以組成新機構(gòu)。機構(gòu)組合原理為創(chuàng)新設(shè)計一系列的新機構(gòu)提供了明確的途徑。系列的新機構(gòu)提供了明確的途徑。2 2、機構(gòu)組成原理與機構(gòu)創(chuàng)新、機構(gòu)組成原理與機構(gòu)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(gòu)上，可以組成基本機構(gòu)；再把各原動件和機構(gòu)上，可以組成基本機構(gòu)；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(gòu)的從動級桿

8、組連接到基本機構(gòu)的從動件上，可以組成復雜的機構(gòu)系統(tǒng)。件上，可以組成復雜的機構(gòu)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(gòu)的從動件桿組連接機構(gòu)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(gòu)并聯(lián)機構(gòu)) )A+FGC

9、EBD=AFGCEBD3R2RP3R2RP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(gòu)。把機架上可組成新機構(gòu)。把基本桿組再連接到基本桿組再連接到機構(gòu)的從動件和機架上可組成復雜機構(gòu)。機構(gòu)的從動件和機架上可組成復雜機構(gòu)。第三節(jié)第三節(jié) 機構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計一、機構(gòu)的串聯(lián)組合一、機構(gòu)的串聯(lián)組合1 1、基本概念、基本概念 前一個機構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一個機構(gòu)的輸前一個機構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一個機構(gòu)的輸入構(gòu)件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。前入構(gòu)件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。

10、前一個機構(gòu)稱為前置機構(gòu)，后一個機構(gòu)稱為后置一個機構(gòu)稱為前置機構(gòu)，后一個機構(gòu)稱為后置機構(gòu)。其特征是前置機構(gòu)和后置機構(gòu)都是單自機構(gòu)。其特征是前置機構(gòu)和后置機構(gòu)都是單自由度的機構(gòu)。由度的機構(gòu)。機構(gòu)機構(gòu)1機構(gòu)機構(gòu)2機構(gòu)機構(gòu)1機構(gòu)機構(gòu)2前置機構(gòu)前置機構(gòu)后置機構(gòu)后置機構(gòu) I I型串聯(lián)型串聯(lián) 前置機構(gòu)前置機構(gòu)后置機構(gòu)后置機構(gòu)IIII型串聯(lián)型串聯(lián)2、串聯(lián)組合分類、串聯(lián)組合分類二、機構(gòu)串聯(lián)組合基本思路二、機構(gòu)串聯(lián)組合基本思路1、實現(xiàn)后置機構(gòu)的速度變換、實現(xiàn)后置機構(gòu)的速度變換2、實現(xiàn)后置機構(gòu)的速度變換、實現(xiàn)后置機構(gòu)的速度變換3、串聯(lián)時運動鏈盡量要短（在滿足要求前提下）、串聯(lián)時運動鏈盡量要短（在滿足要求前提下）BC

11、DAEFZ1CABDZ2I 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(gòu)中做簡單運動的構(gòu)件與后置機構(gòu)的前置機構(gòu)中做簡單運動的構(gòu)件與后置機構(gòu)的原動件連接。原動件連接。前置機構(gòu)中做復雜運動的構(gòu)件與后置機構(gòu)的前置機構(gòu)中做復雜運動的構(gòu)件與后置機構(gòu)的原動件連接。原動件連接。CBDAz1z2EACBD減少連桿機構(gòu)的速度減少連桿機構(gòu)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：第四節(jié)第四節(jié) 機構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)機構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計計一、機構(gòu)的并聯(lián)組合一、機構(gòu)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(gòu)的輸入構(gòu)件若干個單自由度的基本機構(gòu)的輸入構(gòu)件連接在一起

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

13、3 3、并聯(lián)組合實例、并聯(lián)組合實例CABBCC4BAOC3C2C1I型并聯(lián)機構(gòu)型并聯(lián)機構(gòu)II型并聯(lián)機構(gòu)型并聯(lián)機構(gòu) A1B1B2C1C2O2O1E1E2E2E1二、并聯(lián)組合的基本思路二、并聯(lián)組合的基本思路1 1、對稱并聯(lián)相同的機構(gòu)，可實現(xiàn)機構(gòu)的平衡。、對稱并聯(lián)相同的機構(gòu)，可實現(xiàn)機構(gòu)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(gòu)受力狀態(tài)、改善機構(gòu)受力狀態(tài)Z1C1AB1DZ2B3B2C2C3Z1C1AB1DZ2B3B2C2C3第五節(jié)第五節(jié) 機構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)計 一、一、 機構(gòu)的疊加組合機構(gòu)的疊加組合1 1、基本概念、基本概念 機構(gòu)疊加組合是指在

14、一個基本機構(gòu)的可機構(gòu)疊加組合是指在一個基本機構(gòu)的可動構(gòu)件上再安裝一個以上基本機構(gòu)的組合方式。動構(gòu)件上再安裝一個以上基本機構(gòu)的組合方式。把支撐其它機構(gòu)的基本機構(gòu)稱為基礎(chǔ)機構(gòu)，安把支撐其它機構(gòu)的基本機構(gòu)稱為基礎(chǔ)機構(gòu)，安裝在基礎(chǔ)機構(gòu)可動構(gòu)件上面的基本機構(gòu)稱為附裝在基礎(chǔ)機構(gòu)可動構(gòu)件上面的基本機構(gòu)稱為附加機構(gòu)。加機構(gòu)。1) I1) I型疊加機構(gòu)型疊加機構(gòu) 2 2、機構(gòu)的疊加組合分類、機構(gòu)的疊加組合分類2) II2) II型疊加機構(gòu)型疊加機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)輸出輸出輸入輸入輸入輸入附加機構(gòu)附加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)輸入輸入輸出輸出BCDA電機電機1) I1) I型疊加機構(gòu)型疊加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)基

15、礎(chǔ)機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu)EDCBAF2) II2) II型疊加機構(gòu)型疊加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu) 二、二、 機構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題機構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題 2 2、IIII型疊加組合機構(gòu)中，動力源安裝在基礎(chǔ)型疊加組合機構(gòu)中，動力源安裝在基礎(chǔ)機構(gòu)的可動構(gòu)件上，驅(qū)動附加機構(gòu)的一個可動機構(gòu)的可動構(gòu)件上，驅(qū)動附加機構(gòu)的一個可動構(gòu)件，按附加機構(gòu)數(shù)量依次連接即可。構(gòu)件，按附加機構(gòu)數(shù)量依次連接即可。1 1、選定附加機構(gòu)與基礎(chǔ)機構(gòu)，確定附加機構(gòu)、選定附加機構(gòu)與基礎(chǔ)機構(gòu)，確定附加機構(gòu)與基礎(chǔ)機構(gòu)之間的連接方法?；蛘吒郊訖C構(gòu)的與基礎(chǔ)機構(gòu)之間的連接方法?；蛘吒郊訖C構(gòu)的輸出構(gòu)件與基礎(chǔ)機構(gòu)的哪一個構(gòu)件連接。輸出構(gòu)

16、件與基礎(chǔ)機構(gòu)的哪一個構(gòu)件連接。3 3、I I型疊加機構(gòu)的連接方式較為復雜，但也型疊加機構(gòu)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(gòu)的蝸輪與基礎(chǔ)機構(gòu)的行星輪連接附加機構(gòu)的蝸輪與基礎(chǔ)機構(gòu)的行星輪連接第六節(jié)第六節(jié) 機構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)計 一、機構(gòu)的封閉組合一、機構(gòu)的封閉組合1 1、基本概念、基本概念 一個兩自由度機構(gòu)中的兩個輸入構(gòu)件或一個兩自由度機構(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)件用單自由度的機構(gòu)連接起來，形成一個自由度用單自由度的機構(gòu)連接起來，形

17、成一個自由度的機構(gòu)系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎(chǔ)的機構(gòu)系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎(chǔ)機構(gòu)為二自由度機構(gòu)，附加機構(gòu)為單自由度機機構(gòu)為二自由度機構(gòu)，附加機構(gòu)為單自由度機構(gòu)。構(gòu)。基礎(chǔ)機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)附加機構(gòu)附加機構(gòu) II 型封閉組合機構(gòu)型封閉組合機構(gòu) III 型封閉組合機構(gòu)型封閉組合機構(gòu) I I 型封閉組合機構(gòu)型封閉組合機構(gòu) 2 2、分類、分類3 3、封閉組合示例、封閉組合示例HZ3Z2Z1Z3Z1HZ3Z2Z1Z3Z4HZ3Z2Z1差動輪系差動輪系 I I型封閉機構(gòu)型封閉機構(gòu) IIIIII型封閉組合機構(gòu)型封閉組合機

18、構(gòu)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(chǔ)機構(gòu)封閉組合的前提是兩自由度的基礎(chǔ)機構(gòu)和單自由度的的組合，組合而成的新機構(gòu)是組和單自由度的的組合，組合而成的新機構(gòu)是組合機構(gòu)，基本組合思路如下。合機構(gòu)，基本組合思路如下。 1 1、常見的基礎(chǔ)機構(gòu)主要有五桿機構(gòu)和、常見的基礎(chǔ)機構(gòu)主要有五桿機構(gòu)和差動輪系機構(gòu)，附加封閉機構(gòu)可以是齒輪機構(gòu)、差動輪系機構(gòu)，附加封閉機構(gòu)可以是齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和四桿機構(gòu)，有時也用間歇運動機構(gòu)凸輪機構(gòu)和四桿機構(gòu)，有時也用間歇運動機構(gòu)作為封閉機構(gòu)。作為封閉機構(gòu)