第19章机构的组合与结构设计

二、机构的组合
典型基本机构组合方式：
串联 并联 反馈 运载 时序等
第一节 机构的组合方式
二、机构的组合
（一）机构的串联组合 根据串联构件的不同可分为两种： （1）构件固接式串联组合（一般串联组合） 特性：输出、输入构件的速比关系是被串联的各基本机构速比的乘积 应用广泛、设计较简单
图 12 － 1 构件固定式串联组合机构的组成
1 － 摇杆 2、4 － 连杆 3、3‘ － 曲柄 5 － 滑块
第一节 机构的组合方式
一、机构的组合
（一）机构的串联组合（续） （2）轨迹点串联组合 （特殊串联组合）
特点： 输出构件的转动中心在轨迹之内，输出构 件作整圈回转； 若在轨迹之内，输出构件作摆动； 若出现特殊轨迹，输出构件会暂停运动。
图 12 － 2 轨迹点串联组合机构的组成
图 12 － 3 差动轮系与齿轮、连杆的并联组合
1、2、4 － 齿轮 3 － 行星轮
第一节 机构的组合方式
一、机构的组合
（三）机构的反馈组合 将一个多自由度机构作为基础机构，其中一个输入运动是通过一个
单自由度附加机构从机构系统或基础机构的输出构件回授，该组合关系 的机构组合称为反馈组合。
机构的反馈组合实例
一、机构的变异
（二）改变运动副的形状
图 12－ 9 导杆机构的变异
图 12 － 10 两自由度凸轮机构 变异成棘轮机构
1 － 摆杆 2 － 棘轮 3 － 棘爪
第二节 机构的结构设计及应用实例
一、机构的变异
（三）改变运动副的位置
图 12 － 11 槽轮机构
图 12 － 12 不完全齿轮机构
第二节 机构的结构设计及应用实例
本章重点
1、机方式
一、基本机构
刚性机构 挠性机构 气动机构 液压机构等。 本章讨论的基本机构是指能够实现机械运动变换，由最少刚性构 件和运动副组成的机构。
常见的两种基本机构：单自由度基本机构 如：四杆机构、凸轮机构、齿轮机构等
双自由度基本机构
基本机构有其各自的运动规律和轨迹。
（一）虚约束和局部自由度的引入
有些机构在一些特殊位置处运动不确定，有些机构虽能满足运动 要求，但刚度和受力状况不好，或摩擦严重。在机构设计中用于解决的 方式之一就是引入虚约束或局部自由度。
图 12 － 19
图 12 － 21 用于分隔空间和密封的虚约束 压床冲压机构中的虚约束
及局部自由度应用实例
1 － 曲柄 2 － 连杆 3 － 滑块 4 － 圆盘 5 － 壳体
一、机构的变异
（四）增加辅助构件
图 12 － 13 变廓线的凸轮机构
1 － 凸轮盘 2 － 构件 3 － 从动件 4 － 机架
上述分析表明，从机构设计的角度来说，完整意义上的机构变异思路 和方法与两个因素有关：
与运动直接有关的因素；与顺利实现运动有关的构件形状因素 。
第二节 机构的结构设计及应用实例
1 － 蜗杆 2 － 蜗轮 3 － 凸轮 4 － 从动件
第一节
一、机构的组合
（四）机构的运载式组合
机构的组合方式
将一机构装在另一机构的构件上， 两机构各自完成自己的运动，其叠加 运动就是所要求的输出运动，这种组 合方式称为运载式组合。
图 12 － 15 机构的运载式组合实例
1 － 曲柄 2 － 导杆 3 － 滑块 4 －支架 5 － 机架
第二节 机构的结构设计及应用实例
一、机构的变异
机构的变异是用改变机构中某些构件的运动尺寸、结构形 式、增加辅助构件等方式，使机构获得新的功能或新的特性的 方法。
常用机构变异方法： 改变构件的运动尺寸；改变构件的结构形状；改变运动 副的尺寸、结构形状和运动副元素的逆换；以不同构件为机 架（倒置）；以不同构件为原动件；增加辅助构件等。
第十二章 机构的组合与结构设计
本章主要内容
第一节 机构的组合方式 第二节 机构的结构设计及应用实例
本章学习要求
1、了解较为典型的基本机构组合方式及其特点。 2、了解机构结构设计中常用的机构变异方法。 3、了解机构结构设计中构件的构形。 4、了解机构结构设计中，可通过引入虚约束和局 部自由度来解决某些问题。
第一节 机构的组合方式
一、机构的组合
（五）机构的时序式组合 完成各自动作（运动）的机构按动作（运动）协调的时间顺序分支、
并列的组合方式称为时序组合。
① ② ③④ ⑤
a)
b)
图 12 － 6 机构的时序组合实例
1、4、6 － 凸轮 2 － 摆杆 3 － 料斗 5 － 下冲头 7、8 － 曲柄
9 － 上冲头 10 － 工件 11 － 模具
1 － 曲柄 2 － 连杆 3、4 － 滑块 5 － 转动导杆
第一节 机构的组合方式
一、机构的组合
（二）机构的并联组合 由一个多自由度机构作基础
机构，一个或多个单自由度机构 的输出构件接入基础机构，且附 加机构的输入构件的运动并非来 自基础机构的组合方式称为并联 组合。
图示为铁板传送机构，要求送料辊4作 有短暂停歇的送进运动。
第二节 机构的结构设计及应用实例
二、机构（构件）的结构
（二）虚约束与机构结构设计的合理性 机构中的虚约束主要是考虑到构件的受力情况以及强度、刚度和机器
图 12 － 17 转动副及其构形
1 － 机架 2 － 曲柄 3 － 连杆 4 － 摇杆
图 12 － 18 柔性铰链及其应用
a）微型机械手的结构 b）微型机械手的机构简图 c）柔性铰链的结 构
二、机构（构件）的结构（续2）
第二节 机构的结构设计及应用实例
三、虚约束、局部自由度与机构机构的结构设计
二、机构（构件）的结构
图 12 － 14 球面副
1、2 － 构件
图 12－ 15 转动副及曲柄的构形
1 － 机架 2 － 曲柄 3 － 连杆
两种情况，运动副的类型位置未变，机构零件的形状变了。
第二节 机构的结构设计及应用实例
二、机构（构件）的结构(续1）
图 12 － 16 油泵的主机构
第二节 机构的结构设计及应用实例
第二节 机构的结构设计及应用实例
一、机构的变异（具体例子）
（一）变更机构的机架 —— 倒置
图 12 － 7 基本机构的倒置实例之一
1 － 机架 2、3 － 齿轮 4 － 系杆 5 － 行星齿轮
图 12 － 8 基本机构的倒置实例之二
1 － 机架 2－ 凸轮 3 － 从动件 4 － 摆杆
第二节 机构的结构设计及应用实例