机构的方案设计案例-2012

（ 1 ）间歇转动机构（棘轮、槽轮、 凸轮、不完全齿轮机构等） （ 2 ）间歇摆动机构（一般利用连 杆曲线上近似圆弧或直线段实现） （ 3 ）间歇移动机构（连杆机构、 凸轮机构、齿轮机构、组合机构 等）
按执行构件动作分解进行机构选型
序号 动作分解后能实现 的运动或功能
5 差动机构
机 构 型 式
（1）差动螺旋机构 （2）差动棘轮机构 （3）差动齿轮机构 （4）差动连杆机构 （5）差动滑轮机构 （1）直线机构（连杆机构、行 星齿轮机构等） （2）特殊曲线（椭圆、抛物线、 双曲线等）绘制机构 （3）工艺轨迹机构（连杆机构、 凸轮机构、凸轮-连杆机构等）
方案二 按给定轨迹要求设计六杆机构
这是一种六杆机构，根据A点的轨迹要求，例如直线，设计该 机构。
A
watt mechanism
方案三
换向机构
这是一种换向机构，请分析它的运动与力，并考虑进行参数优化。
6
5 3 4
1
2
方案四 按任意给定的平面运动设计机构
该机构由 8个构件， 9 个转动副组成的三个自由度的 8 杆机构， 在该机构的构件7上任一点P可实现平面的任意运动轨迹。在进行机 构分析时，构件1，2，3为原动件，各自具有独立的运动规律，构件 4，5，6及运动副D、E、F、G、H、I组成一个三级基本杆组，通过 对这个三级杆组进行运动分析可求得P点的运动规律。
按执行构件运动形式进行机构选型
4. 预 定 轨迹
直 线 连杆近似直线机构、八杆精确直线机构、 轨迹 某些组合机构等 利用连杆曲线实现预定轨迹的多杆机构、 曲 线 凸轮-连杆组合机构、 轨迹 行星轮系与连杆组合机构等
按执行构件运动形式进行机构选型
换向 5. 特 殊 运 动 超越 要求 双向式棘轮机构、定轴轮系（三星轮换 向机构）等
按执行构件运动形式进行机构选型
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、 间 歇 凸轮式间歇运动机构、 转动 某些组合机构等 特殊形式的连杆机构、摆动从动件凸轮 3. 间 歇 机构、齿轮-连杆组合机构、 间 歇 摆动 利用连杆曲线圆弧段或直线段组成的多 运动 杆机构等 棘齿条机构、摩擦传动机构、从动件作 间 歇 间歇往复运动的凸轮机构、 移动 反凸轮机构、气动、液压机构、移动杆 有停歇的斜面机构等
F
方案十六 柔性链—杆组合机构
该机构中，构件1，2分别为两个链轮，构件1为主动件，以角速度ω1进 行回转运动，通过构件6（链）的传动，实现构件1，2的回转运动。在构件 6上有一个转动副与构件3相连接。在进行机构的运动分析时，C点的运动规 律是由ω1及链轮确定，则将构件3，4及运动副C、D、E拆分成一个RRR二 级组既可进行分析计算。请分析构件4的运动规律。
B'
C'
E'
B'
2 3
C
1 A D
E5 4 F
方案九
车库上翻门机构（建设部标准）
4
这种车库门机构，
实际是曲柄滑块机构。 系统整体处于平衡状
1
A
态，当汽车自由向外
开出时，它可以靠车 本身力量冲开。具有 安全保护作用，请分 析该构件中配重 G 的 选择的合理性。
G B 2 C 3
方案十
简易关节机器人（各种三关节）
按执行构件运动形式进行机构选型
平行四杆机构、双万向联轴节机构、 定 传 动 比 齿轮机构、轮系、谐波传动机构、 匀速 摆线针轮机构、摩擦轮传动机构、挠 性传动机构等
1. 连续 转动
轴向滑移圆柱齿轮机构、混合轮系变 变 传 动 比 速机构、摩擦传动机构、 匀速 行星无级变速机构、挠性无级变速机 构等
机构组合方式
1
2
并 联 式
序 号
组合 方式
机构组合方式
3
复 合 式
4
反 馈 式
序 号
组合方式
机构组合方式
叠联式 各基本机构 没有共同的 5 机架，互相 叠联在一起。 其特点是： 1）每一个 基本机构各 有一个动力 源；2）后 一个基本机 构的相对机 架就是前一 个基本机构 的输出件。 挖掘机，装 载机最典型。
部能具有摆动或移动或多撮转动等。
截面扩大运动副原理简图
1.牙刷头可绕轴线左右摆动,摆角范围为45;
1---牙刷外壳 4---偏心轴
2---牙刷头导杆
3---活动连杆
5---直流电机
6---电池
2.运动原理图的曲柄摇杆机构在结构上通过扩大运动副
获得,从而有效减小结构尺寸;
方案十三
椭圆齿轮连杆机构
请分析椭齿轮连杆机的运动轨迹图谱，并构思利用连杆上某
齿轮连杆机构
在进行运动分析时，可将构件 2 、 3 及 该机构用于将回转 运动转换成往复直线运 运动副 B 、 C 、 D 拆分成一个 RRR 二阶基本 动，构件 1 为主动，以 杆组进行分析。 角速度 ω1 绕 A 点进行回 转运动，由构件1，2， 3，4及运动副A、B、C、 C D 组成一个曲柄摇杆机 2 构 ， 在 摇 杆 CD 上 固 联 B 1 3 一个齿轮，该齿轮随摇 5 D 杆进行往复摆动，通过 A E 齿轮与齿条啮合传动， 4 将 曲 柄 AB 的 回 转 运 动 就转换成了齿条的往复 直线运动。
A
8
1
D
4 7
P H I
5
E
6
F
3
C
2
B
方案五
蛙式夯土机
建筑工地中常用到这种打
夯机，请对其进行动力学分析，
计算出冲击力的大小，并对配
ω2
重及参数进行设计。
3
5
4
ω1
1
2
方案六
的机构。
汽车雨刷机构
汽车雨刷机构多种多样，请分析该种机构，并提出一种新
6
3
4
5 2
1
方案七
闭门机构（地铁门）
此为由一曲柄滑块机构进行控制地铁门开合的应用实例，其设计分 析加工制造及装配非常简单。通过构件1（滑块）的移动来控制构件4 （门）的开启与闭合，当外力去除后，构件1在弹簧6的力作用下会自动 关闭，以保证地铁在运行过程中，车厢门关闭的可靠性与安全性。设计 该机构在适当位置加阻尼，使门的开闭运动缓缓进行。
一点的轨迹曲线进行实际应用。
方案十四
印刷机送纸机构
该方案为凸轮机构与连杆机构的组合机构，用来实现任意给
定轨迹的机构综合，五杆机构具有两个自由度，由双联凸轮作为
原动件给该五杆机构提供两个已知的运动规律，该机构具有确定 的运动。在进行连杆机构运动分析时，将构件2及构件4作为原动
件，其运动规律已由凸轮给定，由构件3、5及C、F、E组成一个
请考查分析实际
设计中的其它应 用。
3
2
方案十九
迭联式组合机构
可由三个摆动液压缸机构组成挖掘机组合机构。 其中第一个基本机构1-2-3-4 的机架 4是挖掘机的机身；第二个 基本机构5-6-7-3迭联在第一个基本机构的输出件3上，即以3作为它 的相对机架，同样，第三个基本机构8-9-10-7又迭联在第二个基本 机构的输出件7上，亦即以7作为它的相对机架。这三个基本机构都 各有一个动力源。试分析该迭联式组合机构的各构件相对的运动关 G 系。
齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构等
过 载 带传动机构、摩擦传动机构等 保护
按执行构件动作分解进行机构选型
序号 动作分解后能实现 的运动或功能 机 构 型 式
1
（1）摩擦轮机构 （2）齿轮机构、轮系 匀速转动机构（包括定 （3）平行四边形机构 传动比机构、变传动比 （4）转动导杆机构 机构） （ 5 ）各种有级或无级变速机 构 （1）非圆齿轮机构 （2）双曲柄四杆机构 （3）转动导杆机构 （4）组合机构 （5）挠性件机构
6
实现预期轨迹机构
按执行构件动作分解进行机构选型
序号 动作分解后能实现 的运动或功能
增力及夹持机构
机 构 型 式
（1）斜面杠杆机构 （2）铰链杠杆机构 （3）肘杆式机构 （1）棘轮调节机构 （2）偏心调节机构 （3）螺旋调节机构 （4）摇杆调节机构 （5）可调式导杆机构
7
8
行程可调机构
序 组合 号 方式 串 联 式
非匀速 双曲柄机构、转动导杆机构、单万向 连轴节机构、非圆齿轮机构、 某些组合机构等
按执行构件运动形式进行机构选型
2. 往 复 运动
曲柄滑块机构、移动导杆机构、正弦机 往 复 构、移动从动件凸轮机构、 移动 齿轮齿条机构、楔块机构、螺旋机构、 气动、液压机构等 曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摆动导杆 往 复 机构、曲柄摇块机构、 摆动 空间连杆机构、摆动从动件凸轮机构、 某些组合机构等
方案十一 方案十二 方案十三 方案十四 方案十五 方案十六 方案十七 方案十八 方案十九 方案二十
夹钳机构 电动牙刷 椭圆齿轮连杆机构 印刷机送纸机构 齿轮连杆机构 柔性链—杆传动 平动链轮机构 空间球面机构 迭联式组合机构 十杆犁提升机构
方案一 X型杆链设计及其应用
请思考利用X型杆单元集成构造具有弧型特征的杆链。考虑折叠 条件，利用弧型和折叠创造一些实用机构，如野营帐蓬等。
机械原理机构方案设计 及参考方案
设计内容：（选其一，或自选）
• 设计创新或改进生活中的小机构，如折叠 桌椅、折叠衣架、折叠桑；厨房用具，生 活用品，运动器械； • 设计无碳小车，以重力势能驱动的具有方 向控制功能的自行小车，小车能在“8”字 形赛道上往复前进； • 设计具有一定功能的机器人或机械手，由 机构组成本体，完成一定动作。
2
非匀速转动机构
按执行构件动作分解进行机构选型
序号 动作分解后能实 现的运动或功能
往复运动机构（包 括往复移动、往复 摆动）
机 构 型 式
（1）曲柄——摇杆往复运动机构 （2）双摇杆往复运动机构 （3）滑块往复运动机构 （4）凸轮式往复运动机构 （5）齿轮式往复运动机构 （6）组合机构