机械设计之基于机构组成原理的拼接设计
机械总体与结构的协同化设计方法
机械总体与结构的协同化设计方法机械系统的设计是一个复杂的过程，需要考虑到众多的因素和约束条件。
机械总体设计与结构设计之间的协同化是一个重要的任务，可以有效提高设计的效率和质量。
本文将介绍机械总体与结构的协同化设计方法，并探讨其在实际应用中的意义和挑战。
一、协同化设计的概念与意义机械总体设计是指机械产品的整体布局和结构的确定，包括各个部件的功能分配、布置和连接方式等。
结构设计则是指对每个零部件的具体形状和尺寸进行设计，以满足整体设计的要求。
机械总体设计与结构设计之间的协同化，是指在总体设计和结构设计的不同阶段之间实现信息的交流和共享，以便提前发现和解决设计问题，确保设计的一致性和完整性。
协同化设计的意义在于：1. 提高设计的效率：协同化设计可以将机械总体和结构设计的工作重点相互关联，减少重复的设计工作，提高设计的效率。
2. 提高设计的质量：通过协同化设计，可以在设计过程中及时发现和纠正设计错误，减少设计变更的次数，提高设计的质量。
3. 加快产品的研发速度：协同化设计可以缩短机械产品的设计周期，加快产品的研发速度，提前投入市场，获得竞争优势。
4. 降低成本：通过协同化设计，可以在设计阶段就对产品进行评估和优化，降低成本，提高产品的竞争力。
二、机械总体与结构的协同化设计方法机械总体与结构的协同化设计方法可以分为以下几个步骤：1. 需求分析：在设计开始之前，需要对机械产品的功能需求、性能指标、使用环境等进行综合分析和明确定义。
需求分析是协同化设计的基础，对后续的设计工作具有重要的指导作用。
2. 总体设计：总体设计阶段主要包括概念设计和方案设计两个部分。
概念设计是指通过对机械产品功能和结构的初步定义，确定产品的总体布局和形状。
方案设计是在概念设计的基础上，对各个部件的功能分配和布局进行详细设计。
3. 结构设计：结构设计阶段主要是对各个零部件的形状和尺寸进行具体设计。
在进行结构设计之前，需要对总体设计的结果进行评价和优化，确保各个部件之间的协同工作。
机械设计中的机构设计原理
机械设计中的机构设计原理机械设计是应用物理学和工程学知识，通过运用机械原理和结构设计，创造出用于转换或传输能量和实现特定功能的机械设备。
机构设计是机械设计中的重要环节，它涉及到机械装置的运动学和动力学特性，并决定了机械装置的工作性能和可靠性。
本文将介绍机构设计的基本原理和一些常用的机构设计方法。
一、机械设计的基本原理机械设计的基本原理包括力学原理和几何结构原理。
力学原理是机械设计的基础，主要涉及物体的静力学和动力学特性。
静力学研究物体受力平衡时的力学性质，动力学研究物体在受力作用下的运动规律。
几何结构原理是指机械设计中要合理选择和布置构成机械装置的各种零部件，以达到预期的运动和传动效果。
二、机构设计方法1. 机械设计中常用的机构设计方法有：1) 正向设计法：根据机械装置的功能需求和工作性能要求，从功能出发，逐步设计出各个零部件的布置和参数。
正向设计法注重整体设计思路，从整体到局部，逐步完善机构设计。
2) 逆向设计法：根据机械装置的运动和传动效果，逆向推导出机构的结构和布置。
逆向设计法注重从结果出发，通过反推，找出满足要求的机构结构。
3) 经验设计法：根据经验和实践，总结出机构设计的一些规律和经验法则，以便在设计中进行参考和应用。
4) 数字化设计方法：利用计算机辅助设计（CAD）软件和计算机辅助工程（CAE）软件，进行机构设计和分析。
数字化设计方法可以提高设计的准确性和效率，减少试验和修改的次数。
2. 在机构设计中应注意的几个要点：1) 结构合理性：机构设计应合理选择和布置零部件，以确保机构的稳定运行和可靠性。
2) 运动特性：机构设计要满足机械装置的工作要求，包括运动轨迹、速度和加速度等。
3) 传动效率：机构设计要考虑传动效率，减少能量损耗和摩擦。
4) 强度和刚度：机构设计要考虑零部件的强度和刚度，以确保机械装置在工作时不会发生变形和破坏。
5) 冗余度：机构设计要考虑冗余度，即在某些零部件失效时，其他零部件能够接替其功能，保证机械装置的工作。
利用机构组成原理进行机械创新设计的基本思路
利用机构组成原理进行机械创新设计的基本思路
利用机构组成原理进行机械创新设计的基本思路主要包含以下几个步骤：
首先，任何平面机构都可以看作是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而成，这就是机构的组成原理。
理解这一原理对于进行机构的创新设计具有十分重要的指导意义。
其次，我们可以利用机构的组成原理来不断连接各类杆组，按照串联、并联、叠加和封闭的规则组合基本机构。
例如，可以通过把基本杆组依次连接到原动件和机架上，从而组成新机构。
最后，这些方法的混合连接，可以进一步得到更为复杂的机构系统。
充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（如理论、方法、技术、原理等），进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）。
总的来说，利用机构组成原理进行机械创新设计的过程需要深入理解机构的组成原理，灵活运用各种组合规则，以及发挥设计者的创造力。
机械原理与机械设计：机构的组成原理
两个含有外接副的构 件直接用运动副联接。
(e)
（2） Ⅲ级组(n=4，PL=6) 中心构件
Ⅲ级组基本型
Ⅲ级组其它型举例
Ⅲ级组的结构特征： 三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接。
Ⅲ级组基本型
Ⅲ级组其它型举例
第四种形式称为IV级组。 结构特点：有两个三副杆，且4个构件构成四边形结构
内端副━━杆组内部相联。 外端副━━与组外构件相联。
J
H
I
G
F
D
C B
AP
Ⅲ级机构
【解】 以GH为原动件进行 结构分析：
H G
J I
Ⅱ级机构
F
D
C B
AP
本章重点小结
机架 一、构件 + 运动副 运动链 机构 原动件
从动件
基本杆组
二、运动链成为机构的条件：F > 0, 原动件数目等于自由度数目 平面运动链自由度计算方法和注意事项
三、机构运动简图的绘制
不能存在只有一个构件的运动副 或只有一个运动副的构件。
每个杆组拆分后自由度不变
每个构件和运动副都只能属于一 个杆组
机构的级别取决于机构中的基本杆组的最高级别
另一种说法：机构的级别与机构中最高级别基本杆组 的级别一致
3.平面机构的结构分析
结构分析的目的 1）了解机构的组成 2） 确定机构的级别 3）为机构受力分析提供简化方法
机构按所含最高杆组级别命名，如Ⅱ级机构，Ⅲ 级机构等。
杆组：自由度为零的不可再分的运动链。 机构可视为由原动件和若干个杆组构成。
组成原理
任何机构都可以看作是若干个自由度为零的基本杆组依次 联接到原动机和机架上而构成的，机构的自由度等于原动件的
机构拼接实验报告
一、实验目的1. 加深对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性；2. 培养学生的工程实践动手能力；3. 培养学生的创新意识及综合设计的能力。
二、实验设备与工具1. 创新组合模型一套：包括五种平面低副II级纟R、四种平面低副II级组、备杆长可在80-340mm内无级调整，以及其他常见杆组可根据需要自由装配；2. 两种单构件高副杆组；3. 八种轮廓的凸轮构件，其从动件可实现八种运动规律。
三、实验原理1. 机构组成原理：机构是由若干构件通过一定的连接方式组成的系统，构件之间的相对运动实现机构的功能；2. 运动特性：机构的运动特性包括运动轨迹、速度、加速度等参数；3. 拼接设计：通过组合不同构件，实现特定的运动规律和功能。
四、实验步骤1. 拼接平面低副II级纟R和II级组，形成基础框架；2. 将基础框架与单构件高副杆组连接，实现特定运动规律；3. 拼接凸轮构件，调整从动件的运动规律；4. 对拼接完成的机构进行测试，观察其运动特性；5. 根据实验结果，对拼接设计进行优化。
五、实验结果与分析1. 拼接完成的基础框架具有稳定的结构，能够承受一定的载荷；2. 单构件高副杆组的连接方式能够实现特定的运动规律；3. 凸轮构件的运动规律可根据需要进行调整，以满足实验需求；4. 实验结果表明，拼接设计的机构能够实现预期的运动特性。
六、实验结论1. 通过本次实验，加深了对机构组成原理的认识，进一步了解了机构组成及其运动特性；2. 提高了学生的工程实践动手能力，培养了创新意识及综合设计的能力；3. 实验结果表明，基于机构组成原理的拼接设计能够实现预期的运动特性，具有一定的实用价值。
七、实验心得1. 在实验过程中，需要熟悉各种构件的连接方式，以便快速完成拼接；2. 在设计过程中，要充分考虑机构的功能和运动特性，确保拼接设计的合理性和可行性；3. 实验过程中，要注重细节，确保机构拼接的精度和稳定性；4. 在遇到问题时，要善于分析原因，及时调整设计方案。
机械设计专业综合实验-机构创新设计慧鱼拼装
设计性实验指导书实验名称：机械设计模型拼装实验实验简介：“慧鱼教具及创意组合模型”，又称为“工程积木”，“智慧魔方”。
它集教具和仿真模型于一身，是科技知识启蒙、创造性思维训练及创造力开发的最佳载体。
“慧鱼教具及创意组合模型”是由德国发明家、企业家、当今世界拥有专利最多（5000 项）的Artur Fischer 博士于1964 年发明问世的。
菲舍尔博士因此还荣获了德国诺贝尔工程奖。
“慧鱼”的技术含量极高。
目前，国际最前沿的工程技术，如仿生技术、气动技术、传感技术、计算机技术以及机器人技术等，在“慧鱼”中都实现了微型仿真替代。
“慧鱼”有各种型号和规格的零件近千种，一般工程机械制造所需要的零部件如连杆、齿轮、马达、蜗轮，以及汽缸、压缩机、发动机、离合器，甚至热（光、触、磁）敏传感器、信号转换开关、计算机接口等等，在“慧鱼”中都可以找到。
因此，“慧鱼教具及创意组合模型”零部件的仿真度，几乎能够实现任何复杂技术过程和大型设计的模型，使之真实地“再现”。
该实验设备能够组装各种机械及设备，将其用于辅助理论教学，将使学生获得很强的感性认识，并且能发挥其无限的创造力。
适用课程：机械设计专业综合实验实验目的：A 通过对动手组建模型，连线，控制模型等各阶段学习后，对慧鱼创意组合模型的运作方法有一个初步的熟悉；B 了解基本的机械结构和特点掌握电气动控制工业技术的基本概念、分类及特点；C 了解电气动元件的工作原理、种类和实际应用方式，电气动控制系统的组成和结构掌握基本的电气动控制技术的应用，了解现代自动化控制系统的结构和特点。
面向专业：机类实验项目性质：设计性实验地点：图书馆——506 室（机械系统创新实验室）开放办法：先登陆网站进行网上预约或到S403填写预约表进行预约，根据预约时间提前预习写出预习报告、进行实验。
实验分组： 5-6 人/组《机械设计专业综合实验》课程实验机械设计慧鱼模型拼装实验“慧鱼教具及创意组合模型”，又称为“工程积木”，“智慧魔方”。
机械原理平面设计及拼装实验报告
连杆
将1、2的圆柱或扁头装于其上的圆孔或槽中，用端螺栓压紧轴端头，构成转动副或移动副。
2、实验原理
机构组成：曲柄摇杆与摇杆滑块组合而成的机构，如图所示。
工作特点：
当曲柄1做连续转动时，摇杆2作往复摆动，同时摇杆3和摇杆4作往复摆动带动滑Байду номын сангаас5作往复直线移动。
该机构可用于筛选机器等往复直线摆动的机器中，滑块5在摇杆3和摇杆4作往复摆动的力的作用带动下作往复直线运动（非匀速），可以用于抖动筛选物品。
图7 移动副的拼接
提示：根据实际拼接的需要，若选用的轴颈较长，此时需选用相应的运动构件层面限位套17#对构件的运动层面进行限位。
5）滑块与连杆组成转动副和移动副的拼接（图示中的编号与“机构运动方案创新设计实验台零部件清单”序号相同）
如图9所示的拼接效果是滑块13#的扁平轴颈处与连杆11#形成移动副；在20#、21#的帮助下，滑块13#的圆轴颈处与另一连杆在连杆长槽的某一位置形成转动副。首先用螺栓、螺母21#将固定转轴块20#锁定在连杆11#上，再将转动副轴13#的圆轴端穿插20#的圆孔及连杆11#的长槽中，用带垫片的螺栓15#旋入13#的圆轴颈端面的螺孔中，这样13#与11#形成转动副。将13#扁头轴颈插入另一连杆的长槽中，将15#旋入13#的扁平轴端面螺孔中，这样13#与另一连杆11#形成移动副。
我们还遇到一个问题，就是在选择各个组件时出现了问题，比如连接两个杆该用什么，连接滑块该用什么。我们最后参照书上的连接说明，正确选择连接方式。
6、收获和体会
通过这次实践性的实验让我学习到了许多东西，其中最重要的就是团队合作是非常重要的，这种东西决定着做事的快慢以及做出的事的成败。这次实验我们做得也比较成功，这不仅体现了我们的合作意识比较强，也体现了我们的动手能力非常出色。实验中，问题不断出现，但是我们并没有乱了阵脚，而是相互配合，相互协商，共同寻找解决方案，事实证明，只要团结一心，问题总会解决的。
机械设计基础第06章机构组合设计与创新
意义
机构组合设计能够充分利用各种基本机构的优点， 弥补单一机构的不足，实现复杂运动规律和特殊功 能要求，提高机械系统的整体性能。
机构组合设计基本原则
在机构组合过程中，应确保各基 本机构之间的运动协调，避免出 现运动干涉或运动不确定现象。
机构组合设计应注重提高机械系 统的可靠性，选择性能稳定、耐 磨损、抗疲劳的基本机构，并采 取必要的防护措施。
应用实例
复合式组合机构在高端装备制造、精密仪器等领域有着广泛的应用。例如，高精度数控机床、超精密测 量仪器等都可以采用复合式组合机构来实现高精度、高效率的运动和定位要求。
04机构性能评ຫໍສະໝຸດ 与优化Chapter机构性能评价指标
运动学性能
包括机构的运动范围、速度、加 速度等运动学参数，用于评价机
构的运动能力。
参数化设计
通过参数化建模技术，可以快速 生成具有相似结构或功能的机构 方案，提高设计效率。
有限元分析
利用有限元方法对机构进行强度 、刚度和稳定性分析，优化结构 设计，减少试验成本。
优化设计在机构组合设计中的应用
设计变量与目标函数
01
确定机构设计的关键参数作为设计变量，以机构性能或成本等
作为目标函数。
约束条件
02
考虑机构运动学、动力学、强度、刚度等约束条件，保证优化
结果的可行性。
优化算法
03
采用遗传算法、粒子群算法等优化算法，对机构进行优化设计
，得到最优解。
可靠性设计在机构组合设计中的应用
可靠性分析
对机构进行故障模式、影响及 危害性分析（FMECA），识别
潜在故障模式及其影响。
可靠性设计策略
采用冗余设计、容错设计、降 额设计等策略，提高机构的可 靠性。
机械设计基础掌握机械设计中的机构与机构设计
机械设计基础掌握机械设计中的机构与机构设计机械设计基础：掌握机械设计中的机构与机构设计机械设计是工程领域中的一个重要分支，涉及到机械结构的设计、分析与优化。
在机械设计的过程中，机构是一个核心概念，它由若干个连杆、齿轮、轴等零件组成，通过相对运动实现特定功能。
了解机构的类型、原理和设计方法对于合理设计出高效可靠的机械系统至关重要。
一、机构的类型与原理在机械设计中，机构主要分为平面机构和空间机构两大类。
1. 平面机构平面机构是指机构的运动全部或者部分在一个平面内发生，广泛应用于各类机械设备中。
常见的平面机构包括曲柄滑块机构、齿轮传动机构、摆线器机构等。
例如，曲柄滑块机构用于将旋转运动转化为直线运动，广泛应用于汽车发动机的活塞运动控制。
2. 空间机构空间机构是指机构的运动在三维空间中发生，具有更高的自由度和灵活性。
空间机构常用于机器人、航天器、通用设备等高精度、多功能的机械系统中。
例如，机器人的关节结构就是一种空间机构，通过控制关节的位置和力矩可以实现机器人的运动和操作。
二、机构设计的关键要素在机械设计中，机构设计是实现特定功能的重要环节。
好的机构设计应该满足以下几个关键要素：1. 运动正确机构的设计应能实现所需的运动，包括平动、回转、摆动等。
通过合理的零件配合和运动传递，保证机构的运动轨迹和速度符合设计需求。
2. 功耗少机构的设计应尽量减小能量损耗，提高机构的效率。
通过合理选择材料、优化零件形状和配合，减小摩擦、阻力和能量散失。
3. 刚度足够机构的设计应具备足够的刚度，以保证机构的稳定性和工作精度。
通过增加零件的尺寸和材料刚性，使用刚性连接和支撑等方式增加机构的刚度。
4. 结构坚固机构的设计应保证结构坚固，能够承受额定的工作载荷和外部冲击。
通过合理的结构设计和材料选择，增加机构的强度和耐久性。
三、机构设计的基本步骤机构设计的过程包括需求分析、方案设计、零件选择、装配仿真和优化等多个步骤。
下面以一个简单的摆线器机构为例，介绍机构设计的基本步骤。
机构构型方案与组合设计方案
机构构型方案与组合设计方案在机械工程领域，机构构型方案与组合设计方案是实现各种复杂机械运动和功能的关键。
它们就像是机械世界的基石和蓝图，决定了机械系统的性能、效率和可靠性。
机构构型方案，简单来说，就是根据特定的功能需求和设计约束，构思出机械机构的基本结构和组成形式。
这就好比要建造一座房子，首先得确定房子的整体框架和布局。
在机构构型方案的设计中，需要充分考虑运动形式、传动方式、受力情况等多个因素。
例如，对于需要实现直线运动的机构，可能会选择曲柄滑块机构、丝杠螺母机构等；而对于需要实现复杂空间运动的机构，则可能会考虑采用万向节机构、球铰机构等。
组合设计方案则是在机构构型方案的基础上，通过将多个基本机构进行组合和协同工作，以实现更丰富和多样化的机械功能。
这类似于将不同的建筑模块组合在一起，形成一个功能齐全的大型建筑。
组合设计方案需要巧妙地协调各个机构之间的运动关系和动力传递，确保整个机械系统能够稳定、高效地运行。
一个好的机构构型方案和组合设计方案，能够极大地提高机械产品的质量和性能。
以汽车发动机为例，其中的曲柄连杆机构就是一种经典的机构构型方案，它将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，从而实现了动力的输出。
而在汽车的变速器中，则采用了多种齿轮机构的组合设计方案，通过不同齿轮的啮合组合，实现了不同的传动比，满足了汽车在不同行驶条件下的动力需求。
在实际的设计过程中，确定机构构型方案和组合设计方案需要经过一系列的步骤和考虑。
首先，要明确设计任务和要求，包括机械系统需要实现的运动轨迹、运动速度、承载能力等。
然后，对各种可能的机构构型和组合方式进行分析和比较，评估它们在满足设计要求方面的优缺点。
这时候，就需要运用力学、运动学等相关知识，对机构的运动特性和受力情况进行计算和仿真。
同时，还需要考虑制造工艺、成本、可靠性等实际因素。
例如，某些复杂的机构构型可能在理论上能够实现理想的功能，但由于制造难度大、成本高，可能并不适合实际应用。
机械基础实验2
机械基础实验1指导书（机械原理部分）郑双阳王淑芬时祖光编大连大学机械工程学院目录课程名称：机械基础实验1（项目一）--------------------1 实验名称：基于机构组成原理的拼接实验课程名称：机械基础实验1（项目二）--------------------5 实验名称：基于机构组成原理的创新实验课程名称：机械基础实验1（项目三）--------------------7 实验名称：动平衡实验课程名称：机械基础实验1（项目四）-------------------16 实验名称：齿轮综合实验实验四（1）渐开线齿轮参数测量实验--------------------------16 实验四（2）齿轮范成实验---------------------------------22课程名称：机械基础实验1（项目一）实验名称：基于机构组成原理的拼接实验一、实验目的1、加深学生对机构组成原理的认识；2、培养学生的工程实践动手能力；3、加强学生的机构运动简图的绘制能力。
二、实验设备和工具1、机构创新设计实验台；2、常见杆组(杆长在80-340mm)；3、连接件；4、开口扳手和内六角扳手。
三、实验原理1、杆组的概念由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。
将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。
根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F=3n-2p l-p h=0，其中构件数n，高副数p l和低副数p h都必需是整数。
由此可以获得各种类型的杆组。
2、机构的组成原理根据如上所述，可将机构的组成原理概述为：任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到原动件和机架上的方法来组成。
这是本实验的基本原理。
四、实验方法与步骤1、根据给定的机构示意图，选择杆组（长度不限），测出单个杆的长度并记录；2、然后在实验台上拼接机构。
机械制造中的机构与机械连接设计
机械制中的机构与机械连接设计机械设计是指将机械元件按一定规律组合起来，形成一个能够进行特定功能运动的装置或系统的设计过程。
在机械设计过程中，机构与机械连接设计是非常重要的一部分。
机构设计包括了选择合适的机构类型和构造参数的确定，而机械连接设计则是决定机构各部件如何连接并传递力、转矩和运动的设计。
在机构设计中，选择合适的机构类型对于实现机械系统的功能至关重要。
不同的机构类型具有不同的运动特性和力学性能，需要根据具体要求进行选择。
常见的机构类型包括曲柄滑块机构、齿轮传动机构、链传动机构等。
同时，根据机械系统的工作条件和要求，还需要设计机构的构造参数，包括枢轴位置、杆件长度、齿轮模数等，以满足机械系统的运动需求和工作强度要求。
在机械连接设计中，主要考虑的是各部件如何连接并传递力、转矩和运动。
不同的连接方式适用于不同的工况和要求。
常见的连接方式包括键连接、销连接、螺纹连接、齿轮连接等。
在选择连接方式时，需要考虑连接的刚度、可靠性、拆装方便性等因素，并结合实际情况进行选择。
此外，还需要进行连接的强度计算和尺寸设计，确保连接不会出现破坏和松动，保证机械系统的正常运行。
机构与机械连接设计的目标是实现机械系统的功能需求，并保证机械系统的安全可靠性和工作性能。
在设计过程中，需要考虑到各种因素，如载荷、速度、温度等，进行合理的选择和设计。
同时，设计师还要合理考虑材料的选择和加工工艺，以确保设计的可行性和经济性。
总结起来，机械设计中的机构与机械连接设计是实现机械系统功能的关键环节。
合理选择机构类型和确定构造参数，以及合适的连接设计，能够确保机械系统的正常运行和工作性能。
在实际设计中，需要综合考虑多种因素，并根据具体情况进行合理选择和设计。
通过科学的机构与机械连接设计，可以为机械制造业的发展提供技术支持和保障。
机构组合创新设计方法及其实例
1) 机构串联组合方法 2) 机构并联组合方法 3) 机构复合组合方法 4) 机构叠加组合方法 5) 机构反馈组合方法
一、机构串联组合方法
1、目的
改善原有机构的运动特性;
使组合机构具有各基本机构的特性 。
主动件曲柄旋转一周时， 滑块往复运动两次。
使组合机构具有各基本机构承受多大的压力。4/1/20
21 6:09:33 AM06:09:332021/4/1
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。4/1/20
谢 谢 大 家 21 6:09 AM4/1/2021 6:09 AM21.4.121.4.1
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。1-Apr-211 Apr il 202121.4.1
二、机构并联组合方法
I型并联
II型并联
较小的汽缸推力可产生很大的工作压力
III型并联
三、机构复合组合方法
能实现滑块3复杂的运动规律
四、机构叠加组合方法
将一个机构安装在另一个机构的某个运动构件上； 机构输出运动是各机构输出运动的合成。
五、机构反馈组合方法
从主机构的运动过程中提取出信息，实时地输入到 主机构中去，使其运动情况产生适当的变化。
•
4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 06:09:3 306:09: 3306:0 9Thursday, April 01, 2021
•
5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 21.4.12 1.4.106 :09:330 6:09:33 April 1, 2021
•
6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2021年 4月1日 星期四 上午6 时9分33 秒06:0 9:3321. 4.1
机械结构的组合原理及应用
机械结构的组合原理及应用1. 概述机械结构是指通过连接、组合和运动关系等方式，将机械元件组织成系统的结构。
机械结构的组合原理和应用是机械设计领域的重要基础知识。
本文将介绍机械结构的组合原理以及其在实际应用中的一些案例。
2. 组合原理机械结构的组合原理是指将多个机械元件按一定的规则进行组合，形成具有特定功能的整体结构。
下面列举了一些常见的机械结构组合原理：•平行连接：将多个机械元件以平行的方式连接在一起，实现力的合成或分解。
•串联连接：将多个机械元件以串联的方式连接在一起，实现运动的传递和变换。
•交叉连接：将多个机械元件以交叉的方式连接在一起，实现不同方向的运动。
•平面连接：将机械元件连接在同一平面上，实现平面内的运动。
•空间连接：将机械元件连接在三维空间中，实现复杂的运动。
这些组合原理可以根据具体的设计要求和应用场景进行选择和组合，以实现机械系统的功能。
3. 应用案例3.1 传动系统机械结构的组合在传动系统中得到了广泛的应用。
传动系统用于将电机或其他能量源的能量传递给机械装置，实现运动和操作。
以下是一些常见的传动系统案例：•齿轮传动：通过齿轮的啮合，实现运动和转速的传递。
常见的应用包括汽车变速箱、工程机械等。
•皮带传动：通过皮带的张紧和摩擦，实现运动和扭矩的传递。
常见的应用包括机床、风力发电机组等。
•链条传动：通过链条的滚动，实现运动和力的传递。
常见的应用包括自行车、摩托车等。
传动系统的设计需要根据具体的需求选择合适的传动方式和结构组合，以实现高效、稳定和可靠的运动传递。
3.2 机器人机械结构的组合在机器人领域也得到了广泛的应用。
机器人是一种能够模拟和执行人类工作的自动化设备，其机械结构的设计对于实现各种功能和动作至关重要。
以下是一些机器人的机械结构组合案例：•并联机器人：将多个连杆和关节以并联的方式连接在一起，实现机器人的高精度运动和灵活性。
常见的应用包括装配线上的高精度操作。
•串联机器人：将多个连杆和关节以串联的方式连接在一起，实现机器人的多轴运动和力的控制。
机械原理机构组合与创新设计
3.图示机构为活塞机的齿轮杠杆机构，试对该机构进行分析。
第三十二页，编辑于星期日：十三点 五十七分。
解 图示机构是两个曲柄滑块机构ABE和CDE的并联组合，同时 与相啮合的齿轮机构进行连接。机构构件长度满足 AB=CD,BE=DE,同时两齿轮的分度圆直径相等。AB和CD与气缸
的轴线形成的夹角相等且对称分布。齿轮转动时，活塞将沿气缸内 壁作往复移动。
一、基本要求
1 . 了解基本机构的概念、类型及其运动特性。 2 . 了解机构组成原理与机构创新设计。
3 . 了解机构组合方法（串联组合、并联组合、叠加组合、 封闭组合）与创新设计。
第二页，编辑于星期日：十三点 五十七分。
二、基本概念和基础知识
1. 基本机构
2. 机构组成原理
3. 机构组合方法（串联组合、并联组合、 叠加组合、封闭组合）
第七页，编辑于星期日：十三点 五十七分。
间歇运动机构的基本型 ➢ 棘轮机构 ➢ 槽轮机构 ➢ 不完全齿轮机构
➢ 分度凸轮机构
第八页，编辑于星期日：十三点 五十七分。
挠性传动机构的基本型
➢ 带传动机构
➢ 链传动机构
➢ 绳索传动机构
第九页，编辑于星期日：十三点 五十七分。
其他传动机构的基本型
➢ 螺旋机构
第十四页，编辑于星期日：十三点 五十七分。
机构的叠加组合
在一个机构的可动构件上再安装一个以上的 机构的组合方式。
把支撑其它机构的机构称为基础机构，安装在基础 机构可动构件上面的机构称为附加机构。
第十五页，编辑于星期日：十三点 五十七分。
机构的封闭组合
一个两自由度机构中的两个输入构件或两个 输出构件或一个输入构件和一个输出构件用单自 由度的机构连接起来，形成一个单自由度的机构 系统，称为封闭式组合。
机构的并联组合与创新设计
与创新设计1基本概念若干个单自由度基本机构的输入构件连接在一起，保留各自的输出运动；或若干个单自由度机构的输出构件连接在一起，保留各自的输入运动；或有共同的输入构件与输出构件的连接，称为并行连接。
根据并联机构输入与输出特性的不同，分为三种并联组合方法。
分类2各机构有共同的输入件，保留各自的输出运动的连接方式，称为Ⅰ型并联；I型并联机构并联组合框图各机构有各自的输入件，保留相同输出运动的连接方式，称为Ⅱ型并联分类2各机构有共同的输入运动和共同的输出运动的连接方式，称为Ⅲ型并联。
Ⅱ型并联机构并联组合框图Ⅲ型并联机构并联组合框图3组合示例Ⅰ型并联组合3组合示例Ⅰ型并联组合组合示例3Ⅱ型并联组合Ⅲ型并联组合示意图串联机构组合的目的主要是改变后置机构的运动速度或运动规律并联机构的组合目的主要是改变机构的动力性能，有时也用于实现运动的分解或运动的合成。
并联组合的基本原则1.对称并联相同机构实现机构的平衡2.实现运动的分解与合成3.改善机构受力状态4.同类机构或不同类机构都可以并联组合1对称并联相同机构，实现机构的平衡通过对称并联同类机构，可以实现机构惯性力的部分平衡与完全平衡。
利用I型并联组合可实现此类目的。
2实现运动的分解与合成I型并联组合可以实现运动的分解，II型并联组合可以实现运动的合成。
改善机构受力状态(1/2)3III型并联组合机构可使机构的受力状况大大改善，因而在冲床、压床机构中得到广泛的应用。
插入动画改善机构受力状态(2/2)3三个平动齿轮共同驱动一个外齿轮减速输出，不但增加了运动平稳性，而且改善了传力性能。
4同类机构也可以并联组合，不同类机构也可以并联组合为并联组合的设计提供了广泛的应用前景。
机械设计之基于机构组成原理的拼接设计
机械设计之基于机构组成原理的拼接设计机械设计是现代工程设计领域中相当重要的一个学科分支。
在机械设计中，机构组成原理的拼接设计是一种十分实用的方法。
通过对各种机构的基本组成原理进行归纳总结，设计师能够更好地选择合适的机构构成方案来满足不同的设计需求。
一、什么是机构组成原理的拼接设计？机械工程中的机构是由不同元素构成的。
机构组成原理的拼接设计指的是根据机械基元、机构元素和机构连接方式等基本方面来设计机构体系。
这种设计方式可以通过准确的计算机构的相对运动来实现实际应用场景中的机械机构。
机构元素是机构拼接设计的基础，它是机构的基本组成单元。
机构元素可以是动力学或静力学的元素。
机构元素的种类非常繁多，包括传动装置、滑轮、轮齿、销轴、插销、斜铁、手柄等。
机构元素的选用应根据所设计机构的功用、运动要求以及运动状态等情况来确定。
机械基元则是机构元素的进一步组合。
机械基元包括连杆、曲柄、齿轮、衔铁组、凸轮和曲轴等等。
机械基元的特点是其能够按照一定规律生成机构，如果一定程度上改动其中的某一零件，就可以形成新的机构。
机构连接方式是机构组成原理中的另一个重要方面。
在机械设计中，机构连接方式非常重要，因为它们直接影响到机构的性能和可靠性。
机构连接方式包括直接连接、球接、铰接、齿口连接等等。
二、机构组成原理的拼接设计在机械工程中的实际应用机械工程中的机构设计包括设计理论、设计方法和设计工具等方面。
机械工程的设计师需要根据机构的设计目的和特定的工作要求来选择合适的机构构造方案。
机构组成原理的拼接设计是现代机械设计黄金标准之一。
该方法的实际应用未来也有望进一步推广。
因为机械工程中需要处理的具体机构种类也非常丰富，因此设计师需要准确而灵活地选择机构，使其能够更好地满足设计目的。
如机械传动中常常需要选择合适的车轮机构，其动力学行为和稳定性状况对于机械传动效率起到至关重要的作用。
其他一些机构也包括一些特殊的机构，例如斜盘机构、双曲线机构、螺旋机构、滚珠丝杠机构以及针轮机构等等。
拼接机器结构设计方案
拼接机器结构设计方案拼接机器结构设计方案是指为了满足特定需求，将多个机器结合在一起工作的设计方案。
拼接机器结构可以应用于多个领域，例如工业生产线、物流仓储系统以及医疗设备等。
下面是一个拼接机器结构设计方案的详细描述。
设计目标：1. 实现机器的高效集成和协作，提高整体工作效率。
2. 实现拼接机器的模块化设计，方便维护和升级。
3. 提供良好的人机交互界面，方便操作和监控。
设计步骤：1. 确定机器拼接的结构组成：根据应用需求，确定需要拼接的机器种类和数量，并确定它们之间的关系和工作流程。
2. 设计机器的外观和尺寸：根据机器和工作环境的要求，设计机器的外观和尺寸，确保机器能够容易地集成在一起，同时保证操作人员的安全和舒适性。
3. 确定机器之间的通信方式：确定机器之间的数据传输方式，如有线通信、无线通信或者采用总线结构。
同时，需要确定通信协议和数据格式，以确保机器之间能够正确地发送和接收数据。
4. 设计机器的电力供应系统：确定机器的电力需求和供应方式，包括电源电压、功率需求以及电源线路等。
同时，需要考虑电源的稳定性和安全性，确保机器能够安全、稳定地工作。
5. 定义机器之间的控制逻辑：确定机器之间的控制逻辑和协作方式，包括数据传输、指令发送和响应等。
同时，需要确保机器能够实时地响应变化，并能够自动调整工作状态。
6. 设计人机交互界面：设计人机交互界面，包括触摸屏、按键以及声音提示等。
界面应简洁明了，方便操作员进行参数设定和监控。
7. 考虑安全性和可维护性：为了保障操作员和设备的安全，需要考虑安全措施，如紧急停机按钮和安全门等。
同时，为了方便设备的维护和升级，需要设计合理的维护通道和易于拆卸的零部件。
8. 进行实验验证和调试：在设计完成后，进行实验验证和调试，确保拼接机器达到预期的功能和性能要求。
总结：拼接机器结构设计方案需要考虑多个因素，如机器之间的关系、外观和尺寸、通信方式、电力供应系统、控制逻辑、人机交互界面、安全性和可维护性等。
机械设计之基于机构组成原理的拼接设计(doc 15页)(正式版)
机械创新设计指导书机械设计教研究室班级：姓名：学号：实验一基于机构组成原理的拼接设计一、实验目的1、加深学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性；2、培养学生的工程实践动手能力；3、培养学生创新意识及综合设计的能力。
二、设备和工具1、创新组合模型一套：1）五种平面低副Ⅱ级组，四种平面低副Ⅱ级组，各杆长可在80-340mm内无级调整，其他各种常见的杆组可根据需要自由装配；2）两种单构件高副杆组3）八种轮廓的凸轮构件，其从动件可实现八种运动规律：ⅰ）等加速等减速运动规律上升200mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，近休止角30°，回程运动角120°，凸轮标号为1；ⅱ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，回程运动角150°，凸轮标号为2；ⅲ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角150°，近休止角30°，凸轮标号为3；ⅳ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角180°，凸轮标号为4；ⅴ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，近休止角30°，回程运动角120°，凸轮标号为5；ⅵ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，回程运动角150°，凸轮标号为6；ⅶ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角150°，近休止角30°，凸轮标号为7；ⅷ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角180°，凸轮标号为8；4）模数相等齿数不同的7种直齿圆柱齿轮，其齿数分别为17，25，34，43，51，59，68，可提供21种传动比：与齿轮模数相等的齿条一个。
机械创新设计第五章 机构的组合与创新设计
3、 组合示例
图5-30 蜗杆机构与轮系机构组成的叠加机构
图5-31 I型叠加机构示例 a）连杆机构为基础机构 b）齿轮机构为基础机构
图5-32 II型叠加机构示例 a）户外摄影车机构 b）机械手机构
二、 机构叠加组合的关键问题
1、选定附加机构与基础机构，确定附加机构与基础机构之间的连接方法。 或者附加机构的输出构件与基础机构的哪一个构件连接。
第五章 机构的组合与创新设计
目录： 第一节 机构组合的基本概念 第二节 机构组成原理与机构创新设计 第三节 机构串联组合与创新设计 第四节 机构并联组合与创新设计 第五节 机构叠加组合与创新设计 第六节 机构封闭组合与创新设计 第七节 其他类型的机构组合与创新设计 第八节 剪切机构及其创新设计
第一节 机构组合的基本概念
2、分类
图5-25 并联组合示意图 a）I型并联 b）II型并联 c） III型并联
3、并联组合实例
图5-26 并联组合示意图之一
二、并联组合的基本思路
图5-27 III型并联组合机构
1、对称并联相同的机构，可实现机构的平衡。 2、实现运动的分解与合成。 3、改善机构受力状态。
图5-28 三环减速器机构
第五章机构的组合与创新设计第一节机构组合的基本概念第二节机构组成原理与机构创新设计第三节机构串联组合与创新设计第四节机构并联组合与创新设计第五节机构叠加组合与创新设计第六节机构封闭组合与创新设计第七节其他类型的机构组合与创新设计第一节机构组合的基本概念一基本机构的概念1最简机构把由2个构件和1个运动副组成的开链机构称为最简单的机构简称最简机构
第二节 机构组成原理与机构创新设计
一、II级杆组的类型
3n 2 pl 0
n=2，Pl=3的杆组，为II级杆组。 当内接副为转动副时，两个外接副可同时为转动副，也可以一个为转动 副，另一个为移动副，或者两个外接副同时为移动副。
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机械创新设计
指导书
机械设计教研究室
班级：
姓名：
学号：
实验一基于机构组成原理的拼接设计
一、实验目的
1、加深学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性；
2、培养学生的工程实践动手能力；
3、培养学生创新意识及综合设计的能力。
二、设备和工具
1、创新组合模型一套：
1）五种平面低副Ⅱ级组，四种平面低副Ⅱ级组，各杆长可在80-340mm内无级调整，其他各种常见的杆组可根据需要自由装配；
2）两种单构件高副杆组
3）八种轮廓的凸轮构件，其从动件可实现八种运动规律：
ⅰ）等加速等减速运动规律上升200mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，近休止角30°，回程运动角120°，凸轮标号为1；
ⅱ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，回程运动角150°，凸轮标号为2；
ⅲ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角150°，近休止角30°，凸轮标号为3；
ⅳ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角180°，凸轮标号为4；
ⅴ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，近休止角30°，回程运动角120°，凸轮标号为5；
ⅵ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，回程运动角150°，凸轮标号为6；
ⅶ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角150°，近休止角30°，凸轮标号为7；
ⅷ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角180°，凸轮标号为8；
4）模数相等齿数不同的7种直齿圆柱齿轮，其齿数分别为17，25，34，43，51，59，68，可提供21种传动比：与齿轮模数相等的齿条一个。
5）旋转式电机一台，其转速为10r/min。
6）直线式电机一台，其速度为10m/s。
2、平口起子和活动扳手各一把。
三、实验前的准备工作
1、要求预习实验，掌握实验原理，初步了解机构创新模型；
2、选择设计题目，初步拟定机构系统运动方案。
四、实验原理
1、杆组的概念
由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。
将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。
根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：
F=3n-2p L-p H=0
其中构件数n，高副数P H和低副数P L都必需是整数。
由此可以获得各种类型的杆组。
当n=1,P L=1,P H=1时即可获得单构件高副杆组，常见的有如下几种：
图1 单构件高副杆组
当P H=0时，称之为低副杆组，即
F=3n-2P L=0
因此满足上式的构件数和运动副数的组合为：n=2,4,6……，P L=3，6，9……。
最简单的杆组为n=2，P L=3，称为Ⅱ级组，由于杆组中转动副和移动副的配置不同，Ⅱ级组共有如下五种形式。
n=4,P L=6的杆组形式很多，机构创新模型已有图3所示的几种常见的Ⅲ级杆组。
图2 平面低副Ⅱ级组
图3 平面低副Ⅲ级组
2、机构的组成原理
根据如上所述，可将机构的组成原理概述为：任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到原动件和机架上的方法来组成。
这是本实验的基本原理。
五、实验方法与步骤
1、正确拆分杆组
从机构中拆出杆组有三个步骤：
1）先去掉机构中的局部自由度和虚约束；
2）计算机构的自由度，确定原动件；
3）从远离原动件的一端开始分杆组，每次拆分时，要求先试着拆分Ⅱ级组，没有Ⅱ级组时，再拆分Ⅲ级组等高一级组，最后剩下原动件和机架。
拆组是否正确的判定方法是：拆去一个杆组或一系列杆组后，剩余的必需为一个完整的机构或若干个与机架相联的原动件，不能有不成组的零散构件或运动副存在，全部杆组拆完后，只应当剩下与机架相联的原动件。
如图4所示机构，可先除去k处的局部自由度；然后，按步骤2）计算机构的自由度：F=1，并确定凸轮为原动件；最后根据步骤3）的要领，先拆分出由构件4和5组成的Ⅱ级组，再拆分出由构件6和7及构件3和2组成的两个Ⅱ级组及由构件8组成的单构件高副杆组，最后剩下原动件1和机架9。
图4 例图
2、正确拼装杆组
将机构创新模型中的杆组，根据给定的运动学尺寸，在平板上试拼机构。
拼接时，首先要分层，一方面是为了使各构件的运动在相互平行的平面内进行，另一方面是为了避免各构件间的运动发生干涉，因此，这一点是至关重要的。
试拼之后，从最里层装起，依次将各杆组联接到机架上去。
杆组内各构件之间的联接已由机构创新模型提供，而杆组之间的连接可参见下述的方法。
1）移动副的联接
图5表示构件1与构件2用移动副相联的方法。
2）转动副的联接
图6表示构件1与带有转动副的构件2的联接方法。
图5 移动副的联接
图6 转动副的联接
3）齿条与构件以转动副的形式相联接方法。
图7表示齿条与构件以转动副的形式相联接方法。
图7 齿条与构件以转动副相联
4）齿条与其他部分的固联
图8表示齿条与其他部分固联的方法。
图8 齿条与其他部分固联
5）构件以转动副的形式与机架相连
图9表示连杆作为原动件与机架以转动副形式相联的方法。
用同样的方法可以将凸轮或齿轮作为原动件与机架的主动轴相连。
如果连杆或齿轮不是作为原动件与机架以转动副形式相连，则将主动轴换作螺栓即可。
注意：为确保机构中各构件的运动都必须在相互平行的平面内进行，可以选择适当长度的主动轴、螺栓及垫柱，如果不进行调整，机构的运动就可能不顺畅。
图9 构件与机架以转动副相联
6）构件以移动副的形式与机架相联
图10表示移动副作为原动件与机架的联接方法。
图10 构件与机架以移动副的相联
3、实现确定运动
试用手动的方式驱动原动件，观察各部分的运动都畅通无阻之后，再与电机相联，检查无误后，方可接通电源。
4、分析机构的运动学及动力学特性
通过观察机构系统的运动，对机构系统的运动学及动力学特性作出定性的分析。
一般包括如下几个方面：
1）平面机构中是否存在曲柄；
2）输出件是否具有急回特性；
3）机构的运动是否连续；
4）最小传动角（或最大压力角）是否在非工作行程中；
5）机械运动过程中是否具有刚性冲击和柔性冲击。
报告完成日期2011—07—03 教师批阅
实验二慧鱼技术创意设计
一、实验目的
1、培养学生用创造性思维方法，设计、搭建新型的机构或装置；
2、加强学生对机电一体化的实践认识；
3、培养学生的创新意识及综合设计能力。
二、设备与工具
1、慧鱼技术创意模型
（1）计算机组合包
（2）移动机器人包
（3）汽车技术包
（4）仿生生物包
（5）太阳能包
（6）工业机器人包
（7）传感器包
（8）气压传动件包
（9）动力添加组
（10）可调变压器
（11）远红外遥摇控包
2、486或586微机；
3、摄子，5V、9V电池；
三、实验前的准备
1、按模型组合包设备清单清点模型零件，并按类型分类置放于装料盘中；
2、认真阅读模型组合包操作手册，并翻译有关外文资料；
3、按组装指导图，搭接模型，掌握组合模型的拼接方法；
4、熟悉动力元器件的装配、连接方法；包括：电动机、传感器、变压器、气动元件、各种开关等；
5、熟悉组合包配备的软件LL Win及接口，把搭接好的机构模型接上接口，编程，实现控制。
四、实验步骤
1、按要求或按条件选择设计题目；
2、制定设计方案，绘制机构结构图及原理图；
3、按设计方案搭接机构模型；
4、实验完毕，拆卸全部零件，清点零件并按要求包装好。
慧鱼技术创意设计实验报告。