机构的组合与创新设计教材(PPT 76张)
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P R R RPR
P
P R
P
R
PPR 11
第2节 机构组成原理与机构创新设计
二、 Ⅲ级杆组类型 3R杆组（以三个内接副开始）
R R R R R R R R R R R P P R
P
P
P
P
3R3R
3R2RP
3RR2P
3R3P
12
2RP杆组
2RP3R
2RP2RP
2RPR2P
2RP3P
R2P杆组
R2P3R
章机构的组合与创新设计
第1节机构组合的基本概念 第2节机构组成原理与机构创新设计 第3节机构串联组合与创新设计
第4节机构并联组合与创新设计
第5节机构复合组合与创新设计 第6节机构叠加组合与创新设计
1
基本概念
机构组合原理：
指将几个基本机构按一定的原则或 规律组合成一个复杂的机构。
组合机构：将几种基本机构融合成性能更加完善、运动形式
1 利用机构的组成原理，不断连接各类杆组
2 按照串联规则组合基本机构
3 按照并联规则组合基本机构
4 按照叠加规则组合基本机构
5 按照封闭规则组合基本机构
6 上述方法的混合连接，可得到复杂的机构系统。
8
C B A
o1
D
串联组合
z2
B C A B
C
并联组合
9
第2节 机构组成原理与机构创新设计
一、Ⅱ级杆组的类型
更加多样化的新机构。（相对难）
机构组合：将几种基本机构组合在一起，组合体的各基本机
构还保持各自特性，但需要各个机构的运动或动作协调配合， 以实现组合的目的。（相对容易些）
基本机构： 连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇机构等。
组合方式： 串联式、并联式、复合式、叠加式
2
第1节 机构组合的基本概念
一、最简机构 把由2个构件和1个运动副组成的开链机
新机构提供了明确的途径。
2、机构组成原理与机构创新
把前述的各种Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组连接到原 动件和机架上，可以组成基本机构；再把各种Ⅱ级 杆组和Ⅲ级杆组连接到基本机构的从动件上，可以
组成复杂的机构系统。
15
第2节 机构组成原理与机构创新设计
连接Ⅱ级杆组 RRP杆组连接到原动件和机架上
B C A A B C D
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。
10
Ⅱ级杆组分类图 内接副为转动副
R R RRR R R P RRP R R P P PRP R P
R
内接副为移动副
R
D B E
A
C
=
+
+
E
=
16
RRR杆组连接到原动件和机架上
C
C B F D E G
+
A
B D
=
A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+
G
RRR杆组连接机构的从动件 和机架上 F
C E B D G
F C
E B
D
=
A
A
17
连接Ⅲ级杆组到一个原动件和机架上
D E F B A C G A D E
+
F
=
B
C G
3R3R杆组连接到三个原动件(并联机构)
Ⅰ型串联
连接点 简单运动
机构1
机构2
Ⅱ型串联
连接点 复杂平面运动
21
前置机构
后置机构
C B
E
Ⅰ型串联组合
连接点 简单运动
D
F
A
前置机构中做简单运动的构件与后置机 构的原动件连接。
Z1
B C
Z2
A D
Ⅱ型串联组合
连接点 复杂平面运动
前置机构中做复杂运动的构件与后置机 构的原动件连接。
22
第3节
机构的串联组合与创新设计
19
=
+
第 3节
机构的串联组合与创新设计
一、机构的串联组合
1、基本概念
前一个机构的输出构件与后一个机构的输入构件
刚性连接在一起，称之为串联组合。前一个机构称为
前置机构，后一个机构称为后置机构。其特征是前置
机构和后置机构都是单自由度的机构。
20
第3节
机构的串联组合与创新设计
2、串联组合分类
机构1 前置机构 机构2 后置机构
基本机构可以直接应用在机械装置中，只有一
些简单机械中才包含一个基本机构，如空气压缩机 中包含一个曲柄滑块机构。
2 互不连接的基本机构的组合
若干个互不连接、单独工作的基本机构可以组
成复杂的机械系统。各基本机构之间进行运动协
调设计。
5
第1节 机构组合的基本概念
图示压片机由三 个独立工作的机构组 成，各机构之间的运 动必须满足协调关系。
构称为最简单的机构，简称最简机构。其要
素是组成机构的最多构件为2且为开链机构。
1
1
2 2
原动机的机构简图为最简机构
3
二、基本机构 把含有3个构件以上、且不能再进行拆分 的闭链机构称为基本机构。其要素是闭链且 不可拆分性。
C B
z1
A D
o2
H
B
C
z2
o1
4
A
三、基本机构的应用
1 基本机构的单独使用
二、机构串联组合基本思路
1、实现后置机构的速度变换 2、实现后置机构的运动变换 3、串联时运动链尽量要短（在满足要求前提下）
23
组合实例：
C B
减少连杆机构的速度
A D
z2
B
改变滑块的运动规律
A
C
D
24
25
第3节 机构的串联组合与创新设计 串联定义
指若干个单自由度的基本机构A、B、C等按 顺序联接，每一个前置机构的输出运动是后置机 构的输入。
D H F E F B A K C G A D C G K E H B
+
=
18
第2节 机构组成原理与机构创新设计
3R2RP杆组连接到一个原动件和机架上
E E D C F G B A C F D G B A
杆组类型很多,把基本杆组连接到原动
件和机架上可组成新机构。把基本杆组再连
接到机构的从动件和机架上可组成复杂机构。
6
第1节 机构组合的基本概念
3 各基本机构互相连接的组合 各基本机构通过某种连接方法组合在
一起，形成一个较复杂的机械系统，这类
机械是工程中应用最广泛、最普遍的。 基本机构的连接组合方式主要有：串
联组合、并联组合、叠加组合和封闭组合
等。其中串联组合是应用最普遍的组合。
7
第1节 机构组合的基本概念
四、常用的机构组合方法
R2P2RP
R2PR2P
R2P3P
13
第2节 机构组成原理与机构创新设计
二、 Ⅲ级杆组类型 3R杆组（以三个内接副开始） 3P杆组
3P3R
3P2RP
3PR2P
3P3P
14
三、机构组成原理与机构创新设计
1、机构组成原理
把基本杆组依次连接到原动件和机架上，可
以组成新机构。机构组合原理为创新设计一系列的
Ⅰ型串联： 联接点设在前置机构中作简单运动的连架杆上 Ⅱ型串联： 联接点设在前置机构中作平面复杂运动的构件上
26
Ⅰ型串联组合
前置 子机构 1. 连杆 机构 后置子 机构 连杆机构
两个基本机构的串联组合。 功用
可利用变速转动的输入获得等速转动的输出， 还可利用杠杆原理，确定合适的铰接位置，在不 减小机构传动角的情况下实现增程和增力。 可获得变速凸轮、移动凸轮，使后置子机构 的从动件获得更多的运动规律。 利用摆动和移动输入，获得从动齿轮或齿条 的大行程摆动或移动，还可利用变速转动的输入 进一步通过后置的齿轮机构进行增速或减速。
P
P R
P
R
PPR 11
第2节 机构组成原理与机构创新设计
二、 Ⅲ级杆组类型 3R杆组（以三个内接副开始）
R R R R R R R R R R R P P R
P
P
P
P
3R3R
3R2RP
3RR2P
3R3P
12
2RP杆组
2RP3R
2RP2RP
2RPR2P
2RP3P
R2P杆组
R2P3R
章机构的组合与创新设计
第1节机构组合的基本概念 第2节机构组成原理与机构创新设计 第3节机构串联组合与创新设计
第4节机构并联组合与创新设计
第5节机构复合组合与创新设计 第6节机构叠加组合与创新设计
1
基本概念
机构组合原理：
指将几个基本机构按一定的原则或 规律组合成一个复杂的机构。
组合机构：将几种基本机构融合成性能更加完善、运动形式
1 利用机构的组成原理，不断连接各类杆组
2 按照串联规则组合基本机构
3 按照并联规则组合基本机构
4 按照叠加规则组合基本机构
5 按照封闭规则组合基本机构
6 上述方法的混合连接，可得到复杂的机构系统。
8
C B A
o1
D
串联组合
z2
B C A B
C
并联组合
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第2节 机构组成原理与机构创新设计
一、Ⅱ级杆组的类型
更加多样化的新机构。（相对难）
机构组合：将几种基本机构组合在一起，组合体的各基本机
构还保持各自特性，但需要各个机构的运动或动作协调配合， 以实现组合的目的。（相对容易些）
基本机构： 连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇机构等。
组合方式： 串联式、并联式、复合式、叠加式
2
第1节 机构组合的基本概念
一、最简机构 把由2个构件和1个运动副组成的开链机
新机构提供了明确的途径。
2、机构组成原理与机构创新
把前述的各种Ⅱ级杆组和Ⅲ级杆组连接到原 动件和机架上，可以组成基本机构；再把各种Ⅱ级 杆组和Ⅲ级杆组连接到基本机构的从动件上，可以
组成复杂的机构系统。
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第2节 机构组成原理与机构创新设计
连接Ⅱ级杆组 RRP杆组连接到原动件和机架上
B C A A B C D
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。
10
Ⅱ级杆组分类图 内接副为转动副
R R RRR R R P RRP R R P P PRP R P
R
内接副为移动副
R
D B E
A
C
=
+
+
E
=
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RRR杆组连接到原动件和机架上
C
C B F D E G
+
A
B D
=
A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+
G
RRR杆组连接机构的从动件 和机架上 F
C E B D G
F C
E B
D
=
A
A
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连接Ⅲ级杆组到一个原动件和机架上
D E F B A C G A D E
+
F
=
B
C G
3R3R杆组连接到三个原动件(并联机构)
Ⅰ型串联
连接点 简单运动
机构1
机构2
Ⅱ型串联
连接点 复杂平面运动
21
前置机构
后置机构
C B
E
Ⅰ型串联组合
连接点 简单运动
D
F
A
前置机构中做简单运动的构件与后置机 构的原动件连接。
Z1
B C
Z2
A D
Ⅱ型串联组合
连接点 复杂平面运动
前置机构中做复杂运动的构件与后置机 构的原动件连接。
22
第3节
机构的串联组合与创新设计
19
=
+
第 3节
机构的串联组合与创新设计
一、机构的串联组合
1、基本概念
前一个机构的输出构件与后一个机构的输入构件
刚性连接在一起，称之为串联组合。前一个机构称为
前置机构，后一个机构称为后置机构。其特征是前置
机构和后置机构都是单自由度的机构。
20
第3节
机构的串联组合与创新设计
2、串联组合分类
机构1 前置机构 机构2 后置机构
基本机构可以直接应用在机械装置中，只有一
些简单机械中才包含一个基本机构，如空气压缩机 中包含一个曲柄滑块机构。
2 互不连接的基本机构的组合
若干个互不连接、单独工作的基本机构可以组
成复杂的机械系统。各基本机构之间进行运动协
调设计。
5
第1节 机构组合的基本概念
图示压片机由三 个独立工作的机构组 成，各机构之间的运 动必须满足协调关系。
构称为最简单的机构，简称最简机构。其要
素是组成机构的最多构件为2且为开链机构。
1
1
2 2
原动机的机构简图为最简机构
3
二、基本机构 把含有3个构件以上、且不能再进行拆分 的闭链机构称为基本机构。其要素是闭链且 不可拆分性。
C B
z1
A D
o2
H
B
C
z2
o1
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A
三、基本机构的应用
1 基本机构的单独使用
二、机构串联组合基本思路
1、实现后置机构的速度变换 2、实现后置机构的运动变换 3、串联时运动链尽量要短（在满足要求前提下）
23
组合实例：
C B
减少连杆机构的速度
A D
z2
B
改变滑块的运动规律
A
C
D
24
25
第3节 机构的串联组合与创新设计 串联定义
指若干个单自由度的基本机构A、B、C等按 顺序联接，每一个前置机构的输出运动是后置机 构的输入。
D H F E F B A K C G A D C G K E H B
+
=
18
第2节 机构组成原理与机构创新设计
3R2RP杆组连接到一个原动件和机架上
E E D C F G B A C F D G B A
杆组类型很多,把基本杆组连接到原动
件和机架上可组成新机构。把基本杆组再连
接到机构的从动件和机架上可组成复杂机构。
6
第1节 机构组合的基本概念
3 各基本机构互相连接的组合 各基本机构通过某种连接方法组合在
一起，形成一个较复杂的机械系统，这类
机械是工程中应用最广泛、最普遍的。 基本机构的连接组合方式主要有：串
联组合、并联组合、叠加组合和封闭组合
等。其中串联组合是应用最普遍的组合。
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第1节 机构组合的基本概念
四、常用的机构组合方法
R2P2RP
R2PR2P
R2P3P
13
第2节 机构组成原理与机构创新设计
二、 Ⅲ级杆组类型 3R杆组（以三个内接副开始） 3P杆组
3P3R
3P2RP
3PR2P
3P3P
14
三、机构组成原理与机构创新设计
1、机构组成原理
把基本杆组依次连接到原动件和机架上，可
以组成新机构。机构组合原理为创新设计一系列的
Ⅰ型串联： 联接点设在前置机构中作简单运动的连架杆上 Ⅱ型串联： 联接点设在前置机构中作平面复杂运动的构件上
26
Ⅰ型串联组合
前置 子机构 1. 连杆 机构 后置子 机构 连杆机构
两个基本机构的串联组合。 功用
可利用变速转动的输入获得等速转动的输出， 还可利用杠杆原理，确定合适的铰接位置，在不 减小机构传动角的情况下实现增程和增力。 可获得变速凸轮、移动凸轮，使后置子机构 的从动件获得更多的运动规律。 利用摆动和移动输入，获得从动齿轮或齿条 的大行程摆动或移动，还可利用变速转动的输入 进一步通过后置的齿轮机构进行增速或减速。