机构的组合与创新设计教材(PPT 76张)
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6_机构创新设计(PPT80页)
以倒置后的凸轮机构取代 曲柄的情形。因为凸轮5的沟 槽有一段凹圆弧ab，其半径 等于连杆3的长度，故原动件 1在转过a角的过程中，滑块 处于停歇状态。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
4．机构结构的移植和模仿
将一机构中的Leabharlann 种结构应用于另一种机构中的设计方法， 称为结构的移植。
利用某一结构特点设计新机构，称为结构的模仿。
仅局限于选择传统的电动机驱动形式。
气压或液压缸作为原动机，可省去一些减速传动机构和运 动变换机构，缩短运动链，简化结构，且具有传动平稳。
6.1.1 机构尽可能简单
3．适当选择原动机
6.1.1 机构尽可能简单
4．选用广义机构
不要仅限于刚性机构，还可选用柔性机构，以 及利用光、电、磁和利用摩擦、重力、惯性等原理 工作的广义机构，许多场合可使机构更加简单、实 用。
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系
所谓评价体系，是通过一定范围内的专家咨询， 确定评价指标及其评定方法。对于不同的设计任务， 应根据具体情况，拟定不同的评价体系。
只有建立科学的评价体系，才可以避免个人决 定的主观片面性，减少盲目性，从而提高设计的质 量和效率。
6．2．2 机构方案的评价
以原有机构作为基础，增加新的构件，构成一 个新机构，称为机构的扩展。
机构扩展后，原有各构件间的相对运动关系不变， 但所构成的新机构的某些性能与原机构有很大差别。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
2．机构的扩展
是在卡当机构的基础上， 增加滑块5扩展得到的。此 机构的主要特点是，当机构 的十字槽每转1/4周，点O1 在半径为r的圆周上绕过1/2 周；十字槽每转动1周，点 O1绕过2周，滑块输出两次 往复行程。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
4．机构结构的移植和模仿
将一机构中的Leabharlann 种结构应用于另一种机构中的设计方法， 称为结构的移植。
利用某一结构特点设计新机构，称为结构的模仿。
仅局限于选择传统的电动机驱动形式。
气压或液压缸作为原动机，可省去一些减速传动机构和运 动变换机构，缩短运动链，简化结构，且具有传动平稳。
6.1.1 机构尽可能简单
3．适当选择原动机
6.1.1 机构尽可能简单
4．选用广义机构
不要仅限于刚性机构，还可选用柔性机构，以 及利用光、电、磁和利用摩擦、重力、惯性等原理 工作的广义机构，许多场合可使机构更加简单、实 用。
6．2．2 机构方案的评价
1．评价指标和评价体系
所谓评价体系，是通过一定范围内的专家咨询， 确定评价指标及其评定方法。对于不同的设计任务， 应根据具体情况，拟定不同的评价体系。
只有建立科学的评价体系，才可以避免个人决 定的主观片面性，减少盲目性，从而提高设计的质 量和效率。
6．2．2 机构方案的评价
以原有机构作为基础，增加新的构件，构成一 个新机构，称为机构的扩展。
机构扩展后，原有各构件间的相对运动关系不变， 但所构成的新机构的某些性能与原机构有很大差别。
6．3．2 利用机构的变异构型新机构
2．机构的扩展
是在卡当机构的基础上， 增加滑块5扩展得到的。此 机构的主要特点是，当机构 的十字槽每转1/4周，点O1 在半径为r的圆周上绕过1/2 周；十字槽每转动1周，点 O1绕过2周，滑块输出两次 往复行程。
机构组合设计与创新教材课件
鼓励学生多学科交叉学习，了解不同 领域的知识和方法，拓展思维边界。
培养观察和思考能力
引导学生观察生活和工程实践中的问 题，思考解决方案，提高创新能力。
实践创新项目
组织学生参加创新项目，实践创新思 维和机构组合设计，培养创新能力和 团队合作精神。
机构组合设计的未来发展趋势
01
智能化设计
利用人工智能、机器学习等技术 ，实现机构组合设计的智能化，
功能的装置。
机构的分类
按照不同的分类标准，机构可以分 为很多种，如按照运动形式分类、 按照功能分类等。
机构的基本元素
机构的基本元素包括构件、运动副 和约束。
机构的组合方式
01
02
03
04
基本机构的组合
将基本机构按照一定的方式进 行组合，可以形成复杂的机构
。
串联式组合
将多个基本机构首尾串联连接 ，每个机构都是独立运动的。
挑战
随着科技的不断进步，对机构组合设计的要求也越来越高， 需要不断探索新的设计方法和思路。同时，机构组合设计需 要综合考虑机械、电子、控制等多个领域的知识和技术，对 设计师的综合素质要求较高。
机遇
随着机器人、航空航天、智能制造等领域的快速发展，对机 构组合设计的需求越来越大，为设计师提供了更多的机会和 挑战。同时，新技术的发展也为机构组合设计带来了更多的 可能性，设计师可以不断创新和尝试。
卫星姿态控制系统
机构组合设计在卫星姿态控制系统领域的应用， 能够实现卫星的精确姿态控制和稳定运行，提高 卫星的工作效率和可靠性。
机构组合设计在汽车制造领域的应用
底盘系统
01
机构组合设计在汽车底盘系统领域的应用，能够实现底盘的轻
量化、高效化和可靠性，提高汽车性能。
培养观察和思考能力
引导学生观察生活和工程实践中的问 题，思考解决方案，提高创新能力。
实践创新项目
组织学生参加创新项目，实践创新思 维和机构组合设计，培养创新能力和 团队合作精神。
机构组合设计的未来发展趋势
01
智能化设计
利用人工智能、机器学习等技术 ，实现机构组合设计的智能化，
功能的装置。
机构的分类
按照不同的分类标准，机构可以分 为很多种，如按照运动形式分类、 按照功能分类等。
机构的基本元素
机构的基本元素包括构件、运动副 和约束。
机构的组合方式
01
02
03
04
基本机构的组合
将基本机构按照一定的方式进 行组合，可以形成复杂的机构
。
串联式组合
将多个基本机构首尾串联连接 ，每个机构都是独立运动的。
挑战
随着科技的不断进步，对机构组合设计的要求也越来越高， 需要不断探索新的设计方法和思路。同时，机构组合设计需 要综合考虑机械、电子、控制等多个领域的知识和技术，对 设计师的综合素质要求较高。
机遇
随着机器人、航空航天、智能制造等领域的快速发展，对机 构组合设计的需求越来越大，为设计师提供了更多的机会和 挑战。同时，新技术的发展也为机构组合设计带来了更多的 可能性，设计师可以不断创新和尝试。
卫星姿态控制系统
机构组合设计在卫星姿态控制系统领域的应用， 能够实现卫星的精确姿态控制和稳定运行，提高 卫星的工作效率和可靠性。
机构组合设计在汽车制造领域的应用
底盘系统
01
机构组合设计在汽车底盘系统领域的应用，能够实现底盘的轻
量化、高效化和可靠性，提高汽车性能。
机械创新设计-5-机构创新设计1
➢ 3.Ⅲ型并联——同步关键 ❖ 电影放映机的输片机构——凸轮—主动轴
—圆弧部分—从动件停歇——歪盘动—横向 抓片
❖ 航天飞船对接器——对接机构——对 接模拟器的并联机器人——完成—主 动抓取、对正、拉紧、锁住、卡紧等。
❖ 并联机构——并联机器人
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.3 机构叠加组合方法
5.3 机构变异设计
❖ 5.3.2 运动副尺寸变异
1.扩大转动副尺寸—— ➢ 加大连杆销轴尺寸——泵、压缩机、冲
床等 ➢ 颚式破碎机——曲柄摇杆机构
2.扩大移动副尺寸—— 冲床滑块扩大——正弦机构 冲床滑块扩大——曲柄滑块机构 往复凸轮分度机构——改善机构受力状态 和动力效果
5.4 机构再生运动链方法
❖ 5.4.1 概述
1.颜鸿森教授提出——适用新方案提出法 ➢ 主要步骤：
➢ 1）从一个性能良好的原始机构出发，将其还 原为同源的一般化运动链；
➢ 2）根据推理，得到与之同源的所有再生运动 链；
➢ 3）通过筛选，施加约束，得到所有可行运动 链；
➢ 4）再通过评价，选择，得到适宜的机构。
圆珠笔按钮 录音机的联动按键 魔方 百叶窗 拉链 安全带带扣
————
举例：
圆珠笔按钮 笔套上有凸块
要实现特定的动作功能 ——巧妙的构思。
圆珠笔按钮 笔芯齿轮在笔套内时的情况 功能原理分析
对齐笔 套槽时
笔芯齿轮与按 钮齿轮错开
笔芯齿轮在笔套内时的情况
错开时—缩回 （外）
对齐时—探出 （内）
笔芯齿轮在笔套内 外的情况比较
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.2 机构并联组合方法
连杆
➢ 2.Ⅱ型并联
主动件或原动机的运动分成——两个——再合成一个
—圆弧部分—从动件停歇——歪盘动—横向 抓片
❖ 航天飞船对接器——对接机构——对 接模拟器的并联机器人——完成—主 动抓取、对正、拉紧、锁住、卡紧等。
❖ 并联机构——并联机器人
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.3 机构叠加组合方法
5.3 机构变异设计
❖ 5.3.2 运动副尺寸变异
1.扩大转动副尺寸—— ➢ 加大连杆销轴尺寸——泵、压缩机、冲
床等 ➢ 颚式破碎机——曲柄摇杆机构
2.扩大移动副尺寸—— 冲床滑块扩大——正弦机构 冲床滑块扩大——曲柄滑块机构 往复凸轮分度机构——改善机构受力状态 和动力效果
5.4 机构再生运动链方法
❖ 5.4.1 概述
1.颜鸿森教授提出——适用新方案提出法 ➢ 主要步骤：
➢ 1）从一个性能良好的原始机构出发，将其还 原为同源的一般化运动链；
➢ 2）根据推理，得到与之同源的所有再生运动 链；
➢ 3）通过筛选，施加约束，得到所有可行运动 链；
➢ 4）再通过评价，选择，得到适宜的机构。
圆珠笔按钮 录音机的联动按键 魔方 百叶窗 拉链 安全带带扣
————
举例：
圆珠笔按钮 笔套上有凸块
要实现特定的动作功能 ——巧妙的构思。
圆珠笔按钮 笔芯齿轮在笔套内时的情况 功能原理分析
对齐笔 套槽时
笔芯齿轮与按 钮齿轮错开
笔芯齿轮在笔套内时的情况
错开时—缩回 （外）
对齐时—探出 （内）
笔芯齿轮在笔套内 外的情况比较
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.2 机构并联组合方法
连杆
➢ 2.Ⅱ型并联
主动件或原动机的运动分成——两个——再合成一个
第五章 机构组合原理与创新
3、 应用实例分析 例1： 自动上料机串联机构， 试分析其串联形式
华中农业大学
王树才
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王树才
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王树才
例2： 拨盘匀速转动，槽 轮角速度如何变化？
通过双曲柄机构使拨 盘变速转动，补偿拨 销在槽轮槽内径向位 置变化
华中农业大学
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机构尺寸条件：OA=OB,AC=BC,AD=BE 8的一个行程两棘爪个推动棘轮转45度
华中农业大学
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机构尺寸条件： AB=CD,BE=DE, AB、CD与气缸夹角相同 王树才
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王树才
II型并联机构用于改善输出 件的运动、轨迹、受力， 可使机构获得动平衡
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王树才
3）前置机构为齿轮机构 齿轮机构 连杆机构
齿轮机构
齿轮机构 齿轮机构 齿轮机构
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凸轮机构
齿轮机构 槽轮机构 棘轮机构 华中农业大学
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2、 II型串联
II型串联机构一般利用连杆机构中的连杆或周转轮系 中的行星齿轮作为前置机构的输出构件，利用联接 处的特殊轨迹，使输出件实现所需要的运动规律。
基础机构
附加机构
II 型复合式组合机构
附加机构 基础机构 华中农业大学
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III 型复合式组合机构 王树才
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例2： 拨盘匀速转动，槽 轮角速度如何变化？
通过双曲柄机构使拨 盘变速转动，补偿拨 销在槽轮槽内径向位 置变化
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机构尺寸条件：OA=OB,AC=BC,AD=BE 8的一个行程两棘爪个推动棘轮转45度
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机构尺寸条件： AB=CD,BE=DE, AB、CD与气缸夹角相同 王树才
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II型并联机构用于改善输出 件的运动、轨迹、受力， 可使机构获得动平衡
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3）前置机构为齿轮机构 齿轮机构 连杆机构
齿轮机构
齿轮机构 齿轮机构 齿轮机构
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凸轮机构
齿轮机构 槽轮机构 棘轮机构 华中农业大学
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2、 II型串联
II型串联机构一般利用连杆机构中的连杆或周转轮系 中的行星齿轮作为前置机构的输出构件，利用联接 处的特殊轨迹，使输出件实现所需要的运动规律。
基础机构
附加机构
II 型复合式组合机构
附加机构 基础机构 华中农业大学
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III 型复合式组合机构 王树才
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机械创新设计——机构创新设计
（Ⅱ）
﹒ 实例分析
机械创新设计
1.改善机构的工作性能
图4-65所示为某飞机上采用的襟翼操纵机构。它 是由两个齿轮齿条机构并列组合而成，用两个移 动电机输入运动，可以使襟翼摆动速度加快。如 果一个移动电机发生故障，另一个移动电机可以 单独驱动（这 时襟翼摆动速 度减半）。这 样就增大了操 纵系统的安全 程度，即增强 了输出运动的 可靠性。
机械创新设计
Page8
图4-72是一个冲压机构。它 是由摆动从动件盘形凸轮机 构与摇杆滑块机构先进行串 联组合，然后串联的凸轮连 杆机构再与推杆盘形凸轮机 构进行并联组合。组合以后， 由两个固联在一起的凸轮输 入运动，推杆2与滑块5分别 输出运动。工作时，推杆2 负责输送工件，滑块5完成 冲压。因此设计时要特别注 意时序关系，一般应按照机 构运动循环图进行机构的尺 寸综合。
Page2
机械创新设计
图4-66所示为一压力机的螺旋杠杆机构。其中两个尺寸 相同的双滑块机构CBP和ABP并联组合，并且两个滑块 同时与输入构件1组成导程相同，旋向相反的螺旋副。 机构的工作原理时，构件1输入转动，使滑块A和C向内 或向外移动，从而使构件2沿导轨P上下移动，完成加 压功能。由于并联 组合，使滑块2沿 导路移动时，滑块 与导路之间几乎没 有摩擦阻力。
单自由度的附加机构可以是连杆机构，则构成齿 轮连杆机构；可以是凸轮机构，则构成了齿轮凸 轮机构；若为齿轮机构则构成了复合轮系。
Page11
机械创新设计
Page12
2. 以差动凸轮机构为基础机构
机械创新设计
二自由度的差动凸轮机构常见的结构组成如图4-75所示。 其中图(a)构件2为浮动杆，构件2与连架杆3可以组成转动 副，也可以组成移动副；连架杆3与机架可以组成转动副， 也可以组成移动副。图(b)是凸轮为浮动构件；若将图(b) 中的机架长度缩短至零，就演变成图(c)的结构。
机构的组合与创新设计教材(PPT 76张)
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
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。
37
Ⅱ型串联组合示例：1
所示为一具有运动停歇的多杆机构。在铰链四杆机构 OABD中，连杆E点的轨迹上有一段近似直线（图中虚线 所示），以F点为转动中心的导杆，在图示位置，其导向 槽与E点轨迹的近似直线段重合。当E点沿直线部分运动 时，导杆停歇。
图例
简记 直线停歇
38
Ⅱ型串联组合示例：2
如图所示的多杆机构。在一个运动循环内，滑块可实现两个不
28
各种类型的 基本机构 各种类型的 基本机构
Ⅰ型串联组合
Ⅰ型串联组合示例：1
问题 现象 分析 原因 解决 方案 图例
29
槽轮机构常用于转位和分度的机械装置中，但它 的运动和动力特性不太理想，尤其在槽数较少的外槽 轮机构中，其角速度和角加速度的波动均达到很大数 值，造成工作台转位不稳定。 主动拨盘作匀速转动时，其滚销在槽轮的传动槽 内沿径向位置相对滚移，致使槽轮受力作用点也沿径 向位置发生变化。导致槽轮在一次转位过程中，角速 度由小变大，又由大变小。
=
+
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
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。
37
Ⅱ型串联组合示例：1
所示为一具有运动停歇的多杆机构。在铰链四杆机构 OABD中，连杆E点的轨迹上有一段近似直线（图中虚线 所示），以F点为转动中心的导杆，在图示位置，其导向 槽与E点轨迹的近似直线段重合。当E点沿直线部分运动 时，导杆停歇。
图例
简记 直线停歇
38
Ⅱ型串联组合示例：2
如图所示的多杆机构。在一个运动循环内，滑块可实现两个不
28
各种类型的 基本机构 各种类型的 基本机构
Ⅰ型串联组合
Ⅰ型串联组合示例：1
问题 现象 分析 原因 解决 方案 图例
29
槽轮机构常用于转位和分度的机械装置中，但它 的运动和动力特性不太理想，尤其在槽数较少的外槽 轮机构中，其角速度和角加速度的波动均达到很大数 值，造成工作台转位不稳定。 主动拨盘作匀速转动时，其滚销在槽轮的传动槽 内沿径向位置相对滚移，致使槽轮受力作用点也沿径 向位置发生变化。导致槽轮在一次转位过程中，角速 度由小变大，又由大变小。
机构组合创新设计方法及其实例(ppt 16页)
谢 谢！
Thank you
在我的印象里，他一直努力而自知，每天从食堂吃饭后，他总是习惯性地回到办公室看厚厚的专业书不断提升和充实自己，他的身上有九零后少见的沉稳。同事们恭喜他，大多看 到了他的前程似锦，却很少有人懂得他曾经付出过什么。就像说的：“如果这世上真有奇迹，那只是努力的另一个名字，生命中最难的阶段，不是没有人懂你，而是你不懂自已。” 而他的奇迹，是努力给了挑选的机会。伊索寓言中，饥饿的狐狸想找一些可口的食物，但只找到了一个酸柠檬，它说，这只柠檬是甜的，正是我想吃的。这种只能得到柠檬，就说 柠檬是甜的自我安慰现象被称为：“甜柠檬效应”。一如很多人不甘平庸，却又大多安于现状，大多原因是不知该如何改变。看时，每个人都能从角色中看到自已。高冷孤独的安 迪，独立纠结的樊胜美，乐观自强的邱莹莹，文静内敛的关睢尔，古怪精灵的曲筱绡。她们努力地在城市里打拼，拥有幸或不幸。但她依然保持学习的习惯，这样无论什么事她都 有最准确的判断和认知；樊胜美虽然虚荣自私，但她努力做一个好HR，换了新工作后也是拼命争取业绩；小蚯蚓虽没有高学历，却为了多卖几包咖啡绞尽脑汁；关睢尔每一次出镜 几乎都是在房间里戴着耳机听课，处理文件；就连那个嬉皮的曲筱潇也会在新年之际为了一单生意飞到境外……其实她们有很多路可以走：嫁人，啃老，安于现状。但每个人都像 个负重的蜗牛一样缓缓前行，为了心中那丁点儿理想拼命努力。今天的努力或许不能决定明天的未来，但至少可以为明天积累，否则哪来那么多的厚积薄发和大器晚成？身边经常 有人抱怨生活不幸福，上司太刁，同事太蛮，公司格局又不大，但却不想改变。还说：“改变干嘛？这个年龄了谁还能再看书考试，混一天是一天吧。”一个“混”字就解释了他 的生活态度。前几天我联系一位朋友，质问为什么好久不联系我？她说自已每天累的像一条狗，我问她为什么那么拼？她笑：“如果不努力我就活得像一条狗了。”恩，新换的上 司，海归，虽然她有了磨合几任领导的经验，但这个给她带来了压力。她的英语不好，有时批阅文件全是大段大段的英文，她心里很怄火，埋怨好好的中国人，出了几天国门弄得 自己像个洋鬼子似的。上司也不舒服，流露出了嫌弃她的意思，甚至在一次交待完工作后建议她是否要调一个合适的部门？她的脸红到了脖子，想着自己怎么也算是老员工，由她 羞辱？两个人很不愉快。但她有一股子倔劲，不服输，将近40岁的人了，开始拿出发狠的学习态度，报了个英语培训班。回家后捧着英文书死啃，每天要求上中学的女儿和自己英 语对话，连看电影也是英文版的。功夫不负有心人，当听力渐渐能跟得上上司的语速，并流利回复，又拿出漂亮的英文版方案，新上司看她的眼光也从挑剔变柔和，某天悄悄放了 几本英文书在她桌上，心里突然发现上司并没那么讨厌。心态好了，她才发现新上司的优秀，自从她来了后，部门业绩翻了又翻，奖金也拿到手软，自己也感觉痛快。她说：这个 社会很功利，但也很公平。别人的傲慢一定有理由，如果想和平共处，需要同等的段位，而这个段位，自己可能需要更多精力，但唯有不断付出，才有可能和优秀的人比肩而立。 人为什么要努力？一位长者告诉我：“适者生存。”这个社会讲究适者生存，优胜劣汰。虽然也有潜规则，有套路和看不见的沟沟坎坎，但一直努力的人总会守得云开见月明。有 些人明明很成功了，但还是很拼。比如剧中的安迪，她光环笼罩，商场大鳄是她的男闺蜜，不离左右，富二代待她小心呵护，视若明珠，加上她走路带风，职场攻势凌历，优秀得 让身边人仰视。这样优秀的人，不管多忙，每天都要抽出两个小时来学习。她的学习不是目的，而是能量，能让未来的自己比过去更好一些。现实生活中，努力真的重要，它能改 变一个人的成长轨迹，甚至决定人生成败。有一句鸡汤：不着急，你想要的，岁月都会给你。其实，岁月只能给你风尘满面，而希望，唯有努力才能得到！9、懂得如何避开问题的 人，胜过知道怎样解决问题的人。在这个世界上，不知道怎么办的时候，就选择学习，也许是最佳选择。胜出者往往不是能力而是观念！在家里看到的永远是家，走出去看到的才 是世界。把钱放在眼前，看到的永远是钱，把钱放在有用的地方，看到的是金钱的世界。给人金钱是下策，给人能力是中策，给人观念是上策。财富买不来好观念，好观念能换来 亿万财富。世界上最大的市场，是在人的脑海里！要用行动控制情绪，不要让情绪控制行动；要让心灵启迪智慧，不能让耳朵支配心灵。人与人之间的差别，主要差在两耳之间的 那块地方！人无远虑，必有近忧。人好的时候要找一条备胎，人不好的时候要找一条退路；人得意的时候要找一条退路，人失意的时候要找一条出路！孩子贫穷是与父母的有一定 的关系，因为他小的时候，父母没给他足够正确的人生观。家长的观念是孩子人生的起跑线！有什么信念，就选择什么态度；有什么态度，就会有什么行为；有什么行为，就产生 什么结果。要想结果变得好，必须选择好的信念。播下一个行动，收获一种习惯；播下一种习惯，收获一种性格；播下一种性格，收获一种命运。思想会变成语言，语言会变成行
第12章知识资料机构组合与创新设计(2)
第十二章 机构组合与创新设计
一、基本要求 二、基本概念和基础知识 三、学习重点及难点 四、例题精选 五、试题自测及答案
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。
机构的串联组合
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 度机构。机构串联组合的目的主要是改变后置 机构的运动速度或运动规律。
机构的并联组合
若干个单自由度的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。其特征是各基本机构均是单自由度机构。并 联组合的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。
第三套机构是由7-8-9-10组成的液压 缸机构，叠加在第二套机构的小转 臂7上，最终使铲斗10完成复杂的挖 掘动作。
五、试题自测及答案（1、2、3、4）
1. 试对图示牛头刨床导杆机构的组合方式进行分析。
解
图示牛头刨床的导杆机构为机构的串联组合方式，前置机构 为转动导杆机构，输出杆BE作非匀速运动，从而使从动件4 实现近似匀速往复移动。其中转动导杆机构ABD为前置子机 构，曲柄1为主动件，绕固定轴A匀速转动，使该机构的从动 件2输出非匀速转动。
把各种II级杆组和III级杆组连接到原动件和机 架上，可以组成简单机构；再把各种II级杆组和 III级杆组连接到简单机构的从动件上，可以组成 复杂的机构。依此类推，可以组成各种各样的、 能实现不同功能目标的新机构。
一、基本要求 二、基本概念和基础知识 三、学习重点及难点 四、例题精选 五、试题自测及答案
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。
机构的串联组合
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 度机构。机构串联组合的目的主要是改变后置 机构的运动速度或运动规律。
机构的并联组合
若干个单自由度的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。其特征是各基本机构均是单自由度机构。并 联组合的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。
第三套机构是由7-8-9-10组成的液压 缸机构，叠加在第二套机构的小转 臂7上，最终使铲斗10完成复杂的挖 掘动作。
五、试题自测及答案（1、2、3、4）
1. 试对图示牛头刨床导杆机构的组合方式进行分析。
解
图示牛头刨床的导杆机构为机构的串联组合方式，前置机构 为转动导杆机构，输出杆BE作非匀速运动，从而使从动件4 实现近似匀速往复移动。其中转动导杆机构ABD为前置子机 构，曲柄1为主动件，绕固定轴A匀速转动，使该机构的从动 件2输出非匀速转动。
把各种II级杆组和III级杆组连接到原动件和机 架上，可以组成简单机构；再把各种II级杆组和 III级杆组连接到简单机构的从动件上，可以组成 复杂的机构。依此类推，可以组成各种各样的、 能实现不同功能目标的新机构。
机构的叠加组合与创新设计
与创新设计机构叠加组合是指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。
基本概念1把支承其他机构的机构称为基础机构，安装在基础机构可动构件上的机构称为附加机构。
2分类Ⅰ型叠加组合 Ⅱ型叠加组合机构的叠加组合框图分类2I型叠加机构 此组合中，驱动力作用在附加机构上(或者说主动机构为附加机构/或由附加机构输入运动)。
附加机构在驱动基础机构运动的同时，也可以有自己的运动输出。
2分类附加机构和基础机构分别有各自的动力源(或有各自的运动输入构件)，最后由附加机构输出运动。
II型叠加机构组合示例3行星轮系机构蜗杆传动机构I型叠加机构轮系系杆上叠加蜗杆机构该机构可设计出理想的电风扇，扇叶转数可通过电动机调速调整。
附加机构的机架(基础机构的系杆)转动速度为14231n z z z z n H调整齿轮的齿数可改变附加机构机架的转数。
组合示例3常用电风扇的机构简图Ⅰ型叠加组合连杆机构齿轮机构组合示例3双重轮系机构组合示例3户外摄影车机构II型叠加组合ABCDCDEF AD 缸2缸1组合示例3机构的叠加组合方法机械手机构II型叠加组合组合示例3主要功能是实现特定的输出，完成复杂的工艺动作。
驱动在附加机构上，各机构之间的运动有一定的影响。
I型叠加组合有各自的驱动，各机构的运动关系是相互独立的，常见于各种机械手。
II型叠加组合组成3套液压摆缸机构:1-2-3-4、4-5-6-7、7-8-9-10液压挖掘机机构关系连接位置分别为4和7输入运动3套液压缸工作机构叠加组合的概念明确，思路清晰。
确定附加机构与基础机构之间的运动传递，或者附加机构的动力源安装位置。
输出构件与基础机构的哪一个构件连接。
叠加创新实例实现天线空间全方位转动任务需求单自由度的平面机构难以实现分析用叠加组合构思附加机构绕水平轴旋转，基础机构绕垂直轴旋转具体叠加创新实例全方位空间转动的天线可实现复杂的运动要求机构的传力功能较好叠加组合优缺点可减少传动功率但设计构思难度较大谢谢观看。
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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
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
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
+
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
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱG
3R3R杆组连接到三个原动件(并联机构)
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。
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。
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。
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
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
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
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。
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
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
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
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
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
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
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
+
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
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱG
3R3R杆组连接到三个原动件(并联机构)
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。
D H F E F B A K C G A D C G K E H B
+
=
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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。
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。
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
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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
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
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
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。
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
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
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
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=
+
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。
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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