机构的选型和组合应用要点

机构的选型和组合应用要点

了解机构选型的基本知识；2、了解运动循环图和组合机构应用的基本概念；3、了解机构的组合方式和所得相应组合机构的类型、分析及设计方法4、了解组合机构分析和设计的基本思路。教学内容:1 研究机构选型和组合应用的目的和内容2 机构的组合方式和相应组合机构的分析与设计3 机构的选型4 机器执行机构的协调设计和运动循环图重点难点:本章重点是机器执行机构的协调设计和运动循环图。机构的组合是发展新机构的重要途径之一。学习的难点在于掌握机构组合的方式和特点，以及组合机构的基本原理和设计思路，以便在进行机械系统方案设计时，能够根据机械工艺动作的不同特点，选择不同类型的组合机构或利用适当的组合方式创造新机构。8－1 研究机构选型和组合应用的目的和内容

一、研究的目的由于生产对各种机器的要求千变万化，工作原理各殊，因而其工艺过程所需的动作往往不只一个，不是单独一个机构所能实现的，而必须应用几个机构适当组合起来才能完成。由于能够变化转速大小的传动机构和能够转换输入件与输出件所需运动型式的执行机构往往有很多种，他们各有优缺点，故应当按照实际情况选用其中最好的一种。因此，设计机器时，便会遇到机构的选型和组合应用问题。

二、机构选型和组合应用的内容机器整机设计的内容和步骤是：1、根据生产任务拟定机器的工作原理，再进行工艺动作分析，定出其运动方案，从而便确定了所需的执行构件的数目和运动。2、合理选择能够实现各执行构件所需运动的机构。3、根据工艺过程各个动作的要求，编制机器的运动循环图来确定各执行构件动作的协调关系。及结构设计计算，绘制装配图和零件工作图。4、进行整体布置，完成各个机构的运动设计和动力设计，绘制组合起来的机构系统的运动简图。5、进行零、部件的动力计算、强度设计8－2 机构的组合方式和组合机构的分析与设计在工程实际中，对于比较复杂的运动变换，单一的基本机构往往由于其本身所固有的局限性而无法满足多方面的要求。由此，人们把若干种基本机构用一定方式连接起来成为组合机构，以便得到单个基本机构所不能有的运动性能。机构的组合是发展新机构的重要途径之一。组合机构由串联方式组合所形成的机构系统，其分析和综合的方法均比较简单。组合机构的定义：指的是用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本机构有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统。在组合机构中：自由度大于1的差动机构称为组合机构的基础机构；自由度为1的基本机构称为组合机构的附加机构。应用：多用于来实现一些特殊的运动轨迹或获得特殊的运动规律，广泛地应用于纺织、印刷和轻工业等生产部门。机构的

组合方式有多种。在机构组合系统中，单个的基本机构称为组合系统的子机构。常见的机构组合方式主要有以下几种。

一、串联式组合在机构组合系统中，若前一级子机构的输出构件即为后一级子机构的输入构件，则这种组合方式称为串联式组合。如图（a）所示的机构就是这种组合方式的一个例子，可用图（b）所示的框图来表示。（a）（b）

二、并联式组合在机构组合系统中，若几个子机构共用同一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成一个自由度为1的机构系统，则这种组合方式称为并联式组合。图示的双色胶版印刷机中的接纸机构就是这种组合方式的一个实例，并可用图示框图表示。左图所示的双色胶版印刷机中的接纸机构就是这种组合方式的一个实例。图中，凸轮1 ，1’ 为一个构件，当其转动时，同时带动四杆机构 ABCD （子机构1 ）和四杆机构 GHKM （子机构2 ）运动，而这两个四杆机构的输出运动又同时传给五杆机构 DEFNM （子机构3 ），从而使其连杆9 上的 P 点描绘出一条工作所要求的运动轨迹。右图所示为这种组合方式的框图。

三、反馈式组合在机构组合系统中，若其多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从该多自由度子机构的输出构件回授的，则这种组合方式称为反馈式组合。图示的精密滚齿机中的分度校正机构就是这种组合方式的一个实例。上图所示的精密滚齿机中的分度校正机构就是这种组合方式的一个实例。图

中，蜗杆1 除了可绕本身的轴线转动外，还可以沿轴线移动，它和蜗轮2 组成一个自由度为2 的蜗杆蜗轮机构（子机构1 ）；凸轮2 ′ 和推杆3 组成自由度为1 的移动滚子从动件盘形凸轮机构（子机构2 ）。其中，蜗杆1 为主动件，凸轮2 ′和蜗轮2 为一构件。蜗杆1 的一个输入运动（沿轴线方向的移动）就是通过凸轮机构从蜗轮2 回授的。

四、复合式组合机构组合系统中，若由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构，则这种组合方式称为复合式组合。图示的凸轮-连杆组合机构就是这种组合方式的一个实例。在这种组合方式中，各基本机构有机连接，互相依存，它与串联式组合和并联式组合既具有共同之处，又有不同之处。上图所示的凸轮—这种方法是从具有相同运动特性的机构中，按照执行构件所需的运动特性进行搜寻。当有多种机构均可满足所需要求时，则可根据上节所述原则，对初选的机构形式进行分析和比较，从中选择出较优的机构。表常见运动特性及其对应机构连续转动定传动比匀速平行四杆机构、双万向联轴节机构、齿轮机构、轮系、谐波传动机构、摆线针轮机构、摩擦轮传动机构、挠性传动机构等变传动比匀速轴向滑移圆柱齿轮机构、混合轮系变速机构、摩擦传动机构、行星无级变速机构、挠性无级变速机构等非匀速双曲柄机构、转动导杆机构、单万向连轴节机构、非圆齿轮机构、某些组合机构等往复运动往复移动曲柄滑块机构、移动导杆机构、正弦机构、移动从动件凸轮机

构、齿轮齿条机构、楔块机构、螺旋机构、气动、液压机构等往复摆动曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、空间连杆机构、摆动从动件凸轮机构、某些组合机构等间歇运动间歇转动棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、某些组合机构等间歇摆动特殊形式的连杆机构、摆动从动件凸轮机构、齿轮-连杆组合机构、利用连杆曲线圆弧段或直线段组成的多杆机构等间歇移动棘齿条机构、摩擦传动机构、从动件作间歇往复运动的凸轮机构、反凸轮机构、气动、液压机构、移动杆有停歇的斜面机构等预定轨迹直线轨迹连杆近似直线机构、八杆精确直线机构、某些组合机构等曲线轨迹利用连杆曲线实现预定轨迹的多杆机构、凸轮-连杆组合机构、行星轮系与连杆组合机构等特殊运动要求换向双向式棘轮机构、定轴轮系（三星轮换向机构）等超越齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构等过载保护带传动机构、摩擦传动机构等…… …… 利用这种方法进行机构选型，方便、直观。设计者只需根据给定工艺动作的运动特性，从有关手册中查阅相应的机构即可，故使用普遍。2、按照动作功能分解与组合原理进行机构选型任何一个复杂的执行机构都可以认为是由一些基本机构组成的，这些基本机构具有下图所示的进行运动变换和传递动力的基本功能。在根据生产工艺和使用要求进行执行机构设计时，可首先认真研究它需实现的总体功能。一般情况下，总体功能可以分解成若干分功能。这样的分解可用下式表达：U=(Ui)