机构的组合与创新设计

R2P3R
R2P2RP
R2PR2P
R2P3P
3P杆组
3P3R
3P2RP
3PR2P
3P3P
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 原动件和机构上，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。
机构2 后置机构
II型串联
二、机构串联组合基本思路
1、实现后置机构的速度变换
源自文库
2、实现后置机构的速度变换
3、串联时运动链尽量要短（在满足要求前提下）
C B
E
I型串联组合
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
前置机构中做复杂运动的构件与后置机构的 原动件连接。
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。
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
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、也是最普遍的。 基本机构的连接组合方式主要有：串联组合、
2、机构的叠加组合分类
输入 附加机构 基础机构 输出
1)
I型叠加机构
输入 附加机构 基础机构 输入
输出
2)
II型叠加机构
1)
I型叠加机构
B C
附加机构
基础机构
D
电机
A
2)
II型叠加机构
F
E
附加机构
C B
基础机构
D A
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。 2、II型叠加组合机构中，动力源安装在基础 机构的可动构件上，驱动附加机构的一个可动 构件，按附加机构数量依次连接即可。
R R R R R P R R P P R P
内接副为移动副
R
P R R
P
P R
P
R
级杆组分类图
3R杆组(以三个内接副开始)
R R R R R R R R P R R P P R R P P
R
P
3R3R
3R2RP
3RR2P
3R3P
2RP杆组
2RP3R
2RP2RP
2RPR2P
2RP3P
R2P杆组
=
+
C F
第三节
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。
2、串联组合分类
机构1
前置机构
机构2
后置机构
I型串联
机构1 前置机构
III型封闭组合机构
二、 封闭组合的基本思路
封闭组合的前提是两自由度的基础机构
和单自由度的的组合，组合而成的新机构是组
合机构，基本组合思路如下。
1、常见的基础机构主要有五杆机构和
差动轮系机构，附加封闭机构可以是齿轮机构、
凸轮机构和四杆机构，有时也用间歇运动机构
作为封闭机构。
2、附加机构封闭基础机构的两个输入运 动或两个输出运动简便易行，工程中的应用最 为广泛。 3、附加机构封闭基础机构的一个输入 构件和一个输出构件，把输出运动再反馈回输 入构件。
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
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。其要素是组 成机构的最多构件为2且为开链机构。
C
I 型封闭组合机构
D A B F
III 型封闭组合机构
封闭组合实例
第七节 其他类型的机构组合与创新 设计
一、机构的混合组合方法
工程中的实用机构系统中，经常联合使用
上述组合方法，称为混合组合法。如串联组合
后再并联组合，串联组合后再叠加杆组组合等。
二、附加约束组合法
附加约束组合法是指在多自由度机构中， 人为地增加约束条件，从而达到创新设计的目 的。
1 1 2 2
一、基本机构的概念
原动机的机构简图为最简机构
2、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 H
o2
B
C
z2
o1
A
3、基本机构的应用 1） 基本机构的单独使用 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
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。
常用的机构组合方法如下。 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。
C B
3、I型叠加机构的连接方式较为复杂，但也
有规律性。
Z2 Z1
H
Z3 nH n1 Z2Z4
Z3
Z4
图中,附加机构的蜗轮与基础机构的行星轮连接
第六节 机构的封闭组合与创新设计
一、机构的封闭组合
1、基本概念 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，形成一个自由度 的机构系统，称为封闭式连接。其特征是基础 机构为二自由度机构，附加机构为单自由度机 构。
2、分类
基础机构 附加机构
I 型封闭组合机构
附加机构 基础机构
附加机构
II 型封闭组合机构
附加机构
基础机构
III 型封闭组合机构
3、封闭组合示例
二自由度的差动轮系中，封闭两个输入，或一个 输入和输出（系杆）
Z2 H Z2 H Z’1 Z2 H Z1
Z4
Z1
Z1
Z3
Z‘3
Z3
Z3
Z‘3
差动轮系
I型封闭机构
B1
E1
A1
O1
E2
E1
二、并联组合的基本思路 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
Z1
C1 B2 A B3 B1
Z2
C3 D C2
Z1
C1 B2 A B3 B1
Z2
C3 D C2
第五节 机构的叠加组合与创新设计
一、 机构的叠加组合
1、基本概念 机构叠加组合是指在一个基本机构的可 动构件上再安装一个以上基本机构的组合方式。 把支撑其它机构的基本机构称为基础机构，安 装在基础机构可动构件上面的基本机构称为附 加机构。
连接级杆组 RRP杆组连接到原动件和机架上
+
B B C A D E
C
A
D B E
A
C
=
+
=
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
连接级杆组到一个原动件和机架上
D E F B A C G A D E
B C
A D
用凸轮机构约束五杆机构C点的运动
本章内容是机构创新设计的重要内容
主要用到机械原理课程的内容
组合实例：
B
C
减少连杆机构的速度
A D
z2
B
A
改变滑块的运动规律
C
D
第四节
机构的并联组合与创新设
计
一、机构的并联组合
1、基本概念
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；或输入构件连接在一起、输出
构件也连接在一起；均称为并行连接。其特征
+
F
=
B
C G
3R3R杆组连接到三个原动件(并联机构)
D H F E F B A K C G A D C G K E H B
+
=
3R2RP杆组连接到一个原动件和机架上
E
E D C F G B A 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。
串联组合
o1
A D
z2
B C A C
并联组合
B
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
II级杆组分类图 内接副为转动副
是各基本机构均是单自由度机构。
2、并联组合分类
机构1 机构j
INPUT OUTPUT
1) I型并联机构系统
机构1 机构j
2）II型并联机构系统
机构1
机构j
3）III型并联机构系统
3、并联组合实例
B C A
C B
I型并联机构
C4 C1 B O C3 C2 A
II型并联机构
B2
C2 O2 E2
C1