机构的选型与组合(精)
机械传动系统方案设计
目旳：获得新旳机构或特性，已满足使用规定。
1）变化构件构造形状
若将摆动导杆机构中旳直线导 槽改为圆弧导槽，运动到左侧 时，可获得较长时间旳停歇。
中南大学专用
潘存云专家
2）变化构件运动尺寸 槽轮直径变为无穷大，槽数无穷多时,
槽条机构
3）选不一样旳构件作为机 架
----3机构旳倒置 3
2
2
1
曲柄滑块机构
往复运动
连杆机构 凸轮机构 螺旋机构
正弦机构 正切机构 六连杆机构
齿轮齿条机构
组合机构
液压缸、气缸
螺旋机构旳特点：可获得大旳减速比和较高旳运动精 度，常用作低速进给和精密微调机构。
齿轮齿条机构旳特点：合用于移动速度较高旳场所， 精密齿条制造困难，传动精度及平稳性不及螺旋机构。
中南大学专用
机械传动系统旳作用就是将原动机旳运动和动力传递到执行构件，故原动机旳类型和执行构件旳运动形式、运动参数、运动方位等
执行构件的数目 都决定了传动系统旳方案。执行构件旳运动设计和原动机旳选择,就是根据确定旳工作原理和工艺动作过程，确定执行构件旳数目、
运动形式、运动参数、运动协调关系，并选择合适旳原动机旳类型和运动参数与之相配。
中南大学专用
潘存云专家
B
A
C
D
潘存云专家
E
搅拌机构
齿轮----连杆组合机构
中南大学专用
凸轮----连杆组合机构
联动凸轮机构
潘存云专家
二、机构旳变异 构件构造形状 运动尺寸 更换机架 或原动件
增长辅助构件
当所选机构不能满足机械提出旳运动和动力规定期，或者为了改 善所选机构旳性能或构造时，可以通过变化机构中某些构件构造 形状、运动尺寸、更换机架或原动件、增长辅助构件等措施获得 新旳机构或特性。此称为机构旳变异
机构的组合方式
机构的组合方式嘿，朋友们！咱今儿来聊聊机构的组合这档子事儿。
你看啊，这机构就好比是咱生活里的各种零部件，单个儿看可能不咋起眼，但组合起来那可就厉害啦！就像一辆汽车，发动机、轮子、方向盘啥的，各自有各自的用处，组合在一起就能风驰电掣啦！比如说学校和企业的组合吧。
学校那是培养人才的地儿，学生们在里面学知识、长本事。
企业呢，需要这些有本事的人来干活呀，创造价值呀！这俩一组合，学生有了实践的机会，能更好地学以致用；企业呢，也能找到合适的新鲜血液，多棒呀！这就好像是一场完美的联姻，双方都能从中受益，共同发展，多有意思！再看看科研机构和生产单位的组合。
科研机构的那些大牛们整天闷头搞研究，研究出好多厉害的成果。
可光有成果不行呀，得把它变成实实在在能用到生活中的东西才行。
这时候生产单位就来啦，他们把那些科研成果转化成产品，让大家都能享受到科技的魅力。
这就像是大厨做出了美味佳肴，得有服务员端到餐桌上，客人们才能品尝到不是？还有政府和社会组织的组合呢。
政府那可是管大事的，制定政策、规划方向。
但有些小事、细事儿，政府可能忙不过来呀。
这时候社会组织就发挥作用啦，它们可以深入到基层，关心那些政府可能照顾不到的角落。
这就好比是一个大家庭，家长管大事，孩子们也能帮忙分担一些小活儿，让这个家更温馨、更和谐。
咱再想想文化机构和旅游行业的组合。
文化机构里面有那么多的历史、艺术、文化宝藏，可要是没人知道、没人去看，那不就可惜啦？旅游行业就可以把这些宝藏展示给大家，让大家在游玩的过程中了解历史、感受文化。
这不就像一个导游，带着大家在知识的海洋里畅游，多有意思呀！你说这机构的组合是不是很神奇？它们就像是一个个小小的拼图，单独看可能不完整，但组合在一起就能拼成一幅美丽的大画卷！咱的生活不也是这样吗？每个人都有自己的角色和作用，大家组合在一起，才能让这个世界变得更加丰富多彩呀！所以呀，咱可得好好重视这些机构的组合，让它们发挥出最大的效能，为我们的生活增添更多的光彩！这可不是开玩笑的，这是实实在在的好事儿呀！大家说是不是这个理儿？。
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。
[精选]机构构型方案与组合设计方案
![[精选]机构构型方案与组合设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/765f4c3dc4da50e2524de518964bcf84b9d52d7d.png)
毛纺针梳机导条机构
使位移增加的凸轮—连杆机构
凸轮—连杆糖果包装机剪切机构
连杆—齿轮机构 飞机高度表
增力机构
共轭凸轮连杆机构
利用齿条齿轮的大行程直移机构
具有停歇的六杆机构
实现从动件两次动程的六杆机构
(一) Ⅱ型串联式组合
行星齿轮连杆机构
一般直线轨迹或圆弧曲线轨迹可使后置子机构的输出构件实现运动的停歇，自交的曲线轨迹可使后置于机械的输出构件实现两个行程。
实际工作中，是上述方式的组合。
第一节 机构的组合与创新
1.2.1机构的串联组合
概念：机构的串联组合是指若干个单自由度的基本机构顺序联接在一起。前一个机构称为前置机构，后一个机构称为后置机构。每一个前置机构的输出运动是后置机构的输入。
第一节 机构的组合与创新
1.2.1 机构的串联组合
分类：根据参与组合的前后机构连接点的不同进行划分。联接点可以设在前置机构中作简单运动的连架杆上，称其为Ⅰ型串联；联接点也可以设在前置机构中作平面复杂运动的构件上，称作Ⅱ型串联。
曲柄滑块
第一节 机构的组合与创新
双棘爪机构
活塞机的齿轮杠杆机构
2.III型并联式组合
曲柄滑块
曲柄滑块
第一节 机构的组合与创新
压力机螺旋杠杆机构
矩形轨迹输送机构
端面凸轮机构
平底直动盘形凸轮
2． III型并联式组合
第一节 机构的组合与创新
第一节 机构的组合与创新
并联组合的基本思路
串联机构组合的目的：改变后置机构的运动速度或运动规律。并联机构组合的目的：用于实现运动的分解或运动的合成，也可改变机构的动力性能。
第一节 机构的组合与创新
串联组合的基本思路
第14章_机构的选型、组合及机械传动系统的设计
§14—3 机构的组合和变异
一、机构的组合
一）概念 1、基本机构——原动件+（0~1个）杆组+机架的机构。 2、组合机构——n（≥2）个基本机构按一定的组合方式连 接而成的机构。 二）组合方式 1、串联组合：前后几种机构依次联接的组合方式。
根据被串接构件的不同，又可分为：
1）一般串联组合：后一级机构的主动件固接在前一级机 构的一个连架杆上的组合方式。
2、往复摆动： 曲柄摇杆、摆动导杆(如在牛头刨床中)、摆动推杆凸轮 机构、组合机构等。 四、实现再现轨迹的机构 四连杆机构：一般只能近似实现预期的轨迹。结构简单、 制造容易。 多杆机构或齿轮—连杆组合机构：能实现预期的轨迹。制 造困难、成本高。 凸轮—连杆组合机构：几乎可完全准确实现任意的轨迹。 制造凸轮成本高。
1）一般并联组合：各分支机构间无任何严格的运动协调 配合关系的组合方式。
如：某航空发动机的附件传动系统。
2）特殊并联组合：各分支机构间有运动协调要求的组合 方式。 分为：有速比要求者、有轨迹配合要求者（图12-48 的联
动凸轮机构）、有时序要求者。
一般并联组合和特殊并联组合机构的示意框图：
3）汇集式并联：若干个分支机构汇集一道共同驱动一后 续机构的组合方式。
1）单自由度的装载式组合 如图 所示的摇头风扇的摇摆机构，风扇装载在双摇 杆机构的一个摇杆上 。
组合的示意框图
2）双自由度的装载式组合
如图14-22所示的电动木马机构。
组合的示意框图 图14-22
二、机构的变异
通过改变构件的运动尺寸、改变构件的结构形状、 选不同的构件为机架或原动件、增加辅助构件等方法以获 得新的机构或特性，此称为机构的变异。前面所介绍的连 杆机构的演化，实际上就是机构的变异。
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。
机构组合方法
机构组合方法嘿，咱今儿就来唠唠机构组合方法这档子事儿！你想想看啊，机构就像是一部大机器里的各种小零件，把它们巧妙地组合起来，才能让这台大机器顺畅地运转起来。
这可不是随随便便把几个零件堆在一起就行的，那得有讲究，有方法呢！比如说，咱就把不同的机构看成是不同口味的糖果。
有的甜，有的酸，有的软，有的硬。
你要是胡乱地把它们掺和在一起，那可能味道就怪怪的啦。
但要是你有计划、有策略地去组合它们，那就有可能创造出一种全新的、超级棒的口味！在机构组合中，要考虑它们的功能呀。
就像拼图一样，每一块都有它特定的形状和位置，只有把它们放在合适的地方，才能拼出一幅完整又好看的图画。
一个机构可能擅长做这个，另一个机构可能擅长做那个，把它们放在一起，就能取长补短，发挥出更大的作用。
咱也可以打个比方，机构组合就像是搭积木。
你得选择合适的积木块，然后一层一层地往上搭，还得注意平衡，不能让它摇摇晃晃的。
有时候，可能需要一些特殊形状的积木来填补空缺，或者让整个结构更加稳固。
而且呀，机构组合可不是一成不变的。
就像你穿衣服，今天可以这么搭配，明天又可以换一种风格。
随着情况的变化，你可以随时调整机构的组合方式，以适应不同的需求和挑战。
比如说，在某个阶段，可能需要强调速度，那你就得把那些动作快的机构组合在一起；到了另一个阶段，可能更注重精度，那你就得换一批更精细的机构来组合啦。
还有哦，别忘了考虑它们之间的协调性。
就像跳舞一样，大家要步伐一致，节奏合拍，才能跳出优美的舞蹈。
如果有的机构快，有的机构慢，那可就乱套啦！这机构组合方法啊，真的是很神奇呢！它能让看似普通的机构焕发出新的活力，创造出意想不到的效果。
就好像魔法一样，能把一些平凡的东西变得非凡。
总之呢，机构组合方法是一门大学问，需要我们用心去钻研，去尝试。
只有不断地探索和实践，才能找到最适合的组合方式，让我们的“机器”跑得更快、更好！你说是不是这个理儿呀？。
机构的选型和机械系统方案的设计
第十三章 机构的选型、组合及机械系统方案的设计 一、概述 1、机械传动系统——各种基本机构的组合 1）传递运动 2）传递动力 牛头刨床 刀具——往复直线运动，行程可调 工作台——间歇进给运动 运动协调配合 2、机械系统的设计步骤 知识 + 经验 + 创造1）根据工作任务选定工作原理和传动方案 螺纹加工 ：车、板牙、搓、范成 2）确定各执行构件的运动参数 生产阻力，选原动机 3) 机构选型、拟定机构组合方案，绘制机械传动系统示意图 4) 确定各构件的运动参数和几何参数，绘制机构简图 5) 力的分析计算作为强度计算的依据 二、机械传动系统方案的拟定 1 机构的原始运动参数1） 执行构件的运动参数回转运动连续转动 间歇转动 往复摆动转/分 次/分，动/停 次/分， 摆角大小，行程速比系数直线运动往复直动(行程数/分，行程大小，行程速比系数)带停歇往复直动 (次/分 停歇位置, 时间 行程 速度) 带停歇单向直动 曲线运动 x, y 或 (进给量/分) x=x(t), y=y(t)(2) 原动机的运动参数 回转运动 往复直线运动 电机，液压马达，气动马达等 往复式油缸或汽缸２各执行构件间的协调配合 （１）总传动比ｉ＝原动机的转速／执行构件转速 （２）互相有关，须严格配合 （３）运动速度的配合 （４）动作的配合 动作次序３机械的工作循环图 表明机械一个工作循环中各执行构件的运动配合关系图 看录像 （１）直线式工作循环图 （２）圆周式工作循环图 （３）直角坐标式工作循环图 选一定标件机构系统运动循环图Kinematic Circulating Picture of Mechanism System 半自动制钉机一枚鞋钉的工艺过程绘制的 运动循环图。
鞋钉分为钉头、钉杆、钉尖三部分， 一个工作循环： 镦头，送料，压紧、 挤方，挤头、切断（１）直线式工作循环图 绘制方法：将机械在一个工作循环中各执行构件各运动区段的起 止时间（或转角）和先后顺序，按比例绘制在直线轴上（主轴或 分配轴），形成长条矩形图。
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2.3凸轮—齿轮组合机构
实现复杂运动规律的间歇运动
差动轮系(F=2):基础机构 固定槽凸轮机构(F=1):附加机构
33
返回
34
自动装卸机构
§2 机械系统总体方案的设计
机械产品的设计过程
机械总体方案设计的目的和内容
机构的选型与组合
引言 机构的组合 机械系统总体方案的设计 机械执行系统的方案设计
2
刻字成形机构
牛头刨床
3
§ 1、机构的组合
由于现代机械工程对机械运动形式、运动规律和动 力性能等方面要求的多样化和复杂化，以及各种单一的 基本机构性能的局限性，仅采用某种基本机构往往不能 很好地满足设计要求。
为满足设计要求，需要将各种基本机构进行适当的 组合。
返回
2.1机械产品的设计过程
机械产品设计:
特定要求
分析 综合 创新 开发
新产品 特定功能
机械产品的设计过程
1）初期规划设计阶段
2）总体方案设计阶段
3）结构技术设计阶段 4）生产施工设计阶段
1）初期规划设计阶段
选题： 选择设计对象，提出设计题目；
调研和预测： 写出调研报告； 可行性论证： 写出产品开发可行性论证报告； 确定设计任务：设计任务书。
10
织布机开口机构
组合方式框图：
ω1 曲柄滑块机构Ⅰ
υM
凸轮机构Ⅱ
ω5
机构Ⅰ与机构Ⅱ 在点M用铰链连 接--轨迹点固接
11
1.2机构的并联组合
将一个多自由度机构作为基础机构， 一个或几个 自由度为1的机构（称为附加机构）的输出构件接入基 础机构，这种组合方式称为并联组合。
12
铁板传送机构
组合方式框图：
调节两曲柄AB和DE的长度，调节两曲柄AB和DE的相位角， 28 可方便地改变M点的轨迹。
29
实现复杂运动轨迹
实现较长时间近似停歇
连杆机构 (F=2)：基础机构 行星轮系 (F=1)：附加机构
31
实现复杂运动规律
差动轮系(F=2)
—基础机构
连杆机构(F=1)
—附加机构
z 5 z 2' z 2' 5 1 2 z5 z5
14
组合方式框图： 1 凸轮机构Ⅰ
1-4-5
五杆机构Ⅱ S4
1 1'-2-3-4-5 （基础机构） 附加机构Ⅰ的输 出构件4接入基础 机构，构件4和曲 柄1向基础机构传 入运动--并联组合 SC
Ⅰ
Ⅱ
15
1.3机构的反馈组合
以一个多自由度机构作为基础机构，基础机构的 一个输入运动是通过一个单自由度的附加机构从基础 机构的输出构件回授的。 蜗杆能转动 和由滑架带 着移动
Ⅱ 1 4
Ⅰ
从输入构件开始，画出各 基本机构之间运动传递关 系的框图； 确定组合方式。 串联组合 ω2 转动导杆机构Ⅰ
ω4
6 5
曲柄滑块机构Ⅱ
v6
6
1、机构的组合方式
• • • • 机构的串联组合 机构的并联组合 机构的反馈组合 机构的叠联组合
返回
1.1 机构的串联组合
构件固接式组合：
将若干个单自由度的 基本机构，以前一个基 本机构的输出构件和后 一个基本机构的输入构 件固接。
常用的组合机构
• 凸轮—连杆组合机构 • 齿轮—连杆组合机构 • 凸轮—齿轮组合机构
2.1凸轮—连杆组合机构
准确地实现复杂运动轨迹
M点描绘出一条复杂的轨迹 四杆四移动副机构(F=2) 两个凸轮机构(F=1)
刻字、成型机构
23
应用
小型电影放映机的抓片机构
24
笔芯装配线送进机构
机构的组合是发展新机构的重要途径之一。
返回
基本机构：常用机构中，结构最简单的机构。
四杆机构 凸轮机构 单自由度机构 （F=1) 如 齿轮机构 行星轮系 间歇运动机构 五杆机构
二自由度机构
四杆高副机构 差动轮系
5
分析机构组合的步骤:
认定机构系统中运动的 输入及输出构件；
从输入构件开始， 逐步分割出各基 本机构；
ω1 齿轮机构 Ⅰ 曲柄摇杆机构 Ⅱ
ω2
ωH
差动轮系Ⅲ （F=2基础机构）
ω4
两个附加机构Ⅰ、Ⅱ的输 出构件2和H(摇杆CD)接入 基础机构Ⅲ--并联组合
13
组合方式框图：
1 凸轮机构 Ⅰ 凸轮机构 Ⅱ S2 S4
Ⅰ
5
两自由度四杆 机构Ⅲ （基础机构）
SM
两个附加机构Ⅰ、Ⅱ的 输出构件2和4接入基础 机构Ⅲ --并联组合
滚齿机分度校正机构
组合方式框图：
基础机构Ⅲ的输 出构件2的运动， 通过附加机构Ⅱ 回授给基础机构 Ⅲ--反馈组合
1
S1
2
蜗杆蜗轮机构Ⅲ （基础机构F=2） S4 凸轮机构Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
17
1.4机构的叠联组合
在一基础机构上叠加二级组。
F G D
E
C
B
I H A
18
折叠伞的收放机构
将一个基本机构装在另一个基本机构的输出构件上。
25
准确地实现复杂运动规律
五杆机构(F=2)，槽凸轮机构(F=1)
该组合机构准确地实现了工作要求的复杂运动规律。
26
巧可力包装机的托包机构
2.2齿轮—连杆组合机构
实现复杂运动轨迹
实现复杂运动规律
27
实现复杂运动轨迹
振摆式轧钢机轧辊驱动装置
五杆机构(F=2):基础机构 定轴轮系(F=1):附加机构
B
6 E
A
C
5
D
转动导杆机构Ⅰ的输出构件 BC和曲柄滑块机构Ⅱ的输 入构件CD固接
8
组合方式框图： ω1
凸轮机构Ⅰ
ω3
曲柄滑块机构Ⅱ
υ5
机构Ⅰ的输出构件BC与机构Ⅱ的输入构 件CD固接---构件固接式串联组合
Ⅰ Ⅱ
9
轨迹点固接：
若前一个基本机构中的输出为平面运动构件上一点 M的轨迹，通过轨迹点M与后一个机构用铰链连接。
S98 10.7 液压缸机构9-8-10-7 液压缸机构6-5 - 7-3 液压缸机构1-2 -3-4 73 34
组合方式框图
S65
S12
特点： 1）每一个基本机构都有一个动力源。 2）后一个基本机构的相对机架是前一个机构的输出构件。
19
练习
构件固接式串联组合
Ⅰ
Ⅱ Ⅰ Ⅱ
定轴轮系Ⅰ的输出构 件2和行星轮系Ⅱ的 输入构件2'固接
行星轮系Ⅰ的输出构 件H和行星轮系Ⅱ的 输入构件4固接
20
组合方式框图：
ω1 ' 定轴轮系Ⅰ
1‘- 5 - 4 - 4 ’- 3 '
ω 3' =ω 3
差动轮系Ⅱ （F=2基础机构）
ωH
=ω1
Ⅰ
附加机构Ⅰ的输出齿轮3 '接入 基础机构，齿轮3和齿轮1向基 础机构传入运动--并联组合
21
2. 组合机构的类型和功能