第五章機構的組合與創新設計第一節機構組合的基本概念第二節機構組成原理與機構創新設計第三節機構串聯組合與創新設計第四節機構并聯組合與創新設計第六節機構封閉組合與創新設計第八節剪叉機構及其創新設計第七節其他類型的機構組合與創新設計第五節機構疊加組合與創新設計一、基本機構的應用1）基本機構的單獨使用基本機構可以直接應用在機械裝置中，只有一些簡單機械中才包含一個基本機構，如空氣壓縮機中包含一個曲柄滑塊機構。2）互不連接的基本機構的組合若干個互不連接、單獨工作的基本機構可以組成復雜的機械系統。各基本機構之間進行運動協調設計。

第一節機構組合的基本概念圖示壓片機由三個互不連接工作的機構組成，各機構之間的運動必須滿足協調關系3）各基本機構互相連接的組合各基本機構通過某種連接方法組合在一起，形成一個較復雜的機械系統，這類機械是工程中應用最廣泛、也是最普遍的。基本機構的連接組合方式主要有：串聯組合、并聯組合、疊加組合和封閉組合等。其中串聯組合是應用最普遍的組合。圖5-7復雜機械的組成a)牛頭刨床機構簡圖b）沖床機構簡圖圖5-7所示機構為牛頭刨床的機構簡圖，由齒輪機構和連桿機構組合而成；5-8所示為沖壓機機構簡圖，由帶傳動機構、多級齒輪機構和連桿機構組合而成。常用的機構組合方法如下：1、利用機構的組成原理，不斷連接各類桿組2、按照串聯規則組合基本機構3、按照并聯規則組合基本機構4、按照疊加規則組合基本機構5、按照封閉規則組合基本機構6、上述方法混合連接，可得到復雜的機構系統第二節機構組成原理與機構創新設計一、II級桿組的類型

n=2，Pl=3的桿組，為II級桿組當內接副為轉動副時，兩個外接副可同時為轉動副，也可以一個為轉動副，另一個為移動副，或者兩個外接副同時為移動副II級桿組分類圖

RRRPRRRRPRPPPRRPPRRPR內接副為轉動副內接副為移動副

級桿組分類圖

3R桿組(以三個內接副均為轉動副開始)3R3RPRRRRRRRRRPPRRPPRRP3R2RP3RR2P3R3P

n=3，Pl=6的桿組，為III級桿組二、III級桿組的類型2RP3R2RP2RP2RPR2P2RP3P2RP桿組（三個內接副為兩個轉動副一個移動副）R2P桿組（三個內接副為一個轉動副兩個移動副）R2P3RR2P2RPR2PR2PR2P3P3P桿組（三個內接副為三個移動副）3P3R3PR2P3P3P3P2RP三、機構組成原理與機構創新設計1、機構組成原理把基本桿組依次連接到原動件和機架上，可以組成新機構。機構組合原理為創新設計一系列的新機構提供了明確的途徑。2、機構組成原理與機構創新把前述的各種II級桿組和III級桿組連接到原動件和機構上，可以組成基本機構；再把各種II級桿組和III級桿組連接到基本機構的從動件上，可以組成復雜的機構系統。+連接RPR型桿組連接級桿組圖5-15連接RRP和RRP桿組形式

3R3RⅢ級桿組連接到三個原動件和機架上，稱為機器人領域的并聯機器人

桿組類型很多,把基本桿組連接到原動件和機架上可組成新機構。把基本桿組再連接到機構的從動件和機架上可組成復雜機構。一、機構的串聯組合1、基本概念前一個機構的輸出構件與后一個機構的輸入構件剛性連接在一起，稱之為串聯組合。前一個機構稱為前置機構，后一個機構稱為后置機構。

其特征是前置機構和后置機構都是單自由度的機構。第三節機構的串聯組合與創新設計機構1機構2機構1機構2前置機構后置機構

I型串聯:（連接點選在簡單運動構件上（連架桿）前置機構后置機構II型串聯：連接點選在做復雜平面運動構件上（連桿或行星輪）2、串聯組合分類3、組合示例圖5-21串聯機構示意圖a）I型串聯b）II型串聯I型：前置機構中做簡單運動的構件與后置機構的原動件連接II型:前置機構中做復雜運動的構件與后置機構的原動件連接二、機構串聯組合基本思路1、實現后置機構的速度變換

工程中的原動機大都采用輸出轉速較高的電動機或內燃機，而后置機構的轉速較低。為實現后置機構低速或變速的工作要求，前置機構常采用各種齒輪機構、V帶傳動與鏈傳動。CBDAz1z2降低連桿機構的速度2、實現后置機構的運動變換

基本機構的運動規律受到機構類型的限制，如曲柄滑塊機構的滑塊很難獲得等速運動，若串聯一個前置連桿機構，通過適當的尺度綜合，后置連桿機構可獲得預期的運動規律。EACBD改變滑塊的運動規律3、在滿足運動要求的前提下，運動鏈盡量短串聯組合系統額總機械效率等于各機構的機械效率的連乘積，運動鏈過長會降低系統的機械效率，同時也會導致傳動誤差的增大。在進行機構的串聯組合時應力求運動鏈最短。第四節機構的并聯組合與創新設計一、機構的并聯組合1、基本概念

若干個單自由度的基本機構的輸入構件連在一起，保留各自的輸出運動；或若干個單自由度機構的輸出構件連在一起，保留各自的輸入運動；或輸入構件、輸出構件分別連接在一起；均稱為并聯組合。其特征是各基本機構均是單自由度機構。2、分類圖5-25并聯組合示意圖a）I型并聯

b）II型并聯c）III型并聯3、并聯組合實例I型并聯：共同輸入I型II型并聯：共同輸出III型并聯：共同輸入共同輸出二、并聯組合的基本思路串聯機構組合目的主要是改變后置機構的運動速度或運動規律，而并聯機構組合目的主要是實現運動的分解或運動的合成，有時也可改變機構的動力性能。其基本原則如下：1、對稱并聯相同的機構，可實現機構的平衡

利用I型并聯實現平衡目的，相當于運動的合成，其主要功能是對輸出構件運動形式的補充、加強和改善。對稱并聯同類機構，實現慣性力的部分平衡與完全平衡2、實現運動的分解與合成。3、改善機構受力狀態。I型并聯實現運動分解或分流II型并聯實現運動的合成三環減速器機構第五節機構的疊加組合與創新設計一、機構的疊加組合1、基本概念機構疊加組合是指在一個基本機構的可動構件上再安裝一個以上基本機構的組合方式。把支撐其它機構的基本機構稱為基礎機構，安裝在基礎機構可動構件上面的基本機構稱為附加機構。2、分類圖5-29機構的疊加組合a）I型疊加機構b）II型疊加機構輸入輸入輸入輸出輸出BCDA電機1)I型疊加機構基礎機構附加機構3、組合示例搖頭電風扇EDCBAF2)II型疊加機構基礎機構附加機構戶外攝影車

二、機構疊加組合的關鍵問題2、II型疊加組合機構中，動力源安裝在基礎機構的可動構件上，驅動附加機構的一個可動構件，按附加機構數量依次連接即可。1、選定附加機構與基礎機構，確定附加機構與基礎機構之間的連接方法。或者附加機構的輸出構件與基礎機構的哪一個構件連接。3、I型疊加機構的連接方式較為復雜，但也有規律性。齒輪機構為附加機構，連桿機構為基礎機構，則輸出齒輪+輸入連桿相連。BCDA電機基礎機構附加機構附加機構基礎機構123與系桿為附加機構，45與系桿為基礎機構，則附加機構的系桿與基礎構件齒輪相連。一、機構的封閉組合1、基本概念

一個兩自由度機構中的兩個輸入構件或兩個輸出構件或一個輸入和一個輸出構件用單自由度的機構連接起來，形成一個自由度的機構系統，稱為封閉式連接。特征是基礎機構為二自由度機構，附加機構為單自由度機構。第六節機構的封閉組合與創新設計

附加機構附加機構基礎機構

II型封閉組合機構

III型封閉組合機構

I型封閉組合2、分類3、封閉組合實例HZ3Z2Z1Z6Z4HZ3Z2Z1Z6Z5HZ3Z2Z1差動輪系I型封閉機構III型封閉組合機構二自由度的差動輪系中，封閉兩個輸入，或一個輸入和輸出（系桿）Z5Z4封閉組合的前提是兩自由度的基礎機構和單自由度機構的組合，組合而成的新機構是組合機構，基本組合思路如下：1、常見的基礎機構主要有五桿機構和差動輪系機構，附加封閉機構可以是齒輪機構、凸輪機構和四桿機構，有時也用間歇運動機構作為封閉機構。

二、封閉組合的基本思路2、附加