课程主题基于机构组合原理的机构创新机械创新设计.pptx

机械创新设计现代殡葬技术与管理专业群教学资源库主讲人：姚佳 课程主题：基于机构组合原理的机构创新

随着生产过程的机械化和自动化程度的不断提高，机器动作也愈来愈复杂，单一的基本机构如四杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等，往往由于本身固有的运动和动力性能局限性而无法实现复杂多样的功能和运动要求。为此，人们常常将几种基本机构用适当方式组合起来，使各基本机构既能发挥其良好特长，又能避免其本身的局限性，从而形成性能优良、实用性强的机构系统，来实现基本机构不易实现的复杂多样的运动或动力特性。常用的组合方式有串联、并联、复合组合一基于机构组合原理的机构创新

（1）串联式组合串联式机构组合是将若干个单自由度的基本机构顺序联接，以每一个前置机构的输出构件作为每一个后置机构的输入构件，其运动传递框图如图所示。若联接点设在前置机构中作简单运动的连架杆上，则称其为I型串联；若联接点设在前置机构中作平面复杂运动的浮动构件上，则称其为Ⅱ型串联。基本机构基本机构

I型串联式组合主要是为了使输出构件减速或增速、增程或增力、或改善输出构件的运动和动力特性。一个对心曲柄滑块机构没有急回运动特性，而且工作行程中滑块的速度是变化的。若如图所示，将凸轮机构1-2-3与曲柄滑块机构(或摇杆滑块机构)2’-4-5-3串联起来，并适当设计凸轮的轮廓，则输出滑块5便可既具有急回运动特性，又在工作行程中近似匀速运动，并在空回行程终端具有停歇功能。

槽轮机构常用于转位和分度机械装置中，但其运动与动力特性不太理想，尤其在槽数较少的外槽轮机构中，其角速度与角加速度的波动均较大，造成工作台转位的不稳定。如图所示为串联式连杆槽轮机构，以双曲柄机构为前置机构，以槽轮机构为后置机构。槽轮机构的主动拨盘固联在双曲柄机构的从动曲柄上。若对双曲柄机构进行尺寸综合时，考虑E点的速度变化，使从动曲柄（主动拨盘）作相应的非匀速转动，则能够中和槽轮的转速变化，从而使槽轮以近似等速转位。

图示为一摆动导杆机构与一摇杆滑块机构串联组合而成的六杆机构。主动曲柄AB匀速转动，滑块5在垂直于AC的导路上往复移动，具有较大急回特性。改变连杆的DE长度，滑块5可获不同运动规律。改变摇杆CD的长度，即可改变滑块5的行程。在滑块5上安装插刀，机构可作为插床的插削机构。

ａ）齿条主动ｂ）齿轮主动用两个齿轮齿条机构串联，若驱动其中一根齿条，另一根齿条可以放大或缩小主动齿条的位移量。根据这一设想可以设计一个如图ａ、b所示的放大行程的串联式组合机构。

右图为一锉刀剁齿机构。这是一个摇杆滑块机构和凸轮机构串联组成的组合机构。该组合机构的设计有两大特点：一是充分地利用凸轮机构设计的灵活性，使弹簧被逐渐压缩储存能量后，弹力势能能得到快速释放；其二是后置摇杆滑块机构的传动角大、机械增益高，在弹力的迅速作用下，对锉刀坯的冲击力大，这种冲击效果是很难由单一基本机构所能实现的。

（2）并联式组合两个或两个以上基本机构并列布置，称为并联式机构组合。若各个基本机构具有各自的输入构件，而有共同的输出构件，则为I型并联式组合；若各个基本机构有共同的输入与输出构件则为II型并联式组合；若各个基本机构有共同的输人构件，但却有各自的输出构件则为Ⅲ型并联式组合。并联式机构组合的特点是运动并行传递。ABABABI型并联式组合II型并联式组合Ⅲ型并联式组合

I型并联式组合图示的星形发动机是由六个曲柄滑块并联组合而成，六个气缸呈星形对称布置，其轴线同时通过公用曲柄回转的固定轴线，六个活塞的往复运动同时通过连杆传给公用曲柄AB，其输出转动是六个曲柄滑块机构输出转动的代数和，与单缸发动机相比，实现了无死点传动，其输出扭矩波动小．并具有很好的平衡和减振作用。

II型并联式组合的特点是并列布置的n（常见n=2）个单自由度的基本机构共用一个输入运动，而它们的输出又合成为一个输出运动，或同时输入给一个多自由度的基本机构，再合成为一个输出运动，完成较复杂的运动规律或轨迹要求。设计的主要问题也是并联机构之间的运动协调或结构对称。螺旋升降机构1—螺杆2—滑块并联组合凸轮连杆机构1、2-凸轮3、4-推杆5-十字滑块

Ⅲ型并联式组合的特点是将同一个输入运动，通过两个基本机构的并列布置，分解成两个输出运动，且这两个输出运动一般符合严格的时序、协调关系，从而完成较复杂的工艺动作，如复杂的传递、包装、编织等。设计的主要问题是两个并联机构动作的协调和时序的控制。丝织机的开口机构1-曲柄2、4、6-连杆3-摇杆5、7-滑块8-机架糖果包装机剪刀机构1-凸轮2-摆杆3、4-剪刀