第五章 機構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計

BCDAEFZ1CABDZ2I型串聯(lián)組合II型串聯(lián)組合前置機構(gòu)中做簡單運動的構(gòu)件與后置機構(gòu)的原動件連接。前置機構(gòu)中做復(fù)雜運動的構(gòu)件與后置機構(gòu)的原動件連接。3、串聯(lián)組合示例減少連桿機構(gòu)的速度EACBD改變滑塊的運動規(guī)律組合實例：3、并聯(lián)組合實例CABBCC4BAOC3C2C1I型并聯(lián)機構(gòu)II型并聯(lián)機構(gòu)

I型并聯(lián)機構(gòu)V型雙缸發(fā)動機(I型并聯(lián)機構(gòu))曲柄滑塊曲柄滑塊二、并聯(lián)組合的基本思路1、對稱并聯(lián)相同的機構(gòu)，可實現(xiàn)機構(gòu)的平衡。二、并聯(lián)組合的基本思路2、實現(xiàn)運動的分解與合成端面凸輪機構(gòu)平底直動盤形凸輪齒條齒輪齒條齒輪二、并聯(lián)組合的基本思路3、改善機構(gòu)受力狀態(tài)雙滑塊雙滑塊Z1C1AB1DZ2B3B2C2C3三環(huán)減速器機構(gòu)二、并聯(lián)組合的基本思路4、同類機構(gòu)可以并聯(lián)組合，不同類機構(gòu)也可以并聯(lián)組合曲柄搖桿搖桿滑塊搖桿滑塊反移動凸輪搖桿滑塊3、組合示例(I型)蝸桿傳動機構(gòu)安裝在行星輪系機構(gòu)的系桿H上，由蝸輪給行星輪提供輸入運動，帶動系桿緩慢轉(zhuǎn)動。附加機構(gòu)驅(qū)動扇葉轉(zhuǎn)動，并通過基礎(chǔ)機構(gòu)的運動實現(xiàn)附加機構(gòu)360°全方位慢速轉(zhuǎn)動。該機構(gòu)可設(shè)計出理想的電風(fēng)扇，扇葉轉(zhuǎn)數(shù)可通過電動機調(diào)速調(diào)整。附加機構(gòu)的機架(基礎(chǔ)機構(gòu)的系桿)轉(zhuǎn)動速度為調(diào)整齒輪的齒數(shù)可改變附加機構(gòu)機架的轉(zhuǎn)數(shù)。

n1:電動機轉(zhuǎn)數(shù)nH:系桿轉(zhuǎn)數(shù)附加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)齒輪機構(gòu)連桿機構(gòu)附加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)常用電風(fēng)扇的機構(gòu)簡圖雙重輪系機構(gòu)附加機構(gòu):齒輪l/2/3/系桿h組成的輪系?；A(chǔ)機構(gòu):齒輪4/5/系桿H組成的行星輪系。附加機構(gòu)的系桿h與基礎(chǔ)機構(gòu)的齒輪4連接，實現(xiàn)附加機構(gòu)向基礎(chǔ)機構(gòu)的運動傳遞。3、組合示例(I型)EACDBF基礎(chǔ)機構(gòu)附加機構(gòu)戶外攝影車機構(gòu)3.組合示例(II型)附加機構(gòu)基礎(chǔ)機構(gòu)ABCDCDEF缸1缸2CDⅠ型:較復(fù)雜，但有規(guī)可循。如齒輪(附加)+連桿(基礎(chǔ))時，連接點:在輸出齒輪和輸入連桿上。如齒輪(附加)+行星輪系(基礎(chǔ))時，可把附加機構(gòu)安置在基礎(chǔ)輪系機構(gòu)的系桿上，附加機構(gòu)的齒輪或系桿與基礎(chǔ)機構(gòu)的齒輪連接即可。機構(gòu)疊加組合成的新機構(gòu)具有很多優(yōu)點，可實現(xiàn)復(fù)雜的運動要求，機構(gòu)的傳力性能較好，減小了傳動功率，但設(shè)計構(gòu)思難度較大。疊加組合方法為創(chuàng)建疊加機構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)。

二、機構(gòu)疊加組合的關(guān)鍵問題

3、封閉組合示例(a)差動輪系(b)I型封閉機構(gòu)(c)III型封閉組合機構(gòu)2自由度差動輪系給定任何兩個輸入運動(如齒輪1、3)可實現(xiàn)系桿的預(yù)期輸出運動。在齒輪1、3間組合附加定軸輪系(齒輪4/5/6組成)后，可獲得Ⅰ型封閉組合機構(gòu)。調(diào)整定軸輪系傳動比，可得任意預(yù)期系桿轉(zhuǎn)數(shù)。把系桿H的輸出運動通過定軸輪系(齒輪4/5/6)反饋到輸入構(gòu)件(齒輪3)后，可到Ⅲ型封閉組合機構(gòu)。差動輪系(由齒輪1/2/3/系桿H組成)為基礎(chǔ)機構(gòu)，差動輪系的系桿和齒輪1經(jīng)連桿機構(gòu)ABCD和齒輪機構(gòu)z1、z4封閉，四桿機構(gòu)和定軸齒輪機構(gòu)組成兩個附加機構(gòu)，形成Ⅱ型齒輪連桿封閉組合機構(gòu)。2自由度五桿機構(gòu)OABCD為基礎(chǔ)機構(gòu)，凸輪機構(gòu)為封閉機構(gòu)。五桿機構(gòu)的兩個連架桿分別與凸輪和推桿固接，形成Ⅰ型凸輪連桿封閉組合機構(gòu)。凸輪機構(gòu)封閉了2自由度蝸桿機構(gòu)的蝸輪轉(zhuǎn)動(基礎(chǔ)機構(gòu)的輸出運動)和蝸桿的移動(基礎(chǔ)機構(gòu)的一個輸入運動)，是典型的III型封閉組合機構(gòu)。注意：機構(gòu)的封閉式組合將產(chǎn)生組合機構(gòu)，組合機構(gòu)可實現(xiàn)優(yōu)良的運動特性，但是有時會產(chǎn)生機構(gòu)內(nèi)部的封閉功率流，降低了機械效率。所以，傳力封閉組合機構(gòu)要進行封閉功率的判別。一、機構(gòu)的混合組合方法

第七節(jié)其他類型的機構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計

牛頭刨床機構(gòu)

可看作齒輪機構(gòu)與導(dǎo)桿機構(gòu)串聯(lián)后，再連接Ⅱ級桿組DE。

沖(壓)床機構(gòu)帶傳動機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)串聯(lián)后，再連接Ⅱ級桿組CE組成的機構(gòu)系統(tǒng)。二、附加約束組合法

附加約束組合法是指在多自由度機構(gòu)中，人為地增加約束條件(工程中的附加約束一般采用具有復(fù)雜曲線結(jié)構(gòu)的高副)，從而達到機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的目的。

五桿機構(gòu)ABCDE為一2自由度機構(gòu)，用一個凸輪高副(凸輪固定)約束C點的運動。改變凸輪的輪廓線形狀，可實現(xiàn)滑塊的預(yù)期運動。凸輪-連桿組合機構(gòu)廣泛應(yīng)用于紡織和印刷機械中例題1試對下圖所示的雙曲柄－槽輪機構(gòu)進行分析。

原因是主動撥盤一般作勻速轉(zhuǎn)動，并且回轉(zhuǎn)半徑不變。當(dāng)運動傳遞給槽輪時，由于主動撥盤的滾銷在槽輪的傳動槽內(nèi)沿徑向相對滾移，致使槽輪受力作用點也沿徑向發(fā)生變化。若滾銷以不變的圓周速度傳遞運動時，導(dǎo)致槽輪在一次轉(zhuǎn)位過程中，角速度由小變大，又由大變小。圖例中，采用雙曲柄機構(gòu)與槽輪機構(gòu)的串聯(lián)式組合方式。槽輪機構(gòu)的主動撥盤固接在雙曲柄機構(gòu)ABCD的從動曲柄上，從動曲柄上E點的變化速度能夠中和槽輪的轉(zhuǎn)速變化，使槽輪能近似等速轉(zhuǎn)位。解:串聯(lián)(雙曲柄+槽輪機構(gòu))

槽輪機構(gòu)常用于轉(zhuǎn)位和分度的機械裝置中，但它的運動和動力特性不太理想，尤其在槽數(shù)較少的外槽輪機構(gòu)中，其角速度和角加速度的波動均達到很大數(shù)值，造成工作臺轉(zhuǎn)位不穩(wěn)定。雙曲柄槽輪機構(gòu)與普通槽輪機構(gòu)的角速度曲線α:槽輪動程時的轉(zhuǎn)角i:從動槽輪與其主動構(gòu)件的角度比

串聯(lián)組合的槽輪機構(gòu)的運動特性和動力特性能有較大改善類似改變槽輪運動和動力特性的機構(gòu)串聯(lián)組合形式還有轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿槽輪機構(gòu)、凸輪槽輪機構(gòu)、橢圓齒輪槽輪機構(gòu)，以及雙槽輪機構(gòu)的串聯(lián)等1曲柄2導(dǎo)桿3主動撥盤4撥銷5槽輪凸輪槽輪機構(gòu)1主動撥盤2槽輪3固定凸輪4彈簧A撥銷轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿槽輪機構(gòu)1主動橢圓齒輪2帶有轉(zhuǎn)臂的橢圓齒輪3槽輪A撥銷1主動撥盤(前置槽輪機構(gòu))2前置槽輪3后置槽輪A/B撥銷橢圓凸輪槽輪機構(gòu)雙槽輪機構(gòu)的串聯(lián)2試對圖示沖壓機凸輪連桿機構(gòu)進行機構(gòu)分析解：圖示沖壓機凸輪連桿機構(gòu)，由一個凸輪機構(gòu)和一個凸輪連桿機構(gòu)并聯(lián)組合而成。兩個盤狀凸輪固接在一起，凸輪1和推桿2組成移動從動件盤狀凸輪機構(gòu)。凸輪和擺桿3組成擺動從動件盤狀凸輪機構(gòu)。當(dāng)機構(gòu)的主動件凸輪1轉(zhuǎn)動時，推桿2實現(xiàn)左右移動；同時擺桿3實現(xiàn)擺動，并由擺桿的擺動帶動連桿4運動，使從動件滑塊5實現(xiàn)上下移動。根據(jù)所設(shè)計的凸輪，推桿2與滑塊5可實現(xiàn)對應(yīng)的時序關(guān)系。3試對圖示液壓挖掘機進行機構(gòu)分析第一套液壓缸機構(gòu)1~4以挖掘機機身1為機架，機構(gòu)的運動可以使大轉(zhuǎn)臂4(輸出構(gòu)件)實現(xiàn)俯仰動作。第二套液壓缸機構(gòu)是4~7，疊加在第一套機構(gòu)的大轉(zhuǎn)臂4上，機構(gòu)運動結(jié)果可使小轉(zhuǎn)臂7(輸出構(gòu)件)實現(xiàn)伸縮搖擺。第三套機構(gòu)是由7~10組成的液壓缸機構(gòu)，疊加在第二套機構(gòu)的小轉(zhuǎn)臂7上，最終使鏟斗10完成復(fù)雜的挖掘動作。解：機構(gòu)的疊加組合。由三套液壓缸機構(gòu)疊加組成。4試分析圖示牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)的組合方式前置機構(gòu)為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)，輸出桿BE作非勻速運動，從而使從動件4實現(xiàn)近似勻速往復(fù)移動。其中轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)ABD為前置子機構(gòu)，曲柄1為主動件，繞固定軸A勻速轉(zhuǎn)動，使該機構(gòu)的從動件2輸出非勻速轉(zhuǎn)動。六桿機構(gòu)BCEFG為后置子機構(gòu)，主動構(gòu)件為BE，即前置子機構(gòu)的輸出構(gòu)件2，因2構(gòu)件輸入的是非勻速運動，所以中和了后續(xù)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速變化。故當(dāng)曲柄1勻速轉(zhuǎn)動時，滑塊4在某區(qū)段內(nèi)實現(xiàn)近似勻速往復(fù)移動。解：機構(gòu)為串聯(lián)組合方式(導(dǎo)桿機構(gòu)+六桿機構(gòu))。5試對圖示V形發(fā)動機的雙曲柄滑塊機構(gòu)進行分析兩個汽缸作V形布置，它們的軸線通過曲柄回轉(zhuǎn)的固定軸線，當(dāng)分別向兩個活塞輸入運動時，曲柄可實現(xiàn)無死點的定軸回轉(zhuǎn)運動，并且還具有良好的平衡、減振作用。解：機構(gòu)為并聯(lián)組合方式。

(曲柄滑塊+曲柄滑塊機構(gòu))6試對圖示活塞機的齒輪連桿機構(gòu)進行分析圖示機構(gòu)是兩個曲柄滑塊機構(gòu)ABE和CDE的并聯(lián)組合，同時與相嚙合的齒輪機構(gòu)進行連接。機構(gòu)構(gòu)件長度滿足AB=CD,BE=DE,同時兩齒輪的分度圓直徑相等。AB和CD與氣缸的軸線形成的夾角相等且對稱分布。齒輪轉(zhuǎn)動時，活塞將沿氣缸內(nèi)壁作往復(fù)移動。若機構(gòu)中的兩齒輪和兩連桿的質(zhì)量分別相等，則氣缸壁上將不會受到因構(gòu)件的慣性力而引起的動壓力。解：機構(gòu)為II型并聯(lián)方式。

(曲柄滑塊+曲柄滑塊機構(gòu))7試對圖示電動玩具馬的傳動機構(gòu)進行分析機構(gòu)由曲柄搖塊機構(gòu)ABC安裝在兩桿機構(gòu)的轉(zhuǎn)動構(gòu)件4上組合而成。機構(gòu)工作時分別由轉(zhuǎn)動構(gòu)件4和曲柄1輸入轉(zhuǎn)動，致使馬的運動軌跡M是旋轉(zhuǎn)運動和平面運動的疊加(實現(xiàn)馬的俯仰和升降即跳躍)，以兩桿機構(gòu)作為基礎(chǔ)機構(gòu)使馬作前進運動，三種運動形態(tài)合成馬飛奔前進的運動形態(tài)。解：機構(gòu)為疊加組合方式。

(曲柄滑塊+兩桿機構(gòu))ABC418機構(gòu)創(chuàng)新平動齒輪機構(gòu)類型演化+=

平行四邊形機構(gòu)，齒輪機構(gòu)，將這兩種基本機構(gòu)進行疊加組合，BC桿與齒輪z2固聯(lián)，得到平動齒輪機構(gòu)。