机构的组合与结构设计素材培训讲学.ppt

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1、机构的组合与结构设计素材本章学习要求1、了解较为典型的基本机构组合方式及其特点。2、了解机构结构设计中常用的机构变异方法。3、了解机构结构设计中构件的构形。4、了解机构结构设计中，可通过引入虚约束和局部自由度来解决某些问题。本章重点1、机构的组合方式2、机构的变异方法一、基本机构第一节机构的组合方式刚性机构挠性机构气动机构液压机构等。本章讨论的基本机构是指能够实现机械运动变换，由最少刚性构件和运动副组成的机构。基本机构有其各自的运动规律和轨迹。二、机构的组合典型基本机构组合方式：串联并联反馈运载时序等常见的两种基本机构：单自由度基本机构双自由度基本机构如：四杆机构、凸轮机构、齿轮机构

2、等二、机构的组合（一）机构的串联组合第一节机构的组合方式根据串联构件的不同可分为两种：（1）构件固接式串联组合（一般串联组合）图12－1构件固定式串联组合机构的组成1－摇杆2、4－连杆3、3‘－曲柄5－滑块特性：输出、输入构件的速比关系是被串联的各基本机构速比的乘积应用广泛、设计较简单一、机构的组合（一）机构的串联组合（续）第一节机构的组合方式（2）轨迹点串联组合（特殊串联组合）图12－2轨迹点串联组合机构的组成1－曲柄2－连杆3、4－滑块5－转动导杆特点：输出构件的转动中心在轨迹之内，输出构件作整圈回转；若在轨迹之内，输出构件作摆动；若出现特殊轨迹，输出构件会暂停运动。一、机构的组

3、合（二）机构的并联组合第一节机构的组合方式由一个多自由度机构作基础机构，一个或多个单自由度机构的输出构件接入基础机构，且附加机构的输入构件的运动并非来自基础机构的组合方式称为并联组合。图示为铁板传送机构，要求送料辊4作有短暂停歇的送进运动。图12－3差动轮系与齿轮、连杆的并联组合1、2、4－齿轮3－行星轮一、机构的组合（三）机构的反馈组合第一节机构的组合方式将一个多自由度机构作为基础机构，其中一个输入运动是通过一个单自由度附加机构从机构系统或基础机构的输出构件回授，该组合关系的机构组合称为反馈组合。机构的反馈组合实例1－蜗杆2－蜗轮3－凸轮4－从动件一、机构的组合（四）机构的运载式组

4、合第一节机构的组合方式将一机构装在另一机构的构件上，两机构各自完成自己的运动，其叠加运动就是所要求的输出运动，这种组合方式称为运载式组合。图12－15机构的运载式组合实例1－曲柄2－导杆3－滑块4－支架5－机架第一节机构的组合方式一、机构的组合（五）机构的时序式组合完成各自动作（运动）的机构按动作（运动）协调的时间顺序分支、并列的组合方式称为时序组合。①②③④⑤a)b)图12－6机构的时序组合实例1、4、6－凸轮2－摆杆3－料斗5－下冲头7、8－曲柄9－上冲头10－工件11－模具一、机构的变异第二节机构的结构设计及应用实例机构的变异是用改变机构中某些构件的运动尺寸、结构形式、增加辅助

5、构件等方式，使机构获得新的功能或新的特性的方法。常用机构变异方法：改变构件的运动尺寸；改变构件的结构形状；改变运动副的尺寸、结构形状和运动副元素的逆换；以不同构件为机架（倒置）；以不同构件为原动件；增加辅助构件等。一、机构的变异（具体例子）（一）变更机构的机架——倒置第二节机构的结构设计及应用实例图12－8基本机构的倒置实例之二1－机架2－凸轮3－从动件4－摆杆图12－7基本机构的倒置实例之一1－机架2、3－齿轮4－系杆5－行星齿轮一、机构的变异（二）改变运动副的形状第二节机构的结构设计及应用实例图12－9导杆机构的变异图12－10两自由度凸轮机构变异成棘轮机构1－摆杆2－棘轮3－棘

6、爪一、机构的变异（三）改变运动副的位置第二节机构的结构设计及应用实例图12－11槽轮机构图12－12不完全齿轮机构一、机构的变异（四）增加辅助构件第二节机构的结构设计及应用实例图12－13变廓线的凸轮机构1－凸轮盘2－构件3－从动件4－机架上述分析表明，从机构设计的角度来说，完整意义上的机构变异思路和方法与两个因素有关：与运动直接有关的因素；与顺利实现运动有关的构件形状因素。二、机构（构件）的结构第二节机构的结构设计及应用实例图12－14球面副1、2－构件图12－15转动副及曲柄的构形1－机架2－曲柄3－连杆两种情况，运动副的类型位置未变，机构零件的形状变了。二、机构（构件）的结构(

7、续1）第二节机构的结构设计及应用实例图12－16油泵的主机构第二节机构的结构设计及应用实例图12－17转动副及其构形1－机架2－曲柄3－连杆4－摇杆图12－18柔性铰链及其应用a）微型机械手的结构b）微型机械手的机构简图c）柔性铰链的结构二、机构（构件）的结构（续2）三、虚约束、局部自由度与机构机构的结构设计（一）虚约束和局部自由度的引入第二节机构的结构设计及应用实例有些机构在一些特殊位置处运动不确定，有些机构虽能满足运动要求，但刚度和受力状况不好，或摩擦