机械原理PPT电子课件教案-第8章 组合机构.ppt

第8章 组合机构,机构的组合是发展新机构的重要途径之一,8.1.1 机构的组合方式 1.串联式组合 前一级子机构的输出构件为后一级子机构的输入构件,8.1 机构的组合方式与组合机构,8.1.1 机构的组合方式,2. 并联式组合 双色胶版印刷机中的接纸机构 几个子机构共用同一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构。,8.1.1 机构的组合方式,8.1.1 机构的组合方式,双色胶版印刷机中的接纸机构,3. 反馈式组合 精密滚齿机中的分度校正机构 多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从该多自由度子机构的输出构件回授的,8.1.1 机构的组合方式,8.1.1 机构的组合方式,4. 复合式组合 凸轮-连杆组合机构 由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构 例：c点的运动,8.1.1 机构的组合方式,例：c点的运动 与串联机构的差别？ 与并联机构的差别？,组合机构：用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本机构有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统 基础机构f1，差动机构 附加机构f=1,8.1.2 组合机构,8.2常用组合机构的类型与功能,凸轮连杆机构 实现复杂运动轨迹 实现复杂运动规律 齿轮连杆机构 实现复杂运动轨迹 实现复杂运动规律 凸轮齿轮机构 实现复杂运动规律,8.2.1 凸轮连杆组合机构 连杆机构（f=2）基础机构 凸轮机构（f=1）附加机构 应用 准确实现多种复杂的运动轨迹 准确实现复杂运动规律,8.2 组合机构的类型及功能,1.实现复杂运动轨迹 例1：平板印刷机上的吸纸机构 吸纸盘p走出一个矩形轨迹，以完成吸纸和送纸等动作 基础机构 五杆机构(f=2) 附加机构 两个摆动从动件 凸轮机构(f=1),8.2.1 凸轮连杆组合机构,p,平板印刷机吸纸机构,8.2.1 凸轮连杆组合机构,1.实现复杂运动轨迹 例2：刻字、成型机构 m点描绘出一条复杂的轨迹 四杆四移动副机构(f=2) 两个槽凸轮机构(f=1),8.2.1 凸轮连杆组合机构,m,圆珠笔装配线上送进机构,8.2.1 凸轮连杆组合机构,2. 实现复杂运动规律 例： 五杆机构(f=2) 槽凸轮机构(f=1) 凸轮的轮廓曲线滑块3的复杂运动,8.2.1 凸轮连杆组合机构,8.2.1 凸轮连杆组合机构,实现复杂运动规律,8.2.2 齿轮连杆组合机构 定传动比的齿轮机构+连杆机构 1.实现复杂运动轨迹 连杆机构(f=2)基础机构 齿轮机构(f=1)附加机构,利用连杆曲线实现预定的轨迹 例1： 定轴轮系(f=1) 五杆机构(f=2),8.2.2 齿轮连杆组合机构,8.2.2 齿轮连杆组合机构,例2：振摆式轧钢机轧辊驱动装置 定轴轮系(f=1) 五杆机构(f=2) 调节两曲柄ab和de的 相位角，可方便地改 变m点的轨迹,8.2.2 齿轮连杆组合机构,轧钢机轧辊驱动装置,例2：振摆式轧钢机轧辊驱动装置,8.2.2 齿轮连杆组合机构,2.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 改变杆长和z5、z2 5可获得不同的运动规律,8.2.2 齿轮连杆组合机构,类似的机构：,8.2.2 齿轮连杆组合机构,8.2.2 齿轮连杆组合机构,差动轮系(f=2)基础机构（构件3、5、6、机架4） 连杆机构(f=1)附加机构（构件1、2、3、机架4）,利用瞬心和三心定理：直线p15p56和p41p46的交点p15p56是构件1和构件6的瞬心，,8.2.3凸轮齿轮组合机构 差动轮系+凸轮机构 1.实现复杂运动轨迹 差动轮系(f=2)基础机构 凸轮机构(f=1)附加机构,差动轮系(f=2)+凸轮机构(f=1) 例： 当凸轮的某段廓线满足： 在这段时间内从动轮1停歇,8.2.3 凸轮齿轮机构,8.3 组合机构的设计,8.3.1并联式组合机构的设计 机构特点 设计要点 设计实例,8.3.1并联式组合机构的设计,并联式组合机构特点 原动件驱动n个自由度为1的附加机构 n 个附加机构的输出驱动自由度为n的基本机构 一般n=2,8.3.1并联式组合机构的设计,并联式组合机构设计要点,根据要求实现的运动规律或轨迹，选择合适的基础机构 根据基本机构输入、输出的关系，选择合适的附加机构,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 机构特点 设计要点 设计实例,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 机构特点,原动件的运动一方面传给两自由度的基础机构 另一方面又传给附加机构，通过附加机构的输出传给基础机构,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 设计要点,根据要求实现的运动规律或轨迹，选择合适的基础机构 给出一个原动件的运动规律，使从动件按照要实现的运动轨迹或规律运动 找到两个原动件之间的运动关系，按此关系设计单自由度的附加机构,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 实例一,基础机构：构件1、2、3、4、5组成的自由度2的五杆机构 附加机构：构件1、4、5组成的自由度1的凸轮机构 输入：原动件1转动，输出：c点的复杂运动轨迹s,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 设计步骤,作出轨迹线s，根据机构的布局选定曲柄转轴a的位置,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 设计步骤,确定杆件1和2的尺寸 在曲线s上找出与转轴a之间的最近点c和最远点c,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计,确定3的尺寸 l3必须大于轨迹s上各点到导路的最大距离hmax,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 设计步骤,绘制构件4相对构件1的位移曲线 将曲柄圆分成若干等份，得到曲柄转一周期间b点的一系列位置 用作图法找到c、d两点对应于b点的各个位置，由此绘制出从动件的位置曲线,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 设计步骤,根据结构选定的凸轮基圆半径，按位移曲线设计凸轮廓线,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 实例二,已知一槽凸轮连杆组合机构，工作要求滑块3相对于曲柄转角的运动规律 问题：分析组合机构的组合方式，指出其基础机构和附加机构，并设计该组合机构,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 解：该机构为复合式组合,基础机构:两自由度的五杆机构 附加机构：凸轮机构,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 机构设计思路 先确定五杆机构的尺寸 根据从动件的运动规律设计凸轮,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 根据滑块的行程s，选凸轮中心a和连杆2的长度 以a为圆心，以合适的半径作圆k，将圆等份为a0,a1,a2 将滑块的位移曲线按转角进行相同的等分，得到滑块在不同时刻的位移si,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 以上述各点为圆心，lbc为半径作圆弧交相应等分射线在b0,b1,b2点 光滑连接b0,b1,b2点，即能得到满足运动规律的凸轮理论轮廓 根据滚子尺寸画出凸轮的实际轮廓线,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 实例三,已知凸轮齿轮组合机构，齿轮1与扇形齿轮2啮合，h为系杆，在扇形齿轮上固结摆杆，其末端装有滚子，4为固定凸轮，其中心为o1，输入为系杆h的等速转动，齿轮1的速度输出。图示为初始位置，当h转过900时，输出轴1的角速度大小、方向与系杆h相同，h继续转过900时，1轴静止不动。,问题：分析该组合机构的组合方式，指出其基础机构和附加机构，并设计该组合机构,8.3 组合机构的设计,实例三 解：该机构为复合式组合,基础机构:齿轮1、2和系杆组成的两自由度的差动轮系 附加机构：凸轮机构,8.3 组合机构的设计,8.3.2复合式组合机构的设计 机构设计思路 先确定差动轮系中齿轮的尺寸、系杆尺寸 根据从动件的运动规律设计凸轮轮廓,例3：分析差动轮系(f=2),8.2.3 凸轮齿轮机构,当确定了差动轮系的几何参数，就能求得 根据这一运动规律就能设计出齿轮的廓线,例： 当凸轮的某段廓线满足： 在这段时间内从动轮1停歇,8.2.3 凸轮齿轮机构,例3：设计组合机构如下 根据结构空间条件，确定差动轮系的基本参数。取z1=20,z2=60(齿轮2为完整齿轮时的齿数)， m1.5mm,计算得系杆长,8.2.3 凸轮齿轮机构,例3：设计组合机构如下 h从图示初始位置转过900的凸轮廓线：此时齿轮1与h同步运动,8.2.3 凸轮齿轮机构,滚子a的轨迹是以o1a为半径，o1为圆心的圆弧,例3：设计组合机构如下 h继续转过900的凸轮廓线：此时齿轮1静止,8.2.3 凸轮齿轮机构,周转轮系为定比传动，2相对于h的角速度为常数，相对转角均匀变化,例3：设计组合机构如下 根据位移曲线设计h继续转动900时的凸轮轮廓。,8.2.3 凸轮齿轮机构,参考文献 吕庸厚主编，组合机构设计，上海：上海科学技术出版社，1996,基本要求,了解机构组合的目的及组合方式，掌握各种组合方式的特点。 掌握组合机构的概念，了解机构的组合是发展新机构的重要途径。 了解常见组合机构的类型，掌握各类组合机构的特点和功能。 了解组合机构分析和设计的基本思路。,在于掌握机构组合的方式和特点 组合机构的基本原理和设计思路，进行组合机构的设计 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。,重点和难点,8.3.1并联式组合机构的设计,实例：铁板输送机构,基础机构：齿轮2、3、4和系杆h组成的f=2的差动轮系 附加机构：齿轮机构1，2和曲柄机构abcd,已知：齿轮1与杆ab固联，杆cd和系杆为一个构件,8.3.1并联式组合机构的设计,实例：铁板输送机构,主动曲柄ab（齿轮1）等速转过 时，齿轮4停歇不动等待铁板剪断； 曲柄ab（齿轮1）等速转过一周中的其余角度时，齿轮4转过2400，将铁板输送到要求的长度； 要求传动机构的最小传动角 大于500,8.3.1并联式组合机构