第五章-机构组合原理与创新.ppt

4机械组合原理与创新 王树才 复杂机械常由简单的基本机构组合而成 如果组合后各个基本机构仍保持各自的特性 但需要各个机构的运动或动作协调配合 以实现组合的目的 这样的组合称机构组合 如果组合后各个基本机构融合成性能更加完善 运动形式更加多样化的新机构 称组合机构 机构的组合方式分为四种 串连式组合 并连式组合 复合式组合和叠加式组合 4 1串联式组合与创新 一 串联式机构组合的原理与创新方法 前一个机构的输出构件与后一个机构的输入构件刚性连接在一起 称之为串联组合 前一个机构称为前置机构 后一个机构称为后置机构 根据联接点位置的不同 分为 I型串联和II型串联 二 串联机构组合的主要功能分析 1 I型串联 机构1 机构2 前置机构 后置机构 1 I型串联 串联在简单运动构件上 1 前置机构为连杆机构 连杆机构 连杆机构 连杆机构 凸轮机构 连杆机构 齿轮机构 连杆机构 槽轮机构 连杆机构 棘轮机构 不改变传动角的情况下 实现增程 正力 变速凸轮 移动凸轮 获得大形成摆动和移动 增速和减速 减小槽轮速度波动 拨动棘轮机构运动 2 前置机构为凸轮机构 凸轮机构 连杆机构 凸轮机构 凸轮机构 凸轮机构 齿轮机构 凸轮机构 槽轮机构 运用前置凸轮从动件的任意运动规律 改善后置机构的运动特性或通过后置机构增大运动行程 可以演化为固定凸轮的凸轮机构 3 前置机构为齿轮机构 齿轮机构 连杆机构 齿轮机构 凸轮机构 齿轮机构 齿轮机构 齿轮机构 槽轮机构 齿轮机构 棘轮机构 2 II型串联 II型串联机构一般利用连杆机构中的连杆或周转轮系中的行星齿轮作为前置机构的输出构件 利用联接处的特殊轨迹 使输出件实现所需要的运动规律 3 应用实例分析 自动上料机串联机构 试分析其串联形式 例1 通过双曲柄机构使拨盘变速转动 补偿拨销在槽轮槽内径向位置变化 拨盘匀速转动 槽轮角速度如何变化 例2 类似槽轮运动和动力特性的机构串联组合形式还有 请同学们自己分析其运动和动力特性 例3 通过前置机构输出非匀速运动 中和后置机构 使其输出近似匀速运动 例4 增力机构 例5 扩大行程的机构 利用齿条齿轮的大行程直移机构 织机开口机构中共轭凸轮连杆机构 分析B与A的关系 例6 利用连杆上E点轨迹使导杆停歇 利用连杆上A点轨迹的自交性使滑块获得两个不同的行程 例7 机构尺寸条件 Z5 3Z2 L3 8r2 机构运动状况 行星齿轮节圆上点的轨迹是三段近似圆弧的摆线 半径近似8r2 所以可以使滑块停歇 4 2并联式组合与创新 一 并联式机构组合的原理与创新方法 若干个单自由度的基本机构的输入构件连接在一起 保留各自的输出运动 或若干个单自由度机构的输出构件连接在一起 保留各自的输入运动 或有共同的输入构件与输出构件的连接 称为并行连接 机构1 机构2 机构1 机构2 机构1 机构2 3 III型并联机构 1 I型并联机构 2 II型并联机构 OUTPUT INPUT 二 并联机构组合的主要组合形式 1 I型并联式组合 机构尺寸条件 并联的两个机构必须尺寸相同 2自由度机构 两个原动件必须协调 满足从动件的运动要求 2 II型并联式组合 机构尺寸条件 OA OB AC BC AD BE8的一个行程两棘爪个推动棘轮转45度 机构尺寸条件 AB CD BE DE AB CD与气缸夹角相同 II型并联机构用于改善输出件的运动 轨迹 受力 可使机构获得动平衡 3 III型并联式组合 III型并联机构是将一个运动分解为两个协调的运动输出 并联机构必须有一定的尺寸对称要求 时序要求 轨迹配合要求 运动形式配合要求 位置要求 4 并联式组合的应用实例分析 请画出运动简图 分析是什么形式的并联机构 前置机构 后置机构各是什么机构 4 3复合式机构组合与创新 一 复合式机构组合原理与创新 一个两自由度机构中的两个输入构件或两个输出构件或一个输入构件和一个输出构件用单自由度的机构连接起来 形成一个单自由度的机构系统 称为复合式连接 基础机构 附加机构 附加机构 附加机构 基础机构 基础机构 附加机构 I型复合式组合机构 II型复合式组合机构 III型复合式组合机构 二 复合式机构组合主要功能分析 复合式机构组合中基本机构一般为二自由度机构 如差动轮系 五杆机构或空间机构 附加机构为各种基本机构 复合式机构组合各机构融合成一种新机构 构成组合机构 1 I型复合式组合机构 I型复合式机构组合属于构件并接式组合 基本机构与同一个附加机构联接 凸轮 行星机构组合系杆为主动件等速转动 根据凸轮廓线不同 中心轮可以获得丰富的运动规律 凸轮 连杆机构组合输出件滑块D的行程比单一凸轮机构推杆行程增大几倍 而凸轮压力角仍可控制在许用范围 齿轮 连杆机构组合 AB为原动件 中心轮1为输出件 1可以步进运动 并且在开始和结束时有小副逆转 BC 2AB Z2 Z1 4 5时的运动线图 2 II型复合式组合机构 II型复合式机构组合属于构件并接式组合 基本机构与两个附加机构联接 3 III型复合式组合机构 III型复合式机构组合属于构件回接式组合 附加机构把运动回接到基本机构 图中蜗杆机构是二自由度蜗杆 可以使蜗l轮的转速随蜗杆的移动方向而变化 4 复合式组合机构应用实例 4 4叠加式机构组合与创新 一 叠加式机构组合原理与创新 机构叠加组合是指在一个机构的可动构件上再安装一个以上的机构的组合方式 把支撑其它机构的机构称为基础机构 安装在基础机构可动构件上面的机构称为附加机构 机构的叠加组合示意图 附加机构 基础机构 附加机构 基础机构 1 I型叠加机构 2 II型叠加机构 输出 输入 输入 输入 机构叠加组合一般各子机构设计成单自由度机构 便于控制 实现水平移动一般采用油缸 气缸 齿轮齿条 履带传动等 实现垂直移动一般采用油缸 气缸 X型连杆机构 螺旋机构等 实现转动一般采用齿轮机构 带 链等绕性传动等 实现平面运动常采用平行四边形导引机构等 二 叠加式机构组合的主要功能分析 1 I型叠加式组合机构 又称运动相关式 附加机构叠加在基础机构的一个活动构件上 同时 附加机构的从动件又与基础机构的另一个活动构件固接 又称运动独立式 1 II型叠加式组合机构 4 5其它类型的机构组合与创新设计 一 机构的混合组合方法 工程中的实用机构系统中 经常联合使用上述组合方法 称为混合组合法 如串联组