与基础机构之间的连接方法。或者附加机构的
输出构件与基础机构的哪一个构件连接。
二、 机构叠加组合的关键问题
2、II型叠加组合机构中，动力源安装在基础 机构的可动构件上，驱动附加机构的一个可动 构件，按附加机构数量依次连接即可。 (例如图5-32 机械手机构)
3、I型叠加机构的连接方式较为复杂，但也
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。如串联组合
后再并联组合，串联组合后再叠加杆组组合等。
二、附加约束组合法
附加约束组合法是指在多自由度机构中， 人为地增加约束条件，从而达到创新设计的目 的。
B C 工程中，附加约束 一般采用具有复杂 曲线结构的高副
A D
用凸轮机构约束五杆机构C点的运动
Z2 H
Z2 H Z1

Z5
Z4
Z1
Z1
Z3
Z‘3
Z3
Z3
Z‘3
差动轮系
I型封闭机构
III型封闭组合机构
I 型封闭组合机构
B
D
C O A
E
基础机构：OABCD
封闭机构：凸轮机构 封闭机理：两个连架杆OA、CD分别与凸轮与推杆固结
Ⅱ 型封闭组合机构
基础机构：差动轮系1、2、3、H 附加机构：1）四杆机构，2）齿轮啮合Z1和Z4
第五章 机构的组合与创新设计
第一节 机构组合的基本概念
第二节 机构组成原理与机构创新设计
第三节 机构串联组合与创新设计 第四节 机构并联组合与创新设计 第五节 机构叠加组合与创新设计
第六节 机构封闭组合与创新设计 第七节 其他类型的机构组合与创新设计
第一节 机构组合的基本概念 一、基本机构的概念
1、最简机构 把由2个构件和1个运动副组成的开链机构 称为最简单的机构，简称最简机构。其要素 是组成机构的最多构件为2且为开链机构。
叠加组合实例
⊙y
Z
图5-33 全方位空间转动的天线
II型叠加组合机构
叠加组合优缺点
• • • • 可实现复杂的运动要求 机构的传力功能较好 可减少传动功率 但设计构思难度较大
第六节 机构的封闭组合与创新设计
一、机构的封闭组合
1、基本概念
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
1 2 2 3.5 3 5
3n 2p 1
n
4 6.5
5 8
6 9.5
7 11
p
第一列： 1杆2副
第三列： 3杆5副
第三列： 3杆5副
封闭两个输入 C点是输出
两个封闭机构 齿轮啮合与凸 轮机构
C点的输出经 附加机构GHF 反馈到输入DE
第七节 其他类型的机构组合与创新 设计
一、机构的混合组合方法
机构1 前置机构
机构2 后置机构
II型串联
C B
E
I型串联组合
D F
A
前置机构中做简单运动的构件与后置机构的 原动件连接。
Z1
B C
Z2
A D
II型串联组合
前置机构中做复杂运动的构件与后置机构的 原动件连接。
二、机构串联组合基本思路
1、实现后置机构的速度变换
2、实现后置机构的运动变换
3、串联时运动链尽量要短（在满足要求前提下）
III 型封闭组合机构
基础机构：两自由度涡轮蜗杆传动机构 封闭机构：凸轮机构 封闭机理：封闭涡轮转动（输出）和蜗杆的移动（输入）
二、 封闭组合的基本思路
封闭组合的前提是两自由度的基础机构
和单自由度的的组合，组合而成的新机构是组
合机构，基本组合思路如下。
1、常见的基础机构主要有五杆机构和
差动轮系机构，附加封闭机构可以是齿轮机构、
1 1 2 2
原动机的机构简图为最简机构
2、基本机构 把含有3个构件以上、且不能再进行拆分的闭 链机构称为基本机构。其要素是闭链且不可拆 分性。
C B
z1
A D H
o2
B
C
z2
o1
A
3、基本机构的应用
1） 基本机构的单独使 用 基本机构可以直接应 用在机械装置中，只 有一些简单机械中才 包含一个基本机构。 如空气压缩机中包含 一个曲柄滑块机构。
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。其特征是前置机构和后置机构都是单自
由度的机构。
2、串联组合分类
机构1
前置机构
连接点选在前置机构作简单运 动的构件上（摇杆、曲柄或导 杆等）
机构2
后置机构
I型串联
连接点选在前置机构作 复杂平面运动的构件上 （中间的连杆或行星轮 等）
3R杆组(以三个内接副开始)
R R R R R R P R P R P
级杆工程应用不多， 但随着运动、受力等 分析方法的完善，正 在受到重视
P
R R P P
R
R
R
3R3R
3R2RP
3RR2P
3R3P
三、机构组成原理与机构创新设计 1、机构组成原理 把基本杆组依次连接到原动件和机架上， 可以组成新机构。机构组合原理为创新设计一 系列的新机构提供了明确的途径。
基础机构
D
电机
A
一般情况下，以齿轮机构为附加机构，连 杆机构或齿轮机构为基础机构的叠加方式 应用较普遍
2)
II型叠加机构
户外摄影车机构 基础机构：平行四边形ABCD机构 附加机构：平行四边形BCEF机构
F
E
附加机构
C B
基础机构
D A
二、 机构叠加组合的关键问题
1、选定附加机构与基础机构，确定附加机构
有规律性。
（1）齿轮机构为附加机构，连杆机构为基础机构：连接点选在附 加机构的输出齿轮和基础机构的输入连杆上。
B
附加机构
C
基础机构
D
电机
A
3、I型叠加机构规律
（2）基础机构是行星齿轮机构：附加齿轮机构安置在基础轮系的 系杆上 a）附加齿轮机构的系杆与基础机构的齿轮连接
图5-31b）
基础机构和附加机构 都为齿轮机构
一、 机构的叠加组合
1、基本概念 机构叠加组合是指在一个基本机构的可 动构件上再安装一个以上基本机构的组合方式。 把支撑其它机构的基本机构称为基础机构，安 装在基础机构可动构件上面的基本机构称为附 加机构。
2、机构的叠加组合分类
输入 附加机构 基础机构 输出
来自基础机 构可动构件 上的动力源
主动件： 附加机构
附加机构
II 型封闭组合机构 1个附加机构封
闭基础机构的1 个输入和1个输 出
附加机构
基础机构
III 型封闭组合机构
3、封闭组合示例
二自由度的差动轮系中，封闭两个输入，或一个 封闭两个输入 封闭一个输入 输入和输出（系杆） Z1’-Z1 Z3’-Z3
Z3’-Z3 一个输出Z4-H
Z2 H
Z5 Z’1
机构1 机构2
INPUT OUTPUT
1) I型并联机构系统
机构1 机构2
2）II型并联机构系统
机构1
机构2
3）III型并联机构系统
3、并联组合实例
B C A
I型并联组合机 构可实现机构 的惯性力平衡
C B
I型并联机构
C4 C1 B O C3 C2
II型并联组合 机构可实现 运动的合成
A
II型并联机构
二、附加约束组合法
附加约束组合法是多
自由度转化为单自由
加装了制动器B后可改 变系杆的转速
度机构且能完成特定
运动的有效创新方法
n1 z1 n3 z 3 nH z1 z 3 n1 z1 nH z1 z 3
本章内容是机构创新设计的重要内容 复习及思考题
1、常用机构组合方法。
2、Ⅱ级杆组与Ⅲ级杆组的构件数和运动副数
3、Ⅱ级杆组与Ⅲ级杆组的类型及组成原理的基本思路
4、串联组合的分类及基本思路
5、并联组合的分类及基本思路
6、叠加组合的分类及叠加机理，Ⅰ型叠加的规律（p77） 7、封闭组合的分类、机理及封闭机构应满足的条件 8、附加约束组合法 9、会分析并设计各类组合
1) I型叠加机构
附加、基础机 构分别有自己 的动力源
2) II型叠加机构
输入 附加机构 基础机构 输入
输出
1)
I型叠加机构
Z2 Z1
电机 H Z3 Z4
H
Z1 Z 3 nH n1 Z2Z4
附加机构：蜗杆传动机构（z1，z2） 基础机构：行星轮系（z3，z4）
1)
I型叠加机构 附加机构
B C
3、I型叠加机构规律
（2）基础机构是行星齿轮机构：附加齿轮机构安置在基础轮系的 系杆上 b）附加齿轮机构的齿轮与基础机构的齿轮连接
Z2 Z1
H
Z3
Z4
图中,附加机构的蜗轮与基础机构的行星轮连接
叠加创新实例
• • • • 需求：实现天线空间全方位转动任务 分析：单自由度的平面机构难以实现 构思：用叠加组合 具体：附加机构绕水平轴旋转，基础机构 绕垂直轴旋转，二者合成可实现空间全方 位转动
凸轮机构和四杆机构，有时也用间歇运动机构
作为封闭机构。
2、附加机构封闭基础机构的两个输入运 动或两个输出运动简便易行，工程中的应用最 为广泛。 3、附加机构封闭基础机构的一个输入 构件和一个输出构件，把输出运动再反馈回输 入构件。
附加机构（添加机构）应满足的条件
基础机构 组合机构
3n1 2 p1 2 3n2 2 p2 1