1、基本机构的局限性
机构名称
局限性
平面连杆机构 凸轮机构 齿轮机构
无法实现输出运动有较长时间的停歇 无法精确实现较复杂的运动轨迹和运动规律 满足某些给定的运动和动力等条件的设计较困难 高速运转时构件的不平衡惯性力将带来不利的影响 ...... 无法满足给定运动轨迹要求 不能使从动件作整周回转 由于凸轮与从动件的高副接触，故不宜用于高速大载荷的场合 ...... 无法实现在某一段时间内的变传动比要求，而始终以定传动比传动 在输入运动确定后，输出运动只能单方向的转动或移动 ......
机械原理—运动简图设计 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
曲柄摇杆机构
行程可调的两自由度七杆机构
机械原理—运动简图设计 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
3、实现执行构件在某位置能承受极大力的要求
曲柄摇杆—摇杆滑块串联组合机构 曲柄滑块机构—小型压力机
当滑块到达下极限位置，并受力达到最大值，此时作用在 曲柄上的驱动力矩也需要最大吗？
机构的复合式组合及其框图
机械原理—运动简图设计 23.3 组合机构
机构的复合式组合及其框图
机械原理—运动简图设计 23.3 组合机构
4、叠联式组合：将做平面一般运动的构件作为原动件，且其中一个基本 机构的输出（或输入）构件为另一个基本机构的相对机架的连接方式 称为叠联式组合。
机构的叠联式组合及其框图
动机（如电动机、液压泵等）的类型，确定传动类型和传动机构，通过各种 联接方式，将所有机构组合成若干条机构系统， 并画出示意图，即为机械 运动方案。 (3). 拟定机构系统的运动循环图。
运动循环图反映了机械在一个工作循环中，各执行构件的运动先后顺序 关系的一种图示。
(4). 对所选的机构进行运动设计，确定各机构具体的几何尺寸，最后按比例 绘制出机构系统的运动简图。
产品外包装上印记的打 印运动循环图方案三
机械原理—运动简图设计 23.5 机构系统运动循环图
2、满足执行机构之间的运动既有时间上的顺序关系，又有空间位置的 干涉关系 上述折纸过程产生干涉 的原因在哪里？
包装自动线上折纸机构 工艺示意图
机械原理—运动简图设计 23.2 机构及机构系统设计的创新途径
➢ 演化法 演化法也称为变异法。该方法主要突出“变换”，一是构件间相对运动
的变换，一是高副与低副间的变换。
1、相对运动变换法
钢板叠放机构
机械原理—运动简图设计 23.2 机构及机构系统设计的创新途径
2、高副、低副变换法
一般导杆机构
具有停歇运动的导杆机构
机械原理—运动简图设计
23.2 机构及机构系统设计的创新途径
➢ 扩展法 在原有基本机构的基础上，通过叠加杆组或将两个以上的基本机构组合
成新机构的方法。
偏置曲柄滑块机构
六杆导杆机构
机械原理—运动简图设计 23.2 机构及机构系统设计的创新途径
插入图 12.1.2-4
直线轨迹生成机构
大角位移输出机构
(1). 分析机械产品的生产工艺过程或其功能要求，区分出主操作部分和辅助 操作部分，然后确定所需的执行构件数及其基本运动形式和运动特性。
薄壁零件冲压机床的生产工艺过程及要求示意图
机械原理—运动简图设计
23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤
(2).合理选择机构类型，拟定机械运动方案。 根据对机械产品的总体要求，合理选择执行机构的类型。 再根据所选原
3、直角坐标式运动循环图
绘制方法：以横坐标轴代表机械的 主轴或分配轴的转角，以纵坐标轴 代表各执行构件的角位移或线位移， 实际上就是各执行构件的位移线图。 通常忽略实际的运动规律，将各运 动区段用直线连接，只反映出个执 行构件间运动的协调配合关系即可。
特点：形象、直观，不仅能清楚地 表示出各执行构件的运动先后顺序， 还能表示出执行构件的运动状态及 运动变化情况。
机械原理—运动简图设计 23.3 组合机构
组合机构：由基本机构（例如平面四杆机构、凸轮机构和齿轮机构等） 通过一定的方式组合而成的机构。
23.3.1 机构的组合方式与组合机构
1、串联式组合：前一个机构的输出构件作为后一个机构的输入构件。
机构的串联式组合及其框图
机械原理—运动简图设计 23.3 组合机构
连杆-凸轮组合机构设计过程
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
23.4.1 机构类型的选择
按照执行构件所需的运动特性进行机构选型 :从具有相同运动特性的 机构中，按照执行构件所需的运动特性进行搜寻。当有多种机构均可满 足所需要求时，则可根据上节所述原则，对初选的机构形式进行分析和 比较，从中选择出较优的机构。
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
23.4.3 机构系统运动方案设计的基本原则
1、机构尽量简单，运动链尽量简单
➢ 在选择平面连杆机构时，有时宁可采用有一定设计误差的简单的近似机 构，而不采用理论上无设计误差的较复杂的精确机构。
(a) 八杆机构
(b) 四杆机构
直线轨迹生成机构
（1）将机构中的某些构件制作成长度可调的构件
： 在左图所示的曲柄滑块机 构中，若要改变滑块的行 程，应将哪个构件制作成 长度可调的构件？
对心曲柄滑块机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
（2）设计可调行程的机构
设计思路：选择一个两自由度的机构，为使其具有确定的运动，应有 两个原动件，其中一个为主原动件，即为完成预定运动要求的输入构件； 另一个为调整原动件，调整它的位置就可改变执行件的行程。当调整原 动件调整至满足行程要求的位置后，就将其固定不动，此时机构就变为 一个自由度的系统，然后在主原动件驱动下正常工作。
T1=T2 推杆与打印头的运动规律
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
➢ 运动循环图拟定方案一
方案一：推杆1先完成一个 运动循环，然后打印头2再 完成一个运动循环，如此反 复交替。
点评：整个打印工作循环所 需时间最长，即T=T1+T2。 安排不大合理。
产品外包装上印记的打 印运动循环图方案一
机械原理—运动简图设计 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
执行构件的基本运动 形式
连续转动 往复摆动 往复移动 单向间歇转动 间歇往复移动 间歇往复摆动 平面一般运动
点的轨迹运动
机械原理—运动简图设计 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
某些运动要求及其相应机构举例
机械原理—运动简图设计 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
23.5.2 机构系统运动循环图的拟定
执行机构运动 协调配合关系
只有时间上的顺序关系 即有时间上的顺序关系，又有空间位置的干涉关系
机械原理—运动简图设计 23.5 机构系统运动循环图
1、满足执行机构之间的运动只有时间上的顺序关系
产品外包装上印记的打 印工艺示意图
机械原理—运动简图设计 23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤
2、机构系统运动简图
机构系统 运动简图
注：主要满足生产工艺过程的运动要求，不涉及机 构中构件的结构和强度。
机械原理—运动简图设计 23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤
3、机构系统运动简图设计的步骤
机械原理—运动简图设计 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
➢合理选择动力源的类型，可使运动链简短。
(a) 六杆机构
➢高副机构与低副机构的比较 。
(b) 运动倒置的凸轮机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
2、尽可能减小机构的尺寸 在满足工作要求的前提下，希望机械产品的结构紧凑、尺寸小、
重量轻。 3、机构系统应有良好的动力学特性
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
23.5.1 机构系统运动循环图及其类型
用来描述机构系统在一个工作循环中各执行构件运动间相互协调配 合的示意图称为机构系统运动循环图，简称运动循环图。
分类：按其表示的形式不同，通常有直线式运动循环图（或称矩
23.4.2 机构系统运动方案设计的某些特殊要求
1、实现执行构件大行程的要求
对心曲柄滑块机构
曲柄滑块—齿轮齿条串联机构
机械原理—运动简图设计 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
曲柄摇杆机构
导杆机构—齿轮串联机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
2、实现执行构件行程可调的要求
23.3.2 典型组合机构设计实例
要求：设计图示连杆-凸轮组合机构，使其满足当原动件1等速转动时，C 点能准确地实现给定的轨迹s。
连杆-凸轮组合机构
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
设计步骤：
(1)：选定原动件回转中心A； (2)：确定曲柄长l1和连杆长l2; (3): 确定构件CD的长度l3 ； (4)：确定构件4的位移曲线; (5): 设计凸轮的轮廓曲线。
特点：因机械的运动循环通常是在 主轴或分配轴转一周的过程中完成 的，故能直观地看出各执行机构中 原动件在主轴或分配轴上所处的相 位，便于各执行机构的设计、安装 和调试。但当执行构件较多时，因 同心圆环太多而不够清晰，同样也 不能显示执行构件的运动变化情况。
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
机械原理—运动简图设计
第23章 机构系统运动简图设计
➢ 23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤 ➢ 23.2 机构及机构系统设计的创新途径 ➢ 23.3 组合机构 ➢ 23.4 机构选型及机构系统运动方案设计 ➢ 23.5 机构系统运动循环图