第八章 组合机构
8,1 机构的组合方式与组合机构
8,2 组合机构的类型及功能
8,3 组合机构的设计
8.1 机构的组合方式与组合机构
8.1.1 机构的组合的方式
1,串联式组合
2 并联式组合
在机构组合系统中，
几个子机构共同一个输入
构件，而它们的输出运动
又同时输入多个自由度的
子机构，从而形成一个自
由度为 1的机构系统，则
这种组合方式称为并联式
组合
3 反馈式组合
其中，蜗杆 1为主动件，凸轮 2‘和蜗轮 2为一个构件。蜗杆 1的一个
输入运动就是通过凸轮机构从蜗轮 2回授。 图二是这种组合方式。
1
2’
2
3
图二
4 复合式组合
在机构组合系统中，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，则这种组合方式称
为复合组合。
? 复合式组合方式框图
子机构 1
子机构 2
8.2 组合机构的类型及功能
8.2.1 凸轮 -连杆组合机构
1,实现复杂运动轨迹的凸轮 -连杆组合机构
完成吸纸和送纸的机构
2,实现复杂运动规律的凸轮 -连杆组合机构
8.2.2 齿轮 -连杆组合机构
1,实现复杂运动轨迹的齿轮 -连杆组合机构
这类组合机构多是自由度为２的连杆机构作为基础机构，自由度
为１齿轮机构作为附加机构组合而成．利用这类组合机构的连杆曲线，
可方便地实现工作所要求的预定轨道．
振摆式轧钢机轧辊驱动装置中的
齿轮 -连杆组合机构
２, 实现复杂运动规律的齿轮－连杆组合机构
这类组合机构多是自由度为２的差动轮系作为基
础机构，自由度为１连杆机构作为附加机构组合而成．
其中最具特色的是用曲
柄摇杆机构来封闭自由度
为 2的差动轮系而形成的
齿轮 — 连杆组合机构。图
示是这类组合机构的几种
基本型式。图 (a)和
? 图 (b)为两轮式齿轮 — 连
杆组合机构，图 (c)、图
(d)分别为三轮式和多轮
式齿轮 — 连杆组合机构。
８,２,３ 凸轮－齿轮组合机构
这类组合机构
多是自由度为２的
差动轮系作为基础
机构，自由度为１
凸轮机构作为附加
机构组合而成．
多用于使从动件
产生多种复杂运动
规律的转动。
8, 3 组合 机构的设计
8.3.1 并联式组合机构
这种组合方式的特点是：原动件的运动同时输入给 n个单自
由度的附加机构，而这些附加机构的输出运动又同时输入给一
个自由度为 n的基础机构，再合成为一个运动输出．通常 n＝２
并联式组合机构设计步骤
首先根据工作要求实现运动规律或轨迹，选择合适的多自由度
基础机构；
分析该机构输出运动与输入运动之间的关系；
最后根据该多自由度机构的特点，选择和设计合适的附加机构。
铁板输送机械
齿轮 2,3,4及系杆 H组成一个自由度 n
＝２的差动轮系 —— 基础机构；
齿轮 1,2和曲柄摇杆机构 ABCD是自由度
n＝ 1的附加机构；
1.确定齿轮 1,4的齿数；
2.确定齿轮 2,3的齿数；
3.确定曲柄摇杆机构的尺寸 —— 满足各
种工艺和结构条件；
4.用运动分析的方法校核该组合机构是
否满足工作要求。
一、机构组成
二、设计步骤
8, 3 组合 机构的设计
8.3.2 复合式组合机构设计
这种组合方式的特点是：原动件的运动，一方面直接传给自由度为
２的基础机构，另一方面又通过一个自由度的附加机构传给该自由度为
２基础机构，该机构将这两个输入运动合成为一个输出运动．
复合式组合机构设计步骤
首先根据工作要求实现运动规律或轨迹，选择合适的 2
自由度基础机构；
? 给定该基础机构一个原动件的运动规律，并使该结构的
从动件按照工作要求实现的运动规律或轨迹运动，从而找
出 从而找出上述给定运动规律的原动件和另一原动件之间
的运动关系；
? 最后按此运动关系设计单自由度的附加机构，即可得到满
足工作要求的组合机构。
?
复合式组合机构设计的思路和方法
实现复杂运动轨迹的凸轮 —— 连杆组合机构
? 1,2,3,4,5组成自由度为 2的五杆机构 —— 基础机构
? 1,4,5的组成一个单自由度的凸轮机构，它是该组合机
构的附加机构；
? 原动件 1的运动，一方面直接传给五杆机构的构件 1，一
方面又通过凸轮机构传 五杆机构的构件 4，五杆 机构 将这
两个输入运动合成后，从 C点输出一个如图所示的复 杂 运
动轨迹 S。
? 该机构的组合方式是典型的复合式组合。
一、机构组成
二、机构设计步骤
做出 复 杂 运动轨迹 S。 根据总体布局，确定曲柄转轴 A与 S之间
的相对位置；
确定构件 1和 2的尺寸；
确定构件 3的尺寸；
绘制构件 4相对于构件 1的位移曲线 s（ φ ）；
根据结构选定凸轮基圆半径，按照位移曲线 s（ φ ）设计凸轮
廓线。
8,1 机构的组合方式与组合机构
8,2 组合机构的类型及功能
8,3 组合机构的设计
8.1 机构的组合方式与组合机构
8.1.1 机构的组合的方式
1,串联式组合
2 并联式组合
在机构组合系统中，
几个子机构共同一个输入
构件，而它们的输出运动
又同时输入多个自由度的
子机构，从而形成一个自
由度为 1的机构系统，则
这种组合方式称为并联式
组合
3 反馈式组合
其中，蜗杆 1为主动件，凸轮 2‘和蜗轮 2为一个构件。蜗杆 1的一个
输入运动就是通过凸轮机构从蜗轮 2回授。 图二是这种组合方式。
1
2’
2
3
图二
4 复合式组合
在机构组合系统中，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，则这种组合方式称
为复合组合。
? 复合式组合方式框图
子机构 1
子机构 2
8.2 组合机构的类型及功能
8.2.1 凸轮 -连杆组合机构
1,实现复杂运动轨迹的凸轮 -连杆组合机构
完成吸纸和送纸的机构
2,实现复杂运动规律的凸轮 -连杆组合机构
8.2.2 齿轮 -连杆组合机构
1,实现复杂运动轨迹的齿轮 -连杆组合机构
这类组合机构多是自由度为２的连杆机构作为基础机构，自由度
为１齿轮机构作为附加机构组合而成．利用这类组合机构的连杆曲线，
可方便地实现工作所要求的预定轨道．
振摆式轧钢机轧辊驱动装置中的
齿轮 -连杆组合机构
２, 实现复杂运动规律的齿轮－连杆组合机构
这类组合机构多是自由度为２的差动轮系作为基
础机构，自由度为１连杆机构作为附加机构组合而成．
其中最具特色的是用曲
柄摇杆机构来封闭自由度
为 2的差动轮系而形成的
齿轮 — 连杆组合机构。图
示是这类组合机构的几种
基本型式。图 (a)和
? 图 (b)为两轮式齿轮 — 连
杆组合机构，图 (c)、图
(d)分别为三轮式和多轮
式齿轮 — 连杆组合机构。
８,２,３ 凸轮－齿轮组合机构
这类组合机构
多是自由度为２的
差动轮系作为基础
机构，自由度为１
凸轮机构作为附加
机构组合而成．
多用于使从动件
产生多种复杂运动
规律的转动。
8, 3 组合 机构的设计
8.3.1 并联式组合机构
这种组合方式的特点是：原动件的运动同时输入给 n个单自
由度的附加机构，而这些附加机构的输出运动又同时输入给一
个自由度为 n的基础机构，再合成为一个运动输出．通常 n＝２
并联式组合机构设计步骤
首先根据工作要求实现运动规律或轨迹，选择合适的多自由度
基础机构；
分析该机构输出运动与输入运动之间的关系；
最后根据该多自由度机构的特点，选择和设计合适的附加机构。
铁板输送机械
齿轮 2,3,4及系杆 H组成一个自由度 n
＝２的差动轮系 —— 基础机构；
齿轮 1,2和曲柄摇杆机构 ABCD是自由度
n＝ 1的附加机构；
1.确定齿轮 1,4的齿数；
2.确定齿轮 2,3的齿数；
3.确定曲柄摇杆机构的尺寸 —— 满足各
种工艺和结构条件；
4.用运动分析的方法校核该组合机构是
否满足工作要求。
一、机构组成
二、设计步骤
8, 3 组合 机构的设计
8.3.2 复合式组合机构设计
这种组合方式的特点是：原动件的运动，一方面直接传给自由度为
２的基础机构，另一方面又通过一个自由度的附加机构传给该自由度为
２基础机构，该机构将这两个输入运动合成为一个输出运动．
复合式组合机构设计步骤
首先根据工作要求实现运动规律或轨迹，选择合适的 2
自由度基础机构；
? 给定该基础机构一个原动件的运动规律，并使该结构的
从动件按照工作要求实现的运动规律或轨迹运动，从而找
出 从而找出上述给定运动规律的原动件和另一原动件之间
的运动关系；
? 最后按此运动关系设计单自由度的附加机构，即可得到满
足工作要求的组合机构。
?
复合式组合机构设计的思路和方法
实现复杂运动轨迹的凸轮 —— 连杆组合机构
? 1,2,3,4,5组成自由度为 2的五杆机构 —— 基础机构
? 1,4,5的组成一个单自由度的凸轮机构，它是该组合机
构的附加机构；
? 原动件 1的运动，一方面直接传给五杆机构的构件 1，一
方面又通过凸轮机构传 五杆机构的构件 4，五杆 机构 将这
两个输入运动合成后，从 C点输出一个如图所示的复 杂 运
动轨迹 S。
? 该机构的组合方式是典型的复合式组合。
一、机构组成
二、机构设计步骤
做出 复 杂 运动轨迹 S。 根据总体布局，确定曲柄转轴 A与 S之间
的相对位置；
确定构件 1和 2的尺寸；
确定构件 3的尺寸；
绘制构件 4相对于构件 1的位移曲线 s（ φ ）；
根据结构选定凸轮基圆半径，按照位移曲线 s（ φ ）设计凸轮
廓线。
