前一个机构（称为前置机构）的输出构件与后一个机构（称为后置机构）的输入构件刚性连接在一起，称为串联组合。这种组合的特征是前置机构和后置机构都是单自由度机构。机构串联组合主要实现两个目的：（1）改善原有机构的运动特性；（2）使组合机构具有各基本机构的特性。

各种基本机构所实现的运动规律都属于做周期性变化的运动，如果两个或两个以上的基本机构串联，为满足所提出的运动要求，就要满足下述三方面的协调条件：

（1）使首尾两个机构的转速协调，以便在选择合适的基本机构的同时确定中间传动机构的传动比；

（2）协调首尾两个机构的相位，即正确地安排各个基本机构的相对安装位置；

（3）协调串联各个基本机构的运动幅值，它们由各机构的有关参数确定。

图3-1为双曲柄机构与槽轮机构的串联组合，由此可改变槽轮机构的运动特性，减小槽轮转速不均匀性。

图3-2所示为一曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构串联而成的六杆机构，在该机构中曲柄旋转一周，滑块往复两次，其中A点一个周期的轨迹为8字形曲线。

图3-1 串联机构的运动特性

图3-2 实现从动件两次动程的六杆机构

图3-3所示为多机构串联组合，它由电机、V带1、齿轮2、棘轮3、螺杆4等传动机构串联组合而成，其中原动机单向等速回转，输出件（螺杆）运动具有低速、单向、间歇、直线运动的特性。

图3-4所示为椭圆齿轮1，2和曲柄滑块3，4的组合机构，该机构将主动齿轮1的等速运动转化成曲柄速度可变的曲柄滑块机构的滑块4往复运动。

图3-3 多机构串联组合

1—V带；2—齿轮；3—棘轮；4—螺杆

图3-4 椭圆齿轮曲柄滑块组合机构

1，2—椭圆齿轮；3，4—曲柄滑块

串联组合可分为Ⅰ型串联和Ⅱ型串联。Ⅰ型串联指后置机构串联在前置机构的输出构件上，如图3-5所示。

图3-5 Ⅰ型串联机构

Ⅰ型串联的基本组合可参考表3-1。

表3-1 Ⅰ型串联的基本组合

Ⅱ型串联指在平面运动构件上串联，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，利用连接处的特殊轨迹，使输出件实现所需要的运动规律，如图3-6所示。

图3-6 Ⅱ型串联机构

1.串联组合实例

1）实现后置机构的速度变换

工程中应用的原动机大都采用输出转速较高的电动机或内燃机。为满足后置机构低速或变速的工作要求，前置机构常采用各种齿轮机构、齿轮机构与V带传动或链传动机构，如图3-7所示。其中齿轮机构已经标准化和系列化，是应用最为广泛的实现速度变换的前置机构。

图3-7 齿轮机构及其串联机构

2）实现后置机构的运动变换

单一机构的运动规律受到机构类型的限制，如曲柄滑块机构的滑块或曲柄摇杆机构的摇杆很难获得等速运动。串联一个前置连杆机构，并通过适当的尺度综合，可使后置连杆机构滑块或摇杆获得预期的运动规律，如图3-8所示。

图3-8 滑块机构及其串联机构(www.daowen.com)

2.串联式组合机构的设计实例

这种组合机构的设计原则是从分析最后一个基本机构的从动件开始，逐个找出每个基本机构的主、从动件之间的运动关系，协调各基本机构间的转速比、相位及运动幅值的关系，然后进行设计。

图3-9所示为凸轮-连杆组合机构，利用凸轮机构并通过连杆机构可使从动件进行远距离的运动传递，从动滑块可得到较大的行程H，同时凸轮机构的尺寸又不必加大。

图3-10已知条件：凸轮回转一周，从动滑块在行程H内按给定的运动规律S4=f（φ2）运动，连杆机构的起始为AC1D1，摇杆AC1的起始位置为φ20，固定铰链A和O与导路的相对位置已确定，如图所示，要求设计出具有良好传力特性的连杆机构和凸轮机构。

1）确定两个机构的转速比

设滑块以D1点为行程起点，摇杆滑块机构的S4～φ2关系与滚子摆动从动杆凸轮机构的φ1～φ2关系是同一变化周期的，故两者的转速比为1。

2）确定两套机构的相位

由于滑块4的起点为D1，S4=0，则摇杆AC的左极限位置为AC1，与x轴的起始位置角为φ20，这时凸轮1与摇杆2的接触点B1应在凸轮廓线推程的起点，这样就确定了凸轮在轴上的安装位置。

3）连杆机构的尺度参数综合

根据题意要求：按α3max为最小时确定AC杆和CD杆的长度l2、l3，才能保证机构具有良好的传力特性。

（1）初步确定AC和CD杆 由机构给定的初始相对位置可知，AC杆的长短对α3有决定作用。试取AC杆长度，可得CD杆的长度，然后

①以A点为圆心，l2为半径作一圆弧（图3-10），以滑块行程的终端D为圆心，l3为半径作一圆弧，要保证此两圆弧相交。

②找出最大α3和最小α3的大致范围，使α3max≤[α]。

（2）求与位移S4相应的AC杆的位置角α2和从动滑块处的压力角α3。由图3-10得AD+CD=XD+Y

图3-9 凸轮　连杆组合机构

图3-10 凸轮-连杆组合机构设计过程

将上式投影在x轴和y轴上

由式（3-1）上、下两式消去φ3得

式中

当取φ2=φ20时，S4=0，XD=XD0，则由设定的AC杆长度l2求得CD杆长度l3。然而，按给定的运动规律变化XD（即改变S4大小），可求得一系列φ2的值，这样就求得了φ2-S4的关系，为凸轮机构设计创造了条件。

由式（3-3）也可得

或

当φ2变化时，可求得不同点对应的α3值，并得到已设定l2长度的α3max值。

（3）按α3max值最小来确定l2、l3在此可应用优化设计的方法，按式（3-3）、式（3-4）和式（3-5）反复计算，最终确定l2、l3及α3max值。

4）凸轮机构设计

（1）求摇杆AB摆角与凸轮转角的关系。由给定的关系通过上述运算后可变换成关系，而摇杆实际摆角为，因此容易得到关系。

（2）由取定的AB杆长度，决定了凸轮的基圆半径

（3）按凸轮机构压力角α2max≤[α]及凸轮尺寸尽可能小的原则设计凸轮轮廓，包括理论廓线和实际廓线，设计时参照《机械原理》相关章节进行。