機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案教師參考用

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的構(gòu)思和制定應(yīng)由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖來設(shè)計(jì)“綜合型”零件，這對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量很重要、水平、性能和經(jīng)濟(jì)效益非常關(guān)鍵。尤其值得注意的是，中國(guó)回歸了“關(guān)貿(mào)總協(xié)定”之后就不允許抄襲進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品了。因此，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的重要性越來越被廣大科技人員所認(rèn)識(shí)。
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”也可作為機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)和裝配仿真的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)其內(nèi)容是指導(dǎo)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行安排、把這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的多功能部分組合起來，自己創(chuàng)新、將試錯(cuò)機(jī)制方案按比例手工組裝成物理模型，模擬真實(shí)情況，直觀調(diào)整布局、連接方式和運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸來改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)最后由學(xué)生自己決定設(shè)計(jì)方案和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，教師評(píng)價(jià)其整體演示效果“創(chuàng)新及動(dòng)手”環(huán)節(jié)的評(píng)分依據(jù)。
關(guān)于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案拼接的幾點(diǎn)說明：
1、拼接機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案時(shí)，要非常注意各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件所占的運(yùn)動(dòng)層次，否則拼接后的機(jī)構(gòu)會(huì)在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中干擾構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致拼接失敗。該方案提供的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸（單位：毫米）僅供參考，只要實(shí)驗(yàn)者保證每一步拼接組件的移動(dòng)相對(duì)靈活，就可以在下一步繼續(xù)拼接，就成功了。建議拼接順序從里到外（從第1層到最外層）進(jìn)行拼接；
2、分量級(jí)是基于幀拼接的初始參考平面，即運(yùn)動(dòng)級(jí)數(shù)的第一層是指幀拼接的初始參考平面，層數(shù)隨著分量運(yùn)動(dòng)級(jí)逐漸遠(yuǎn)離第一層而增加；
3、為了配合操作者拼接實(shí)驗(yàn)指令中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖中標(biāo)注的數(shù)字的意義如下：橫條前面的數(shù)字代表組件編號(hào)，橫條后面的數(shù)字表示建議組件所占的運(yùn)動(dòng)級(jí)別。移動(dòng)平面數(shù)的第一層是指幀拼接的初始參考平面，平面數(shù)隨著離第一層距離的增加而增加。參考機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸（單位：毫米）在中，下標(biāo)x和y的含義是：以垂直平面坐標(biāo)系為參考，表示由水平維度和垂直維度共同確定的位置點(diǎn)。提醒實(shí)驗(yàn)者：由固定連接的兩部分組成的運(yùn)動(dòng)部件需要占據(jù)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)層面；
4、我們收集了一些機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，供教師充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在以后的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于學(xué)生拼接成功的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，請(qǐng)測(cè)量并記錄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，以便不斷完善該方案中的內(nèi)容。
桿件的的拆分：
1、桿組的概念，任何機(jī)構(gòu)都是由框架組成的、主動(dòng)部分和從動(dòng)部分的系統(tǒng)通過運(yùn)動(dòng)副連接。機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)該等于原動(dòng)子的個(gè)數(shù)，所以閉環(huán)機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度必須等于零。而整個(gè)跟隨者系統(tǒng)往往可以分解成幾個(gè)不可分割的部分、自由度為零的構(gòu)件組稱為機(jī)構(gòu)的基本桿組，簡(jiǎn)稱桿組。根據(jù)三族平面機(jī)構(gòu)的數(shù)綜合和結(jié)構(gòu)式，提出了基本桿組應(yīng)滿足的條件：其中，活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)量n低對(duì)的數(shù)量P5和高對(duì)的數(shù)量P4必須都是整數(shù)。因此，可以獲得各種類型的棒組。當(dāng)n=1，P5 =1，P4 =1時(shí)，可以得到單構(gòu)件高副桿組常見的有以下幾種：

圖1 ，單個(gè)桿件高副桿組稱為低副桿組，即因此，滿足上述公式的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)的組合為： n=2，4，6…，  P5 =，6，9…最簡(jiǎn)單的杠桿組是n=2，P5 =3，稱為ⅱ類杠桿組由于杠桿組中轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的構(gòu)型不同，ⅱ類杠桿組有以下五種形式：

圖2 平面低副ⅱ的N=4，P5 =6的杠桿組稱為ⅲ類杠桿組，它有多種形式圖3顯示了幾種常見的III級(jí)杠桿組：
圖  平面低對(duì)III類第2組、
正確拆分桿組的三個(gè)步驟：1) 首先去除機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時(shí)需要降低高副；2) 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)機(jī)；3）從遠(yuǎn)離原動(dòng)機(jī)的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試著拆開II級(jí)桿組如果II級(jí)桿組無法拆卸，則嘗試拆卸III級(jí)桿組，即依次將最低級(jí)桿組拆卸到更高級(jí)桿組，最后留下原運(yùn)動(dòng)部件和車架。正確分組的標(biāo)準(zhǔn)是：拆下一個(gè)桿組或一系列桿組后，剩下的仍必須是一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)或與框架關(guān)聯(lián)的幾個(gè)原動(dòng)機(jī)，且不能有不是桿組的零散構(gòu)件或運(yùn)動(dòng)副，否則會(huì)拆錯(cuò)桿組。每次拆卸一個(gè)桿組時(shí)，拆卸其余的機(jī)構(gòu)并按下第三個(gè)按鈕）步，直到剩余的原動(dòng)機(jī)與框架相關(guān)聯(lián)。
圖4 桿組拆卸圖如圖4所示，可以先去掉K處的局部自由度；然后，按步驟2）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度F=1，確定凸輪為原動(dòng)機(jī)；最后根據(jù)步驟3）要點(diǎn)如下先分出構(gòu)件45組成的二級(jí)組，再分出構(gòu)件32和構(gòu)件67組成的兩個(gè)二級(jí)組，以及構(gòu)件8組成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下原動(dòng)機(jī)1和車架9。3、根據(jù)擬定或?qū)嶒?yàn)得到的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，正確裝配運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的零件按照機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳遞順序進(jìn)行拼接。
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