機構(gòu)運動方案教師參考用
機構(gòu)運動方案的構(gòu)思與擬定應(yīng)該是機構(gòu)運動簡圖設(shè)計的“綜合型”部分，它對于機械產(chǎn)品的質(zhì)量、水平、性能和經(jīng)濟效益是非常關(guān)鍵的。尤其值得注意的是，我國重返“關(guān)貿(mào)總協(xié)定”之后，對于引進國外產(chǎn)品不允許照搬照抄。因此，機構(gòu)運動方案設(shè)計的重要性，愈來愈被廣大科技人員所認識。
“機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗”也可以作為機構(gòu)方案構(gòu)思組裝模擬改進實驗開出，其內(nèi)容是，在課程設(shè)計中，指導(dǎo)學(xué)生排列、組合這種實驗臺的多功能零件，將它們自己構(gòu)思創(chuàng)新、試湊選型的機構(gòu)方案親手按比例組裝成實物模型，模擬真實情況，直觀調(diào)整布局、連接方式和運動學(xué)尺寸來改進自己的設(shè)計，最終學(xué)生自行確定其設(shè)計方案和運動參數(shù)，教師鑒定其總體演示效果作為“創(chuàng)新及動手”環(huán)節(jié)的評分依據(jù)。
關(guān)于機構(gòu)運動方案拼接中的幾點說明：
1、拼接機構(gòu)運動方案時，應(yīng)十分注意各運動構(gòu)件所占用的運動層面問題，否則所拼接的機構(gòu)在實際運動中會發(fā)生構(gòu)件運動干涉而導(dǎo)致拼接失敗。本方案提供的機構(gòu)運動學(xué)尺寸（單位：毫米）僅供參考，實驗者只要保證每一步所拼接的構(gòu)件的運動相對靈活，你就可以繼續(xù)進行下一步的拼接，這樣做一定會成功。建議拼接順序由里向外（由第1層到最外層）進行拼接；
2、構(gòu)件層面是以機架的拼接起始參考面為基準(zhǔn)的，即運動層面數(shù)的第1層是指機架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨構(gòu)件運動層面逐漸遠離第1層而增大；
3、為配合操作者拼接實驗指導(dǎo)書中的機構(gòu)運動方案，機構(gòu)運動簡圖中所標(biāo)注的數(shù)字編號的意義為：橫杠前面的數(shù)字代表構(gòu)件編號，橫杠后面的數(shù)字為建議該構(gòu)件所占據(jù)的運動層面。運動層面數(shù)的第1層是指機架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨逐漸遠離第一層增大。提供參考的機構(gòu)運動學(xué)尺寸（單位：毫米）中，帶有下標(biāo)X和Y的意義是：以鉛垂平面坐標(biāo)系為參考，表示由水平方向尺寸和鉛垂方向尺寸二者共同確定的一個位置點。提醒實驗者注意的是：由兩個零件固接而成的一個運動構(gòu)件需要占用兩個運動層面；
4、我們收集了一些機構(gòu)運動方案提供給老師，以充實實驗教學(xué)內(nèi)容。在今后的實驗中，對學(xué)生拼接成功的機構(gòu)運動方案，請你測量并記錄其機構(gòu)運動學(xué)尺寸，以不斷完善本方案中的內(nèi)容。
桿件的的拆分：
1、桿組的概念
任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)，通過運動副聯(lián)接而成。機構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)等于原動件數(shù)，因此封閉環(huán)機構(gòu)從動件系統(tǒng)的自由度必等于零。而整個從動件系統(tǒng)又往往可以分解為若干個不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組，稱為組成機構(gòu)的基本桿組，簡稱桿組。
根據(jù)三族平面機構(gòu)的數(shù)綜合和結(jié)構(gòu)公式，基本桿組應(yīng)滿足的條件：
其中活動構(gòu)件數(shù)n，低副數(shù)P5和高副數(shù)P4都必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿組。當(dāng)n = 1, P5 = 1, P4 = 1時即可獲得單構(gòu)件高副桿組，常見的有如下幾種：
圖１ 單構(gòu)件高副桿組
當(dāng) P4 = 0時，稱之為低副桿組，即
因此滿足上式的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)的組合為： n = 2, 4, 6……, P5 = 3, 6, 9……。
最簡單的桿組為n = 2, P5 = 3，稱為Ⅱ級組，由于桿組中轉(zhuǎn)動副和移動副的配置不同，Ⅱ級桿組共有如下五種形式：
圖2 平面低副Ⅱ級組
n = 4, P5 = 6的桿組稱為Ⅲ級桿組，其形式較多，圖3所示的是幾種常見的Ⅲ級桿組：
圖3 平面低副Ⅲ級組
2、正確拆分桿組
正確拆分桿組的三個步驟：
1) 先去掉機構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時還要將高副加以低代；
2) 計算機構(gòu)的自由度，確定原動件；
3）從遠離原動件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試拆分Ⅱ級桿組，若拆不出Ⅱ級組時，再試拆Ⅲ級組，即由最低級別桿組向高一級桿組依次拆分，最后剩下原動件和機架。
正確拆組的判定標(biāo)準(zhǔn)是：拆去一個桿組或一系列桿組后，剩余的必須仍為一個完整的機構(gòu)或若干個與機架相聯(lián)的原動件，不許有不成桿組的零散構(gòu)件或運動副存在，否則這個桿組拆得不對。每當(dāng)拆出一個桿組后，再對剩余機構(gòu)拆組，并按第3）步驟進行，直到剩下與機架相聯(lián)的原動件為止。
圖4 桿組拆分例圖
如圖4所示機構(gòu)，可先除去K處的局部自由度；然后，按步驟2）計算機構(gòu)的自由度F = 1,并確定凸輪為原動件；最后根據(jù)步驟3）的要領(lǐng)，先拆分出由構(gòu)件4和5組成的Ⅱ級組，再拆分出由構(gòu)件3和2及構(gòu)件6和7組成的兩個Ⅱ級組及由構(gòu)件8組成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下原動件1和機架9。
3、正確拼裝運動副及機構(gòu)運動方案
根據(jù)擬定或由實驗中獲得的機構(gòu)運動學(xué)尺寸，利用機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗臺提供的零件按機構(gòu)運動的傳遞順序進行拼接。拼接時，首先要分清機構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的運動
機 構(gòu) 運 動 方 案
教師參考用
機構(gòu)運動方案的構(gòu)思與擬定應(yīng)該是機構(gòu)運動簡圖設(shè)計的“綜合型”部分，它對于機械產(chǎn)品的質(zhì)量、水平、性能和經(jīng)濟效益是非常關(guān)鍵的。尤其值得注意的是，我國重返“關(guān)貿(mào)總協(xié)定”之后，對于引進國外產(chǎn)品不允許照搬照抄。因此，機構(gòu)運動方案設(shè)計的重要性，愈來愈被廣大科技人員所認識。
“機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗”也可以作為機構(gòu)方案構(gòu)思組裝模擬改進實驗開出，其內(nèi)容是，在課程設(shè)計中，指導(dǎo)學(xué)生排列、組合這種實驗臺的多功能零件，將它們自己構(gòu)思創(chuàng)新、試湊選型的機構(gòu)方案親手按比例組裝成實物模型，模擬真實情況，直觀調(diào)整布局、連接方式和運動學(xué)尺寸來改進自己的設(shè)計，最終學(xué)生自行確定其設(shè)計方案和運動參數(shù)，教師鑒定其總體演示效果作為“創(chuàng)新及動手”環(huán)節(jié)的評分依據(jù)。
關(guān)于機構(gòu)運動方案拼接中的幾點說明：
1、拼接機構(gòu)運動方案時，應(yīng)十分注意各運動構(gòu)件所占用的運動層面問題，否則所拼接的機構(gòu)在實際運動中會發(fā)生構(gòu)件運動干涉而導(dǎo)致拼接失敗。本方案提供的機構(gòu)運動學(xué)尺寸（單位：毫米）僅供參考，實驗者只要保證每一步所拼接的構(gòu)件的運動相對靈活，你就可以繼續(xù)進行下一步的拼接，這樣做一定會成功。建議拼接順序由里向外（由第1層到最外層）進行拼接；
2、構(gòu)件層面是以機架的拼接起始參考面為基準(zhǔn)的，即運動層面數(shù)的第1層是指機架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨構(gòu)件運動層面逐漸遠離第1層而增大；
3、為配合操作者拼接實驗指導(dǎo)書中的機構(gòu)運動方案，機構(gòu)運動簡圖中所標(biāo)注的數(shù)字編號的意義為：橫杠前面的數(shù)字代表構(gòu)件編號，橫杠后面的數(shù)字為建議該構(gòu)件所占據(jù)的運動層面。運動層面數(shù)的第1層是指機架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨逐漸遠離第一層增大。提供參考的機構(gòu)運動學(xué)尺寸（單位：毫米）中，帶有下標(biāo)X和Y的意義是：以鉛垂平面坐標(biāo)系為參考，表示由水平方向尺寸和鉛垂方向尺寸二者共同確定的一個位置點。提醒實驗者注意的是：由兩個零件固接而成的一個運動構(gòu)件需要占用兩個運動層面；
4、我們收集了一些機構(gòu)運動方案提供給老師，以充實實驗教學(xué)內(nèi)容。在今后的實驗中，對學(xué)生拼接成功的機構(gòu)運動方案，請你測量并記錄其機構(gòu)運動學(xué)尺寸，以不斷完善本方案中的內(nèi)容。
桿件的的拆分：
1、桿組的概念
任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)，通過運動副聯(lián)接而成。機構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)等于原動件數(shù)，因此封閉環(huán)機構(gòu)從動件系統(tǒng)的自由度必等于零。而整個從動件系統(tǒng)又往往可以分解為若干個不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組，稱為組成機構(gòu)的基本桿組，簡稱桿組。
根據(jù)三族平面機構(gòu)的數(shù)綜合和結(jié)構(gòu)公式，基本桿組應(yīng)滿足的條件：
其中活動構(gòu)件數(shù)n，低副數(shù)P5和高副數(shù)P4都必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿組。當(dāng)n = 1, P5 = 1, P4 = 1時即可獲得單構(gòu)件高副桿組，常見的有如下幾種：
圖１ 單構(gòu)件高副桿組
當(dāng) P4 = 0時，稱之為低副桿組，即
因此滿足上式的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)的組合為： n = 2, 4, 6……, P5 = 3, 6, 9……。
最簡單的桿組為n = 2, P5 = 3，稱為Ⅱ級組，由于桿組中轉(zhuǎn)動副和移動副的配置不同，Ⅱ級桿組共有如下五種形式：
圖2 平面低副Ⅱ級組
n = 4, P5 = 6的桿組稱為Ⅲ級桿組，其形式較多，圖3所示的是幾種常見的Ⅲ級桿組：
圖3 平面低副Ⅲ級組
2、正確拆分桿組
正確拆分桿組的三個步驟：
1) 先去掉機構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時還要將高副加以低代；
2) 計算機構(gòu)的自由度，確定原動件；
3）從遠離原動件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試拆分Ⅱ級桿組，若拆不出Ⅱ級組時，再試拆Ⅲ級組，即由最低級別桿組向高一級桿組依次拆分，最后剩下原動件和機架。
正確拆組的判定標(biāo)準(zhǔn)是：拆去一個桿組或一系列桿組后，剩余的必須仍為一個完整的機構(gòu)或若干個與機架相聯(lián)的原動件，不許有不成桿組的零散構(gòu)件或運動副存在，否則這個桿組拆得不對。每當(dāng)拆出一個桿組后，再對剩余機構(gòu)拆組，并按第3）步驟進行，直到剩下與機架相聯(lián)的原動件為止。
圖4 桿組拆分例圖
如圖4所示機構(gòu)，可先除去K處的局部自由度；然后，按步驟2）計算機構(gòu)的自由度F = 1,并確定凸輪為原動件；最后根據(jù)步驟3）的要領(lǐng)，先拆分出由構(gòu)件4和5組成的Ⅱ級組，再拆分出由構(gòu)件3和2及構(gòu)件6和7組成的兩個Ⅱ級組及由構(gòu)件8組成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下原動件1和機架9。
3、正確拼裝運動副及機構(gòu)運動方案
根據(jù)擬定或由實驗中獲得的機構(gòu)運動學(xué)尺寸，利用機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗臺提供的零件按機構(gòu)運動的傳遞順序進行拼接。拼接時，首先要分清機構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的運動