機構運動方案教師參考用

機構運動方案的構思和制定應由機構運動圖來設計“綜合型”零件，這對機械產品的質量很重要、水平、性能和經濟效益非常關鍵。尤其值得注意的是，中國回歸了“關貿總協定”之后就不允許抄襲進口國外產品了。因此，機構運動方案設計的重要性越來越被廣大科技人員所認識。
機構運動方案創新設計實驗”也可作為機構方案設計和裝配仿真的改進實驗其內容是指導學生在課程設計中進行安排、把這個實驗平臺的多功能部分組合起來，自己創新、將試錯機制方案按比例手工組裝成物理模型，模擬真實情況，直觀調整布局、連接方式和運動學尺寸來改進自己的設計最后由學生自己決定設計方案和運動參數，教師評價其整體演示效果“創新及動手”環節的評分依據。
關于機構運動方案拼接的幾點說明：
1、拼接機構的運動方案時，要非常注意各運動構件所占的運動層次，否則拼接后的機構會在實際運動中干擾構件的運動，導致拼接失敗。該方案提供的機構運動尺寸（單位：毫米）僅供參考，只要實驗者保證每一步拼接組件的移動相對靈活，就可以在下一步繼續拼接，就成功了。建議拼接順序從里到外（從第1層到最外層）進行拼接；
2、分量級是基于幀拼接的初始參考平面，即運動級數的第一層是指幀拼接的初始參考平面，層數隨著分量運動級逐漸遠離第一層而增加；
3、為了配合操作者拼接實驗指令中的機構運動方案，機構運動圖中標注的數字的意義如下：橫條前面的數字代表組件編號，橫條后面的數字表示建議組件所占的運動級別。移動平面數的第一層是指幀拼接的初始參考平面，平面數隨著離第一層距離的增加而增加。參考機構的運動尺寸（單位：毫米）在中，下標x和y的含義是：以垂直平面坐標系為參考，表示由水平維度和垂直維度共同確定的位置點。提醒實驗者：由固定連接的兩部分組成的運動部件需要占據兩個運動層面；
4、我們收集了一些機構運動方案，供教師充實實驗教學內容。在以后的實驗中，對于學生拼接成功的機構運動方案，請測量并記錄機構的運動學尺寸，以便不斷完善該方案中的內容。
桿件的的拆分：
1、桿組的概念，任何機構都是由框架組成的、主動部分和從動部分的系統通過運動副連接。機構的自由度應該等于原動子的個數，所以閉環機構的從動件系統的自由度必須等于零。而整個跟隨者系統往往可以分解成幾個不可分割的部分、自由度為零的構件組稱為機構的基本桿組，簡稱桿組。根據三族平面機構的數綜合和結構式，提出了基本桿組應滿足的條件：其中，活動構件的數量n低對的數量P5和高對的數量P4必須都是整數。因此，可以獲得各種類型的棒組。當n=1，P5 =1，P4 =1時，可以得到單構件高副桿組常見的有以下幾種：

圖1 ，單個桿件高副桿組稱為低副桿組，即因此，滿足上述公式的構件數和運動副數的組合為： n=2，4，6…，  P5 =，6，9…最簡單的杠桿組是n=2，P5 =3，稱為ⅱ類杠桿組由于杠桿組中轉動副和移動副的構型不同，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級杠桿組：
圖  平面低對III類第2組、
正確拆分桿組的三個步驟：1) 首先去除機構中的局部自由度和虛約束，有時需要降低高副；2) 計算機構的自由度，確定原動機；3）從遠離原動機的一端（即執行構件）先試著拆開II級桿組如果II級桿組無法拆卸，則嘗試拆卸III級桿組，即依次將最低級桿組拆卸到更高級桿組，最后留下原運動部件和車架。正確分組的標準是：拆下一個桿組或一系列桿組后，剩下的仍必須是一個完整的機構或與框架關聯的幾個原動機，且不能有不是桿組的零散構件或運動副，否則會拆錯桿組。每次拆卸一個桿組時，拆卸其余的機構并按下第三個按鈕）步，直到剩余的原動機與框架相關聯。
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）計算機構的自由度F=1，確定凸輪為原動機；最后根據步驟3）要點如下先分出構件45組成的二級組，再分出構件32和構件67組成的兩個二級組，以及構件8組成的單構件高副桿組，最后剩下原動機1和車架9。3、根據擬定或實驗得到的機構運動尺寸，正確裝配運動副和機構運動方案，通過機構運動方案的創新設計，將實驗平臺提供的零件按照機構運動的傳遞順序進行拼接。
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