機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案教師參考用

機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案教師參考用

機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案的構(gòu)思與擬定應(yīng)該是機(jī)構(gòu)動(dòng)作簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)的"綜合型"部分，它對(duì)于機(jī)械設(shè)備的重量、水平、功能和經(jīng)濟(jì)效益是非常關(guān)鍵的。尤其值得注意的是，我國(guó)重返"關(guān)貿(mào)總協(xié)定"之后，對(duì)于引進(jìn)國(guó)外設(shè)備不允許照搬照抄。因此，機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案設(shè)計(jì)的重要性，愈來(lái)愈被廣大科技人員所認(rèn)識(shí)。

"機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)"也可以作為機(jī)構(gòu)方案構(gòu)思組裝模仿改進(jìn)實(shí)驗(yàn)開出，其內(nèi)容是，在課程設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)學(xué)生排列、結(jié)合這種實(shí)驗(yàn)臺(tái)的多功能零件，將它們自己構(gòu)思創(chuàng)新、試湊選型的機(jī)構(gòu)方案親手按比例組裝成實(shí)物模型，模擬真實(shí)現(xiàn)象，直觀調(diào)節(jié)布置、連接方法和動(dòng)作學(xué)尺寸來(lái)改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)，最終學(xué)生自行確定其設(shè)計(jì)方案和動(dòng)作功能數(shù)值，教師鑒定其總體演示效果作為"創(chuàng)新及動(dòng)手"環(huán)節(jié)的評(píng)定分?jǐn)?shù)依據(jù)。

關(guān)于機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案拼接中的幾點(diǎn)說(shuō)明：

1、拼接機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案時(shí)，應(yīng)十分注意各動(dòng)作構(gòu)件所占用的動(dòng)作層面問(wèn)題，否則所拼接的機(jī)構(gòu)在實(shí)際動(dòng)作中會(huì)發(fā)生構(gòu)件動(dòng)作干涉而導(dǎo)致拼接失敗。本方案提供的機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(xué)尺寸（單位：毫米）僅供參考，實(shí)驗(yàn)者只要保證每一步所拼接的構(gòu)件的動(dòng)作相對(duì)靈活，你就可以繼續(xù)實(shí)行下一步的拼接，這樣做一定會(huì)成功。建議拼接順序由里向外（由第1層到最外層）實(shí)行拼接；

2、構(gòu)件層面是以機(jī)架的拼接起始參考面為基準(zhǔn)的，即動(dòng)作層面數(shù)的第1層是指機(jī)架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨構(gòu)件動(dòng)作層面逐漸遠(yuǎn)離第1層而增大；

3、為協(xié)作實(shí)操者拼接實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案，機(jī)構(gòu)動(dòng)作簡(jiǎn)圖中所標(biāo)注的數(shù)字編號(hào)的意義為：橫杠前面的數(shù)字代表構(gòu)件編號(hào)，橫杠后面的數(shù)字為建議該構(gòu)件所占據(jù)的動(dòng)作層面。動(dòng)作層面數(shù)的第1層是指機(jī)架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨逐漸遠(yuǎn)離第一層增大。提供參考的機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(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一起合作確定的一個(gè)位置點(diǎn)。提醒實(shí)驗(yàn)者注意的是：由兩個(gè)零件固接而成的一個(gè)動(dòng)作構(gòu)件需要占用兩個(gè)動(dòng)作層面；

4、我們收集了一些機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案提供給老師，以充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在今后的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)學(xué)生拼接成功的機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案，請(qǐng)你測(cè)量并記錄其機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(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(jī)構(gòu)全部是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)動(dòng)作副聯(lián)接而成。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)等于原動(dòng)件數(shù)，因此封閉環(huán)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度必等于零。而整個(gè)從動(dòng)件系統(tǒng)又往往可以分解為若干個(gè)不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組，稱為構(gòu)成機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)桿組，簡(jiǎn)稱桿組。

按照三族平面機(jī)構(gòu)的數(shù)綜合和構(gòu)造公式，基礎(chǔ)桿組應(yīng)適用的條件：

其中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n，低副數(shù)P₅和高副數(shù)P₄全部必須是整數(shù)。由此可以獲取各種類型的桿組。當(dāng)n = 1, P₅ = 1, P₄ = 1時(shí)即可獲取單構(gòu)件高副桿組，常見(jiàn)的有如下幾種：

圖１ 單構(gòu)件高副桿組

當(dāng) P₄ = 0時(shí)，稱之為低副桿組，即

因此適用上式的構(gòu)件數(shù)和動(dòng)作副數(shù)的結(jié)合為： n = 2, 4, 6……, P₅ = 3, 6, 9……。

最簡(jiǎn)便的桿組為n = 2, P₅ = 3，稱為Ⅱ級(jí)組，由于桿組中轉(zhuǎn)動(dòng)副和位移副的配備不一樣，Ⅱ級(jí)桿組共有如下五種形式：

圖2 平面低副Ⅱ級(jí)組

n = 4, P₅ = 6的桿組稱為Ⅲ級(jí)桿組，其形式較多，圖3所示的是幾種常見(jiàn)的Ⅲ級(jí)桿組：

圖3 平面低副Ⅲ級(jí)組

2、正確拆分桿組

正確拆分桿組的三個(gè)步驟：

1) 先去掉機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時(shí)還要將高副加以低代；

2) 計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件；

3）從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試拆分Ⅱ級(jí)桿組，若拆不出Ⅱ級(jí)組時(shí)，再試拆Ⅲ級(jí)組，即由最低級(jí)別桿組向高一級(jí)桿組依次拆分，最后剩下原動(dòng)件和機(jī)架。

正確拆組的判定標(biāo)準(zhǔn)是：拆去一個(gè)桿組或一系列桿組后，剩余的必須仍為一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)或若干個(gè)與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件，不許有不成桿組的零散構(gòu)件或動(dòng)作副存在，否則這個(gè)桿組拆得不對(duì)。每當(dāng)拆出一個(gè)桿組后，再對(duì)剩余機(jī)構(gòu)拆組，并按第3）步驟實(shí)行，直到剩下與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件為止。

圖4 桿組拆分例圖

如圖4所示機(jī)構(gòu)，可先除去K處的局部自由度；然后，按步驟2）計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)的自由度F = 1,并確定凸輪為原動(dòng)件；最后按照步驟3）的要領(lǐng)，先拆分出由構(gòu)件4和5構(gòu)成的Ⅱ級(jí)組，再拆分出由構(gòu)件3和2及構(gòu)件6和7構(gòu)成的兩個(gè)Ⅱ級(jí)組及由構(gòu)件8構(gòu)成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下原動(dòng)件1和機(jī)架9。

3、正確拼接組裝動(dòng)作副及機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案

按照擬定或由實(shí)驗(yàn)中獲取的機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(xué)尺寸，運(yùn)用機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的零件按機(jī)構(gòu)動(dòng)作的傳遞順序?qū)嵭衅唇?。拼接時(shí)，首先要分清機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的動(dòng)作

機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 方 案

教師參考用

機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案的構(gòu)思與擬定應(yīng)該是機(jī)構(gòu)動(dòng)作簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)的"綜合型"部分，它對(duì)于機(jī)械設(shè)備的重量、水平、功能和經(jīng)濟(jì)效益是非常關(guān)鍵的。尤其值得注意的是，我國(guó)重返"關(guān)貿(mào)總協(xié)定"之后，對(duì)于引進(jìn)國(guó)外設(shè)備不允許照搬照抄。因此，機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案設(shè)計(jì)的重要性，愈來(lái)愈被廣大科技人員所認(rèn)識(shí)。

"機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)"也可以作為機(jī)構(gòu)方案構(gòu)思組裝模仿改進(jìn)實(shí)驗(yàn)開出，其內(nèi)容是，在課程設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)學(xué)生排列、結(jié)合這種實(shí)驗(yàn)臺(tái)的多功能零件，將它們自己構(gòu)思創(chuàng)新、試湊選型的機(jī)構(gòu)方案親手按比例組裝成實(shí)物模型，模擬真實(shí)現(xiàn)象，直觀調(diào)節(jié)布置、連接方法和動(dòng)作學(xué)尺寸來(lái)改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)，最終學(xué)生自行確定其設(shè)計(jì)方案和動(dòng)作功能數(shù)值，教師鑒定其總體演示效果作為"創(chuàng)新及動(dòng)手"環(huán)節(jié)的評(píng)定分?jǐn)?shù)依據(jù)。

關(guān)于機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案拼接中的幾點(diǎn)說(shuō)明：

1、拼接機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案時(shí)，應(yīng)十分注意各動(dòng)作構(gòu)件所占用的動(dòng)作層面問(wèn)題，否則所拼接的機(jī)構(gòu)在實(shí)際動(dòng)作中會(huì)發(fā)生構(gòu)件動(dòng)作干涉而導(dǎo)致拼接失敗。本方案提供的機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(xué)尺寸（單位：毫米）僅供參考，實(shí)驗(yàn)者只要保證每一步所拼接的構(gòu)件的動(dòng)作相對(duì)靈活，你就可以繼續(xù)實(shí)行下一步的拼接，這樣做一定會(huì)成功。建議拼接順序由里向外（由第1層到最外層）實(shí)行拼接；

2、構(gòu)件層面是以機(jī)架的拼接起始參考面為基準(zhǔn)的，即動(dòng)作層面數(shù)的第1層是指機(jī)架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨構(gòu)件動(dòng)作層面逐漸遠(yuǎn)離第1層而增大；

3、為協(xié)作實(shí)操者拼接實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案，機(jī)構(gòu)動(dòng)作簡(jiǎn)圖中所標(biāo)注的數(shù)字編號(hào)的意義為：橫杠前面的數(shù)字代表構(gòu)件編號(hào)，橫杠后面的數(shù)字為建議該構(gòu)件所占據(jù)的動(dòng)作層面。動(dòng)作層面數(shù)的第1層是指機(jī)架的拼接起始參考面，層面數(shù)隨逐漸遠(yuǎn)離第一層增大。提供參考的機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(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一起合作確定的一個(gè)位置點(diǎn)。提醒實(shí)驗(yàn)者注意的是：由兩個(gè)零件固接而成的一個(gè)動(dòng)作構(gòu)件需要占用兩個(gè)動(dòng)作層面；

4、我們收集了一些機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案提供給老師，以充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在今后的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)學(xué)生拼接成功的機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案，請(qǐng)你測(cè)量并記錄其機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(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(jī)構(gòu)全部是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)動(dòng)作副聯(lián)接而成。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)等于原動(dòng)件數(shù)，因此封閉環(huán)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度必等于零。而整個(gè)從動(dòng)件系統(tǒng)又往往可以分解為若干個(gè)不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組，稱為構(gòu)成機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)桿組，簡(jiǎn)稱桿組。

按照三族平面機(jī)構(gòu)的數(shù)綜合和構(gòu)造公式，基礎(chǔ)桿組應(yīng)適用的條件：

其中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n，低副數(shù)P₅和高副數(shù)P₄全部必須是整數(shù)。由此可以獲取各種類型的桿組。當(dāng)n = 1, P₅ = 1, P₄ = 1時(shí)即可獲取單構(gòu)件高副桿組，常見(jiàn)的有如下幾種：

圖１ 單構(gòu)件高副桿組

當(dāng) P₄ = 0時(shí)，稱之為低副桿組，即

因此適用上式的構(gòu)件數(shù)和動(dòng)作副數(shù)的結(jié)合為： n = 2, 4, 6……, P₅ = 3, 6, 9……。

最簡(jiǎn)便的桿組為n = 2, P₅ = 3，稱為Ⅱ級(jí)組，由于桿組中轉(zhuǎn)動(dòng)副和位移副的配備不一樣，Ⅱ級(jí)桿組共有如下五種形式：

圖2 平面低副Ⅱ級(jí)組

n = 4, P₅ = 6的桿組稱為Ⅲ級(jí)桿組，其形式較多，圖3所示的是幾種常見(jiàn)的Ⅲ級(jí)桿組：

圖3 平面低副Ⅲ級(jí)組

2、正確拆分桿組

正確拆分桿組的三個(gè)步驟：

1) 先去掉機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時(shí)還要將高副加以低代；

2) 計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件；

3）從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試拆分Ⅱ級(jí)桿組，若拆不出Ⅱ級(jí)組時(shí)，再試拆Ⅲ級(jí)組，即由最低級(jí)別桿組向高一級(jí)桿組依次拆分，最后剩下原動(dòng)件和機(jī)架。

正確拆組的判定標(biāo)準(zhǔn)是：拆去一個(gè)桿組或一系列桿組后，剩余的必須仍為一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)或若干個(gè)與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件，不許有不成桿組的零散構(gòu)件或動(dòng)作副存在，否則這個(gè)桿組拆得不對(duì)。每當(dāng)拆出一個(gè)桿組后，再對(duì)剩余機(jī)構(gòu)拆組，并按第3）步驟實(shí)行，直到剩下與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件為止。

圖4 桿組拆分例圖

如圖4所示機(jī)構(gòu)，可先除去K處的局部自由度；然后，按步驟2）計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)的自由度F = 1,并確定凸輪為原動(dòng)件；最后按照步驟3）的要領(lǐng)，先拆分出由構(gòu)件4和5構(gòu)成的Ⅱ級(jí)組，再拆分出由構(gòu)件3和2及構(gòu)件6和7構(gòu)成的兩個(gè)Ⅱ級(jí)組及由構(gòu)件8構(gòu)成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下原動(dòng)件1和機(jī)架9。

3、正確拼接組裝動(dòng)作副及機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案

按照擬定或由實(shí)驗(yàn)中獲取的機(jī)構(gòu)動(dòng)作學(xué)尺寸，運(yùn)用機(jī)構(gòu)動(dòng)作方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的零件按機(jī)構(gòu)動(dòng)作的傳遞順序?qū)嵭衅唇?。拼接時(shí)，首先要分清機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的動(dòng)作