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机构创新组合设计实验台机构运动方案的说明

    机构运动方案的构思与拟定应该是机构运动简图设计的“型综合”部分,机构创新组合设计实验台,机构创新组合设计实验设备对于机械产品的质量、水平、性能和经济效益是非常关键的。尤其值得注意的是,我国重返“关贸总协定”之后,对于引进国外产品不允许照搬照抄。因此,机构运动方案设计的重要性,愈来愈被广大科技人员所认识。
    机构创新组合设计实验台,机构创新组合设计实验设备也可以作为机构方案构思组装模拟改进实验开出,其内容是,在课程设计中,指导学生排列、组合这种实验台的多功能零件,将它们自己构思创新、试凑选型的机构方案亲手按比例组装成实物模型,模拟真实情况,直观调整布局、连接方式和运动学尺寸来改进自己的设计,最终学生自行确定其设计方案和运动参数,教师鉴定其总体演示效果作为“创新及动手”环节的评分依据。
机构创新组合设计实验台,机构创新组合设计实验设备关于机构运动方案拼接中的几点说明:
1、拼接机构运动方案时,应十分注意各运动构件所占用的运动层面问题,否则所拼接的机构在实际运动中会发生构件运动干涉而导致拼接失败。本方案提供的机构运动学尺寸(单位:毫米)仅供参考,实验者只要保证每一步所拼接的构件的运动相对灵活,你就可以继续进行下一步的拼接,这样做一定会成功。建议拼接顺序由里向外(由第1层到最外层)进行拼接;
2、构件层面是以机架的拼接起始参考面为基准的,即运动层面数的第1层是指机架的拼接起始参考面,层面数随构件运动层面逐渐远离第1层而增大;
3、为配合操作者拼接实验指导书中的机构运动方案,机构运动简图中所标注的数字编号的意义为:横杠前面的数字代表构件编号,横杠后面的数字为建议该构件所占据的运动层面。运动层面数的第1层是指机架的拼接起始参考面,层面数随逐渐远离第一层增大。提供参考的机构运动学尺寸(单位:毫米)中,带有下标X和Y的意义是:以铅垂平面坐标系为参考,表示由水平方向尺寸和铅垂方向尺寸二者共同确定的一个位置点。提醒实验者注意的是:由两个零件固接而成的一个运动构件需要占用两个运动层面;
4、我们收集了一些机构运动方案提供给老师,以充实实验教学内容。在今后的实验中,对学生拼接成功的机构运动方案,请你测量并记录其机构运动学尺寸,以不断完善本方案中的内容。
机构创新组合设计实验台,机构创新组合设计实验设备杆件的的拆分:
1、杆组的概念
任何机构都是由机架、原动件和从动件系统,通过运动副联接而成。机构的自由度数应等于原动件数,因此封闭环机构从动件系统的自由度必等于零。而整个从动件系统又往往可以分解为若干个不可再分的、自由度为零的构件组,称为组成机构的基本杆组,简称杆组。
根据三族平面机构的数综合和结构公式,基本杆组应满足的条件:
其中活动构件数n,低副数P5和高副数P4都必须是整数。由此可以获得各种类型的杆组。当n = 1, P5 = 1, P4 = 1时即可获得单构件高副杆组,常见的有如下几种:
图1  单构件高副杆组
当 P4 = 0时,称之为低副杆组,即
因此满足上式的构件数和运动副数的组合为: n = 2, 4, 6……,  P5 = 3, 6, 9……。
最简单的杆组为n = 2, P5 = 3,称为Ⅱ级组,由于杆组中转动副和移动副的配置不同,Ⅱ级杆组共有如下五种形式:
图2  平面低副Ⅱ级组
n = 4, P5 = 6的杆组称为Ⅲ级杆组,其形式较多,图3所示的是几种常见的Ⅲ级杆组:
图3  平面低副Ⅲ级组
2、正确拆分杆组
正确拆分杆组的三个步骤:
1) 先去掉机构中的局部自由度和虚约束,有时还要将高副加以低代;
2) 计算机构的自由度,确定原动件;
3)从远离原动件的一端(即执行构件)先试拆分Ⅱ级杆组,若拆不出Ⅱ级组时,再试拆Ⅲ级组,即由最低级别杆组向高一级杆组依次拆分,最后剩下原动件和机架。
正确拆组的判定标准是:拆去一个杆组或一系列杆组后,剩余的必须仍为一个完整的机构或若干个与机架相联的原动件,不许有不成杆组的零散构件或运动副存在,否则这个杆组拆得不对。每当拆出一个杆组后,再对剩余机构拆组,并按第3)步骤进行,直到剩下与机架相联的原动件为止。
图4   杆组拆分例图
如图4所示机构,可先除去K处的局部自由度;然后,按步骤2)计算机构的自由度F = 1,并确定凸轮为原动件;最后根据步骤3)的要领,先拆分出由构件4和5组成的Ⅱ级组,再拆分出由构件3和2及构件6和7组成的两个Ⅱ级组及由构件8组成的单构件高副杆组,最后剩下原动件1和机架9。
3、正确拼装运动副及机构运动方案
根据拟定或由实验中获得的机构运动学尺寸,利用机构运动方案创新设计实验台提供的零件按机构运动的传递顺序进行拼接。拼接时,首先要分清机构中各构件所占据的运动

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