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    2023-06-12

    機構運動方案教師參考用

    機構運動方案教師參考用
     

    機構運動方案的構思與擬定應該是機構運動簡圖設計的“綜合型”部分,它對于機械產品的質量、水平、性能和經濟效益是非常關鍵的。尤其值得注意的是,我國重返“關貿總協定”之后,對于引進國外產品不允許照搬照抄。因此,機構運動方案設計的重要性,愈來愈被廣大科技人員所認識。

    “機構運動方案創新設計實驗”也可以作為機構方案構思組裝模擬改進實驗開出,其內容是,在課程設計中,指導學生排列、組合這種實驗臺的多功能零件,將它們自己構思創新、試湊選型的機構方案親手按比例組裝成實物模型,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,最終學生自行確定其設計方案和運動參數,教師鑒定其總體演示效果作為“創新及動手”環節的評分依據。

    關于機構運動方案拼接中的幾點說明:

    1、拼接機構運動方案時,應十分注意各運動構件所占用的運動層面問題,否則所拼接的機構在實際運動中會發生構件運動干涉而導致拼接失敗。本方案提供的機構運動學尺寸(單位:毫米)僅供參考,實驗者只要保證每一步所拼接的構件的運動相對靈活,你就可以繼續進行下一步的拼接,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、構件層面是以機架的拼接起始參考面為基準的,即運動層面數的第1層是指機架的拼接起始參考面,層面數隨構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書中的機構運動方案,機構運動簡圖中所標注的數字編號的意義為:橫杠前面的數字代表構件編號,橫杠后面的數字為建議該構件所占據的運動層面。運動層面數的第1層是指機架的拼接起始參考面,層面數隨逐漸遠離第一層增大。提供參考的機構運動學尺寸(單位:毫米)中,帶有下標XY的意義是:以鉛垂平面坐標系為參考,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件需要占用兩個運動層面;

    4、我們收集了一些機構運動方案提供給老師,以充實實驗教學內容。在今后的實驗中,對學生拼接成功的機構運動方案,請你測量并記錄其機構運動學尺寸,以不斷完善本方案中的內容。

    桿件的拆分:

    1、桿組的概念

    任何機構都是由機架、原動件和從動件系統,通過運動副聯接而成。機構的自由度數應等于原動件數,因此封閉環機構從動件系統的自由度必等于零。而整個從動件系統又往往可以分解為若干個不可再分的、自由度為零的構件組,稱為組成機構的基本桿組,簡稱桿組。

    根據三族平面機構的數綜合和結構公式,基本桿組應滿足的條件:

    其中活動構件數n,低副數P5和高副數P4都必須是整數。由此可以獲得各種類型的桿組。當n = 1, P5 = 1, P4 = 1時即可獲得單構件高副桿組,常見的有如下幾種:

    圖1  單構件高副桿組

     P4 = 0時,稱之為低副桿組,即

    因此滿足上式的構件數和運動副數的組合為: n = 2, 4, 6……,  P5 = 3, 6, 9……。

    最簡單的桿組為n = 2, P5 = 3,稱為Ⅱ級組,由于桿組中轉動副和移動副的配置不同,Ⅱ級桿組共有如下五種形式:

    2  平面低副Ⅱ級組

    n = 4, P5 = 6的桿組稱為級桿組,其形式較多,圖3所示的是幾種常見的Ⅲ級桿組

    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) 計算機構的自由度,確定原動件;

    3)從遠離原動件的一端(即執行構件)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。

    正確拆組的判定標準是: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或若干個與機架相聯的原動件,不許有不成桿組的零散構件或運動副存在,否則這個桿組拆得不對。每當拆出一個桿組后,再對剩余機構拆組,并按第3)步驟進行,直到剩下與機架相聯的原動件為止。

    4   桿組拆分例圖

    如圖4所示機構,可先除去K處的局部自由度;然后,按步驟2)計算機構的自由度F = 1,并確定凸輪為原動件;最后根據步驟3)的要領,先拆分出由構件45組成的Ⅱ級組,再拆分出由構件32及構件67組成的兩個Ⅱ級組及由構件8組成的單構件高副桿組,最后剩下原動件1和機架9。

    3、正確拼裝運動副及機構運動方案

    根據擬定或由實驗中獲得的機構運動學尺寸,利用機構運動方案創新設計實驗臺提供的零件按機構運動的傳遞順序進行拼接。拼接時,首先要分清機構中各構件所占據的運動

     

         

    教師參考用

    機構運動方案的構思與擬定應該是機構運動簡圖設計的“綜合型”部分,它對于機械產品的質量、水平、性能和經濟效益是非常關鍵的。尤其值得注意的是,我國重返“關貿總協定”之后,對于引進國外產品不允許照搬照抄。因此,機構運動方案設計的重要性,愈來愈被廣大科技人員所認識。

    “機構運動方案創新設計實驗”也可以作為機構方案構思組裝模擬改進實驗開出,其內容是,在課程設計中,指導學生排列、組合這種實驗臺的多功能零件,將它們自己構思創新、試湊選型的機構方案親手按比例組裝成實物模型,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,最終學生自行確定其設計方案和運動參數,教師鑒定其總體演示效果作為“創新及動手”環節的評分依據。

    關于機構運動方案拼接中的幾點說明:

    1、拼接機構運動方案時,應十分注意各運動構件所占用的運動層面問題,否則所拼接的機構在實際運動中會發生構件運動干涉而導致拼接失敗。本方案提供的機構運動學尺寸(單位:毫米)僅供參考,實驗者只要保證每一步所拼接的構件的運動相對靈活,你就可以繼續進行下一步的拼接,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、構件層面是以機架的拼接起始參考面為基準的,即運動層面數的第1層是指機架的拼接起始參考面,層面數隨構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書中的機構運動方案,機構運動簡圖中所標注的數字編號的意義為:橫杠前面的數字代表構件編號,橫杠后面的數字為建議該構件所占據的運動層面。運動層面數的第1層是指機架的拼接起始參考面,層面數隨逐漸遠離第一層增大。提供參考的機構運動學尺寸(單位:毫米)中,帶有下標XY的意義是:以鉛垂平面坐標系為參考,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件需要占用兩個運動層面;

    4、我們收集了一些機構運動方案提供給老師,以充實實驗教學內容。在今后的實驗中,對學生拼接成功的機構運動方案,請你測量并記錄其機構運動學尺寸,以不斷完善本方案中的內容。

    桿件的拆分:

    1、桿組的概念

    任何機構都是由機架、原動件和從動件系統,通過運動副聯接而成。機構的自由度數應等于原動件數,因此封閉環機構從動件系統的自由度必等于零。而整個從動件系統又往往可以分解為若干個不可再分的、自由度為零的構件組,稱為組成機構的基本桿組,簡稱桿組。

    根據三族平面機構的數綜合和結構公式,基本桿組應滿足的條件:

    其中活動構件數n,低副數P5和高副數P4都必須是整數。由此可以獲得各種類型的桿組。當n = 1, P5 = 1, P4 = 1時即可獲得單構件高副桿組,常見的有如下幾種:

    圖1  單構件高副桿組

     P4 = 0時,稱之為低副桿組,即

    因此滿足上式的構件數和運動副數的組合為: n = 2, 4, 6……,  P5 = 3, 6, 9……。

    最簡單的桿組為n = 2, P5 = 3,稱為Ⅱ級組,由于桿組中轉動副和移動副的配置不同,Ⅱ級桿組共有如下五種形式:

    2  平面低副Ⅱ級組

    n = 4, P5 = 6的桿組稱為級桿組,其形式較多,圖3所示的是幾種常見的Ⅲ級桿組

    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) 計算機構的自由度,確定原動件;

    3)從遠離原動件的一端(即執行構件)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。

    正確拆組的判定標準是: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或若干個與機架相聯的原動件,不許有不成桿組的零散構件或運動副存在,否則這個桿組拆得不對。每當拆出一個桿組后,再對剩余機構拆組,并按第3)步驟進行,直到剩下與機架相聯的原動件為止。

    4   桿組拆分例圖

    如圖4所示機構,可先除去K處的局部自由度;然后,按步驟2)計算機構的自由度F = 1,并確定凸輪為原動件;最后根據步驟3)的要領,先拆分出由構件45組成的Ⅱ級組,再拆分出由構件32及構件67組成的兩個Ⅱ級組及由構件8組成的單構件高副桿組,最后剩下原動件1和機架9。

    3、正確拼裝運動副及機構運動方案

    根據擬定或由實驗中獲得的機構運動學尺寸,利用機構運動方案創新設計實驗臺提供的零件按機構運動的傳遞順序進行拼接。拼接時,首先要分清機構中各構件所占據的運動

     

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