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机构运动方案创新设计实验
一、 概述
机构运动方案创新设计是各类复杂机械设计中决定性的一步， 机构的设计选型一般先通过作图和 计算来进 行，一般比较复杂的机构都有多个方案，需要制作模型来试验和验证，多次改进后才能得到 最佳的方案和参数。 本实验所用搭接试验台能够任意选择平面机构类型，组装调整机构尺寸等功能， 能够比较直观、方便的搭接、验 证、调试、改进、确定设计方案，较好地改善了在校学生对平面机构 的学****和设计一般只停留在理论设计“纸上 谈兵”的状况。
二、实验目的
掌握机构创新模型的使用方法及实验原理。
（1）训练学生的工程实践动手能力，培养学生创新意识及综合设计的能力。
（2）加深对平面机构的组成原理及其运动特性的理解和感性认识。
三、实验原理
任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到原动件和机架上去的方法来组成， 这是机构的 组成原 理，也是本实验的基本原理。
杆组的概念、正确拆分杆组及拼装杆组。
1．杆组的概念
由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数目相等， 因此机构均由 机架、 原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。 将从动件系统拆成若干个不可再分的 自由度为零的运 动链，称为基本杆组，简称杆组。
根据杆组的定义，组成平面机构杆级的条件是： F=3n— 2Pl-Ph=0。其中构件数n,高副数Pl和低副
数Ph都必须是整数。由此可以获得各种类型的杆组。
最简单的杆组为 n=2，Pl=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
共有五种形式如图 2-22 所示。
III 级杆组形式较多，其中 n=4， PL=6, 图 2-23 所示为机构创新模型已有的几种常见的 III 级杆
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 极杆组，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， 再对剩余机构拆杆组，并
按第（ 3）步骤进行，直到全部杆组拆完，只应剩下与机架相联的原动件为
如图2-24所示机构，先除去 K处的局部自由度，高副低带，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
杆组，再拆分出由构件 6和7及构件3和2，构件8和10组成的三个II级杆组，最后剩下原动件 1
和机架9。
3 ?正确拼装杆组
根据拟定的机构运动学尺寸，利用机构运动创新方案实验台提供的零件按机构运动传递顺序进行 拼接。拼
接时，首先要分清机构中各构件所占据的运动平面，并且使各构件的运动在相互平行的平面 内进行，其目的是避
免各运动构件发生干涉。然后，以实验台机架铅垂面为拼接的起始参考面，所拼 接的构件以原动构件起始，依运