機構運動設計

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機構運動設計(Kinematic Design of Mechanism)

　　機構運動設計是根據機械的設計任務和要求，擬定機械中各機構的方案，利用機械原理課程的理論知識，對該機構方案進行結構分析、運動分析和動力分析，從而設計出滿足使用要求、經濟可靠、運動性能和動力性能優異的機構。

　　(一)基本問題

　　平面連桿機構運動設計的任務是：在運動方案設計(即型綜合)的基礎上，根據機構所要完成的功能運動所提出的設計條件(運動條件、幾何條件和傳力條件等)確定機構的運動學尺寸(一般又稱尺度綜合)，畫出機構運動簡圖。這裡所說的運動學尺寸包括各運動副之間的相對位置尺寸(或角度)以及描繪連桿上某點(該點實現給定運動軌跡)的位置參數等。

　　在進行平面連桿機構的運動設計時，除了要考慮上述各種功能運動要求外，往往還有一些其他要求，如：

　　(1)要求某連架桿為曲柄；

　　(2)要求機構運動具有連續性；

　　(3)要求最小傳動角在許用傳動角範圍內，即要求r_min > [r]，以保證機構有良好的傳力條件；

　　(4)特殊的運動性能要求。如要求機構輸出件有急回特性；要求二連架桿角速度和角加速度滿足給定條件等。

　　根據以上分析，可將平面連桿機構運動設計的問題概括成下述基本問題：

　　(1)實現已知運動規律問題，如前述實現剛體導引及函數生成功能的問題，要求機構輸出件有急回特性等問題，其實質均是要求實現已知運動規律問題。

　　(2)實現已知軌跡問題：要求機構中作複雜運動的構件上的某一點準確地或近似地沿給定軌跡運動。前述實現軌跡生成功能的問題即屬此類問題。

　　(二)設計方法

　　(1)實驗法

　　用作圖試湊或利用圖譜、表格及模型實驗等來求得機構運動學參數。此種方法直觀簡單，但精度較低，適用於精度要求不高的設計或參數預選。

　　(2)幾何法

　　根據幾何學原理，用幾何作圖法求解運動學參數的方法。該法直觀、易懂，求解速度一般較快，但精度不高。適於簡單問題或對精度要求不高的問題求解。

　　(3)解析法

　　這種方法是以機構參數來表達各構件間的函數關係，以便按給定條件求解未知數。此法求解精度高，能解決較複雜的問題。隨著電子電腦的廣泛應用，這種方法正在得到逐步推廣。