机构运动设计

机构运动设计(Kinematic Design of Mechanism)

　　机构运动设计是根据机械的设计任务和要求，拟定机械中各机构的方案，利用机械原理课程的理论知识，对该机构方案进行结构分析、运动分析和动力分析，从而设计出满足使用要求、经济可靠、运动性能和动力性能优异的机构。

　　(一)基本问题

　　平面连杆机构运动设计的任务是：在运动方案设计(即型综合)的基础上，根据机构所要完成的功能运动所提出的设计条件(运动条件、几何条件和传力条件等)确定机构的运动学尺寸(一般又称尺度综合)，画出机构运动简图。这里所说的运动学尺寸包括各运动副之间的相对位置尺寸(或角度)以及描绘连杆上某点(该点实现给定运动轨迹)的位置参数等。

　　在进行平面连杆机构的运动设计时，除了要考虑上述各种功能运动要求外，往往还有一些其他要求，如：

　　(1)要求某连架杆为曲柄；

　　(2)要求机构运动具有连续性；

　　(3)要求最小传动角在许用传动角范围内，即要求r_min > [r]，以保证机构有良好的传力条件；

　　(4)特殊的运动性能要求。如要求机构输出件有急回特性；要求二连架杆角速度和角加速度满足给定条件等。

　　根据以上分析，可将平面连杆机构运动设计的问题概括成下述基本问题：

　　(1)实现已知运动规律问题，如前述实现刚体导引及函数生成功能的问题，要求机构输出件有急回特性等问题，其实质均是要求实现已知运动规律问题。

　　(2)实现已知轨迹问题：要求机构中作复杂运动的构件上的某一点准确地或近似地沿给定轨迹运动。前述实现轨迹生成功能的问题即属此类问题。

　　(二)设计方法

　　(1)实验法

　　用作图试凑或利用图谱、表格及模型实验等来求得机构运动学参数。此种方法直观简单，但精度较低，适用于精度要求不高的设计或参数预选。

　　(2)几何法

　　根据几何学原理，用几何作图法求解运动学参数的方法。该法直观、易懂，求解速度一般较快，但精度不高。适于简单问题或对精度要求不高的问题求解。

　　(3)解析法

　　这种方法是以机构参数来表达各构件间的函数关系，以便按给定条件求解未知数。此法求解精度高，能解决较复杂的问题。随着电子计算机的广泛应用，这种方法正在得到逐步推广。