机构创新的方法和步骤

掌握机构创新原理，初步了解机构创新模型；设计确定机构模型，拟订机构系统运动方案。

（1）正确拆分

从机构中拆出杆组有以下3个步骤，如图2.6所示。

①先去掉机构中的局部自由度和虚约束。

②计算机构的自由度，确定原动件。

③从远离原动件的一端开始拆分杆组，每次拆分时，先试着拆分出Ⅱ级组，没有Ⅱ级组时，再拆分Ⅲ级组等高级组，最后剩下原动件和机架。

图2.6　机构拆分步骤

拆组是否正确的判定方法：拆去一个杆组或一系列杆组后，剩余的必须为一个与原机构具有相同自由度的子机构或若干个与机架相连的原动件，不能有不成组的零散构件或运动副存在；全部杆组拆完后，只应当剩下与机架相连的原动件。如图2.6所示的机构，首先除去Ⅰ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，先拆分出由滑块C和构件MC组成的Ⅱ级RRP杆组，接着拆分出由构件AB和构件BD组成的Ⅱ级RRR杆组，再拆分出由构件EF和构件FG组成的Ⅱ级RRR杆组，最后拆分出由构件GHI组成的单构件高副杆组，剩下原动件KM和机架。

（2）正确拼装杆组

将机构创新模型中的杆组，根据给定的运动学尺寸，在平板上试拼机构。拼接时，首先要分层，一方面使各构件的运动在相互平行的平面内进行，另一方面避免各构件间的运动发生干涉，因此，这一点是至关重要的。试拼之后，从最里层装起，依次将各杆组连接到机架上。

1）移动副的连接

两构件以移动副相连接的方法，如图2.7所示。

2）转动副的连接

两构件以转动副相连接的方法，如图2.8所示。

图2.7　移动副的连接

图2.8　转动副的连接

3）齿条与构件以转动副相连

齿条与构件以转动副形式相连的方法，如图2.9所示。齿条与其他部分连接的方法，如图2.10所示。

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图2.9　齿条与构件以转动副形式相连接

图2.10　齿条与其他部分的连接

4）构件以转动副的形式与机架相连

连杆作为原动件与机架以转动副形式相连的方法，如图2.11所示。用同样的方法，可将凸轮或齿轮作为原动件与机架的主动轴相连。如果连杆或齿轮不是作为原动件与机架以转动副形式相连，则将主动轴换作螺栓即可。

图2.11　连杆作为原动件与机架以转动副形式相连

注意：为确保机构中各构件的运动都必须在相互平行的平面内进行，可选择适当长度的主动轴、螺栓及垫柱，如果不进行调整，机构的运动就可能不顺畅。

5）构件以移动副的形式与机架相连

移动副作为原动件与机架的连接形式，如图2.12所示。

图2.12　构件以移动副的形式与机架相连

（3）实现确定运动

试用手动的方式驱动原动件，观察各部分的运动都畅通无阻之后，再与电机相连，检查无误后，方可接通电源。

（4）分析机构的运动学及动力学特性

通过观察机构系统的运动，对机构的运动学及动力学特性作出定性的分析。一般包括以下几个方面：

①平面机构中是否存在曲柄；

②输出件是否具有急回特性；

③机构的运动是否连续；

④最小传动角（或最大压力角）是否在非工作行程中；

⑤机构运动过程中是否具有刚性冲击和柔性冲击。