【清華大學】《機械原理》（國家級精品課）下 P20 - 123. 126-18-2第二次學生研討課-2

題目一個主要目標是要我們把兩個輸入變成一個輸入 而保持C軸運動不變 所以這樣的話 我們的主要任務就是消滅掉一個自由度 從思路上有四種方法 首先是有四種思想 首先是把插動輪系改爲行行輪系 因爲元梯中它那個機構中有一個插動輪系存在 第二個是乾脆把全部改成定軸輪系 第三個是構造封閉輪系 第四個是理論上是有高負低帶的可能 但是實際上不現實 所以在具體討論中我們也沒有涉及這個問題 需要注意的一些工程實際問題是 當我們改變它的整個機構結構的時候 必然要改變一些齒數大小 而改變齒數大小由於魔術不變 就必然會改變齒輪的大小 而一般來說在工程實際中 它的機箱大小最好不要改變 所以怎樣去平衡兩點是一個比較關鍵的問題 然後第一種思想是把插動輪系改成行行輪系 改成非常小 就是在這兒把太陽輪給固定住 分析一下輸出C C同時受到5和6的影響 然後5是受到輸入1的影響 6直接是受到輸入B的影響 兩個影響對C軸的影響都是使其向下旋轉 所以說當我們把太陽輪固定住的時候 C軸轉速必然減小 所以我們就要想辦法讓對C進行一個加速 來保持它原來的轉速 然後要改變它轉速的話 可以在這個傳動路線中 任何一對涅合齒輪中進行改變 在這裏我們就對三和四進行一個討論 Omega 4要轉得快的話 I3-4必然要減小 要減小的話 我們可以使C3上升 也可以使C4下降 但是當我們改變它們中 當我們只改變它們中任何一個元素的話 對後面機構的尺寸大小影響都比較大 所以建議是 同時使C3上升 同時使C4下降 這樣的話 這兩個齒輪的同時的尺寸改變 對後面的機構的影響 稍微停一下 這個方案叫做把插動門系改爲行進門系 它現在改完是行進門系嗎 這個插動門系 現在改的是行進門系嗎 它把誰固定了 它把系改固定了 接着講後面的方案 這個是簡化以後 然後下面是因爲我們考慮到它 原來這樣設計可能有它自己的道理 一個是可能便於調速 另外是一個可能便於變向 然後在我們這樣修改以後 要進行調速的話 就可以事先設計一些 適合離合的齒輪來實現 然後要實現變速的話 在後面我們會具體討論這個問題 第二個方法是構造封閉輪系 這個主要是把C和8封閉起來 來實現單輸入的一個傳動 這個設計有很大的問題 就是把C外面固結的兩個齒輪 暴露在整個機箱的外面 這樣的話是對輪系的磨損比較大 也比較可能產生威脅 這個方案看明白了嗎 這個方案是把誰和誰封閉起來了 看了嗎 這個方案其實它是把C的輸出軸 和原來8的輸出軸聯繫在了一起 本質是誰和誰封閉起來了 就是把系杆和一箇中心輪封閉起來了 好了接着往下講 這個方案過去 後面的方案和其他的方案有所不同 就是剛纔那個組提到了 是可以把這的齒輪3加一個齒輪 然後和下面的8封閉起來 我們一開始考慮到 其實是可以先讓它跟齒輪6封閉起來 這是一種方法 然後另外就是 直接把渦杆和原動線8封閉起來 首先考慮到是可以增加一個渦輪 另外一種方法 剛纔的那個組提到了 就是在渦杆上面固結一個齒輪 然後 但是剛剛纔他們沒有注意到是 這個渦杆的輸入和這裏的8 它們實際上在水這個方向上的間距是非常小的 如果說是像剛纔那樣 用幾個齒輪來把它帶動過來的話 這樣小的中心距是根本裝不進一個齒輪的 所以我們考慮先在旁邊再放一個和 渦杆是垂直的一個齒輪 然後再用追齒輪把它連接過來 而這樣通過兩個齒輪傳動的話 可以恰好是可以保證 讓8的這個轉速是與原來輸入相同的 後來我們考慮到是和前面同學一樣的是 通過這個3和10 這幾個齒輪把它聯繫到8上 可是在剛纔的這一個方案 我們計算的時候發現 就是上面的9和10那兩個非常大的齒輪 最後它需要很大的尺數纔可以完成這樣的傳動 但是我們知道齒輪的尺寸大小是和它的尺數平方成正比 所以一旦它尺數變大以後 這是非常浪費的 所以我們考慮在剛纔的左邊 這兩個大齒輪的中間增加舵輪 但是當增加一個舵輪的時候 我們發現這個方向是相反的 兩個舵輪 但其實這樣跟切並不是不可以避免的 因爲我們在進攻實習的時候 它有的時候現在看到的齒輪 都是我們在一個投影方向上的 而在從側面看 它實際上是可以擺成一個空間的位置 即使在正面上來看 它們這幾個齒輪之間的距離相當的小 但實際上也是可以擺開一個齒輪的 就像現在這個樣子 只要換一個角度看 就像剛纔那樣 實際上它的距離是很小的 或者是這樣一個方案 這樣一個方案剛纔那個組已經提到了 我們把這個方案的尺寸 詳細計算了一下 每個齒輪 但是我們最後取的尺數 是和他們最後的 32 19 19 20 是這樣的一個尺數 在這個時候 它的中心距實際上是 兩邊都是恰好配齊的 那麼如果不變位的話 可以直接把這些尺數等數據都算出來 但是我們知道 如果說是考慮一個高度變位的話 它對傳動更加有利 而且在 在這個地方 我們已經可以看到 明顯的齒輪十會比齒輪九和十一都要小 齒輪七要小於齒輪六和齒輪八 這個地方比例化的有點問題啊 嗯 然後我在書上看到的是 當一個大齒輪和小齒輪捏合的時候 把小齒輪做正變位 大齒輪做一下負變位 對這個傳動是比較有利的 那麼我們可以考慮 在齒輪十和齒輪七處做正變位 齒輪九十一六八處做負變位 那麼也就是做了一個高度變位的傳動 那這個變位係數的話 就是可以選擇一下 我們考慮到一般情況下 都是比較小的數值 就先暫定這樣 然後做了變位以後 他們的各種尺寸也發生了一定的變化 最後一個就是剛纔在前面提到了 可以直接把它改成定軸輪系 因爲實際上它的傳動比並不算很大 所以最簡單就是從渦輪二進來 給渦輪三 然後到一對渦輪四 再傳給渦輪五 這樣的話 這樣輸出 它的方向也沒有變 各種它的傳動比也沒有變 或者就算發現 齒輪三和齒輪五的傳動方向相反的話 也可以用一個追齒輪就過了 但是考慮到這種 對原來的方案改動很大 只是保留了我們認爲最 最必須保留的一個底線 就是齒輪三和輸出是同軸 只保留了這一點 所以其他的也就沒有再做更詳細的討論 謝謝大家 第三組有沒有補充 不同的 就第三組還有一個 還有一個組 沒有是吧 那我要問問題了 那個大家有問題沒有 聽明白了沒有 特別是後面這個同學說的這個補充 聽明白了沒有 就是我們這個題有三問 對吧 除了第一問以外 然後第二個是關鍵 第一個傳動比 我已經小結果了 那是個最基本的要求 第二個是關鍵 怎麼構造多種方案 能夠有幾種 能夠有幾大類方案能說出來嗎 你們聽的過程中間 我就說不改變這個 他後面說的這個我們都不考慮了 改變的太大 我們就是說希望有些齒輪在空轉 但是最後實現的還是這個 原來的東西 原來的系統不變 這是通過增加這個東西 讓它封閉起來 對吧 實際就原來兩個自由度 變成一個自由度 對吧 那麼變成一個自由度 就是肯定要封閉起來 那麼這個封閉方式有多少種 這是這一題的關鍵 實際在剛纔他們介紹的這個部分中間都曾涉及到 有同學能給我總結一下嗎 有問題沒有 就這個圖有問題沒有 就是原來是這一個輸入 這一個輸入 我們來討論這個封閉的方案 剛纔講了說最簡單的就是想到 把這兩個輸入之間給它連起來 對吧 這是最容易想到的 那麼最容易想到的 我們先來看一看 那麼這種方案肯定都是配的 都是定的 對吧 那麼這個配的結果到這來 不管你是怎麼配 那麼實際上這個實質是什麼呢 實質上這個地方是誰啊 系杆 這個地方是誰啊 中心輪 也就是把中心輪三和系杆封閉起來了 這是不是第一大類方案啊 明白嗎 有沒有問題 在這第一大類方案中間 然後是不是有各種各樣的尺數和你的傳動路線的選擇 又有多種方案 那麼但是在這種方案中間 肯定是說要軸線的方向要變 對吧 那麼就是說如果這樣直接封閉的話 從這到這直接封閉的話 它肯定需要一對追齒輪 對不對 最容易想到的 那麼前提條件就是要保證 這個軸 它的轉速的大小和轉動的方向都不變 對不對 就封閉起來了 將來就從A軸直接輸入一個運動 那麼最後的C軸輸出的運動肯定是大小方向都不變的 就和你第一步計算結果完全是一樣的 那麼這裏都有一個方案怎麼選擇 有一個怎麼配置 那麼同樣是把這個1和8封閉起來 我們剛纔說了 它實際上是這個封閉 就是封閉它 那如果你從上頭注意了 從這個地方加齒輪到上頭到這來 直接和6來 是不是也可以啊 所以這一類方案的最大的特點 是我把氣杆和一箇中心輪封閉起來了 這是一大類 在這一大類中間有各種各樣的封閉方式 有要追齒輪的 有不要追齒輪的 其實要追齒輪也有各種各樣的齒數配齒的 所以有多種方案 我們不能說無形多種吧 反正是多種方案 你可以從這中間選擇一種 那麼除了這個封閉起來以外 剛纔那個同學已經介紹了 那麼第二種方案是我把兩個中心輪封閉起來 可以吧 兩個中心輪實際上就是我從這輸一個運動 然後這個中心輪是這個 對吧 這個中心輪是這個 我就想辦法讓這個軸 注意了 讓這個軸和這個C軸之間 通過一系列的齒輪封閉起來 條件就是必須是那個C軸 出來的那個速度的大小和方向 和我第一步計算出來的大小和方向是一模一樣的 這時候下面這些齒輪都在空轉 我不管它 是不是第二種封閉方案 把兩個中心輪封閉起來 那麼這個又有多種多樣的方案 對吧 甚至中間你用帶傳動什麼都可以 隨便 過去 那麼第三種就是我把這個中心輪 剛纔是把這個中心輪和C軸封閉起來 我把這個中心輪 注意了 我把這個中心輪C軸和這個C杆和這個6 這兩個離得最近 我把它封閉起來行不行 行還是不行 封閉起來是不是自由度也變成1了 注意了 就是把這個中心輪5和這個C杆 C杆就是這個6 也就是把這個C軸 就是一箇中心輪的軸 把這個齒輪 也就是C杆 把它們封閉起來 那麼如果把這兩個封閉起來 也保證C軸 它的輸出的大小和方向 和我第一步計算的一樣 也完全是可以的 所以可以有三大類的封閉方案 每一大類中間都有若干種多方案 這樣你就有三成若干種多方案 你就有很多種方案 但是這些方案你應該上升到理性來講 實際剛纔他說的都涉及到了 加上第一組同學說的 都涉及到了 但是你要理性地上升到 插動門繫有兩個自由度 三個基本構建 無非是兩個中心輪 一箇中心輪加C杆 那個中心輪加C杆 所以所有的封閉方案逃不出這三大類 在這三大類封閉方案中間 每一大類都有多種 它就有簡單 有複雜 所以我們最後在選擇這個設計方案的時候 應該選擇能夠實現工作要求的情況下 越簡單越好 就是你配的尺越少越好 因此你自然會得出來 我應該用哪個方案 這是我要說的這一點 也是這個討論題目的核心 一旦確定了方案 下面就是根據大小方向都不變的前提下 然後你來配尺 配尺的時候可能就會有 標準中心級和實際中心級不同的情況下發生矛盾 那就是說正傳動還是標準傳動 還是說標準傳動 復傳動 還是說正傳動和復傳動 還是兩個都是正傳動 還是兩個都是復傳動 那麼配尺即使選同一個方案 配尺又有多種多樣的方案 在這多種多樣的方案中間又有好的 我如果一對用標準的 一對用正傳動 或者我兩對都用正傳動 那當然就比你要用復傳動要好 那也就是說 三大類方案中間有若干種方案 多種方案 每種方案中間配尺又有多種方案 那麼你能夠給出的方案越多 說明你的發展思維越好 說明你內容掌握得越好 但是要上升到理性來 那麼就是這個題 所以我希望大家通過討論能夠得到的 當然最後我的要求是 你要把所有方案圖都畫出來 然後從選擇一種方案 做詳細的設計 定出尺數 到底中心是多少 然後變異係數是多少等等 一系列的東西 那麼這個題目 實際上是我們網界的一個考試題目 包括剛纔的第一個題目 也是我們若干年前的一個考試題目 我們大概的要求到這種程度 所以不需要 你進入這個題目以後 直奔主題 它要求的是什麼 有些東西是理性地就能分析出來的 不需要在那半天 你說三大類 你找多少種方案 肯定跑不出來三大類 在這三大類中間 我馬上就可以找回來 最簡單的是什麼 對不對 然後設計到 所以它就既包括了週轉鈴系這張的內容 就是鈴系這張的內容 也包括了齒輪那張的設計內容 對吧 所以是一個綜合的題目 謝謝 下面我們請第三個題目 那個抽到主講的那一組上來 咱們稍微抓緊點時間 大家好 我們是來自金絲絲班的正義 袁兆輝 小劍 吳雲 吳文順 我們今天和大家一起討論第四題 題目大家相信也都看過了 是通過設計一個機構來實現 圖中所示的這個運動軌跡 由於題目沒有給這個軌跡具體的分佈情況 也就是說我們不確定 它是在一個平面上 還是在一個空間的立體位置 因此我們給出的方案當中 大部分都是一個固定的機構 也就是說可以將物體固定在一個確定的位置 而不會由於重力或者其他情況 而滑動到別的位置 相信大家看到這個題目第一個想法 最簡單的機構也就是皮帶輪了 因爲它的結構很簡單 並且可以很簡單地實現 兩段圓弧和兩個切線這樣的一個軌跡 但是由於撓性傳動機構 它畢竟不是鋼底 所以它在傳動的過程當中 無法非常精確地吻合這個軌跡 並且爲了使兩條皮帶或者鏈條 能夠儘量地直一些 也就是說和這個軌跡符合得更好一些 我們必須使這兩個軸之間的 這兩個軸所受到的橫向的力將會很大 如果不是很大的話 那麼皮帶將會鬆弛 或者鏈條也將會鬆弛 而無法實現題目所要求的這個目的 我們的第二個方案就是通過四杆機構 四杆機構也是我們最開始學這門課程 最開始接受到的一個很簡單的機構 我們可以很簡單地通過連桿曲線圖譜 來查得一個近似的曲線 來近似地模擬出題目當中所給的曲線 或者也可以通過計算機模擬 也是比較容易的 但是它的缺點就是 無法非常精確地符合這個曲線 無論模擬的怎樣精細 這是由於四杆機構的它的自由度爲一 所以是不可能完全地符合題目當中所給的曲線的 連桿曲線圖譜我再說一句 我們那個查了一些老圖譜館的老資料 但它那個曲線可以大概近似是一個兩段圓弧 加一個近似直線的一個東西 但是問題比較大就是在什麼呢 在那個半徑比較小的一端 它這個圖譜據我們看 它往往是一個比較偏尖的一個東西 所以說這個東西就是四杆機構 比如說我們可以在這個中間杆 這個位置接觸一根杆來 然後看看這一點的軌跡 它可以形成一個類似於這個 兩段圓弧一個直線 兩段直線的這麼一個軌跡 但是它只能近似逼近 主要是我們覺得就是在那個兩個尖端的時候 它走的肯定不是一個圓 會出現一個尖點 並且我還想說一點就是 如果考慮到工程當中的應用 也就是說在這個連桿上面連出一根杆的話 由於我們想實現這個軌跡 因此我們無法固定這根杆的長度 也就是說它有可能很長 有可能很短 如果過於長的話 在這個點那麼它受到的力將是相當的大 所以這個具體的實踐 還需要根據具體的情況來分析一下 我們設計的第三個方案 就是凹槽導軌機構 這個機構也許是可以和這個 題目當中所給的曲線 符合的最好的一個了 只要我們製造的精度足夠高 要達到製造的精度足夠高 也許是這個機構的一個最致命的弱點 由於這個滑塊是在導軌當中運動的 因此如果兩條導軌的兩側製作的 如果稍微有一些不同 也許這個滑塊就會在其中晃動 或者由於直徑的減小 它會卡在某一個地方動不了 因此它的這個加工精度要求高 並且它如果能夠加工得很好的話 那麼它的運動軌跡的精度 也是這裏面最高的 它的結構也非常簡單 下面我們還設計了雙凸輪機構 也是老師上課向我們介紹的很多的 我們從雙凸輪向外面 實際上是一個並聯機構 從凸輪一路是通過一個轉動輔和一個移動輔 然後最後通過兩根杆 或者通過一個十字形的雙套筒 或者是通過一個兩根杆加上三個轉動輔 這樣通過因爲兩根杆加上三個D輔來實現這個軌跡 由於它的動力輸出 也可以通過兩個滑動輔來實現 這個機構最大的優點就是 我們甚至都不需要設計 我們甚至直接可以就拿紙筆 就可以在一張紙上畫出這個凸輪的形狀 因爲它的位置完全是符合指表座標系 因此我們也可以直接計算出兩個凸輪的半徑 然後再只要把它們的角度固定好 我們就可以很好地來計算出凸輪的形狀 剛纔我們還忽略了一個問題 就是移動輔它在生成軌跡的時候 有可能這個軌跡是有一個作用力的 而如果這個作用力過大 也就是說我們需要對這個滑動輔 它的潤滑性要求很高 如果這個地方的阻力比較大的話 那麼凸輪驅動這個滑動輔在上面運動 將需要很大的力 擺動輔 轉動輔還有一個問題 就是由於它的作用力是通過一個杆來作用的 但是這個杆的長度我們雖然可以在設計之前設計一下 但是它卻不一定能夠百分之百地符合這個形狀 因此我們需要在後期再進行一下它的伸長或者縮短 也就是說這種杆的長度實際上 我們也不是完全可以由人爲確定的 因此它的傳力特性 也需要根據這個曲線的具體形狀來進行一下判斷 由於我們剛纔向大家介紹的都是連續機構 然後我們最近還學了間斷間歇性機構 這個是我們組在後來想到的一個 我覺得是有幾個亮點的方案吧 第一個亮點是 大家可以看到我在這個圖上並沒有畫一個軌跡 只是畫了三根杆而已 加上機架就構成了一個四杆機構 而怎麼樣實現這個軌跡呢 這個四杆機構它是可以上下動的 包括像這根杆可以讓這個軸轉動 那麼它通過這樣轉動 然後這個杆通過讓這個軸的轉動 使得這一根連桿它能夠從這個位置變到這個位置 從而形成了一個像題目中所要求的這樣一個軌跡 大家聽懂了嗎 就是通過一個簡單的四杆機構 使得它模擬出一個皮帶輪的這樣一個軌跡 那麼怎樣能夠讓這個點走這樣一個軌跡呢 那麼就是說我們在這兒再加了一個杆 然後一個套筒 當兩個時間能夠比較好的做到同步的時候 當這個套筒從這兒走到這兒的時候 整個這個四杆機構它是停在這兒的 然後等這根杆和這個杆的交點達到這兒的時候 這個四杆機構開始轉動 然後從這兒一直轉到這兒 此後的話 這根杆繼續轉動 然後這個杆這個交點從這兒一直到這兒 然後這個四杆機構再轉一次轉回來 使得它這個交點能夠模擬出一個那個皮帶輪的軌跡 而其實我們在設計的時候發現這個是有很多問題的 比如說 比如說爲什麼一定要設計成兩邊 這個點這個杆是這樣轉動 這個杆是這樣轉動 而不能兩個同方向轉動 同時順時針或者同時逆時針轉動 這個在開始設計的時候 嗯 我們其實設計是同方向轉動 但是實際實現發現有問題 因爲如果你要在他這樣轉 然後轉回來的話 他也是這樣轉轉回來 那麼實際上他們倆的傳動比就應該是1比1 但是對於實際這個情況來說的話 他從這轉到這和從這轉到這的角度 以及他從這轉到這和從這轉到這的角度的比是不一樣的 也就是說他們在一個過程中的傳動比大於1 一個過程中的傳動比小於1 那麼通過一個機構很難實現這種傳動比的變化 所以我們討論的方案是他從這個點轉到這個點之後 他從這個點同時轉到這個點 然後回來的時候 就是他倆同時走這個原路返回 那麼這樣可以通過一個間歇機構 使得這個控制這個四連桿機構 他能夠停止轉過去停止再轉回來 從而模擬出一個皮特倫的軌跡 對 這是第一個 就是對於這個軌跡我需要說明的地方 第二個需要說明的就是說 這兩個杆怎麼樣能夠同時達到一個間歇 有一個間歇機構控制能夠達到一個正轉反轉和停止 那麼就是通過這樣一個間歇機構的圖 這個是可以說應該是上課老師展的PPT裏面那個圖摘下來的 然後通過這個實現一個間歇的轉動 相信大家上課都已經聽過了 那麼我就不再說了 關鍵是怎麼樣通過這個實現他一個正轉和反轉的切換 我們的設計思路是這樣的 就是這是一根杆 然後通過它的轉動使得整個機構 使得下面這個機構能夠間歇的轉動 那麼我們不妨把這根杆伸長 伸到這兒來 伸過來 整個伸過來 然後在這兒我再加一個這樣的 在這兒我再加一個這樣的機構 當這個機構轉完半圈之後 那麼其實這個 怎麼說 這個控制這個點轉動的機構已經到這邊來了 但是伸長了之後 在這兒它還有一個可以控制這個東西轉動的機構 那麼當它轉完半圈之後 它到這兒來了 它再轉一下 下面這個機構它又能轉回去 就通過這麼一個機構來使得它一個 來達到它一個正轉和反轉的目的 我們就不需要再設計兩個進行機構 來同時來間歇的控制它的正轉和反轉 然後對於這個正轉和反轉之間的間隙 這段時間 其實可以通過改變這根軸和這個機構的這個距離來改變 來達到 比如說我把這根軸挪上一點 然後使得這個圓盤變大一些 那麼它其實只有在很小的一部分 在它整個轉動圓周轉動的很小一部分的時候 能夠和這個機構碰到 而我調節這個轉過碰到這個碰到了這個時間 和它整個圓周運動這個時間比來達到它這個間歇機構 來達到那個四杆機構 它停止和從一個位置換到另一個位置的這個時間比 從而實現上頁圖中模擬出這樣一個軌跡 這是我們所想到的一個比較複雜的一個實現方法 而對於這個轉動的話 其實可以通過一個齒輪或者是什麼 通過個齒輪齒輪器來和這個實現同步就行了 來和這個轉動實現同步就行了 那麼這個方法是我們在討論了比較長時間之後得出的 而且我覺得這個方法可能相對說它的缺點就是 第一個它經過的這個機構 算是以上我們所說的一些方法中最複雜的一個 而且它用了很多不同的機構和不同的這個傳動方式 使它這個機構可能穩定性不是很好 而且成本會相對來說非常高 而且它這個精度可能也不是很好 但是爲什麼我們要說那個 就是因爲我們覺得在這個機構設計中 可能還是有很多我們所想到的一些亮點 值得以後的方案設計的一些借鑑 謝謝大家 相同的我們就不說了啊 把那個不同的 大家好 我們是來自汽車系的小組 宋華陽 郭瑞 端端端和譚維絕 那我是宋華陽 今天非常榮幸來代表我們組給大家講一下 我想剛纔組主要是通過對一些那個細節的設計 他是通過進行一些那個細節的設計來來講這道題 那我們組我想是從主要是這個題的解題思路上來說一下 就是怎麼樣去做做做這樣的一道題 我們像我們將會從以下這四個大方面來說 首先是這個題目分析 我覺得題目分析還是挺重要的 雖然說那個剛纔那個主也已經介紹過了 但是我覺得想想要把這道題做好的話 有一個清晰的思路是非常重要的 那麼本題是一道要求設計機構的問題 我們拿到這道題之後 就首先想我們已經學過的有哪些機構 那我們學過了已經學過很多機構了 就是簡單機構的話 有連桿啊 突輪啊 齒輪啊 然後組合機構包括並聯式反饋式複合式 突輪連桿 齒輪連桿 突輪齒輪等等 然後包括後面介紹的一些其他的常用機構 腦性機構啊 開試鏈機構啊 然後那麼我們在總結完了 我們學過這些機構之後 我們把它分類 我們學過的這些機構按照功能來分 無非就是PPT上顯示的兩大類 一類是我們要實現複雜運動規律 那麼另一類就是我們要實現複雜運動軌跡 本道題當中呢 我們的這個目標就是要實現複雜運動軌跡 所以我們來考慮 以下的這些機構 那麼要實現運動軌跡的話 我們運動軌跡也可以分成兩大類 一類是直線 一類是曲線 那麼我們如果要實現這種直線軌跡的話 我們以前學過的一些包括這個連桿機構啊 然後包括某些組合機構都可以實現這樣的功能 那麼曲線軌跡的話 我們就利用那個突輪連桿機構 齒輪連桿組合機構 行星輪啊 包括行星輪器與連桿組合機構等等 都可以實現這樣 然後我們簡單分了分了一下類 然後我們就按照我們總結出的這樣的思路 一步一步一步的走 想想我們怎麼樣能夠通過這些機構來實現 我們本道題所要達到的這樣的一個設計要求 那麼下面就是我們的機構設計部分 首先就是最簡單的這個撓線機構 剛纔上一組也介紹了這裏不再細說 我們把它分成了皮帶輪機構和鏈輪機構這兩大種 那麼再下面我們想到就是這個開車墊機構 我覺得這個也是比較容易能夠想到的 這個是平面圖 這個是它的那個立體圖 我們看我們是那個沒有上一組想那麼深 他們想還可能是這個空間是這樣 我們是隻認爲它就是這樣的一個平面內的這樣的一個運動 然後這樣我們用一個具有三個自由度的開車墊操作器 就非常容易實現它的軌跡 那麼在這個圖示的這個開車墊機械臂當中 X方向的移動Y方向的移動 就可以讓這個機構能夠在平面XY的直線上實現這樣的軌跡 那麼由於機械臂它還有一個轉動的這樣的自由度 所以那麼在平面上就可以實現題目中當中所要求的 由直線以及圓弧所組成的這樣的一個封閉的圖形 開車墊它各個關節參數就要根據它末端取引器的位置和姿態來確定 老師在課上已經介紹過了 就是用那個反向運動學用幾個關係求解得出 那麼下面我們非常容易想到就是簡單機構的當中的一種 就是我們的那個連桿機構 連桿機構包括四連桿機構和五連桿機構 然後就是簡單的一個簡圖 那麼就是在學習四連桿機構的時候 剛纔上一組也講過了 他們那個四連桿機構只能是實現一個近似的 因爲我們當時學解析法的時候 我記得是講過只有只能實現九個點精確的點 然後這個裏面我們就還涉及到了一個問題 就是說無限多和任意多的問題 我們當時學的時候是說四連桿機構 它可以實現無限多種這個軌跡 但是我們這道題 但是就是這道題當中我們需要明確的一個 就是無限多它並不等於任意多 就好像是一個數列 就是比如說自然數列它可以有無限多個數 但是我要取一個有理數 它可能就不在這個當中 我覺得這道題也是屬於跟這個可以近似類比 我們要取的是一個任意的這樣的一個軌跡 它可能不在我們四連桿機構所能設計的 這無限多的軌跡當中 這也就不在其說了 然後下面就是應該重點說的 這個就是我們這個組合機構 是比較複雜的設計 我們的設計方向主要有兩個 一大類是齒輪連桿的組合機構 另一大類是凸輪連桿的組合機構 那麼首先看的就是我們的齒輪連桿組合機構 圖中這個是一個並聯式的組合機構 它是由這個五連桿 就ABCDE和這個定軸齒輪AOE 它們組成的 那麼通過這個主動輪A轉動 帶動從動輪E 然後給五杆機構一個確定的這樣的運動 因爲五杆機構它不是兩個輸入 然後有兩個自由度 這個M點的它的軌跡 就可以在一個很長時間內 是一個不重複的曲線 那麼要實現它給定的 這個提中要求的曲線運動 就需要合理的設計各個杆的長度 包括我們這個齒輪的尺數 完成機構一個循環運動 它的那個轉數是兩個齒輪 A和E它的尺數的最小共倍數 那麼接下來的就是我們的 凸輪連桿組合機構 那麼這部分我們一共設計了四種方案 首先是第一種方案 這個方案它是由這個凸輪機構 和一個五杆機構ABCDE組成的 那麼這個機構它是 就我覺得從圖中就挺容易就看到 而且是一個最基本的 這樣的一個凸輪連桿的組合機構 然後就不再詳細講了 然後下面這個第二個 第二個這個也是 用一個五杆機構作爲基礎機構 然後用一個那個自由度爲1的 這個凸輪作爲附加機構 然後用雙連凸輪 兩個輸出將那個五杆機構封閉 固定一個輸入 根據輸出就可以得到 另外的一個輸出的這樣的運動規律 然後這個是我們的第三個方案 這個就是我們從書上的 一道例題得到的靈感 就是說依然是從兩個凸輪白杆輸入 不同的是輸出給兩個子機構 是兩個四杆機構 然後再輸出給我們的那個基礎機構 就是圖中的這個五杆機構 最後再輸出我們所需要的這樣的軌跡 下面是這個最後一種機構 這個是基礎機構呢 是一個十次滑桿機構 然後附加機構就是兩個凸輪 當凸輪轉動的時候 它會帶動我們那個二和三移動 然後給四杆移動復一個確定的運動 然後使這個.m描繪出複雜的這樣的運動軌跡 實際上它從實踐原理上是把這個運動來分解 把這個運動分解成X方向和Y方向 這個也是我們後面詳細設計的一個機構 所以那個在這裏就簡單先帶過一下 那麼設計了這麼多種方案 我們就會對這些方案進行優缺點比較 綜合了各種優缺點之後 最後來確定我們將要使用哪一種方案 進行我們的這個詳細設計 然後這個是腦性機構的優點缺點 都列在這裏了 大家簡單看一下 我就不一一講一說 時間也挺緊張的 然後這個是我們的開機鏈機構 這個是連桿機構 包括我們的四杆機構和五杆機構 然後是我們的這個齒輪連桿組合機構 這是凸輪連桿組合機構 那麼這裏面就是要說 要說一下就是我們這個凸輪連桿組合機構 它的優點就可以得到 比較精確的這樣的軌跡 然後同時的相對設計就比較簡單 可以用做圖法 用做圖法就可以得到 凸輪的那個形狀和尺寸 而且在大多數的實際情況下 便於佈置和依託 從總體上來講 這個凸輪連桿組合機構 它既發揮了凸輪連桿 兩種基本機構的特長 同時又克服了各自的侷限性 那麼相對單一的凸輪機構 它可以實現這個從動鍵整週迴轉 那麼相對於單一的連桿機構 它可以準確實現工作要求的複雜運動軌跡 所以它是一個比較理想的方案 下面我們就將會對凸輪連桿方案 進行詳細的這樣的設計 首先我們來分析一下這個機構的特點 那這個機構是由自由度爲二的 四杆四移動腹機構 和兩個滾子從動盤狀凸輪機構組合而成 那麼其中這個四杆四移動腹 我們把它作爲基礎機構 凸輪機構作爲附加機構 然後採用並聯組合的方式 由凸輪帶動二和三移動 給四杆四移動腹一個確定的運動 用點M來描繪出複雜的運動軌跡 那麼所選的這個凸輪機構的特點 我已經列在這裏了 然後下一步就是來選取運動規律 這個運動規律就是由於 由那個運動軌跡的限制用足足法來做出來 再下面就是我們詳細的 這樣的一個做圖的這樣的步驟 這道題在書上有一個 有一個那個類似的題目 然後大家也可以參照書上給出的步驟 來進行那個做 然後我現在就是 不一條一條的詳細說了 主要就是通過這個軌跡來把我們那個 兩個凸輪的那個位移的曲線畫出來 然後再用反轉法 把那個凸輪的那個設計出來 就跟前面的第一題類似 然後這個是我們畫出的那個圖 就是用一點一點 這個點都是不均勻的取的 爲了那個增強它的精確度吧 其實這道題可以是用那個 馬特拉平衡來做 但是由於我們水平線這個原因 就沒有做 然後就最後設計出來的圖 就是這樣的 然後下面呢我想對這個題目進行 一下那個小結 就是說就是我們當時討論完這個題目之後 想到了兩個非常 想到了幾個核心的問題 一個核心問題就是我們如何來實現複雜的運動軌跡 那麼通過我們設計完了 這些方案之後 對方案進行總結 我總結出來底下這三種類型 一種就是說我們把曲線運動 分解成兩個比較簡單運動的疊加 就比如說我們後面最後詳細設計的 那個分解成X方向和Y方向的那個 然後另外一個就是把我們 我們事先要做的這個運動模型做好 然後我就讓我的對象點 按照我的模型運動 就像我們那個腦性機構 就是用這種方法 再一個就是我直接控制對象點的空間位置 我就讓那個點在什麼地方 就是我們那個連桿機構 就是這樣的原理 那另外一個就是怎麼樣實現精確 精確來實現這樣的運動軌跡 這個一個就是我剛纔在說四杆機構的時候 已經涉及到無限多和任意的這樣的一個問題 要考慮到這一點 另外一個就是要實現它的話 就是以運動軌跡爲出發點來考慮問題 那麼對於凸輪或者 這個變傳動比滾輪的這樣的方案呢 爲了保證它的準確性 就要以從動件的運動爲設計模板 然後再用從動件的運動 來導出凸輪和滾輪的輪廓線 其實也是一種反推的這樣的一種思想 那麼以上就是我們簡單的一些思路 最後我們做了一個 ProE的這樣的一個仿真 大家來看一下 我們這個就是我們設計的那個 曹凸輪 就是詳細設計那個方案的一個運動 然後這個運動軌跡線 下面那個運動 我們沒把它那個線做出來 因爲技術上沒實現得了 所以就大概先空間想象一下 看那個點想一下的那個運動 大概是這個樣子的 然後這個機構是這個樣子 然後我們的 謝謝 咱們先對這個宋華陽 這個講的這個題目 他們討論的這個東西 然後提問 有沒有什麼問題 然後咱們待會再回到第一組講的這個 有沒有問題 有沒有我們給他鼓鼓掌 那個思路還是很清楚的 對吧 然後整個從這個問題的出發點 然後到分析解決的途徑 然後多種方案的比較 最後選擇一種 便於設計的方案 那麼這個題目呢 也是目過去的一個考題 就是要能夠給出多種方案 並且能夠從多種方案中 選擇一種方案 我沒有說是最好的方案 就是你覺得哪個方案設計起來容易 你因爲在考試嘛 有限的時間內你能設計出來 那麼我們這裏給的是一個 實現複雜運動軌跡的一個例子 那麼大家也可以想 如果實現複雜運動規律 又該怎麼設計 又能構思出哪些方案 所以這個題目呢我想先這樣 就是看對我們剛纔第一組 給出的方案有沒有什麼問題 有沒有 都聽懂了嗎 我反正沒先聽懂 就是這樣 他們給出了很多種方案 有些是很有創意的一個方案 那麼今天時間關係呢 我們把他最後給的那個方案 我估計大家沒有怎麼聽得明白 然後我們留到課後以後 我們去交流去討論 總歸是他 從多種多樣的方案中間 多種多樣的思路中間 去給出了大家一個想問題的一個出發點 那麼 當然他不是最 他們自己也講了 不是最簡單的方案 那麼沒有問題呢 我想把這第三題給小結一下 那麼這個題的主要的 問題呢 通過這個討論 主要想解決這麼幾個問題 第一個問題就是要 充分利用發散思維的方法 因爲我們學了那麼多種機構了 發散思維的方法 能夠構造出多種方案 這是我的最基本的要求 那首先就是你知道實現複雜運動軌跡 有哪些方案 有哪些機構可以實現 先從最簡單的基本機構考慮起 然後再來 考慮複雜的機構 每一種機構它都會 有一些問題 精確實現這個軌跡都會有些問題 那麼根據這個問題 它存在什麼地方 然後我的對策是什麼 我就能夠找到多種多樣的方案 所以這個方案 絕不只是三種五種 剛纔宋浩陽已經給出了七八種了 那麼我們可能還能給更多 比如組合機構中間 即使說 突輪連桿組合機構 你也能夠給出更多更多的方案 這些方案中間 當然有些是 你要找出來既能夠精確實現 又能夠設計簡單 這樣的方案 那麼這是我這個討論題的 第一個目的 那麼這個目的就是說 希望大家能夠根據實現的功能要求 根據我們所學的東西 能夠綜合地來考慮 能夠構造出多種多樣的方案 一般的情況下 我會要求大家構造 三種以上的方案 首先你構造的這個方案 理論上是能實現的 就說得通 然後簡圖要畫得正確 因爲剛纔我們看有的那個簡圖 我沒說有的地方 比如機架應該怎麼畫 就是要畫得正確 讓人家能夠看出來 你這個東西到底是個開實驗機構 還是個閉實驗機構 哪些是機架哪些是原動件 哪些是自行構建 這是要討論的第一個問題 希望大家能夠複習的時候注意一下 第二個問題 就是說具體機構的設計 我們不能說給出各種各樣的方案 這個方案怎麼設計我不會 就是說這個方案能夠實現 理論上確實它能夠實現 那麼怎麼設計 也要能夠 具體地來講可能涉及到 組合機構的設計方法 特別是符合式組合 這種設計方法 最基本的要求 圖靈連桿組合機構的設計你肯定應該會 因爲齒輪連桿組合機構的設計太複雜了 我們沒有具體地要求大家 這是關於這個題 那麼我想對今天這個討論課 因爲時間有限 然後通過這三個題目的討論 實際這三個題目 就是說 都是過去考過的題目 也都是過去考過的題目 不同時間考過的題目 總的給大家傳達一個信息 就是通過這門課的學習 我們還是希望能夠 根據實現某一種功能 能夠構造出多種方案 然後能夠提出改進方案的設計 並且能夠做具體的設計 能夠做具體的設計 在實現同樣功能的前提下 那麼方案越簡單越好 設計越容易越好 總歸評價的標準是這樣 然後課後呢 我們希望大家把這三個題目 都按照我們的要求 就是除了你們相同的地方 允許你們是一樣的上交 那麼其他的 除了你們組負責那個題目以外 其他的兩個題目 也都要按照我的題目要求做出來 那麼特別要有討論 你當然也可以吸收 今天討論課中間別人的做法 但是你最後總要有一個選擇 選擇完了以後 我要做一個完整的設計 那是你自己的這個東西 因爲今天最後一個題 這個軌跡我給的是太特殊了 你當然可以用別的機構來 那麼如果這個軌跡是任意的 那可能很多方案是不可能行的 比如說你那個 皮帶輪啊鏈子啊可能就不行了 那個方案 如果是說太特殊的話 那麼今天最後一個題的 第一組同學說的 他實際上給出了一種方案 就是說一個滑塊 一個導杆 一個滾子 在那個槽 那個拖輪槽做的本身就是我要求的軌跡 那個實際也反映了一種 就是說我們過去有一種加工拖輪的方法 叫做抗磨拖輪 就是說我要求實現那個東西 我就拿一個東西來做一個 做一個模板 然後對應的那邊加工出來的就是那樣的東西 它實際也反映了一種非常簡單的方案 那個軌跡要求也是任意的 都可以 順便給大家糾正一個說法 我們 只說這個機構是串聯組合 還是並聯組合 而不提它是個並聯機構 因爲現在對並聯機構有一個 有專門的定義 順便糾正一下 今天課就到這 耽誤大家時間了 謝謝大家