機械機構及應用（一）機械機構及其設計概述

###基本概念

機械機構是由若干個構件按機械原理組合而成的、具有確定相對運動的、能改變運動規律或變換運動形式的具有獨立作用功能的部件（或組件）。構件是機構的運動單元，它可以是單一的整體零件，也可以是由幾個零件組成的剛性結構件。

任何機械機構都有原動機（或原動件）、傳動件和執行件三個組成部分。為把原動機的運動變換為執行部分所需的運動或動作，要求傳動部分以若干合適的機構做運動規律的改變和運動形式的變換。

組成傳動部分的各個機構，他們各自都按預定的運動規律完成既定的動作，彼此相互配合，協調一致，確保整機按工作要求正常運行。可見，機構的功能和質量的好壞，對機器整體運作的優劣影響極大，所以機構設計是任何機械設計中至關重要的環節，務必全面分析和充分掌握。

任何機構都有其主動件（驅動件）和從動件（工作構件）。設計時，首先要明確主動件和從動件的工作性質和動作功能。主動件是指該機構的運動輸入構件，它可以是有動力器件（如電動機、氣缸、電磁鐵或彈簧等）直接驅動的構件，也可以是前一級機構運動輸出的構件從動件是指該機構的運動輸出構件，它可以是該機構完成某個動作的最終構件，也可以是與之聯結的後級機構的運動輸入構件，它的運動性質和動作功能取決於工作的要求。

著手機構設計時，應先根據該機構的工作性質和動作功能的要求，確定從動構件的類型和具體結構；再根據動力源的形式來確定主動件的類型和具體結構；然後決定連接主、從動構件之間的運動變換所需的構件。

對於有自動化要求的機構，尚需設計自動化控制系統。控制系統可採用電路的、氣路的或二者兼而有之的方案。

機械機構設計除幾何尺寸、物理性質、運動參數和運動軌跡外，所需元器件的配置和布局以及機械構件的形式和安排也十分重要，需統一考慮，在確定最佳方案後作具體的結構設計。

###設計要求

無論對主動構件或從動構件，機構設計都要考慮六方面的基本要求，即運動形式、工作行程、速度特性、工作周期、工作載荷和動力源。設計時，只有對這些有著充分的理解，才能獲得合理的設計方案和理想的應用效果。

####運動形式

基本類型：直線、迴轉、擺動及各自的間歇式運動。

其中兩種或以上組成的運動為複合運動

####工作行程

工作構件在完成某個動作時，所需的有效運動流程。工作行程分為：直線距離、擺動角度、轉動角度

####速度特性

工作構件（或從動構件、或輸出構件）的運動速度。

有直線運動的線速度、迴轉運動的轉速、角速度和線速度

1. 等速型-如齒輪傳動機構輸出端的轉速、鏈帶傳動機構傳輸物料的速度、斜面滑塊傳動機構從動桿的上下運動速度

2. 增速-減速型-如曲柄滑塊機構的滑塊運動速度、偏心圓盤凸輪機構的從動桿上下運動速度、曲柄搖桿機構的搖桿擺動速度

3. 速度連續多變型-如根據工作需要設計的凸輪機構從動桿上下運動速度

####工作周期

機構的工作構件完成一個動作所需的時間。體現機構工作效率的高低，是機構工作質量的一個重要參數。亦分直線、迴轉、擺動者

####工作載荷

對於受力不大的機構，不必過分地考慮承載能力，以簡化機構、節約材料、降低成本。若機構要完成較大的工作推力、壓力或扭力，則要全面分析機構的運動傳遞和動力傳遞的要求，擬定合理的方案選擇合適的動力源和較佳的省力機構。

####動力源

電動、氣動、液壓和彈力，分別對應電動機（包括電磁鐵）、氣缸、液壓缸和彈簧元件。複合運動機構中，常有多動力源。動力源的選擇，是根據應用場合和對機構的功能要求而定的。機構設計時，要先確定動力源的類型，因為機構的動作、結構形式和布局、尺寸大小、聯結方式和安裝方法等都與之有關。

###設計原則

####構件多功能設計

####運動變換機構簡單可靠

####合理的調節和定位設計

####「機-電-光」三結合設計