空間連桿機構的構型方法和設計感悟

作者：楊之勇

機構中至少有一連桿構件不在相互平行的平面上運動或至少有一構件能在三維空間中運動的機構。構成空間連桿機構。

空間連桿機構結構簡單，緊湊，由於空間閉式自迴圈連桿機構能構型某種特殊的需要和環境條件，特別適用於某些勞動機器人的機構構型，已成為奇缺的連桿機構構型選型之一。在一個空間較小的範圍內無論是力能傳送，還是專業操作機的設計，空間機構是有特殊用途的機構，比如空間擺轉機構等機構等，是很實用的機構型，研創空間機構是很有實際應用價值的工作。目前我們大學本科，機械工程只學機械原理，機構學和有關機構隻字不提，不講空間機構的組型設計方法。有機械工程專業也是細化了的離散化了純細專業，所以對於使用者提出設計專案和課題，不少人不會如何應對拿出設計方案。

此外，空間連桿機構可分為閉鏈型和開鏈型兩類。閉鏈型的空間連桿機構在輕工機械、車輛工程，農業機械和航空運輸機械中得到較多的應用。

空間傳動機構

空間傳動機構是早已普遍運用了，其中萬向聯軸節是汽車等機動車輛不可缺少的產品件之一。

空間

操從機構

輸入軸和輸出軸有一定角度的空間較小大環境中下的一種操從機構，常用於機動車輛操從機構設計中。

設計中應注意運動副的採用和自由度數的計算，以及系統摩擦與自鎖的力學計算

幾種實用空間實用應用機構的構型方法

空間實用機構的構型是生產的需要，從需要和功能出發去研究空間機構構型才是創新設計的根本方法所在。從特殊需要中會發現空間連桿機構的構型設計共性規律性特點。

組合生新質是組合法的利用，利用一種想法、利用已有的機構型，利用繼承與創新相結合的組合方法。

空間連桿機構是機械科學中的他山一角，是科學技術的一個方面；科學是關於系統要素間的關聯，和關聯關係的學問，而不是分科的學問。

科學和技術成果是創造性思維的產物，創造性思維變現在有意識的努力和潛意識思維活動的結合。有意識的努力和潛意識的思維活動是互動促進的，能在問題百思不解的情況下潛意識思維活動更有利於開闢思路，意外地抓住解決問題的契機和鎖釦。

空間機構創新構型方法：在三維空間中某一平面

某種特需曲線機構+某一平面中某種功能配用機構→新空間機構

特需曲線機構與轉移副的組合——生成空間回擺機構

利用空間中某一平面契貝謝夫近似直線運動機構+與之垂直的平面中的移轉機構+配置某連線副→新的空間回擺機構：

空間回擺機構可用於某些工藝動作的勞動機器人，擺動近似平面運動，回程有抬起動作，比如用掃除掃地簡單勞動機器人機構。或輕工、農機等領域的簡單勞動機器人機構設計中。

特需曲線機構與所需配置副的組合——生成空間回移機構

本空間回移機構的特需曲線機構為契貝謝夫近似直線運動機構與工藝裝備所需運動機構匹配設計組成空間回移機構，回程有抬起動作，可用於輕工，農機等行業機械設計中的機構組成部分。

設計的關鍵是

利用一種想法或某些成熟技術機構，做依託，與所需功能部件結合，實際也是機構型綜合和數綜合的理論與實際的結合。也是一種創新設計的嘗試。

當然如上所述可以創新設計出更多實用的空間機構的。可以設計出空間兩位機構或多位機構，

以及空間導引等機構。

空間機構設計和平面機構設計以及創新機械設計，關鍵都不是感念不懂，也不是數學公式和機械機構公式不清楚，是設計中的思維方式和思維能力達不到一定高度，實際也是人的無中生有的能力問題。

機械設計中的無中生有，首先要從學習型轉向研創型，學而知之是獲取知識的一個方面，不是全部，實際還有用中生知，急中生智的一個主要方面，槍炮沒出現之前沒有這個專業，後來槍炮無中生有了。能學到的東西都是已有的東西，沒有的東西是學不到的。

筆者是65年考入東重，70年畢業，畢業第二年在國有大企業搞出那樣多的機械手等創新設計，到南方用技術打工，沒接觸過電腦要求一週內要拿出電腦設計產品來，沒學過伺服、機械手，可是卻搞出填補行業空白的機械手操作生產線，沒學過空間機構，還要寫出空間機構的設計體會感悟的文章，這個原理在於觸類旁通，隔行不隔理，也在於點化、開化、轉化……的作用，科學作為人類文化中最具革命性的力量，就在於它的解放力，開化力。和精神趨同力，科學中沒有教條，只有悟性趨同，只有方法！