機械原理與機構創新設（shè）計（jì）

一、引言（yán）
        "創新是（shì）一個民（mín）族進步的（de）靈魂，是（shì）國家興旺發達的不場動（dòng）力"。當今知（zhī）識經（jīng）濟時（shí）代，各行各業（yè）為了適（shì）應激烈的競爭，對創造型（xíng）人才（cái）的渴求與（yǔ）日（rì）俱（jù）增。作為堵養人才的教育領城（chéng），對（duì）學生創新能力的培（péi）養已（yǐ）得到（dào）前所未有的高度重視，培養學生（shēng）創新能力已（yǐ）成為高校一項重（chóng）要的教改內容，努力培養出創造型的人才是我們每一（yī）位教師（shī）貴無旁貸的資任。機械原理課程是（shì）一門實踐性和創新性（xìng）很強的技術（shù）基（jī）礎課程，機械原理方麵的知識，在新機械的創造中起到不可或缺的基礎作用。因此（cǐ），我們在教學（xué）中，不（bú）僅要使學生具備堅實的機械原理知識，還要重視培養（yǎng）學生的創新意（yì）識和創新能力。
二、機（jī）械原理知識在機構創新設計中的指導（dǎo）作（zuò）用
機械原（yuán）理課程研（yán）究的內容主要包括幾個方麵:（1）機構結構分析的基本知識。研究機構的組成及機構運動簡（jiǎn）圖的（de）畫（huà）法（fǎ），機（jī）構具有確定（dìng）運動的條件以及機構的組成原理及（jí）結構分類。（2）機構的運動分析。無論分析現有機械還是創新新的（de）機械，分析機構的運動都是必不可少的。（3）機器動（dòng）力學。（4）常用（yòng）機構的分析與設計。（5）機械傳動係統運動方（fāng）案的（de）設（shè）計。由機械（xiè）原理課程研究的內容不難看（kàn）出，機械原理的知識在機構創新設計中（zhōng）具有重要的指（zhǐ）導（dǎo）作用。同時，這門課程也為學生提供了極為（wéi）廣闊的（de）創新天地。
常用機構是指機器中普通使用的機構，如（rú）連杆機構（gòu）、凸輪機構、齒輪機構等。各（gè）種（zhǒng）機器，即便是非常複雜的機器，其機械部分也無非是由常用機構組合而成。所以，機械原理中關於常用機構的運動及工作特（tè）性（xìng）的分析及其設計方法，這些知識對於進行機械創新設（shè）計來說都是必須具備的基礎知識（shí）。如要求設計一具有曲柄和急回運動的機構，在進行機構（gòu）方案設（shè）計的過程（chéng）中，必須應用到機械原理中機構具有曲柄的條件和急回運動的條件以及機構設計的知識，才能使所創愈的機構達到設計要求。
2、機構的組成原理-機構創新（xīn）設計的基本（běn）原理
任何平麵機構都可（kě）以看作是由若（ruò）幹個基（jī）本杆組依次聯接於原動件和機架上（shàng）而成的，這就是機（jī）構的組成原理（lǐ）。顯然（rán），機構的組成（chéng）原理對於我們進行機構的創新（xīn）設計具有十分重要的指導意義。當我們設計新機構時，根據機構的組成原理，可先選定機架，所取原動件的數目等於機（jī）構自由度數，並將原動件用運動（dòng）副（fù）與機架相聯，然後，再將若幹個基本（běn）杆組（zǔ）依次聯接與原動件和機架（jià）上（shàng）即可。我們將二個II級杆組（zǔ）構件2與3和構件4與5依次聯（lián）接於（yú）原動件1和機架6上，便得到一（yī）個六杆（gǎn）機構。
依次類推，可創愈出各（gè）種各樣型式新穎、用途各異的機構。可見，這樣的練習，可提高學生學習課（kè）程的興（xìng）趣，有利於激發學生（shēng）的創造力和能動性。
3、機構具有確定運動（dòng）條件-檢驗、修改設計（jì）方（fāng）案
我們所創憊出來（lái）的機構應當能夠按工作要求進（jìn）行運動和動力的傳遞與變換，因此，當原動件按給定（dìng）的（de）運動規律運動時，其餘構件的運動應當完全（quán）確定。能否滿（mǎn）足這一要求呢?應用機械原理中機構具有確定（dìng）運動的條（tiáo）件，便可方便地得出結（jié）論。機構的原動（dòng）件（jiàn）的數目應（yīng）等（děng）於機構的自由度數目。這就是機構具有確定運（yùn）動的條件。據此我們可檢驗（yàn）所創愈出的機構是否具有確定的（de）運動並進行修改。為某一（yī）創意的機構設計方案，根據文件[1].[2]，我們計算其自由度F.F=3n-(2P1+Ph)=3*4-(2*6)=0，表（biǎo）明（míng）不能動。為使（shǐ）之能運動（dòng），應增（zēng）加（jiā）自由度，如果隻有一個原動件，根據機構具有確定運動的條件，增加一個活動構件和一個低副，便可達（dá）到目的，修改後方案如圖2b所示，當然（rán）還有其他的修改方案。
4、機構的變異-創（chuàng）造新型機構
當所（suǒ）選機構不能全麵滿足要（yào）求時，我們可以通過改變構件的結（jié）構形狀、運動尺（chǐ）寸、更換機架或（huò）原動件、增加輔助構件等方（fāng）法獲得（dé）新（xīn）的機構或特性。如在棺輪機構（gòu）中，如果將（jiāng）棺輪的直徑增大為無窮（qióng）大，核數為（wéi）無窮多，那麽柑輪機（jī）構就變異為圖3所示的間歇直動（dòng）的相條機構。不難粉出，學（xué）習機構變異方（fāng）法，可以激發學（xué）生的創造（zào）性思維，設計出畜有創（chuàng）意的機構方案。
三、機構創斷設計實踐
機械原理是機械類各（gè）專業必修的一門重（chóng）要技術基礎課，它在專業教學中占有十分突出的地位，在機械原理教學中加強創新能力培養對學生（shēng）今後（hòu）的成長具有舉足輕重的作用。為此，各校都表（biǎo）現出前（qián）所並有（yǒu）的重視，紛紛加大經費投人，改普教學條件。機構創意組合或機構（gòu）組（zǔ）合創新實驗台，便是寓機械原涯知識於其中，用於加強學生創新（xīn）能力培養的新型全學設備。學生做實驗時，應用所學的機械原理知識進行創意構思，根據自己的創意構思，拚裝出各種掃構模型，然後進行模擬演示，據此修正自己的設計（jì）使之完（wán）菩.更為先（xiān）進的機構創意實驗台，還具有參數可視化分析功能，可檢測構件的（de）運動參數，並（bìng）通處計算機（jī）顯示運動曲線，從而了解機構運動規律（lǜ）及返動狀況，便於（yú）修（xiū）改設計方案。通過機構創新拚裝多驗，可以大大提高學生的創新意識和實踐動手能力（lì）機械原理知識與（yǔ）計算（suàn）機的（de）結（jié）合，更（gèng）是使（shǐ）得機構創親設計的手段得以迅速發展。隻要擁有機構（gòu）設計與分析（xī）的軟件，便可以（yǐ）在計算機上方便、快捷地進（jìn）行各乖機構（gòu）創新設計並進行運動仿真。我校曆來重視在掃（sǎo）械原理教學中加強創新能力的培養。我們在現有合機械原理（lǐ）實驗室的基礎上，建成了一個開放的機和創新設計實驗室。組建學生創（chuàng）新設計興趣小組（zǔ），勞（láo）分發（fā）揮團隊作用進行創（chuàng）新實踐。課堂上，教師進行創新示範啟發，課後師生互（hù）動，通過應用有關設（shè）計車件在計算機上進行創新設計，利用機構創意組合掃裝實驗台，拚裝各種創意抓構等各種途徑，實現自我的機構創新構思（sī）。有的創新小組，在老師的指導（dǎo）下長期堅持進行創新實踐活動，製作出了不少機構倉新實物作品，並取得了較好的效果。我校學生所衫計的（de）作品"可伸縮（suō）折登帳篷"和（hé）"數顯增力扳手"分另獲第一屆中南地區（qū）大（dà）學生機械創新設計大賽二等歲和三等獎。2006年我校選送（sòng）了（le）五件作品參加第二屆全國大（dà）學生機械創新設計大賽廣西賽區比賽，連部作品均獲獎（jiǎng），其中（zhōng）圖4所示的（de）"三位一體健身器和（hé）多功能（néng）手持健（jiàn）身器（qì）"分（fèn）別獲一等獎的第1名和（hé）男4名。"三位一體健身器"還被自治區推薦參加第二屆全（quán）國大學生機械創新設計（jì）大賽，並獲得三等獎我（wǒ）校機械原理（lǐ）課程也被評為自抬區級精品課程。

MY-519  空間機構創新組合及虛擬演（yǎn）示（shì）實（shí）驗台