连杆机构运动分析指导
一、实验目的
1. 加强学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性，为机构创新设计奠定良好的基础。

2. 培养学生连杆机构解析法分析的能力。

二、实验原理
机构一般由两部分组成，一部分为机架和原动件及他们之间的运动副，另一部分由其他构件和运动副组成。

其中，前一部分称为基本机构部分，后一部分称为从动件系统。

如图1所示的机构可以分成如图2所示两部分。

两部分机构自由度之和等于原始机构的自由度，由于基本机构的自由度与原动件数目相等，等于机构的自由度，所以从动件系统部分的自由度为0。

在很多情况下，从动件系统可以进一步划分成更小的杆组。

我们把无法再分割的、自由度＝0的从动件连接称为阿苏尔杆组(Assur group). 例如如图2的从动件系统可以进一步划分成如图3所示的两个阿苏尔杆组。

在每一个阿苏尔杆组中，杆组内部各构件间连接的运动副称为内部运动副(inner pair内副)。

例如杆组DCB中的转动副C和杆组GFE中的转动副F。

每一个阿苏尔杆组中有一部分运动副与运动已知构件相联，这一部分运动副称为外部运动副（outer pairs外副)。

例如，阿苏尔杆组DCB中的转动副B和D分别和运动已知构件(原动件和机架)相连接，为外副。

阿苏尔杆组DCB通过外副B和D 与运动已知的构件连接后，形成了一个铰链四杆机构ABCD ，杆组DCB中的构件BCE和DC运动确定。

阿苏尔杆组GFE 通过外副E和G与运动已知构件（BCE 和机架）连接。

注意：转动副E不是阿苏尔杆组DCB的一个外副。

从阿苏尔杆组的安装顺序，我们可以看出杆组DCB是第一杆组，杆组GFE 是第二杆组。

我们可以得到机构的组成原理：任何机构都是在基本机构的基础上依次添加杆组扩展而成的。

注意只有在前面的阿苏尔杆组安装完之后，后面的杆组才能安装。

依据机构的组成原理就可以预先编写一些常用阿苏尔杆组的子程序。

这样，多杆连杆机构的运动分析就可以简化成简单的两步：首先，将机构拆成基本机构
部分和阿苏尔杆组，然后，根据阿苏尔杆组的类型和装配顺序调用相应的运动分析子程序。

三、实验方法与步骤
图1 图2 图3
1．实验前的准备。

预习本实验，掌握实验原理。

熟悉教师给定的连杆机构；（亦可自己选择并设计一个连杆机构，并画出其机构运动简图）。

让同学初步了解一下True Basic 常用命令及其使用。

编写了学习指导“True Basic 常用命令简介和True Basic 常见出错提示信息”的学习指导，详见“附件Ⅶ”。

掌握机构的组成原理和结构分析。

熟练掌握基本的二级Assur 杆组和Link 杆组的运动分析解析法，了解相应子程序的意义，懂得如何正确调用相应的子程序，详见“附件Ⅷ”——“常用二级阿苏尔杆组及其子程序”。

2．实验步骤：
（1）连杆机构结构分析
先去掉机构中的局部自由度和虚约束；计算机构的自由度，确定原动件；拆分杆组，画在纸上。

编写“图4连杆机构结构分析”的学习指导，详见“附件Ⅰ”。

（2）编写主程序
编写运动分析主程序。

根据选定的机构，编写相应的连杆机构运动分析主程序。

为此，编写了“图4连杆机构计算程序”的学习指导，祥见“附件Ⅱ”。

编写动画主程序。

根据选定的机构，编写相应的连杆机构动画主程序。

为此，编写了“图4连杆机构动画程序”的学习指导，详见“附件Ⅲ”。

编写绘制从动件位移、速度、加速度线图的主程序。

为此，编写了“在TB 中绘制SVA三曲线”的学习指导，详见“附件Ⅳ”。

编制将从动件位移、速度、加速度线图转化成相应.scr文件的主程序,详见“附件Ⅴ”——“在ACAD中绘制SV A三曲线”。

（3）上机调试
上机调试，并将结果输出。

调试并运行连杆机构运动分析主程序，然后将计算结果的具体数值以文件的形式保存起来(参见附件Ⅵ——“如何将TRUE BASIC 的输出数值打印出来”，“如何将TRUE BASIC 的输出数值存为文件”，“如何在Excel调用数值并画出曲线”)，以备检查。

调试并运行连杆机构动画主程序检查运动分析是否存在明显的错误，以检验机构位置分析是否正确。

调试并运行绘制从动件位移、速度、加速度线图的主程序，以检验从动件的速度和加速度是否正确，进行进一步的检查，看看是否位移达到极值时，速度为0，速度达到极值时，加速度为0。

调试并运行将从动件位移、速度、加速度线图转化成相应.scr文件的主程序，然后将.scr文件在AUTOCAD中打开，获得从动件位移、速度、加速度三线图，并加画相应的坐标轴与坐标。

为此，编写了“在ACAD中绘制SVA三曲线”的实验学习指导，详见“附件Ⅴ”。

3．编写实验报告。