大学生机械装置创新设计方法实践
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张建 国 ，杜 可 可
（． １ 河南工程学院 安全工程 系， 河南 郑州 ４ １９ ；． ５ １１２ 河南工程学院 机械工程 系， 河南 郑州 ４ １９ ） ５ １１
摘 要 ： 绍了一种 大学生容 易掌握的机械装置创新设计方法． 介 首先 ， 对所期望设计规格 的现有设计进行 分析 ， 归纳总结
决 的 问题 ． 文通过 一个机 械装 置 的创新设 计案 例 ， 绍 了一套 大 学生 易 于掌 握 的创 新设 计 方 法 ， 本 介 以促进 大 学 生产生 新 的概念设 计 ．
１ 机械装置创新设计的步 骤 Ｊ
（） １ 找出具有设计者所期望设计规格的现有设计 ， 并归纳出这些设计的拓扑构造特性 ； （） ２ 选择任意现有设计 ， 将其转化为其对应的一般化链 ； （） ３ 运用数综合程序 ， 综合出与步骤（ ） ２ 中得到的一般化链具有相同数 目 机件和运动副的一般化图谱 ； （） ４ 根据特定化程序 ， 分配机件和运动副的类型到每个一般化链 ， 获得符合设计要求与约束 的可行特定 化链 图谱 ；
Ｏ ຫໍສະໝຸດ Baidu
ｃ ０
厂
首先 ， 分析现有设计 ， 归纳出气动压紧机构的拓扑构造特性 ， 用指定的序号 、 符号表示构件及运动副， 本 例机架用 表示 ， 杆件用 表示 ， 活塞用 表示 ， 缸体用 Ｋ 表示 ， ｙ 气缸用 表示 ， 转动副用 表示 ， 移动
６ ０ Ｏ ０
Ｎ【 ＋ Ｎ【 ２ ３＋ … ＋ Ｎｕ ＋ … ＋ Ｎ ＝ ＮＬ ， １
２ ＋３ 廿 ＋… ＋ Ⅳ ＾ Ⅳ “＋… ＋ｍ ＝２ ｊ ＾ Ｎ，
（） ２
其 中， 的 表示连杆的运动副数 目， 如二副杆 ｉ ； ＝２ｍ表示连杆的最大运动副数． 并且 ， 运动副数 Ⅳ 须受下 Ｊ
第２ ３卷 第 ４期
２１ 年 １ ０１ ２月
河南工程学院学报 （自然科学版）
Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥ ＯＵ ＮＡＮ Ｉ Ｓ Ｉ ＵＴ Ｆ ＥＮＧ ＮＥ ＲＩ Ｎ ＴＴ Ｅ Ｏ Ｉ Ｅ ＮＧ
Ｖｏ． ３， ． １２ Ｎｏ ４ Ｄ ｃ ２ １ ｅ ．０ １
大 学 生机 械 装 置创 新设 计 方 法 实践
此设计已有专利 ， 要求设计者提出满足此约束条件的新的六杆压紧机构 ． Ｊ
２１ 分析归纳机械装置的拓扑构造特性 ．
图 １ 六杆压紧机构
Ｔｈ ｒ ｓ ｉ ｇ ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ｅ ｐ ｅ ｓｎ ｃ ａ ｉｍ ｏ ｘ ｂ ｒ ｆｓ ａ ｓ ｉ
机械装置的拓扑构造反映了机械装置机件和运动副的类型和数 目以及 Ｆｉ ． ｇ１
收 稿 日期 ：０ １ １一ｏ ２ １ —１ ２
作者简介 ： 张建 国（ ９ ３ ） 男， １６ 一 ， 河南新 乡 ， 人 副教授 ， 主要从 事矿 山机械的教学与科研 工作
第 ４期
张建 国， 大学生机械 装置创新设计方法 实践 等
・ ３・ ７
机件 和运 动 副之 间 的邻 接 和附 随关 系 ， 创新 设计 的重 要 环节 ． 是 ０
Ｆ ｇ ２ Ｔｈ ｘ ｒ ｓ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｅ ａ ｏ ｎ ｃ ｉ ｇ ｐ ｌ ｉ． ｅ ｅ ｐ ｅ ｓｍ ｔ ｏ ｆｇ ｎ ｒ ｌｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ
（ ）Ｔ ｌ （ ）Ｔ ｒｅｐ ｌ Ｃ ｏ ｒｐ ｌ ａ ｗｏｐ ｅ ｂ ｈ ｅ ｏ ｓ（ ）Ｆ ｕ ｏｅ ｏ ｓ ｅ ｓ
Ｍｒ：
气动压紧机构 的拓扑构造矩阵表明了机构中构件与运动副的邻接关系． 中， 其 对角线元素表示了机件的 类型 ， 每个小方阵则表示构件与构件通过运动副的邻接关系． 拓扑构造矩阵表明 ， 机架 和缸体 通过转 动副 在 口 点邻接 ； 机架 和活塞 没有邻接关系 ， ０表示 ； 用 机架 和连接杆 通过转动副 在 ｃ 点 邻接 ； 机架 和连接杆 没有邻接关系 ， ０ 用 表示 ； 机架 和压紧杆 通过移动副 在 点邻接 ； 缸体Ｋ 和活塞 ， 通过移动副 在 ｂ 点邻接等等． 构建机械装置的拓扑构造矩阵具有十分重要的意义 ， 通过改变机 构中构件与运动副的种类及邻接关系 ， 可寻求机械装置 的全部构造结构． ２ ２ 将原 始机 构 转化 为对 应 的一般 化链 ． 机械装置的组成元素千变万化 ， 会给机械装置研究带来很多困难． 如果将机械装置转化为具有共性的一 般化 形式 ， 即只含 有一 般化 转动 运动 副 和一般 化运 动连 杆 的运动 链 ， 就能 够用一 种基 本方 法来研 究和 比较不
高 副低代 原理 转 化 ， 即用 ２ 转 动副 ． 和 １ 连杆 表示 （ 副杆 ） 应注 意 的是 ， 般化 运动 副在转 化之 后 ， 个 ， 个 二 ． 一 其
约束应保持不变 ， 邻接关系保持不变． 二副杆 、 三副杆、 四副杆 的表示方法如图２ 所示．
图 ２ 一般化 连杆 的表示方法 （） ａ 二副杆 （ ） ￣ （ ） ｂ － Ｊ ｃ 四副杆 ＝Ｉ 杆
同 的机械 装置 ．
一
般化运动副是一个通用的运动副的总称 ， 它可以是 １ 个转动副、 移动副、 球面副 、 螺旋副， 也可 以是其
他种 类 的运 动副 ． 一般 化连 杆指 具有 一般 化运 动 副 的连 杆 ， 它可 以是 二副杆 、 副杆 或 四副杆 ． 三
机械装置转化为对应的一般化链时 ， 运动副的转化原则是 ： 平面低副均用转动副 表示 ； 平面高副运用
副用 ｔ ， 表示． 动压 紧机 构 的拓扑 构造 特性 如下 ： 气
① 它是具有 ７ 个运动副的平面六杆机构 ； ② 它有 １ 个固定杆（ 机架６ Ｋ ） １ ，ｒ 、 个压紧杆（ 构件 ５ ）２ ， 、 个连接杆（ 构件 ３４ ， ） ，， 以及 １ 由活 个 塞（ 构件 ２ ） ，， 和缸体 （ 构件 １ ） ， 组成 的气缸（ ； Ｋ） ③ 它有 ５ 个转动副（ ）２ 、 个移动副 （ ） Ｊ ；
④ 它是 自由度 为 ｌ的机构 ．
一
０
ｄ ｄ ０
。
ｄ ０
０ ０
ｅ
个具 有 个机 件及 ， 型运 动 副 的机械装 置 （ ， ）的拓扑 构造 ， 以用拓扑 构造 矩阵 表示． 个 ⅣＪ 可
５
为１ 个方阵， 其对角线元素表示机件的类型； 若机件和机件用运动副邻接 ， 则右上角非对角线元素表示运 ０ ０ ０ 动副类 型， 用指定符号表示 ； 左下角非对角线元素表示该运动副的标号； 假如机件和机件互不邻接 ， 则表示为 ０ 气 动压 紧机 构 的拓扑 构造 矩 阵 为 ： ．
链 如 图 ３ ｂ 所示 ， 是一个 具 有 ６个一 般化 连杆 和 ７个 一 （） 它
６
般化转动副的一般化运动链 ， 称为（ ，） ６ ７ 运动链． ２ ３ 运用 数综 合找 出全部 的运 动链 图谱 ． 数综合就是综合出与原始一般化运动链的杆数及运动
（） ａ
（） ｂ
图３ （。） ６７运动链
接， 是二 副杆 ．
⑤ 压紧杆 ５ 构件 ５ ） （ ， 和连接杆 ４以转动副（ ，Ｒ 连接 ， ｅＪ） 和机架 ６以移动副 ， ） 连接 ， 是二副杆．
首 先 ， 据 以上气 动压 紧机构各 构 件 的连接 方 式 ， 出 根 绘
气动压紧机构的简 图， 如图 ３ ａ 所示． （） 然后 ， 释放机架 ， 构 成１ 个首尾相接 的、 连通 的、 闭合 的、 无任何分离杆且只含 简单运动副的链 图． 转化后的气动压紧机构 的一般化运动
（ ） 每个 可行 特定化 链具 体化 为与其 对应 的机械 装置 简 图 ； ５将 （ ） 得 到 的设 计 图谱 中去掉现 有设计 ， 得新 的设 计 图谱 ． ６从 获
２ 机械装置创新设计的方法
案例如图 １ 所示 ， 为气动压紧机构 （ 平面六杆机构 ）压 紧杆 ５是与机架 ．
６ 相连的移动构件 ， 气缸部件 １２为动力源 ， 、 要求气缸与机架 固接或铰接． 若
面 的算式 约束 ： ≤ Ⅳ Ｊ （ 一１ ）÷２． （） ３
最大值 ｍ即 ｍ ， 一 可根据下列算式得到 ：
『Ｊ ＋ ， Ⅳ 一 ２
Ｌ 一 １，
Ｎ ≤Ｎ ≤ ２ ， Ｌ ｊ Ｎ 一３
２ Ｌ一３≤ Ｎ ≤ （ 一１ ）÷２
／
根据 方程 （ ） 一 （ ） 可 以得 到一 般化链 全部 可能 的连杆 类 型． １ ４ ，
出这些设计的拓扑构造特性 ， 将原有的运动 简 图转化 为运 动链 图； 然后 ， 用数 综合构 建全部 可能的 一般 化 运动链 图谱 ； 运 最
后 ， 据特 定的设计要 求与约束 ， 根 将一般化 运动链 图谱转 化为特 定化链并具体 化为 对应的机械 装置 简图， 而产生新 的概念 从
设计．
副数相 同的全部可能的一般化运动链图谱． 首先 ， 应对原始 Ｆ ． （ｉ ｓ ｅ） ｎｍ ｔ ａ ｉ ３ Ｓ ，ｅ ｎ ｋ ｅ ａｃ ｈｉ ｇ ｘ ｖ ｉ ｉｃ ｎ 般化运动链的组成连杆类型进行求解 ， 再进行组合 ， 即可找出全部可能的运动链图谱ｌ ． ４ ］
一
若一般化运动链 由二副杆（ ，） 三副杆（ ） 四副杆（ ） 』 、 、 、 等数 目的连杆组成 ， １ 则 个具有 个一般 化连杆和 Ⅳ 个一般化运动副的一般化链的连杆类型可通过下面 ２ 』 个方程 得到 ：
・
７ ・ ４
河南工程 学院学报 （ 自然科 学版 ）
２ １ 年 ０１
分析气动压紧机构各构件的连接方式 ， 通过以下步骤 ， 将气动压紧机构转化为与其对应的一般化链． ① 机架 ６ 构件６ Ｋ ） （ ， ｖ 和缸体 １ 构件 １Ｋ ） （ ， 以转动副（ ， ） 口Ｊ 连接 ， Ｒ 和连接杆３ 构件３ ） （ ， 以转动副（， ｃ ．） ， 连接 ， 和压紧杆 ５ 构件 ５ ） （ ， 以移动副（， ） ，Ｊ 连接 ， ｐ 是三副杆． ② 缸体 １ 构件 １Ｋ ） （ ， 和机架 ６ 以转动副（ ， ） 口Ｊ 连接， Ｒ 和活塞 ２ 构件 ２ ） （ ， 以移动副（ ， 连接 ， ｂＪ ） 是二
副 杆．
③ 连接杆 ３ 构件 ３ ）和机架 ６以转动副（ ，Ｒ 连接， （ ， ＣＪ） 和连接杆 ４以转动副（ ，Ｒ 连接 ， ｄＪ ） 是二副杆． ④ 连接杆 ４ 构件 ４ ） （ ， 和连接杆 ３ 以转动副（ ， ） ｄ 连接， 和压紧杆 ５ 构件 ５ ） （ ， 以转动副（ ， ） ｅＪ 连 Ｒ
关 键 词 ： 械 装 置 ； 扑 构 造 ； 动 链 图 ； 新 设 计 机 拓 运 创 中 图分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ ２ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６４—３０ ２ １ ）４— ０ ２— ５ １７ ３ Ｘ（０ １０ ０ ７ ０
创新能推动社会 的进步 ， 是否拥有大批具有创新能力的高素质人才 ， 决定了整个 国家在国际竞争 中的地 位． 培养大学生的创新能力 、 使学生掌握一定 的创新技能和方法 ， 是高等院校一项重要 的教学改革 内容． 机械 装置创新设计是培养机械专业大学生创新能力的一种有效手段． 概念设计是机械装置创新设计的重要环节 ， 当设计者面对一项机械装置的设计任务时， 经验是产生设计 概念的最佳方法． 设计者可以通过分析现有设计 、 收集资料 、 修理装置以及研究大众化产品的工作原理等途 径来获取经验． 但是 ， 对于还在大学学习的大学生来说 ， 他们没有丰富的设计经验 ， 常在概念设计环节形成瓶 颈， 因此 ， 寻求一种行之有效的创新设计方法、 突破概念设计环节的瓶颈 ， 成为大学生机械创新设计中亟待解
对于（ ，） ６ ７ 一般化链 ， Ｌ＝６ Ⅳ ， Ｎ ， Ｊ＝７ 根据 方程 （ ）ｍ 为 ４ ，
（． １ 河南工程学院 安全工程 系， 河南 郑州 ４ １９ ；． ５ １１２ 河南工程学院 机械工程 系， 河南 郑州 ４ １９ ） ５ １１
摘 要 ： 绍了一种 大学生容 易掌握的机械装置创新设计方法． 介 首先 ， 对所期望设计规格 的现有设计进行 分析 ， 归纳总结
决 的 问题 ． 文通过 一个机 械装 置 的创新设 计案 例 ， 绍 了一套 大 学生 易 于掌 握 的创 新设 计 方 法 ， 本 介 以促进 大 学 生产生 新 的概念设 计 ．
１ 机械装置创新设计的步 骤 Ｊ
（） １ 找出具有设计者所期望设计规格的现有设计 ， 并归纳出这些设计的拓扑构造特性 ； （） ２ 选择任意现有设计 ， 将其转化为其对应的一般化链 ； （） ３ 运用数综合程序 ， 综合出与步骤（ ） ２ 中得到的一般化链具有相同数 目 机件和运动副的一般化图谱 ； （） ４ 根据特定化程序 ， 分配机件和运动副的类型到每个一般化链 ， 获得符合设计要求与约束 的可行特定 化链 图谱 ；
Ｏ ຫໍສະໝຸດ Baidu
ｃ ０
厂
首先 ， 分析现有设计 ， 归纳出气动压紧机构的拓扑构造特性 ， 用指定的序号 、 符号表示构件及运动副， 本 例机架用 表示 ， 杆件用 表示 ， 活塞用 表示 ， 缸体用 Ｋ 表示 ， ｙ 气缸用 表示 ， 转动副用 表示 ， 移动
６ ０ Ｏ ０
Ｎ【 ＋ Ｎ【 ２ ３＋ … ＋ Ｎｕ ＋ … ＋ Ｎ ＝ ＮＬ ， １
２ ＋３ 廿 ＋… ＋ Ⅳ ＾ Ⅳ “＋… ＋ｍ ＝２ ｊ ＾ Ｎ，
（） ２
其 中， 的 表示连杆的运动副数 目， 如二副杆 ｉ ； ＝２ｍ表示连杆的最大运动副数． 并且 ， 运动副数 Ⅳ 须受下 Ｊ
第２ ３卷 第 ４期
２１ 年 １ ０１ ２月
河南工程学院学报 （自然科学版）
Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥ ＯＵ ＮＡＮ Ｉ Ｓ Ｉ ＵＴ Ｆ ＥＮＧ ＮＥ ＲＩ Ｎ ＴＴ Ｅ Ｏ Ｉ Ｅ ＮＧ
Ｖｏ． ３， ． １２ Ｎｏ ４ Ｄ ｃ ２ １ ｅ ．０ １
大 学 生机 械 装 置创 新设 计 方 法 实践
此设计已有专利 ， 要求设计者提出满足此约束条件的新的六杆压紧机构 ． Ｊ
２１ 分析归纳机械装置的拓扑构造特性 ．
图 １ 六杆压紧机构
Ｔｈ ｒ ｓ ｉ ｇ ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ｅ ｐ ｅ ｓｎ ｃ ａ ｉｍ ｏ ｘ ｂ ｒ ｆｓ ａ ｓ ｉ
机械装置的拓扑构造反映了机械装置机件和运动副的类型和数 目以及 Ｆｉ ． ｇ１
收 稿 日期 ：０ １ １一ｏ ２ １ —１ ２
作者简介 ： 张建 国（ ９ ３ ） 男， １６ 一 ， 河南新 乡 ， 人 副教授 ， 主要从 事矿 山机械的教学与科研 工作
第 ４期
张建 国， 大学生机械 装置创新设计方法 实践 等
・ ３・ ７
机件 和运 动 副之 间 的邻 接 和附 随关 系 ， 创新 设计 的重 要 环节 ． 是 ０
Ｆ ｇ ２ Ｔｈ ｘ ｒ ｓ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｅ ａ ｏ ｎ ｃ ｉ ｇ ｐ ｌ ｉ． ｅ ｅ ｐ ｅ ｓｍ ｔ ｏ ｆｇ ｎ ｒ ｌｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ
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Ｍｒ：
气动压紧机构 的拓扑构造矩阵表明了机构中构件与运动副的邻接关系． 中， 其 对角线元素表示了机件的 类型 ， 每个小方阵则表示构件与构件通过运动副的邻接关系． 拓扑构造矩阵表明 ， 机架 和缸体 通过转 动副 在 口 点邻接 ； 机架 和活塞 没有邻接关系 ， ０表示 ； 用 机架 和连接杆 通过转动副 在 ｃ 点 邻接 ； 机架 和连接杆 没有邻接关系 ， ０ 用 表示 ； 机架 和压紧杆 通过移动副 在 点邻接 ； 缸体Ｋ 和活塞 ， 通过移动副 在 ｂ 点邻接等等． 构建机械装置的拓扑构造矩阵具有十分重要的意义 ， 通过改变机 构中构件与运动副的种类及邻接关系 ， 可寻求机械装置 的全部构造结构． ２ ２ 将原 始机 构 转化 为对 应 的一般 化链 ． 机械装置的组成元素千变万化 ， 会给机械装置研究带来很多困难． 如果将机械装置转化为具有共性的一 般化 形式 ， 即只含 有一 般化 转动 运动 副 和一般 化运 动连 杆 的运动 链 ， 就能 够用一 种基 本方 法来研 究和 比较不
高 副低代 原理 转 化 ， 即用 ２ 转 动副 ． 和 １ 连杆 表示 （ 副杆 ） 应注 意 的是 ， 般化 运动 副在转 化之 后 ， 个 ， 个 二 ． 一 其
约束应保持不变 ， 邻接关系保持不变． 二副杆 、 三副杆、 四副杆 的表示方法如图２ 所示．
图 ２ 一般化 连杆 的表示方法 （） ａ 二副杆 （ ） ￣ （ ） ｂ － Ｊ ｃ 四副杆 ＝Ｉ 杆
同 的机械 装置 ．
一
般化运动副是一个通用的运动副的总称 ， 它可以是 １ 个转动副、 移动副、 球面副 、 螺旋副， 也可 以是其
他种 类 的运 动副 ． 一般 化连 杆指 具有 一般 化运 动 副 的连 杆 ， 它可 以是 二副杆 、 副杆 或 四副杆 ． 三
机械装置转化为对应的一般化链时 ， 运动副的转化原则是 ： 平面低副均用转动副 表示 ； 平面高副运用
副用 ｔ ， 表示． 动压 紧机 构 的拓扑 构造 特性 如下 ： 气
① 它是具有 ７ 个运动副的平面六杆机构 ； ② 它有 １ 个固定杆（ 机架６ Ｋ ） １ ，ｒ 、 个压紧杆（ 构件 ５ ）２ ， 、 个连接杆（ 构件 ３４ ， ） ，， 以及 １ 由活 个 塞（ 构件 ２ ） ，， 和缸体 （ 构件 １ ） ， 组成 的气缸（ ； Ｋ） ③ 它有 ５ 个转动副（ ）２ 、 个移动副 （ ） Ｊ ；
④ 它是 自由度 为 ｌ的机构 ．
一
０
ｄ ｄ ０
。
ｄ ０
０ ０
ｅ
个具 有 个机 件及 ， 型运 动 副 的机械装 置 （ ， ）的拓扑 构造 ， 以用拓扑 构造 矩阵 表示． 个 ⅣＪ 可
５
为１ 个方阵， 其对角线元素表示机件的类型； 若机件和机件用运动副邻接 ， 则右上角非对角线元素表示运 ０ ０ ０ 动副类 型， 用指定符号表示 ； 左下角非对角线元素表示该运动副的标号； 假如机件和机件互不邻接 ， 则表示为 ０ 气 动压 紧机 构 的拓扑 构造 矩 阵 为 ： ．
链 如 图 ３ ｂ 所示 ， 是一个 具 有 ６个一 般化 连杆 和 ７个 一 （） 它
６
般化转动副的一般化运动链 ， 称为（ ，） ６ ７ 运动链． ２ ３ 运用 数综 合找 出全部 的运 动链 图谱 ． 数综合就是综合出与原始一般化运动链的杆数及运动
（） ａ
（） ｂ
图３ （。） ６７运动链
接， 是二 副杆 ．
⑤ 压紧杆 ５ 构件 ５ ） （ ， 和连接杆 ４以转动副（ ，Ｒ 连接 ， ｅＪ） 和机架 ６以移动副 ， ） 连接 ， 是二副杆．
首 先 ， 据 以上气 动压 紧机构各 构 件 的连接 方 式 ， 出 根 绘
气动压紧机构的简 图， 如图 ３ ａ 所示． （） 然后 ， 释放机架 ， 构 成１ 个首尾相接 的、 连通 的、 闭合 的、 无任何分离杆且只含 简单运动副的链 图． 转化后的气动压紧机构 的一般化运动
（ ） 每个 可行 特定化 链具 体化 为与其 对应 的机械 装置 简 图 ； ５将 （ ） 得 到 的设 计 图谱 中去掉现 有设计 ， 得新 的设 计 图谱 ． ６从 获
２ 机械装置创新设计的方法
案例如图 １ 所示 ， 为气动压紧机构 （ 平面六杆机构 ）压 紧杆 ５是与机架 ．
６ 相连的移动构件 ， 气缸部件 １２为动力源 ， 、 要求气缸与机架 固接或铰接． 若
面 的算式 约束 ： ≤ Ⅳ Ｊ （ 一１ ）÷２． （） ３
最大值 ｍ即 ｍ ， 一 可根据下列算式得到 ：
『Ｊ ＋ ， Ⅳ 一 ２
Ｌ 一 １，
Ｎ ≤Ｎ ≤ ２ ， Ｌ ｊ Ｎ 一３
２ Ｌ一３≤ Ｎ ≤ （ 一１ ）÷２
／
根据 方程 （ ） 一 （ ） 可 以得 到一 般化链 全部 可能 的连杆 类 型． １ ４ ，
出这些设计的拓扑构造特性 ， 将原有的运动 简 图转化 为运 动链 图； 然后 ， 用数 综合构 建全部 可能的 一般 化 运动链 图谱 ； 运 最
后 ， 据特 定的设计要 求与约束 ， 根 将一般化 运动链 图谱转 化为特 定化链并具体 化为 对应的机械 装置 简图， 而产生新 的概念 从
设计．
副数相 同的全部可能的一般化运动链图谱． 首先 ， 应对原始 Ｆ ． （ｉ ｓ ｅ） ｎｍ ｔ ａ ｉ ３ Ｓ ，ｅ ｎ ｋ ｅ ａｃ ｈｉ ｇ ｘ ｖ ｉ ｉｃ ｎ 般化运动链的组成连杆类型进行求解 ， 再进行组合 ， 即可找出全部可能的运动链图谱ｌ ． ４ ］
一
若一般化运动链 由二副杆（ ，） 三副杆（ ） 四副杆（ ） 』 、 、 、 等数 目的连杆组成 ， １ 则 个具有 个一般 化连杆和 Ⅳ 个一般化运动副的一般化链的连杆类型可通过下面 ２ 』 个方程 得到 ：
・
７ ・ ４
河南工程 学院学报 （ 自然科 学版 ）
２ １ 年 ０１
分析气动压紧机构各构件的连接方式 ， 通过以下步骤 ， 将气动压紧机构转化为与其对应的一般化链． ① 机架 ６ 构件６ Ｋ ） （ ， ｖ 和缸体 １ 构件 １Ｋ ） （ ， 以转动副（ ， ） 口Ｊ 连接 ， Ｒ 和连接杆３ 构件３ ） （ ， 以转动副（， ｃ ．） ， 连接 ， 和压紧杆 ５ 构件 ５ ） （ ， 以移动副（， ） ，Ｊ 连接 ， ｐ 是三副杆． ② 缸体 １ 构件 １Ｋ ） （ ， 和机架 ６ 以转动副（ ， ） 口Ｊ 连接， Ｒ 和活塞 ２ 构件 ２ ） （ ， 以移动副（ ， 连接 ， ｂＪ ） 是二
副 杆．
③ 连接杆 ３ 构件 ３ ）和机架 ６以转动副（ ，Ｒ 连接， （ ， ＣＪ） 和连接杆 ４以转动副（ ，Ｒ 连接 ， ｄＪ ） 是二副杆． ④ 连接杆 ４ 构件 ４ ） （ ， 和连接杆 ３ 以转动副（ ， ） ｄ 连接， 和压紧杆 ５ 构件 ５ ） （ ， 以转动副（ ， ） ｅＪ 连 Ｒ
关 键 词 ： 械 装 置 ； 扑 构 造 ； 动 链 图 ； 新 设 计 机 拓 运 创 中 图分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ ２ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６４—３０ ２ １ ）４— ０ ２— ５ １７ ３ Ｘ（０ １０ ０ ７ ０
创新能推动社会 的进步 ， 是否拥有大批具有创新能力的高素质人才 ， 决定了整个 国家在国际竞争 中的地 位． 培养大学生的创新能力 、 使学生掌握一定 的创新技能和方法 ， 是高等院校一项重要 的教学改革 内容． 机械 装置创新设计是培养机械专业大学生创新能力的一种有效手段． 概念设计是机械装置创新设计的重要环节 ， 当设计者面对一项机械装置的设计任务时， 经验是产生设计 概念的最佳方法． 设计者可以通过分析现有设计 、 收集资料 、 修理装置以及研究大众化产品的工作原理等途 径来获取经验． 但是 ， 对于还在大学学习的大学生来说 ， 他们没有丰富的设计经验 ， 常在概念设计环节形成瓶 颈， 因此 ， 寻求一种行之有效的创新设计方法、 突破概念设计环节的瓶颈 ， 成为大学生机械创新设计中亟待解
对于（ ，） ６ ７ 一般化链 ， Ｌ＝６ Ⅳ ， Ｎ ， Ｊ＝７ 根据 方程 （ ）ｍ 为 ４ ，