機構綜合
正文
按結構、運動和動力3個方面的要求來設計新機構的理論和方法,可分為結構綜合、運動綜合和動力綜合3部分。以往，經典的機構學只作前兩方面的綜合，但隨著機械向高速高精度發展，現代機構學也常包括第 3方面的綜合。與機構綜合相對應的是機構分析。18世紀末和19世紀初,瑞士人L.歐拉、俄國人Μ.Β.羅蒙諾索夫、法國人G.蒙日和J.V.彭賽列等幾何學家和力學家的著作奠定了機構綜合理論的基礎。19世紀後半期，逐步形成了以德國人F.勒洛和L.巴默斯特爾為代表的建立在運動幾何學基礎上的幾何學派，和以俄國的П.Л.切比雪夫為代表的建立在函式逼近論基礎上的代數學派。電子計算機和計算數學的發展，為機構綜合提供了先進的工具和方法，使解決複雜的機構綜合問題成為可能。20世紀70年代，機構最佳化綜合獲得迅速發展。結構綜合 根據圖論的觀點，機構的結構如同電路一樣，可視為一個網路圖。一個運動鏈的結構可以用一個圖形來表示,圖形中的頂點對應於運動鏈中的構件,邊對應於運動鏈中的運動副。1973年羅馬尼亞的A.拉伊運用矩陣表示上述圖形,獲得了運動鏈的各種類型。他運用的是一個主對角線為0的對稱矩陣，矩陣的元素ɑij＝0或1，0代表兩構件間沒有運動副相聯,1代表兩構件間有運動副相聯。此外，在結構綜合中尚有人套用弗臘恩卡符號、收縮圖理論、組合分析和枚舉論等數學工具。結構綜合的最終目的是要解決機構選型問題。但迄今為止,機構選型還沒有形成一種比較普遍適用和系統化的原則和方法，尚需要進一步深入研究。
運動綜合 根據給定的運動要求，確定機構的構件尺寸，畫出機構運動簡圖，又稱尺寸綜合。由於結構的差別，低副機構和高副機構的運動綜合方法也不同。
低副機構運動綜合 可分為精確綜合方法和近似綜合方法。精確綜合方法只能解決有限的問題，多數情況下要採用近似綜合方法。機構近似綜合法又可分成兩類。①以函式逼近論為基礎的代數法（又稱解析法）：先對擬綜合的機構列出它所實現的函式對給定函式的偏差解析式，然後用函式逼近法算出這解析式中各參數的數值。函式逼近法主要有插值法、平方逼近法和最佳逼近法。解算時所用的數學工具有直角坐標向量、複數、矩陣、張量、對偶數和四元數等。②以運動幾何學為基礎的幾何法：根據運動幾何學基本原理用圖解法求解，但也可用解析法求解（見平面連桿機構）。
高副機構運動綜合 按運動綜合角度，高副機構可分為兩類：①瞬心線機構，它的兩輪廓間的相對運動是純滾動的。②共軛曲線機構和共軛曲面機構。這類機構的兩輪廓間的相對運動屬滾動兼滑動，按結構形狀又有凸輪機構和齒輪機構等。瞬心線機構的運動綜合，可根據兩輪廓純滾動的要求建立諸運動關係式，再求出機構尺寸。共軛曲線機構可用包絡法進行運動綜合，若已知一共軛曲線機構的一對瞬心線和一條輪廓線，則另一條與之共軛的輪廓線可用包絡原理得到。共軛曲面機構的運動綜合原理與之相同。
動力綜合 機構的動力綜合最初是在剛體動力學範疇中進行的。通常先按一般的運動綜合方法把機構設計出來,這樣得到的機構在工作速度較高時,其動力性能常不能達到設計要求,故應根據動力學原理,通過改變質量配置或機構尺寸來獲得具有優良動力性能的機構。60年代以來，由於機械向高速、重載、精密、尺寸小和重量輕發展，在機構綜合中必須考慮構件的彈性和運動副的間隙等影響。如對於高速印刷機的夾持機構，傳統的方法是把構件看作絕對剛體進行機構綜合，夾持機構全無夾持效能。在考慮到構件彈性而進行動力綜合時，其方法是:先根據給定運動要求,按剛性構件進行機構運動綜合，再考慮構件的彈性進行機構的運動和動力分析。然後,將所得動力性能數據與理想的動力性能數據比較,如動力性能誤差超過允差，就加以修正和進行再綜合，這樣反覆進行，直到滿足要求為止。
參考書目
И．И．阿爾托包列夫斯基等著，孫可宗等譯：《平面機構綜合》上、下冊，人民教育出版社，北京，1980。
