作者：徐業良(1997-10-07)；推薦：徐業良(2000-11-20)；最近更新：徐業良(2003-01-23)。附註：本文為元智大學機械系大三機械設計課程教材，僅限於教學上學生個人使用，原書初版由全華科技圖書公司印行。
機械設計教材－機構設計與分析
所有的機械裝置，只要是有相互運動的零件，都是由一組或更多組「機構(m e c h a n i s m)」所構成的。機械裝置中大部分功能的達成，都要靠機構的設計，事實上在日常生活中，我們便經常看到或使用各種不同的機構。你的房間或汽車的門、窗就是相當簡單的機構例子，你的腳踏車其實也是一個由好幾組機構構成的機器，腳踏車上除了鏈條傳動機構外，腳踏車的煞車、變速器都是非常聰明而有趣的機構。其他像是汽車的轉向系統、工廠中常看到的堆高機、機械手臂，營建工地常看到的挖土機、吊車，都是機構的例子。
機構設計、分析是機械設計工程師必須具備的基礎能力，然而機構設計與分析是一門相當專門的學問，這個單元裡主要在對機構作概念性的介紹，提供機構組成基本的定義、分類、和特性，並以生活週遭各種常見的機構為實例，而不涉及艱深的機動學理論，希望能提供讀者對機構設計更直覺的瞭解。本單元也可以當作修習專門的機構學課程前的概念介紹，或是修習機構學之後，應用在機械設計時之概念複習。
在作機構設計時，設計者需要考慮五個基本的問題：
(1)要用到幾個連桿？
(2)要用到多少接點和哪些形態的接點？
(3)各接點和連桿之間相對的組合關係為何？
(4)為了達到所要求的動作或力的傳輸，這些連桿的基本尺寸應該如何訂
定？
(5)最後，這些連桿和接點實際的外型應該是什麼樣子，才能有足夠的強度
和剛性，能夠完成傳動的工作？
本單元中便將依序討論這五個問題，其中重點放在前三個問題，第四和第五個問題是將機構從設計概念實現成為具體的設計時所必須考慮的問題，然而其中牽涉到更複雜的計算與分析，本單元中僅做概念性介紹，而不作深入討論。
1. 機構基本概念
這一節裡首先將一些機構學上的基本定義，與各種不同機構類型，作一概念性的介紹。
1.1機構的類型
「機構(m e c h a n i s m)」是指一群物體(o b j e c t)產生交互作用，以完成特定的動作或進行力的傳輸。一個機構是由一系列相互連接的物體所構成，這裡所謂的“物體”在機構學上正式的名稱就叫做「連桿(l i n k)」，連桿互相連結，且連桿之間有相對運動，如此便構成了機構，而連桿間連接的部分就叫做「接點(j o i n t)」。
討論機構組成時，首先要問的非常基本而重要的問題是，“這個機構上有幾個連桿？”
連桿外型不見得是“桿狀”，考慮連桿的個數，也並非考慮其外形上是由幾支桿件所組成，所謂“一個連桿”是要考慮其是否為一個剛性體，也就是說，一個連桿在受到負載的情況下不會變形，整個連桿仍然是呈現剛體運動，連桿上所有的點在運動過程中相互之間的距離和方向始終保持固定。照這個定義，如果有一個或一個以上的零件結合固定在一起而成為一個剛體，我們就把整組零件叫做“一個連桿”。例如你的腳踏車上車架、座椅、擋泥板整個組合可以叫做一個連桿，而車子的把手和前叉組成一個連桿，如果我們忽略輪胎在行駛過程中的變形，則整個腳踏車輪，包括輪圈、輻條、內胎、外胎，叫做一個連桿。
我們平常看到的機構，絕大部分屬於「平面機構(p l a n a r m e c h a n i s m s)」，平面機構之所以稱為“平面”，也不是因為機構中所有連桿的幾何形狀都是平面的，而是如果我們鎖定機構中的某一點，這個點在運動過程中所畫過的軌跡是在一個平面上，而機構中的每一個點畫過的軌跡，則全部是在平行的平面上，這樣的機構便稱作平面機構。
平面機構比較容易設計、分析、製作，也因此是最為普遍的機構類型。一扇門是平面機構中最簡單的例子，門本身是一個「移動連桿(m o v i n g l i n k)」，而門框、牆壁、地板、天花板則組成第二個連桿，且是一個固定連桿，或稱作「接地連桿(g r o u n d l i n k)」或「固定連桿」。一般的門裝置的是旋轉鉸鏈，因此可以想像門在開闔的過程中移動連桿上的每一點（就是門本身）所畫過的軌跡，都在和地板平行的平面上（如圖1）。這個門的機構我們可以叫做一個“二連桿平面機構”。注意我們在計算連桿的數目時，總是會把固定的接地連桿計算進去，當然接地連桿本身也可能會有運動（例如地球都不是靜止的），不過接地連桿是我們研究機構中其他連桿運動時，作相對位置比較、計算的一個基準。
圖1. 裝置旋轉鉸鏈的門，是一個二連桿平面機構
如果我們所討論的這個門不是裝置鉸鏈，而是一個滑動式的拉門，則移動連桿上每一個點畫過的軌跡都是直線，且還是都在與地面平行的平面上，這還是一個二連桿平面機構。
如果連桿的運動不是平面運動，這樣的機構稱作「空間機構(s p a t i a l
m e c h a n i s m)」或三維機構。空間機構的一個特例是「球狀機構(spherical mechanism)」，球狀機構中所有點畫過的軌跡形成一個同心球。
當然除了平面機構和空間機構之外，有些機構中的連桿不完全是剛性體，而是在運動過程中可以有彈性的伸縮。這樣的非剛性體連桿機構在運動或受力的分析上都相當複雜，這裡暫且略過不談，把焦點還是放在剛性體連桿上。
1.2平面機構中的接點
前一節中提到機構是由連桿所構成，連桿相連接的部分便稱為接點。平面機構中各個連桿相連接，一共只有三種可能的接點：「旋轉接點(r e v o l u t e j o i n t)」、「滑動接點(p r i s m a t i c j o i n t)」、「直接接觸接點(d i r e c t c o n t a c t j o i n t)」。兩個連桿只有在這三種接點之下可能產生平面的相對運動。
以旋轉接點相連的兩個連桿相對的運動，為一繞固定軸旋轉的運動，最簡單的例子就是前面提到門的鉸鏈，或者腳踏車的輪軸。你的腳踏車上還可以發現好幾個旋轉接點，像是把手和車架間的連接、腳踏板曲柄和車架間的連接、腳踏板本身和踏板曲柄的連接，都是屬於旋轉接點。
旋轉接點幾乎可以說是機構中最常見的接點，這種接點很容易製作，其所產生繞一固定軸旋轉的動作也很容易驅動和控制。圖2是一些旋轉接點的例子，基本上只要鑽個孔、插入一根梢子或軸就可以了，當然實務上可能還需要一些軸承、固定環之類的東西來組成一個旋轉接點。
連桿
軸
軸承
圖2. 旋轉接點的例子
滑動接點則是將一對相連的連桿之間的相對運動，侷限在位移
(t r a n s l a t i o n)。一物體在位移的過程中，物體上所有直線和平面仍然保持和其初始位置平行的狀態，而物體上所有點產生的軌跡也完全相同。一個滑動拉門中門和門框的接點，就是一個滑動接點，另外一個日常生活中常看到的例子是抽屜和書桌之間的接觸方式，也是一個滑動接點。
同樣的，製作滑動接點也有非常多的方式，最簡單的，就是把其中一個連桿接點作成方形滑塊，另一個連桿接點則銑出一個槽，讓滑塊可以在其中滑動。圖3是一些滑動接點的例子。
圖3. 滑動接點的例子
旋轉接點和滑動接點都是單自由度的接點，這裡所謂單自由度接點意思是說，兩個連桿用旋轉接點或滑動接點連接時，都只需要一個參數來描述其相對位置，旋轉接點所需要的參數是旋轉角度，滑動接點所需要的參數則是直線滑動的位移。圖4所示是一個連桿上有一隻固定的圓形梢子，插入另一個連桿上所切出的直線滑槽內，這樣的接點可以看作是旋轉接點和滑動接點的組合。這個組合接點有點像是雙自由度接點，因為我們必須同時描述兩連桿間旋轉角度和位移量兩個參數，不過一般來說我們還是喜歡把這種接點看作是兩個單自由度接點的組合。
圖4. 旋轉接點和滑動接點的組合
平面機構中的第三種接點—直接接觸接點，可以算是一個真正的雙自由度接點。直接接觸接點典型的例子就是兩個凸輪互相接觸的接點，如圖5所示，在這樣的接點上兩個連桿之間可能同時有相對的轉動和滑動，動作進行時兩連桿的接觸線也時時在改變。除了凸輪間的接觸之外，兩齒輪齒與齒的接觸也有類似的情況（除非兩齒之間的接觸只有滾動而沒有滑動）。
圖5. 直接接觸接點的例子
◇實作計劃1自行車機構觀察
觀察你的自行車，包括靜態觀察和運動狀態的觀察。根據前一小節連桿的定義，你的自行車當中，共有多少個連桿？將這些連桿命名，如“車架連桿”、“龍頭連桿”，並且分別列出這些連桿所包含的零件。這些連桿之間的接點，分別是旋轉接點、滑動接點、還是直接接觸接點？◇
在空間機構裡，除了前面提到的三種平面接點之外，還有其他幾種可能性，其中又以「螺旋接點(helical joint)」、「圓柱接點(cylindrical joint)」、和「球座接點(spherical joint)」最為常見。
圖6所示是一個「螺旋接點(h e l i c a l j o i n t)」，這是一個單自由度的接點，基本上就是由螺桿和螺帽兩個連桿所組成，兩個連桿之間的相對運動軌跡是同軸的螺紋線。
圖6. 螺旋接點的例子
圖7所示是一個「圓柱接點(c y l i n d r i c a l j o i n t)」，這是一個雙自由度的接點，最簡單的形式就是一支軸和套筒軸承兩個連桿所組成，軸在套筒軸承內除了可以對套筒軸承的軸心轉動之外，也可以在套筒軸承內前後滑動。
圖7. 圓柱接點的例子
圖8所示是一個「球座接點(s p h e r i c a l j o i n t)」，這是一個三自由度的接點，最常見的形式就是一支軸以球座軸承或萬向接頭和另一支軸相連，兩連桿間相對運動的軌跡，都會落在以球座軸承球心為中心的球中。
圖8. 球座接點的例子
在空間機構中的直接接觸接點，通常是由兩個曲面的直接接觸所構成，如果兩個曲面是點接觸的話，在接觸點上有兩個移動自由度（接觸點切平面兩個軸向的移動）、三個轉動自由度，所以這是一個五自由度的接點。如果兩個曲面是線接觸（接觸點平面上只有單軸移動），在接觸點上則只有一移動自由度、三個轉動自由度，是一個四自由度的接點。圖9則是一個空間機構直接接觸接點的特例，在這個接點上兩個接觸面都是平面，所以在這個接點上仍然有兩個移動自由度，但是只有一個轉動自由度，是三自由度的接點。
圖9. 空間機構中直接接觸接點的例子
◇實作計劃2各種機構接點的觀察
在你的週遭有非常多不同的機構接點，就這個小節對接點種類的介紹，每一種接點至少找出一個例子，以繪製草圖的方式簡略說明其所屬機構和動作方式。
◇
2. 機構設計與分析
設計簡單的機構當然可以用“嘗試錯誤”的方式，用你的直覺“拼拼看”，而不需要作任何深入的研究，然而我們了解了前面這些機構學上的基本名詞和定義之後，我們可以將機構設計的可能性作個整理、分類，對初學者或有經驗的設計者應該都很有幫助。
2.1機構設計的骨架圖
機構是由連桿和各種形式的接點所組成，機構設計的基本想法，就是組合這些連桿和接點，使得這個機構組合可以將某種輸入的動作或力，轉換成設計者所需要的輸出。
在大部分機械設計上，我們都有一個單一的輸入，可能是一個旋轉的動作（例如馬達、引擎、渦輪等），或者是一個直線的動作（例如液壓缸或氣壓缸、或其他線性致動器），因此我們需要設計一個機構，可以將這樣的動作或力的輸入，轉換成其他形態的動作，或者改變最後輸出的扭力或力的大小。例如傳動元件單元中討論到，藉由齒輪、皮帶、鏈條等各種傳動元件的組合，以達到傳動系統減速、放大扭力、或者改變運動方向等目的，已經是屬於機構設計的範疇。
一個機構中要滿足所有幾何和運動的要求，接點的形態和位置是最重要的，而在考慮動作和力的傳輸時，連桿的形狀基本上反而是不相關的（直接接觸接點除外），因此在表達和分析一個機構時，通常我們會將機構畫成一個“骨架圖(s k e l e t o n d i a g r a m)”。在這種骨架形式的圖中，旋轉接點通常畫成圓圈，滑動接點通常畫成方框，而連桿本身則以連接接點的直線來代表。這樣的圖形可以清楚地表達接點的種類、接點間的距離、以及哪些連桿連接了哪些接點。如圖10是兩個典型四連桿機構骨架圖的例子，注意連桿下方的斜線，表示該連桿為固定連桿。
圖10. 四連桿機構骨架圖
機構的骨架圖是非常有用的工具，骨架圖很容易繪製，且圖中表達了決定機構動作或力所需的一些基本參數。然而我們在看這些機構的骨架圖時，心中一定要有清楚的認知，就是真實機構的本身絕對不可能是這樣的形狀，機構中每一個連桿的實際形狀、相關尺寸，還是要經過仔細分析計算，以使其有足夠的強度和剛性，能夠達成所需要的功能。
2.2連桿組的構成
在傳動機構設計中，比較常見而簡單的是所謂「線性比例平面機構(l i n e a r l y
p r o p o r t i o n a l m e c h a n i s m)」，這種機構將輸入的動作或力，以線性比例的方式去產生輸出。像是腳踏車中，轉動動作的輸入是腳踏板，轉動動作的輸出是在後輪，而輸出和輸入之間便是靠著鏈輪作等比例的傳輸。這種線性比例機構，大部分的狀況，其功能都是以等比例的方式放大或縮小輸入的速度、扭力等，傳動系統單元中提到的齒輪組、皮帶輪、鏈輪的傳動，輸入和輸出永遠呈線性的比例，都是屬於這一類型的機構。
另外一大類型的機構，其輸入輸出的轉換是非線性的，在這種機構中，接點的個數、形式、和彼此之間的連接關係、接點和接點之間的距離，決定了動作或力傳輸上的整體特性。我們一般以「連桿組(l i n k a g e)」專門表示這種完全由連桿和接點組合而成的機構。連桿組可能的組合非常非常多，我們從簡單的，由最少連桿組成的連桿組開始一一看起。
首先我們只考慮旋轉接點。我們可以用各種不同的方式組合連桿，產生各種不同自由度的機構，和不同的動作特性。如果我們只把一個連桿接在地面，或一個基本的固定連桿上，就可以有兩種不同的連接方式（假設我們只使用旋轉接點），如圖11(a)所示，如果我們將這根連桿以兩個或更多接點連接在固定連桿上，這隻連桿也將完全被固定住，而與固定連桿成為一體，形成一整個固定連桿－這種狀況當然沒有什麼意思。如果我們只用一個旋轉接點連接這根連桿，我們得到的是一個旋轉運動的連桿（圖11(b)），其上每一點的軌跡都是圓弧形，而其中心點在連桿接點上。像是前面提到的旋轉鉸鏈門、停車場或火車鐵路平交道的柵欄，就是這樣的機構，當然這樣的機構也很簡單，不是很有意思。
(a) (b)
圖11. 兩個連桿相連接的狀況
現在我們加上第二根運動的連桿，這時候我們的機構中一共有三個連桿了，如果我們只是簡單地把每一根連桿用旋轉接點連結在一起，我們得到的是如圖12(a)的雙自由度開放式連桿，像是火車鐵路平交道的柵欄，也經常有這種形式。這個連桿可以接受兩個旋轉輸入，產生任意的平面動作，也可以將輸入的力和扭矩作不同大小和方向的傳輸轉換。
如果我們把第三個連桿再度連接到固定連桿上，我們會得到如圖12(b)的三角形結構，基本上這個三角形結構完全沒有自由度，又等於是一整個固定連桿，只能叫做一個“結構”，當然還是沒有什麼討論價值。
(a) (b)
圖12. 三個連桿相連接的狀況
如果我們再加上一隻連桿，我們可以得到兩個更有趣的機構，開迴路式的四連桿機構（圖13(a)），或者閉迴路式的四連桿機構（圖13(b)）。
(a) (b)
圖13. 四個連桿相連接的狀況
開迴路式的四連桿機構可以將三個角度輸入轉換成最後一個連桿（自由端）的位置和方向的控制，許多常見的機構像是挖土機、機器手臂，都是屬於這種開迴路式的四連桿機構。閉迴路式的四連桿則只有一個自由度，但卻是最重要、最常用的單自由度旋轉接點機構，這個四連桿機構可以接受一個旋轉輸入（例如馬達轉動），而將此旋轉輸入轉換成各種不同的、有用的動作。下一小節中便將針對閉迴路式的四連桿機構，作更深入的討論與分析。
2.3四連桿機構
四連桿機構中必定有一個固定連桿，和固定連桿連接的一個連桿為驅動連桿或
輸入連桿，機構學上的專有名詞也叫做「輸入曲柄(i n p u t c r a n k)」。另外一個和固定連桿相連的連桿為被驅動連桿，或者叫做「輸出曲柄(o u t p u t c r a n k)」，輸入和輸出曲柄之間的連桿叫做「連接連桿(c o u p l e r l i n k)」，各個連桿的相對關係如圖14所示。當然也有機構的動力輸入是由連接連桿輸入，但是因為輸入動力的馬達或其他致動器必須固定在固定連桿（通常就是基座或地面）上，除非有特殊功能上的要求，否則動力還是由輸入曲柄輸入的情況比較多。
輸入曲柄
連接連桿
輸出曲柄圖14. 四連桿機構中各連桿的名稱
四連桿機構可以用來作非線性的動作傳輸，因為輸入和輸出曲柄之間的動作並沒有成線性比例的關係。除了輸出連桿外，連接連桿上各個點的移動路徑也可以相當有變化，也常用來作連桿的輸出，來以特別的方式或路徑移動工具或零件。
四連桿機構是相當基本而常見的機構，在機構學中對四連桿機構的原理和性質已經有非常深入的了解，其中一個廣為人知且相當有用的定理，叫做「G r a s h o f定理」，這個定理可以讓設計者知道四連桿當中，是否有任何一個連桿可以作360度完全旋轉的動作。
Grashof定理的判別方式相當簡單，如果四連桿中最短和最長兩個連桿長度的和，小於另外兩個連桿長度和的話，那麼其中一個連桿可以相對於其他三個連桿作360度完全旋轉的動作；相反的，如果四連桿中最短和最長兩個連桿長度的和，大於另外兩個連桿長度和的話，這個四連桿機構中沒有一個連桿可以作完全旋轉的動作。
Grashof定理被滿足時，根據哪一個連桿是最短連桿、哪一個連桿可以作完全旋轉，四連桿機構有以下四種可能性：
(1) 曲柄搖桿機構
最短連桿是輸入曲柄時，我們得到的是「曲柄搖桿(c r a n k a n d r o c k e r)」機構（圖15），在這個機構中，輸入曲柄可以作360度完全旋轉，其他連桿則只作往復震盪動作。
圖15. 曲柄搖桿機構
(2) 雙曲柄機構
最短連桿是固定連桿時，我們得到的是「雙曲柄(d o u b l e c r a n k)」機構（圖16），所有其他三個連桿都可以相對於固定連桿作360度完全旋轉。雙曲柄機構也是一個典型的非線性機構，其特色是在固定連桿連接馬達，驅動輸入曲柄作等速圓周旋轉時，輸出曲柄將作變速圓周旋轉。
圖16. 雙曲柄機構
(3) 曲柄搖桿機構
第三種可能性，是當輸出曲柄是最短連桿時，我們還是會得到和第一種可能性相同的曲柄搖桿機構，只是這時是輸出曲柄作360度完全旋轉。
圖17. 曲柄搖桿機構中，輸出曲柄作360度完全旋轉
(4) 雙搖桿機構
第四種可能性，是當四連桿中最短連桿是連接連桿時，這時候輸入和輸出曲柄都只能作往復震盪動作，而連結連桿可以作完全旋轉，這樣的機構稱作「雙搖桿(d o u b l e r o c k e r)」機構（圖18）。
圖18. 雙搖桿機構
從這四種機構的名稱，應該也不難體會到，機構運動過程中能作360度旋轉的連桿稱作「曲柄(crank)」，而只能作往復震盪動作的連桿則稱作「搖桿(rocker)」。
另外如果不能滿足Grashof定理時，也就是四連桿中最短和最長兩個連桿長度的和，大於另外兩個連桿長度和的話，我們也會得到一個雙搖桿機構，只是這時沒有連桿能夠作360度完全的旋轉。
◇例題1汽車雨刷機構
汽車雨刷是一個相當有趣的機構設計例子。圖19是汽車雨刷機構的示意圖。
圖19. 汽車雨刷機構的示意圖
如圖所示，汽車雨刷是一個六連桿機構，整個機構可以分成兩個部份來說明，左側連桿1到連桿4是一個曲柄搖桿機構，對照圖15，連桿1是汽車車體，是固定連桿，連桿2是輸入連桿，由一個雨刷馬達驅動，不斷作360度旋轉，連桿4是輸出連桿，連接一隻雨刷做往復震盪動作，達成雨刷刮水的功能。
汽車雨刷機構右側連桿1、連桿4、連桿5、連桿6，組成另一個四連桿機構，這個機構屬於雙搖桿機構，對照圖18，在這個雙搖桿機構中，連桿4成了輸入連桿，連桿6連接另一隻雨刷，是輸出連桿。值得一提的是在這個雙搖桿機構中，四個連桿所組成的四邊形中，相對邊的連桿（連桿4、連桿6及連桿1、連桿5）長度相等，因此輸入連桿和輸出連桿（也就是汽車的兩隻雨刷）運動的方向相同、角速度也相等。這樣的機構有一個特別的名稱，叫做「平行機構(p a r a l l e l
m e c h a n i s m)」。◇
2.4其他常見連桿機構
四連桿機構是相當常見而有用的機構，連桿的數目，機構可能的組合和複雜度也迅速增加，一般而言，純粹使用旋轉接點的機構，大概很少有超過八個連桿的。
除了四連桿機構外，還有一些常見的平面機構，同時包含了旋轉接點和滑動接點。圖20中是一個「滑塊曲柄(s l i d e r c r a n k)」機構，如圖所示，這個機構也包含四個連桿，連桿之間以三個旋轉接點和一個滑動接點相連接，可以作直線和旋轉動作之間的轉換，汽車引擎曲軸和活塞桿之間的運動關係，就是這個滑塊曲柄機構。如圖21所示，當引擎活塞在汽缸中作直線往復運動時，可以轉換成引擎曲軸的旋轉運動，進而將動力以旋轉方式輸出到驅動車輪。
連桿2
連桿1
連桿3
連桿4
圖20. 滑塊曲柄機構
圖21. 引擎曲軸和活塞之間的滑塊曲柄機構運動關係如果我們將四個連桿之間，以兩個旋轉接點、兩個滑動接點相連接，便成了如圖22中的「雙滑塊(double slider)」機構。
圖22. 雙滑塊機構
◇實作計劃3外推窗鉸鏈機構的分析
有一外推式窗戶，上下各有一個鉸鏈機構，其基本尺寸與動作方式如圖23所示。你是否能在周遭的門或窗戶找到類似的機構？（汽車引擎蓋也可以發現類似的機構）以你所找到的機構作為分析的對象，如果實在找不到類似機構，可以用圖23標示的尺寸做機構分析練習，試回答下列問題。
圖23. 外推窗鉸鏈機構
(1) 這個機構中有幾個連桿？哪個是固定連桿？哪個是輸入連桿？有幾個接
點？各是什麼形態的接點？
(2) 量測連桿各接點之間的距離，畫出這個機構的骨架圖，注意接點和接點
之間的距離要成正確比例。
(3) 使用厚紙板、大頭針等材料，依照比例實際製作出這個鉸鏈機構的二維
模型。各連桿和滑動接點可以用厚紙版剪裁，旋轉接點則使用大頭針製
作，為了操作上的方便，可以用一張大張的厚紙板做背襯，將固定連桿
固定於其上。
(4) 實際操作你的模型，這個向外推的最大角度是多少？你可不可以利用連
桿長度、角度關係計算出來這個最大外推角度？
(5) 如果你希望將外推角度設計得更大一些，你應該更動哪些連桿長度？實
際試作一些模型試試看，這個外推角度是否有極限？◇
圖23中的外推窗機構，仔細檢視，發現其有六連桿，但是仍然只有一個自由度。對於平面機構而言，每一根可動的連桿有兩個移動自由度，一個轉動自由度，而連桿間的接點則限制了連桿的自由度，例如兩連桿之間以旋轉接點連接的話，移動自由度被限制住，自由度總數將減少2，兩連桿之間以移動接點連接的話，一個移動自由度與轉動自由度被限制住，自由度總數也將減少2。因此如圖23中機構自由度總數為3×(6-1)-2×(6+1)=1
其中3×(6-1)表示6根連桿扣除固定連桿後的自由度總數，連桿之間連接方式有6個是旋轉接點，1個移動接點，因此有2×(6+1)個自由度被限制住。同理，圖19中的與刷機構也可視為6連桿、以7個旋轉接點連接，因此也只有3×(6-1)-2×7=1個自由度。
3. 連桿尺寸、形狀的決定
實作計畫3中，我們嘗試用“拼拼看”的方式來做連桿機構分析，事實上要決定一個機構中連桿相對運動的關係，的確必須透過幾何關係的推導，建立成為解析形式
的方程式，進而能夠精確計算出各個連桿相對運動的關係。許多作機構分析的電腦輔助設計軟體，可以很容易做類似的計算、分析，並且以圖形的方式顯現出來。而從另一個方向來看，機構設計者經常可能面對的問題是，一個設計需求中要求機構的連桿經過某些特定的位置，機構設計者也必須使用類似的幾何推理，來決定機構中各連桿的長度、或者各個接點之間的距離。
在做這樣機動學上的分析、計算時，我們似乎都假設連桿是沒有寬度、厚度、體積、或質量的。事實上前面的章節曾經強調過，真實的機構連桿絕對不可能是細細長長的“桿狀”，在決定了各連桿長度、各接點之間的距離之後，機構中每一個連桿的實際形狀、相關尺寸，還是要經過仔細分析計算，以使其有足夠的強度和剛性，能夠達成所需要的功能，這個過程便必須作一些力學上的分析。
如果機構中連桿的運動相當慢，且輸入的動力也不高的話，做靜態的力學分析便足夠了，否則的話，連桿運動過程中產生的慣性力也必須考慮進去。考慮慣性力時，機構中的連桿運動至每一個位置時的速度不同，慣性力的大小、方向都會不同，所以這基本上是一個動態的力學分析，可能必須借重電腦程式，計算出機構運動至每一個位置時的受力狀態，以找出連桿受到負荷最大時的關鍵位置。
不管是靜態分析還是動態分析，最後的目的都是要畫出每一個連桿的自由體圖，利用力平衡計算出在每一個接點上連桿的受力。有了這些受力的資料，便很容易可以計算出該連桿上的應力和變形量，決定這個連桿是否有足夠的強度和剛性達成所要求的功能。
◇例題2曲柄滑塊機構電腦模擬分析
圖24為一曲柄滑塊機構電腦分析模擬模型，其施力狀態為一往復力作用於滑塊上，方向為-x，最大值為0.5牛頓，最小值為0牛頓，週期為0.898秒。
圖24. 曲柄滑塊機構分析模擬模型與施力狀態圖
經過電腦模擬分析，可以得到如各連桿角速度對時間關係圖（圖25），各接點之受力對時間關係圖（圖26）等數據，也可得到整個機構運動過程之模擬動畫。
圖25. 連桿一之角速度與時間關係圖
圖26. 接點二之限制力(constraint force)與時間之關係圖圖27是此機構分析模型之起始狀況，圖28是連桿一角速度最大時之狀況，圖29是連桿一角速度次大時之狀況。由圖25、26可知，連桿一角速度最大值為2059.98deg/s，發生於0.535秒。接點二之constraint force最大值為42.72N，發生於0.535秒，設計者可以利用這些數據，進一步計算其應力，以決定連桿尺寸、形狀。
圖27. 起始狀態
圖28. 連桿一角速度最大之狀態
圖29. 連桿一角速度次高之狀態
複習問題
(1) 試簡述何謂平面機構？
(2) 平面機構中，連桿相連接的接點方式有幾種，試分別舉例說明其動作方式。
(3) 試舉例說明空間機構中的螺旋接點的動作方式。
(4) 試舉例說明空間機構中的圓柱接點的動作方式。
(5) 試舉例說明空間機構中的球座接點的動作方式。
(6) 試舉例說明空間機構中的直接接觸接點的動作方式。
(7) 繪圖並標出“四連桿機構”中各連桿的名稱，並簡述Grashof定理。
(8) Grashof定理被滿足時，根據哪一個連桿是最短連桿、哪一個連桿可以作完全
旋轉，四連桿機構有哪四種可能性產生？
(9) 試繪圖並說明汽車雨刷機構的動作方式。
(10) 試繪圖並說明汽車引擎曲軸和活塞之間的運動關係及其屬於何種機構？
长江学院 机械原理课程设计说明书设计题目：插床机构设计 学院：机械与电子工程学院 专业： 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 2016年7月1日
目录 题目及设计要求 (3) 1机构简介 (3) 2设计数据 (4) 二、插床机构的设计内容与步骤 (6) 1、导杆机构的设计与运动分析 (6) ⑴、设计导杆机构。 (6) ⑵、作机构运动简图。 (6) ⑶、作滑块的运动线图。 (6) ⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。 (7) 2、导杆机构的动态静力分析 (8) ⑴、绘制机构的力分析图（图1-4）。 (8) ⑵、选取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，绘制等效阻力矩Mr的曲线图 (9) ⑶、作动能增量△Ｅ―φ线。 (10) 3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 (11) ⑴、图解微分法 (11) ⑵、图解积分法 (14) 4、飞轮设计 (14) 5、凸轮机构设计 (16) 6、齿轮机构设计 (19) 三、感想与体会 (21) 四、参考文献 (22)
题目及设计要求 1机构简介 插床是一种用于工件内表面切削加工的机床，也是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图1为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿道路y－y作往复运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O2上的凸轮驱动摆动从动件O4D和其他有关机构（图中未画出）来实现的。为了减小机器的速度波动，在曲柄轴O2上安装一调速飞轮。为了缩短空回行程时间，提高生产效率，要求刀具具有急回运动，图2为阻力线图。
山东化工有限公司 各级各类人员质量职责 编制： 审核： 批准： 年月日
目录 一山东化工有限公司组织机构图 (2) 二山东化工有限公司组织机构设计方案说明 (3) 三山东化工有限公司组织机构职能和管理权限 (7) （一）、股东会 (7) （二）、董事会 (8) （三）、监事会 (9) （四）、总经理 (9) （五）、审计部 (10) （六）、企业发展部 (11) （七）、公共事务部 (12) （八）、人力资源部 (13) （九）、财务部 (14) （十）、供销部 (16) （十一）、技术研发中心 (17) （十二）、辅助车间 (18) （十三）、分厂 (18)
山东化工有限公司组织机构图
山东化工有限公司 组织机构设计方案说明 一、组织机构设计的指导思想 以完善组织功能、减少管理层次提高管理效率、加强内部控制为目标，按照效率优先、兼顾公平、适度集权、合理分工、适度超前的原则，建立符合公司要求的现代企业组织机构。 二、组织机构设计的基本模式 公司以集团公司模式组建其组织架构。目前下属实体以分厂形式进行管理，不具备独立法人资格，当条件成熟，也可以使他们成为独立的法人实体。 公司按产品和业务门类的不同下设若干个分厂。各分厂作为相对独立的运作部门由总经理直接领导。 公司本部是整个公司的决策、管理和调控中心，并且是公司的利润中心，行使除生产以外的大部分公司职能；各分厂是企业的成本中心，承担具体产业和产品的生产、组织功能。公司本部的职能部门是公司实现其各项管理职能的具体执行机构，对各分厂有业务指导职能。 三、组织机构设立的说明 1、公司的最高权力机构为公司股东会。 2、董事会是本公司的经营管理决策机构，商议、决定本公司的一切重大经营管理事宜。公司董事会暂时不设专门委员会，随着日后公司的发展壮大，
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：插床的设计与分析 12机械专业10 班 设计者：孙占成 指导教师：田静宜老师 2015 年6 月26 日
华北理工大学轻工学院 目录 机械原理插床机构设计部分 一、插床机构设计要求- - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1.插床机构简介- - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 2.设计内容- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 二、插床机构的设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 连杆机构的设计及运动分析- - - - - - - - - - - - - 3 三、飞轮设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 四、凸轮机构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 机械设计二级减速器设计部分 一、目的及要求- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 二、减速器结构分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 三、传动装置的总体设计- - - - - - - - - - - - - - - - 9 （一）选择电动机- - - - - - - - - - - - - - - - - 9 （二）传动比分配- - - - - - - - - - - - - - - - - 10 （三）运动和动力参数分析计算- - - - - - - - - - - 10 1.计算各轴转速- - - - - - - - - - - - - - - - 10 2.计算各轴输入功率- - - - - - - - - - - - - - 10 3.计算各轴输入转矩- - - - - - - - - - - - - - 11 四、传动件的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - 11 （一）带传动的设计- - - - - - - - - - - - - - - - 11 （二）高速轴齿轮的设计与校核- - - - - - - - - - - 13 （三）低速轴齿轮的设计与校核- - - - - - - - - - - 17 （四）联轴器的选择- - - - - - - - - - - - - - - - 21 （五）轴的设计与校核- - - - - - - - - - - - - - - 21 1.齿轮轴的设计- - - - - - - - - - - - - - - 21 2.中间轴的设计- - - - - - - - - - - - - - - 22 3.低速轴的设计与校核- - - - - - - - - - - - 22 （六）键的校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - 25
企业组织分析与设计的 意义 Revised as of 23 November 2020
目录 ◆ ◆◆ ◆◆ ◆ ◆◆ ◆◆ ◆ ◆ 企业组织分析与设计的意义 文/知行合一 在知行合一人形化模型中，企业的经营组织与管理组织分别代表了两只手。从本期管理知行苑开始，我们将和读者朋友一起讨论有关企业的组织问题。 企业组织问题分为经营业务组织和管理组织问题，前者涉及的是企业各个业务单元的组织方式，资产的分立与整合，各个业务单元之间的关系等问题，而后者主要涉及管理机构、职位的设置，各机构和职位责权的界定、协作关系的建立等。组织是实现企业经营目标的手段，也是组织激励的载体和手段。 组织结构设计是指在管理劳动分工的基础上，设计组织所需的管理部门以及各个管理部之间的关系。其作用在于，在特定条件下设计和保持一种环境，使企业的管理能够在组织内协调的展开，从而实现管理者对组织所拥有资源的有效计划、组织、领导和控制，并有效地完成目标。 企业组织结构是实施战略的一项重要工具，一个好的企业战略要通过与企业相适应的组织结构去完成方能起作用。实践证明，一个不适宜的组织结构必将对企业战略产生巨大的损害作用，它会使良好的战略设计变得无济于事。因此，企业组织结构是随着战略而定的，它必须按战略目标的变化而及时调整。 在企业组织调整中，企业不应局限于某一基本的组织形式，应从实践出发，对自身的组织结构进行有效地调整，让其既能满足战略的要求又非常简单可行。
管理咨询公司为企业提供企业组织的有关咨询，必须结合企业经营特点和经营目标来进行组织结构建设方案的整体设计，以此确定与企业匹配的组织形式、有效的管理体制和领导体制以及合理的管理幅度和管理层次。通过组织结构的重新设计，实现组织过程和整个组织——所有成员、资源与单位的有效运行，为企业提供一个固定与稳定的框架，以期完成预定的目标。 Adobe公司宣布CEO布鲁斯·奇岑离职 Adobe公司CEO布鲁斯·奇岑（Bruce Chizen）即将离职，而其继任者为目前的COO山塔努-纳拉延（Shantanu Narayen）。 这一消息来源于Adobe公司发布的公告。公告中，Adobe宣布，布鲁斯·奇岑的离职将从2007年12月1日起生效。而奇岑的继任者为山塔努-纳拉延（Shantanu Narayen）。 Adobe发言人表示，奇岑从公司离职是一个个人决定。 据Adobe方面介绍，纳拉延已经加盟Adobe近10年，目前担任总裁兼首席运营官（COO）。奇岑已经在Adobe工作14年，担任CEO也有7年之久，他将继续担任Adobe董事直至2008年春天，以及担任战略顾问直至2008财年结束。 移动联通否认近期重组均称合并是大势所趋 中国联通总裁常小兵和中国移动总裁王建宙先后在不同场合表态，称仍然没有关于电信重组的新消息，企业近期也没有重组的准备。同时两人近乎一致地声称，合并应该是电信重组的主要方向。昨日，中国移动股票下挫%，以137港元收盘，中国联通下跌幅度达%，最终以港元报收，联通A股也大跌%. 11月9日，中国移动董事长兼CEO王建宙在香港的公开场合表示，“没有来自官方的正式消息……10年前说重组是Restructure（重建架构，要将大公司分拆成小公司，现时说的是Consolidation（整固），主题是merge（合并），是将小的公司合并成大公司，培育具有国际竞争力的大公司。”中国联通董事长首席执行官常小兵在回应3G发牌及电信重组问题时表示，以企业观点来说，重组不失为做大做强的方法，但联通目前没有签下具体协议，政府也没有明确的时间表。 分析人士认为，国内电信业格局早已失衡，“电信重组已经箭在弦上，不得不发”。近来四大运营商都在不同场合表达了合并重组的愿望，常小兵和王建宙关于重组的表态与市场的预期相去甚远。 华为宣布“7000人集体辞职事件”结束 华为方面表示，长达一个多月的“7000人集体辞职事件”近日已结束，这次部分员工辞职重签是公司内部重新规范的需要，并非针对新《劳动合同法》的规定而来的。 由于这次“主动辞职”人数众多，全国总工会宣传中心一位负责同志表示，目前全国总工会已对该事件展开调查。 据一陈姓华为内部员工表示，“主动辞职”后，前几天公司已与他重新签订了4年的新合同，其职位和待遇延用老合同的，只不过工号改变了，合同的甲方也变成了华为技术。不过在这次“主
插床机构设计
目录 一、工作原理 3 二、设计要求 3 三、设计数据 3 四、设计内容及工作量 4 五. 设计计算过程5 (一). 方案比较与选择5 (二). 导杆机构分析与设计 6 1.机构的尺寸综合8 2. 导杆机构的运动分析9 3. 凸轮机构设计14 六. 参考文献16一、工作原理：
（1）插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块沿导路y—y作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其它有关机构来完成的。 （2） 二、设计要求： 电动机轴与曲柄轴平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄转速偏差为±5％。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件的升、回程运动规律均为等速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。 导杆机构运动分析 转速n2插刀行程 H(mm) 行程速比系数K 42 100 1.65 导杆机构运动分析 从动件最大摆角? max 从动件 杆长 许用压 力角 推程运 动角δ o 远休 止角 回程 运动角 δ’o 14°124 38°58°10°58° 导杆机构运动动态静力分析 工作阻力Fmax(N) 导杆质量 m4(kg) 滑块6质量 m6(kg) 导杆4质心转动 惯量Js4(kgm2) 3200 22 70 1.1 四、设计内容及工作量： 1、根据插床机械的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。 3、画出机械运动方案示意图。 4、根据给定的数据确定机构的运动尺寸，用Autocad软件按1：1绘制所设计的机构运动简图。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
【经典案例】企业组织结构设计案例及分析 引言： 在企业迅猛发展的当今时代，企业规模迅速扩大，员工岗位冗杂，公司组织结构的问题复杂也就显现出来了，并阻碍了公司的进一步发展。企业如何设计科学合理的组织结构成为了企业管理人员心头的一块大石头。基于此，设计符合企业发展，能够改善企业内部的管理现状，为公司发展提供良好的内部组织结构的方案就显得很紧迫了。本文是人力资源专家——华恒智信为某企业设计组织架构方案的项目纪实。 客户评价 对专家委员会的管理模式进行改革，是我们目前非常关注的问 题。华恒智信专家团队为我们提出的“投资委员会+项目专家办 公室”的管理模式，可以有效地配置专家资源，并通过及时的、 专业的专家投资评估与审查，为我们做出投资决策提供帮助。 ——Q开发投资有限公司汪总经理 【客户行业】：投资公司 【问题类型】：组织结构 【客户背景及现状问题】 Q开发投资有限公司是经市人民政府批准，于2001年4月设立的市直属综
合性投资公司。主要承担政府重大建设项目的投融资；接受政府授权持有并运作国有股权；自主开展资本运营，促进资产跨地区、跨行业、跨部门、跨所有制的流动和重组。 Q开发投资有限公司采用集团公司的组织形式，公司目前有6各部门——分别是研究发展部、资本运营部、投资开发部、财务融资部、人力资源部和总经理工作部；公司有3个子公司，现有人员27人。 目前，Q开发投资公司的一把手是新上任的汪总经理，他进入企业后的第一件事就是了解企业内部管理的现状，发现企业当前的优势与劣势，并借助外部第三方专业咨询公司的力量，对组织构架及管控模式进行初步调研与分析后，提出了组织构架新的改进方案。 华恒智信专家团队在对Q公司的临时组织——项目专家组和专家咨询委员会的组织职能与管控模式进行分析时，发现这两个临时组织的内部管理存在着以下的问题。 1.项目专家组和专家咨询委员会职责模糊，界线不清 Q开发投资公司的专家委员会由两个临时的部门构成——项目专家组和专家咨询委员会，两个临时组织的职责范围模糊、界限不清，经常会造成两个部门工作相互重叠的现象。 2.临时性委员会无固定人员维持工作 该开发投资公司总是在出现运营投资项目时，才临时召集专家 组成员组成专家组或咨询专家组参与项目的决策，这些专家组成员并非公司的固定人员，都是公司从外部聘用的兼职专家。因而，当出现投资项目时，临时召集外部专家的工作一直由总经理工作部临时代理。但是随着项目量的逐渐增多，负
组织结构分析： 日产汽车起死回生和华为的危机感 （职业经理人十四期） 第七小组
组织结构设计案例分析： 如何设计组织结构 一、企业的大树模型 随着企业规模和管理幅度的不断扩大，企业有必要重新整合外部资源，系 统性地解决企业所面临的和将要面临的问题，由此构建了企业的大树模型。 其中，企业文化和发展战略是首要性的问题，它们犹如大树的根，决定了企 业能否持续健康地成长。由于企业文化可以为战略实施提供行为导向，企业理念 文化具有独特的激励功能，企业文化具有良好的约束功能，因此企业文化日益成 为战略实施的重要手段。企业文化必须与企业战略相互适应和协调。从战略实施 的角度来看，企业文化既要为实施企业战略服务，又可能成为制约企业战略实施 的因素。当企业新的战略要求企业文化与之相配合时，企业原有文化的变革速度 却往往较慢，很难马上对新战略做出反应，这时企业原有文化就可能成为实施企 业新战略的阻力，因此在战略管理过程中，企业部新旧文化更替和协调是战略 实施获得成功的保证。 在企业的具体问题中，组织结构是第一步要考虑的，它犹如大树的躯干，决 定了企业能否枝繁叶茂。营销、研发、生产、人力、总务、财务等共同构成了大树 的主枝，同时，将主枝间衔接起来的核心流程的流向又决定于组织结构。以做事 为主线，以各部门、科室、班组、员工为分枝，以岗位责任制（包含岗位工作指引）、标准作业书、操作规程、技术标准和管理办法等为叶。 从大树发展的角度来说，若根不够深、躯干不够粗，再好的树叶也会枯萎， 更不要说供应能量给大树了，那么，大树就不能正常生长。企业就好比一棵大树， 不断从土壤中汲取养分，经过严寒酷暑的考验，茁壮成长。 二、组织结构设计原则： 1、拔高原则 在为企业进行组织结构的重新设计时，必须遵循拔高原则，即整体设计应紧 扣企业的发展战略，充分考虑企业未来所要从事的行业、规模、技术以及人力资 源配置等，为企业提供一个几年相对稳定且实用的平台。
工作分析：也称职位分析或岗位分析，是指对某一特定的工作的目标、性质做出明确规定，并确定完成这项工作的具体实施行为的过程。 （工作分析的成果和包含：工作描述和工作规范） 工作描述：是以书面叙述的方式来说明工作中需要从事的活动，以及工作中所适用的设备而和工作条件的信息。（具体说明工作的物质特点和环境特点，主要包括职务名称、工作活动和工作程序、工作条件、社会环境及聘用条件） 工作规范：又称职位规范或任职资格，是指要胜任该项工作对任职者在教育程度、工作经验、知识、技能、体能和个性特征方面的最低要求。（要求从事某项工作的人员必须具备的生理要求和心理要求，如年龄、性别、学历、工作经历、健康状况、体力、观察力、事业心、领导力、速度感等） 工作分析的作用： 维持和适应某种组织决策（如组织结构开发） 装备的设计与工作的再设计 人力资源决策和管理 流程：是指为完成某一目标或任务而进行的一系列有序活动的集合。流程的本质是目的性和有序性，其对象范围包括为完成目标所有活动的集合。 流程的分类： 按处理对象分——实物流程和信息流程 按跨越组织的范围分——个人间流程、部门间流程、组织间流程 按服务的目的分——管理流程和经营流程 流程描述方法： 可以用文字描述——文本法 可以用表格描述——表格法 可以用图形描述——图形法 （侧重点：基于角色的流程描述方法（）基于活动的流程描述方法） ★组织设计（狭义）：指组织结构设计，是把组织内的任务、权力和责任进行有效组织协调的活动。 ★组织设计（广义）：指建立或变革企业组织的过程，即通过对组织的结构、流程、职权、绩效和激励机制等模块的设计并加以整合，从而使组织最终获得最佳工作绩效的动态过程。 ★组织结构诊断的判据及做法： 通过组织效能发挥方面来诊断（做正确的事） 通过组织效率方面来诊断（正确地做事） 通过组织安全方面来诊断（持久地做事） 通过组织发展方面来诊断（望闻问切，辩证分析） ★如何判断组织结构的效能？ 看最近几年企业目标是否合理、是否如期实现；如没有实现，是否存在不可抗力因素。 看企业的发展战略的制定情况和实施情况。 看新战略对组织结构功能的要求与组织结构相应功能的历史表现之间的差异。 看企业客户满意度的高低。 ★如何判断组织结构的效率？ 看企业计划的完成情况，尤其是短期计划。 观察企业内是否存在推诿扯皮现象，主要指流程设计繁缛不畅。 调研或访谈人们对工作的成就感和满意度。 ★如何判定组织结构的安全功能？ 分析企业的相应财务指标。 分析产品和服务的质量标准执行、改进情况。
机械原理课程设计 计算说明书 课题名称：插床机构的设计 姓名：超 院别：工学院 学号： 2012010803 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机设1201班 指导教师：原芳 2014年6 月7日
工学院课程设计评审表
设计目录 1 机械原理课程设计任务书 (4) 1.1课程设计的目的和任务 (4) 1.2机构简介与设计数据 (4) 1.3设计容 (6) 1.4设计步骤和要求 (6) 2 机构简介与设计数据设计 (7) 1.1 插床简介 (7) 1.2 设计数据.................................................................. (8) 3 插床机构的设计及尺寸计算 (9) 3、1曲柄导杆机构的设计及尺寸计算 (9) 3、2用图解法进行机构的运动分析 (14) 3、3用图解法进行机构的动态静力分析 (18) 4 凸轮机构设计 (21) ．心得与体会 (22) ．参考文献 (23)
机械原理课程设计任务书 学生 超 班级 1201 学号 2012010803 位置 10 设计题目一：插床机构设计及分析 一、课程设计的目的和任务 1.课程设计的目的 机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要组成部分。机械原理课程设计的目的在于进一步巩固和加深学生所学的机械原理理论知识，培养学生独立解决实际问题的能力，使学生对机械的运动学和动力学的分析和设计有一较完整的概念，并进一步提高电算、绘图和使用技术资料的能力，更为重要的是培养开发和创新机械的能力。 2.、课程设计的任务 用图解法对插床的连杆机构进行运动分析和动力分析，设计凸轮机构。要求画出A 1图纸一，写出计算说明书一份。 二、 机构简介与设计数据 1.插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成，如图1所示。电动机经过减速装置（图中只画出齿轮1z 、2z ）使曲柄1转动，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿导路作往复直线运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空行程时间，提高生产效率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴2O 上的凸轮驱动摆动从动件O 4D 和其他有关机构（图中未画出）来完成的。为了缩短空回形成时间，提高生产效率，要求刀具有急回运动。 在工作行程中，刀具上作用有相当大的切削阻力，在切削行程的前后各有一段0.05H （H 为刀具行程）行程，如图2所示。而在空回行程中则没有切削阻力，因此在一个工作循环中，刀具受力变化很大，从而影响了主轴的匀速运转，为减小主轴的速度波动，需采用飞轮调速，以减小电动机容量和提高切削质量。 插床机构简图如图1所示，题目数据列于表1。 图1 插床机构简图
IS09000与组织结构设计与分析 康达信：江跃宗 (一)与组织相关的主要概念 1组织与组织结构 (1)组织是指职责、权限和相互关系得到安排的一组人员及设施( GB/T19000 —IS09000 : 2000 )组织意味着一个正式的有意形成的职务结构或职位结构。 (2)组织结构是指人员的职责、权限和相互关系的安排( GB/T11000 —IS09000 : 2000)将组织工 作作为一种过程形式时，必须考虑下列的因素： a)组织结构必须反映目标和计划，目标和计划是组织活动的目的 b)组织结构必须反映出组织管理可使用的权力的范围 c)组织结构必须反映它的环境，并随着环境的变化而变化 d)组织中人员是基本要素，组织结构中业务活动的划分和权限的设置必须考虑人员的数量和习惯，这不是说组织的 结构的设计要围绕着人，但配备什么样的人是一个重要的考虑因素。 2、分工 分工是指为达到所需的目标，划分任务和劳动的各种方式，对组织结构设计时的分工形式，对 工作效率及效果会产生影响，资本主义经济制度的始祖亚当?斯密通过对大头针制造过程的分工形象化地加以了说明：大头针的制造过程包括下列步骤：金属线拉长一直----------- 断-------- 削尖-------- 压制标准头 —做头——摆放一抛亮一包装，如果由一个人来完成所有工序每天最多生产20多支， 而如果10个人进行分工完成上述工作每天可以生产48000支，即每人每天生产4800支。 3、工作、职位与部门 (1)工作(job)是由组织为达到目标必须完成的若干任务组成。 (2)职位(posting)是一个人完成的任务和职责的集合。 (3)部门(Department)是指在一个组织中，一个管理人员有权执行所规定的活动的一个明确 区分的范围、部分或分支机构，如XX部XX科XX组XX分部等 (二)组织的管理层次和管理幅度 1、层次与幅度的关系 管理幅度是指管理人员负责管理人员的数目，组织的管理层次与管理幅度是密切相关的，管理幅度越宽，层次就相应减少，反之管理幅度越窄，层次会越多，如下图： 图3.1管理幅度层级型组织图3.2宽管理幅度偏平型组织 管理幅度与层次要根据企业的规模，企业产品的性质及特点、工作的性质等来决定，通常规模越大，层次可能会越多，一般中层管理的幅度建立是4—8人，而对简单重复性工作的人员其管 理幅度可以多达数十人至数百人。
企业组织机构 一、前言 组织机构作为项目管理的组织保证，对项目的成败起着决定性的作用，因为组织结构是项目管理的骨架，它担负着沟通信息，下达指令、协调矛盾、统一步调，组织运转和决策的重任。矩阵型组织是是职能型组织和项目型组织结构的混合体，它既有项目型组织结构注重项目和客户的特点，也保留了职能性组织结构的职能特点。一般说来，同时有多个规模及复杂程度不同项目的公司，适合采用矩阵型组织结构。在矩阵型组织中，来自各个职能部门的人员在可以为某一个具体项目专职工作，也可以同时在两个或更多个项目中兼职工作。由于人员属于职能部门，他们能够为适应项目的变化需要而在各项目间流动。例如某个项目因为用户要求暂时停工，或者其它项目进度吃紧时，就可以将项目成员调配到其他项目中去。这样通过在项目间共享人员的工作时间，可以充分利用资源，全面降低公司及每个项目的成本。另外，在矩阵型组织中的基础核心职业技能可供所有项目共享，这样这些技能就能得到很好应用。同时，由于项目团队成员可以通过两条渠道向项目经理和部门经理反映情况，从而可以更及时的发现问题，提醒注意的潜在危险，提高反应能力。 企业组织结构类型 1、直线型组织结构：组织中每一位管理者对其直接下属有直接职权；组织中每一个人只能向一位直接上级报告，即“一个人，一个头”；管理者在其管辖的范围内，有绝对的职权或完全的职权。优点：1、结构比较简单； 2、责任与职权明确。缺点：1、在组织规模较大的情况下所有管理职能都集中由一个人承担，是比较困难的；2、部门间协调差。 2、职能型组织结构：采用按职能分工实行专业化的管理办法来代替直线型的全能管理者；各职能机构在自己业务范围内可以向下级下达命令和指示，直接指挥下属。优点：1、管理工作分工较细；2、由于吸收专家参加管理，减轻了上层管理者的负担，使他们有可能集中注意力以实行自己的职责。 缺点：1、由于实行多头领导，妨碍了组织的统一指挥，容易千万管理混乱，不利于明确划分职责与职权； 2、各职能机构往往从本单位的业务出发考虑工作，横向联系差； 3、对于环境发展变化的适应性差，不够灵活； 4、强调专业化，使管理者忽略了本专业以外的知识，不利于培养上层管理者。现实不存在 3 、直线——参谋型组织结构：按照组织职能来划分部门和设置机构，实行专业分工；把组织管理机构和人员分为两类，一类是直线指挥部门和人员，一类是参谋部门和人员；这种组织结构实行高度集权。优点：1、各级直线管理者都有相应的职能机构和人员作为参谋和助手，因而能够对本部进行有效管理，以适应现代管理工作比较复杂而细致的特点；2、每个部门都是由直线人员统一指挥，这就满足了现代组织活动需要统一指挥和实行严格的责任制度的要求。缺点：1、下级部门的主动性和积极性的发挥受到限制；2、部门之间互通情报少，不能集思广益地作出决策；3、各参谋部门和直线指挥部门之间的目标不统一，容易产生矛盾，协调工作量大；4、难以从组织内部培养熟悉全面情况的管理人员；5、整个组织系统的适合性较差。中、小型组织 4 、直线——职能参谋型组织结构：结合了直线-参谋型组织和职能组织特征 5 、事业部组织结构：集中政策、分散经营；独立经营、单独核算。大型的或跨国的企业 6、矩阵结构：有职能划分垂直领导系统；又有按项目划分的横向领导系统的结构；优点：1、灵活性、适应性强；2、集思广益，有利于把组织垂直联系与横向联系更好地组合起来，加强各职能部门之间的协作。缺点：1、小组是临时性的，所以稳定性较差；2、小组成员要接受双重领导，当两个意见不一致时，就会使他们的工作无所适从。临时性项目
某公司组织机构设计方案(doc 29页)
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山东化工有限公司 各级各类人员质量职责 编制： 审核： 批准： 年月日 目录
一山东化工有限公司组织机构图 (2) 二山东化工有限公司组织机构设计方案说明 (3) 三山东化工有限公司组织机构职能和管理权限 (7) （一）、股东会 (7) （二）、董事会 (8) （三）、监事会 (9) （四）、总经理 (9) （五）、审计部 (10) （六）、企业发展部 (11) （七）、公共事务部 (12) （八）、人力资源部 (13) （九）、财务部 (14) （十）、供销部 (16) （十一）、技术研发中心 (17) （十二）、辅助车间 (18) （十三）、分厂 (18)
山东化工有限公司组织机构图 碳 黑 防老剂 老化轻 辅助车会计 部 会 计 科 技 术 科 人力资源 部 技 术研发部 生产计划科会 计 科 生产计划科技 术 科 企业发展部股 东 总 经 监 事 副总经 董 事 审 计 采 购 科 销 售 科 基 建 科 物 业 管 理 科 仓 管 科 行 政 科 供 销 部 机 修 班动 力 科 公共事务部 财 务 部副总经理
山东化工有限公司 组织机构设计方案说明 一、组织机构设计的指导思想 以完善组织功能、减少管理层次提高管理效率、加强内部控制为目标，按照效率优先、兼顾公平、适度集权、合理分工、适度超前的原则，建立符合公司要求的现代企业组织机构。 二、组织机构设计的基本模式 公司以集团公司模式组建其组织架构。目前下属实体以分厂形式进行管理，不具备独立法人资格，当条件成熟，也可以使他们成为独立的法人实体。 公司按产品和业务门类的不同下设若干个分厂。各分厂作为相对独立的运作部门由总经理直接领导。 公司本部是整个公司的决策、管理和调控中心，并且是公司的利润中心，行使除生产以外的大部分公司职能；各分厂是企业的成本中心，承担具体产业和产品的生产、组织功能。公司本部的职能部门是公司实现其各项管理职能的具体执行机构，对各分厂有业务指导职能。 三、组织机构设立的说明 1、公司的最高权力机构为公司股东会。 2、董事会是本公司的经营管理决策机构，商议、决定本公司的一切重大经营管理事宜。公司董事会暂时不设专门委员会，随着日后公司的发展壮大，当
目录 第一章绪论 第二章插床主体机构尺寸综合设计第三章插床切削主体结构运动分析第四章重要数据及函数曲线分析第五章工作台设计方案 第六章总结
第一章绪论 一，设计的题目：插床运动系统方案设计及其运动分析。 二，此设计是工科专业在学习《机械原理》后进行的一次较全面的综合设计训练，其目的： 1.巩固理论知识，并应用于解决实际工程问题； 2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念； 3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。 三，主要内容： 1.确定插床主要尺寸，然后按1：1的比例画出图形。对插刀进行运动分析，选取适当比例尺画出不同点速度，加速度矢量图得到不同点的速度，加速度，并对两处位移，作出位移，速度，加速度同转角的图像 2.在内容1运动分析的基础上作出运动循环图，在运动循环图的指导下，根据设计要求确定工作台进给运动机构传动方案设计（包括上下滑板1和2进给运动的机构传动方案设计；回转台3分度运动的机构传动方案设计；刀具与工作台在运动中的协调性分析；） 3.整理和编写说明书一份，对图纸进行详细说明 时间安排 （1）.第一天 明确任务，准备作图工具，并打扫教室。 （2）. 第二、三天 在老师的指导下确定构建尺寸，作出机构简图，并进行运动分析，并作出一个周期的位移、速度、加速度随转角变化的图像 （3）. 第四、五天 在老师的指导下，完成工作台的机构传动方案设计，并画出传动示意图。 （4）. 第六、七、八天 自己总结，整理并编写说明书一份
机械原理课程设计任务书学院名称：专业：年级： 学生姓名: 学号: 指导教师: 一、设计题目插床传动系统方案设计及其运动分析 二、主要内容 1）对指定的机械进行传动系统方案设计； 2）对执行机构进行运动简图设计（含必要的机构创意实验）； 3）飞轮设计； 4）编写设计说明书。 三、具体要求 插床是用于加工各种内外平面、成形表面，特别是键槽和带有棱角的内孔等的机床（如图1所示），已知数据如下表（参考图2）。 参数n r H L O1O2C1C2C3C4G3G5J S3Q K δ 单位rpm mm mm mm mm mm mm N N Kgm2N 数据60 100 150 120 50 50 120 160 320 0.14 1000 2 0.05 另：l BC/l BO2=1,工作台每次进给量0.5mm，刀具受力情况参考图2。机床外形尺寸及各部份联系尺寸如图1所示（其中：l1 =1600，l2 =1200, l3 =740, l4 =640, l5 =580, l6 =560, l7 =200, l8 =320, l9 =150, l10 =360, l11 =1200,单位均为mm，其余尺寸自定。 四、完成后应上交的材料 1) 机械原理课程设计说明书； 2) 一号图一张，内容包括：插床机构运动简图、速度及加速度多边形图、S（φ）-φ曲线、 V（φ）-φ曲线和a（φ）-φ曲线； 3) 三号坐标纸一张：Med（φ）、Me r（φ）-φ曲线； 4) 一号图一张，内容包括：插床工作循环图、工作台传动方案图。 五、推荐参考资料 1)《机械原理课程设计指导书》（西华大学机械学院基础教学部编） 2) 《机械原理》（孙桓主编，高等教育出版社） 3) 《机械原理较程》（孙桓主编，西北工业大学出版社）
《工作分析与组织设计》 课堂实践训练案例三 12月28日，对深兰公司而言是一个特殊的日子。 跟往年不同，今年的12月28日，就是拥有数十亿资产、近三百名员工的深蓝公司组建十周年的庆典了。无疑，这将是深兰公司的一场盛会。 "今天的董事会，请各位董事赶过来，一项主要议题是布置一下公司十周年庆典的事。"王锐董事长顿了顿继续说道："我们深兰公司经过十年的发展，能取得今天这样的成绩，很不容易。当然，这是与在座各位董事的这些年来的大力支持和艰苦努力分不开的。再过一个月，就到公司的十周年庆典，大家要好好庆贺一番。我看花个几十万都没关系。这样吧，会后就由公司行政部和公关部拿个方案。……"公司董事戴明举手示意发言，"王董事长，我看公司庆典是不是可以从简、低调。另外，我听说公司的中期年报就已出现了亏损，而且年初的GH投资项目潜在亏损很大，我们是不是有必要设置一个合理的止损点，甚至在必要的时候，要即时终止GH项目的继续运作。" 深兰公司董事郑雷补充到："王董事长当初决策这个GH项目时比较仓促，是该认真讨论讨论这个项目的可行性了"。 也许再也没有什么比发生在深兰公司总部董事会上这一幕上的事更能真实反映深兰公司目前的状况了。显然，在这个由许多公司内部人员所组成的公司董事会中，王锐（深兰公司董事长兼总裁）是绝对位居第一的人物。而深兰公司总经理戴明（深兰公司董事）和兰迪公司总经理郑雷（深兰公司董事），显然对公司目前的状况感到不满。 深兰公司董事会构成图 王锐之所以在公司拥有至高无上的权力，主要原因在于他在过去九年中所取得的辉煌业绩：在他五十岁开始领导深兰公司的大部分时间里，股东们几乎没有什么可抱怨的；而且王锐事必躬亲，不辞劳苦，深兰公司的老员工们都非常敬重并爱戴他。他在20世纪90年代将深兰公司一手创建并振兴起来，股东总收益平均达到30%，成为金融投资行业内的一颗明星。尽管公司现
插床机构设计与分析 输入设计参数 行程速比系数K=1.47 插刀行程H=127.00mm 曲柄长度LAB=23.00mm 连杆长度LDE =102.00mm 导路距离Le =320.00mm 曲柄角速度ω=8.00rad/s 曲柄角加速度ε=0.00rad/s2 输出计算参数 极位夹角θ=34.251°导杆长LCD=215.645mm 中心距LAC=78.108mm 弓形高 b =9.561mm 机架长Le=288.972mm 最大压力角αmax=2.686° 插床机构结构示意 插刀运动线图 插刀最大切削速度V1max=0.394m/s 刨刀最大回程速度V2max=0.722m/s 插刀最大切削加速度a1max=4.451m/s*s 刨刀最大加速度a2max=6.072m/s*s 转角(°) 位移S(mm) 速度(m/s) 加速度(m/s2) 000 0.00 0.001 3.587
002 0.04 0.016 3.474 003 0.08 0.024 3.419 004 0.14 0.031 3.365 005 0.22 0.039 3.313 006 0.31 0.046 3.261 007 0.42 0.053 3.211 008 0.54 0.060 3.162 009 0.68 0.067 3.114 010 0.83 0.073 3.067 011 1.00 0.080 3.021 012 1.18 0.087 2.976 013 1.38 0.093 2.932 014 1.59 0.099 2.888 015 1.81 0.106 2.846 016 2.05 0.112 2.805 017 2.30 0.118 2.764 018 2.56 0.124 2.724 019 2.84 0.130 2.685 020 3.13 0.136 2.646 021 3.43 0.141 2.609 022 3.74 0.147 2.572 023 4.07 0.152 2.535 024 4.41 0.158 2.499 025 4.76 0.163 2.464 026 5.12 0.169 2.429 027 5.50 0.174 2.395 028 5.88 0.179 2.361 029 6.28 0.184 2.328 030 6.68 0.189 2.295 031 7.10 0.194 2.263 032 7.53 0.199 2.231 033 7.97 0.204 2.199 034 8.42 0.209 2.167 035 8.88 0.213 2.136 036 9.35 0.218 2.106 037 9.83 0.223 2.075 038 10.33 0.227 2.045 039 10.83 0.232 2.015 040 11.34 0.236 1.986 041 11.86 0.240 1.956 042 12.38 0.245 1.927 043 12.92 0.249 1.898 044 13.47 0.253 1.869
公司组织架构设置的策划 朱崇明 （一）公司规范的组织架构设置图如下：
（二）公司组织架构设置策划的说明 1.设置的基本思路
设置了公司规范的组织架构图，以图示直观说明。 规范的组织架构是公司在正常建立股东会和董事会的情况下所必须具有的模式。设置方案是按“领导决策层、职能管理层、责任效益层”三个层次设置的。层次清楚，突出职责（领导决策、职能管理、责任效益）。 职能管理层（中层）是受限层次，要精干，尽量减少。责任效益层（生产经营和服务单位）可根据公司发展而增加，和责任效益挂钩，需多则多，不一定严格限制。 在设置方案中，考虑了应加强董事会的职能机构和人员，以发挥董事会执行权力的核心作用。 同时，考虑了要统一和规范公司机构的层次、机构名称和人员职务称呼。现在公司的职务层次和职务称呼，很多不统一和不规范。 2.规范董事会机构和人员 （1）加强董事会机构 组织架构设置方案中，加强了董事会的机构。如设置了董事会办公室，并将人力资源和薪酬管理、项目的投资（融资）管理、审计监督管理等作为董事会的管辖部门，同时还设置了财务总监、智囊顾问团（内外聘请，虚实结合，不一定全部坐班）。 从公司“三会一层”的权力看：股东会是公司的最高权力机构，是通过会议行使权力的，本身不再有什么常设机构；监事会是公司的监督检查机构，行使公司股东会赋予的监督、检查和建议的权力；董事会是执行公司股东会决议的机构，董事会有决定和制订公司生产经营管理的大政方针的权力，所以董事会是公司执行权力的常设机构，是公司决策领导的“核心”，公司的人权和财权等的“核心”在董事会；总经理（包括副总经理）这一层次是组织实施公司董事会决议和主持公司的生产经营管理工作的领导班子，行使公司董事会赋予的生产经营管理的权力。因此，加强董事会的机构和力量是充分发挥董事会决策领导权力作用的需要。 （2）董事会办公室
机械原理课程设计 插床机构综合 学生姓名：卢佛俊 专业班级： 08机电二班 学号： 20087668
目录 一、设计题目简介 二、设计数据与要求 三、设计任务 四、插床主体机构尺寸综合设计 五、插床切削主体结构运动分析 六、重要数据及函数曲线分析 七、工作台设计方案
八、总结 九、参考文献 设计题目：插床机构综合 一、设计题目简介 插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图示为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿道路y－y作往复运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其他有关机构（图中未画出）来实现的。
针对图所示的插床机构运动方 案，进行执行机构的综合与分析。 二、设计数据与要求 依据插床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表6－4所示。要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。 插床机构设计数据 插刀往复次数 （次/min ） 60 插刀往复行程 （mm ） 100 插削机构行程速比系数 2 插床机构运动方案示意图 插刀所受阻力曲线
三、设计任务 1. 针对图所示的插床的执行机构（插削机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图； 2. 假设曲柄1等速转动，画出滑块C 的位移和速度的变化规律曲线； 3. 在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图所示，在不考虑 各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩； 4. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量； 5. 用软件（VB 、MATLAB 、ADAMS 或SOLIDWORKS 等均可）对执行机构并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 6. 图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。 四、插床主体机构尺寸综合设计 方案选择： 方案一：结构简图如下 杆长之比 1 质心坐标（mm ） 50 质心坐标（mm ） 50 质心坐标 （mm ） 120 凸轮摆杆长度（mm ） 120 凸轮摆杆行程角（0 ） 15 推程许用压力角（0 ） 45 推程运动角（0 ） 90 回程运动角（0 ） 60 远程休止角 （0 ） 15 推程运动规律 3-4-5次多项式 回程运动规律 等速 速度不均匀系数 0.05 最大切削阻力（N ） 1000 阻力力臂（mm ） 120 滑块5重力（N ） 320 构件3重力 （N ） 160 构件3转动惯量 （kgm 2 ） 0.14