機械創(chuàng)新設(shè)計全文[共36頁]

1、機電學院畢業(yè)設(shè)計目 錄內(nèi)容摘要2正 文.3 引 言.31 機械創(chuàng)新設(shè)計的概念，過程及特點綜述.42 機械創(chuàng)新設(shè)計的理論方法概述.63 機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗及試驗設(shè)備.74 凸輪機構(gòu)設(shè)計. 115 多桿行程放大機構(gòu)方案設(shè)計.146 凸輪的加工.197 結(jié)論.358 參考文獻.35謝辭.36評語.36機械創(chuàng)新設(shè)計 機制ZSB031班 王林林摘要：機械創(chuàng)新設(shè)計（Mechanical Creative Design,MCD） 是充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關(guān)科學技術(shù)成果（含理論，方法，技術(shù)，原理等），進行創(chuàng)新構(gòu)思設(shè)計出具有新穎性，創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或機械產(chǎn)品（裝置）的一種實踐活動。而

2、機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計是各類復雜機械設(shè)計中決定性的一步，是確定機械產(chǎn)品質(zhì)量好壞，性能優(yōu)劣和緊急效益高低的關(guān)鍵步驟。機構(gòu)的設(shè)計選型一般先通過作圖和計算來進行，一般比較復雜的機構(gòu)都有多個方案，需要制作模型來試驗和驗證，多次改進后才能得到最佳的方案和參數(shù)。而創(chuàng)新機構(gòu)實驗臺為學生提供了一個工程實踐動手能力的工具，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計 制作模型 數(shù)控加工 方案選擇Summary： The machine innovation design( the Mechanical Creative Design, MCD) is the full exertive design cre

3、ative power, making use of related science technique result( contain the theories, method, technique, principle etc.) that the mankind already have, carrying on innovations conceive outline to design to have the novel, creating the organization or the machine product( equip) of sex and function a ki

4、nd of to practice the activity.But the creative design of the machine sport project is a decisive one step in each kind of complicated machine design, is a certain machine product quantity quality, the function good and bad and urgent high and low key step of performance.The design of the organizati

5、on chooses the type to pass to make the diagram and calculations generally and first to carry on, generally and more complicated organizations all have several projects, needing to manufacture the model to experiment and verify, many improvements then can get the best project and parameters behind.B

6、ut the creative organization experiment pedestal pursues studies to living to provide an engineering to practice the tool of begin the ability, training the student the ability of the innovation consciousness and comprehensive design . Keyword: Innovation design, Manufacture model, Number controllin

7、g manufacture, Scheme selecting 機械創(chuàng)新設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文【引言】在世界進入知識經(jīng)濟時代，創(chuàng)新是技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展的源泉，也是培養(yǎng)和造就科技人才的重要途徑，更是一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展的基石。對與一個國家而言只有擁有了持續(xù)的創(chuàng)新能力和大量高素質(zhì)的人力資源，才具備了發(fā)展知識經(jīng)濟的巨大潛力。當今世界創(chuàng)新能力的大小已成為決定一個國家綜合國力強弱的重要因素。結(jié)合我們所學的機械設(shè)計課程，訓練學生的工程實踐動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力以及改善在校大學生對平面機械原理，機械設(shè)計的學習和設(shè)計只留在理論設(shè)計“紙上談兵”的狀況就顯得尤其重要。同時，世界各國高校對學生的機械創(chuàng)新設(shè)

8、計的培養(yǎng)也在不斷的加強，許多高校和公司也相繼推出了旨在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的實驗工具和產(chǎn)品。其中比較出名的當屬聞名于世的國際智能教育跨國公司德國慧魚公司（ FischerTechnik ）的高科技產(chǎn)品“慧魚創(chuàng)意”組合模型（Fischer Technik），適合理工科大學、師范院校、職業(yè)大學、各種辦學形式的中、小學的各類系列創(chuàng)意模型，代表了當代高科技的許多領(lǐng)域，受到各地學者和教育工作者的注視和認真思考，它不但集能源（包括太陽能）、液壓、氣動、自控、程控等多學科的知識于一身，而且通過學生的動手在千變?nèi)f化的硬件組合、裝配和電腦語言的編程過程中，有聲有色地制造出各種逼真的智能機器在性能上、外觀上幾乎與真正

9、的智能機器無區(qū)別，它們有的是在現(xiàn)實生產(chǎn)實踐和生活活動中的常接觸和應用的，這對學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)大有裨益。而本次實驗所用搭接試驗臺，能夠任意選擇平面機構(gòu)類型，組裝調(diào)整機構(gòu)尺寸等功能，能夠比較直觀、方便的搭接、驗證、調(diào)試、改進、確定設(shè)計方案，較好地改善了在校學生對平面機構(gòu)的學習和設(shè)計一般只停留在理論設(shè)計“紙上談兵”的狀況。使學生在設(shè)計中掌握機構(gòu)運動方案的優(yōu)選，加深對平面機構(gòu)的組成原理及其運動特性的理解和感性認識，訓練學生的工程實踐動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。1 機械創(chuàng)新設(shè)計的概念，過程及特點綜述機械創(chuàng)新設(shè)計（Mechanical Creative Design,MCD） 是充分發(fā)揮

10、設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關(guān)科學技術(shù)成果（含理論，方法，技術(shù)，原理等），進行創(chuàng)新構(gòu)思設(shè)計出具有新穎性，創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或機械產(chǎn)品（裝置）的一種實踐活動。它包括兩個部分：一是改進完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有機械產(chǎn)品的技術(shù)性能，可靠性，經(jīng)濟性適用性等：二是創(chuàng)造設(shè)計出新機器，新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)或生活的需要。由于MCD過程凝結(jié)了人們的創(chuàng)造性智慧，因而MCD的產(chǎn)品無疑是科學技術(shù)與藝術(shù)結(jié)晶的產(chǎn)物，具有美學性，反映出和諧統(tǒng)一的技術(shù)美。總的來說，機械創(chuàng)新設(shè)計是建立在現(xiàn)有的機械設(shè)計理論基礎(chǔ)上，吸收科技哲學，認識科學，思維科學設(shè)計方法學，發(fā)明學，創(chuàng)造學等相關(guān)學科的有益成分，經(jīng)過交叉而成的一種設(shè)計技術(shù)和方法。

11、1.1機械創(chuàng)新設(shè)計的一般過程下1.1.1 確定機械的基本原理 它可能涉及機械學對象的不同層次，不同種類的機構(gòu)組合，或不同學科知識，技術(shù)的問題。1.1.2 機構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合及優(yōu)選 優(yōu)選的結(jié)構(gòu)類型對機械整體性能和經(jīng)濟性具有重大的影響，機械發(fā)明專利的大部分屬于結(jié)構(gòu)類型的創(chuàng)新設(shè)計。1.1.3機構(gòu)運動尺寸綜合及其運動參數(shù)優(yōu)選 其難點在于求的非線性方程組的完全解，為優(yōu)選方案提供較大的空間。隨著優(yōu)化法，代數(shù)消元法等數(shù)學方法，引入機構(gòu)學使該問題有了突破性的進展。1.1.4 機構(gòu)動力學參數(shù)綜合及其動力參數(shù)優(yōu)選 這一難點在于動力參數(shù)量大，參數(shù)值變化域廣的多維非線性動力學方程組的求解，這是一個急待深入研究的課題。完

12、成了上述機械工作原理，結(jié)構(gòu)學，運動學，動力學分析與綜和的四個階段，便形成了機械設(shè)計的優(yōu)選方案。而后，即可進入機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計階段。主要解決基于可靠性，摩擦學的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。1.2機械創(chuàng)新設(shè)計的特點1.2.1 涉及多學科，如機械，液壓，電力，氣動，熱力，電子，光電，電磁及控制等多種科技的交叉，滲透與融合。機械設(shè)計的任務與要求基本工作原理 （融合學科范圍及學科層次）改變結(jié)構(gòu)類型類型 否 是機構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合及其優(yōu)選否改變尺寸綜合方案？拓撲結(jié)構(gòu)分析機械運動尺度綜合及其方案優(yōu)選機構(gòu)運動（位置，速度加速度）分析機械的優(yōu)選方案動力學特性分析動力參數(shù)綜合及其方案優(yōu)選否否否改變動力學參數(shù)？滿足動力學要求？滿足運

13、動要求？是 圖1-1 機械創(chuàng)新設(shè)計的一般過程1.2.2 設(shè)計工作中相當部分工作是非數(shù)據(jù)性，非計算性的，必須依靠在知識和經(jīng)驗積累基礎(chǔ)上思考，推理，判斷以及創(chuàng)造性發(fā)散思維（靈感，形象的突發(fā)性思維）相結(jié)合的方法。1.2.3 應盡可能在較多方案中進行方案優(yōu)選，即在大的設(shè)計空間內(nèi)，基于知識，經(jīng)驗，靈感與想象力的系統(tǒng)中搜索并優(yōu)化設(shè)計方案。1.2.4機械創(chuàng)新設(shè)計是多次重復多次篩選的過程，每一設(shè)計階段有其特定內(nèi)容與方法，但各階段之間又密切相關(guān)，形成一個整體的系統(tǒng)設(shè)計。2 機械創(chuàng)新設(shè)計的理論方法概述 2.1 機構(gòu)組合原理與創(chuàng)新：機構(gòu)的組合原理是指將幾個基本機構(gòu)按一定的原則或規(guī)律組合成一個復雜的機構(gòu)，這個復雜的機

14、構(gòu)一般有兩種形式：一種是幾種基本機構(gòu)融合成性能更加完善，運動形式更加多樣化的新機構(gòu)，被稱為組合機構(gòu)；另一種則是幾種基本機構(gòu)組合在一起，組合體的各基本機構(gòu)還保持各自特性，但需要各個機構(gòu)的運動或動作協(xié)調(diào)配合，以實現(xiàn)組合的目的，這種形式被稱為機構(gòu)的組合。機構(gòu)的組合方式可劃分為以下幾種：串連式機構(gòu)組合，并聯(lián)式機構(gòu)組合，復合式機構(gòu)組合，疊加式機構(gòu)組合。 2.2機構(gòu)演化，變異原理與創(chuàng)新：機構(gòu)的演化或變異是指以某機構(gòu)為原始機構(gòu)，在其基礎(chǔ)上對組成機構(gòu)的各個元素進行各種性質(zhì)的改變或變換，而形成一種功能不同的機構(gòu)。其中各種性質(zhì)的改變與變換主要包括：對機構(gòu)各個元素形狀和尺寸上的改變, 運動形式的變換，運動等效的變換

15、以及組成原理的仿效。通過演化和變異形成的變異機構(gòu)可使機構(gòu)實現(xiàn)更多的功能要求，也為機構(gòu)的組合提供了更多的基本機構(gòu)。 2.3 機構(gòu)再生運動鏈原理與創(chuàng)新：構(gòu)思設(shè)計是機械設(shè)計的重要階段。僅考慮運動副的類型機構(gòu)運動簡圖就形成機構(gòu)示意圖，通過釋放原動件，機架將機構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)化為運動鏈，基于某些原則及約束條件，演化出眾多的再生運動鏈，將再生運動鏈生成機構(gòu)運動簡圖除去原始機構(gòu)運動簡圖，運動鏈機構(gòu)化便獲得眾多的機構(gòu)，從中挑選創(chuàng)新機構(gòu)。 2.4 機構(gòu)運動方案與創(chuàng)新設(shè)計。后有詳細論述，此處略。 2.5 反求工程與創(chuàng)新設(shè)計：反求設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進行分析研究，掌握其功能原理，零部件的設(shè)計參數(shù)，材料，結(jié)構(gòu)，尺寸關(guān)鍵

16、技術(shù)等指標，再根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計理論與方法，對原產(chǎn)品進行仿造設(shè)計，改進設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計。具體請查閱相關(guān)資料 3 機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗及試驗設(shè)備3.1 概述機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計是各類復雜機械設(shè)計中決定性的一步，是確定機械產(chǎn)品質(zhì)量好壞，性能優(yōu)劣和緊急效益高低的關(guān)鍵步驟。機械運動方案設(shè)計的主要內(nèi)容包括：機構(gòu)功能目標的擬定，機械工作原理的擬定，機構(gòu)的選型與組合及機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計的評價。機構(gòu)的設(shè)計選型一般先通過作圖和計算來進行，一般比較復雜的機構(gòu)都有多個方案，需要制作模型來試驗和驗證，多次改進后才能得到最佳的方案和參數(shù)。本實驗所用搭接試驗臺能夠任意選擇平面機構(gòu)類型，組裝調(diào)整機構(gòu)尺寸等功能，能夠比較直觀、

17、方便的搭接、驗證、調(diào)試、改進、確定設(shè)計方案，較好地改善了在校學生對平面機構(gòu)的學習和設(shè)計一般只停留在理論設(shè)計“紙上談兵”的狀況。3.2試驗目的 可培養(yǎng)學生對機構(gòu)運動系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計、自己動手搭接、研究機構(gòu)運動動態(tài)參數(shù)，了解傳感器安裝調(diào)試，軟件系統(tǒng)調(diào)試，測試數(shù)據(jù)，分析比較。掌握機構(gòu)創(chuàng)新機構(gòu)實驗臺的使用方法及實驗原理。訓練學生的工程實踐動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。加深對平面機構(gòu)的組成原理及其運動特性的理解和感性認識。3.3 實驗原理 任何平面機構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到原動件和機架上去的方法來組成，這是機構(gòu)的組成原理，也是本實驗的基本原理。3.4 實驗設(shè)備及功用機構(gòu)運動方案創(chuàng)

18、新設(shè)計實驗臺設(shè)備包括機架及其組件，分別詳述如下。1 機架實驗臺機架如圖所示：機架中有5根鉛垂立柱，它們可沿方向移動。移動時請用雙手推動、并盡可能使立柱在移動過程中保持鉛垂狀態(tài)。立柱移動到預定的位置后，用螺栓將立柱上、下兩端鎖緊（*安全注意事項：不允許將立柱上、下兩端的螺栓卸下，在移動立柱前只需將螺栓擰松即可）。立柱上的滑塊可沿y方向移動。將滑塊移動到預定的位置后，用螺栓將滑塊緊定在立柱上。按圖示方法即可在x、y平面內(nèi)確定一個固定點，這樣活動構(gòu)件相對機將滑塊緊定在立柱上。按圖示方法即可在x、y平面內(nèi)確定一個固定點，這樣活動構(gòu)件相對機架的連接位置就確定了。2 凸輪和高副鎖緊彈簧 凸輪基圓半徑為18

19、mm，從動推桿的行程為30mm。從動件為正弦加速度運動規(guī)律；凸輪與從動件的高副形成是依靠彈簧力的鎖合，各4件。3 齒輪 模數(shù)2，壓力角20，齒數(shù)分別為34和42，兩齒輪中心距為76mm。各4件。齒條 模數(shù)2，壓力角20，單根齒條全長為422mm，為4件。4 槽輪撥盤 兩個主動銷，為4件。5 扁頭軸 又稱從動軸，軸上無鍵槽，主要起支撐及傳遞運動的作用。L為5mm、20mm、35mm、50mm、65mm，分別為16件、12件、12件、10件和8件。6 主動滑塊插件 與主動滑塊座固聯(lián)，可組成做直線運動的主動滑塊。L為40mm、55mm，各一件。7 主動滑塊座 與直線電機齒條固連形成主動件，且隨直線電

20、機齒條作往復直線運動，為1件。8 小構(gòu)件 （1） 連桿（或滑塊異向桿） 其長槽與滑塊形成移動副，其圓孔與軸形成轉(zhuǎn)動副。L為50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm，各8件。（2） 壓緊連桿用特制墊片 將連桿固定在主動軸或固定軸上時用。6.5為16件。（3） 轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊） 與固定轉(zhuǎn)軸塊配用時間可在連桿長槽的某一選定位置形成轉(zhuǎn)動副或做滑塊。L為5mm、20mm，各8件。（4） 轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊） 用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副或作滑塊用，為16件。（5） 帶墊片螺栓 轉(zhuǎn)動副軸與連桿之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動副或移動副時用帶墊片螺栓連接，用于加長轉(zhuǎn)動副軸或固定軸的軸長，規(guī)格M6

21、，為48件。（6） 壓緊螺栓 轉(zhuǎn)動副軸或固定軸與連桿形成同一構(gòu)件時用該壓緊螺栓連接，規(guī)格M6，為48件。（7） 運動構(gòu)件層面限位套 用于不同構(gòu)件運動平面之間的距離限定，避免發(fā)生運動構(gòu)件間的運輸干涉。L為5mm、15mm、30mm、45mm、60mm，分別35件、40件、20件、20件、10件。（8） 帶輪 大孔軸，用于旋轉(zhuǎn)電機，為3件。（9） 主動軸帶輪 小孔軸，用于主動軸，為3件。（10） 盤桿轉(zhuǎn)動軸 盤類零件或與其他構(gòu)件（如連桿）構(gòu)成轉(zhuǎn)動副時用。L為20mm、35mm、45mm，分別為6件、6件、4件。（11） 固定轉(zhuǎn)軸塊 用螺栓將固定轉(zhuǎn)軸塊鎖緊在連桿長槽上，構(gòu)件可與該連桿在選定位置形成轉(zhuǎn)

22、動副，為8件。（12） 加長連桿和固定凸輪彈簧用螺栓、螺母 用于兩桿加長時鎖緊的連接件，固定彈簧，M10，各為18件。（13） 曲柄雙連桿部件 偏心輪與活動圓環(huán)形成轉(zhuǎn)動副，且已制作成一組合件，為4件。（14） 齒條導向板 將齒條夾緊在兩塊齒條導向板之間，可保證齒輪與齒條的正常嚙合，為8件。（15） 轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊） 軸的扁頭主要用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副；軸的圓頭主要用于兩構(gòu)件形成移動副，或做滑塊時用，為16件。（16） 安裝電機座行程開關(guān)座用內(nèi)六角螺栓、平墊 標準件M825，8，各32件。（17） 內(nèi)六角螺釘 標準件M615，為2件，用于將主動滑塊固定在直線電機齒條上。（18） 內(nèi)六角緊定螺釘

23、標準件M66，為18件。（19） 滑塊 已與機架相連支撐軸，并在機架平面內(nèi)沿鉛垂方向上下移動，為64件。（20） 壓緊立柱特制平墊 已與機架相連，用于固定立柱。9，為40件。（21） 固定立柱上滑塊用特制螺母 已與機架相連，M6，為64件。（22） 固定電機用特制螺母 卡在機架的長槽內(nèi)，可輕松檸緊螺栓固定電機座，為18件。（23） 行程開關(guān)支座 2件，并配內(nèi)六角頭螺栓平墊，M515，5，各4件。用于行程開關(guān)與其座的連接，行程開關(guān)的安裝高度可在長孔內(nèi)進行調(diào)節(jié)。（24） 平墊片 使軸相對機架不轉(zhuǎn)動時用，17，為20件。（25） 防脫螺母 防止軸從機架上脫出，M12，為76件。（26） 轉(zhuǎn)速電機座

24、已與電機相連，為3件。（27） 直線電機座 已與電機相連，為1件。（28） 平鍵 主動軸與帶輪的連接，315，為20件。（29） 直線電機控制器 與行程開關(guān)配用，可控制直線電機的往復運動行程。前面板為LED顯示方式，當控制器的前面板與操作者是面對面的位置關(guān)系時，控制器上的發(fā)光管指示直線電機齒條的位移方向?？刂破鞯暮竺姘迳现糜须娫匆鼍€及開關(guān)，與直線電機相連的4芯插座、與行程開關(guān)相連的5芯插座和2A保險管，為1件。（30） 帶 標準件，O型，為3件。（31） 直線電機 120mm/s，10r/min。直線電機安裝在實驗臺機架底部，并可沿機架底部的長形槽移動電機。直線電機的長齒條為機構(gòu)輸入直線運動

25、的主動件。在實驗中，允許齒條單方向的最大直線位移為300mm，可根據(jù)主動滑塊的位移量確定直線電機兩行程開關(guān)的相對間方向的最大直線位移為300mm，可根據(jù)主動滑塊的位移確定直線電機兩行程開關(guān)的相對間距，并且將兩行程開關(guān)的最大安裝間距限制在300mm范圍內(nèi)。3.5 試驗內(nèi)容簡諧運動規(guī)律的凸輪機構(gòu)的設(shè)計與拼裝。多桿行程放大機構(gòu)的設(shè)計與拼裝4 凸輪機構(gòu)設(shè)計4.1 從動件運動規(guī)律的比較與優(yōu)選常用從動件的運動規(guī)律有等速運動規(guī)律，等加速等減速運動規(guī)律（二次多項式運動規(guī)律），簡偕運動規(guī)律，擺線運動規(guī)律及五次多項式運動規(guī)律。各種運動規(guī)律各有優(yōu)劣，選擇推桿的運動規(guī)律首先需要滿足機器的工作要求，同時還應使凸輪機構(gòu)具

26、有良好的動力特性和使所設(shè)計的凸輪便于加工。在幾種常見的從動件運動規(guī)律中，等速運動規(guī)律產(chǎn)生剛性沖擊，會對機械零件產(chǎn)生較大的損壞，因此只適合于低速輕載，而等加速等減速與簡諧運動規(guī)律產(chǎn)生柔性沖擊，適合于中速中載，相比之下，擺線運動規(guī)律無任何沖擊，所以比較理想。而在設(shè)計中通常有兩種情況，一是機器的工作過程只要求凸輪轉(zhuǎn)過某一角度推桿完成一行程或角行程，至于推桿的運動規(guī)律如何則不做嚴格要求。此時可采用多種運動規(guī)律，二是機器的工作過程對推桿的運動規(guī)律有完全確定的要求。此時推桿的運動規(guī)律已無選擇余地，只能根據(jù)機器工作需要所指定的運動規(guī)律來設(shè)計。在本次設(shè)計的凸輪機構(gòu)中由于機器的工作過程對推桿的運動規(guī)律沒有完全確

27、定的要求，因此，考慮到擺線運動規(guī)律的優(yōu)越特性，優(yōu)先選擇擺線運動規(guī)律。（具體見凸輪設(shè)計圖）4.2 壓力角與基圓半徑的選擇在凸輪機構(gòu)中壓力角a是影響凸輪機構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。如果壓力角a增大則機構(gòu)中的作用力F也將增大，當壓力角大到一定值時，則在理論上凸輪機構(gòu)中的作用力F將增至無窮大，即產(chǎn)生自鎖。因此壓力角應控制在許用壓力角a的范圍內(nèi)，即a a，因此，在本次設(shè)計中，粗選壓力角為40度。當凸輪的壓力角選定后,由于在機械原理中我們得知對于一般的對心直動從動件盤行凸輪機構(gòu)，凸輪的壓力角和凸輪基圓半徑的大小直接相關(guān)，且符合： 可根據(jù)許用壓力角確定最小基圓半徑，凸輪與從動件在不同點接觸時有不同的壓力角，

28、如果使其最大壓力角等于許用壓力角，則可得到許用的最小基圓半徑，從而獲得較小的凸輪尺寸。為此，可根據(jù)從動件運動規(guī)律（凸輪設(shè)計圖），求出升程中各位置v/w值，并畫在相應的位移點上（凸輪機構(gòu)設(shè)計圖所示） 過接觸點A，在從動件行程線的左邊作出與其垂直的線段AB=v/w（與OP平行且相等），過B點作角ABO=90- a,則BO必過凸輪軸心O。同理則可得到一系列相應的線段A2B2，A3B3，及 B2O2，B3O3，如圖所示，可得一系列直線；為了保證在升程中的所有位置凸輪機構(gòu)的壓力角都不大于其許用值，選擇凸輪的的回轉(zhuǎn)軸心O點的位置應選在此諸直線中最左一條上或在他的左邊。同理，為了保證在回程中的所有位置凸輪機

29、構(gòu)的壓力角均不大于其許用值，用前述的方法進行作圖亦可做出一系列直線。凸輪的軸心O點應選在最右邊的線上，故凸輪的軸心的位置應選在兩線交叉形成的下部影線區(qū)域上。 顯然，從圖中看出，當凸輪軸心選在O點時，可使凸輪尺寸最小，如為對心從動件盤形凸輪機構(gòu)，應選在O點。（亦可見凸輪機構(gòu)設(shè)計圖）4.3 用圖解法設(shè)計凸輪的輪廓曲線 從動件的運動規(guī)律選定以后，即可根據(jù)選定的運動規(guī)律和已知的凸輪的基圓半徑和選定的其他必要條件進行凸輪的輪廓設(shè)計。 首先需要把從動件運動規(guī)律的位移曲線畫出，然后根據(jù)此繪制凸輪輪廓曲線。在用圖解法進行繪制時，要特別注意“反轉(zhuǎn)法”的應用。具體請查閱相關(guān)資料，此處不在詳細敘述。 （亦可見凸輪機

30、構(gòu)設(shè)計圖） 5 多桿行程放大機構(gòu)方案設(shè)計機構(gòu)的設(shè)計選型一般先通過作圖和計算來進行，一般比較復雜的機構(gòu)都有多個方案，需要制作模型來試驗和驗證，多次改進后才能得到最佳的方案和參數(shù)。利用創(chuàng)新設(shè)計實驗臺可以能夠任意選擇平面機構(gòu)類型，組裝調(diào)試機構(gòu)的可行性，以便更深刻的了解自由度，運動行程，急回特性，極位夾角等基本多桿機構(gòu)的運動特性，能夠比較直觀、方便的搭接、驗證、調(diào)試、改進、確定設(shè)計方案。以通過多種方式實現(xiàn)預定的功能，并從中選擇最優(yōu)的方案。本設(shè)計所討論的多桿行程放大機構(gòu)方案便具有多種設(shè)計方式及多種可行方案，單純利用繪圖工具在圖紙上進行設(shè)計，則設(shè)計仍然停留在“紙上談兵”的階段，學生難以親身體會到設(shè)計的機構(gòu)

31、的優(yōu)缺點及在利用繪圖工具和計算所設(shè)計的機構(gòu)的真實運動特性，但通過此實驗臺，學生可以了解到機構(gòu)的真實運動情況，及其方案的可行性。加深對平面機構(gòu)的組成原理及其運動特性的理解和感性認識。訓練學生的工程實踐動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。5.1 多桿行程放大機構(gòu)方案設(shè)計設(shè)計目的 原動件將運動輸出后，通過多個桿件的運動傳遞，將輸出構(gòu)件的運動行程有效的放大。5.2運動方案的設(shè)計與優(yōu)選方案一：5桿行程放大機構(gòu)。機構(gòu)運動簡圖如圖6-1所示 圖6-1此機構(gòu)可以有效實現(xiàn)運動行程的擴大，且滿足運動的要求。機構(gòu)的自由度可以計算出為“1”。在實驗臺上拼裝后，運動的具體軌跡即可一目了然，拼裝后的機構(gòu)裝置具體見

32、多桿機構(gòu)裝配圖。方案二：四桿滑塊機構(gòu)1。機構(gòu)運動簡圖如圖6-2 所示將此四桿滑塊機構(gòu)在實驗臺上拼裝后，目的就是將原動件AD桿的運動轉(zhuǎn)化為EF桿的水平移動，使EF桿的行程得到擴大。 圖6-2但在實驗臺上拼裝之后，發(fā)現(xiàn)此機構(gòu)鎖死，即無法轉(zhuǎn)動，詳細計算可知此機構(gòu)的自由度為0。在實驗臺上發(fā)現(xiàn)問題之后，即進行及時的修改，提出了一系列解決的方案實現(xiàn)行程放大，具體見圖6-3，6-4，6-5，6-6如下： 圖6-3 圖6-4圖6-5 圖6-6 方案三：采用轉(zhuǎn)動導桿復合機構(gòu)（導桿AC可做整周轉(zhuǎn)動）。機構(gòu)運動簡圖如圖6-7所示。此機構(gòu)在實驗臺上也可進行拼裝。，拼裝后的機構(gòu)裝置圖略。在實驗臺上對機構(gòu)的運動進行演示后

33、可發(fā)現(xiàn)此機構(gòu)由一個對心曲柄滑塊機構(gòu)和一個轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)組成，由于AC可做整周回轉(zhuǎn)故P點的行程為AD與DP伸直共線和重疊共線時P點的兩位置。在實驗臺上進行機構(gòu)運動演示分析可知，此機構(gòu)具有急回特性。也可觀測出極為夾角為當從動件上P點位于極限兩位置時，P1，P2兩點之間沿AP線之距離。 從此方按設(shè)計中，可得到兩點收獲：（1） 對心曲柄滑塊機構(gòu)及轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)均無急回特性，但當它們組合后就可以有急回特性。（2） 分析機構(gòu)是否有急回特性時，應以急回特性的概念出發(fā)，找機構(gòu)的極位夾角，從而確定機構(gòu)是否有急回特性。方案四：采用四桿轉(zhuǎn)化機構(gòu)。此機構(gòu)由平面四桿機構(gòu)簡單變化而成。機構(gòu)運動簡圖如圖6-8所示。 圖6-8由

34、于此機構(gòu)由平面四桿機構(gòu)的一個從動件作為另一偏心曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄，因此此機構(gòu)可以看作是平面四桿機構(gòu)和偏心曲柄滑塊機構(gòu)的復合機構(gòu)，可以采用平面四桿和偏心曲柄滑塊機構(gòu)的運動特性進行分析。此機構(gòu)在實驗臺上也可進行拼裝。，拼裝后的機構(gòu)裝置圖略。在實驗臺上對機構(gòu)的運動進行演示后可發(fā)現(xiàn)此機構(gòu)的滑塊F的運動行程，由偏心曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄AE與連桿EF共線的位置F1，和平面四桿機構(gòu)中的BC桿與CD桿共線時的AE桿的極限位置所決定。與此相類似的機構(gòu)還有以下幾種：如圖6-9，6-10 圖6-9 圖6-10方案五：采用組合高副機構(gòu)。利用高副機構(gòu)與桿件的復合，也可完成行程的有效的放大。機構(gòu)運動簡圖如圖6-11，6-1

35、2，6-13所示。此機構(gòu)在實驗臺上也可進行拼裝。，拼裝后的機構(gòu)裝置圖略。 圖6-11 圖6-12 圖6-13在試驗臺上調(diào)試之后，發(fā)現(xiàn)圖6-13所示機構(gòu)無法轉(zhuǎn)動，再進行計算可得此機構(gòu)的自由度為零。在實驗臺上發(fā)現(xiàn)問題之后，即進行及時的修改，提出了一系列解決的方案實現(xiàn)行程放大，具體見圖6-14，6-15，6-16所示。從以上的機構(gòu)分析，我們可以看出利用我們所學的基本機械原理知識可以在試驗臺上組裝出多種組合機構(gòu)來實現(xiàn)行程的擴大。通過這樣的試驗可以極大的提 圖6-14 圖6-15 圖6-16高了我們對機構(gòu)的真實運動情況，及其方案的可行性的了解。加深對平面機構(gòu)的組成原理及其運動特性的理解和感性認識。訓練學

36、生的工程實踐動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。6凸輪的加工 此凸輪的加工方案采用數(shù)控加工的方法。凸輪的具體零件尺寸見凸輪零件圖。凸輪的三維模型見下圖所示中間的四個孔可以作為定位銷，以便于對此凸輪加工時的定位。由于此凸輪為不規(guī)則曲線，因此采用簡單的數(shù)控編程語言已不能滿足需要，可使用編程軟件進行編制。本次設(shè)計所采用的編程軟件為MASTERCAM。具體程序如下：35 %O0000(PROGRAM NAME - DRAWING1.DWG)(DATE=DD-MM-YY - 31-05-05 TIME=HH:MM - 16:17)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(UNDE

37、FINED TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 20.)N104T1M6N106G0G90X-18.314Y71.313A0.S1909M3N108G43H1Z100.N110Z22.N112G1Z8.5F15.N114Y-66.835F763.6N116X-23.314Y71.313N118Y-66.835N120X-28.314Y71.313N122Y-66.835N124X-18.314Y71.313N126Z5.F15.N128Y-66.835F763.6N130X-23.314Y71.313N132Y-66.835N134X-28.314Y7

38、1.313N136Y-66.835N138X-18.314Y71.313N140Z1.5F15.N142Y-66.835F763.6N144X-23.314Y71.313N146Y-66.835N148X-28.314Y71.313N150Y-66.835N152X-18.314Y71.313N154Z-2.F15.N156Y-66.835F763.6N158X-23.314Y71.313N160Y-66.835N162X-28.314Y71.313N164Y-66.835N166X-28.814Y71.313N168Y-66.835N170X-29.314Y71.313N172Y-66.83

39、5N174G0Z100.N176X-39.314Y-45.835N178Z22.N180G1Z8.5F15.N182X84.647F763.6N184X-39.314Y-50.835N186X84.647N188X-39.314Y-55.835N190X84.647N192X-39.314Y-45.835N194Z5.F15.N196X84.647F763.6N198X-39.314Y-50.835N200X84.647N202X-39.314Y-55.835N204X84.647N206X-39.314Y-45.835N208Z1.5F15.N210X84.647F763.6N212X-39

40、.314Y-50.835N214X84.647N216X-39.314Y-55.835N218X84.647N220X-39.314Y-45.835N222Z-2.F15.N224X84.647F763.6N226X-39.314Y-50.835N228X84.647N230X-39.314Y-55.835N232X84.647N234X-39.314Y-56.335N236X84.647N238X-39.314Y-56.835N240X84.647N242G0Z100.N244X63.647Y-66.835N246Z22.N248G1Z8.5F15.N250Y71.313F763.6N252

41、X68.647Y-66.835N254Y71.313N256X73.647Y-66.835N258Y71.313N260X63.647Y-66.835N262Z5.F15.N264Y71.313F763.6N266X68.647Y-66.835N268Y71.313N270X73.647Y-66.835N272Y71.313N274X63.647Y-66.835N276Z1.5F15.N278Y71.313F763.6N280X68.647Y-66.835N282Y71.313N284X73.647Y-66.835N286Y71.313N288X63.647Y-66.835N290Z-2.F1

42、5.N292Y71.313F763.6N294X68.647Y-66.835N296Y71.313N298X73.647Y-66.835N300Y71.313N302X74.147Y-66.835N304Y71.313N306X74.647Y-66.835N308Y71.313N310G0Z100.N312X84.647Y50.313N314Z22.N316G1Z8.5F15.N318X-39.314F763.6N320X84.647Y55.313N322X-39.314N324X84.647Y60.313N326X-39.314N328X84.647Y50.313N330Z5.F15.N33

43、2X-39.314F763.6N334X84.647Y55.313N336X-39.314N338X84.647Y60.313N340X-39.314N342X84.647Y50.313N344Z1.5F15.N346X-39.314F763.6N348X84.647Y55.313N350X-39.314N352X84.647Y60.313N354X-39.314N356X84.647Y50.313N358Z-2.F15.N360X-39.314F763.6N362X84.647Y55.313N364X-39.314N366X84.647Y60.313N368X-39.314N370X84.6

44、47Y60.813N372X-39.314N374X84.647Y61.313N376X-39.314N378G0Z100.N380X-6.927Y2.77N382Z22.N384G1Z8.5F15.N386X-7.25Y.102F763.6N388X-7.344Y-1.073N390X-6.947Y-2.041N392X-5.594Y-5.112N394X-4.488Y-7.901N396X-3.644Y-10.433N398X-2.699Y-13.885N400X-1.762Y-17.808N402X-1.27Y-19.639N404X-1.208Y-19.834N406X-1.05Y-2

45、0.261N408X-.512Y-21.485N410X.418Y-23.299N412X2.232Y-26.526N414X2.814Y-27.548N416X4.175Y-29.951N418X5.231Y-31.708N420X5.795Y-32.534N422X5.99Y-32.778N424X6.127Y-32.868N426X6.443Y-33.037N428X6.922Y-33.243N430X7.545Y-33.45N432X8.274Y-33.63N434X9.209Y-33.782N436X9.411Y-33.801N438X10.417Y-33.833N440X11.53

46、2Y-33.785N442X13.031Y-33.619N444X15.094Y-33.268N446X18.123Y-32.607N448X22.328Y-31.579N450X29.859Y-29.683N452X32.634Y-28.868N454X34.914Y-28.08N456X35.261Y-27.946N458X36.709Y-27.327N460X38.526Y-26.429N462X40.226Y-25.455N464X41.762Y-24.446N466X43.286Y-23.304N468X44.812Y-22.003N470X45.318Y-21.527N472X46

47、.359Y-20.46N474X47.566Y-19.069N476X48.639Y-17.659N478X49.607Y-16.201N480X50.463Y-14.711N482X51.237Y-13.132N484X51.714Y-11.996N486X52.015Y-11.172N488X52.535Y-9.466N490X52.927Y-7.801N492X53.218Y-6.075N494X53.422Y-4.105N496X53.448Y-3.65N498X53.476Y-2.697N500X53.436Y-.551N502X53.264Y1.745N504X52.912Y4.5

48、1N506X52.694Y5.839N508X52.377Y7.522N510X51.675Y10.626N512X51.105Y12.734N514X50.442Y14.856N516X49.636Y17.068N518X48.825Y18.972N520X48.106Y20.432N522X47.361Y21.766N524X46.107Y23.766N526X44.346Y26.291N528X44.295Y26.361N530X41.357Y30.181N532X38.227Y34.023N534X36.866Y35.648N536X35.802Y36.83N538X35.311Y37

49、.31N540X34.828Y37.504N542X33.707Y37.861N544X31.533Y38.418N546X31.277Y38.477N548X28.922Y38.976N550X27.118Y39.274N552X26.007Y39.389N554X25.152Y39.417N556X25.091Y39.415N558X24.859Y39.395N560X23.649Y39.217N562X21.291Y38.736N564X17.466Y37.899N566X16.154Y37.638N568X8.049Y36.214N570X7.691Y35.656N572X6.161Y

50、33.015N574X4.249Y29.693N576X3.808Y28.961N578X1.637Y25.556N580X-.716Y22.001N582X-1.832Y20.193N584X-2.476Y19.002N586X-2.696Y18.51N588X-3.238Y17.088N590X-3.902Y14.992N592X-4.878Y11.431N594X-5.31Y9.792N596X-6.399Y5.581N598X-6.757Y3.885N600X-6.927Y2.77N602X-11.882Y3.448N604X-12.225Y.603N606X-12.351Y-.956

51、N608X-12.36Y-1.707N610X-12.341Y-1.958N612X-12.162Y-2.503N614X-11.549Y-3.998N616X-10.207Y-7.043N618X-9.187Y-9.614N620X-8.431Y-11.885N622X-7.543Y-15.126N624X-6.61Y-19.037N626X-6.069Y-21.05N628X-5.936Y-21.464N630X-5.687Y-22.137N632X-5.029Y-23.634N634X-3.987Y-25.665N636X-2.121Y-28.987N638X-1.534Y-30.017

52、N640X-.144Y-32.473N642X1.021Y-34.408N644X1.772Y-35.509N646X2.303Y-36.173N648X2.53Y-36.415N650X3.034Y-36.818N652X3.57Y-37.17N654X4.274Y-37.547N656X5.142Y-37.919N658X6.153Y-38.257N660X7.273Y-38.533N662X8.567Y-38.743N664X9.093Y-38.794N666X10.446Y-38.836N668X11.914Y-38.773N670X13.726Y-38.573N672X16.047Y

53、-38.178N674X19.25Y-37.479N676X23.532Y-36.432N678X31.175Y-34.508N680X34.156Y-33.632N682X36.634Y-32.776N684X37.147Y-32.577N686X38.8Y-31.87N688X40.878Y-30.844N690X42.845Y-29.717N692X44.636Y-28.54N694X46.41Y-27.212N696X48.149Y-25.729N698X48.823Y-25.095N700X50.04Y-23.846N702X51.448Y-22.225N704X52.715Y-20.56N706X53.862Y-18.832N708X54.881Y-17.059N710X55.791Y-15.201N712X56.37Y-13.821N714X56.758Y-12.76N716X57.365Y-10.77N718X57.831Y-8.79N720X58.175Y-6.748N722X58.407Y-4.