機(jī)械原理平面設(shè)計(jì)及拼裝實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 （華東）平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)與拼接一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深學(xué)生對機(jī)構(gòu)組成原理的認(rèn)識，進(jìn)一步理解平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動特性。2.通過平面機(jī)構(gòu)的拼裝，訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動手能力，了解機(jī)構(gòu)在實(shí)際安裝中可能出現(xiàn)的運(yùn)動干涉現(xiàn)象及解決辦法。3.通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合設(shè)計(jì)能力。二、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)組裝說明書1、實(shí)驗(yàn)所用器材介紹搭接機(jī)構(gòu)是在機(jī)架前側(cè)平面上完成的。圖1 機(jī)架1機(jī)架xy2立柱3滑塊4電動機(jī)5皮帶傳動機(jī)架后側(cè)本實(shí)驗(yàn)配有各種工具、連接用的螺釘、螺帽、墊圈等。其它主要零部件及其功能請仔細(xì)閱讀表1。表1 主要零件及其功能表標(biāo)號名稱圖形功能1固定支座銷軸與機(jī)架相連，帶鍵槽的為主動銷軸。

2、不帶鍵槽的為從動銷軸。2銷軸 用于構(gòu)成轉(zhuǎn)動副或移動副的連接軸3端螺栓 裝于軸端頭，有臺肩的可壓緊軸端頭，無臺肩的可壓緊套在軸上的連桿。4連桿將1、2的圓柱或扁頭裝于其上的圓孔或槽中，用端螺栓壓緊軸端頭，構(gòu)成轉(zhuǎn)動副或移動副。2、實(shí)驗(yàn)原理機(jī)構(gòu)組成：曲柄搖桿與搖桿滑塊組合而成的機(jī)構(gòu)，如圖所示。曲柄1機(jī)架6搖桿3搖桿2滑塊5搖桿4工作特點(diǎn)： 當(dāng)曲柄1做連續(xù)轉(zhuǎn)動時，搖桿2作往復(fù)擺動，同時搖桿3和搖桿4作往復(fù)擺動帶動滑塊5作往復(fù)直線移動。該機(jī)構(gòu)可用于篩選機(jī)器等往復(fù)直線擺動的機(jī)器中，滑塊5在搖桿3和搖桿4作往復(fù)擺動的力的作用帶動下作往復(fù)直線運(yùn)動（非勻速），可以用于抖動篩選物品。3、實(shí)驗(yàn)正確拼裝運(yùn)動副方案根據(jù)

3、擬定或由實(shí)驗(yàn)中獲得的機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)尺寸，利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺提供的零件按機(jī)構(gòu)運(yùn)動的傳遞順序進(jìn)行拼接。拼接時，首先要分清機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的運(yùn)動平面，其目的是避免各運(yùn)動構(gòu)件發(fā)生運(yùn)動干涉。然后，以實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架鉛垂面為拼接的起始參考面，按預(yù)定拼接計(jì)劃進(jìn)行拼接。拼接中應(yīng)注意各構(gòu)件的運(yùn)動平面是平行的，所拼接機(jī)構(gòu)的外伸運(yùn)動層面數(shù)愈少，機(jī)構(gòu)運(yùn)動愈平穩(wěn)，為此，建議機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動層面以交錯層的排列方式進(jìn)行拼接。機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺提供的運(yùn)動副的拼接方法請參見以下介紹。1）實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架 圖3 實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架圖實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架中有5根鉛垂立柱，它們可沿X方向移動。移動時請用雙手扶穩(wěn)立柱、并盡可能使立柱在移動過程中

4、保持鉛垂?fàn)顟B(tài)，這樣便可以輕松推動立柱。立柱移動到預(yù)定的位置后，將立柱上、下兩端的螺栓鎖緊（安全注意事項(xiàng)：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(yù)定的位置后，用螺栓將滑塊緊定在立柱上。按上述方法即可在X、Y平面內(nèi)確定活動構(gòu)件相對機(jī)架的連接位置。面對操作者的機(jī)架鉛垂面稱為拼接起始參考面或操作面。2）軸相對機(jī)架的拼接（圖示中的編號與“機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺零部件清單”序號相同）有螺紋端的軸頸可以插入滑塊28#上的銅套孔內(nèi)，通過平墊片、防脫螺母34#的連接與機(jī)架形成轉(zhuǎn)動副或與機(jī)架固定。若按圖6拼接后，6或8#軸相對機(jī)架固定；若不

5、使用平墊片34# ，則6或8#軸相對機(jī)架作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。拼接者可根據(jù)需要確定是否使用平墊片34#。扁頭軸6#為主動軸、8#為從動軸。該軸主要用于與其它構(gòu)件形成移動副或轉(zhuǎn)動副、也可將連桿或盤類零件等固定在扁頭軸頸上，使之成為一個構(gòu)件。 圖4 軸相對機(jī)架的拼接圖3）轉(zhuǎn)動副的拼接（圖示中的編號與“機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺零部件清單”序號相同）若兩連桿間形成轉(zhuǎn)動副，可按圖7所示方式拼接。其中，14#件的扁平軸頸可分別插入兩連桿11#的圓孔內(nèi)，再用壓緊螺栓16#和帶墊片螺栓15#分別與轉(zhuǎn)動副軸14#兩端面上的螺孔連接。這樣，有一根連桿被壓緊螺栓16#固定在14#件的軸頸處，而與帶墊片螺栓15#相連接的14

6、#件相對另一連桿轉(zhuǎn)動。 圖5 轉(zhuǎn)動副拼接圖提示：根據(jù)實(shí)際拼接層面的需要，14#件可用7#件“轉(zhuǎn)動副軸-3”替代，由于7#件的軸頸較長，此時需選用相應(yīng)的運(yùn)動構(gòu)件層面限位套17#對構(gòu)件的運(yùn)動層面進(jìn)行限位。 4）移動副的拼接如圖8-1所示，轉(zhuǎn)滑副軸24#的圓軸端插入連桿11#的長槽中，通過帶墊片的螺栓15#的連接，轉(zhuǎn)滑副軸24#可與連桿11#形成移動副。 圖6 移動副的拼接提示：轉(zhuǎn)滑副軸24#的另一端扁平軸可與其它構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副或移動副。根據(jù)拼接的實(shí)際需要，也可選用7#或14#件替代24#件作為滑塊。另外一種形成移動副的拼接方式如圖8-2所示。選用兩根軸（6#或8#），將軸固定在機(jī)架上，仍后再將連桿

7、11#的長槽插入兩軸的扁平軸頸上，旋入帶墊片螺栓15#，則連桿在兩軸的支撐下相對機(jī)架作往復(fù)移動支。 圖7 移動副的拼接提示：根據(jù)實(shí)際拼接的需要，若選用的軸頸較長，此時需選用相應(yīng)的運(yùn)動構(gòu)件層面限位套17#對構(gòu)件的運(yùn)動層面進(jìn)行限位。5）滑塊與連桿組成轉(zhuǎn)動副和移動副的拼接（圖示中的編號與“機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺零部件清單”序號相同）如圖9所示的拼接效果是滑塊13#的扁平軸頸處與連桿11#形成移動副；在20#、21#的幫助下，滑塊13#的圓軸頸處與另一連桿在連桿長槽的某一位置形成轉(zhuǎn)動副。首先用螺栓、螺母21#將固定轉(zhuǎn)軸塊20#鎖定在連桿11#上，再將轉(zhuǎn)動副軸13#的圓軸端穿插20#的圓孔及連桿11

8、#的長槽中，用帶墊片的螺栓15#旋入13#的圓軸頸端面的螺孔中，這樣13#與11#形成轉(zhuǎn)動副。將13#扁頭軸頸插入另一連桿的長槽中，將15#旋入13#的扁平軸端面螺孔中，這樣13#與另一連桿11#形成移動副。 圖8 滑塊與連桿組成轉(zhuǎn)動副、移動副的拼接6）固定支座銷軸與機(jī)座拼接 如圖2所示，將表1的中固定支座銷軸1插于在機(jī)架滑塊的圓孔中，套上墊片固緊螺母即完成安裝 。銷軸裝于機(jī)架滑塊的圓孔中的長度稍大于滑塊的寬度。圖2a) 中的銷軸無鍵槽其上套有墊片，螺母通過墊片壓緊立柱上的滑塊，所以銷軸與立柱滑塊間無相對運(yùn)動，構(gòu)成機(jī)架上的固定銷軸。 圖2b) 中的銷軸有鍵槽，螺母在銷軸上旋緊后與立柱上的滑塊間

9、有一定間隙，所以銷軸與立柱滑塊間可有相對運(yùn)動，構(gòu)成機(jī)架上的活動銷軸。在軸上鍵槽處裝上鍵并套上帶輪，由電機(jī)的帶輪帶動即構(gòu)成主動銷軸。 圖9 固定支座銷軸安裝螺母墊片固定支座銷軸11立柱滑塊a)b)4實(shí)驗(yàn)組裝效果圖：三、按比例繪制實(shí)驗(yàn)拼裝的機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖。C（G）E（F）機(jī)架6滑塊5搖桿4搖桿3搖桿2曲柄1DAB桿件AB=50mm; BC=200mm; CD=150mm; CE=200mm;鉸座A與機(jī)架6之間的距離為240mm.該機(jī)構(gòu)有6個構(gòu)件，其中5個為活動構(gòu)件，1個為機(jī)架；有7個低副，其中6個為轉(zhuǎn)動副，1個為移動副。 因此，自由度F=3 5 2 7 1.四、機(jī)構(gòu)分析1、桿組正確拆分的原則（1

10、）正確計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度（注意去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束和局部自由度），并確定原動件；（2）從遠(yuǎn)離原動件的構(gòu)件開始拆桿組。先試拆II級組，若拆不出II級組，再試拆III級組；即桿組的拆分應(yīng)從低級別桿組拆分開始，依次向高一級桿組拆分。（3）確定機(jī)構(gòu)的級別（由拆分出的最高級別桿組而定，如最高級別為II級組，則此機(jī)構(gòu)為二級機(jī)構(gòu)）。注：同一機(jī)構(gòu)所取的原動件不同，有可能成為不同級別的機(jī)構(gòu)。但當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件確定后，桿組的拆法是唯一的，即該機(jī)構(gòu)的級別一定。2.桿組拆分(1)原動件（2）II級桿組（3）結(jié)論：該機(jī)構(gòu)為二級機(jī)構(gòu)。五、對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題、解決方法進(jìn)行總結(jié)實(shí)驗(yàn)中，我們遇到了一個非常棘手的問題，我們在畫機(jī)構(gòu)簡圖

11、的時候沒有考慮桿長的選擇，更沒有考慮實(shí)驗(yàn)室中實(shí)際可用的桿長，導(dǎo)致我們在組裝的時候沒有辦法正確拼裝，以及組裝起來后沒有辦法正確的按照運(yùn)動規(guī)律來運(yùn)動。我們的解決方法是，不斷地改變桿長，根據(jù)組裝錯誤后無法運(yùn)動的線索來糾正桿長以及連個固定點(diǎn)之間的距離，最后正確的拼裝起來，實(shí)現(xiàn)的預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律。所以，在畫機(jī)構(gòu)簡圖的時候，要考慮實(shí)驗(yàn)室中實(shí)際可用桿長的長度，以及要實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動規(guī)律所要滿足的桿長條件，二者缺一不可。我們還遇到一個問題，就是在選擇各個組件時出現(xiàn)了問題，比如連接兩個桿該用什么，連接滑塊該用什么。我們最后參照書上的連接說明，正確選擇連接方式。6、 收獲和體會通過這次實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)讓我學(xué)習(xí)到了許多東西，其中最重要的就是團(tuán)隊(duì)合作是非常重要的，這種東西決定著做事的快慢以及做出的事的成敗。這次實(shí)驗(yàn)我們做得也比較成功，這不僅體現(xiàn)了我們的合作意識比較強(qiáng)，也體現(xiàn)了我們的動手能力非常出色。實(shí)驗(yàn)中，問題不斷出現(xiàn)，但是我們并沒有亂了陣腳，而是相互配合，相互協(xié)商，共同尋找解決方案，事實(shí)證明，只要團(tuán)結(jié)一心，問題總會解決的。實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)的美妙以及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的樂趣，我久久不能忘懷，感謝老師給了我們這次動手的機(jī)會，讓我們從理論轉(zhuǎn)為實(shí)踐，在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論。從機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)到拼裝，我們都在不斷學(xué)習(xí)，不斷成長。我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒有感性的認(rèn)識,空有理論知識,有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種