實驗四機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗

1、實驗四 機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?、加深學生對平面機構(gòu)的組成原理認識,進一步了解機構(gòu)組成及運動特性。2、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。二、實驗設(shè)備及工具1、JKZB-機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗臺。附件：齒輪、齒條、槽輪、凸輪、轉(zhuǎn)動軸、連桿、各種連接組合零部件等。2、 裝拆工具：十字起子、活動扳手、內(nèi)六角扳手、鋼板尺、卷尺等。3、 學生自備草稿紙、筆、繪圖工具等。三、實驗要求1、每23人一組,每一組實驗前擬一份機構(gòu)運動設(shè)計方案,實驗后提交新設(shè)計方案.2、完成實驗后各組將機械零部件“物還原位”,老師驗收后方可離去.3、每人完成一份實驗報告。四、實驗原理和方法根據(jù)平

2、面機構(gòu)的組成原理：任何平面機構(gòu)都可以由若干個基本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上而構(gòu)成，故可通過選定的機構(gòu)類型，拼裝該機構(gòu)并進行分析。五、實驗內(nèi)容1、自行到實驗室熟悉本實驗中的實驗裝置，各種零部件、裝拆工具的功能；了解機構(gòu)的拼接方法，擬訂自已的機構(gòu)運動方案的拼接步驟。2、自擬或課本提供的機構(gòu)運動方案做為拼接對象。3.拼接機構(gòu),將各基本桿組按運動傳遞規(guī)律順序拼接到原動件和機架上。4繪制運動簡圖，分析所拼接的平面機構(gòu)。5根據(jù)平面機構(gòu)的組成原理，利用常用的零部件拼接調(diào)整，設(shè)計一種具有新型的帶發(fā)明創(chuàng)造性的組合機構(gòu)。每一組提交一份機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方案。6最后把組合機構(gòu)安裝在實驗平臺上，進行測試分析、運動分析、實

3、驗結(jié)果分析、擬定這次實驗的步驟，并寫出實驗報告。六、實驗方法與步驟1.學生使用“機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗臺”提供的各種零件。按照自己的運動方案簡圖，先在桌面上進行機構(gòu)的初步試驗組裝，這一步的目的是桿件分層。一方面為了使各個桿件在互相平行的平面內(nèi)運動，一一方面為了避免各個桿件，各個運動副之間發(fā)生運動干涉。2.按照上一步驟試驗好的分層方案，從最里層開始，依次將各個桿件組裝連接到機架上。選取構(gòu)件桿，連接轉(zhuǎn)動副或移動副。凸輪。齒輪。齒條與桿件用轉(zhuǎn)動副連接，凸輪。齒輪。齒條與桿件用移動副連接，桿件以轉(zhuǎn)動副的形式與機架相連，桿件以移動副的形式與機架相連，最后組裝連接輸入轉(zhuǎn)動的原動件或輸入移動的原動件。3.根據(jù)

4、輸入運動的形式選擇原動件。若輸入運動為轉(zhuǎn)動（工程實際中以柴油機，電動機等為動力的情況），則選用雙軸承式主動定鉸鏈軸或蝸桿為原動件，并使用電機通過軟軸聯(lián)軸器進行驅(qū)動。若輸入運動為 移動（工程實際中以油缸，氣缸等為動力的情況），可選用適當行程的氣缸驅(qū)動，用軟管連接好氣缸，氣控組件和空氣壓縮機并進行空載形成實驗。4.試用手動的方式搖動或推動原動件，觀察整個機構(gòu)各個桿，副的運動，確定運動沒有干涉后，安裝電動機，用柔性聯(lián)軸節(jié)將電機與機構(gòu)相連，或安裝氣缸，用附件將氣缸與機構(gòu)相連。5.檢查無誤后，接通電源試機6.觀察機構(gòu)系統(tǒng)的運動，對機構(gòu)系統(tǒng)的工作到位情況，運動學及動力學特性作出定性的分析和評價。一般包括如

5、下幾個方面： 各個桿、副是否發(fā)生干涉 有無形成運動副的兩構(gòu)件的運動不在一個平面，因而出現(xiàn)摩擦力過大的現(xiàn)象 輸入轉(zhuǎn)動的原動件是否為曲柄。 輸出構(gòu)件是否具有急回回特性。機構(gòu)的運動是否連續(xù)。最小傳動角（或最大壓力角）是否超過其許用值。機構(gòu)運動過程中是否產(chǎn)生剛性沖擊或柔性沖擊。機構(gòu)是否符合設(shè)計要求、是否運動到位、靈活可靠。多自由度機構(gòu)的幾個原動件，能否使整個機構(gòu)實現(xiàn)良好的協(xié)調(diào)動作。動力元件的選用及安裝是否合理，是否按預(yù)定的要求正常工作。 7.若觀察到機構(gòu)系統(tǒng)運動出現(xiàn)問題，則必須按前述步驟進行組裝調(diào)整，直到該模型機構(gòu)完全按照設(shè)計要求靈活、可靠地運動。 8.至此已經(jīng)用實驗方法確定了設(shè)計方案和參數(shù)，再測繪自

6、己組裝的模型，換算出實際尺寸，填寫實驗報告，包括按比例繪制正規(guī)的機構(gòu)運動簡圖，標注全部參數(shù)，計算自由度，劃分桿組，簡述各項評價情況，指出自己有所創(chuàng)新之處，指出不足之處并簡述改進的設(shè)想。七、完成實驗報告 根據(jù)學院的實驗報告內(nèi)容完成此次設(shè)計型實驗的實驗報告。1、 實驗?zāi)康募皩嶒瀮?nèi)容。2、 實驗儀器及工具、設(shè)備。3、根據(jù)實驗臺現(xiàn)有的機構(gòu)，繪制機構(gòu)運動簡圖；并進行分析。4、自擬或課本提供的機構(gòu)運動方案做為拼接對象，進行機構(gòu)實際拼接。根據(jù)實際拼接結(jié)果，進行自由度的計算，并回答此機構(gòu)的功能？5、通過此實驗學到了什么？有什么感想和體會？ 將組合是圖片打印出來。包括每組的組合圖片、和實驗平臺圖片、最終搭建的機

7、構(gòu)實物圖片。黏貼在實驗報告的相應(yīng)位置。附錄：機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺提供的運動副拼接方法參見以下各圖所示。1）實驗臺機架：如圖4-5 實驗臺機架中有5根鉛垂立柱，均可沿X方向移動。移動前應(yīng)旋松在電機側(cè)安裝在上、下橫梁上的立柱緊固螺釘，并用雙手移動立柱到需要的位置后，應(yīng)將立柱與上（或下）橫梁靠緊再旋緊立柱緊固螺釘（立柱與橫梁不靠緊旋緊螺釘時會使立柱在X方向發(fā)生偏移）。 注：立柱緊固螺釘只需旋松既可，不允許將其旋下。 立柱上的滑塊可在立柱上沿Y方向移動，要移動立柱上的滑塊，只需將滑塊上的內(nèi)六角平頭緊定螺釘旋松即可（該緊定螺釘在靠近電機側(cè)）。 按上述方法移動立柱和滑塊，就可在機架的X、Y平面內(nèi)確定

8、固定鉸鏈的位置。圖4-5 實驗臺機架圖2）主、從動軸與機架的連接（下圖各零件編號與“機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺組件清單”序號相同，后述各圖均相同）如圖4-6圖4-6 主、從動軸與機架的連接 按上圖方法將軸聯(lián)接好后，主（或從）動軸相對機架不能轉(zhuǎn)動，與機架成為剛性聯(lián)接；若件22不裝配，則主（或從）動軸可以相對機架作旋轉(zhuǎn)運動。3） 轉(zhuǎn)動副的連接：圖4-7 轉(zhuǎn)動副連接圖 按圖示聯(lián)接好后，采用件19聯(lián)接端連桿與件9無相對運動，采用件20聯(lián)接端連桿與件9可相對轉(zhuǎn)動，從而形成兩連桿的相對旋轉(zhuǎn)運動。4）移動副的連接：+圖4-8 移動副連接圖5）活動鉸鏈座的安裝：圖4-9 活動鉸鏈座連接圖 如圖聯(lián)接，可在連桿任

9、意位置形成-鉸鏈，且件9如圖裝配，就可在鉸鏈座上形成回轉(zhuǎn)副或形成回轉(zhuǎn)-移動副。6） 活動鉸鏈座的安裝：圖4-10 活動鉸鏈座的連接圖 如圖連接，可在連桿任意位置形成鉸鏈，從而形成-回轉(zhuǎn)副。1） 復(fù)合鉸鏈的安裝：（或轉(zhuǎn)-移動副）+用壓緊螺栓：+或：（用帶墊片螺栓）圖4-11 復(fù)合鉸鏈的連接圖 將復(fù)合鉸鏈銑平端插入連桿長槽中時構(gòu)成移動副，而聯(lián)接螺栓均應(yīng)用帶墊片螺栓。2） 復(fù)合鉸鏈的安裝：圖4-12 復(fù)合鉸鏈的連接圖+ 復(fù)合鉸鏈聯(lián)接好后，可構(gòu)成三構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，也可構(gòu)成復(fù)合鉸鏈+移動副。 復(fù)合鉸鏈聯(lián)接好后，可構(gòu)成四構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈。9）齒輪與主（從）動軸的連接圖：圖4-13 齒輪與主（從）動軸

10、的連接圖10）凸輪與主（從）動軸的連接圖：圖4-14 凸輪與主（從）動軸的連接圖11）凸輪副連接圖：圖4-15 凸輪副連接圖 按圖示連接后，連桿與主（從）動軸間可相對移動，并由彈簧23保持高副的接觸。12）槽輪機構(gòu)連接：圖4-16 槽輪機構(gòu)連接圖 注：撥盤裝入主動軸后，應(yīng)在撥盤上擰入緊定螺釘37，使撥盤與主動軸無相對運動；同時槽輪裝入主（從）動軸后，也應(yīng)擰入緊定螺釘37，使槽輪與主（從）動軸無相對運動。13）齒條相對機架的連接：圖4-17 齒條相對機架的連接圖 如圖連接后，齒條可相對機架作直線移動；旋松滑塊上的內(nèi)六角螺釘，滑塊可在立柱上沿Y方向相對移動（齒條護板保證齒輪工作位置）。14）主動滑

11、塊與直線電機軸的連接：圖4-18 主動滑塊與直線電機軸的連接圖 當由滑塊作為主動件時，將主動滑塊座與直線電機軸（齒條）固連即可，并完成如圖示連接就可形成主動滑塊。五、實驗拼接典型方案示例： 機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計實驗，其運動方案可由學生構(gòu)思平面機構(gòu)運動簡圖進行創(chuàng)新構(gòu)思并完成方案的拼接，達到開發(fā)學生創(chuàng)造性思維的目的。 實驗也可選用工程機械中應(yīng)用的各種平面機構(gòu)，根據(jù)機構(gòu)運動簡圖，進行拼接實驗。 該實驗臺提供的配件可完成不少于40種機構(gòu)運動方案的拼接實驗。實驗時每臺架可由34名學生一組，完成不少于1種/每人的不同機構(gòu)運動方案的拼接設(shè)計實驗。 下列工程機械中的各種機構(gòu)中選擇拼接方案典型示例，僅供參考。1、

12、內(nèi)燃機機構(gòu)：圖5-1 內(nèi)燃機機構(gòu) 機構(gòu)組成：曲柄滑塊與搖桿滑塊組合而成的機構(gòu)。 工作特點：當曲柄1作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，滑塊6作往復(fù)直線移動，同時搖桿3作往復(fù)擺動帶動滑塊5作往復(fù)直線移動。該機構(gòu)用于內(nèi)燃機中，滑塊6在壓力氣體作用下作往復(fù)直線運動（故滑塊6是實際的主動件），帶動曲柄1回轉(zhuǎn)并使滑塊5往復(fù)運動使壓力氣體通過不同路徑進入滑塊6的左、右端并實現(xiàn)排氣。2、 精壓機機構(gòu)：圖5-2 精壓機機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)和兩個對稱的搖桿滑塊機構(gòu)所組成。對稱部分由桿件 4567和桿件89107兩部分組成，其中一部分為虛約束。 工作特點：當曲柄1連續(xù)轉(zhuǎn)動時，滑塊3上、下移動，通過桿456使滑塊7作上下

13、移動，完成物料的壓緊。對稱部分 89107作用是使構(gòu)件7平穩(wěn)下壓，使物料受載均衡。 用途：如鋼板打包機，紙板打包機，棉花打捆、剪板機等均可采用此機構(gòu)完成預(yù)期工作。3、牛頭刨床機構(gòu)：(a) (b)圖5-3 牛頭刨床機構(gòu)圖b)為將圖a）中的構(gòu)件3由導(dǎo)桿變?yōu)榛瑝K，而將構(gòu)件4由滑塊變?yōu)閷?dǎo)桿形成。 機構(gòu)組成：牛頭刨床機構(gòu)由擺動導(dǎo)桿機構(gòu)與雙滑塊機構(gòu)組成。只是在圖a）中，構(gòu)件2、3、4組成兩個同方位的移動副，且構(gòu)件3與其它構(gòu)件組成移動副兩次；而圖b)則是將圖a)中D點滑塊移至A點，使A點移動副在箱底處，易于潤滑，使移動副摩擦損失減少。機構(gòu)工作性能得到改善。圖a）和圖b)所示機構(gòu)的運動特性完全相同。 工作特點

14、：當曲柄1回轉(zhuǎn)時，導(dǎo)桿3繞點A擺動并具有急回性質(zhì)，使桿5完成往復(fù)直線運動，并具有工作行程慢，非工作行程快回的特點。4、 兩齒輪-曲柄搖桿機構(gòu)：圖5-4 齒輪-曲柄搖桿機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)組成，其中齒輪5與搖桿2形成剛性聯(lián)接。 工作特點：當曲柄1回轉(zhuǎn)時，連桿2驅(qū)動搖桿3擺動，從而通過齒輪5與齒輪4的嚙合驅(qū)動齒輪4回轉(zhuǎn)。由于擺桿3往復(fù)擺動，從而實現(xiàn)齒輪4的往復(fù)回轉(zhuǎn)。5、 兩齒輪-曲柄擺塊機構(gòu)：圖5-5 齒輪-曲柄擺塊機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由齒輪機構(gòu)和曲柄擺塊機構(gòu)組成。其中齒輪1與桿2可相對轉(zhuǎn)動，而齒輪4則裝在鉸鏈B點并與導(dǎo)桿3固聯(lián)。 工作特點：桿2作圓周運動，為曲柄通過連

15、桿使擺塊擺動從而改變連桿的姿態(tài)使齒輪4帶動齒輪1作相對曲柄的同向回轉(zhuǎn)與逆向回轉(zhuǎn)。6、 噴氣織機開口機構(gòu)：圖5-6 噴氣織機開口機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄擺塊機構(gòu)，齒輪-齒條機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)組合而成，其中齒條與導(dǎo)桿BC固聯(lián)，搖桿DD與齒輪G固聯(lián)。工作特點：曲柄AB以等角速度回轉(zhuǎn)，帶動導(dǎo)桿BC隨擺塊擺動的同時與擺塊作相對移動，在導(dǎo)桿BC上固裝的齒條E與活套在軸上的齒輪G相嚙合，從而使齒輪G作大角度擺動，與齒輪G固聯(lián)在一起的桿DD隨之運動，通過連桿DF（DF）使滑塊作上、下往復(fù)運動。組合機構(gòu)中，齒條E的運動是由移動和轉(zhuǎn)動合成的復(fù)合運動，而齒輪G的運動就取決于這兩種運動的合成。7、 雙滑塊機構(gòu)：圖

16、5-7 雙滑塊機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由雙滑塊組成，可看成由曲柄滑塊機構(gòu)A-B-C構(gòu)成，從而將滑塊4視做虛約束。 工作特點：當曲柄1作勻速轉(zhuǎn)動時，滑塊3、4均作直線運動，同時，桿件2上任一點的軌跡為一橢圓。 應(yīng)用舉例：橢圓畫器和劍桿織機引緯機構(gòu)。8、 沖壓機構(gòu)：圖5-8 沖壓機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由齒輪機構(gòu)與對稱配置的兩套曲柄滑塊機構(gòu)組合而成，AD桿與齒輪1固聯(lián)，BC桿與齒輪2固聯(lián)。 組成要求：Z1=Z2 ； AD=BC； 工作特點：齒輪1勻速轉(zhuǎn)動，帶動齒輪2回轉(zhuǎn)，從而通過連桿3、4驅(qū)動桿5上下直線運動完成預(yù)定功能。 該機構(gòu)可拆去桿件5，而E點運動軌跡不變，故該機構(gòu)可用于因受空間限制無法安置滑槽

17、但又須獲得直線進給的自動機械中。而且對稱布置的曲柄滑塊機構(gòu)可使滑塊運動受力狀態(tài)好。 應(yīng)用：此機構(gòu)可用于沖壓機、充氣泵、自動送料機中。9、 插床機構(gòu)：圖5-9 插床機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)與正置曲柄滑塊機構(gòu)構(gòu)成。 工作特點：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動，通過滑塊2帶動從動桿3繞B點回轉(zhuǎn)，通過連桿4驅(qū)動滑塊5作直線移動。由于導(dǎo)桿機構(gòu)驅(qū)動滑塊5往復(fù)運動時對應(yīng)的曲柄1轉(zhuǎn)角不同，故滑塊5具有急回特性。應(yīng)用：此機構(gòu)可用于刨床和插床等機械中。10、篩料機構(gòu)：圖5-10 篩料機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)構(gòu)成。 工作特點：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動，通過搖桿3和連桿4帶動滑塊5作往復(fù)直線運動，由于曲柄搖

18、桿機構(gòu)的急回性質(zhì)，使得滑塊5速度，加速度變化較大，從而更好地完成篩料工作。11、凸輪-連桿組合機構(gòu)：圖5-11 凸輪-連桿組合機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和曲柄連桿機構(gòu)以及齒輪齒條機構(gòu)組成，且曲柄EF與齒輪為固聯(lián)構(gòu)件。 工作特點：凸輪為主動件勻速轉(zhuǎn)動，通過搖桿2、連桿3使齒輪4回轉(zhuǎn)，通過齒輪4與齒條5的嚙合使齒條5作直線運動，由于凸輪輪廓曲線和行程限制和各桿件的尺寸制約關(guān)系，齒輪4只能作往復(fù)轉(zhuǎn)動，從而使齒條5作往復(fù)直線移動。應(yīng)用：此機構(gòu)用于粗梳毛紡細紗機鋼領(lǐng)板運動的傳動機構(gòu)。12、凸輪-五連桿機構(gòu)：圖5-12 凸輪-五連桿機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)構(gòu)成，其中凸輪與主動曲柄1固聯(lián)，又與擺桿4構(gòu)成高副。工作特點：凸輪1勻速回轉(zhuǎn)，通過桿1和桿3將運動傳遞給桿2，從而桿2的運動是兩種運動的合成運動，因此連桿2上的C點可以實現(xiàn)給定的運動軌跡。13、行程放大機構(gòu)：圖5-13 行程放大機構(gòu) 機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)和齒輪齒條機構(gòu)組成，其中齒條5固定為機架，齒輪4為移動件。 工作特點：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動，連桿上C點作直線運動，通過齒輪3帶動齒條4作直線移動，齒條4的移動行程是C點行程的兩倍，故為行程放大機構(gòu)。