實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)[]

1、實(shí)驗(yàn)22機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、概述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)是各類復(fù)雜機(jī)械設(shè)計(jì)中決定性的一步，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型一般先通過作圖和計(jì)算來進(jìn)行，一般比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)都有多個(gè)方案， 需要制作模型來試驗(yàn)和驗(yàn)證，多次改進(jìn)后才能得到最佳的方案和參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)所用搭接試驗(yàn)臺(tái)基本能夠任意選擇平面機(jī)構(gòu)類型，組裝調(diào)整機(jī)構(gòu)尺寸等功能，能夠比較直觀、方便的搭接、驗(yàn)證、調(diào)試、改進(jìn)、確定設(shè)計(jì)方案，較好 地改善了在校學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)一般只停留在理論設(shè)計(jì)“紙上談兵”的狀況。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 加深對(duì)平面機(jī)構(gòu)的組成原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步了解機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)特性。2 掌握機(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型的使用方法及實(shí)驗(yàn)原理。3訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力

2、，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)的能力。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1.四、實(shí)驗(yàn)原理任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到原動(dòng)件和機(jī)架上去 的方法來組成是機(jī)構(gòu)的組成原理，也是本實(shí)驗(yàn)的基本原理。桿組的概念、正確拆分桿組及拼裝桿組。1 .桿組的概念由于平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)的自由 度數(shù)目相等，因此機(jī)構(gòu)均由機(jī)架、 原動(dòng)件和自由度為零的從動(dòng)件系統(tǒng)通過運(yùn) 動(dòng)副聯(lián)接而成。將從動(dòng)件系統(tǒng)拆成若干個(gè)不可再分的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈， 稱為基本桿組，簡(jiǎn)稱桿組。根據(jù)桿組的定義，組成平面機(jī)構(gòu)桿組的條件是：F =3n-2Pl - R =0。其中構(gòu)件數(shù)n,高副數(shù)Pl和低副數(shù)Ph都必須是整數(shù)。由此可以獲得各

3、種類型的桿組。最簡(jiǎn)單的桿組為n =2 ； FH =3，稱為II級(jí)組，由于桿組中轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的配置不同，II級(jí)桿組共有五種形式如圖 22-1所示。圖22-1平面低副II級(jí)桿組III級(jí)桿組形式較多，其中n= 4, Pl =6，圖22-2所示為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型已有的幾種常見的III級(jí)桿組。DF圖22-2平面低副山級(jí)桿組2 正確拆分稈組正確拆分桿組的三個(gè)步驟：(1) 先去掉機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時(shí)還要將高副加以低代。(2) 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件。(3) 從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的一端(即執(zhí)行構(gòu)件)先試拆分n級(jí)桿組，若拆不出n級(jí)組時(shí)，再試拆川級(jí)桿組，即由最低級(jí)別桿組向高一級(jí)桿組依次拆分，最后剩下原動(dòng)件

4、和機(jī)架。正確拆組的判定標(biāo)準(zhǔn)是：拆去一個(gè)桿組或一系列桿組后，剩余的必須仍為一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)或若干個(gè)與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件，不許有不成組的零散構(gòu)件或運(yùn)動(dòng)副存在，否則這個(gè)桿組拆得不對(duì)。每當(dāng)拆出一個(gè)桿組后，再對(duì)剩余機(jī) 構(gòu)拆桿組，并按第(3)步驟進(jìn)行，直到全部桿組拆完，只應(yīng)剩下與機(jī)架相聯(lián) 的原動(dòng)件為止。3 正確拼裝桿組根據(jù)擬定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新方案實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的零件 按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞順序進(jìn)行拼接。拼接時(shí)，首先要分清機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的運(yùn)動(dòng)平面，并且使各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在相互平行的平面內(nèi)進(jìn)行，其目的是避免各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件發(fā)生干涉。然后，以實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架鉛垂面為拼接的起始參考面，所拼接的構(gòu)件以原動(dòng)構(gòu)件起始，依運(yùn)動(dòng)傳遞

5、順序?qū)⒏鳁U組由里（參考面）向外進(jìn)行拼接。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及功用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備包括機(jī)架及其組件，分別詳述如下。實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架如圖22-3所示：機(jī)架中有5根鉛垂立柱，它們可沿 x方向 移動(dòng)。移動(dòng)時(shí)請(qǐng)用雙手推動(dòng)、并盡可能使立柱在移動(dòng)過程中保持鉛垂?fàn)顟B(tài)。 立柱移動(dòng)到預(yù)定的位置后，用螺栓將立柱上、下兩端鎖緊（*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(dòng)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(dòng)。將滑塊移動(dòng)到預(yù)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(gè)固定點(diǎn)，這樣活動(dòng)EL構(gòu)件相對(duì)機(jī)架的連接位置就確定了。Iiri圖22 3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架1

6、 一沿x方向移動(dòng)的立柱；2 沿y方向移動(dòng)的滑塊2 其他組件1 ）凸輪和高副鎖緊彈簧 凸輪基圓半徑為 18mm從動(dòng)推桿的行程為30mm從動(dòng)件為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律；凸輪與從動(dòng)件的高副形成是依靠彈簧力的鎖合，各4件。2 ）齒輪 模數(shù)2，壓力角200，齒數(shù)分別為34和42,兩齒輪中心距為 76mm各4件。3 ）齒條 模數(shù)2，壓力角200，單根齒條全長(zhǎng)為 422m為4件。4）槽輪撥盤兩個(gè)主動(dòng)銷，為4件。5 ）槽輪四槽，為1件。6 ）主動(dòng)軸動(dòng)力輸入用軸，軸上有平鍵槽。L為5mm 20mm 35mm50mm各4件，L為65mm為2件。7）轉(zhuǎn)動(dòng)副軸（或滑塊）主要用于跨層面（即非相鄰平面）的轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副的形成

7、。L為5mm 15mm 30mm分別為6件、4件、3件。8）扁頭軸 又稱從動(dòng)軸，軸上無鍵槽，主要起支撐及傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。L 為 5mm20mm、35mm 50mm 65mm 分別為 16 件、12 件、12 件、10 件和 8 件。9）主動(dòng)滑塊插件 與主動(dòng)滑塊座固聯(lián)，可組成做直線運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)滑塊。L 為 40mm55mm各一件。10）主動(dòng)滑塊座 與直線電機(jī)齒條固連形成主動(dòng)件，且隨直線電機(jī)齒條作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。11 ）連桿（或滑塊導(dǎo)向桿）其長(zhǎng)槽與滑塊形成移動(dòng)副，其圓孔與軸形成 轉(zhuǎn)動(dòng)副。L 為 50mm 100mm 150mm 200mm 250mm 300mm 350mm 各 8 件。12 ）壓緊連

8、桿用特制墊片將連桿固定在主動(dòng)軸或固定軸上時(shí)用。6.5為16件。13）轉(zhuǎn)動(dòng)副軸（或滑塊）與固定軸塊配用時(shí)可在連桿長(zhǎng)槽的某一選定位 置形成轉(zhuǎn)動(dòng)副或做滑塊。L為5mm 20mm各8件。14 ）轉(zhuǎn)動(dòng)副軸（或滑塊）用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動(dòng)副或作滑塊用，為16件。15）帶墊片螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)副軸與連桿之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副時(shí)用帶墊片螺栓連接，用于加長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸或固定軸的軸長(zhǎng)，規(guī)格M6為48件。16）壓緊螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)副軸或固定軸與連桿形成同一構(gòu)件時(shí)用該壓緊螺栓 連接，規(guī)格M6,為48件。17） 運(yùn)動(dòng)構(gòu)件層面限位套 用于不同構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面之間的距離限定， 避 免發(fā)生運(yùn)動(dòng)構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)干涉。 L為5mm 15mm 30 mm 45 m

9、m 60 mm,分 別35件、40件、20件、20件、10件。18 ）帶輪 大孔軸，用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，為 3件。19 ）主動(dòng)軸帶輪小孔軸，用于主動(dòng)軸，為 3件。20 ）盤桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸盤類零件或與其他構(gòu)件（如連桿）構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)用。L為20mm 35mm 45mm分別為 6件、6件、4件。21）固定轉(zhuǎn)軸塊 用螺栓將固定轉(zhuǎn)軸塊鎖緊在連桿長(zhǎng)槽上，構(gòu)件可與該連桿在選定位置形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，為8件。22 ）加長(zhǎng)連桿和固定凸輪彈簧用螺栓、螺母用于兩桿加長(zhǎng)時(shí)鎖緊的連接件，固定彈簧，M1Q各為18件。23） 曲柄雙連桿部件偏心輪與活動(dòng)圓環(huán)形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，且已制作成一組 合件，為4件。24） 齒條導(dǎo)向板 將齒條夾緊在兩塊齒條導(dǎo)向板

10、之間，可保證齒輪與齒 條的正常嚙合，為 8件。25）轉(zhuǎn)動(dòng)副軸（或滑塊）軸的扁頭主要用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；軸的圓頭主要用于兩構(gòu)件形成移動(dòng)副，或做滑塊時(shí)用，為16件。26 ）安裝電機(jī)座行程開關(guān)座用內(nèi)六角螺栓、平墊標(biāo)準(zhǔn)件M8 25，8，各32件。27）內(nèi)六角螺釘 標(biāo)準(zhǔn)件M6 15，為2件，用于將主動(dòng)滑塊固定在 直線電機(jī)齒條上。28）內(nèi)六角螺釘 標(biāo)準(zhǔn)件M6 6，為18件。29）滑塊 已與架相連支撐軸，并在機(jī)架平面內(nèi)沿鉛垂方向上下移動(dòng)， 為64件。30） 壓緊立柱特制平墊已與機(jī)架相連，用于固定立柱。9，為40件。31） 固定立柱上滑塊用特制螺母已與機(jī)架相連，M6為64件。32） 固定電機(jī)用特制螺母卡在機(jī)

11、架的長(zhǎng)槽內(nèi)，可輕松擰緊螺栓固定電 機(jī)座，為18件。33） 行程開關(guān)支座 2件，并配內(nèi)六角頭螺栓平墊，M5 15， 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(zhǎng)孔內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。34） 平墊片 使軸相對(duì)機(jī)架不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用，17，為20件。35） 防脫螺母 防止軸從機(jī)架上脫出， M12,為76件。36） 轉(zhuǎn)速電機(jī)座已與電機(jī)相連，為 3件。37） 直線電機(jī)座已與電機(jī)相連，為1件。38） 平鍵 主動(dòng)軸與帶輪的連接，3 15，為20件。39） 直線電機(jī)控制器與行程開關(guān)配用，可控制直線電機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程。前面板為L(zhǎng)ED顯示方式，當(dāng)控制器的前面板與操作者是面對(duì)面的位置關(guān) 系時(shí)，控制器上的發(fā)光管指示

12、直線電機(jī)齒條的位移方向。控制器的后面板上置有電源引出線及開關(guān)，與直線電機(jī)相連的4芯插座、與行程開關(guān)相連的5芯插座和2A保險(xiǎn)管，為1件。40）帶標(biāo)準(zhǔn)件，0型，為3件。41）直線電機(jī)10mm/s, 10r/min。直線電機(jī)安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架底部， 并可沿機(jī)架底部的長(zhǎng)形槽移動(dòng)電機(jī)。直線電機(jī)的長(zhǎng)齒條為機(jī)構(gòu)輸入直線運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)件。在實(shí)驗(yàn)中，允許齒條單方向的最大直線位移為300mm可根據(jù)主動(dòng)滑塊的位移量確定直線電機(jī)兩行程開關(guān)的相對(duì)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)。直線電機(jī)控制器使用注意事項(xiàng)：根據(jù)主動(dòng)滑塊移動(dòng)的距離，通過改變離 直線電機(jī)較遠(yuǎn)的行程開關(guān)， 來調(diào)節(jié)齒條 （ 相當(dāng)于滑塊 ） 往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程， 其可調(diào) 節(jié)的最大行程不得大于 400mm。故障排除 當(dāng)接通電源開關(guān)， 電機(jī)不運(yùn)行， 可能是前面板上保護(hù)電機(jī)的 熔斷器 （2.5A） 燒斷。及時(shí)告訴指導(dǎo)教師更換新的 2.5A 熔斷器。*注意：未拼接機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)前、預(yù)設(shè)直線電機(jī)的工作行程后，請(qǐng)務(wù)必調(diào)整 直線電機(jī)行程開關(guān)的高度， 以確保電機(jī)行程開關(guān)的靈活動(dòng)作， 從而防止直線 電機(jī)齒條脫離電機(jī)主體，防止組裝零件的