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

1、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)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)康恼莆諜C(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型的使用方法及實(shí)驗(yàn)原理。（1）訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)的能力。（2）加深對(duì)平面機(jī)構(gòu)的組成原理及其運(yùn)動(dòng)特性的理解和

2、感性認(rèn)識(shí)。三、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，這是機(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)桿級(jí)的條件是：F=31-2Pl-Ph=0o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)。由此可以獲得各種類型的桿組。最簡(jiǎn)單的桿組為n=2,Pl=3,稱為II級(jí)組，由

3、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2-22所示。III級(jí)桿組形式較多，其中n=4，PL=6，圖2-23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。2 正確拆分桿組正確拆分桿組的三個(gè)步驟：3 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。4 2）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件。5 3）從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試拆分II級(jí)桿組，若拆不出II級(jí)組時(shí)，再試拆III極桿組，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

4、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。如圖2-24所示機(jī)構(gòu)，先除去K處的局部自由度，高副低帶，然后，按步驟（2）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度：F=1,并確定凸輪為原動(dòng)件：最后根據(jù)步驟（3）的要領(lǐng)，先拆分出由構(gòu)件4和5組成的II級(jí)桿組,再拆分出由構(gòu)件6和7及構(gòu)件3和2,構(gòu)件8和10組成的三個(gè)II級(jí)桿組，最后剩下原動(dòng)件1和機(jī)架9。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

5、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)架如圖右所示機(jī)架中有5根鉛它們可沿x方向移動(dòng)。移動(dòng)時(shí)請(qǐng)用雙手推動(dòng)、能使立柱在移動(dòng)過程中保持鉛垂?fàn)顟B(tài)。立柱移動(dòng)到緊(*安 栓卸下， 的滑塊垂立柱，并盡可后，用螺x、y平將滑塊1 .機(jī)架預(yù)定的位置后，用螺栓將立柱上、下兩端鎖全注意事項(xiàng)：不允許將立柱上、下兩端的螺在移動(dòng)立柱前只需將螺栓擰松即可)。立柱上可沿y方向移動(dòng)。將滑塊移動(dòng)到預(yù)

6、定的位置栓將滑塊緊定在立柱上。按圖示方法即可在面內(nèi)確定一個(gè)固定點(diǎn)，這樣活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)機(jī)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)構(gòu)件相對(duì)機(jī)架的連接位置就確定了。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20°,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20°,單根齒條全長(zhǎng)為422mm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

7、有平鍵槽。L為5mm20mm35mm50mn#4件，L為65mm為2件。(7)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸(或滑動(dòng))主要用于跨層面(即非相鄰平面)的轉(zhuǎn)動(dòng)副或動(dòng)副的形成。L為5mm30mm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5mm20mm35mm50mm65mm分另U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)，為1件。(11)連桿(或滑塊異向桿)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5

8、0mm100mm150mm200mm250mm300mm350mm各8件。(12)壓緊連桿用特制墊片將連桿固定在主動(dòng)軸或固定軸上時(shí)用。66.5為16件。（13）轉(zhuǎn)動(dòng)副軸（或滑塊）與固定轉(zhuǎn)軸塊配用時(shí)間可在連桿長(zhǎng)槽的某一選定位置形成轉(zhuǎn)動(dòng)副或做滑塊。L為5mm20mm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

9、之間的距離限定，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)構(gòu)件間的運(yùn)輸干涉。L為5mm15mm30mm45mm60mm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，M10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

10、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M8X25,力8,各32件。（27）內(nèi)六角螺釘標(biāo)準(zhǔn)件M6X15,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)六角緊定螺釘標(biāo)準(zhǔn)件M6X6,為18件。（29）滑塊已與機(jī)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。69,為40件。（31）固定立柱上滑塊用特制

11、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)架的長(zhǎng)槽內(nèi)，可輕松檸緊螺栓固定電機(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，M5X15,力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，力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，3X15,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

12、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)光管指示直線電機(jī)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(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)彳%。型，為3件。（41）直線電機(jī)120mm/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)間方向的最大直線位移為300mm，可根據(jù)主動(dòng)滑塊的位移確定直線電機(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300mmE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)老師更換新的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，防止組裝零件的損壞及人身安全。