機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗指導(dǎo)書

1、 機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗指導(dǎo)書 一、實驗?zāi)康?培養(yǎng)學(xué)生機構(gòu)型綜合的設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力；2培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動性能加以評價的分析能力。二、實驗原理任何機構(gòu)都是將基本組依次連接到機架和原動件上而構(gòu)成的。三、實驗內(nèi)容1.多功能移動式殘病人浴缸翻轉(zhuǎn)機構(gòu)（見動畫） 上身部缸體翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 要求上身部缸體從水平位置向上翻轉(zhuǎn)至70度，即翻轉(zhuǎn)角為0-70度. 可采用的機構(gòu)： 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，導(dǎo)桿與上身部缸體固裝在起，帶動缸體翻轉(zhuǎn)。由直線電機帶動主動桿擺動。 雙搖桿機構(gòu)，上身部缸體作為從動搖桿，在主動搖桿驅(qū)動下作0-70度擺動. 主動桿由直線電機帶動擺動。 其它機構(gòu) 腿部缸體翻轉(zhuǎn)

2、機構(gòu) 要求腿部缸體從垂直位置向上翻轉(zhuǎn)至水平位置，利用死點保持腿部缸體在水平位置, 借助凸輪機構(gòu)破壞死點，使腿部缸體在重力作用下復(fù)位。 可采用機構(gòu)： 雙搖桿機構(gòu)，腿部缸體作為主動搖桿； 其它機構(gòu)2. 牛頭創(chuàng)床機構(gòu)（見動畫） 要求刨刀（安裝在滑枕上）作直線往復(fù)運動。 可采用的機構(gòu)： 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)組合,由電機驅(qū)動主動件轉(zhuǎn)動。 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)和滑塊機構(gòu)組合,由電機驅(qū)動主動件轉(zhuǎn)動。 其它機構(gòu)3翻轉(zhuǎn)機（見動畫）要求翻轉(zhuǎn)模板裝在連桿上，模板翻轉(zhuǎn)180度。 四桿機構(gòu)，電機驅(qū)動。 其它機構(gòu)4飛機起落架要求起落架上輪子從水平位置向下翻轉(zhuǎn)至垂直位置，利用死點使起落架輪子保持在垂直位置。 可采用的機構(gòu)：

3、四桿機構(gòu)，電機驅(qū)動。 其它機構(gòu)5插床機構(gòu)要求插刀作垂直上下往復(fù)直線運動，向下時（工作行程）較慢，向上運動（空程）時速度較快。 可采用的機構(gòu)： 雙曲柄機構(gòu)與曲構(gòu)滑塊機構(gòu)組合，電機驅(qū)動. 其它機構(gòu) 6沖壓成型機壓頭作垂直上下直線運動，以較小功率帶動主動件運動時，滑塊能產(chǎn)生巨大的沖壓力?？刹捎玫臋C構(gòu)：六桿增力機構(gòu)，電機驅(qū)動. 其它機構(gòu)7拉延壓力機壓邊機構(gòu) 壓邊滑塊作垂直上下直線運動，在下極限位置時，有瞬時停歇現(xiàn)象；同時以較小功率帶動主動件運動時，滑塊能產(chǎn)生巨大的沖壓力。可采用的機構(gòu)： 曲柄搖桿機構(gòu)和六桿增力機構(gòu)串聯(lián)，電機驅(qū)動. 其它機構(gòu)8. 其他自選機構(gòu)四、實驗方法本搭接實驗是在具有六根立柱的機架上

4、完成的。配有旋轉(zhuǎn)電動機和直線電動機，以輸出直線運動和旋轉(zhuǎn)運動；配有齒輪、凸輪、帶輪、槽輪等零件，通過搭接可完成直線、旋轉(zhuǎn)、往復(fù)、間歇等運動傳遞；配有連桿、滑塊座及連接零件，可搭接成各種執(zhí)行機構(gòu)。機構(gòu)搭接完成后可通電運轉(zhuǎn)以檢驗其創(chuàng)造結(jié)果。一般情況下，學(xué)生在實驗前應(yīng)完成機構(gòu)方案的創(chuàng)造與選型，并仔細閱讀本實驗指導(dǎo)書后方可進行本實驗。五、實驗臺主要零部件功能本搭接實驗在如圖1所示的專用實驗臺的機架1上完成的。五根立柱2可在上下橫梁中沿x方向（雙手上下均勻用力）調(diào)整其位置,然后用上下橫梁上的螺栓固定。滑塊3可在立柱2上沿y方向調(diào)整其位置，然后用其上的內(nèi)六角螺釘固定?；瑝K上的圓孔用于安裝銷軸。電動機以10

5、r/min的速度轉(zhuǎn)動，它安裝在機架的后側(cè)的底盤上，其上的主動帶輪通過皮帶驅(qū)動從動帶輪。從動帶輪的軸安裝在滑塊3的圓孔中。搭接機構(gòu)是在機架前側(cè)平面上完成的。圖1 機架1機架xy2立柱3滑塊4電動機5皮帶傳動機架后側(cè)本實驗配有各種工具、連接用的螺釘、螺帽、墊圈、鍵等。其它主要零部件及其功能請仔細閱讀表1。表1 主要零件及其功能表標(biāo)號名稱圖形功能1固定支座銷軸與機架相連，帶鍵槽的為主動銷軸。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

6、或移動副。5鉸鏈座將其凸臺坎在連桿4的槽中用3固定，則連桿4的構(gòu)件長度可任意調(diào)整。6主動滑塊 座大孔裝于直線電機的圓形齒條上并固定，軸孔與銷軸2連接。銷軸2或作主動滑塊或與齒條連接。7齒條與齒輪嚙合，構(gòu)成齒輪齒條傳動。8齒條護板通過4個螺孔與齒條連接，使齒輪與齒條在同一平面上嚙合。9齒輪模數(shù)m=2¸z=28，35，42，56的各3個10凸輪基圓半徑20mm，升回型，行程30mm11槽輪4槽12撥盤雙銷，銷回轉(zhuǎn)半徑49.5mm六、實驗臺主要零部件的拼接（以下圖中標(biāo)號與表中相同）1固定支座銷軸與機座拼接 如圖2所示，將表1的中固定支座銷軸1插于在機架滑塊的圓孔中，套上墊片固緊螺母即完成安

7、裝 。銷軸裝于機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動，構(gòu)成機架上的固定銷軸。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有一定間隙，所以銷軸與立柱滑塊間可有相對運動，構(gòu)成機架上的活動銷軸。在軸上鍵槽處裝上鍵并套上帶輪，由電機的帶輪帶動即構(gòu)成主動銷軸。圖2 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)L可變長度連桿4連桿4L固定長度銷軸2端螺栓3鉸鏈座5固緊螺栓a)b)圖3 轉(zhuǎn)動幅的連接銷軸22轉(zhuǎn)動副的拼接如圖3所示，連桿4的兩個圓孔間的距離即該連桿的長度，備有L=22

8、mm,100mm330mm共八種規(guī)格的連桿。如圖3a)所示，將銷軸2穿入兩連桿的孔中，銷軸的兩端面用帶有凸臺的端螺栓3固定，則兩連桿構(gòu)成一個轉(zhuǎn)動副。連桿4連桿4銷軸2端螺栓3連桿4端螺栓3圖4 移動幅的連接銷軸2圓柱段的長度有幾種規(guī)格，較長的銷軸配以套筒用圖3a)的方法可拼接成由三連桿構(gòu)成的復(fù)合鉸。如所需桿長不在八種規(guī)格之列，按圖3b)所示安裝可得到任意桿長的連桿。將銷軸2插入鉸鏈座5的孔中，然后用帶有凸臺的端螺栓3固定，即得到可與其它連桿相連的銷軸。將鉸鏈座的凸臺坎入連桿槽中的任意位置旋緊固緊螺栓，則可得到任意桿長的連桿。3移動副的拼接如圖4所示，將帶有扁頭的銷軸2的扁頭坎入連桿的槽中，另一

9、端圓柱插入另一連桿的孔中，銷軸2的兩端頭均用帶有凸臺的端螺栓固定。該銷軸可在連桿的槽中滑動相當(dāng)于滑塊。圖5 主動滑塊與電機軸的拼接直線電機的輸出齒條（由行程開關(guān)控制其作往復(fù)運動）（主動滑塊座6銷軸2行程開關(guān)碰塊4主動滑塊與電機軸的拼接如圖5所示，直線電動機的圓形齒條以10mm/s的速度輸出直線運動。并配有控制器及兩個行程開關(guān)。當(dāng)由滑塊作為原動件時，將主動滑塊座6用兩個六角螺栓連接在圓形齒條上，把銷軸2插入主動滑塊座的孔中用埋頭螺釘上緊，銷軸2即可作為主動滑塊使用。為產(chǎn)生往復(fù)運動，在銷軸2上裝有控制行程開關(guān)的碰塊。注意，圓形齒條的往復(fù)行程的距離不應(yīng)大于400mm，應(yīng)首先調(diào)整兩個行程開關(guān)控制方向及

10、位置，切不可使圓形齒條從電機中滑出，防止機件損壞。5凸輪與銷軸的安裝如圖6所示，將凸輪10的孔套在裝于機架滑塊上的固定支座銷軸1上然后用埋頭螺釘固緊。裝于機架滑塊上的固定支座銷軸1凸輪10圖6 凸輪與銷軸的安裝埋頭螺釘6齒輪與銷軸的安裝如圖7所示，將齒輪9的孔套在裝于機架滑塊上的固定支座銷軸1上然后用埋頭螺釘固緊。圖7 齒輪與銷軸的安裝裝于機架滑塊上的固定支座銷軸1埋頭螺釘齒輪97齒條與固定支座銷軸的安裝如圖8a)所示，將齒條7與兩塊（或單塊）齒條護板8用四個螺釘固緊，使可保持與之嚙合的齒輪在同一平面運動。圖8b)為齒條及其護板的的組裝圖。如圖8c)所示，將齒條組件的槽套在裝于機架滑塊上的銷軸

11、的扁頭上，并在銷軸的端頭用帶臺肩的螺栓固緊。則齒條組件可沿銷軸的扁頭移動。齒條組件齒條7齒條護板8齒條組裝a)b)滑塊座圖8 齒條的組裝固定支座銷軸1c)8槽輪機構(gòu)的安裝如圖9所示，撥盤12上有兩個撥銷，將撥盤套入裝于機架滑塊上的固定支座銷軸1，其軸端用端螺栓3固定，使其與固定支座軸銷1一起轉(zhuǎn)動。將槽輪11的槽對準(zhǔn)撥盤的撥銷將其套入固定支座銷軸1中，銷軸1的軸端用端螺栓3固定。裝于機架滑塊的孔中端螺栓3（不帶臺肩）槽輪11固定支座銷軸1（主動）固定支座軸銷1（從動）端螺栓3圖9 槽輪機構(gòu)的組裝撥盤12撥銷9凸輪機構(gòu)的安裝如圖10所示，將凸輪10套在裝于機架滑塊上的固定支座銷軸1，用埋頭螺釘將其

12、與固定支座軸銷1固定，使凸輪可與固定支座軸銷1一起轉(zhuǎn)動。將連桿的槽套入兩固定支座軸銷1上，其軸端用帶臺肩的端螺栓3固定，使連桿可在軸銷1的扁頭上自由滑動。彈簧的一端固定于連桿的孔中，另一端套在固定支座銷軸1上，使連桿緊壓在凸輪上，保持凸輪與連桿緊密接觸。固定支座軸銷1（主動）埋頭螺釘固定支座軸銷1凸輪10連桿4端螺栓3圖10 凸輪機構(gòu)的組裝七、實驗步驟為達到開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維和實踐動手能力之目的，拼接的機構(gòu)方案原則上應(yīng)在實驗前由學(xué)生自行完成。該實驗在2學(xué)時內(nèi)完成。每4人一組完成不少于1個機構(gòu)方案的拼裝。1實驗前，根椐文字資料或動畫演示的機構(gòu)功能進行機構(gòu)運動方案設(shè)計, 初步畫出機構(gòu)運動簡圖；2

13、閱讀本實驗指導(dǎo)書，熟悉實驗中所用的設(shè)備、安裝工具和零部件的功能；3 閱讀本實驗指導(dǎo)書，熟悉各傳動裝置、各固定支座、移動副、轉(zhuǎn)動副的安裝方法；4 按照運動傳遞的順序，從原動機開始依次拼裝機構(gòu)；5 仔細檢查，確認拼裝無誤、連接牢靠后方可通電運轉(zhuǎn)；6 仔細觀察機構(gòu)的運動，判斷是否滿足工藝要求并作出相應(yīng)改進；7 根據(jù)要求寫出實驗報告。八、實驗報告1按比例繪制拼裝機構(gòu)的運動簡圖，標(biāo)注出機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)；2計算機構(gòu)的自由度； 3說明該機構(gòu)是否滿足給定的工藝要求；4分析該機構(gòu)的優(yōu)缺點，如何改進？有否代替機構(gòu)？機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗報告書一、實驗?zāi)康模?1、使學(xué)生鞏固和加深對課堂講授的基本理論知識的理

14、解。2、 加強學(xué)生對機構(gòu)原理的認識，進一步了解機構(gòu)組成及運動特性。3、 增強學(xué)生對機構(gòu)的感性認識，完成從運動簡圖設(shè)計到實際結(jié)構(gòu)設(shè)計的過渡。4、 使學(xué)生掌握現(xiàn)代實驗方法，培養(yǎng)學(xué)生用實驗手段進行機構(gòu)分析。5、 培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力。二、實驗設(shè)備及工具：1、 ZBS-C機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺及組裝機構(gòu)的配件。2、 組裝、拆卸工具：一字起子（1把）、十字起子（1把）、呆扳手（2把）、內(nèi)六角扳手（2把） 活動扳手（1把）、鋼板尺（1把）、卷尺（1個）、工具盤（1個） 每組共十件三、實驗內(nèi)容： 每次實驗分成八個組，每組34人，各組根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及工具設(shè)計、組裝不同的機械系統(tǒng)。四、實驗方法與步驟：1、 掌握平面機構(gòu)組成原理；2、 熟悉本實驗中的實驗設(shè)備，各零、部件功用和安裝、拆卸工具；3