CQJP-D机构运动创新设计方案实验台 .docx

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1、精品名师归纳总结CQJP-D机构运动创新设计方案试验台试验指导书编著：苏天一谭益松东北电力高校机械工程学院试验室2021 年 6 月可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结简 介CQJP-D 试验台主要用于机械原理、机械设计和机械创新设计等课程开设的机构拼装及仿真、 机构组合创新等试验， 是构建开放型、 创新型试验室的重要设备之一。主要技术特点：1、该试验台可以让同学应用零件存放柜中的零件，在机架上装配出自己所构思的机构，用带传动联接电机，使机构运动，并观看机构的运转特点。有效的增强了同学对所学学问的懂得。培养了同学的创新才能和动手才能。2、该试验台主要由四个机架和一个零件存放柜组成，

2、其中三个机架上配沟通带减速器电机，一台配直线电机。零件存放柜内配备有各种基本杆组、回转副、凸轮、槽轮、齿轮、齿条以及复合铰链等基本构件和联接件等共计70 种 700 多个。3、零件存放柜设计精致，各种类各规格的构件分门别类的存放在柜内，品种数量一目了然，便于同学试验操作和老师的治理。4、连杆等杆件可进行大范畴尺寸调整，便利机构组合拼装。复合铰链接头构思新颖，可防止不同平面之间构件发生干涉。带传动的张紧装置，使传动更平稳。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结安全规范1、必需佩戴防护眼镜。2、禁止穿着宽松衣服。3、必需挽起长袖或者穿短袖。4、禁止佩戴项链、手表、戒指等物品。5、留有长发

3、的，必需将长发置于帽子或衣服里面。6、必需穿厚皮革鞋，禁止穿帆布鞋。7、禁止戴手套在运行的机器邻近。8、安全开关由指导老师把握，其他任何人不得私自上电开机。9、指导老师打开安全开关上电之前，必需检查每一个螺栓是否紧固。10、开机前，指导老师应保证同学在机器1米以外。11、试验终止，由指导老师检查组件完整， 关闭电源后方可离开。东北电力高校 机械工程学院试验室机械动力传输创意组合试验平台可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目 录第一章 绪 论 .7其次章 基础试验 1 熟识 CQZP-D试验台与运算机仿真系统.8第三章 基础试验 2 连

4、杆机构设计与性能分析 .13第四章 基础试验 3 齿轮、凸轮、槽轮机构创新设计 .15附录 1试验报告17附录 2典型机构20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章绪 论机械机构的用途很普遍， 不同的机构有不同的用途， 按组成的各构件间相对运动的不同 ，可分为平面机构（如平面连杆机构、圆柱齿轮机构等）和空间机构（如空间连杆机构、蜗轮蜗杆机构等） 。按运动副类别可分为低副机构（如连杆机构等）和高副机构（如凸轮机构等） 。按结构特点可分为连杆机构、齿轮机构、斜面机构、 棘轮机构等。 按所转换的运动或力的特点可分为匀速和非匀速转动机构、

5、直线运动机构、换向机构、间歇运动机构等。按功用可分为安全保险机 构、联锁机构、擒纵机构等。各机构表现形式很多，广泛应用在纺织机械、起吊 设备等工程机械上。一、试验课目的本试验课目的在于： 验证、巩固和加深课堂讲授的基本理论， 加强理论联系实际及独立进行机构创新设计的才能。 把握一些最基本的机械试验方法、 测量技能及用试验法来测定一些机械参数的才能。 以及培养同学踏实细致、 庄重认真的工作作风。 因此，机械拼装试验课是一个不行缺少的重要环节， 每个同学必需认真对待，在课前进行预习，在课后分析试验结果，写成试验报告。二、试验前的预备工作为了保证明验顺当进行， 要求在试验前做好预备工作， 老师在试验

6、前要进行检查和提问，如发觉有不合格者，提出批判，甚至停止试验的进行，试验预备工 作包括以下几方面内容：1、预习好试验指导书：明确试验的目的及要求。搞懂试验的原理。明白试验进行的步骤及主要事项，做到心中有底。2、预备好试验指导书中规定自带的工具、纸张。3、预备好试验数据记录表格。表格应记录些什么数据自拟。三、遵守试验室的规章制度1、验前必需明白试验设备、仪器的使用性能、操作规程及安全规范，否就不得操作。2、严格依据规定，细心操作设备、仪器。如有损坏，按规定处理。3、试验室内与本试验无关的设备与仪器，一律不得乱动。4、在试验室严守纪律，不得高声谈笑，保持室内洁净。5、试验完毕后，将用过设备、仪器整

7、理清洁后放回原处，经指导老师同意后才可离开。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次章基础试验 1熟识 CQZP-D试验台与运算机仿真系统一、试验目的CQZP-D 试验台的一个重要特性就是搭载了一套运算机仿真系统，在这套软件里，可以便利的学习机械机构的搭建方法，并且对设计好的机构进行模拟搭建和仿真运动。你将通过应用CQZP-D 试验台运算机仿真系统对机构运动的组织运动形式产生一个初步的概念。二、试验设备CQZP-D 试验台（搭建架、零件柜） 、运算机、加密狗等。三、试验内容与步骤1、观看搭建架的结构，如图 2-1 所示。图 2-1 搭建架试验台机架中有 5 根垂立柱， 均可沿水平方

8、向移动。 移动前应旋松在电机侧安装在上、 下横梁上的立柱紧固螺钉， 并用双手移动立柱到需要的位置后， 将立柱与上（或下） 横梁靠紧再旋紧立柱紧固螺钉 （立柱与横梁不靠紧旋紧螺钉时会使立柱在水平方向发生偏移） 。立柱上的滑块可在立柱上沿垂直方向移动， 要移动立柱上的滑块， 只需将滑块上的内六角平头紧定螺钉旋松即可（该紧定螺钉在靠近电机侧） 。按上述方法移动立柱和滑块，就可在机架平面内固定铰链的位置。注* ：立柱紧固螺钉只需旋松即可，不答应将其旋下。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、观看熟识零件柜与工具（如图 2-2 所示），明白试验柜中各零部件的功用和组装、拆卸工具。图 2-2

9、 零件柜零件存放柜内配备有各种基本杆组、回转副、凸轮、槽轮、齿轮、齿条以及复合铰链等基本构件和联接件等共计70 种 700 多个。组装、拆卸工具有一字螺丝刀、十字螺丝刀、固定扳手、内六角扳手、钢板尺、卷尺。3、开启试验配备运算机（两台） ，向指导老师借加密狗。4、插入加密狗以后，运行桌面上的执行程序ZBS_C_.exe。5、点击右上侧“后页”选项，阅读每页的说明文字，点击九次以后，进入零件介绍页面。点击右侧零件，在主视图中观看零件结构情形。在主视图中，点击鼠标右键，选择“旋转” ，再按住鼠标左键，拖动鼠标即可以旋转零件，便于观看零件的各个面的情形（如图2-3 所示）。可编辑资料 - - - 欢

10、迎下载精品名师归纳总结图 2-3 零件介绍页面6、点击页面右上侧“进入运动演示 ”，进入运动演示页面，双击右侧任意的基本零件组合件， 可以在主视图中， 看到该组合件的组装过程以及爆炸图。如图 2-4 所示。图 2-4 运动演示页面注* ：在页面的最右下角有工程机械拼装方案，点击进入后可学习各工程机械运动机构。7、点击屏幕右上角的“进入装配训练 ”。这里你将学习各机构的装配及其所用的零件， 同时可以通过机构运动的影像， 提前明白机构中各部件的运动情形。如图 2-5 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2-5 装配训练页面8、观看指导老师搭装的两组机构，如图2-6、图 2-7

11、 所示。图 2-6 槽轮搭装演示可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2-7 凸轮机构9、由指导老师开机，想同学演示机构运行情形。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三章基础试验 2连杆机构设计与性能分析一、试验目的1、培养同学对连杆机构的懂得把握与创新设计才能，加强同学的工程实践 背景的训练， 拓宽同学的学问面， 培养同学的创新意识、 综合设计及工程实践动手才能。2、通过机构的拼接，在培养工程实践动手才能的同时，要求同学在拼装一 个已有模型之外， 自己通过对现实生产和生活中的连杆机构机械产品的观看和懂得，通过试验台设备进行拼装和仿真。 通过解决实际问题， 促进同学

12、理论联系实际，学以致用。锤炼同学独立摸索才能和动手才能。3、加深同学对连杆机构组成原理的熟识，进一步把握连杆机构的创新设计方法。4、学习机构运动简图的测绘与自由度的运算。二、试验设备和工具CQJP-D 机构运动创新设计方案拼装及仿真试验台，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套试验工具（扳手、螺丝刀）。其中构件包括机架、连杆、圆柱齿轮、齿条、凸轮及从动件、槽轮及拨盘和皮带轮等。运动副包括转动 副、移动副、齿轮副、槽轮副等。三、试验原理平面机构是由各个杆组依次联结到机架和原动件上形成的。机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零， 且原动件数和机构的自由度相等。 所拼接的机构必需中意以上两

13、个条件。 将主要由连杆构成的连杆机构 （可加入一个其他类型构件如齿轮、凸轮、槽轮等）进行拼装，运算分析其自由度后，输入动力源进行 机构运行。四、试验内容与步骤1、开启运算机，打开仿真软件，从“装配训练”的平面机构中的19 种连杆机构任选其一。2、观看其运动方式。3、记录所需要的零件。4、上试验台架进行搭装。5、使用油壶给传动接触部分添加润滑油。6、搭装终止后，以手动方式输入运动，确认机构拼接无误后，经指导老师许可后再用电机驱动，进行照相和录像。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7、拆卸零部件，擦拭后归于原位。8、自己设计一个连杆机构，要求有功能分析。9、自由度分析（填于附录1 中

14、表 1）（1） 运算机构自由度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结F3n2PLPH（式 1）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中： n活动构件数。 PL转动副和移动副总数（低副数） 。PH高副数。（2） 核对运算结果是否正确即赐予机构原动件一运动时， 可假如观看到机构各构件运动均是确定的， 即可推算出运算结果符合要求。10、检查无误后进行拼装，并以手动方式输入运动，观看运转情形。11、测量构件实际尺寸，并按比例尺绘出简图（填于附录1 中表 1）。测量各构件尺寸，选择适当的比例尺（见式2） L（ m/mm），按比例尺画出机构简图。其中：构件的实际长度（ m）L（式 2

15、）简图上所画的构件长度 （mm）有时，只要明白机构运动特点， 而且不需要进行定量分析时可不按比例绘制简图，只需大致绘制相对位置关系即可，称为示意图。12、经指导老师许可后再用电机驱动，进行照相和录像。五、摸索题1、请论述在创新设计中的设计思路。例如你是怎样实现机构功能的增加或改进，设计方案的对比评判，机构分析与确定，机构拼装过程的问题与解决等。2、在拼接机构时，为何需要确保各个构件的运动与设计时一样？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第四章基础试验 3齿轮、凸轮、槽轮机构创新设计一、试验目的1、促进同学对齿轮、凸轮、槽轮机构的懂得和把握，加强同学的工程实践 背景的训练， 拓宽同学

16、的学问面， 培养同学的创新意识、 综合设计及工程实践动手才能。2、通过机构的拼接，在培养工程实践动手才能的同时，要求同学在拼装一 个已有模型之外， 通过对现实生产和生活中的齿轮、 凸轮或槽轮机构机械产品的观看和懂得， 通过试验台设备进行拼装和运行。 通过解决实际问题， 促进同学理论联系实际，学以致用。锤炼同学独立摸索才能和动手才能。3、加深同学对齿轮、凸轮和槽轮机构组成原理的熟识，进一步把握机构的创新设计方法。二、试验设备和工具CQJP-D 机构运动创新设计方案拼装及仿真试验台，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套试验工具（扳手、螺丝刀）。其中构件包括机架、连杆、圆柱齿轮、齿条、凸轮及

17、从动件、槽轮及拨盘和皮带轮等。运动副包括转动 副、移动副、齿轮副、槽轮副等。三、试验原理依据平面机构的组成原理， 平面机构是由各个组件依次联结到机架和原动件上形成的。机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零，且原动件数和机构的自由度相等，所拼接的机构必需中意以上两个条件。将齿轮、凸轮、槽轮机构（可加入其他类型构件） 进行综合拼装， 运算分析其自由度后， 输入动力源进行机构运行。四、试验内容与步骤1、开启运算机，打开仿真软件，从含有齿轮、凸轮、槽轮的机构中任选其一。2、观看其运动方式。3、记录所需要的零件。4、上试验台进行搭装。5、使用油壶给传动接触部分添加润滑油。6、搭装终止后，以手动方式输

18、入运动，确认机构拼接无误后，经指导老师许可后再用电机驱动，进行照相和录像。7、拆卸零部件，擦拭后归与原位。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8、自己设计包含齿轮、凸轮、槽轮的机构，要求有测绘简图和自由度分析（方法见基础试验 2，并填于附录 1 中表 2）。9、检查无误后进行拼装，并以手动方式输入运动，确认机构拼接无误后， 经指导老师许可后再用电机驱动，进行照相和录像。五、摸索题1、请论述在创新设计中的设计思路。例如你是怎样实现机构功能的增加或改进，设计方案的对比评判，机构分析与确定，机构拼装过程的问题与解决等。2、在拼接机构时，为何需要确保各个构件的运动与设计时一样？可编辑资料

19、- - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录 1 试验报告一、试验数据表 1 连杆机构序号机构名称机构运动简图自由度运算 = m/mm1 = m/mm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表 2 齿轮、凸轮、槽轮机构序号机构名称机构运动简图自由度运算 = m/mm3 = m/mm4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二、试验结果分析三、问答题：1、一个正确的“机构简图”应能说明哪些内容？2、什么情形下机构中存在“死点”？上面机构中是否存在“死点”？怎样防止？成果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录 2 试验拼接典型方案示例：机构运动创新设计试验， 其运动方案

20、可由同学构思平面机构运动简图进行创新构思并完成方案的拼接，达到开发同学制造性思维的目的。试验也可选用工程机械中应用的各种平面机构，依据机构运动简图，进行拼接试验。该试验台供应的配件可完成不少于40 种机构运动方案的拼接试验。试验时每台架可由3 4 名同学一组，完成不少于1 种/每人的不同机构运动方案的拼接设计试验。以下工程机械中的各种机构中选择拼接方案典型示例，仅供参考。1、 内燃机机构：图 5-1内燃机机构机构组成：曲柄滑块与摇杆滑块组合而成的机构。工作特点： 当曲柄 1 作连续转动时， 滑块 6 作往复直线移动， 同时摇杆 3 作往复摇摆带动滑块 5 作往复直线移动。该机构用于内燃机中，滑

21、块6 在压力气体作用下作往复直线运动（故滑块6 是实际的主动件），带动曲柄 1 回转并使滑块5 往复运动使压力气体通过不同路径进入滑块6 的左、右端并实现排气。2、 精压机机构：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5-2精压机机构机构组成： 该机构由曲柄滑块机构和两个对称的摇杆滑块机构所组成。对称部分由杆件4 5 67 和杆件 8 9 10 7 两部分组成，其中一部分为虚约束。工作特点：当曲柄1 连续转动时，滑块3 上、下移动，通过杆4 56 使滑块 7 作上下移动，完成物料的压紧。对称部分8 9 10 7 作用是使构件 7 平稳下压，使物料受载均衡。用途： 如钢板打包机， 纸

22、板打包机，棉花打捆、 剪板机等均可接受此机构完成预期工作。3、牛头刨床机构：(a) b图 5-3牛头刨床机构图 b为将图 a）中的构件 3 由导杆变为滑块，而将构件4 由滑块变为导杆形成。机构组成： 牛头刨床机构由摇摆导杆机构与双滑块机构组成。只是在图 a）中，构件 2、3、4 组成两个同方位的移动副，且构件3 与其它构件组成移动副两次。而图b就是将图 a 中 D 点滑块移至 A 点，使 A 点移动副在箱底处，易于润滑，使移动副摩擦缺失削减。机构工作性能得到改善。图a）和图 b所示机构的运动特性完全相同。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工作特点：当曲柄 1 回转时，导杆3 绕点

23、 A 摇摆并具有急回性质，使杆5 完成往复直线运动，并具有工作行程慢，非工作行程快回的特点。4、 两齿轮 -曲柄摇杆机构：图 5-4齿轮-曲柄摇杆机构机构组成： 该机构由曲柄摇杆机构和齿轮机构组成，其中齿轮 5 与摇杆 2 形成刚性联接。工作特点：当曲柄1 回转时，连杆 2 驱动摇杆 3 摇摆，从而通过齿轮5 与齿轮 4 的啮合驱动齿轮 4 回转。由于摆杆 3 往复摇摆，从而实现齿轮4 的往复回转。5、 两齿轮 -曲柄摆块机构：图 5-5齿轮-曲柄摆块机构机构组成： 该机构由齿轮机构和曲柄摆块机构组成。其中齿轮 1 与杆 2 可相对转动， 而齿轮 4 就装在铰链 B 点并与导杆 3 固联。工作

24、特点：杆 2 作圆周运动，为曲柄通过连杆使摆块摇摆从而转变连杆的姿态使齿轮4带动齿轮 1 作相对曲柄的同向回转与逆向回转。6、 喷气织机开口机构：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5-6喷气织机开口机构机构组成：该机构由曲柄摆块机构，齿轮- 齿条机构和摇杆滑块机构组合而成，其中齿条与导杆 BC 固联，摇杆 DD 与齿轮 G 固联。工作特点： 曲柄 AB 以等角速度回转， 带动导杆 BC 随摆块摇摆的同时与摆块作相对移动，在导杆 BC 上固装的齿条 E 与活套在轴上的齿轮G 相啮合，从而使齿轮G 作大角度摇摆，与齿轮 G 固联在一起的杆 DD 随之运动，通过连杆DF（ D F）

25、使滑块作上、下往复运动。组合机构中，齿条E 的运动是由移动和转动合成的复合运动，而齿轮G 的运动就取决于这两种运动的合成。7、 双滑块机构：图 5-7双滑块机构机构组成：该机构由双滑块组成，可看成由曲柄滑块机构A-B-C 构成，从而将滑块4 视做虚约束。工作特点：当曲柄 1 作匀速转动时，滑块3、4 均作直线运动，同时，杆件2 上任一点的轨迹为一椭圆。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结应用举例：椭圆画器和剑杆织机引纬机构。8、 冲压机构：图 5-8冲压机构机构组成：该机构由齿轮机构与对称配置的两套曲柄滑块机构组合而成，AD 杆与齿轮1 固联， BC 杆与齿轮 2 固联。组成要求：

26、 Z1=Z2 。AD=BC 。工作特点：齿轮 1 匀速转动，带动齿轮2 回转，从而通过连杆3、 4 驱动杆 5 上下直线运动完成预定功能。该机构可拆去杆件5，而 E 点运动轨迹不变， 故该机构可用于因受空间限制无法安置滑槽但又须获得直线进给的自动机械中。而且对称布置的曲柄滑块机构可使滑块运动受力状态好。应用：此机构可用于冲压机、充气泵、自动送料机中。9、 插床机构：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5-9插床机构机构组成：该机构由转动导杆机构与正置曲柄滑块机构构成。工作特点：曲柄 1 匀速转动，通过滑块 2 带动从动杆 3 绕 B 点回转，通过连杆 4 驱动滑块 5 作直线移

27、动。由于导杆机构驱动滑块 5 往复运动时对应的曲柄 1 转角不同，故滑块 5 具有急回特性。应用：此机构可用于刨床和插床等机械中。10、筛料机构：图 5-10筛料机构机构组成：该机构由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构构成。工作特点：曲柄 1 匀速转动，通过摇杆3 和连杆 4 带动滑块 5 作往复直线运动，由于曲柄摇杆机构的急回性质，使得滑块5 速度，加速度变化较大，从而更好的完成筛料工作。11、凸轮 -连杆组合机构：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5-11凸轮 -连杆组合机构机构组成：该机构由凸轮机构和曲柄连杆机构以及齿轮齿条机构组成，且曲柄EF 与齿轮为固联构件。工作特点：凸轮

28、为主动件匀速转动，通过摇杆2、连杆 3 使齿轮 4 回转，通过齿轮 4 与齿条 5 的啮合使齿条5 作直线运动， 由于凸轮轮廓曲线和行程限制和各杆件的尺寸制约关系，齿轮 4 只能作往复转动，从而使齿条5 作往复直线移动。应用：此机构用于粗梳毛纺细纱机钢领板运动的传动机构。12、凸轮 -五连杆机构：图 5-12凸轮 -五连杆机构机构组成： 该机构由凸轮机构和连杆机构构成，其中凸轮与主动曲柄1 固联， 又与摆杆可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4 构成高副。工作特点： 凸轮 1 匀速回转， 通过杆 1 和杆 3 将运动传递给杆 2，从而杆 2 的运动是两种运动的合成运动，因此连杆2

29、上的 C 点可以实现给定的运动轨迹。13、行程放大机构：图 5-13行程放大机构机构组成： 该机构由曲柄滑块机构和齿轮齿条机构组成，其中齿条 5 固定为机架， 齿轮4 为移动件。工作特点：曲柄 1 匀速转动，连杆上C 点作直线运动，通过齿轮3 带动齿条 4 作直线移动，齿条 4 的移动行程是 C 点行程的两倍，故为行程放大机构。注：如为偏置曲柄滑块，就齿条4 带具有急回性质。14、冲压机构：图 5-14冲压机构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结机构的组成： 该机构由齿轮机构、 凸轮机构、 连杆机构组成， 其中凸轮 3 与齿轮 2 固联。工作特点： 齿轮 1 匀速转动， 齿轮 2 带动与其固联的凸轮3 一起转动， 通过连杆机构使滑块 7 和滑块 10 作往复直线移动，其中滑块7 完成冲压运动，滑块10 完成送料运动。该机构可用于连续自动冲压机床或剪床（剪床就由滑块7 为剪切工具） 。15、双摆杆摆角放大机构：图 5-15双摆杆摆角放大机构机构组成：由摇摆导杆机构组成，且有L1 LAB （ AC AB ）。工作特点：当主动摆杆1 摇摆角时，从动杆3 的摆角为，且有，实现了摆角放大。各参数间关系为：AC tg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2arctgAB2ACsec AB2可编辑资料 - - - 欢迎下载