机构运动方案创新设计实验11208.docx

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1、 机构运动方案创新设计实验一、 概述机构运动方方案创新设设计是各类类复杂机械械设计中决决定性的一一步，机构构的设计选选型一般先先通过作图图和计算来来进行，一一般比较复复杂的机构构都有多个个方案，需需要制作模模型来试验验和验证，多多次改进后后才能得到到最佳的方方案和参数数。本实验验所用搭接接试验台能能够任意选选择平面机机构类型，组组装调整机机构尺寸等等功能，能能够比较直直观、方便便的搭接、验验证、调试试、改进、确确定设计方方案，较好好地改善了了在校学生生对平面机机构的学习习和设计一一般只停留留在理论设设计“纸上谈兵兵”的状况。二、实验目目的掌握机构创创新模型的的使用方法法及实验原原理。（1）训练

2、练学生的工工程实践动动手能力，培培养学生创创新意识及及综合设计计的能力。（2）加深深对平面机机构的组成成原理及其其运动特性性的理解和和感性认识识。三、实验原原理任何平面机机构均可以以用零自由由度的杆组组依次连接接到原动件件和机架上上去的方法法来组成，这这是机构的的组成原理理，也是本本实验的基基本原理。杆组的概念念、正确拆拆分杆组及及拼装杆组组。1杆组的的概念由于平面机机构具有确确定运动的的条件是机机构的原动动件数目与与机构的自自由度数目目相等，因因此机构均均由机架、原原动件和自自由度为零零的从动件件系统通过过运动副联联接而成。将将从动件系系统拆成若若干个不可可再分的自自由度为零零的运动链链，称

3、为基基本杆组，简简称杆组。根据杆组的的定义，组组成平面机机构杆级的的条件是：F=3nn2PL-PH=0。其其中构件数数n，高副副数PL和低副数数PH都必须是是整数。由由此可以获获得各种类类型的杆组组。最简单的杆杆组为n=2，PLL=3，称称为II级级组，由于于杆组中转转动副和移移动副的配配置不同，III级杆组组共有五种种形式如图图2-222所示。III级杆杆组形式较较多，其中中n=4，PPL=6，图图2-233所示为机机构创新模模型已有的的几种常见见的IIII级杆组。2 正确拆分杆杆组正确拆分杆杆组的三个个步骤：（1）先去去掉机构中中的局部自自由度和虚虚约束，有有时还要将将高副加以以低代。（2

4、）计算算机构的自自由度，确确定原动件件。（3）从远远离原动件件的一端（即即执行构件件）先试拆拆分II级级杆组，若若拆不出III级组时，再试拆拆III极极杆组，即即由最低级级别杆组向向高一级杆杆组依次拆拆分，最后后剩下原动动件和机架架。正确拆拆组的判定定标准是：拆去一个个杆组或一一系列杆组组后，剩余余的必须仍仍为一个完完整的机构构或若干个个与机架相相联的原动动件，不许许有不成组组的零散构构件或运动动副存在，否否则这个杆杆组拆得不不对。每当当拆出一个个杆组后，再再对剩余机机构拆杆组组，并按第第（3）步步骤进行，直直到全部杆杆组拆完，只只应剩下与与机架相联联的原动件件为止。如图2-224所示机机构，

5、先除除去K处的的局部自由由度，高副副低带，然然后，按步步骤（2）计计算机构的的自由度：F=1，并并确定凸轮轮为原动件件：最后根根据步骤（33）的要领领，先拆分分出由构件件4和5组组成的III级杆组，再再拆分出由由构件6和和7及构件件3和2，构构件8和110组成的的三个III级杆组，最最后剩下原原动件1和和机架9。3正确拼拼装杆组 根根据拟定的的机构运动动学尺寸，利利用机构运运动创新方方案实验台台提供的零零件按机构构运动传递递顺序进行行拼接。拼拼接时，首首先要分清清机构中各各构件所占占据的运动动平面，并并且使各构构件的运动动在相互平平行的平面面内进行，其其目的是避避免各运动动构件发生生干涉。然然

6、后，以实实验台机架架铅垂面为为拼接的起起始参考面面，所拼接接的构件以以原动构件件起始，依依运动传递递顺序将各各杆组由里里（参考面面）向外进进行拼接。四、实验设设备及功用用机构运动方方案创新设设计实验台台设备包括括机架及其其组件，分分别详述如如下。1机架 实实验台机架架如图右所示机架架中有5根根铅垂立柱柱，它们可可沿方向移动动。移动时时请用双手手推动、并并尽可能使使立柱在移移动过程中中保持铅垂垂状态。立立柱移动到到预定的位位置后，用用螺栓将立立柱上、下下两端锁紧紧（*安全全注意事项项：不允许许将立柱上上、下两端端的螺栓卸卸下，在移移动立柱前前只需将螺螺栓拧松即即可）。立立柱上的滑滑块可沿yy方向

7、移动动。将滑块块移动到预预定的位置置后，用螺螺栓将滑块块紧定在立立柱上。按按图示方法法即可在xx、y平面面内确定一一个固定点点，这样活活动构件相相对机将滑滑块紧定在在立柱上。按按图示方法法即可在xx、y平面面内确定一一个固定点点，这样活活动构件相相对机架的的连接位置置就确定了了。2其他组组件（1）凸轮轮和高副锁锁紧弹簧 凸轮基基圆半径为为18mmm，从动推推杆的行程程为30mmm。从动动件为正弦弦加速度运运动规律；凸轮与从从动件的高高副形成是是依靠弹簧簧力的锁合合，各4件件。（2）齿轮轮 模数数2，压力力角20，齿数分分别为344和42，两两齿轮中心心距为766mm。各各4件。（3）齿条条 模

8、数数2，压力力角20，单根齿齿条全长为为422mmm，为44件。（4）槽轮轮拨盘 两个主动动销，为44件。（5）槽轮轮 四槽槽，为1件件。（6）主动动轴 动动力输入用用轴，轴上上有平键槽槽。L为55mm、20mmm、35mmm、50mmm各4件，LL为65mmm，为22件。（7）转动动副轴（或或滑动） 主要用用于跨层面面（即非相相邻平面）的的转动副或或动副的形形成。L为为5mm、30mmm分别为66件、4件件、3件。（8）扁头头轴 又又称从动轴轴，轴上无无键槽，主主要起支撑撑及传递运运动的作用用。L为55mm、20mmm、35mmm、50mmm、65mmm，分别为为16件、112件、112件、

9、110件和88件。（9）主动动滑块插件件 与主主动滑块座座固联，可可组成做直直线运动的的主动滑块块。L为440mm、55mmm，各一件件。（10）主主动滑块座座 与直直线电机齿齿条固连形形成主动件件，且随直直线电机齿齿条作往复复直线运动动，为1件件。（11）连连杆（或滑滑块异向杆杆） 其其长槽与滑滑块形成移移动副，其其圆孔与轴轴形成转动动副。L为为50mmm、100mmm、150mmm、200mmm、250mmm、300mmm、350mmm，各88件。（12）压压紧连杆用用特制垫片片 将连连杆固定在在主动轴或或固定轴上上时用。6.5为为16件。（13）转转动副轴（或或滑块） 与固定定转轴块配配

10、用时间可可在连杆长长槽的某一一选定位置置形成转动动副或做滑滑块。L为为5mm、20mmm，各8件件。（14）转转动副轴（或或滑块） 用于两两构件形成成转动副或或作滑块用用，为166件。（15）带带垫片螺栓栓 转动动副轴与连连杆之间构构成转动副副或移动副副时用带垫垫片螺栓连连接，用于于加长转动动副轴或固固定轴的轴轴长，规格格M6，为为48件。（16）压压紧螺栓 转动副副轴或固定定轴与连杆杆形成同一一构件时用用该压紧螺螺栓连接，规规格M6，为为48件。（17）运运动构件层层面限位套套 用于于不同构件件运动平面面之间的距距离限定，避避免发生运运动构件间间的运输干干涉。L为为5mm、15mmm、30m

11、mm、45mmm、60mmm，分别335件、440件、220件、220件、110件。（18） 带轮 大大孔轴，用用于旋转电电机，为33件。（19） 主动轴带轮轮 小孔孔轴，用于于主动轴，为为3件。（20）盘盘杆转动轴轴 盘类类零件或与与其他构件件（如连杆杆）构成转转动副时用用。L为220mm、35mmm、45mmm，分别为为6件、66件、4件件。（21）固固定转轴块块 用螺螺栓将固定定转轴块锁锁紧在连杆杆长槽上，构构件可与该该连杆在选选定位置形形成转动副副，为8件件。（22）加加长连杆和和固定凸轮轮弹簧用螺螺栓、螺母母 用于于两杆加长长时锁紧的的连接件，固固定弹簧，MM10，各各为18件件。（

12、23）曲曲柄双连杆杆部件 偏心轮与与活动圆环环形成转动动副，且已已制作成一一组合件，为为4件。（24）齿齿条导向板板 将齿齿条夹紧在在两块齿条条导向板之之间，可保保证齿轮与与齿条的正正常啮合，为为8件。（25）转转动副轴（或或滑块） 轴的扁扁头主要用用于两构件件形成转动动副；轴的的圆头主要要用于两构构件形成移移动副，或或做滑块时时用，为116件。（26）安安装电机座座行程开关关座用内六六角螺栓、平平垫 标标准件M8825，8，各332件。（27）内内六角螺钉钉 标准准件M615，为为2件，用用于将主动动滑块固定定在直线电电机齿条上上。（28）内内六角紧定定螺钉 标准件MM66，为118件。（2

13、9）滑滑块 已已与机架相相连支撑轴轴，并在机机架平面内内沿铅垂方方向上下移移动，为664件。（30）压压紧立柱特特制平垫 已与机机架相连，用用于固定立立柱。9，为440件。（31）固固定立柱上上滑块用特特制螺母 已与机机架相连，MM6，为664件。（32）固固定电机用用特制螺母母 卡在在机架的长长槽内，可可轻松柠紧紧螺栓固定定电机座，为为18件。（33）行行程开关支支座 22件，并配配内六角头头螺栓平垫垫，M515，5，各44件。用于于行程开关关与其座的的连接，行行程开关的的安装高度度可在长孔孔内进行调调节。（34）平平垫片 使轴相对对机架不转转动时用，17，为20件。（35）防防脱螺母 防止

14、轴轴从机架上上脱出，MM12，为为76件。（36）转转速电机座座 已与与电机相连连，为3件件。（37）直直线电机座座 已与与电机相连连，为1件件。（38）平平键 主主动轴与带带轮的连接接，315，为为20件。（39）直直线电机控控制器 与行程开开关配用，可可控制直线线电机的往往复运动行行程。前面面板为LEED显示方方式，当控控制器的前前面板与操操作者是面面对面的位位置关系时时，控制器器上的发光光管指示直直线电机齿齿条的位移移方向。控控制器的后后面板上置置有电源引引出线及开开关，与直直线电机相相连的4芯芯插座、与与行程开关关相连的55芯插座和和2A保险管管，为1件件。（40）带带 标准准件，O型

15、型，为3件件。（41）直直线电机 1200mm/ss，10rr/minn。直线电电机安装在在实验台机机架底部，并并可沿机架架底部的长长形槽移动动电机。直直线电机的的长齿条为为机构输入入直线运动动的主动件件。在实验验中，允许许齿条单方方向的最大大直线位移移为3000mm，可可根据主动动滑块的位位移量确定定直线电机机两行程开开关的相对对间方向的的最大直线线位移为3300mmm，可根据据主动滑块块的位移确确定直线电电机两行程程开关的相相对间距，并并且将两行行程开关的的最大安装装间距限制制在3000mm范围围内。直线电机控控制器使用用注意事项项：根据主主动滑块移移动的距离离，通过改改变离直线线电机较远

16、远的行程开开关，来调调节齿条（相相当于滑块块）往复运运动行程，其其可调节的的最大行程程不得大于于400mmm。故障排除 当接通通电源开关关，电机不不运行，可可能是前面面板上保护护电机的熔熔断器（22.5A）烧烧断。及时时告诉指导导老师更换换新的2.5A熔断断器。*注意：未未拼接机构构运动前、预预设直线电电机的工作作行程后，请请务必调整整直线电机机行程开关关的高度，以以确保电机机行程开关关的灵活动动作，从而而防止直线线电机齿条条脱离电机机主体，防防止组装零零件的损坏坏及人身安安全。3、工具提供M5、MM6、M88内六角扳扳手各2件件、1500mm-2200mmm活动扳手手各1件、1m卷尺。铅笔、纸张自带。五、实验步步骤（1）掌握握实验原理理。（2）熟悉悉机构组合合创新实验验台使用方方法。（3）选择择实验教师师提供的机机构运动方方案或课前前自拟机构构运动方案案作为机构构组合实验验内容。（4）将拟拟定的机构构运动方案案根据机构构组成原理理按杆组进进行正确拆拆分，并用用机构简图图表示出来来。（5）正确确拼装杆组组机构运动动方案。（6）完成成实验报告告。