實驗12 機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計

1、實驗實驗1212 機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計方法機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計方法一、實驗目的與內(nèi)容一、實驗目的與內(nèi)容 培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，加深對機構(gòu)組成原理的理解，為機構(gòu)運培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，加深對機構(gòu)組成原理的理解，為機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)；動方案創(chuàng)新設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)； 根據(jù)設(shè)計要求，利用若干桿組，拼接各種不同的機構(gòu)，以根據(jù)設(shè)計要求，利用若干桿組，拼接各種不同的機構(gòu)，以培養(yǎng)機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計意識及綜合設(shè)計的能力；培養(yǎng)機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計意識及綜合設(shè)計的能力； 凸輪機構(gòu)設(shè)計綜合。凸輪機構(gòu)設(shè)計綜合。 二、二、 實驗設(shè)備及工具實驗設(shè)備及工具 機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗臺機構(gòu)

2、運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗臺 機構(gòu)設(shè)計分析機構(gòu)設(shè)計分析CADCAD軟件軟件 零件及主要功用（見零件及主要功用（見“機構(gòu)機構(gòu)運動創(chuàng)新方案實驗臺組件清單運動創(chuàng)新方案實驗臺組件清單”） 至至三、機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計原理三、機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計原理 機構(gòu)尺寸盡可能小機構(gòu)尺寸盡可能小 選擇合適的運動副形式選擇合適的運動副形式 選擇合適的原動機選擇合適的原動機選擇電動機作為動力源選擇電動機作為動力源 選擇往復式油缸作為動力源選擇往復式油缸作為動力源1. 機構(gòu)型式設(shè)計的一般性原則機構(gòu)型式設(shè)計的一般性原則 機構(gòu)應盡可能簡單，構(gòu)件數(shù)量少，運動副數(shù)量少。機構(gòu)應盡可能簡單，構(gòu)件數(shù)量少，運動副數(shù)量少。 工藝要求需要時應使機構(gòu)具有急

3、回特性工藝要求需要時應使機構(gòu)具有急回特性B2C2 B1C1AD 180- 180+ 180180180180/121m2mttK舉例舉例 曲柄搖桿機構(gòu)、牛頭刨床主執(zhí)行機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)、牛頭刨床主執(zhí)行機構(gòu) 應使機構(gòu)具有良好的傳力特性應使機構(gòu)具有良好的傳力特性 F F F ABDC有效分力有效分力 F Fcos Fsin 徑向壓力徑向壓力 F Fsin = =Fcos 角越大，角越大， F 越大，越大， F 越小，對機構(gòu)的傳動越有利。越小，對機構(gòu)的傳動越有利。 應使機構(gòu)具有良好的傳力特性應使機構(gòu)具有良好的傳力特性 移動副上的轉(zhuǎn)動副移動副上的轉(zhuǎn)動副位置對移動副受力的影位置對移動副受力的影響響FCeF

4、CF M摩擦力較大摩擦力較大摩擦力較小摩擦力較小 串聯(lián)式組合串聯(lián)式組合 特點特點 前一級子機構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級子機構(gòu)前一級子機構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級子機構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)。的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)。 2. 機構(gòu)創(chuàng)新的組合原理機構(gòu)創(chuàng)新的組合原理 將一個基本機構(gòu)或幾個基本機構(gòu)將一個基本機構(gòu)或幾個基本機構(gòu)( (或基本桿組或基本桿組) )按一定按一定方式有目的地進行組合，拼接成一個新機構(gòu)。方式有目的地進行組合，拼接成一個新機構(gòu)。輸入輸入輸出輸出子機構(gòu)子機構(gòu)II子機構(gòu)子機構(gòu)I后一級子機構(gòu)的主動件后一級子機構(gòu)的主動件為前一級子機構(gòu)的一個為前一級子機構(gòu)的一個連架桿。連架桿。后一級子機構(gòu)的主動件后一級

5、子機構(gòu)的主動件為前一級子機構(gòu)的連桿。為前一級子機構(gòu)的連桿。子機構(gòu)子機構(gòu)II子機構(gòu)子機構(gòu)I輸入輸入輸出輸出 并聯(lián)式組合并聯(lián)式組合 特點特點 兩個或多個子機構(gòu)并列布置。兩個或多個子機構(gòu)并列布置。子機構(gòu)子機構(gòu)I子機構(gòu)子機構(gòu)II子子機機構(gòu)構(gòu)III輸入輸入輸出輸出直線電機直線電機直線電機直線電機襟翼襟翼某型飛機的襟翼操縱機構(gòu)某型飛機的襟翼操縱機構(gòu) 并聯(lián)式組合并聯(lián)式組合 特點特點 兩個或多個子機構(gòu)并列布置。兩個或多個子機構(gòu)并列布置。子機構(gòu)子機構(gòu)I子機構(gòu)子機構(gòu)II輸輸出出構(gòu)構(gòu)件件輸入輸入輸出輸出子機構(gòu)子機構(gòu)I子機構(gòu)子機構(gòu)II輸入輸入輸出輸出（單路）（單路）（多路）（多路） 復合式組合復合式組合 特點特點 將

6、一個多自由度機構(gòu)（稱基礎(chǔ)機構(gòu)）中的某兩個將一個多自由度機構(gòu)（稱基礎(chǔ)機構(gòu)）中的某兩個構(gòu)件的運動用另外一機構(gòu)（稱約束機構(gòu)）將其聯(lián)系起來，構(gòu)件的運動用另外一機構(gòu)（稱約束機構(gòu)）將其聯(lián)系起來，使其成為一個單自由度機構(gòu)的組合。使其成為一個單自由度機構(gòu)的組合。輸入輸入輸出輸出槽凸輪機構(gòu)槽凸輪機構(gòu)2自由度自由度5桿機構(gòu)桿機構(gòu) 3. 機構(gòu)創(chuàng)新的變性原理機構(gòu)創(chuàng)新的變性原理 以已知機構(gòu)為基礎(chǔ)，通過對構(gòu)成機構(gòu)的結(jié)構(gòu)元素進行變以已知機構(gòu)為基礎(chǔ)，通過對構(gòu)成機構(gòu)的結(jié)構(gòu)元素進行變化或改造，使機構(gòu)產(chǎn)生出新的運動特性和使用功能?；蚋脑?，使機構(gòu)產(chǎn)生出新的運動特性和使用功能。 機架位置的變換機架位置的變換 四桿機構(gòu)機架位置的變換四

7、桿機構(gòu)機架位置的變換六桿仿腿步行機構(gòu)六桿仿腿步行機構(gòu)六桿瓦特鏈六桿瓦特鏈 構(gòu)件形狀和尺寸變異構(gòu)件形狀和尺寸變異 改變構(gòu)件形狀和運動尺寸改變構(gòu)件形狀和運動尺寸 運動副替代運動副替代 低副與低副的替代低副與低副的替代 高副與低副的替代高副與低副的替代高副低代高副低代 4. 機構(gòu)創(chuàng)新的移植原理機構(gòu)創(chuàng)新的移植原理 把已知機構(gòu)的原理、方法、結(jié)構(gòu)、用途甚至材料等內(nèi)容把已知機構(gòu)的原理、方法、結(jié)構(gòu)、用途甚至材料等內(nèi)容具體運用到另一機構(gòu)中，使所研究的機構(gòu)產(chǎn)生新的性質(zhì)和新具體運用到另一機構(gòu)中，使所研究的機構(gòu)產(chǎn)生新的性質(zhì)和新的使用功能。的使用功能。不完全齒輪齒條機構(gòu)不完全齒輪齒條機構(gòu)移動槽輪機構(gòu)移動槽輪機構(gòu) 四、四

8、、實驗原理實驗原理 任何機構(gòu)都是由自由度為零的若干桿組，依次連接到原任何機構(gòu)都是由自由度為零的若干桿組，依次連接到原動件（或已經(jīng)形成的簡單的機構(gòu)）和機架上的方法所組成。動件（或已經(jīng)形成的簡單的機構(gòu)）和機架上的方法所組成。 五、五、實驗方法與步驟實驗方法與步驟 掌握實驗原理。掌握實驗原理。 根據(jù)前述根據(jù)前述“實驗設(shè)備及工具實驗設(shè)備及工具”的內(nèi)容介紹熟悉實驗設(shè)備的內(nèi)容介紹熟悉實驗設(shè)備的零件組成及零件功用。的零件組成及零件功用。 自擬機構(gòu)運動方案或選擇實驗指導中提供的機構(gòu)運動方自擬機構(gòu)運動方案或選擇實驗指導中提供的機構(gòu)運動方案作為拼接實驗內(nèi)容。案作為拼接實驗內(nèi)容。 將擬定的機構(gòu)運動方案根據(jù)機構(gòu)組成原

9、理按桿組進行正將擬定的機構(gòu)運動方案根據(jù)機構(gòu)組成原理按桿組進行正確拆分，并用機構(gòu)運動簡圖表示之。確拆分，并用機構(gòu)運動簡圖表示之。 拼裝機構(gòu)運動方案。拼裝機構(gòu)運動方案。 分析其運動特性及動力特性。分析其運動特性及動力特性。 六六、桿組的概念、正確拆分桿組及拼裝桿組桿組的概念、正確拆分桿組及拼裝桿組 桿組的概念桿組的概念 任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)，通過運任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)，通過運動副聯(lián)接而成。機構(gòu)的自由度數(shù)應等于原動件數(shù)，因此封動副聯(lián)接而成。機構(gòu)的自由度數(shù)應等于原動件數(shù)，因此封閉環(huán)機構(gòu)從動件系統(tǒng)的自由度必等于零。而整個從動件系閉環(huán)機構(gòu)從動件系統(tǒng)的自由度必等于零。而整

10、個從動件系統(tǒng)又往往可以分解為若干個不可再分的、自由度為零的構(gòu)統(tǒng)又往往可以分解為若干個不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組，稱為組成機構(gòu)的基本桿組，簡稱桿組。件組，稱為組成機構(gòu)的基本桿組，簡稱桿組。 基本桿組應滿足的條件：基本桿組應滿足的條件：F=3n-2p5-p4=0其中活動構(gòu)件數(shù)其中活動構(gòu)件數(shù)n，低副數(shù)，低副數(shù)p5和高副數(shù)和高副數(shù)p4都必須是整數(shù)。由都必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿組。此可以獲得各種類型的桿組。AB=55AD=偏心輪尺寸偏心輪尺寸BC=160DE=35（偏心輪距）（偏心輪距）EF=50FG=60GH=160AFx=70AFy=5CH=150AH=113AC=0或或36機構(gòu)拼接

11、示例機構(gòu)拼接示例 蒸汽機機構(gòu)蒸汽機機構(gòu)BHCG7-18（機架）（機架）DAEF5-16-24 曲柄雙連桿部件曲柄雙連桿部件3-3或或52-41 曲柄雙連桿部件曲柄雙連桿部件41短連桿短連桿 返回返回 設(shè)計方案設(shè)計方案1 設(shè)計方案設(shè)計方案2 設(shè)計方案設(shè)計方案31. 1. 試舉出幾種不同結(jié)構(gòu)形式的牛頭刨床機構(gòu)設(shè)計方案，如試舉出幾種不同結(jié)構(gòu)形式的牛頭刨床機構(gòu)設(shè)計方案，如果含有果含有III級機構(gòu)，其運動分析方法與級機構(gòu)，其運動分析方法與II級機構(gòu)有何不同？級機構(gòu)有何不同？2. 2. 教材中圖教材中圖12-4的插床機構(gòu)，插刀完成一次切削過程后，的插床機構(gòu)，插刀完成一次切削過程后，工作臺橫向移動。可采用哪

12、些機構(gòu)的組合來實現(xiàn)這種運工作臺橫向移動。可采用哪些機構(gòu)的組合來實現(xiàn)這種運動的配合？若繪制該運動循環(huán)圖，應該考慮哪些問題？動的配合？若繪制該運動循環(huán)圖，應該考慮哪些問題？3. 3. 教材中圖教材中圖12-3及圖及圖12-4所示機構(gòu)，為使其有良好的傳力所示機構(gòu)，為使其有良好的傳力性能，導路（機架）的位置應如何布置，為什么？還有性能，導路（機架）的位置應如何布置，為什么？還有哪些尺寸的變化對傳力傳力性能有影響？哪些尺寸的變化對傳力傳力性能有影響？4. 4. 教材中圖教材中圖12-3所示牛頭刨床機構(gòu)，若僅改變曲柄長度而所示牛頭刨床機構(gòu)，若僅改變曲柄長度而其余尺寸不變，哪些運動學參數(shù)將發(fā)生變化，如何變化？其余尺寸不變，哪些運動學參數(shù)將發(fā)生變化，如何變化？返回返回5. 5. 擺動導桿機構(gòu)，以曲柄為主動件，具有最好的傳力擺動導桿機構(gòu)，以曲柄為主動件，具有最好的傳力性能。若以導桿為主動件，其傳力性能如何？是否會出性能。若以導桿為主動件，其傳力性能如何？是否會出現(xiàn)機構(gòu)的死點？如何克服？現(xiàn)機構(gòu)的死點？如何克服？6. 6. 通過實驗，你認為絞鏈四桿機構(gòu)連桿上的點要實現(xiàn)通過實驗，你認為絞鏈四桿機構(gòu)連桿上的點要實現(xiàn)已知的軌跡，哪些是設(shè)計中的可調(diào)整參數(shù)？