平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與拼裝 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與拼裝實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 加深學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)組成原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步理解平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)特性。2、 通過平面機(jī)構(gòu)拼裝，訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力，了解機(jī)構(gòu)在實(shí)際安裝中可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)干涉現(xiàn)象及解決的辦法。3、 通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合設(shè)計(jì)能力。二、內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)組裝說明書1、實(shí)驗(yàn)所用器材介紹搭接機(jī)構(gòu)是在機(jī)架前側(cè)平面上完成的。圖1 機(jī)架1機(jī)架xy2立柱3滑塊4電動(dòng)機(jī)5皮帶傳動(dòng)機(jī)架后側(cè)本實(shí)驗(yàn)配有各種工具、連接用的螺釘、螺帽、墊圈等。其它主要零部件及其功能請(qǐng)仔細(xì)閱讀表1。表1 主要零件及其功能表標(biāo)號(hào)名稱圖形功能1固定支座銷軸與機(jī)架相連，帶鍵槽的為

2、主動(dòng)銷軸。不帶鍵槽的為從動(dòng)銷軸。2銷軸 用于構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副的連接軸3端螺栓 裝于軸端頭，有臺(tái)肩的可壓緊軸端頭，無臺(tái)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(dòng)副或移動(dòng)副。5鉸鏈座將其凸臺(tái)坎在連桿4的槽中用3固定，則連桿4的構(gòu)件長(zhǎng)度可任意調(diào)整。6主動(dòng)滑塊 座大孔裝于直線電機(jī)的圓形齒條上并固定，軸孔與銷軸2連接。銷軸2或作主動(dòng)滑塊或與齒條連接。2、實(shí)驗(yàn)原理機(jī)構(gòu)組成：曲柄滑塊與搖桿滑塊組合而成的機(jī)構(gòu)，如圖所示。圖：內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)工作特點(diǎn)： 當(dāng)曲柄1座連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊6作往復(fù)直線移動(dòng)，同時(shí)搖桿3作往復(fù)擺動(dòng)帶動(dòng)滑塊5作往復(fù)直線移動(dòng)。該機(jī)構(gòu)用于內(nèi)燃

3、機(jī)中，滑塊6在壓力氣體作用下作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（故滑塊6實(shí)際的主動(dòng)件），帶動(dòng)曲柄1回轉(zhuǎn)并使滑塊5往復(fù)運(yùn)動(dòng)是壓力氣體通過不同的路徑進(jìn)入滑塊6的左、右端并實(shí)現(xiàn)排氣。3、實(shí)驗(yàn)正確拼裝運(yùn)動(dòng)副方案根據(jù)擬定或由實(shí)驗(yàn)中獲得的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的零件按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳遞順序進(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，其目的是避免各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件發(fā)生運(yùn)動(dòng)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，按預(yù)定拼接計(jì)劃進(jìn)行拼接。拼接中應(yīng)注意各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面是平行的，所拼接機(jī)構(gòu)的外伸運(yùn)動(dòng)層面數(shù)愈少，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)愈平穩(wěn)，為此，建議機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)層面以交錯(cuò)層的排列方式進(jìn)行拼接。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方

4、案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的運(yùn)動(dòng)副的拼接方法請(qǐng)參見以下介紹。1）實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架圖5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架圖實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架中有5根鉛垂立柱，它們可沿X方向移動(dòng)。移動(dòng)時(shí)請(qǐng)用雙手扶穩(wěn)立柱、并盡可能使立柱在移動(dòng)過程中保持鉛垂?fàn)顟B(tài)，這樣便可以輕松推動(dòng)立柱。立柱移動(dòng)到預(yù)定的位置后，將立柱上、下兩端的螺栓鎖緊（安全注意事項(xiàng)：不允許將立柱上、下兩端的螺栓卸下，在移動(dòng)立柱前只需將螺栓擰松即可）。立柱上的滑塊可沿Y方向移動(dòng)。將滑塊移動(dòng)到預(yù)定的位置后，用螺栓將滑塊緊定在立柱上。按上述方法即可在X、Y平面內(nèi)確定活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)機(jī)架的連接位置。面對(duì)操作者的機(jī)架鉛垂面稱為拼接起始參考面或操作面。2）軸相對(duì)機(jī)架的拼接（圖示中的編號(hào)與“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新

5、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)零部件清單”序號(hào)相同）有螺紋端的軸頸可以插入滑塊28#上的銅套孔內(nèi)，通過平墊片、防脫螺母34#的連接與機(jī)架形成轉(zhuǎn)動(dòng)副或與機(jī)架固定。若按圖6拼接后，6或8#軸相對(duì)機(jī)架固定；若不使用平墊片34# ，則6或8#軸相對(duì)機(jī)架作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。拼接者可根據(jù)需要確定是否使用平墊片34#。扁頭軸6#為主動(dòng)軸、8#為從動(dòng)軸。該軸主要用于與其它構(gòu)件形成移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副、也可將連桿或盤類零件等固定在扁頭軸頸上，使之成為一個(gè)構(gòu)件。圖6 軸相對(duì)機(jī)架的拼接圖3）轉(zhuǎn)動(dòng)副的拼接（圖示中的編號(hào)與“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)零部件清單”序號(hào)相同）若兩連桿間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，可按圖7所示方式拼接。其中，14#件的扁平軸頸可分別插入兩連

6、桿11#的圓孔內(nèi)，再用壓緊螺栓16#和帶墊片螺栓15#分別與轉(zhuǎn)動(dòng)副軸14#兩端面上的螺孔連接。這樣，有一根連桿被壓緊螺栓16#固定在14#件的軸頸處，而與帶墊片螺栓15#相連接的14#件相對(duì)另一連桿轉(zhuǎn)動(dòng)。圖7 轉(zhuǎn)動(dòng)副拼接圖提示：根據(jù)實(shí)際拼接層面的需要，14#件可用7#件“轉(zhuǎn)動(dòng)副軸-3”替代，由于7#件的軸頸較長(zhǎng)，此時(shí)需選用相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件層面限位套17#對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)層面進(jìn)行限位。 4）移動(dòng)副的拼接如圖8-1所示，轉(zhuǎn)滑副軸24#的圓軸端插入連桿11#的長(zhǎng)槽中，通過帶墊片的螺栓15#的連接，轉(zhuǎn)滑副軸24#可與連桿11#形成移動(dòng)副。圖8-1 移動(dòng)副的拼接提示：轉(zhuǎn)滑副軸24#的另一端扁平軸可與其它構(gòu)件形

7、成轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副。根據(jù)拼接的實(shí)際需要，也可選用7#或14#件替代24#件作為滑塊。另外一種形成移動(dòng)副的拼接方式如圖8-2所示。選用兩根軸（6#或8#），將軸固定在機(jī)架上，仍后再將連桿11#的長(zhǎng)槽插入兩軸的扁平軸頸上，旋入帶墊片螺栓15#，則連桿在兩軸的支撐下相對(duì)機(jī)架作往復(fù)移動(dòng)支。圖8-2 移動(dòng)副的拼接提示：根據(jù)實(shí)際拼接的需要，若選用的軸頸較長(zhǎng)，此時(shí)需選用相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件層面限位套17#對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)層面進(jìn)行限位。5）滑塊與連桿組成轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的拼接（圖示中的編號(hào)與“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)零部件清單”序號(hào)相同）如圖9所示的拼接效果是滑塊13#的扁平軸頸處與連桿11#形成移動(dòng)副；在20#、21#

8、的幫助下，滑塊13#的圓軸頸處與另一連桿在連桿長(zhǎng)槽的某一位置形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。首先用螺栓、螺母21#將固定轉(zhuǎn)軸塊20#鎖定在連桿11#上，再將轉(zhuǎn)動(dòng)副軸13#的圓軸端穿插20#的圓孔及連桿11#的長(zhǎng)槽中，用帶墊片的螺栓15#旋入13#的圓軸頸端面的螺孔中，這樣13#與11#形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。將13#扁頭軸頸插入另一連桿的長(zhǎng)槽中，將15#旋入13#的扁平軸端面螺孔中，這樣13#與另一連桿11#形成移動(dòng)副。圖9 滑塊與連桿組成轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副的拼接6）固定支座銷軸與機(jī)座拼接 如圖2所示，將表1的中固定支座銷軸1插于在機(jī)架滑塊的圓孔中，套上墊片固緊螺母即完成安裝 。銷軸裝于機(jī)架滑塊的圓孔中的長(zhǎng)度稍大于滑塊的寬度。圖

9、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(duì)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成機(jī)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(duì)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成機(jī)架上的活動(dòng)銷軸。在軸上鍵槽處裝上鍵并套上帶輪，由電機(jī)的帶輪帶動(dòng)即構(gòu)成主動(dòng)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)實(shí)驗(yàn)組裝效果圖：三、按比例繪制實(shí)際拼裝的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，標(biāo)注構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副數(shù)目，并計(jì)算自由度。簡(jiǎn)圖及標(biāo)注如上圖所示。自由度F=3n-2pl-ph =3*7-2*10-0 =1四、對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，解決方法進(jìn)行總結(jié)出現(xiàn)的問題：在實(shí)驗(yàn)中由于對(duì)機(jī)構(gòu)的組裝不熟悉，對(duì)機(jī)構(gòu)組裝的布局不是很細(xì)心，出現(xiàn)了部分連桿平面不平行，部分連桿之間的運(yùn)動(dòng)平面相互緊貼等問題，導(dǎo)致摩擦力過大以及發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，使實(shí)驗(yàn)不能順利進(jìn)行。解決方法：在老師的幫助下矯正了部分傾斜連桿，重新布局使連桿平面不再相互緊貼，最終使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)正常運(yùn)行。五、收獲和體會(huì)通過本次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)運(yùn)動(dòng)副和自由度等概念有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)機(jī)構(gòu)的分析過程有了更深的掌握。雖然我們?cè)趯?shí)驗(yàn)前做了充足的準(zhǔn)備，但是在試驗(yàn)過程中還是遇到了一些問題，例如在挑選構(gòu)件時(shí)不能準(zhǔn)確把握構(gòu)件的大小或尺寸，需要試探幾