機構運動方案創(chuàng)新設計實驗

1、 機構運動方案創(chuàng)新設計實驗概述機構運動方案創(chuàng)新設計是各類復雜機械設計中決定性的一步，機構的設計選型一般先通過作圖和計算來進行，一般比較復雜的機構都有多個方案，需要制作模型來試驗和驗證，多次改進后才能得到最佳的方案和參數(shù)。本實驗所用搭接試驗臺能夠任意選擇平面機構類型，組裝調(diào)整機構尺寸等功能，能夠比較直觀、方便的搭接、驗證、調(diào)試、改進、確定設計方案，較好地改善了在校學生對平面機構的學習和設計一般只停留在理論設計“紙上談兵”的狀況。二、實驗目目的掌握機構創(chuàng)創(chuàng)新模型型的使用用方法及及實驗原原理。（1）訓練練學生的的工程實實踐動手手能力，培培養(yǎng)學生生創(chuàng)新意意識及綜綜合設計計的能力力。（2）加深深對平面面

2、機構的的組成原原理及其其運動特特性的理理解和感感性認識識。三、實驗原原理任何平面機機構均可可以用零零自由度度的桿組組依次連連接到原原動件和和機架上上去的方方法來組組成，這這是機構構的組成成原理，也也是本實實驗的基基本原理理。桿組的概念念、正確確拆分桿桿組及拼拼裝桿組組。1桿組的的概念由于平面機機構具有有確定運運動的條條件是機機構的原原動件數(shù)數(shù)目與機機構的自自由度數(shù)數(shù)目相等等，因此此機構均均由機架架、原動動件和自自由度為為零的從從動件系系統(tǒng)通過過運動副副聯(lián)接而而成。將將從動件件系統(tǒng)拆拆成若干干個不可可再分的的自由度度為零的的運動鏈鏈，稱為為基本桿桿組，簡簡稱桿組組。根據(jù)桿組的的定義，組組成平面面

3、機構桿桿級的條條件是：F=33n2PL-PH=0。其其中構件件數(shù)n，高高副數(shù)PPL和低副副數(shù)PHH都必須須是整數(shù)數(shù)。由此此可以獲獲得各種種類型的的桿組。最簡單的桿桿組為nn=2，PPL=3，稱稱為III級組，由由于桿組組中轉(zhuǎn)動動副和移移動副的的配置不不同，III級桿桿組共有有五種形形式如圖圖2-222所示示。III級桿桿組形式式較多，其其中n=4，PPL=6，圖圖2-223所示示為機構構創(chuàng)新模模型已有有的幾種種常見的的IIII級桿組組。正確拆分桿桿組正確拆分桿桿組的三三個步驟驟：（1）先去去掉機構構中的局局部自由由度和虛虛約束，有有時還要要將高副副加以低低代。（2）計算算機構的的自由度度，確定

4、定原動件件。（3）從遠遠離原動動件的一一端（即即執(zhí)行構構件）先先試拆分分II級級桿組，若若拆不出出II級級組時，再試拆拆IIII極桿組組，即由由最低級級別桿組組向高一一級桿組組依次拆拆分，最最后剩下下原動件件和機架架。正確確拆組的的判定標標準是：拆去一一個桿組組或一系系列桿組組后，剩剩余的必必須仍為為一個完完整的機機構或若若干個與與機架相相聯(lián)的原原動件，不不許有不不成組的的零散構構件或運運動副存存在，否否則這個個桿組拆拆得不對對。每當當拆出一一個桿組組后，再再對剩余余機構拆拆桿組，并并按第（33）步驟驟進行，直直到全部部桿組拆拆完，只只應剩下下與機架架相聯(lián)的的原動件件為止。如圖2-224所示示

5、機構，先先除去KK處的局局部自由由度，高高副低帶帶，然后后，按步步驟（22）計算算機構的的自由度度：F=1，并并確定凸凸輪為原原動件：最后根根據(jù)步驟驟（3）的的要領，先先拆分出出由構件件4和55組成的的II級級桿組，再再拆分出出由構件件6和77及構件件3和22，構件件8和110組成成的三個個II級級桿組，最最后剩下下原動件件1和機機架9。3正確拼拼裝桿組組 根根據(jù)擬定定的機構構運動學學尺寸，利利用機構構運動創(chuàng)創(chuàng)新方案案實驗臺臺提供的的零件按按機構運運動傳遞遞順序進進行拼接接。拼接接時，首首先要分分清機構構中各構構件所占占據(jù)的運運動平面面，并且且使各構構件的運運動在相相互平行行的平面面內(nèi)進行行，

6、其目目的是避避免各運運動構件件發(fā)生干干涉。然然后，以以實驗臺臺機架鉛鉛垂面為為拼接的的起始參參考面，所所拼接的的構件以以原動構構件起始始，依運運動傳遞遞順序?qū)⒏鳁U組組由里（參參考面）向向外進行行拼接。四、實驗設設備及功功用機構運動方方案創(chuàng)新新設計實實驗臺設設備包括括機架及及其組件件，分別別詳述如如下。1機架 實實驗臺機機架如圖圖右所示機機架中有有5根鉛鉛垂立柱柱，它們們可沿方向移移動。移移動時請請用雙手手推動、并并盡可能能使立柱柱在移動動過程中中保持鉛鉛垂狀態(tài)態(tài)。立柱柱移動到到預定的的位置后后，用螺螺栓將立立柱上、下下兩端鎖鎖緊（*安全注注意事項項：不允允許將立立柱上、下下兩端的的螺栓卸卸下

7、，在在移動立立柱前只只需將螺螺栓擰松松即可）。立立柱上的的滑塊可可沿y方方向移動動。將滑滑塊移動動到預定定的位置置后，用用螺栓將將滑塊緊緊定在立立柱上。按按圖示方方法即可可在x、yy平面內(nèi)內(nèi)確定一一個固定定點，這這樣活動動構件相相對機將將滑塊緊緊定在立立柱上。按按圖示方方法即可可在x、yy平面內(nèi)內(nèi)確定一一個固定定點，這這樣活動動構件相相對機架架的連接接位置就就確定了了。2其他組組件（1）凸輪輪和高副副鎖緊彈彈簧 凸輪基基圓半徑徑為188mm，從從動推桿桿的行程程為300mm。從從動件為為正弦加加速度運運動規(guī)律律；凸輪輪與從動動件的高高副形成成是依靠靠彈簧力力的鎖合合，各44件。（2）齒輪輪 模

8、模數(shù)2，壓壓力角220，齒數(shù)數(shù)分別為為34和和42，兩兩齒輪中中心距為為76mmm。各各4件。（3）齒條條 模模數(shù)2，壓壓力角220，單根根齒條全全長為4422mmm，為為4件。（4）槽輪輪撥盤 兩個個主動銷銷，為44件。（5）槽輪輪 四四槽，為為1件。（6）主動動軸 動力輸輸入用軸軸，軸上上有平鍵鍵槽。LL為5mmm、20mmm、35mmm、50mmm各44件，LL為655mm，為為2件。（7）轉(zhuǎn)動動副軸（或或滑動） 主要要用于跨跨層面（即即非相鄰鄰平面）的的轉(zhuǎn)動副副或動副副的形成成。L為為5mmm、30mmm分別別為6件件、4件件、3件件。（8）扁頭頭軸 又稱從從動軸，軸軸上無鍵鍵槽，主主

9、要起支支撐及傳傳遞運動動的作用用。L為為5mmm、20mmm、35mmm、50mmm、65mmm，分分別為116件、112件、112件、110件和和8件。（9）主動動滑塊插插件 與主動動滑塊座座固聯(lián)，可可組成做做直線運運動的主主動滑塊塊。L為為40mmm、55mmm，各各一件。（10）主主動滑塊塊座 與直線線電機齒齒條固連連形成主主動件，且且隨直線線電機齒齒條作往往復直線線運動，為為1件。（11）連連桿（或或滑塊異異向桿） 其長長槽與滑滑塊形成成移動副副，其圓圓孔與軸軸形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副。LL為500mm、1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm，各各8件。

10、（12）壓壓緊連桿桿用特制制墊片 將連連桿固定定在主動動軸或固固定軸上上時用。6.5為16件。（13）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸（或滑滑塊） 與固固定轉(zhuǎn)軸軸塊配用用時間可可在連桿桿長槽的的某一選選定位置置形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副或或做滑塊塊。L為為5mmm、20mmm，各各8件。（14）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸（或滑滑塊） 用于于兩構件件形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副或或作滑塊塊用，為為16件件。（15）帶帶墊片螺螺栓 轉(zhuǎn)動副副軸與連連桿之間間構成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副或或移動副副時用帶帶墊片螺螺栓連接接，用于于加長轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸或固定定軸的軸軸長，規(guī)規(guī)格M66，為448件。（16）壓壓緊螺栓栓 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸或固定定軸與連連桿形成成同一構構件時用用該壓緊緊螺栓連連

11、接，規(guī)規(guī)格M66，為448件。（17）運運動構件件層面限限位套 用于于不同構構件運動動平面之之間的距距離限定定，避免免發(fā)生運運動構件件間的運運輸干涉涉。L為為5mmm、15mmm、30mmm、45mmm、60mmm，分分別355件、440件、220件、220件、110件。帶輪 大大孔軸，用用于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電機，為為3件。主動軸帶輪輪 小小孔軸，用用于主動動軸，為為3件。（20）盤盤桿轉(zhuǎn)動動軸 盤類零零件或與與其他構構件（如如連桿）構構成轉(zhuǎn)動動副時用用。L為為20mmm、35mmm、45mmm，分分別為66件、66件、44件。（21）固固定轉(zhuǎn)軸軸塊 用螺栓栓將固定定轉(zhuǎn)軸塊塊鎖緊在在連桿長長槽上，構構件

12、可與與該連桿桿在選定定位置形形成轉(zhuǎn)動動副，為為8件。（22）加加長連桿桿和固定定凸輪彈彈簧用螺螺栓、螺螺母 用于兩兩桿加長長時鎖緊緊的連接接件，固固定彈簧簧，M110，各各為188件。（23）曲曲柄雙連連桿部件件 偏偏心輪與與活動圓圓環(huán)形成成轉(zhuǎn)動副副，且已已制作成成一組合合件，為為4件。（24）齒齒條導向向板 將齒條條夾緊在在兩塊齒齒條導向向板之間間，可保保證齒輪輪與齒條條的正常常嚙合，為為8件。（25）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸（或滑滑塊） 軸的的扁頭主主要用于于兩構件件形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副；軸的圓圓頭主要要用于兩兩構件形形成移動動副，或或做滑塊塊時用，為為16件件。（26）安安裝電機機座行程程開關座座用內(nèi)六六角

13、螺栓栓、平墊墊 標標準件MM825，8，各各32件件。（27）內(nèi)內(nèi)六角螺螺釘 標準件件M615，為為2件，用用于將主主動滑塊塊固定在在直線電電機齒條條上。（28）內(nèi)內(nèi)六角緊緊定螺釘釘 標標準件MM66，為為18件件。（29）滑滑塊 已與機機架相連連支撐軸軸，并在在機架平平面內(nèi)沿沿鉛垂方方向上下下移動，為為64件件。（30）壓壓緊立柱柱特制平平墊 已與機機架相連連，用于于固定立立柱。9，為為40件件。（31）固固定立柱柱上滑塊塊用特制制螺母 已與與機架相相連，MM6，為為64件件。（32）固固定電機機用特制制螺母 卡在在機架的的長槽內(nèi)內(nèi)，可輕輕松檸緊緊螺栓固固定電機機座，為為18件件。（33）行

14、行程開關關支座 2件件，并配配內(nèi)六角角頭螺栓栓平墊，MM515，5，各各4件。用用于行程程開關與與其座的的連接，行行程開關關的安裝裝高度可可在長孔孔內(nèi)進行行調(diào)節(jié)。（34）平平墊片 使軸軸相對機機架不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動時用用，17，為為20件件。（35）防防脫螺母母 防防止軸從從機架上上脫出，MM12，為為76件件。（36）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速電機機座 已與電電機相連連，為33件。（37）直直線電機機座 已與電電機相連連，為11件。（38）平平鍵 主動軸軸與帶輪輪的連接接，315，為為20件件。（39）直直線電機機控制器器 與與行程開開關配用用，可控控制直線線電機的的往復運運動行程程。前面面板為LLED顯顯示方式式，當控

15、控制器的的前面板板與操作作者是面面對面的的位置關關系時，控控制器上上的發(fā)光光管指示示直線電電機齒條條的位移移方向。控控制器的的后面板板上置有有電源引引出線及及開關，與與直線電電機相連連的4芯芯插座、與與行程開開關相連連的5芯芯插座和和2A保險險管，為為1件。（40）帶帶 標標準件，OO型，為為3件。（41）直直線電機機 1120mmm/ss，100r/mmin。直直線電機機安裝在在實驗臺臺機架底底部，并并可沿機機架底部部的長形形槽移動動電機。直直線電機機的長齒齒條為機機構輸入入直線運運動的主主動件。在在實驗中中，允許許齒條單單方向的的最大直直線位移移為3000mmm，可根根據(jù)主動動滑塊的的位移

16、量量確定直直線電機機兩行程程開關的的相對間間方向的的最大直直線位移移為3000mmm，可根根據(jù)主動動滑塊的的位移確確定直線線電機兩兩行程開開關的相相對間距距，并且且將兩行行程開關關的最大大安裝間間距限制制在3000mmm范圍內(nèi)內(nèi)。直線電機控控制器使使用注意意事項：根據(jù)主主動滑塊塊移動的的距離，通通過改變變離直線線電機較較遠的行行程開關關，來調(diào)調(diào)節(jié)齒條條（相當當于滑塊塊）往復復運動行行程，其其可調(diào)節(jié)節(jié)的最大大行程不不得大于于4000mm。故障排除 當接接通電源源開關，電電機不運運行，可可能是前前面板上上保護電電機的熔熔斷器（2.5A）燒斷。及時告訴指導老師更換新的2.5A熔斷器。*注意：未未拼接機機構運動動前、預預設直線線電機的的工作行行程后，請請務必調(diào)調(diào)整直線線電機行行程開關關的高度度，以確確保電機機行程開開關的靈靈活動作作，從而而防止直直線電機機齒條脫脫離電機機主體，防防止組裝裝零件的的損壞及及