機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

《機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)1》基于ADAMS軟件

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)蔡書(shū)平西安交通大學(xué)

機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心

2007年1月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1\o"CurrentDocument"二、 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 1\o"CurrentDocument"三、 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 1\o"CurrentDocument"四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1\o"CurrentDocument"五、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 11、 內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu) 22、 精壓機(jī)機(jī)構(gòu) 33、 牛頭刨床機(jī)構(gòu) 34、 兩齒輪-曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 45兩齒輪-曲柄擺塊機(jī)構(gòu). 46、 噴氣織機(jī)開(kāi)口機(jī)構(gòu)構(gòu). 57、 雙滑塊機(jī) 68、 沖壓機(jī)構(gòu) 69、 插床機(jī)構(gòu) 710、 篩料機(jī)構(gòu) 711、 凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu). 812、 凸輪-五連桿機(jī)構(gòu) 813、 行程放大機(jī)構(gòu) 914、 沖壓機(jī)構(gòu) 915、 雙擺桿擺角放大機(jī)構(gòu) 10\o"CurrentDocument"六、 參考資料 10一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)是綜合性實(shí)驗(yàn)，在掌握機(jī)構(gòu)組成原理、基本機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)知識(shí)的基礎(chǔ)上，以ZBS-C機(jī)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為操作平臺(tái)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；2、 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)新思維方法，遵循機(jī)械設(shè)計(jì)的基本法則，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。以期通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)能力得到加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)技能得到提高；3、 熟悉ADAMS仿真軟件，利用仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。二、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、 根據(jù)命題學(xué)生設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新方案、畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；2、 學(xué)生把設(shè)計(jì)好機(jī)構(gòu)方案，在ZBS-C機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭接、運(yùn)行，滿足機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；3、 基于ADAMS軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；4、 學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，將其設(shè)計(jì)思想、創(chuàng)新點(diǎn)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)構(gòu)件參數(shù)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，以實(shí)驗(yàn)論文形式提供實(shí)驗(yàn)報(bào)告。三、 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1、 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要具有創(chuàng)新特點(diǎn)；2、 畫(huà)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖要標(biāo)注機(jī)構(gòu)構(gòu)件尺寸；3、 在ZBS-C機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭接實(shí)施并滿足機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；4、 用ADAMS做機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真時(shí)機(jī)構(gòu)構(gòu)件尺寸要精確；5、 實(shí)驗(yàn)論文要規(guī)范。四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 ZBS-C機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)臺(tái)；2、 計(jì)算機(jī)；3、 打印機(jī)。五、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，其運(yùn)動(dòng)方案可由學(xué)生構(gòu)思平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思并完成方案的拼接，達(dá)到開(kāi)發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的。實(shí)驗(yàn)也可選用工程機(jī)械中應(yīng)用中的各種平面機(jī)構(gòu)，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，拼接實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的配件可完成不少于40種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的拼接實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)每臺(tái)架可有3~4名學(xué)生一組，完成不少于1種/每人的不同機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的拼接設(shè)計(jì)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也可從下列運(yùn)用于工程機(jī)械中的各種機(jī)構(gòu)中選擇拼接方案，完成機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。1、內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)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5-1所示。6圖5-1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(guò)不同的路徑進(jìn)入滑塊6的左、右端并實(shí)現(xiàn)排氣。2、精壓機(jī)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)構(gòu)成：該機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊和兩個(gè)對(duì)稱的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)所組成如圖5-2所示。

圖5—2精壓機(jī)機(jī)構(gòu)工作特點(diǎn)：當(dāng)曲柄1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，桿3上、下移動(dòng)，通過(guò)桿4一5—6使滑塊7作上、下移動(dòng)，完成物料的壓緊。對(duì)稱部分8—9一10—7作用是使構(gòu)件7平穩(wěn)下壓，使物料受載均衡。3、牛頭刨床機(jī)構(gòu)圖5—3牛頭刨床機(jī)構(gòu)圖b）為將圖a）中的構(gòu)件3由導(dǎo)桿變?yōu)榛瑝K，而將構(gòu)件4由滑塊變?yōu)閷?dǎo)桿形成。機(jī)構(gòu)組成：牛頭刨床機(jī)構(gòu)由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與雙滑塊機(jī)構(gòu)組成。只是在圖a）中，構(gòu)件2、3、4組成兩個(gè)同方位的移動(dòng)副，且構(gòu)建3與其它構(gòu)件組成移動(dòng)副兩次；而圖b）則是將圖a）中D點(diǎn)滑塊移至A點(diǎn)，使A點(diǎn)移動(dòng)副在箱底處，易于潤(rùn)滑，使移動(dòng)副摩擦損失減少。機(jī)構(gòu)工作性能得到改善。圖a）和圖b）所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性完全相同，

如圖5-3所示.工作特點(diǎn)：當(dāng)曲柄I回轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)桿3繞點(diǎn)A擺動(dòng)并具有急回性質(zhì)，使桿5完成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并具有工作行程慢，并工作行程快回的特點(diǎn)。4、兩齒輪-曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖5-4齒輪-曲柄搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)組成，其中齒輪5與搖桿2形成剛性聯(lián)接，如圖5-4所示。工作特點(diǎn)：當(dāng)曲柄I回轉(zhuǎn)時(shí)，連桿2驅(qū)動(dòng)搖桿3擺動(dòng)，從而通過(guò)齒輪5與齒輪4的嚙合驅(qū)動(dòng)齒輪4回轉(zhuǎn)。由于擺桿3往復(fù)擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)齒輪4的往復(fù)回轉(zhuǎn)。5、兩齒輪-曲柄擺塊機(jī)構(gòu)圖5-5齒輪-曲柄擺機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由齒輪機(jī)構(gòu)和曲柄擺塊機(jī)構(gòu)組成。其中齒輪1和桿2可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪4則裝在鉸鏈B點(diǎn)并與導(dǎo)桿3固聯(lián)，如圖5-5所示。工作特點(diǎn)：桿2作圓周運(yùn)動(dòng)，為曲柄通過(guò)連桿使擺塊擺動(dòng)從而改變連桿的姿態(tài)使齒輪4帶動(dòng)齒輪1座相對(duì)曲柄的同向回轉(zhuǎn)與逆向回轉(zhuǎn)。6、噴氣織機(jī)開(kāi)口機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)有曲柄擺塊機(jī)構(gòu)，齒輪-齒條機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成，圖5-6噴氣織機(jī)開(kāi)口機(jī)構(gòu)其中齒條與導(dǎo)桿BC固聯(lián)，搖桿DD/與齒輪G固聯(lián)，如圖5-6所示。工作特點(diǎn)：曲柄AB以等角速度回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)導(dǎo)桿BC隨擺塊擺動(dòng)的同時(shí)與擺塊做相對(duì)移動(dòng)，在導(dǎo)桿BC上固裝的齒條E與活套在軸上的齒輪G相嚙合，從而使齒輪G作大角度擺動(dòng)，與齒輪G固連在一起的桿DD/隨之運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿DF（D/F/）使滑塊作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。組合機(jī)構(gòu)中，齒條E的運(yùn)動(dòng)是由移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)合成的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而齒輪G的運(yùn)動(dòng)就取決于這兩種運(yùn)動(dòng)的合成。7、雙滑塊機(jī)構(gòu)3圖5-7雙滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)有雙滑塊組成，可看成有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)A-B-C構(gòu)成，從而將滑塊4視做虛約束，如圖5-7所示。工作特點(diǎn)：當(dāng)曲柄I做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊3、4均作直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，桿件2上任意點(diǎn)的軌跡為一橢圓。8、沖壓機(jī)構(gòu)圖5-8沖壓機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由齒輪機(jī)構(gòu)與對(duì)稱配置的兩套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合而成，AD桿與齒輪1固聯(lián)，BC桿與齒輪2固聯(lián)，如圖5-8所示。組成要求：Z1=Z2；AD=BC；a=6工作特點(diǎn)：齒輪1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪2回轉(zhuǎn)，從而通過(guò)連桿3、4驅(qū)動(dòng)桿5上下直線運(yùn)動(dòng)完成預(yù)定功能。該機(jī)構(gòu)可拆去桿件5,而E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡不便，故該機(jī)構(gòu)可用于因受空間限制無(wú)法安置滑槽但又須獲得直線進(jìn)給的自動(dòng)機(jī)械中。而且對(duì)稱布置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可使滑塊運(yùn)動(dòng)受力狀態(tài)好。9、插床機(jī)構(gòu)圖5-9插床機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與正置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，如圖5-9所示。工作特點(diǎn)：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滑塊2帶動(dòng)從動(dòng)件3繞B點(diǎn)回轉(zhuǎn)，通過(guò)連桿4驅(qū)動(dòng)滑塊5作直線移動(dòng)。由于導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊5往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的曲柄1轉(zhuǎn)角不同，故滑塊5具有急回特性。10、篩料機(jī)構(gòu)C圖5-10篩料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)構(gòu)成，如圖5-10所示。工作特點(diǎn)：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)搖桿3和連桿4帶動(dòng)滑塊5作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，由于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)，使得滑塊5速度，加速度變化較大，從而更好地完成篩料工作。

11、凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)6（機(jī)架） G圖5-11凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)以及齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，且曲柄EF與齒輪為固聯(lián)構(gòu)件，如圖5-11所示。工作特點(diǎn)：凸輪為主動(dòng)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)搖桿2、連桿3使齒輪4回轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪4與齒條5的嚙合使齒條5作直線運(yùn)動(dòng)，由于凸輪輪廓曲線和形成限制和各桿件的尺寸制約關(guān)系，齒輪4只能做往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使齒條5作往復(fù)直線移動(dòng)。12、凸輪-五連桿機(jī)構(gòu)5（機(jī)架）圖5-12凸輪-五連桿機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)組成，其中凸輪與主動(dòng)曲柄I固聯(lián)，又與擺桿4構(gòu)成高副，如圖5-12所示。工作特點(diǎn)：凸輪1勻速回轉(zhuǎn)，通過(guò)桿1和桿3將運(yùn)動(dòng)傳遞給桿2,從而桿2的運(yùn)動(dòng)是兩種運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，因此連桿2上的C點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡。13、行程放大機(jī)構(gòu)白（機(jī)架圖5-13行程放大機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，其中齒條5固定為機(jī)架，齒輪4為移動(dòng)件，如圖5-13所示。工作特點(diǎn)：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿上C點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)齒輪3帶動(dòng)齒條4作直線移動(dòng)，齒條4的移動(dòng)行程是C點(diǎn)行程的兩倍，故為行程放大機(jī)構(gòu)。14、沖壓機(jī)構(gòu)圖5-14沖壓機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：該機(jī)構(gòu)由齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)組成，其中凸輪3與齒輪2固聯(lián)，如圖5-14所示。工作特點(diǎn)：齒輪1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪2帶動(dòng)與其固聯(lián)的凸輪3一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使滑塊7和滑塊10作往復(fù)直線移動(dòng)，其中滑塊7完成沖壓運(yùn)動(dòng)，滑塊10完成送料運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)可用于連續(xù)自動(dòng)沖壓機(jī)床或剪床(剪床則由滑塊7為剪切工具)。15、雙擺桿擺角放大機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成：由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組成，且有L1>LAB(AC>AB)，如圖5-15所示。工作特點(diǎn)：當(dāng)主動(dòng)擺桿1