機械設(shè)計之基于機構(gòu)組成原理的拼接設(shè)計(doc 15頁).doc

機械創(chuàng)新設(shè)計指導書機械設(shè)計教研究室班級： 姓名： 學號：實驗一 基于機構(gòu)組成原理的拼接設(shè)計一、實驗目的1、加深學生對機構(gòu)組成原理的認識，進一步了解機構(gòu)組成及其運動特性；2、培養(yǎng)學生的工程實踐動手能力；3、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。二、設(shè)備和工具1、創(chuàng)新組合模型一套：1）五種平面低副級組，四種平面低副級組，各桿長可在80-340mm內(nèi)無級調(diào)整，其他各種常見的桿組可根據(jù)需要自由裝配；2）兩種單構(gòu)件高副桿組3）八種輪廓的凸輪構(gòu)件，其從動件可實現(xiàn)八種運動規(guī)律：）等加速等減速運動規(guī)律上升200mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，遠休止角30，近休止角30，回程運動角120，凸輪標號為1；）等加速等減速運動規(guī)律上升20mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，遠休止角30，回程運動角150，凸輪標號為2；）等加速等減速運動規(guī)律上升20mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，回程運動角150，近休止角30，凸輪標號為3；）等加速等減速運動規(guī)律上升20mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，回程運動角180，凸輪標號為4；）等加速等減速運動規(guī)律上升35mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，遠休止角30，近休止角30，回程運動角120，凸輪標號為5；）等加速等減速運動規(guī)律上升35mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，遠休止角30，回程運動角150，凸輪標號為6；）等加速等減速運動規(guī)律上升35mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，回程運動角150，近休止角30，凸輪標號為7；）等加速等減速運動規(guī)律上升35mm，余弦規(guī)律回程，推程運動角180，回程運動角180，凸輪標號為8；4）模數(shù)相等齒數(shù)不同的7種直齒圓柱齒輪，其齒數(shù)分別為17，25，34，43，51，59，68，可提供21種傳動比：與齒輪模數(shù)相等的齒條一個。5）旋轉(zhuǎn)式電機一臺，其轉(zhuǎn)速為10r/min。6）直線式電機一臺，其速度為10m/s。2、平口起子和活動扳手各一把。三、實驗前的準備工作1、要求預習實驗，掌握實驗原理，初步了解機構(gòu)創(chuàng)新模型；2、選擇設(shè)計題目，初步擬定機構(gòu)系統(tǒng)運動方案。四、實驗原理1、桿組的概念由于平面機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的原動件數(shù)目與機構(gòu)的自由度數(shù)相等，因此機構(gòu)由機架、原動件和自由度為零的從動件系統(tǒng)通過運動副聯(lián)接而成。將從動件系統(tǒng)拆成若干個不可再分的自由度為零的運動鏈，稱為基本桿組，簡稱桿組。根據(jù)桿組的定義，組成平面機構(gòu)桿組的條件是：F=3n-2pL-pH=0其中構(gòu)件數(shù)n，高副數(shù)PH和低副數(shù)PL都必需是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿組。當n=1,PL=1,PH=1時即可獲得單構(gòu)件高副桿組，常見的有如下幾種：圖1 單構(gòu)件高副桿組當PH=0時，稱之為低副桿組，即F=3n-2PL=0因此滿足上式的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)的組合為：n=2,4,6，PL=3，6，9。最簡單的桿組為n=2，PL=3，稱為級組，由于桿組中轉(zhuǎn)動副和移動副的配置不同，級組共有如下五種形式。n=4,PL=6的桿組形式很多，機構(gòu)創(chuàng)新模型已有圖3所示的幾種常見的級桿組。圖2 平面低副級組圖3 平面低副級組2、機構(gòu)的組成原理根據(jù)如上所述，可將機構(gòu)的組成原理概述為：任何平面機構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到原動件和機架上的方法來組成。這是本實驗的基本原理。五、實驗方法與步驟1、正確拆分桿組從機構(gòu)中拆出桿組有三個步驟：1）先去掉機構(gòu)中的局部自由度和虛約束；2）計算機構(gòu)的自由度，確定原動件；3）從遠離原動件的一端開始分桿組，每次拆分時，要求先試著拆分級組，沒有級組時，再拆分級組等高一級組，最后剩下原動件和機架。拆組是否正確的判定方法是：拆去一個桿組或一系列桿組后，剩余的必需為一個完整的機構(gòu)或若干個與機架相聯(lián)的原動件，不能有不成組的零散構(gòu)件或運動副存在，全部桿組拆完后，只應(yīng)當剩下與機架相聯(lián)的原動件。如圖4所示機構(gòu)，可先除去k處的局部自由度；然后，按步驟2）計算機構(gòu)的自由度：F=1，并確定凸輪為原動件；最后根據(jù)步驟3）的要領(lǐng)，先拆分出由構(gòu)件4和5組成的級組，再拆分出由構(gòu)件6和7及構(gòu)件3和2組成的兩個級組及由構(gòu)件8組成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下原動件1和機架9。圖4 例圖2、正確拼裝桿組將機構(gòu)創(chuàng)新模型中的桿組，根據(jù)給定的運動學尺寸，在平板上試拼機構(gòu)。拼接時，首先要分層，一方面是為了使各構(gòu)件的運動在相互平行的平面內(nèi)進行，另一方面是為了避免各構(gòu)件間的運動發(fā)生干涉，因此，這一點是至關(guān)重要的。試拼之后，從最里層裝起，依次將各桿組聯(lián)接到機架上去。桿組內(nèi)各構(gòu)件之間的聯(lián)接已由機構(gòu)創(chuàng)新模型提供，而桿組之間的連接可參見下述的方法。1）移動副的聯(lián)接圖5表示構(gòu)件1與構(gòu)件2用移動副相聯(lián)的方法。2）轉(zhuǎn)動副的聯(lián)接圖6表示構(gòu)件1與帶有轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件2的聯(lián)接方法。圖5 移動副的聯(lián)接圖6 轉(zhuǎn)動副的聯(lián)接3）齒條與構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副的形式相聯(lián)接方法。圖7表示齒條與構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副的形式相聯(lián)接方法。圖7 齒條與構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)4）齒條與其他部分的固聯(lián)圖8表示齒條與其他部分固聯(lián)的方法。圖8 齒條與其他部分固聯(lián)5）構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副的形式與機架相連圖9表示連桿作為原動件與機架以轉(zhuǎn)動副形式相聯(lián)的方法。用同樣的方法可以將凸輪或齒輪作為原動件與機架的主動軸相連。如果連桿或齒輪不是作為原動件與機架以轉(zhuǎn)動副形式相連，則將主動軸換作螺栓即可。注意：為確保機構(gòu)中各構(gòu)件的運動都必須在相互平行的平面內(nèi)進行，可以選擇適當長度的主動軸、螺栓及墊柱，如果不進行調(diào)整，機構(gòu)的運動就可能不順暢。圖9 構(gòu)件與機架以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)6）構(gòu)件以移動副的形式與機架相聯(lián)圖10表示移動副作為原動件與機架的聯(lián)接方法。圖10 構(gòu)件與機架以移動副的相聯(lián)3、實現(xiàn)確定運動試用手動的方式驅(qū)動原動件，觀察各部分的運動都暢通無阻之后，再與電機相聯(lián)，檢查無誤后，方可接通電源。4、分析機構(gòu)的運動學及動力學特性通過觀察機構(gòu)系統(tǒng)的運動，對機構(gòu)系統(tǒng)的運動學及動力學特性作出定性的分析。一般包括如下幾個方面：1）平面機構(gòu)中是否存在曲柄；2）輸出件是否具有急回特性；3）機構(gòu)的運動是否連續(xù)；4）最小傳動角（或最大壓力角）是否在非工作行程中；5）機械運動過程中是否具有剛性沖擊和柔性沖擊?；跈C構(gòu)組成原理的拼接設(shè)計實驗報告設(shè)計題目簡單傳動機構(gòu)設(shè)計一、 機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計本機構(gòu)的組成部分大致分為以下幾個：帶輪1 動力部分 帶輪2 傳動部分 齒輪3 執(zhí)行部分 齒輪4 執(zhí)行部分 直齒5 執(zhí)行部分幾個固定鉸鏈二、 機構(gòu)尺寸設(shè)計由于本機構(gòu)要求的精度不是很高，能夠保證齒輪3轉(zhuǎn)動就可以，所以尺寸不需要太精確L2=400mm L3=100mm L4=200mm兩鉸鏈水平距離L150mm垂直距離Y=170mm 齒輪基圓半徑R=135mm機構(gòu)自由度的計算：F=3*4-2*5-1=1三、機構(gòu)運動簡圖帶輪做圓周運動，通過皮帶帶動帶輪2轉(zhuǎn)動，帶輪2把運動傳遞給齒輪3,齒輪3再推齒輪4進行傳動三、 簡要說明 帶輪一般作為原動件，能夠?qū)崿F(xiàn)從動件的間歇性往復運動 此結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)直齒的左右運動。報告完成日期 20110703 教師批閱 實驗二 慧魚技術(shù)創(chuàng)意設(shè)計一、實驗目的1、培養(yǎng)學生用創(chuàng)造性思維方法，設(shè)計、搭建新型的機構(gòu)或裝置；2、加強學生對機電一體化的實踐認識；3、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計能力。二、設(shè)備與工具1、慧魚技術(shù)創(chuàng)意模型（1）計算機組合包（2）移動機器人包（3）汽車技術(shù)包（4）仿生生物包（5）太陽能包（6）工業(yè)機器人包（7）傳感器包（8）氣壓傳動件包（9）動力添加組（10）可調(diào)變壓器（11）遠紅外遙搖控包2、486或586微機；3、攝子，5V、9V電池；三、實驗前的準備1、按模型組合包設(shè)備清單清點模型零件，并按類型分類置放于裝料盤中；2、認真閱讀模型組合包操作手冊，并翻譯有關(guān)外文資料；3、按組裝指導圖，搭接模型，掌握組合模型的拼接方法；4、熟悉動力元器件的裝配、連接方法；包括：電動機、傳感器、變壓器、氣動元件、各種開關(guān)等； 5、熟悉組合包配備的軟件LL Win及接口，把搭接好的機構(gòu)模型接上接口，編程，實現(xiàn)控制。四、實驗步驟1、按要求或按條件選擇設(shè)計題目；2、制定設(shè)計方案，繪制機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖及原理圖；3、按設(shè)計方案搭接機構(gòu)模型；4、實驗完畢，拆卸全部零件，清點零件并按要求包裝好?；埕~技術(shù)創(chuàng)意設(shè)計實驗報告實驗日期 2011 年 06 月 30 日題目可控升降機提案人楊武坤同組名單一、 機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖及原理圖二、 控制程序 思考題：1、簡要說明設(shè)計思路l 設(shè)計驅(qū)動機構(gòu)。驅(qū)動機構(gòu)主要有液壓，氣壓，電氣和機械驅(qū)動四種。本機械采用電動機驅(qū)動l 設(shè)計控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的要素包括工作順序、到達位置、動作時間和加速度等，本機械手采用數(shù)字控制控制2、試述本設(shè)計的創(chuàng)意性和實用性1.本設(shè)計可以提高生產(chǎn)過程