機(jī)構(gòu)運(yùn)動創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn).doc

實(shí)驗(yàn)九 機(jī)構(gòu)運(yùn)動創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深學(xué)生對平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)組成的認(rèn)識，了解平面機(jī)構(gòu)組成及運(yùn)動特點(diǎn)。2、培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)能力，創(chuàng)新能力和實(shí)踐動手能力。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具1、ZBS-C機(jī)構(gòu)運(yùn)動創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)臺（參看“ZBS-C機(jī)構(gòu)運(yùn)動創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)臺組件清單”）1）齒輪：模數(shù)2，壓力角20，齒數(shù)為28、35、42、56，中心距組合為：63、70、77、84、91、98；2）凸輪：基圓半徑20，升回型，從動件行程為30；3）齒條：模數(shù)2，壓力角20，單根齒條全長為400；4）槽輪：4槽槽輪；5）撥盤：可形成兩銷撥盤或單銷撥盤；6）主動軸：軸端帶有一平鍵，有圓頭和扁頭兩種結(jié)構(gòu)型式（可構(gòu)成回轉(zhuǎn)或移動副）；7）從動軸：軸端無平鍵，有圓頭和扁頭兩種結(jié)構(gòu)型式（可構(gòu)成回轉(zhuǎn)副或移動副）；8）移動副：軸端帶扁頭結(jié)構(gòu)形式（可構(gòu)成移動副）；9）轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊）：用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副或移動副；10）復(fù)合鉸鏈（或滑塊）：用于三構(gòu)件形成復(fù)合轉(zhuǎn)動副或形成轉(zhuǎn)動副+移動副；11）復(fù)合鉸鏈：用于四構(gòu)件形成復(fù)合轉(zhuǎn)動副；12）主動滑塊插件：插入主動滑塊座孔中，使主動運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動；13）主動滑塊座：裝入直線電機(jī)齒條軸上形成往復(fù)直線運(yùn)動；14）活動鉸鏈座：用于在滑塊導(dǎo)向桿(或連桿)以及連桿的任意位置形成轉(zhuǎn)動-移動副；15）活動鉸鏈座：用于在滑塊導(dǎo)向桿(或連桿)以及連桿的任意位置形成轉(zhuǎn)動副或移動副；16）滑塊導(dǎo)向桿（或連桿）；17）連桿：有六種長度不等的連桿；18）連桿：可形成三個(gè)回轉(zhuǎn)副的連桿；19）壓緊螺栓：規(guī)格M5，使連桿與轉(zhuǎn)動副軸固緊，無相對轉(zhuǎn)動且無軸向竄動；20）帶墊片螺栓：規(guī)格M5，防止連桿與轉(zhuǎn)動副軸的軸向分離，連桿與轉(zhuǎn)動副軸能相對轉(zhuǎn)動；21）層面限位套：限定不同層面間的平面運(yùn)動構(gòu)件距離，防止運(yùn)動構(gòu)件之間的干涉；22）緊固墊片：限制軸的回轉(zhuǎn)；23）高副鎖緊彈簧：保證凸輪與從動件間的高副接觸；24）齒條護(hù)板：保證齒輪與齒條間的正確嚙合；25）T型螺母26）行程開關(guān)碰塊27）皮帶輪：用于機(jī)構(gòu)主動件為轉(zhuǎn)動時(shí)的運(yùn)動傳遞；28）張緊輪：用于皮帶的張緊；29）張緊輪支承桿：調(diào)整張緊輪位置，使其張緊或放松皮帶；30）張緊輪軸銷：安緊張緊輪；31、32、33）螺栓：特制，用于在連桿任意位置固緊活動鉸鏈座；34）直線電機(jī)：10/s，配直線電機(jī)控制器，根據(jù)主動滑塊移動的距離，調(diào)節(jié)兩行程開關(guān)的相對位置來調(diào)節(jié)齒條或滑塊往復(fù)運(yùn)動距離，但調(diào)節(jié)距離不得大于400；注意：機(jī)構(gòu)拼接未運(yùn)動前，應(yīng)先檢查行程開關(guān)與裝在主動滑塊座上的行程開關(guān)碰塊的相對位置，以保證換向運(yùn)動能正確實(shí)施，防止機(jī)件損壞；35）旋轉(zhuǎn)電機(jī)：10r/min，沿機(jī)架上的長形孔可改變電機(jī)的安裝位置；36）實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架37）標(biāo)準(zhǔn)件、緊固件若干（A型平鍵、螺栓、螺母、緊定螺釘?shù)龋?、組裝、拆卸工具：一字起子、十字起子、呆扳手、內(nèi)六角扳手、鋼板尺、卷尺。3、實(shí)驗(yàn)需自備筆和紙。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法與步驟1、實(shí)驗(yàn)原理：任何平面機(jī)構(gòu)都是由若干個(gè)基本桿組（阿蘇爾桿組）依次聯(lián)接到原動件和機(jī)架上而構(gòu)成的。2、實(shí)驗(yàn)方法與步驟：1） 掌握平面機(jī)構(gòu)組成原理；2） 熟悉本實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，各零、部件功用和安裝、拆卸工具；3） 自擬平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案，形成拼接實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；4） 將自擬的平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案正確拆分成基本桿組（即阿蘇爾桿組）；5） 正確拼接各基本桿組；6） 將基本桿組按運(yùn)動傳遞規(guī)律順序聯(lián)接到原動件和機(jī)架上。四、桿組概念、基本桿組的拆分與拼裝1、桿組的概念：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是其原動件的數(shù)目應(yīng)等于其所具有的自由度的數(shù)目。因此，機(jī)構(gòu)可以拆分成機(jī)架、原動件和自由度為零的構(gòu)件組。而自由度為零的構(gòu)件組，還可以拆分成更簡單的自由度為零的構(gòu)件組，我們將最后不能再拆的最簡單的自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組（或阿蘇爾桿組），簡稱為桿組。由桿組定義，組成平面機(jī)構(gòu)的基本桿組應(yīng)滿足條件：式中：n為桿組中的構(gòu)件數(shù)；PL為桿組中的低副數(shù)；PH為桿組中的高副數(shù)。由于構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)目均應(yīng)為整數(shù)，故當(dāng)n、PL、PH取不同數(shù)值時(shí)，可得各類基本桿組。1） 高副桿組：BABA圖4-1 高副桿組2） 低副桿組：當(dāng)PH=0時(shí)，桿組中的運(yùn)動副全部為低副，稱為低副桿組。由于有，故，故n應(yīng)當(dāng)是2的倍數(shù)，而PL應(yīng)當(dāng)是3的倍數(shù)，即n=2、4、6，PL=3、6、9。當(dāng)n=2，PL=3時(shí)，基本桿組稱為級組。級組是應(yīng)用最多的基本桿組，絕大多數(shù)的機(jī)構(gòu)均由級桿組組成，級桿組可以有下圖所示的五種不同類型：圖4-2 平面低副級組n=4，PL=6時(shí)的基本桿組特稱為級組。常見的級組如圖4-3所示。圖4-3 平面低副級組由上述分析可知：任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到機(jī)架和原動件上的方法而形成。因此，上述機(jī)構(gòu)的組成原理是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)拼裝的基本原理。2、桿組的正確拆分： 桿組正確拆分應(yīng)參照如下步驟：1）正確計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度（注意去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束和局部自由度），并確定原動件。2）從遠(yuǎn)離原動件的構(gòu)件開始拆桿組。先試拆級組，若拆不出級組，再試拆級組。即桿組的拆分應(yīng)從低級別桿組拆分開始，依次向高一級桿組拆分。正確拆分的判別標(biāo)準(zhǔn)：每拆分出一個(gè)桿組后，留下的部分仍應(yīng)是一個(gè)與原機(jī)構(gòu)有相同自由度的機(jī)構(gòu)，直至全部桿組拆出只剩下原動件和機(jī)架為止。3）確定機(jī)構(gòu)的級別（由拆分出的最高級別桿組而定，如最高級別為級組，則此機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)）。 注：同一機(jī)構(gòu)所取的原動件不同，有可能成為不同級別的機(jī)構(gòu)。但當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件確定后，桿組的拆法是唯一的，即該機(jī)構(gòu)的級別一定。 若機(jī)構(gòu)中含有高副，為研究方便起見，可根據(jù)一定條件將機(jī)構(gòu)的高副以低副來代替，然后再進(jìn)行桿組拆分。圖4-4 桿組拆分例圖（鋸木機(jī)機(jī)構(gòu)） 如圖所示機(jī)構(gòu)，先去掉k處的局部自由度，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度：，并設(shè)凸輪（與桿件1固連）為原動件；按步驟2）的拆分原則，先拆分出由桿件4、5，2、3，6、7組成的三個(gè)級桿組，再拆分出由桿件8組成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下的是原動件1和機(jī)架9。上圖機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)。五、機(jī)構(gòu)運(yùn)動創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、繪制實(shí)際拼裝的機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖