平面機構運動方案設計與拼裝 實驗報告

1、平面機構運動方案設計與拼裝實驗報告一、實驗目的1、 加深學生對機構組成原理的認識，進一步理解平面機構的組成及其運動特性。2、 通過平面機構拼裝，訓練學生的工程實踐動手能力，了解機構在實際安裝中可能出現(xiàn)的運動干涉現(xiàn)象及解決的辦法。3、 通過機構運動方案的設計，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和綜合設計能力。二、內燃機機構設計及實驗組裝說明書1、實驗所用器材介紹搭接機構是在機架前側平面上完成的。圖1 機架1機架xy2立柱3滑塊4電動機5皮帶傳動機架后側本實驗配有各種工具、連接用的螺釘、螺帽、墊圈等。其它主要零部件及其功能請仔細閱讀表1。表1 主要零件及其功能表標號名稱圖形功能1固定支座銷軸與機架相連，帶鍵槽的為

2、主動銷軸。不帶鍵槽的為從動銷軸。2銷軸 用于構成轉動副或移動副的連接軸3端螺栓 裝于軸端頭，有臺肩的可壓緊軸端頭，無臺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，構成轉動副或移動副。5鉸鏈座將其凸臺坎在連桿4的槽中用3固定，則連桿4的構件長度可任意調整。6主動滑塊 座大孔裝于直線電機的圓形齒條上并固定，軸孔與銷軸2連接。銷軸2或作主動滑塊或與齒條連接。2、實驗原理機構組成：曲柄滑塊與搖桿滑塊組合而成的機構，如圖所示。圖：內燃機機構工作特點： 當曲柄1座連續(xù)轉動時，滑塊6作往復直線移動，同時搖桿3作往復擺動帶動滑塊5作往復直線移動。該機構用于內燃

3、機中，滑塊6在壓力氣體作用下作往復直線運動（故滑塊6實際的主動件），帶動曲柄1回轉并使滑塊5往復運動是壓力氣體通過不同的路徑進入滑塊6的左、右端并實現(xiàn)排氣。3、實驗正確拼裝運動副方案根據(jù)擬定或由實驗中獲得的機構運動學尺寸，利用機構運動方案創(chuàng)新設計實驗臺提供的零件按機構運動的傳遞順序進行拼接。拼接時，首先要分清機構中各構件所占據(jù)的運動平面，其目的是避免各運動構件發(fā)生運動干涉。然后，以實驗臺機架鉛垂面為拼接的起始參考面，按預定拼接計劃進行拼接。拼接中應注意各構件的運動平面是平行的，所拼接機構的外伸運動層面數(shù)愈少，機構運動愈平穩(wěn)，為此，建議機構中各構件的運動層面以交錯層的排列方式進行拼接。機構運動方

4、案創(chuàng)新設計實驗臺提供的運動副的拼接方法請參見以下介紹。1）實驗臺機架圖5 實驗臺機架圖實驗臺機架中有5根鉛垂立柱，它們可沿X方向移動。移動時請用雙手扶穩(wěn)立柱、并盡可能使立柱在移動過程中保持鉛垂狀態(tài)，這樣便可以輕松推動立柱。立柱移動到預定的位置后，將立柱上、下兩端的螺栓鎖緊（安全注意事項：不允許將立柱上、下兩端的螺栓卸下，在移動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。將滑塊移動到預定的位置后，用螺栓將滑塊緊定在立柱上。按上述方法即可在X、Y平面內確定活動構件相對機架的連接位置。面對操作者的機架鉛垂面稱為拼接起始參考面或操作面。2）軸相對機架的拼接（圖示中的編號與“機構運動方案創(chuàng)新

5、設計實驗臺零部件清單”序號相同）有螺紋端的軸頸可以插入滑塊28#上的銅套孔內，通過平墊片、防脫螺母34#的連接與機架形成轉動副或與機架固定。若按圖6拼接后，6或8#軸相對機架固定；若不使用平墊片34# ，則6或8#軸相對機架作旋轉運動。拼接者可根據(jù)需要確定是否使用平墊片34#。扁頭軸6#為主動軸、8#為從動軸。該軸主要用于與其它構件形成移動副或轉動副、也可將連桿或盤類零件等固定在扁頭軸頸上，使之成為一個構件。圖6 軸相對機架的拼接圖3）轉動副的拼接（圖示中的編號與“機構運動方案創(chuàng)新設計實驗臺零部件清單”序號相同）若兩連桿間形成轉動副，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，再用壓緊螺栓16#和帶墊片螺栓15#分別與轉動副軸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#件相對另一連桿轉動。圖7 轉動副拼接圖提示：根據(jù)實際拼接層面的需要，14#件可用7#件“轉動副軸-3”替代，由于7#件的軸頸較長，此時需選用相應的運動構件層面限位套17#對構件的運動層面進行限位。 4）移動副的拼接如圖8-1所示，轉滑副軸24#的圓軸端插入連桿11#的長槽中，通過帶墊片的螺栓15#的連接，轉滑副軸24#可與連桿11#形成移動副。圖8-1 移動副的拼接提示：轉滑副軸24#的另一端扁平軸可與其它構件形

7、成轉動副或移動副。根據(jù)拼接的實際需要，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#），將軸固定在機架上，仍后再將連桿11#的長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機架作往復移動支。圖8-2 移動副的拼接提示：根據(jù)實際拼接的需要，若選用的軸頸較長，此時需選用相應的運動構件層面限位套17#對構件的運動層面進行限位。5）滑塊與連桿組成轉動副和移動副的拼接（圖示中的編號與“機構運動方案創(chuàng)新設計實驗臺零部件清單”序號相同）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槽的某一位置形成轉動副。首先用螺栓、螺母21#將固定轉軸塊20#鎖定在連桿11#上，再將轉動副軸13#的圓軸端穿插20#的圓孔及連桿11#的長槽中，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#形成轉動副。將13#扁頭軸頸插入另一連桿的長槽中，將15#旋入13#的扁平軸端面螺孔中，這樣13#與另一連桿11#形成移動副。圖9 滑塊與連桿組成轉動副、移動副的拼接6）固定支座銷軸與機座拼接 如圖2所示，將表1的中固定支座銷軸1插于在機架滑塊的圓孔中，套上墊片固緊螺母即完成安裝 。銷軸裝于機架滑塊的圓孔中的長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運動，構成機架上的固定銷軸。 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運動，構成機架上的活動銷軸。在軸上鍵槽處裝上鍵并套上帶輪，由電機的帶輪帶動即構成主動銷軸。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)實驗組裝效果圖：三、按比例繪制實際拼裝的機構運動方案簡圖，標注構件和運動副數(shù)目，并計算自由度。簡圖及標注如上圖所示。自由度F=3n-2pl-ph =3*7-2*10-0 =1四、對實驗中出現(xiàn)的問題，解決方法進行總結出現(xiàn)的問題：在實驗中由于對機構的組裝不熟悉，對機構組裝的布局不是很細心，出現(xiàn)了部分連桿平面不平行，部分連桿之間的運動平面相互緊貼等問題，導致摩擦力過大以及發(fā)生運動干涉，使實驗不能順利進行。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，最終使機構運動正常運行。五、收獲和體會通過本次實驗，我們對運動副和自由度等概念有了進一步的認識，同時對機構的分析過程有了更深的掌握。雖然我們在實驗前做了充足的準備，但是在試驗過程中還是遇到了一些問題，例如在挑選構件時不能準確把握構件的大小或尺寸，需要試探幾