實驗四-機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗

1、實驗四機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗、實驗?zāi)康?、加深學(xué)生對平面機構(gòu)的組成原理認(rèn)識，進(jìn)一步了解機構(gòu)組成及運動特性。2、訓(xùn)練學(xué)生的工程實踐動手能力。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。、實驗設(shè)備及工具1、JKZB-n機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗臺。附件：齒輪、齒條、槽輪、凸輪、轉(zhuǎn)動軸、連桿、各種連接 組合零部件等。2、裝拆工具：十字起子、活動扳手、內(nèi)六角扳手、鋼板尺、卷尺等。3、學(xué)生自備草稿紙、筆、繪圖工具等。三、實驗要求1、每23人一組，每一組實驗前擬一份機構(gòu)運動設(shè)計方案，實驗后提交新設(shè)計方案2、 完成實驗后各組將機械零部件“物復(fù)原位，老師驗收前方可離去3、每人完成一份實驗報告。四、實驗原理和方法根據(jù)平面機構(gòu)的組

2、成原理：任何平面機構(gòu)都可以由假設(shè)干個根本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上而構(gòu) 成，故可通過選定的機構(gòu)類型，拼裝該機構(gòu)并進(jìn)行分析。五、實驗內(nèi)容1、自行到實驗室熟悉本實驗中的實驗裝置，各種零部件、裝拆工具的功能；了解機構(gòu)的拼接方法，擬 訂自已的機構(gòu)運動方案的拼接步驟。2、自擬或課本提供的機構(gòu)運動方案做為拼接對象。3. 拼接機構(gòu) , 將各根本桿組按運動傳遞規(guī)律順序拼接到原動件和機架上。4繪制運動簡圖，分析所拼接的平面機構(gòu)。5根據(jù)平面機構(gòu)的組成原理， 利用常用的零部件拼接調(diào)整， 設(shè)計一種具有新型的帶創(chuàng)造創(chuàng)造性的組合機 構(gòu)。每一組提交一份機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方案。6最后把組合機構(gòu)安裝在實驗平臺上， 進(jìn)行測試分析、

3、運動分析、 實驗結(jié)果分析、 擬定這次實驗的步驟， 并寫出實驗報告。六、實驗方法與步驟1. 學(xué)生使用“機構(gòu)創(chuàng)新組合設(shè)計實驗臺提供的各種零件。按照自己的運動方案簡圖，先在桌面上進(jìn)行 機構(gòu)的初步試驗組裝，這一步的目的是桿件分層。一方面為了使各個桿件在互相平行的平面內(nèi)運動，一 一方面為了防止各個桿件，各個運動副之間發(fā)生運動干預(yù)。2. 按照上一步驟試驗好的分層方案，從最里層開始，依次將各個桿件組裝連接到機架上。選取構(gòu)件桿， 連接轉(zhuǎn)動副或移動副。凸輪。齒輪。齒條與桿件用轉(zhuǎn)動副連接，凸輪。齒輪。齒條與桿件用移動副連接， 桿件以轉(zhuǎn)動副的形式與機架相連，桿件以移動副的形式與機架相連，最后組裝連接輸入轉(zhuǎn)動的原動件

4、或 輸入移動的原動件。3. 根據(jù)輸入運動的形式選擇原動件。 假設(shè)輸入運動為轉(zhuǎn)動 工程實際中以柴油機， 電動機等為動力的情況 ， 那么選用雙軸承式主動定鉸鏈軸或蝸桿為原動件， 并使用電機通過軟軸聯(lián)軸器進(jìn)行驅(qū)動。 假設(shè)輸入運動為 移 動工程實際中以油缸，氣缸等為動力的情況 ，可選用適當(dāng)行程的氣缸驅(qū)動，用軟管連接好氣缸，氣控 組件和空氣壓縮機并進(jìn)行空載形成實驗。4. 試用手動的方式搖動或推動原動件，觀察整個機構(gòu)各個桿，副的運動，確定運動沒有干預(yù)后，安裝電 動機，用柔性聯(lián)軸節(jié)將電機與機構(gòu)相連，或安裝氣缸，用附件將氣缸與機構(gòu)相連。5. 檢查無誤后，接通電源試機6. 觀察機構(gòu)系統(tǒng)的運動，對機構(gòu)系統(tǒng)的工作到

5、位情況，運動學(xué)及動力學(xué)特性作出定性的分析和評價。一 般包括如下幾個方面： 各個桿、副是否發(fā)生干預(yù) 有無形成運動副的兩構(gòu)件的運動不在一個平面，因而出現(xiàn)摩擦力過大的現(xiàn)象 輸入轉(zhuǎn)動的原動件是否為曲柄。 輸出構(gòu)件是否具有急回回特性。 機構(gòu)的運動是否連續(xù)。 最小傳動角或最大壓力角是否超過其許用值。 機構(gòu)運動過程中是否產(chǎn)生剛性沖擊或柔性沖擊。 機構(gòu)是否符合設(shè)計要求、是否運動到位、靈活可靠。 多自由度機構(gòu)的幾個原動件，能否使整個機構(gòu)實現(xiàn)良好的協(xié)調(diào)動作。 動力元件的選用及安裝是否合理，是否按預(yù)定的要求正常工作。7. 假設(shè)觀察到機構(gòu)系統(tǒng)運動出現(xiàn)問題，那么必須按前述步驟進(jìn)行組裝調(diào)整，直到該模型機構(gòu)完全按照設(shè)計 要

6、求靈活、可靠地運動。8. 至此已經(jīng)用實驗方法確定了設(shè)計方案和參數(shù)，再測繪自己組裝的模型，換算出實際尺寸，填寫實驗 報告，包括按比例繪制正規(guī)的機構(gòu)運動簡圖，標(biāo)注全部參數(shù)，計算自由度，劃分桿組，簡述各項評價情 況，指出自己有所創(chuàng)新之處，指出缺乏之處并簡述改良的設(shè)想。七、完成實驗報告根據(jù)學(xué)院的實驗報告內(nèi)容完成此次設(shè)計型實驗的實驗報告。1、實驗?zāi)康募皩嶒瀮?nèi)容。2、實驗儀器及工具、設(shè)備。3、根據(jù)實驗臺現(xiàn)有的機構(gòu)，繪制機構(gòu)運動簡圖；并進(jìn)行分析。4、 自擬或課本提供的機構(gòu)運動方案做為拼接對象，進(jìn)行機構(gòu)實際拼接。 根據(jù)實際拼接結(jié)果， 進(jìn)行自由度 的計算，并答復(fù)此機構(gòu)的功能？5、通過此實驗學(xué)到了什么？有什么感想

7、和體會？ 將組合是圖片打印出來。包括每組的組合圖片、和實驗平臺圖片、最終搭建的機構(gòu)實物圖片。黏貼在實 驗報告的相應(yīng)位置。附錄： 機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺提供的運動副拼接方法參見以下各圖所示。1實驗臺機架：如圖 4-5實驗臺機架中有 5根鉛垂立柱，均可沿 X 方向移動。移動前應(yīng)旋松在電機側(cè)安裝在上、下橫梁上的立 柱緊固螺釘，并用雙手移動立柱到需要的位置后，應(yīng)將立柱與上或下橫梁靠緊再旋緊立柱緊固螺釘 立柱與橫梁不靠緊旋緊螺釘時會使立柱在 X 方向發(fā)生偏移 。注：立柱緊固螺釘只需旋松既可，不允許將其旋下。立柱上的滑塊可在立柱上沿 Y方向移動，要移動立柱上的滑塊，只需將滑塊上的內(nèi)六角平頭緊定螺釘旋松

8、即可該緊定螺釘在靠近電機側(cè)按上述方法移動立柱和滑塊，就可在機架的X、Y平面內(nèi)確定固定鉸鏈的位置。電機電鱷圖4-5實驗臺機架圖2 主、從動軸與機架的連接以下圖各零件編號與“機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺組件清單序號相同，后述各圖均相同如圖4-638MH2圖4-6 主、從動軸與機架的連接22不裝按上圖方法將軸聯(lián)接好后，主或從動軸相對機架不能轉(zhuǎn)動，與機架成為剛性聯(lián)接；假設(shè)件 配，那么主或從動軸可以相對機架作旋轉(zhuǎn)運動。3轉(zhuǎn)動副的連接:陽或20圖4-7轉(zhuǎn)動副連接圖按圖示聯(lián)接好后，采用件19聯(lián)接端連桿與件9無相對運動，采用件20聯(lián)接端連桿與件9可相對轉(zhuǎn)動, 從而形成兩連桿的相對旋轉(zhuǎn)運動。4移動副的連接:9(+

9、 I-；圖4-8 移動副連接圖如圖聯(lián)接，可在連桿任意位置形成-鉸鏈，且件9如圖裝配，就可在鉸鏈座I上形成回轉(zhuǎn)副或形成回 轉(zhuǎn)-移動副。6活動鉸鏈座n的安裝:圖4-10活動鉸鏈座n的連接圖如圖連接，可在連桿任意位置形成鉸鏈，從而形成-回轉(zhuǎn)副。1復(fù)合鉸鏈I的安裝：或轉(zhuǎn)-移動副復(fù)合鉸鏈I的連接圖或：用帶墊片螺栓將復(fù)合鉸鏈I銃平端插入連桿長槽中時構(gòu)成移動副，而聯(lián)接螺栓均應(yīng)用帶墊片螺栓。2復(fù)合鉸鏈n的安裝:圖4-12復(fù)合鉸鏈n的連接圖帶墊片慷栓復(fù)合鉸鏈n聯(lián)接好后，可構(gòu)成四構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈。9齒輪與主從動軸的連接圖：圖4-13齒輪與主從動軸的連接圖10凸輪與主從動軸的連接圖:237圖4-14凸輪與主從動軸

10、的連接圖11凸輪副連接圖:37M10圖4-15 凸輪副連接圖按圖示連接后，連桿與主從動軸間可相對移動，并由彈簧12槽輪機構(gòu)連接：23保持咼副的接觸。圖4-16槽輪機構(gòu)連接圖注：撥盤裝入主動軸后，應(yīng)在撥盤上擰入緊定螺釘37,使撥盤與主動軸無相對運動；同時槽輪裝入13齒條相對機架的連接:圖4-17齒條相對機架的連接圖如圖連接后，齒條可相對機架作直線移動；旋松滑塊上的內(nèi)六角螺釘，滑塊可在立柱上沿Y方向相對移動齒條護(hù)板保證齒輪工作位置。14主動滑塊與直線電機軸的連接：當(dāng)由滑塊作為主動件時，將主動滑塊座與直線電機軸 齒條固連即可，并完成如圖示連接就可形成主動滑塊。五、實驗拼接典型方案例如：機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)

11、計實驗，其運動方案可由學(xué)生構(gòu)思平面機構(gòu)運動簡圖進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思并完成方案的拼 接，到達(dá)開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維的目的。實驗也可選用工程機械中應(yīng)用的各種平面機構(gòu)，根據(jù)機構(gòu)運動簡圖，進(jìn)行拼接實驗。該實驗臺提供的配件可完成不少于40種機構(gòu)運動方案的拼接實驗。實驗時每臺架可由34名學(xué)生一組，完成不少于1種/每人的不同機構(gòu)運動方案的拼接設(shè)計實驗。以下工程機械中的各種機構(gòu)中選擇拼接方案典型例如，僅供參考。1、內(nèi)燃機機構(gòu)：機構(gòu)組成：曲柄滑塊與搖桿滑塊組合而成的機構(gòu)。工作特點：當(dāng)曲柄1作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，滑塊 6作往復(fù)直線移動，同時搖桿 3作往復(fù)擺動帶動滑塊 5作 往復(fù)直線移動。該機構(gòu)用于內(nèi)燃機中，滑塊 6在壓力氣體作用下作

12、往復(fù)直線運動故滑塊6是實際的主動件，帶動曲柄1回轉(zhuǎn)并使滑塊5往復(fù)運動使壓力氣體通過不同路徑進(jìn)入滑塊6的左、右端并實現(xiàn)排氣。2、精壓機機構(gòu):11 機和圖5-2精壓機機構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)和兩個對稱的搖桿滑塊機構(gòu)所組成。對稱局部由桿件 4宀5宀6 t 7和桿件8t9t 10t 7兩局部組成，其中一局部為虛約束。工作特點：當(dāng)曲柄1連續(xù)轉(zhuǎn)動時，滑塊 3上、下移動，通過桿4t5t6使滑塊7作上下移動，完成物 料的壓緊。對稱局部 8t 9t 10t 7作用是使構(gòu)件7平穩(wěn)下壓，使物料受載均衡。用途：如鋼板打包機，紙板打包機，棉花打捆、剪板機等均可采用此機構(gòu)完成預(yù)期工作。3、牛頭刨床機構(gòu)：圖5-3

13、(b)牛頭刨床機構(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。機構(gòu)組成：牛頭刨床機構(gòu)由擺動導(dǎo)桿機構(gòu)與雙滑塊機構(gòu)組成。只是在圖a中，構(gòu)件2、3、4組成兩個同方位的移動副，且構(gòu)件 3與其它構(gòu)件組成移動副兩次；而圖 b那么是將圖a中D點滑塊移至A點， 使A點移動副在箱底處，易于潤滑，使移動副摩擦損失減少。機構(gòu)工作性能得到改善。圖a和圖b所示機構(gòu)的運動特性完全相同。工作特點：當(dāng)曲柄 1回轉(zhuǎn)時，導(dǎo)桿3繞點A擺動并具有急回性質(zhì)，使桿 5完成往復(fù)直線運動，并具 有工作行程慢，非工作行程快回的特點。4、兩齒輪-曲柄搖桿機構(gòu)：圖5-4 齒輪-曲柄搖桿機構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)和

14、齒輪機構(gòu)組成，其中齒輪5與搖桿2形成剛性聯(lián)接。工作特點：當(dāng)曲柄 1回轉(zhuǎn)時，連桿2驅(qū)動搖桿3擺動，從而通過齒輪 5與齒輪4的嚙合驅(qū)動齒輪 4 回轉(zhuǎn)。由于擺桿3往復(fù)擺動，從而實現(xiàn)齒輪 4的往復(fù)回轉(zhuǎn)。5、兩齒輪-曲柄擺塊機構(gòu):圖5-5齒輪-曲柄擺塊機構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由齒輪機構(gòu)和曲柄擺塊機構(gòu)組成。其中齒輪1與桿2可相對轉(zhuǎn)動，而齒輪 4那么裝在鉸鏈B點并與導(dǎo)桿3固聯(lián)。工作特點：桿2作圓周運動，為曲柄通過連桿使擺塊擺動從而改變連桿的姿態(tài)使齒輪4帶動齒輪1作相對曲柄的同向回轉(zhuǎn)與逆向回轉(zhuǎn)。6、噴氣織機開口機構(gòu):圖5-6 噴氣織機開口機構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄擺塊機構(gòu)，齒輪-齒條機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)組合而成，其

15、中齒條與導(dǎo)桿BC固聯(lián)，搖桿DD與齒輪G固聯(lián)。工作特點：曲柄 AB以等角速度回轉(zhuǎn)，帶動導(dǎo)桿 BC隨擺塊擺動的同時與擺塊作相對移動，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，與齒輪G固聯(lián)在一起 的桿DD隨之運動，通過連桿 DF ( D F )使滑塊作上、下往復(fù)運動。組合機構(gòu)中，齒條E的運動是由移動和轉(zhuǎn)動合成的復(fù)合運動，而齒輪 G的運動就取決于這兩種運動的合成。7、雙滑塊機構(gòu):機構(gòu)組成：該機構(gòu)由雙滑塊組成，可看成由曲柄滑塊機構(gòu)A-B-C構(gòu)成，從而將滑塊 4視做虛約束。工作特點：當(dāng)曲柄1作勻速轉(zhuǎn)動時，滑塊 3、4均作直線運動，同時，桿件 2上任一點的軌跡為一橢 圓

16、。應(yīng)用舉例：橢圓畫器和劍桿織機引緯機構(gòu)。8、沖壓機構(gòu):g tn)圖5-8 沖壓機構(gòu)AD桿與齒輪1固聯(lián)，BC機構(gòu)組成：該機構(gòu)由齒輪機構(gòu)與對稱配置的兩套曲柄滑塊機構(gòu)組合而成, 桿與齒輪2固聯(lián)。組成要求：Zi=Z2 ； AD=BC ；工作特點：齒輪1勻速轉(zhuǎn)動，帶動齒輪2回轉(zhuǎn)，從而通過連桿3、4驅(qū)動桿5上下直線運動完成預(yù)定 功能。該機構(gòu)可拆去桿件 5，而E點運動軌跡不變，故該機構(gòu)可用于因受空間限制無法安置滑槽但又須獲 得直線進(jìn)給的自動機械中。而且對稱布置的曲柄滑塊機構(gòu)可使滑塊運動受力狀態(tài)好。應(yīng)用：此機構(gòu)可用于沖壓機、充氣泵、自動送料機中。9、插床機構(gòu)：圖5-9 插床機構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)與

17、正置曲柄滑塊機構(gòu)構(gòu)成。工作特點：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動，通過滑塊 2帶動從動桿3繞B點回轉(zhuǎn)，通過連桿 4驅(qū)動滑塊5作直線移動。由于導(dǎo)桿機構(gòu)驅(qū)動滑塊5往復(fù)運動時對應(yīng)的曲柄 1轉(zhuǎn)角不同，故滑塊 5具有急回特性。應(yīng)用：此機構(gòu)可用于刨床和插床等機械中。10、篩料機構(gòu)：圖5-10篩料機構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)構(gòu)成。工作特點：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動，通過搖桿3和連桿4帶動滑塊5作往復(fù)直線運動，由于曲柄搖桿機構(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-連桿組合機構(gòu):EF與齒輪為固聯(lián)構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和曲柄連桿機構(gòu)以及齒輪齒條機構(gòu)組成，且曲柄 件。工作特

18、點：凸輪為主動件勻速轉(zhuǎn)動，通過搖桿 2、連桿3使齒輪4回轉(zhuǎn)，通過齒輪 4與齒條5的嚙 合使齒條5作直線運動，由于凸輪輪廓曲線和行程限制和各桿件的尺寸制約關(guān)系，齒輪 4只能作往復(fù)轉(zhuǎn) 動，從而使齒條5作往復(fù)直線移動。應(yīng)用：此機構(gòu)用于粗梳毛紡細(xì)紗機鋼領(lǐng)板運動的傳動機構(gòu)。12、凸輪-五連桿機構(gòu):圖5-12 凸輪-五連桿機構(gòu)機構(gòu)組成：該機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)構(gòu)成,其中凸輪與主動曲柄1固聯(lián)，又與擺桿4構(gòu)成高副。工作特點：凸輪1勻速回轉(zhuǎn)，通過桿 1和桿3將運動傳遞給桿 2,從而桿2的運動是兩種運動的合成運動，因此連桿 2上的C點可以實現(xiàn)給定的運動軌跡。13、行程放大機構(gòu):機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)和齒輪齒條機構(gòu)組成，其中齒條5固定為機架，齒輪4為移動件。工作特點：曲柄1勻速轉(zhuǎn)動，連桿上 C點作直線運動，通過齒輪 3帶動齒條4作直線移動，齒條 4 的移動行程是 C點行程的兩倍，故為行程放大機構(gòu)。注：