机构运动方案创新设计实验

1、 机构运运动方案案创新设设计实验验概述机构运动动方案创创新设计计是各类类复杂机机械设计计中决定定性的一一步，机机构的设设计选型型一般先先通过作作图和计计算来进进行，一一般比较较复杂的的机构都都有多个个方案，需要制制作模型型来试验验和验证证，多次次改进后后才能得得到最佳佳的方案案和参数数。本实实验所用用搭接试试验台能能够任意意选择平平面机构构类型，组装调调整机构构尺寸等等功能，能够比比较直观观、方便便的搭接接、验证证、调试试、改进进、确定定设计方方案，较较好地改改善了在在校学生生对平面面机构的的学习和和设计一一般只停停留在理理论设计计“纸上谈谈兵”的状况况。二、实验验目的掌握机构构创新模模型的使

2、使用方法法及实验验原理。（1）训训练学生生的工程程实践动动手能力力，培养养学生创创新意识识及综合合设计的的能力。（2）加加深对平平面机构构的组成成原理及及其运动动特性的的理解和和感性认认识。三、实验验原理任何平面面机构均均可以用用零自由由度的杆杆组依次次连接到到原动件件和机架架上去的的方法来来组成，这是机机构的组组成原理理，也是是本实验验的基本本原理。杆组的概概念、正正确拆分分杆组及及拼装杆杆组。1杆组组的概念念由于平面面机构具具有确定定运动的的条件是是机构的的原动件件数目与与机构的的自由度度数目相相等，因因此机构构均由机机架、原原动件和和自由度度为零的的从动件件系统通通过运动动副联接接而成。

3、将从动动件系统统拆成若若干个不不可再分分的自由由度为零零的运动动链，称称为基本本杆组，简称杆杆组。根据杆组组的定义义，组成成平面机机构杆级级的条件件是：FF=3nn2PL-PH=0。其中构构件数nn，高副副数PLL和低副副数PHH都必须须是整数数。由此此可以获获得各种种类型的的杆组。最简单的的杆组为为n=22，PLL=3，称为III级组组，由于于杆组中中转动副副和移动动副的配配置不同同，III级杆组组共有五五种形式式如图22-222所示。III级级杆组形形式较多多，其中中n=44，PLL=6，图2-23所所示为机机构创新新模型已已有的几几种常见见的IIII级杆杆组。正确拆分分杆组正确拆分分杆组

4、的的三个步步骤：（1）先先去掉机机构中的的局部自自由度和和虚约束束，有时时还要将将高副加加以低代代。（2）计计算机构构的自由由度，确确定原动动件。（3）从从远离原原动件的的一端（即执行行构件）先试拆拆分III级杆组组，若拆拆不出III级组组时，再试试拆IIII极杆杆组，即即由最低低级别杆杆组向高高一级杆杆组依次次拆分，最后剩剩下原动动件和机机架。正正确拆组组的判定定标准是是：拆去去一个杆杆组或一一系列杆杆组后，剩余的的必须仍仍为一个个完整的的机构或或若干个个与机架架相联的的原动件件，不许许有不成成组的零零散构件件或运动动副存在在，否则则这个杆杆组拆得得不对。每当拆拆出一个个杆组后后，再对对剩余

5、机机构拆杆杆组，并并按第（3）步步骤进行行，直到到全部杆杆组拆完完，只应应剩下与与机架相相联的原原动件为为止。如图2-24所所示机构构，先除除去K处处的局部部自由度度，高副副低带，然后，按步骤骤（2）计算机机构的自自由度：F=11，并确确定凸轮轮为原动动件：最最后根据据步骤（3）的的要领，先拆分分出由构构件4和和5组成成的III级杆组组，再拆拆分出由由构件66和7及及构件33和2，构件88和100组成的的三个III级杆杆组，最最后剩下下原动件件1和机机架9。3正确确拼装杆杆组 根据拟拟定的机机构运动动学尺寸寸，利用用机构运运动创新新方案实实验台提提供的零零件按机机构运动动传递顺顺序进行行拼接。

6、拼接时时，首先先要分清清机构中中各构件件所占据据的运动动平面，并且使使各构件件的运动动在相互互平行的的平面内内进行，其目的的是避免免各运动动构件发发生干涉涉。然后后，以实实验台机机架铅垂垂面为拼拼接的起起始参考考面，所所拼接的的构件以以原动构构件起始始，依运运动传递递顺序将将各杆组组由里（参考面面）向外外进行拼拼接。四、实验验设备及及功用机构运动动方案创创新设计计实验台台设备包包括机架架及其组组件，分分别详述述如下。1机架架 实验台台机架如如图右所示机机架中有有5根铅铅垂立柱柱，它们们可沿方向移移动。移移动时请请用双手手推动、并尽可可能使立立柱在移移动过程程中保持持铅垂状状态。立立柱移动动到预

7、定定的位置置后，用用螺栓将将立柱上上、下两两端锁紧紧（*安安全注意意事项：不允许许将立柱柱上、下下两端的的螺栓卸卸下，在在移动立立柱前只只需将螺螺栓拧松松即可）。立柱柱上的滑滑块可沿沿y方向向移动。将滑块块移动到到预定的的位置后后，用螺螺栓将滑滑块紧定定在立柱柱上。按按图示方方法即可可在x、y平面面内确定定一个固固定点，这样活活动构件件相对机机将滑块块紧定在在立柱上上。按图图示方法法即可在在x、yy平面内内确定一一个固定定点，这这样活动动构件相相对机架架的连接接位置就就确定了了。2其他他组件（1）凸凸轮和高高副锁紧紧弹簧 凸轮轮基圆半半径为118mmm，从动动推杆的的行程为为30mmm。从从动

8、件为为正弦加加速度运运动规律律；凸轮轮与从动动件的高高副形成成是依靠靠弹簧力力的锁合合，各44件。（2）齿齿轮 模数22，压力力角200，齿数数分别为为34和和42，两齿轮轮中心距距为766mm。各4件件。（3）齿齿条 模数22，压力力角200，单根根齿条全全长为4422mmm，为为4件。（4）槽槽轮拨盘盘 两两个主动动销，为为4件。（5）槽槽轮 四槽，为1件件。（6）主主动轴 动力力输入用用轴，轴轴上有平平键槽。L为55mm、20mmm、35mmm、50mmm各44件，LL为655mm，为2件件。（7）转转动副轴轴（或滑滑动） 主要要用于跨跨层面（即非相相邻平面面）的转转动副或或动副的的形成

9、。L为55mm、30mmm分别别为6件件、4件件、3件件。（8）扁扁头轴 又称称从动轴轴，轴上上无键槽槽，主要要起支撑撑及传递递运动的的作用。L为55mm、20mmm、35mmm、50mmm、65mmm，分分别为116件、12件件、122件、110件和和8件。（9）主主动滑块块插件 与主主动滑块块座固联联，可组组成做直直线运动动的主动动滑块。L为440mmm、55mmm，各各一件。（10）主动滑滑块座 与直直线电机机齿条固固连形成成主动件件，且随随直线电电机齿条条作往复复直线运运动，为为1件。（11）连杆（或滑块块异向杆杆） 其长槽槽与滑块块形成移移动副，其圆孔孔与轴形形成转动动副。LL为50

10、0mm、1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm，各8件件。（12）压紧连连杆用特特制垫片片 将将连杆固固定在主主动轴或或固定轴轴上时用用。6.55为166件。（13）转动副副轴（或或滑块） 与与固定转转轴块配配用时间间可在连连杆长槽槽的某一一选定位位置形成成转动副副或做滑滑块。LL为5mmm、20mmm，各各8件。（14）转动副副轴（或或滑块） 用用于两构构件形成成转动副副或作滑滑块用，为166件。（15）带垫片片螺栓 转动动副轴与与连杆之之间构成成转动副副或移动动副时用用带垫片片螺栓连连接，用用于加长长转动副副轴或固固定轴的的轴长，规格MM6，为为

11、48件件。（16）压紧螺螺栓 转动副副轴或固固定轴与与连杆形形成同一一构件时时用该压压紧螺栓栓连接，规格MM6，为为48件件。（17）运动构构件层面面限位套套 用用于不同同构件运运动平面面之间的的距离限限定，避避免发生生运动构构件间的的运输干干涉。LL为5mmm、15mmm、30mmm、45mmm、60mmm，分分别355件、440件、20件件、200件、110件。带轮 大孔轴轴，用于于旋转电电机，为为3件。主动轴带带轮 小孔轴轴，用于于主动轴轴，为33件。（20）盘杆转转动轴 盘类类零件或或与其他他构件（如连杆杆）构成成转动副副时用。L为220mmm、35mmm、45mmm，分分别为66件、

12、66件、44件。（21）固定转转轴块 用螺螺栓将固固定转轴轴块锁紧紧在连杆杆长槽上上，构件件可与该该连杆在在选定位位置形成成转动副副，为88件。（22）加长连连杆和固固定凸轮轮弹簧用用螺栓、螺母 用于于两杆加加长时锁锁紧的连连接件，固定弹弹簧，MM10，各为118件。（23）曲柄双双连杆部部件 偏心轮轮与活动动圆环形形成转动动副，且且已制作作成一组组合件，为4件件。（24）齿条导导向板 将齿齿条夹紧紧在两块块齿条导导向板之之间，可可保证齿齿轮与齿齿条的正正常啮合合，为88件。（25）转动副副轴（或或滑块） 轴轴的扁头头主要用用于两构构件形成成转动副副；轴的的圆头主主要用于于两构件件形成移移动副

13、，或做滑滑块时用用，为116件。（26）安装电电机座行行程开关关座用内内六角螺螺栓、平平垫 标准件件M825，8，各各32件件。（27）内六角角螺钉 标准准件M6615，为2件件，用于于将主动动滑块固固定在直直线电机机齿条上上。（28）内六角角紧定螺螺钉 标准件件M66，为为18件件。（29）滑块 已与与机架相相连支撑撑轴，并并在机架架平面内内沿铅垂垂方向上上下移动动，为664件。（30）压紧立立柱特制制平垫 已与与机架相相连，用用于固定定立柱。9，为为40件件。（31）固定立立柱上滑滑块用特特制螺母母 已已与机架架相连，M6，为644件。（32）固定电电机用特特制螺母母 卡卡在机架架的长槽槽

14、内，可可轻松柠柠紧螺栓栓固定电电机座，为188件。（33）行程开开关支座座 22件，并并配内六六角头螺螺栓平垫垫，M5515，5，各各4件。用于行行程开关关与其座座的连接接，行程程开关的的安装高高度可在在长孔内内进行调调节。（34）平垫片片 使使轴相对对机架不不转动时时用，17，为200件。（35）防脱螺螺母 防止轴轴从机架架上脱出出，M112，为为76件件。（36）转速电电机座 已与与电机相相连，为为3件。（37）直线电电机座 已与与电机相相连，为为1件。（38）平键 主动动轴与带带轮的连连接，3315，为200件。（39）直线电电机控制制器 与行程程开关配配用，可可控制直直线电机机的往复复

15、运动行行程。前前面板为为LEDD显示方方式，当当控制器器的前面面板与操操作者是是面对面面的位置置关系时时，控制制器上的的发光管管指示直直线电机机齿条的的位移方方向。控控制器的的后面板板上置有有电源引引出线及及开关，与直线线电机相相连的44芯插座座、与行行程开关关相连的的5芯插插座和22A保险险管，为为1件。（40）带 标准件件，O型型，为33件。（41）直线电电机 1200mm/s，110r/minn。直线线电机安安装在实实验台机机架底部部，并可可沿机架架底部的的长形槽槽移动电电机。直直线电机机的长齿齿条为机机构输入入直线运运动的主主动件。在实验验中，允允许齿条条单方向向的最大大直线位位移为3

16、300mmm，可可根据主主动滑块块的位移移量确定定直线电电机两行行程开关关的相对对间方向向的最大大直线位位移为3300mmm，可可根据主主动滑块块的位移移确定直直线电机机两行程程开关的的相对间间距，并并且将两两行程开开关的最最大安装装间距限限制在3300mmm范围围内。直线电机机控制器器使用注注意事项项：根据据主动滑滑块移动动的距离离，通过过改变离离直线电电机较远远的行程程开关，来调节节齿条（相当于于滑块）往复运运动行程程，其可可调节的的最大行行程不得得大于4400mmm。故障排除除 当当接通电电源开关关，电机机不运行行，可能能是前面面板上保保护电机机的熔断断器（22.5AA）烧断断。及时时告诉指指导老师师更换新新的2.5A熔熔断器。*注意：未拼接接机构运运动前、预设直直线电机机的工作作行程后后，请务务必调整整直线电电机行程程开关的的高度，以确保保电机行行程开关关的灵活活动作，从而防防止直线线电机齿齿条脱离离电机主主体，防防止组装装零件的的