機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)

1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、概述機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)是各類復(fù)雜機(jī)械設(shè)計(jì)中決定性的一步， 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型一般先通過作圖和 計(jì)算來進(jìn)行， 一般比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)都有多個方案， 需要制作模型來試驗(yàn)和驗(yàn)證， 多次改進(jìn)后才能得到 最佳的方案和參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)所用搭接試驗(yàn)臺能夠任意選擇平面機(jī)構(gòu)類型，組裝調(diào)整機(jī)構(gòu)尺寸等功能， 能夠比較直觀、方便的搭接、驗(yàn)證、調(diào)試、改進(jìn)、確定設(shè)計(jì)方案，較好地改善了在校學(xué)生對平面機(jī)構(gòu) 的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)一般只停留在理論設(shè)計(jì)“紙上談兵”的狀況。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諜C(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型的使用方法及實(shí)驗(yàn)原理。（1）訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計(jì)的能力。（2）加深對平面機(jī)構(gòu)的組成原理及其

2、運(yùn)動特性的理解和感性認(rèn)識。三、實(shí)驗(yàn)原理任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到原動件和機(jī)架上去的方法來組成， 這是機(jī)構(gòu)的 組成原理，也是本實(shí)驗(yàn)的基本原理。桿組的概念、正確拆分桿組及拼裝桿組。1桿組的概念由于平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)目與機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目相等， 因此機(jī)構(gòu)均由 機(jī)架、 原動件和自由度為零的從動件系統(tǒng)通過運(yùn)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(yùn)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(jī)構(gòu)桿級的條件是：F=3n 2Pl-Ph=0。其中構(gòu)件數(shù)n,高副數(shù)Pl和低副數(shù)Ph都必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿組。最簡單的桿組為 n=

3、2，F(xiàn)L=3，稱為II級組，由于桿組中轉(zhuǎn)動副和移動副的配置不同，II級桿組共有五種形式如圖 2-22 所示。III級桿組形式較多，其中 n=4, Fl=6，圖2-23所示為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型已有的幾種常見的III級桿組。2 正確拆分桿組正確拆分桿組的三個步驟：（1）先去掉機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束,有時還要將高副加以低代。（2）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度,確定原動件。（3） 從遠(yuǎn)離原動件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試拆分II 級桿組,若拆不出 II 級組時,再試拆 III 極桿組,即由最低級別桿組向高一級桿組依次拆分,最后剩下原動件和機(jī)架。正確拆 組的判定標(biāo)準(zhǔn)是： 拆去一個桿組或一系列桿組后, 剩余的必須仍為一個完

4、整的機(jī)構(gòu)或若干個與機(jī)架相 聯(lián)的原動件, 不許有不成組的零散構(gòu)件或運(yùn)動副存在, 否則這個桿組拆得不對。 每當(dāng)拆出一個桿組后, 再對剩余機(jī)構(gòu)拆桿組,并按第（3）步驟進(jìn)行,直到全部桿組拆完,只應(yīng)剩下與機(jī)架相聯(lián)的原動件為止。如圖2-24所示機(jī)構(gòu)，先除去 K處的局部自由度，高副低帶，然后，按步驟(2)計(jì)算機(jī)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II級桿組，再拆分出由構(gòu)件 6和7及構(gòu)件3和2，構(gòu)件8和10組成的三個II級桿組，最后剩下原動件1和機(jī)架9。3 正確拼裝桿組根據(jù)擬定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)尺寸，利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動創(chuàng)新方案實(shí)驗(yàn)臺提供的零件按機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳遞順序進(jìn)行

5、拼接。拼接時，首先要分清機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的運(yùn)動平面，并且使各構(gòu)件的運(yùn)動在相互平行的平面內(nèi)進(jìn)行，其目的是避免各運(yùn)動構(gòu)件發(fā)生干涉。然后，以實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架鉛垂面為拼接的起始參考面，所拼 接的構(gòu)件以原動構(gòu)件起始，依運(yùn)動傳遞順序?qū)⒏鳁U組由里(參考面)向外進(jìn)行拼接。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及功用機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)備包括機(jī)架及其組件，分別詳述如下。1 機(jī)架垂立推動、態(tài)。立下兩下兩松即移動上。按占八、'這實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架如圖右所示機(jī)架中有5根鉛柱，它們可沿x方向移動。移動時請用雙手 并盡可能使立柱在移動過程中保持鉛垂?fàn)?柱移動到預(yù)定的位置后，用螺栓將立柱上、 端鎖緊(*安全注意事項(xiàng)：不允許將立柱上、 端的螺栓卸

6、下，在移動立柱前只需將螺栓擰 可)。立柱上的滑塊可沿 y方向移動。將滑塊 到預(yù)定的位置后，用螺栓將滑塊緊定在立柱 圖示方法即可在 x、y平面內(nèi)確定一個固定樣活動構(gòu)件相對機(jī)將滑塊緊定在立柱上。按圖示方法即可在x、y平面內(nèi)確定一個固定點(diǎn)，這樣活動構(gòu)件相對機(jī)架的連接位置就確定了。2 其他組件(1) 凸輪和高副鎖緊彈簧凸輪基圓半徑為18mm從動推桿的行程為 30mm從動件為正弦加速度運(yùn)動規(guī)律；凸輪與從動件的高副形成是依靠彈簧力的鎖合，各4件。(2) 齒輪 模數(shù)2,壓力角20°,齒數(shù)分別為34和42，兩齒輪中心距為 76mm各4件。(3) 齒條 模數(shù)2,壓力角20°,單根齒條全長為

7、422mm為4件。(4) 槽輪撥盤 兩個主動銷，為4件。(5) 槽輪四槽，為1件。(6) 主動軸 動力輸入用軸，軸上有平鍵槽。L為5mm 20mm 35mm 50mm各 4件，L為65mm 為2件。(7) 轉(zhuǎn)動副軸(或滑動)主要用于跨層面(即非相鄰平面)的轉(zhuǎn)動副或動副的形成。L為5mm 30mm分別為6件、4件、3件。(8) 扁頭軸 又稱從動軸，軸上無鍵槽，主要起支撐及傳遞運(yùn)動的作用。L為5mm 20mm 35mm 50mm 65mm分別為16件、12件、12件、10件和8件。L 為 40mm 55mm 各(9) 主動滑塊插件與主動滑塊座固聯(lián)，可組成做直線運(yùn)動的主動滑塊。一件。( 10)主動滑

8、塊座 與直線電機(jī)齒條固連形成主動件，且隨直線電機(jī)齒條作往復(fù)直線運(yùn)動，為 1 件。(11)連桿(或滑塊異向桿)其長槽與滑塊形成移動副，其圓孔與軸形成轉(zhuǎn)動副。 L 為 50mm、100mm 150mm 200mm 250mm 300mm 350mn,各 8 件。(12)壓緊連桿用特制墊片將連桿固定在主動軸或固定軸上時用。血 6.5為16件。( 13)轉(zhuǎn)動副軸(或滑塊)與固定轉(zhuǎn)軸塊配用時間可在連桿長槽的某一選定位置形成轉(zhuǎn)動副或做滑塊。L為5mm 20mm各8件。(14)轉(zhuǎn)動副軸(或滑塊)用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副或作滑塊用，為 16件。( 15)帶墊片螺栓 轉(zhuǎn)動副軸與連桿之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動副或移動副時用帶墊片螺

9、栓連接，用于加長轉(zhuǎn)動副軸或固定軸的軸長，規(guī)格M6,為48件。(16)壓緊螺栓 轉(zhuǎn)動副軸或固定軸與連桿形成同一構(gòu)件時用該壓緊螺栓連接，規(guī)格M6,為48件。( 17)運(yùn)動構(gòu)件層面限位套用于不同構(gòu)件運(yùn)動平面之間的距離限定，避免發(fā)生運(yùn)動構(gòu)件間的運(yùn)輸干涉。L 為 5mm 15mm 30mm 45mm 60mm 分別 35 件、40 件、20 件、20 件、10 件。( 18) 帶輪 大孔軸，用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，為 3 件。( 19) 主動軸帶輪 小孔軸，用于主動軸，為 3 件。( 20)盤桿轉(zhuǎn)動軸 盤類零件或與其他構(gòu)件(如連桿)構(gòu)成轉(zhuǎn)動副時用。L 為 20mm、 35mm、 45mm，分別為 6 件、 6 件

10、、 4 件。( 21 )固定轉(zhuǎn)軸塊 用螺栓將固定轉(zhuǎn)軸塊鎖緊在連桿長槽上，構(gòu)件可與該連桿在選定位置形成轉(zhuǎn) 動副，為 8 件。(22)加長連桿和固定凸輪彈簧用螺栓、螺母用于兩桿加長時鎖緊的連接件，固定彈簧，M10，各為 18 件。( 23)曲柄雙連桿部件偏心輪與活動圓環(huán)形成轉(zhuǎn)動副，且已制作成一組合件，為4 件。( 24)齒條導(dǎo)向板 將齒條夾緊在兩塊齒條導(dǎo)向板之間， 可保證齒輪與齒條的正常嚙合， 為 8 件。( 25)轉(zhuǎn)動副軸(或滑塊)軸的扁頭主要用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副；軸的圓頭主要用于兩構(gòu)件形成移動副，或做滑塊時用，為 16件。(26) 安裝電機(jī)座行程開關(guān)座用內(nèi)六角螺栓、平墊標(biāo)準(zhǔn)件M8X 25,2

11、8，各32件。(27) 內(nèi)六角螺釘標(biāo)準(zhǔn)件M6X 15，為2件，用于將主動滑塊固定在直線電機(jī)齒條上。(28) 內(nèi)六角緊定螺釘標(biāo)準(zhǔn)件M6X 6,為18件。(29) 滑塊 已與機(jī)架相連支撐軸,并在機(jī)架平面內(nèi)沿鉛垂方向上下移動,為64件。(30) 壓緊立柱特制平墊已與機(jī)架相連,用于固定立柱。2 9,為 40件。(31) 固定立柱上滑塊用特制螺母已與機(jī)架相連，M6,為64件。(32) 固定電機(jī)用特制螺母卡在機(jī)架的長槽內(nèi)，可輕松檸緊螺栓固定電機(jī)座，為 18件。(33) 行程開關(guān)支座 2件，并配內(nèi)六角頭螺栓平墊，M5X 15,2 5,各4件。用于行程開關(guān)與其 座的連接,行程開關(guān)的安裝高度可在長孔內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

12、(34) 平墊片使軸相對機(jī)架不轉(zhuǎn)動時用,2 17,為 20件。(35) 防脫螺母 防止軸從機(jī)架上脫出，M12,為76件。( 36)轉(zhuǎn)速電機(jī)座已與電機(jī)相連，為 3 件。( 37)直線電機(jī)座已與電機(jī)相連,為 1 件。(38) 平鍵 主動軸與帶輪的連接，3X 15,為20件。(39) 直線電機(jī)控制器與行程開關(guān)配用， 可控制直線電機(jī)的往復(fù)運(yùn)動行程。前面板為LED顯示方式, 當(dāng)控制器的前面板與操作者是面對面的位置關(guān)系時, 控制器上的發(fā)光管指示直線電機(jī)齒條的位 移方向。 控制器的后面板上置有電源引出線及開關(guān), 與直線電機(jī)相連的 4芯插座、 與行程開關(guān)相連的5 芯插座和 2A 保險管,為 1 件。(40)

13、帶標(biāo)準(zhǔn)件，O型，為3件。(41) 直線電機(jī) 120mm/s , 10r/min 。直線電機(jī)安裝在實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架底部,并可沿機(jī)架底部的長形 槽移動電機(jī)。 直線電機(jī)的長齒條為機(jī)構(gòu)輸入直線運(yùn)動的主動件。 在實(shí)驗(yàn)中, 允許齒條單方向的最大直 線位移為300mm可根據(jù)主動滑塊的位移量確定直線電機(jī)兩行程開關(guān)的相對間方向的最大直線位移為 300mm可根據(jù)主動滑塊的位移確定直線電機(jī)兩行程開關(guān)的相對間距，并且將兩行程開關(guān)的最大安裝間距限制在300mm范圍內(nèi)。直線電機(jī)控制器使用注意事項(xiàng)： 根據(jù)主動滑塊移動的距離， 通過改變離直線電機(jī)較遠(yuǎn)的行程開關(guān)， 來調(diào)節(jié)齒條(相當(dāng)于滑塊)往復(fù)運(yùn)動行程，其可調(diào)節(jié)的最大行程不得大于400mm。故障排除 當(dāng)接通電源開關(guān)，電機(jī)不運(yùn)行，可能是前面板上保護(hù)電機(jī)的熔斷器(2.5A )燒斷。及時告訴指導(dǎo)老師更換新的 2.5A 熔斷器。*注意： 未拼接機(jī)構(gòu)運(yùn)動前、 預(yù)設(shè)直線電機(jī)的工作行程后， 請務(wù)必調(diào)整直線電機(jī)行程開關(guān)的高度， 以確保電機(jī)行程開關(guān)的靈活動作， 從而防止直線電機(jī)齒條脫離電機(jī)主體， 防止組裝零件的損