機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)型綜合的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力；2培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)對(duì)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)性能加以評(píng)價(jià)的分析能力。二、實(shí)驗(yàn)原理任何機(jī)構(gòu)都是將基本組依次連接到機(jī)架和原動(dòng)件上而構(gòu)成的。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.多功能移動(dòng)式殘病人浴缸翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（見動(dòng)畫） 上身部缸體翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 要求上身部缸體從水平位置向上翻轉(zhuǎn)至70度，即翻轉(zhuǎn)角為0-70度. 可采用的機(jī)構(gòu)： 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿與上身部缸體固裝在起，帶動(dòng)缸體翻轉(zhuǎn)。由直線電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)桿擺動(dòng)。 雙搖桿機(jī)構(gòu)，上身部缸體作為從動(dòng)搖桿，在主動(dòng)搖桿驅(qū)動(dòng)下作0-70度擺動(dòng). 主動(dòng)桿由直線電機(jī)帶動(dòng)擺動(dòng)。 其它機(jī)構(gòu) 腿部缸體翻轉(zhuǎn)

2、機(jī)構(gòu) 要求腿部缸體從垂直位置向上翻轉(zhuǎn)至水平位置，利用死點(diǎn)保持腿部缸體在水平位置, 借助凸輪機(jī)構(gòu)破壞死點(diǎn)，使腿部缸體在重力作用下復(fù)位。 可采用機(jī)構(gòu)： 雙搖桿機(jī)構(gòu)，腿部缸體作為主動(dòng)搖桿； 其它機(jī)構(gòu)2. 牛頭創(chuàng)床機(jī)構(gòu)（見動(dòng)畫） 要求刨刀（安裝在滑枕上）作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 可采用的機(jī)構(gòu)： 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和滑塊機(jī)構(gòu)組合,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。 其它機(jī)構(gòu)3翻轉(zhuǎn)機(jī)（見動(dòng)畫）要求翻轉(zhuǎn)模板裝在連桿上，模板翻轉(zhuǎn)180度。 四桿機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 其它機(jī)構(gòu)4飛機(jī)起落架要求起落架上輪子從水平位置向下翻轉(zhuǎn)至垂直位置，利用死點(diǎn)使起落架輪子保持在垂直位置。 可采用的機(jī)構(gòu)：

3、四桿機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 其它機(jī)構(gòu)5插床機(jī)構(gòu)要求插刀作垂直上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，向下時(shí)（工作行程）較慢，向上運(yùn)動(dòng)（空程）時(shí)速度較快。 可采用的機(jī)構(gòu)： 雙曲柄機(jī)構(gòu)與曲構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)組合，電機(jī)驅(qū)動(dòng). 其它機(jī)構(gòu) 6沖壓成型機(jī)壓頭作垂直上下直線運(yùn)動(dòng)，以較小功率帶動(dòng)主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊能產(chǎn)生巨大的沖壓力?？刹捎玫臋C(jī)構(gòu)：六桿增力機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng). 其它機(jī)構(gòu)7拉延壓力機(jī)壓邊機(jī)構(gòu) 壓邊滑塊作垂直上下直線運(yùn)動(dòng)，在下極限位置時(shí)，有瞬時(shí)停歇現(xiàn)象；同時(shí)以較小功率帶動(dòng)主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊能產(chǎn)生巨大的沖壓力?？刹捎玫臋C(jī)構(gòu)： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和六桿增力機(jī)構(gòu)串聯(lián)，電機(jī)驅(qū)動(dòng). 其它機(jī)構(gòu)8. 其他自選機(jī)構(gòu)四、實(shí)驗(yàn)方法本搭接實(shí)驗(yàn)是在具有六根立柱的機(jī)架上

4、完成的。配有旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和直線電動(dòng)機(jī)，以輸出直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；配有齒輪、凸輪、帶輪、槽輪等零件，通過搭接可完成直線、旋轉(zhuǎn)、往復(fù)、間歇等運(yùn)動(dòng)傳遞；配有連桿、滑塊座及連接零件，可搭接成各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)搭接完成后可通電運(yùn)轉(zhuǎn)以檢驗(yàn)其創(chuàng)造結(jié)果。一般情況下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)完成機(jī)構(gòu)方案的創(chuàng)造與選型，并仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書后方可進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要零部件功能本搭接實(shí)驗(yàn)在如圖1所示的專用實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)架1上完成的。五根立柱2可在上下橫梁中沿x方向（雙手上下均勻用力）調(diào)整其位置,然后用上下橫梁上的螺栓固定?；瑝K3可在立柱2上沿y方向調(diào)整其位置，然后用其上的內(nèi)六角螺釘固定?；瑝K上的圓孔用于安裝銷軸。電動(dòng)機(jī)以10

5、r/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，它安裝在機(jī)架的后側(cè)的底盤上，其上的主動(dòng)帶輪通過皮帶驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪。從動(dòng)帶輪的軸安裝在滑塊3的圓孔中。搭接機(jī)構(gòu)是在機(jī)架前側(cè)平面上完成的。圖1 機(jī)架1機(jī)架xy2立柱3滑塊4電動(dòng)機(jī)5皮帶傳動(dòng)機(jī)架后側(cè)本實(shí)驗(yàn)配有各種工具、連接用的螺釘、螺帽、墊圈、鍵等。其它主要零部件及其功能請(qǐng)仔細(xì)閱讀表1。表1 主要零件及其功能表標(biāo)號(hào)名稱圖形功能1固定支座銷軸與機(jī)架相連，帶鍵槽的為主動(dòng)銷軸。不帶鍵槽的為從動(dòng)銷軸。2銷軸 用于構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副的連接軸3端螺栓 裝于軸端頭，有臺(tái)肩的可壓緊軸端頭，無(wú)臺(tái)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(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副

6、或移動(dòng)副。5鉸鏈座將其凸臺(tái)坎在連桿4的槽中用3固定，則連桿4的構(gòu)件長(zhǎng)度可任意調(diào)整。6主動(dòng)滑塊 座大孔裝于直線電機(jī)的圓形齒條上并固定，軸孔與銷軸2連接。銷軸2或作主動(dòng)滑塊或與齒條連接。7齒條與齒輪嚙合，構(gòu)成齒輪齒條傳動(dòng)。8齒條護(hù)板通過4個(gè)螺孔與齒條連接，使齒輪與齒條在同一平面上嚙合。9齒輪模數(shù)m=2¸z=28，35，42，56的各3個(gè)10凸輪基圓半徑20mm，升回型，行程30mm11槽輪4槽12撥盤雙銷，銷回轉(zhuǎn)半徑49.5mm六、實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要零部件的拼接（以下圖中標(biāo)號(hào)與表中相同）1固定支座銷軸與機(jī)座拼接 如圖2所示，將表1的中固定支座銷軸1插于在機(jī)架滑塊的圓孔中，套上墊片固緊螺母即完成安

7、裝 。銷軸裝于機(jī)架滑塊的圓孔中的長(zhǎng)度稍大于滑塊的寬度。圖2a) 中的銷軸無(wú)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(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成機(jī)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(duì)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成機(jī)架上的活動(dòng)銷軸。在軸上鍵槽處裝上鍵并套上帶輪，由電機(jī)的帶輪帶動(dòng)即構(gòu)成主動(dòng)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)L可變長(zhǎng)度連桿4連桿4L固定長(zhǎng)度銷軸2端螺栓3鉸鏈座5固緊螺栓a)b)圖3 轉(zhuǎn)動(dòng)幅的連接銷軸22轉(zhuǎn)動(dòng)副的拼接如圖3所示，連桿4的兩個(gè)圓孔間的距離即該連桿的長(zhǎng)度，備有L=22

8、mm,100mm330mm共八種規(guī)格的連桿。如圖3a)所示，將銷軸2穿入兩連桿的孔中，銷軸的兩端面用帶有凸臺(tái)的端螺栓3固定，則兩連桿構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。連桿4連桿4銷軸2端螺栓3連桿4端螺栓3圖4 移動(dòng)幅的連接銷軸2圓柱段的長(zhǎng)度有幾種規(guī)格，較長(zhǎng)的銷軸配以套筒用圖3a)的方法可拼接成由三連桿構(gòu)成的復(fù)合鉸。如所需桿長(zhǎng)不在八種規(guī)格之列，按圖3b)所示安裝可得到任意桿長(zhǎng)的連桿。將銷軸2插入鉸鏈座5的孔中，然后用帶有凸臺(tái)的端螺栓3固定，即得到可與其它連桿相連的銷軸。將鉸鏈座的凸臺(tái)坎入連桿槽中的任意位置旋緊固緊螺栓，則可得到任意桿長(zhǎng)的連桿。3移動(dòng)副的拼接如圖4所示，將帶有扁頭的銷軸2的扁頭坎入連桿的槽中，另一

9、端圓柱插入另一連桿的孔中，銷軸2的兩端頭均用帶有凸臺(tái)的端螺栓固定。該銷軸可在連桿的槽中滑動(dòng)相當(dāng)于滑塊。圖5 主動(dòng)滑塊與電機(jī)軸的拼接直線電機(jī)的輸出齒條（由行程開關(guān)控制其作往復(fù)運(yùn)動(dòng)）（主動(dòng)滑塊座6銷軸2行程開關(guān)碰塊4主動(dòng)滑塊與電機(jī)軸的拼接如圖5所示，直線電動(dòng)機(jī)的圓形齒條以10mm/s的速度輸出直線運(yùn)動(dòng)。并配有控制器及兩個(gè)行程開關(guān)。當(dāng)由滑塊作為原動(dòng)件時(shí)，將主動(dòng)滑塊座6用兩個(gè)六角螺栓連接在圓形齒條上，把銷軸2插入主動(dòng)滑塊座的孔中用埋頭螺釘上緊，銷軸2即可作為主動(dòng)滑塊使用。為產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在銷軸2上裝有控制行程開關(guān)的碰塊。注意，圓形齒條的往復(fù)行程的距離不應(yīng)大于400mm，應(yīng)首先調(diào)整兩個(gè)行程開關(guān)控制方向及

10、位置，切不可使圓形齒條從電機(jī)中滑出，防止機(jī)件損壞。5凸輪與銷軸的安裝如圖6所示，將凸輪10的孔套在裝于機(jī)架滑塊上的固定支座銷軸1上然后用埋頭螺釘固緊。裝于機(jī)架滑塊上的固定支座銷軸1凸輪10圖6 凸輪與銷軸的安裝埋頭螺釘6齒輪與銷軸的安裝如圖7所示，將齒輪9的孔套在裝于機(jī)架滑塊上的固定支座銷軸1上然后用埋頭螺釘固緊。圖7 齒輪與銷軸的安裝裝于機(jī)架滑塊上的固定支座銷軸1埋頭螺釘齒輪97齒條與固定支座銷軸的安裝如圖8a)所示，將齒條7與兩塊（或單塊）齒條護(hù)板8用四個(gè)螺釘固緊，使可保持與之嚙合的齒輪在同一平面運(yùn)動(dòng)。圖8b)為齒條及其護(hù)板的的組裝圖。如圖8c)所示，將齒條組件的槽套在裝于機(jī)架滑塊上的銷軸

11、的扁頭上，并在銷軸的端頭用帶臺(tái)肩的螺栓固緊。則齒條組件可沿銷軸的扁頭移動(dòng)。齒條組件齒條7齒條護(hù)板8齒條組裝a)b)滑塊座圖8 齒條的組裝固定支座銷軸1c)8槽輪機(jī)構(gòu)的安裝如圖9所示，撥盤12上有兩個(gè)撥銷，將撥盤套入裝于機(jī)架滑塊上的固定支座銷軸1，其軸端用端螺栓3固定，使其與固定支座軸銷1一起轉(zhuǎn)動(dòng)。將槽輪11的槽對(duì)準(zhǔn)撥盤的撥銷將其套入固定支座銷軸1中，銷軸1的軸端用端螺栓3固定。裝于機(jī)架滑塊的孔中端螺栓3（不帶臺(tái)肩）槽輪11固定支座銷軸1（主動(dòng)）固定支座軸銷1（從動(dòng)）端螺栓3圖9 槽輪機(jī)構(gòu)的組裝撥盤12撥銷9凸輪機(jī)構(gòu)的安裝如圖10所示，將凸輪10套在裝于機(jī)架滑塊上的固定支座銷軸1，用埋頭螺釘將其

12、與固定支座軸銷1固定，使凸輪可與固定支座軸銷1一起轉(zhuǎn)動(dòng)。將連桿的槽套入兩固定支座軸銷1上，其軸端用帶臺(tái)肩的端螺栓3固定，使連桿可在軸銷1的扁頭上自由滑動(dòng)。彈簧的一端固定于連桿的孔中，另一端套在固定支座銷軸1上，使連桿緊壓在凸輪上，保持凸輪與連桿緊密接觸。固定支座軸銷1（主動(dòng)）埋頭螺釘固定支座軸銷1凸輪10連桿4端螺栓3圖10 凸輪機(jī)構(gòu)的組裝七、實(shí)驗(yàn)步驟為達(dá)到開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維和實(shí)踐動(dòng)手能力之目的，拼接的機(jī)構(gòu)方案原則上應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前由學(xué)生自行完成。該實(shí)驗(yàn)在2學(xué)時(shí)內(nèi)完成。每4人一組完成不少于1個(gè)機(jī)構(gòu)方案的拼裝。1實(shí)驗(yàn)前，根椐文字資料或動(dòng)畫演示的機(jī)構(gòu)功能進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì), 初步畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；2

13、閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，熟悉實(shí)驗(yàn)中所用的設(shè)備、安裝工具和零部件的功能；3 閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，熟悉各傳動(dòng)裝置、各固定支座、移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副的安裝方法；4 按照運(yùn)動(dòng)傳遞的順序，從原動(dòng)機(jī)開始依次拼裝機(jī)構(gòu)；5 仔細(xì)檢查，確認(rèn)拼裝無(wú)誤、連接牢靠后方可通電運(yùn)轉(zhuǎn)；6 仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，判斷是否滿足工藝要求并作出相應(yīng)改進(jìn)；7 根據(jù)要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1按比例繪制拼裝機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)注出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)；2計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度； 3說明該機(jī)構(gòu)是否滿足給定的工藝要求；4分析該機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，如何改進(jìn)？有否代替機(jī)構(gòu)？機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、使學(xué)生鞏固和加深對(duì)課堂講授的基本理論知識(shí)的理

14、解。2、 加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步了解機(jī)構(gòu)組成及運(yùn)動(dòng)特性。3、 增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)，完成從運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)到實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過渡。4、 使學(xué)生掌握現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析。5、 培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具：1、 ZBS-C機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)臺(tái)及組裝機(jī)構(gòu)的配件。2、 組裝、拆卸工具：一字起子（1把）、十字起子（1把）、呆扳手（2把）、內(nèi)六角扳手（2把） 活動(dòng)扳手（1把）、鋼板尺（1把）、卷尺（1個(gè)）、工具盤（1個(gè)） 每組共十件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 每次實(shí)驗(yàn)分成八個(gè)組，每組34人，各組根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及工具設(shè)計(jì)、組裝不同的機(jī)械系統(tǒng)。四、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