機(jī)構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗

1、 機(jī)構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗概述機(jī)構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計是各類復(fù)雜機(jī)械設(shè)計中決定性的一步，機(jī)構(gòu)的設(shè)計選型一般先通過作圖和計算來進(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和驗證，多次改進(jìn)后才能得到最佳的方案和參數(shù)。本實驗所用搭接試驗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、驗證、調(diào)試、改進(jìn)、確定設(shè)計方案，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)計一般只停留在理論設(shè)計“紙上談兵”的狀況。二、實驗?zāi)磕康恼莆諜C(jī)構(gòu)創(chuàng)創(chuàng)新模型型的使用用方法及及實驗原原理。（1）訓(xùn)練練學(xué)生的的工程實實踐動手手能力，培培養(yǎng)學(xué)生生創(chuàng)新意意識及綜綜合設(shè)計計的能力力。（2）加深深對平面面

2、機(jī)構(gòu)的的組成原原理及其其運動特特性的理理解和感感性認(rèn)識識。三、實驗原原理任何平面機(jī)機(jī)構(gòu)均可可以用零零自由度度的桿組組依次連連接到原原動件和和機(jī)架上上去的方方法來組組成，這這是機(jī)構(gòu)構(gòu)的組成成原理，也也是本實實驗的基基本原理理。桿組的概念念、正確確拆分桿桿組及拼拼裝桿組組。1桿組的的概念由于平面機(jī)機(jī)構(gòu)具有有確定運運動的條條件是機(jī)機(jī)構(gòu)的原原動件數(shù)數(shù)目與機(jī)機(jī)構(gòu)的自自由度數(shù)數(shù)目相等等，因此此機(jī)構(gòu)均均由機(jī)架架、原動動件和自自由度為為零的從從動件系系統(tǒng)通過過運動副副聯(lián)接而而成。將將從動件件系統(tǒng)拆拆成若干干個不可可再分的的自由度度為零的的運動鏈鏈，稱為為基本桿桿組，簡簡稱桿組組。根據(jù)桿組的的定義，組組成平面面

3、機(jī)構(gòu)桿桿級的條條件是：F=33n2PL-PH=0。其其中構(gòu)件件數(shù)n，高高副數(shù)PPL和低副副數(shù)PHH都必須須是整數(shù)數(shù)。由此此可以獲獲得各種種類型的的桿組。最簡單的桿桿組為nn=2，PPL=3，稱稱為III級組，由由于桿組組中轉(zhuǎn)動動副和移移動副的的配置不不同，III級桿桿組共有有五種形形式如圖圖2-222所示示。III級桿桿組形式式較多，其其中n=4，PPL=6，圖圖2-223所示示為機(jī)構(gòu)構(gòu)創(chuàng)新模模型已有有的幾種種常見的的IIII級桿組組。正確拆分桿桿組正確拆分桿桿組的三三個步驟驟：（1）先去去掉機(jī)構(gòu)構(gòu)中的局局部自由由度和虛虛約束，有有時還要要將高副副加以低低代。（2）計算算機(jī)構(gòu)的的自由度度，確定

4、定原動件件。（3）從遠(yuǎn)遠(yuǎn)離原動動件的一一端（即即執(zhí)行構(gòu)構(gòu)件）先先試拆分分II級級桿組，若若拆不出出II級級組時，再試拆拆IIII極桿組組，即由由最低級級別桿組組向高一一級桿組組依次拆拆分，最最后剩下下原動件件和機(jī)架架。正確確拆組的的判定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是：拆去一一個桿組組或一系系列桿組組后，剩剩余的必必須仍為為一個完完整的機(jī)機(jī)構(gòu)或若若干個與與機(jī)架相相聯(lián)的原原動件，不不許有不不成組的的零散構(gòu)構(gòu)件或運運動副存存在，否否則這個個桿組拆拆得不對對。每當(dāng)當(dāng)拆出一一個桿組組后，再再對剩余余機(jī)構(gòu)拆拆桿組，并并按第（33）步驟驟進(jìn)行，直直到全部部桿組拆拆完，只只應(yīng)剩下下與機(jī)架架相聯(lián)的的原動件件為止。如圖2-224所示示

5、機(jī)構(gòu)，先先除去KK處的局局部自由由度，高高副低帶帶，然后后，按步步驟（22）計算算機(jī)構(gòu)的的自由度度：F=1，并并確定凸凸輪為原原動件：最后根根據(jù)步驟驟（3）的的要領(lǐng)，先先拆分出出由構(gòu)件件4和55組成的的II級級桿組，再再拆分出出由構(gòu)件件6和77及構(gòu)件件3和22，構(gòu)件件8和110組成成的三個個II級級桿組，最最后剩下下原動件件1和機(jī)機(jī)架9。3正確拼拼裝桿組組 根根據(jù)擬定定的機(jī)構(gòu)構(gòu)運動學(xué)學(xué)尺寸，利利用機(jī)構(gòu)構(gòu)運動創(chuàng)創(chuàng)新方案案實驗臺臺提供的的零件按按機(jī)構(gòu)運運動傳遞遞順序進(jìn)進(jìn)行拼接接。拼接接時，首首先要分分清機(jī)構(gòu)構(gòu)中各構(gòu)構(gòu)件所占占據(jù)的運運動平面面，并且且使各構(gòu)構(gòu)件的運運動在相相互平行行的平面面內(nèi)進(jìn)行行，

6、其目目的是避避免各運運動構(gòu)件件發(fā)生干干涉。然然后，以以實驗臺臺機(jī)架鉛鉛垂面為為拼接的的起始參參考面，所所拼接的的構(gòu)件以以原動構(gòu)構(gòu)件起始始，依運運動傳遞遞順序?qū)⒏鳁U組組由里（參參考面）向向外進(jìn)行行拼接。四、實驗設(shè)設(shè)備及功功用機(jī)構(gòu)運動方方案創(chuàng)新新設(shè)計實實驗臺設(shè)設(shè)備包括括機(jī)架及及其組件件，分別別詳述如如下。1機(jī)架 實實驗臺機(jī)機(jī)架如圖圖右所示機(jī)機(jī)架中有有5根鉛鉛垂立柱柱，它們們可沿方向移移動。移移動時請請用雙手手推動、并并盡可能能使立柱柱在移動動過程中中保持鉛鉛垂?fàn)顟B(tài)態(tài)。立柱柱移動到到預(yù)定的的位置后后，用螺螺栓將立立柱上、下下兩端鎖鎖緊（*安全注注意事項項：不允允許將立立柱上、下下兩端的的螺栓卸卸下

7、，在在移動立立柱前只只需將螺螺栓擰松松即可）。立立柱上的的滑塊可可沿y方方向移動動。將滑滑塊移動動到預(yù)定定的位置置后，用用螺栓將將滑塊緊緊定在立立柱上。按按圖示方方法即可可在x、yy平面內(nèi)內(nèi)確定一一個固定定點，這這樣活動動構(gòu)件相相對機(jī)將將滑塊緊緊定在立立柱上。按按圖示方方法即可可在x、yy平面內(nèi)內(nèi)確定一一個固定定點，這這樣活動動構(gòu)件相相對機(jī)架架的連接接位置就就確定了了。2其他組組件（1）凸輪輪和高副副鎖緊彈彈簧 凸輪基基圓半徑徑為188mm，從從動推桿桿的行程程為300mm。從從動件為為正弦加加速度運運動規(guī)律律；凸輪輪與從動動件的高高副形成成是依靠靠彈簧力力的鎖合合，各44件。（2）齒輪輪 模

8、模數(shù)2，壓壓力角220，齒數(shù)數(shù)分別為為34和和42，兩兩齒輪中中心距為為76mmm。各各4件。（3）齒條條 模模數(shù)2，壓壓力角220，單根根齒條全全長為4422mmm，為為4件。（4）槽輪輪撥盤 兩個個主動銷銷，為44件。（5）槽輪輪 四四槽，為為1件。（6）主動動軸 動力輸輸入用軸軸，軸上上有平鍵鍵槽。LL為5mmm、20mmm、35mmm、50mmm各44件，LL為655mm，為為2件。（7）轉(zhuǎn)動動副軸（或或滑動） 主要要用于跨跨層面（即即非相鄰鄰平面）的的轉(zhuǎn)動副副或動副副的形成成。L為為5mmm、30mmm分別別為6件件、4件件、3件件。（8）扁頭頭軸 又稱從從動軸，軸軸上無鍵鍵槽，主主

9、要起支支撐及傳傳遞運動動的作用用。L為為5mmm、20mmm、35mmm、50mmm、65mmm，分分別為116件、112件、112件、110件和和8件。（9）主動動滑塊插插件 與主動動滑塊座座固聯(lián)，可可組成做做直線運運動的主主動滑塊塊。L為為40mmm、55mmm，各各一件。（10）主主動滑塊塊座 與直線線電機(jī)齒齒條固連連形成主主動件，且且隨直線線電機(jī)齒齒條作往往復(fù)直線線運動，為為1件。（11）連連桿（或或滑塊異異向桿） 其長長槽與滑滑塊形成成移動副副，其圓圓孔與軸軸形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副。LL為500mm、1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm，各各8件。

10、（12）壓壓緊連桿桿用特制制墊片 將連連桿固定定在主動動軸或固固定軸上上時用。6.5為16件。（13）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸（或滑滑塊） 與固固定轉(zhuǎn)軸軸塊配用用時間可可在連桿桿長槽的的某一選選定位置置形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副或或做滑塊塊。L為為5mmm、20mmm，各各8件。（14）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸（或滑滑塊） 用于于兩構(gòu)件件形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副或或作滑塊塊用，為為16件件。（15）帶帶墊片螺螺栓 轉(zhuǎn)動副副軸與連連桿之間間構(gòu)成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副或或移動副副時用帶帶墊片螺螺栓連接接，用于于加長轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸或固定定軸的軸軸長，規(guī)規(guī)格M66，為448件。（16）壓壓緊螺栓栓 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸或固定定軸與連連桿形成成同一構(gòu)構(gòu)件時用用該壓緊緊螺栓連連

11、接，規(guī)規(guī)格M66，為448件。（17）運運動構(gòu)件件層面限限位套 用于于不同構(gòu)構(gòu)件運動動平面之之間的距距離限定定，避免免發(fā)生運運動構(gòu)件件間的運運輸干涉涉。L為為5mmm、15mmm、30mmm、45mmm、60mmm，分分別355件、440件、220件、220件、110件。帶輪 大大孔軸，用用于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電機(jī)，為為3件。主動軸帶輪輪 小小孔軸，用用于主動動軸，為為3件。（20）盤盤桿轉(zhuǎn)動動軸 盤類零零件或與與其他構(gòu)構(gòu)件（如如連桿）構(gòu)構(gòu)成轉(zhuǎn)動動副時用用。L為為20mmm、35mmm、45mmm，分分別為66件、66件、44件。（21）固固定轉(zhuǎn)軸軸塊 用螺栓栓將固定定轉(zhuǎn)軸塊塊鎖緊在在連桿長長槽上，構(gòu)構(gòu)件

12、可與與該連桿桿在選定定位置形形成轉(zhuǎn)動動副，為為8件。（22）加加長連桿桿和固定定凸輪彈彈簧用螺螺栓、螺螺母 用于兩兩桿加長長時鎖緊緊的連接接件，固固定彈簧簧，M110，各各為188件。（23）曲曲柄雙連連桿部件件 偏偏心輪與與活動圓圓環(huán)形成成轉(zhuǎn)動副副，且已已制作成成一組合合件，為為4件。（24）齒齒條導(dǎo)向向板 將齒條條夾緊在在兩塊齒齒條導(dǎo)向向板之間間，可保保證齒輪輪與齒條條的正常常嚙合，為為8件。（25）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副軸軸（或滑滑塊） 軸的的扁頭主主要用于于兩構(gòu)件件形成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副；軸的圓圓頭主要要用于兩兩構(gòu)件形形成移動動副，或或做滑塊塊時用，為為16件件。（26）安安裝電機(jī)機(jī)座行程程開關(guān)座座用內(nèi)六六角

13、螺栓栓、平墊墊 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件MM825，8，各各32件件。（27）內(nèi)內(nèi)六角螺螺釘 標(biāo)準(zhǔn)件件M615，為為2件，用用于將主主動滑塊塊固定在在直線電電機(jī)齒條條上。（28）內(nèi)內(nèi)六角緊緊定螺釘釘 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件MM66，為為18件件。（29）滑滑塊 已與機(jī)機(jī)架相連連支撐軸軸，并在在機(jī)架平平面內(nèi)沿沿鉛垂方方向上下下移動，為為64件件。（30）壓壓緊立柱柱特制平平墊 已與機(jī)機(jī)架相連連，用于于固定立立柱。9，為為40件件。（31）固固定立柱柱上滑塊塊用特制制螺母 已與與機(jī)架相相連，MM6，為為64件件。（32）固固定電機(jī)機(jī)用特制制螺母 卡在在機(jī)架的的長槽內(nèi)內(nèi)，可輕輕松檸緊緊螺栓固固定電機(jī)機(jī)座，為為18件件。（33）行

14、行程開關(guān)關(guān)支座 2件件，并配配內(nèi)六角角頭螺栓栓平墊，MM515，5，各各4件。用用于行程程開關(guān)與與其座的的連接，行行程開關(guān)關(guān)的安裝裝高度可可在長孔孔內(nèi)進(jìn)行行調(diào)節(jié)。（34）平平墊片 使軸軸相對機(jī)機(jī)架不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動時用用，17，為為20件件。（35）防防脫螺母母 防防止軸從從機(jī)架上上脫出，MM12，為為76件件。（36）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速電機(jī)機(jī)座 已與電電機(jī)相連連，為33件。（37）直直線電機(jī)機(jī)座 已與電電機(jī)相連連，為11件。（38）平平鍵 主動軸軸與帶輪輪的連接接，315，為為20件件。（39）直直線電機(jī)機(jī)控制器器 與與行程開開關(guān)配用用，可控控制直線線電機(jī)的的往復(fù)運運動行程程。前面面板為LLED顯顯示方式式，當(dāng)控

15、控制器的的前面板板與操作作者是面面對面的的位置關(guān)關(guān)系時，控控制器上上的發(fā)光光管指示示直線電電機(jī)齒條條的位移移方向。控控制器的的后面板板上置有有電源引引出線及及開關(guān)，與與直線電電機(jī)相連連的4芯芯插座、與與行程開開關(guān)相連連的5芯芯插座和和2A保險險管，為為1件。（40）帶帶 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件，OO型，為為3件。（41）直直線電機(jī)機(jī) 1120mmm/ss，100r/mmin。直直線電機(jī)機(jī)安裝在在實驗臺臺機(jī)架底底部，并并可沿機(jī)機(jī)架底部部的長形形槽移動動電機(jī)。直直線電機(jī)機(jī)的長齒齒條為機(jī)機(jī)構(gòu)輸入入直線運運動的主主動件。在在實驗中中，允許許齒條單單方向的的最大直直線位移移為3000mmm，可根根據(jù)主動動滑塊的的位移

16、量量確定直直線電機(jī)機(jī)兩行程程開關(guān)的的相對間間方向的的最大直直線位移移為3000mmm，可根根據(jù)主動動滑塊的的位移確確定直線線電機(jī)兩兩行程開開關(guān)的相相對間距距，并且且將兩行行程開關(guān)關(guān)的最大大安裝間間距限制制在3000mmm范圍內(nèi)內(nèi)。直線電機(jī)控控制器使使用注意意事項：根據(jù)主主動滑塊塊移動的的距離，通通過改變變離直線線電機(jī)較較遠(yuǎn)的行行程開關(guān)關(guān)，來調(diào)調(diào)節(jié)齒條條（相當(dāng)當(dāng)于滑塊塊）往復(fù)復(fù)運動行行程，其其可調(diào)節(jié)節(jié)的最大大行程不不得大于于4000mm。故障排除 當(dāng)接接通電源源開關(guān)，電電機(jī)不運運行，可可能是前前面板上上保護(hù)電電機(jī)的熔熔斷器（2.5A）燒斷。及時告訴指導(dǎo)老師更換新的2.5A熔斷器。*注意：未未拼接機(jī)機(jī)構(gòu)運動動前、預(yù)預(yù)設(shè)直線線電機(jī)的的工作行行程后，請請務(wù)必調(diào)調(diào)整直線線電機(jī)行行程開關(guān)關(guān)的高度度，以確確保電機(jī)機(jī)行程開開關(guān)的靈靈活動作作，從而而防止直直線電機(jī)機(jī)齒條脫脫離電機(jī)機(jī)主體，防防止組裝裝零件的的損壞及及