实验四-机构创新组合设计实验

实验四机构创新组合设计实验

一、实验目的

1、加深学生对平面机构的组成原理认识,进一步了解机构组成及运动特性。

2、训练学生的工程实践动手能力。培养学生创新意识及综合设计的能力。

二、实验设备及工具

1、JKZB-Ⅱ机构创新组合设计实验台。附件：齿轮、齿条、槽轮、凸轮、转动轴、连杆、各种连接组合零部件等。

2、装拆工具：十字起子、活动扳手、内六角扳手、钢板尺、卷尺等。

3、学生自备草稿纸、笔、绘图工具等。

三、实验要求

1、每2～3人一组,每一组实验前拟一份机构运动设计方案,实验后提交新设计方案.

2、完成实验后各组将机械零部件“物还原位”,老师验收后方可离去.

3、每人完成一份实验报告。

四、实验原理和方法

根据平面机构的组成原理：任何平面机构都可以由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上而构成，故可通过选定的机构类型，拼装该机构并进行分析。

五、实验内容

1、自行到实验室熟悉本实验中的实验装置，各种零部件、装拆工具的功能；了解机构的拼接方法，拟订自已的机构运动方案的拼接步骤。

2、自拟或课本提供的机构运动方案做为拼接对象。

3.拼接机构,将各基本杆组按运动传递规律顺序拼接到原动件和机架上。

4．绘制运动简图，分析所拼接的平面机构。

5．根据平面机构的组成原理，利用常用的零部件拼接调整，设计一种具有新型的带发明创造性的组合机构。每一组提交一份机构创新设计方案。

6．最后把组合机构安装在实验平台上，进行测试分析、运动分析、实验结果分析、拟定这次实验的步骤，并写出实验报告。

六、实验方法与步骤

1.学生使用“机构创新组合设计实验台”提供的各种零件。按照自己的运动方案简图，先在桌面上进行机构的初步试验组装，这一步的目的是杆件分层。一方面为了使各个杆件在互相平行的平面内运动，一一方面为了避免各个杆件，各个运动副之间发生运动干涉。

2.按照上一步骤试验好的分层方案，从最里层开始，依次将各个杆件组装连接到机架上。选取构件杆，连接转动副或移动副。凸轮。齿轮。齿条与杆件用转动副连接，凸轮。齿轮。齿条与杆件用移动副连接，杆件以转动副的形式与机架相连，杆件以移动副的形式与机架相连，最后组装连接输入转动的原动件或输入移动的原动件。

3.根据输入运动的形式选择原动件。若输入运动为转动（工程实际中以柴油机，电动机等为动力的情况），则选用双轴承式主动定铰链轴或蜗杆为原动件，并使用电机通过软轴联轴器进行驱动。若输入运动为移动（工程实际中以油缸，气缸等为动力的情况），可选用适当行程的气缸驱动，用软管连接好气缸，气控组件和空气压缩机并进行空载形成实验。

4.试用手动的方式摇动或推动原动件，观察整个机构各个杆，副的运动，确定运动没有干涉后，安装电动机，用柔性联轴节将电机与机构相连，或安装气缸，用附件将气缸与机构相连。

5.检查无误后，接通电源试机

6.观察机构系统的运动，对机构系统的工作到位情况，运动学及动力学特性作出定性的分析和评价。一般包括如下几个方面：

①各个杆、副是否发生干涉

②有无形成运动副的两构件的运动不在一个平面，因而出现摩擦力过大的现象

③输入转动的原动件是否为曲柄。

④输出构件是否具有急回回特性。

⑤机构的运动是否连续。

⑥最小传动角（或最大压力角）是否超过其许用值。

⑦机构运动过程中是否产生刚性冲击或柔性冲击。

⑧机构是否符合设计要求、是否运动到位、灵活可靠。

⑨多自由度机构的几个原动件，能否使整个机构实现良好的协调动作。

⑩动力元件的选用及安装是否合理，是否按预定的要求正常工作。

7.若观察到机构系统运动出现问题，则必须按前述步骤进行组装调整，直到该模型机构完全按照设计要求灵活、可靠地运动。

8.至此已经用实验方法确定了设计方案和参数，再测绘自己组装的模型，换算出实际尺寸，填写实验报告，包括按比例绘制正规的机构运动简图，标注全部参数，计算自由度，划分杆组，简述各项评价情况，指出自己有所创新之处，指出不足之处并简述改进的设想。

七、完成实验报告

根据学院的实验报告内容完成此次设计型实验的实验报告。

1、实验目的及实验内容。

2、实验仪器及工具、设备。

3、根据实验台现有的机构，绘制机构运动简图；并进行分析。

4、自拟或课本提供的机构运动方案做为拼接对象，进行机构实际拼接。根据实际拼接结果，进行自由度的计算，并回答此机构的功能？

5、通过此实验学到了什么？有什么感想和体会？

将组合是图片打印出来。包括每组的组合图片、和实验平台图片、最终搭建的机构实物图片。黏贴在实验报告的相应位置。

附录：

机构运动创新设计方案实验台提供的运动副拼接方法参见以下各图所示。

1）实验台机架：如图4-5

实验台机架中有5根铅垂立柱，均可沿X方向移动。移动前应旋松在电机侧安装在上、下横梁上的立柱紧固螺钉，并用双手移动立柱到需要的位置后，应将立柱与上（或下）横梁靠紧再旋紧立柱紧固螺钉（立柱与横梁不靠紧旋紧螺钉时会使立柱在X方向发生偏移）。

注：立柱紧固螺钉只需旋松既可，不允许将其旋下。

立柱上的滑块可在立柱上沿Y方向移动，要移动立柱上的滑块，只需将滑块上的内六角平头紧定螺钉旋松即可（该紧定螺钉在靠近电机侧）。

按上述方法移动立柱和滑块，就可在机架的X、Y平面内确定固定铰链的位置。

图4-5 实验台机架图

2）主、从动轴与机架的连接（下图各零件编号与“机构运动创新设计方案实验台组件清单”序号相同，后述各图均相同）如图4-6

图4-6 主、从动轴与机架的连接

按上图方法将轴联接好后，主（或从）动轴相对机架不能转动，与机架成为刚性联接；若件22不装配，则主（或从）动轴可以相对机架作旋转运动。

3）转动副的连接：

图4-7 转动副连接图

按图示联接好后，采用件19联接端连杆与件9无相对运动，采用件20联接端连杆与件9可相对转动，从而形成两连杆的相对旋转运动。

4）移动副的连接：