机构创新设计与搭接

基于组合原理

机构创新设计与搭接指导

蔡书平

西安交通大学

机械教学实验中心

2012．3．1

目录

一、实验目的, (3)

二、实验任务 (3)

三、实验原理 (3)

四、实验设备..............................................................．.. (4)

五、实验内容..............................................................．.. (8)

1、牛头刨床机构.............................................. .. (5)

2、内燃机机构 (6)

3、精压机机构 (6)

4、两齿轮-曲柄摇杆机构 (7)

5 两齿轮-曲柄摆块机构 (7)

6、喷气织机开口机构构 (8)

7、双滑块机 (8)

8、冲压机构 (9)

9、插床机构 (9)

10、筛料机构 (10)

11、凸轮-连杆组合机构 (10)

12、凸轮-五连杆机构 (14)

13、行程放大机构 (11)

14、冲压机构 (12)

15、双摆杆摆角放大机构 (12)

六、实验方法与步骤………………………………………………… ..13 .

七、实验报告

一、实验目的

1、机构创新设计与运动分析实验是综合性实验，在掌握机构组成原理、基本机构的类型、结构、设计知识的基础上，以ＺＢＳ－Ｃ机构创意设计实验台作为操作平台，进行机构创新设计实验；

2、培养学生运用创新思维方法，遵循机械设计的基本法则，对机构运动系统方案

图6-15

进行设计与研究。以期通过实验使学生创新意识、综合设计能力得到加强，实验技能得到提高。

二、实验任务

1、选用工程机械中各种平面机构运动简图，在ＺＢＳ－Ｃ机构创新设计实验台搭接、运行，满足机构运动要求。

２、根据设计机构创新方案、画出机构运动简图，在ＺＢＳ－Ｃ机构创新设计实验台搭接、运行，满足机构设计要求。

三、实验原理

1、杆组的概念

由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数

相等，因此机构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F=3n-2pL-pH=0其中构件数n，高副数PH和低副数PL都必需是整数。由此可以获得各种类型的杆组。

当n=1,PL=1,PH=1 时即可获得单构件高副杆组，常见的有如下几种：

图 3-1 单构件高副杆组

因此满足上式的构件数和运动副数的组合为：n=2,4,6……，P L=3，6，9……。

最简单的杆组为n=2，P L=3，称为Ⅱ级组，由于杆组中转动副和移动副的配置不同，Ⅱ

级组共有如下五种形式。n=4,P L=6 的杆组形式很多，机构创新模型已有图3 所示的几种常见的Ⅲ级杆组。

图 3-22 平面低副Ⅱ级组

图 3-3 平面低副Ⅲ级组

2、机构的组成原理

根据如上所述，可将机构的组成原理概述为：任何平面机构均可以用零自由

度的杆组依次连接到原动件和机架上

的方法来组成。这是本实验的基本原

理。

四、实验设备

ZBS-C机构运动创新设计方案实验

台图4-1；

图4-1ZBS-C机构运动创新设计方案实验台

五、实验内容

机构运动创新设计搭接实验，第一部分可选用工程机械中各种平面机构，根据机构运动简图，搭接实验。

第二部分可由学生构思平面机构运动简图进行创新构思并完成方案的搭接，达到开发学生创新思维的目的。

该实验台提供的配件可完成不少于40种机构运动方案的拼接实验。实验时每台架可有3名学生一组，完成不同机构运动方案的搭接设计实验。

工程机械中各种平面机构如下：

1、牛头刨床机构

图5－1牛头刨床机构

图b)为将图a）中的构件3由导杆变为滑块，而将构件4由滑块变为导杆形成。

机构组成：牛头刨床机构由摆动导杆机构与双滑块机构组成。只是在图a)中，构件2、3、4组成两个同方位的移动副，且构建3与其它构件组成移动副两次；而图b)则是将图a)中D点滑块移至A点，使A点移动副在箱底处，易于润滑，使移动副摩擦损失减少。机构工作性能得到改善。图a）和图b）所示机构的运动特性完全相同，如图5-1所示.

工作特点：当曲柄Ⅰ回转时，导杆3绕点A摆动并具有急回性质，使杆5完成往复直线运动，并具有工作行程慢,并工作行程快回的特点。

2、内燃机机构

机构组成：曲柄滑块与摇杆滑块组合而成的机构，如图5-2所示。

图5－2内燃机机构

工作特点：当曲柄1座连续转动时，滑块6作往复直线移动，同时摇杆3作往复摆动带动滑块5作往复直线移动。

该机构用于内燃机中，滑块6在压力气体作用下作往复直线运动（故滑块6实际的主动件），带动曲柄1回转并使滑块5往复运动是压力气体通过不同的路径进入滑块6的左、右端并实现排气。

3、精压机机构

机构构成：该机构由曲柄滑块和两个对称的摇杆滑块机构所组成如图5-3所示。

图5－3精压机机构

工作特点：当曲柄1连续转动时，杆3上、下移动，通过杆4→5→6使滑块7作上、下移动，完成物料的压紧。对称部分8→9→10→7作用是使构件7平稳下压，使物料

受载均衡。

4、两齿轮-曲柄摇杆机构

图 5-4 齿轮-曲柄摇杆机构

机构组成：该机构由曲柄摇杆机构和齿轮机构组成，其中齿轮5与摇杆2形成刚性联接，如图5-4所示。

工作特点：当曲柄Ⅰ回转时，连杆2驱动摇杆3摆动，从而通过齿轮5与齿轮4的啮合驱动齿轮4回转。由于摆杆3往复摆动，从而实现齿轮4的往复回转。5、两齿轮-曲柄摆块机构