机构认知实验

实验一机构认知实验

一、实验目的

通过观看机构的运动（10个列柜，77种机构），了解各种机构的基本结构、工作原理、特点、功能及应用，配合相关课程的学习。

二、实验设备

各类机器、机构模型列柜（10个列柜，77种机构）。

三、实验原理和容

机构由机架、原动件和从动件三部分组成，其中固定不动的构件为机架，运动规律给定的构件为原动件，原动件由电动机驱动做等速运动，其余的活动构件则为从动件。

本实验所要研究的四种基本机构如下：

1、平面连杆机构

2、凸轮机构

3、齿轮机构

4、停歇和间歇运动机构

四、注意事项

1、不要用手人为地拨动构件。

2、不要随意按动控制面板上的按钮。

3、遵守实验室规则，规操作，注意安全。

五、实验报告容要求

1、实验报告用实验报告纸书写，写上、学号、班级、实验日期。

2、写出实验目的

3、写出实验原理

4、实验设备中常用机构的类型：

5、思考题：

（1）机器是由组成的，当有多个机构时，它们应当按照一定的要求互相配合。

（2）在有曲柄存在的条件时，取不同的构件为机架，可以得到铰链四杆机构的种形式。

（3）平面连杆机构的第一种应用类型是：实现给定的。

（4）平面连杆机构的第二种应用类型是：实现给定的。

（5）利用重力、弹簧力或其他外力，使从动件与凸轮始终保持接触的锁合方式称为。若利用凸轮和从动件的高副几何形状，使从动件与凸轮始终保持接触的锁合方式称为。

（6）斜齿轮圆柱齿轮机构的传动优点是、、和。缺点是因轮齿倾斜而产生，使轴承受到附加的轴向推力。

（7）当齿数无穷多时，渐开线齿廓变成，齿轮变成。

（8）相同的齿数，模数大的齿轮轮齿周向尺寸和径向尺寸。

（9）渐开线齿廓上各点的压力角是不同的，越接近基圆压力角越，渐开线在基圆处的压力角

为。国家标准规定齿廓上分度圆的压力角为20°与15°两种，常用的为。

（10）谐波齿轮减速器的特点是：大，少，小，同时啮合的齿数。（11）摆线针轮行星齿轮减速器优点是：小，轻，能力大，高，平稳等。

（12）举例说明四大机构在日常生活中应用的实例。

附：列柜容简介（文前数字为列柜中相应机构的序号）

第一柜序言

1．单缸汽油机模型

单缸汽油机把燃气的热能通过曲柄滑块机构转换成曲柄转动的机械能，采用齿轮机构来控制各气缸的点火时间，同时还采用凸轮机构来控制进气阀和排气阀的开与关。

2．蒸汽机模型

利用曲柄滑块机构，将蒸汽的热能转换为曲柄转动的机械能。用连杆机构来控制进气和排气的方向，以实现倒顺车。

3．家用缝纫机

为了达到缝纫目的，采用多种机构相互配合来实现这一工作要求。例如针的上下运动是由曲柄滑块机构的滑块来实现的，挑线动作是由圆柱凸轮机构来完成的。摆梭运动和送布运动都是由几组凸轮机构相互配合来实现的。

第二柜平面四连杆机构的基本知识

平面连杆机构是被广泛应用的机构之一。而最基本的是四连杆机构。通常把它们分为三大类：第一类基本形式是铰链四杆机构，它有3种运动形式。

4．曲柄摇杆机构

它是以最短杆相邻的杆作为机架，而最短杆能相对机架回转360°，故成为曲柄，在曲柄等速运转时，摇杆作变速摆动，在右面的机构中摆杆向右面摆动慢，而向左面摆动快，这种现象称为急回特性。在左面机构中的急回特性就不很明显。

5．双曲柄机构

当取最短杆为机架时，这时与机架相联的两杆均成为曲柄。所以这个机构称为双曲柄机构。注意观察，当一个曲柄等速运转时，而另一个曲柄在右半周转动慢，在左半周转动快。双曲柄机构也具有急回特性。

6．双摇杆机构I

当取蓝色的杆为机架，则与机架相联的两杆均不能作整周回转，而只能来回摆动。所以此机构称为双摇杆机构。

7．双摇杆机构II

从外表看它与上面的铰链四杆机构相似，但它的红、蓝、白三杆长度是相等的。因此，同样由黑杆作为机架，但得不到曲柄，并且无论取哪个杆为机架均没有曲柄出现。平面四杆机构的第二类基本形式是带有一个移动副的四杆机构，它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副而演变得到的。简称为单移动副机构。

8．曲柄滑块机构

它是应用最多的一种单移动副机构，它可以将转动变为往复移动，或将往复移动变为转动。但是，当曲柄匀速转动时，滑块的速度则是非匀速的，取不同构件为机架，我们还可得到下面几种不同运动形式的单移动副机构。9．曲柄摇块机构

蓝色的杆为机架，红杆称为曲柄。黑杆绕固定点作摆动，它也有急回特征。

10．转动导杆机构

以红杆为机架，其他两杆均为曲柄，黑杆称为导杆。

11．移动导杆机构

以滑块为机架，此机构没有曲柄。

平面连杆机构的第三类基本形式，是带有2个移动副的四连杆机构，简称双移动副机构。取不同构件为机架，可得到3种形式的四连杆机构。

12．曲柄移动导杆机构

黑色导杆作简谐移动，所以又叫做正弦机构。它常用于仪器仪表中。

13．双滑块机构

在机构上除连杆中点的轨迹为圆以外，连杆上其余所有点的轨迹均为椭圆。所以也叫做画椭圆机构。14．转块机构

这种机构如果以某一转块作为等速回转的原动件，则从动转块亦作等速回转，而且转向相同。当2个相互平行的转动轴间的距离很小时，可采用这种机构。这种机构通常作为联轴器应用，称为十字滑块联轴器。

第三柜机构运动简图及平面连杆机构的应用

15．泵模型I

泵体上右边的孔是进油孔，左边的孔是出油孔。

16．油泵模型II

它的工作原理与油泵模型I一样。

17．颚式破碎机

用来粉碎矿石，它是一个平面六杆机构。

18．“飞剪”

剪切钢板的工艺要：剪切区域上、下2 个刀刃的运动，在水平方向的分速度相等，而且又等于钢板的运行速度。这里采用了曲柄摇杆机构，它是很巧妙地利用连杆上一点的轨迹和摇杆上一点的轨迹相结合来完成剪切工作。19．压包机

冲头在完成一次压包冲程后有一段停歇时间，以便于进行上、下料工作。

20．铸造造型机翻转机构

它是一个双摇杆机构。当砂箱在震动台上造型震实后，利用该机构的连杆将砂箱由下面经过180º的翻转搬运到上面位置，然后取模，完成一次造型工艺。是实现2个给定的不同位置要求的机构。

21．电影摄影升降机

摄影机的工作台要求在升降过程中始终保持原有的水平位置。这里采用了一个平行四边形机构。工作台设在它的连杆上，这样就保证了工作台在升降过程中始终保持水平位置。

22．港口起重机

它是一个双摇杆机构。在连杆上的某一点有一段近似直线的轨迹，起重机的吊钩就是利用这一直线轨迹，使重物作水平移动，避免不必要的升高重物，而消耗能量。

第四柜凸轮机构

凸轮机构常用于将主动构件的连续运动，转变为从动构件的往复运动。只要适当地设计凸轮廓线，便可使从动件获得任意的运动规律，由于凸轮机构结构简单而紧凑，因此，它广泛地应用于各种机械、仪器和操纵控制装置中。

凸轮机构的主要组成部分和基本形式：

23．凸轮机构主要由三部分组成

（1）凸轮：它有特定的廓线。

（2）从动件：它由凸轮廓线控制，按预期的规律作往复移动或摆动。

（3）锁合装置：使凸轮与从动件在运动过程中，始终保持接触而采用的装置。

24．移动凸轮机构

凸轮作直线往复运动，它可看成是转轴在无穷远处的盘形凸轮。

常用的锁合有以下几种：

25．槽凸轮机构

从动件端部嵌在凸轮的沟槽中，以保证从动件的运动。

26．等宽凸轮机构

凸轮的宽度始终等于平底从动件框架的宽度，因此凸轮与平底可始终保持接触。

27．等径凸轮机构