实验四-机构创新组合设计实验
机构创新设计实验报告
机构创新设计实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过对机构创新设计的研究和实践，提高学生对创新设计的认识和理解，培养学生的创新思维和创新能力，并通过实际操作的方式锻炼学生的设计能力和动手能力。
二、实验内容本次实验的主要内容是设计一种可以自动清洁窗户的机器人。
实验要求学生根据给定的条件和要求，进行设计、制作和调试。
机器人需要能够自动感知窗户的污渍程度，并进行相应的清洁工作，同时需要保证机器人的安全和稳定性。
三、实验过程1.需求分析：在实验开始之前，我们首先进行了对需求的分析。
通过调研和讨论，我们确定了机器人需要具备以下功能：自动感知窗户的污渍程度、自动调整清洁工作的强度、确保清洁过程的安全性、保证机器人的稳定性。
2.设计方案：基于需求分析的结果，我们开始制定设计方案。
我们决定采用图像识别技术，通过摄像头感知窗户的污渍程度，并根据实时数据调整清洁工作的强度。
为了保证清洁过程的安全性，我们设计了多个安全措施，如机器人与窗户连接杆之间的自动断开装置和机器人控制系统的智能保护功能。
为了提高机器人的稳定性，我们采用了良好的结构设计和平衡措施。
3.制作与调试：在设计方案确定之后，我们开始进行机器人的制作和调试工作。
我们首先购买了所需的材料和元件，并组装成机器人的整体结构。
然后进行软硬件的集成和连接，编写控制程序和算法。
最后，我们进行了多次测试和调试，不断优化和改进机器人的工作效果和稳定性。
四、实验结果与分析经过多次调试和优化，我们最终成功地制作出了一台可以自动清洁窗户的机器人。
机器人能够自动感知窗户的污渍程度，并根据实时数据调整清洁工作的强度。
机器人的清洁效果和稳定性都达到了预期的要求。
五、实验总结与心得通过本次实验，我们深入了解了机构创新设计的重要性和挑战。
在实验中，我们不仅学习了如何进行需求分析、设计方案制定、制作与调试，还学会了团队合作和解决问题的能力。
在实践中，我们遇到了许多困难和挑战，但通过不断的努力和探索，最终取得了良好的实验结果。
《机构运动方案创新设计实验指导书-学生用-cxc》
《机构运动方案创新设计实验指导书-学生用-cxc》一、实验目的1.培养学生机构型综合的设计能力、创新能力和实践动手能力；2.培养学生综合应用所知识对机构的结构和运动性能加以评价的分析能力。
二、实验原理任何机构都是将基本组依次连接到机架和原动件上而构成的。
三、实验内容1.多功能移动式残病人浴缸翻转机构⑴上身部缸体翻转机构要求上身部缸体从水平位置向上翻转至70度，即翻转角为0-70度.可采用的机构：摆动导杆机构，导杆与上身部缸体固装在－起，带动缸体翻转。
由直线电机带动主动杆摆动。
双摇杆机构，上身部缸体作为从动摇杆，在主动摇杆驱动下作0-70度摆动.主动杆由直线电机带动摆动。
其它机构⑵腿部缸体翻转机构要求腿部缸体从垂直位置向上翻转至水平位置，利用死点保持腿部缸体在水平位置，借助凸轮机构破坏死点，使腿部缸体在重力作用下复位。
可采用机构：双摇杆机构，腿部缸体作为主动摇杆；其它机构2.牛头创床机构要求刨刀（安装在滑枕上）作直线往复运动。
可采用的机构：①转动导杆机构和曲柄滑块机构组合，由电机驱动主动件转动。
②摆动导杆机构和滑块机构组合，由电机驱动主动件转动。
③其它机构3.翻转机要求翻转模板装在连杆上，模板翻转180度。
①四杆机构，电机驱动。
②其它机构4.飞机起落架要求起落架上轮子从水平位置向下翻转至垂直位置，利用死点使起落架轮子保持在垂直位置。
可采用的机构：①四杆机构，电机驱动。
②其它机构5.插床机构要求插刀作垂直上下往复直线运动，向下时（工作行程）较慢，向上运动（空程）时速度较快。
可采用的机构：①双曲柄机构与曲构滑块机构组合，电机驱动。
②其它机构6.冲压成型机压头作垂直上下直线运动，以较小功率带动主动件运动时，滑块能产生巨大的冲压力。
可采用的机构：①六杆增力机构，电机驱动.②其它机构7.其他自选机构四、实验方法本搭接实验是在具有六根立柱的机架上完成的。
配有旋转电动机和直线电动机，以输出直线运动和旋转运动；配有齿轮、凸轮、带轮、槽轮等零件，通过搭接可完成直线、旋转、往复、间歇等运动传递；配有连杆、滑块座及连接零件，可搭接成各种执行机构。
机械原理实验指导书2005-10
实验指导书GUIDE BOOK FOR EXPERIMENT张云文李海涛姚海蓉编著AND目录CONTENTS说明 (1)前言 (2)实验一 机构运动简图测绘实验 (3)实验二 机构运动参数测试实验 (6)实验三 机构组合创新设计实验 (12)实验四 转子动平衡实验 (16)附录1 PCL-812PG数据采集与分析系统使用说明 (19)附录2 机构应用工程实例 (21)说明Brief Instruction机械原理是机械类专业的一门主干技术基础课，强调与工程实践应用相结合，以帮助培养同学们分析和解决工程实际问题的能力。
实验环节是课程的重要实践环节，不仅可以籍此巩固理论知识，而且对培养同学们的工程实践认知能力和创新能力具有重要意义。
机械原理共56学时。
理论教学50学时，实验学时6学时。
根据国家教委“高等工业学校机械设计基础课程的教学基本要求”，以我校的教学计划为依据，本着“培养学生综合设计能力”的教学宗旨，开设了机构运动简图测绘实验（实验一）、机构运动参数测试实验（实验二）、机构组合创新设计实验（实验三）、转子动平衡实验（实验四）作为机械原理的基本实验内容。
其中，动平衡实验由于设备老化，目前设备达到的教学效果完全可以由课内教学实现，因此目前该实验暂时取消。
待购置现代动平衡试验设备后即可随时开设。
此外，已在部分班级试点选修实验——范成实验的计算机虚拟实现、选做研究项目运动参数测试实验台的软硬件改进设计等。
同时，还拟开设选修实验——范成实验的模型实现，综合性、开放性实验——运动方案分析实验。
这部分实验内容暂时单独成篇，待条件成熟即可列入本实验指导书。
附录2中的机构应用工程实例是为了开阔同学们的视野，其实是工程实际中实现某种功能的一个运动方案，而决不是唯一的、或最好的解。
实验考核成绩分预习、实验操作、实验报告三部分。
实验成绩并入课程总成绩，约占10%。
为便于同学们预习，了解实验内容，完成实验报告，特编著本实验指导书。
实验四组合电路设计(二)(可编程实验)
实验四组合电路设计(二)一、实验目的1、掌握设计逻辑组合电路的方法。
2、学会利用软件仿真和硬件实现对数字电路的逻辑功能进行验证和分析。
3、能够学会通过CPLD开发实现组合逻辑电路的功能。
二、实验内容（1）设计一个两个2位二进制相乘电路要求：a．写出实验内容的真值表及逻辑表达式。
b．编写出实现电路的VHDL语言程序。
c．用MAX+plus2进行仿真。
d．将编好的程序下载到CPLD芯片里，用发光二极管观测结果。
（2）一位二进制全减器电路设计要求：a．写出实验内容的真值表及逻辑表达式。
b．编写出实现电路的VHDL语言程序。
c．用MAX+plus2进行仿真。
d．将编好的程序下载到CPLD芯片里，观测结果。
（3）开关控制电路设计要求：a．写出实验内容的真值表及逻辑表达式。
b．编写出实现电路的VHDL语言程序。
c．用MAX+plus2进行仿真。
d．将编好的程序下载到CPLD芯片里，观测结果。
三、实验逻辑功能分析及预习情况（1）设计一个两个2位二进制相乘电路○1列真值表如下：11四、实验过程（1）启动MAX+plusII软件；（2）创建一个新工程；1）一个两个2位二进制相乘电路○1启动文本编译器；○2编译VHDL语言程序为Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity xiangcheng isPort(A,B:in std_logic_vector(1 downto 0);y:out std_logic_vector(3 downto 0)); End;Architecture xxx of xiangcheng isBeginprocess(A,B)variable ccc:std_logic_vector(3 downto 0); Beginccc:=A&B;case ccc iswhen "0000"=>y<="0000";when "0001"=>y<="0000";when "0010"=>y<="0000";when "0011"=>y<="0000";when "0100"=>y<="0000";when "0101"=>y<="0001";when "0110"=>y<="0010";when "0111"=>y<="0011";when "1000"=>y<="0000";when "1001"=>y<="0010";when "1010"=>y<="0100";when "1011"=>y<="0110";when "1100"=>y<="0000";when "1101"=>y<="0011";when "1110"=>y<="0110";when "1111"=>y<="1001";when others=>y<="ZZZZ";end case;end process;End;○3启动波形图编译器；○4时间分析图○5利用真值表验证所设电路的逻辑功能；○6经过验证保存仿真原理图。
实验四__牛头刨床 机构设计
θ
B1
ψ
D
ωm2 ψ / t2 t1 180 +θ 180 −θ 180 +θ = K= = = = ω ω 180 −θ ωm1 ψ / t1 t2
设计具有急回要求的机构时，应先确定 值 设计具有急回要求的机构时，应先确定K值，再计算θ。
*急回特性 从动件作往复运动的平面连杆机构中， 从动件作往复运动的平面连杆机构中， 从动件工作行程的平均速度小于回程的 工作行程的平均速度小于 若从动件工作行程的平均速度小于回程的 平均速度，则称该机构具有急回特性 急回特性。 平均速度，则称该机构具有急回特性。
行程速度变化系数——K来衡量急回运动的相对程度。 来衡量急回运动的相对程度。 行程速度变化系数 来衡量急回运动的相对程度
二、设计参数的确定: 设计参数的确定:
1．根据运动设计要求（K=2），可得到该机构的极位 根据运动设计要求（K=2），可得到该机构的极位 ）， 夹角为: 夹角为:
2．由导杆机构的运动特性可知，导杆的角行程 由导杆机构的运动特性可知，
由此可得到导杆的两个极限位置CD1和CD2。 由此可得到导杆的两个极限位置CD1和CD2。 CD1
5．合理选则固定铰链A的位置（lAC=100 mm），则即可确定曲柄AB mm），则即可确定曲柄AB ），则即可确定曲柄 合理选则固定铰链A的位置（ 的的长度为
三、根据上述参数进行草图参数约束： 根据上述参数进行草图参数约束：
四、 运动仿真与分析
位移线图
速度线图
加速度线图
牛头刨床主体机构设计
一 、设计 方 案分析与比较
由设计要求可知， 由设计要求可知，刨削主体机构系统 的特点是: 在运动方面， 的特点是: 在运动方面，有曲柄的回转运动 变换成具有急回特性的往复直线运动 具有急回特性的往复直线运动， 变换成具有急回特性的往复直线运动，且要求 执行件行程较大，速度变换平缓； 执行件行程较大，速度变换平缓；在受力方面 ，由于执行件（刨刀）受到较大的切削力，故 由于执行件（刨刀）受到较大的切削力， 要求机构具有较好的传力特性。 要求机构具有较好的传力特性。根据对牛头刨 床主体刨削运动特性的要求， 床主体刨削运动特性的要求，可以列出以下几 个运动方案: 个运动方案:
机构组合创新设计与仿真实验报告书
班级：
学号：
姓名：
武汉科技大学机械自动化学院机械基础实验示范中心
2007-5
一、对机构的工艺要求；画出拼接机构的运动链结构图，计算机构的自由度；任选机构：
创新机构：
二、按比例绘制搭接机构的运动简图，标注出机构的运动简图的尺寸参数；
任选机构：
创新机构：
三、说明该机构是否满足给定的工艺要求；
任选机构：
创新机构：
四、分析该机构的优缺点，如何改进？有否替代机构？任选机构：
创新机构：
五、搭接机构的照片
任选机构：
创新机构：
六、机构运动分析与仿真
1. 仿真分析软件模型
2. 关键点的轨迹
3. 运动曲线（位移、速度、加速度曲线）
六、小结与感想。
机构运动方案创新设计实验报告答案
机构运动方案创新设计实验报告答案机构运动方案创新设计实验报告机构运动方案创新设计实验报告一．实验目的1、培养学生对机械系统运动方案设计的整体认识，培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力；2、通过机构的拼接，可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对机构系统的运动特性有一个更全面更深入的理解;3、加深学生对机构组成原理的认识，进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。
二、实验设备机架、各种零部件、连杆、复合铰链、移动副、转动副等。
三、实验步骤1、掌握平面机构组成原理。
2、熟悉本实验中的实验设备，各零部件功用和安装、拆卸工具。
3、自拟平面机构运动方案，形成拼接实验内容，将平面机构运动方案正确拆分成基本杆组。
4、正确拼接各基本杆组。
5、将基本杆组按运动传递规律顺序联接到原动件和机架上。
四、实验内容(1)按比例绘制实际拼装的机构运动简图，并要求符号规范。
标出活动构件、原动件、转动(2) 进行机构分析：杆组化分，并简要说明机构杆组的拆组过程，并画出所拆机构的杆组简图。
(3) 根据拆分的杆组，按不同的顺序排列杆组，可能组合的机构运动方案有哪几种？要求用机构运动简图表示出来，就运动传递情况作方案比较，并简要说明之。
(4) 利用不同的杆组进行机构拼接，可得到哪一些有创意的机构运动方案？用简图说明篇二：机构运动方案创新设计实验指导书实验四实验四：机构运动方案创新设计实验一、实验目的1、加深学生对机构组成理论的认识，熟悉杆组概念，为机构创新设计奠定良好的基础；2、利用若干不同的杆组，拼接各种不同的平面机构，以培养学生机构运动创新设计意识及综合设计的能力；3、训练学生的工程实践动手能力。
二、实验设备及工具1、机构运动方案创新设计实验台零件及主要功用（参看“机构运动方案创新设计实验台零部件清单”）2、工具M5、M6 、M8 内六角搬手、6 或8 英寸活动搬手、1 米卷尺、笔和纸。
平面机构运动方案设计与拼装 实验报告
平面机构运动方案设计与拼装实验报告一、实验目的1、 加深学生对机构组成原理的认识，进一步理解平面机构的组成及其运动特性。
2、 通过平面机构拼装，训练学生的工程实践动手能力，了解机构在实际安装中可能出现的运动干涉现象及解决的办法。
3、 通过机构运动方案的设计，培养学生的创新意识和综合设计能力。
二、内燃机机构设计及实验组装说明书1、实验所用器材介绍搭接机构是在机架前侧平面上完成的。
本实验配有各种工具、连接用的螺钉、螺帽、垫圈等。
其它主要零部件及其功能请仔细阅读表1。
表1 主要零件及其功能表 标号 名称 图形功能1固定支座销轴 与机架相连，带键槽的为主动销轴。
不带键槽的为从动销轴。
2销轴用于构成转动副或移动副的连接轴3 端螺栓装于轴端头，有台肩的可压紧轴端头，无台肩的可压紧套在轴上的连杆。
4连杆将1、2的圆柱或扁头装于其上图1 机架1机架 xy2立柱3滑块4电动机5皮带传动机架后侧2、实验原理机构组成：曲柄滑块与摇杆滑块组合而成的机构，如图所示。
图：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、实验正确拼装运动副方案根据拟定或由实验中获得的机构运动学尺寸，利用机构运动方案创新设计实验台提供的零件按机构运动的传递顺序进行拼接。
拼接时，首先要分清机构中各构件所占据的运动平面，其目的是避免各运动构件发生运动干涉。
然后，以实验台机架铅垂面为拼接的起始参考面，按预定拼接计划进行拼接。
拼接中应注意各构件的运动平面是平行的，所拼接机构的外伸运动层面数愈少，机构运动愈平稳，为此，建议机构中各构件的运动层面以交错层的排列方式进行拼接。
机构运动方案创新设计实验台提供的运动副的拼接方法请参见以下介绍。
综合实验报告页
实验综合说明书班级：机械0903组别：06成员：蒋连蔡海洋唐潇包阳雪目录实验一、缝纫机头机构综合分析实验二、自行车拆装实验四、机构方案创意设计实验五、重心测定实验七、金属材料泊松比测定实验八、金属材料条件屈服强度的测定实验九、叠合梁正应力测试实验中遇到的问题及解决方法实验心得体会实验二自行车拆装实验一、实验目的1、了解自行车的车体结构和自行车主要零部件的基本构造与组成，如车架部件、前叉部件、链条部件、前轴部件、中轴部件、后轴部件、飞轮部件等，增强对机械零件的感性认识；2、了解前轴部件、中轴部件、后轴部件的安装位置、定位和固定；3、熟悉自行车的拆装和调整过程，初步掌握自行车的维修技术。
二、实验设备及拆装工具1、实验设备：各种类型的自行车；2、拆装工具：各类扳手、钳子、螺丝刀、锤子、鲤鱼钳等。
三、实验内容1、拆装自行车的前轴、中轴和后轴2、在拆装中了解轴承部件的结构，安装位置、定位和固定；3、课后做思考题，完成实验报告。
四、实验步骤（一）自行车的拆卸1 前后轴的拆卸拆卸前后轴之前，先将车支架支起。
倒放前，先用螺丝刀将车铃的固定螺钉拧松，把车铃转到车把下面，另外在车把和鞍座下面垫块布。
1）拆卸前轴的步骤和方法（1）拆圆孔式闸卡子，要用螺丝刀松开两个闸卡子螺钉，将闸卡子从闸叉中向下推出，再把闸叉用手稍加掰开。
凹槽式闸卡子可以不拧松闸卡子螺钉，只需将闸叉从闸卡子的凹槽中推出，再稍加掰开即可。
（2）拆卸轴母，拆卸时要先卸紧的，后卸松的，防止产生连轴转的现象。
（3）拆卸轴挡，拆卸轴挡与拆卸轴母的顺序相反，应先卸松的，也就是一般先卸左边的。
（4）拆卸轴承，用螺丝刀伸入防尘盖内，沿防尘盖的四周轻轻将防尘盖撬下来，再从轴碗内控出钢球。
用同样的方法将另一边的防尘盖和钢球拆下。
2）后轴的拆卸步骤和方法与拆卸前轴大同小异，拆卸时可以参照前轴的方法。
所以，这里仅对不同之处介绍如下：（1）拆卸半链罩车后轴时，先松开闸卡子，拧下两个轴母，将外垫圈、衣架、档泥板支棍、车支架依次拆下，在链轮下端将链条向左用手（或用螺丝刀）推出，随即摇脚蹬子将链轮向后倒转。
机构运动方案创新设计的实验报告
机构运动方案创新设计的实验报告一、概述机构运动方案创新设计是各类复杂机械设计中决定性的一步，机构的设计选型一般先通过作图和计算来进行，一般比拟复杂的机构都有多个方案，需要制作模型来试验和验证，屡次改良后才能得到最正确的方案和参数。
本实验所用搭接试验台能够任意选择平面机构类型，组装调整机构尺寸等功能，能够比拟直观、方便的搭接、验证、调试、改良、确定设计方案，较好地改善了在校学生对平面机构的学习和设计一般只停留在理论设计“纸上谈兵〞的状况。
二、实验目的掌握机构创新模型的使用方法及实验原理。
〔1〕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。
〔2〕加深对平面机构的组成原理及其运动特性的理解和感性认识。
三、实验原理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去的方法来组成，这是机构的组成原理，也是本实验的根本原理。
杆组的概念、正确拆分杆组及拼装杆组。
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目相等，因此机构均由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。
将从动件系统拆成假设干个不可再分的自由度为零的运动链，称为根本杆组，简称杆组。
根据杆组的定义，组成平面机构杆级的条件是：F=3n—2P L-P H=0。
其中构件数n，高副数P L和低副数P H都必须是整数。
由此可以获得各种类型的杆组。
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 级杆组共有五种形式如图2-22所示。
III级杆组形式较多，其中n=4，P L=6，图2-23所示为机构创新模型已有的几种常见的III级杆组。
2．正确拆分杆组正确拆分杆组的三个步骤：〔1〕先去掉机构中的局部自由度和虚约束，有时还要将高副加以低代。
〔2〕计算机构的自由度，确定原动件。
〔3〕从远离原动件的一端〔即执行构件〕先试拆分II级杆组，假设拆不出II级组时，再试拆III极杆组，即由最低级别杆组向高一级杆组依次拆分，最后剩下原动件和机架。
实验三机构组合创新实验指导书
机构运动创新设计实验一、 实验目的：1、培养学生对机械系统运动方案的整体认识，加强学生的工程实践背景的训练，拓宽学生的知识面，培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力。
2、通过机构的拼接，在培养工程实践动手能力的同时，可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对机构系统的运动特性有一个更全面的理解。
3、加深学生对平面机构的组成原理、结构组成的认识，了解平面机构组成及运动特性，进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。
二、实验设备及工具：1、创新组合模型一套，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具。
设备名称：ZBS-C 机构运动创新设计方案实验台，实验台组件清单如下：序号 名称示意图规格数 量备注1 齿 轮M=2,α=20° Z=28、35、42、56 各3共12 D=56㎜;70㎜; 84㎜;112㎜ 2 凸轮基圆半径R=20㎜升回型; 行程30㎜ 33 齿条M=2 α=20°34槽轮4槽15拨盘双销，销回转半径R=49.5㎜ 1 6主动轴15㎜ 30㎜ 45㎜60㎜ 75㎜ 4 4 3 2 2序号名 称 示意图 规 格 数 量 备 注7 从动轴（形成回转副）15㎜ 30㎜ 45㎜60㎜ 75㎜8 6 6 4 4L= L=8 从动轴（形成移动副）15㎜ 30㎜ 45㎜60㎜ 75㎜8 6 6 4 49转动副轴（或滑块）L=5㎜3210复合铰链Ⅰ（或滑块）L=20㎜811复合铰链Ⅱ（或滑块）L=20㎜812 主动滑块插件40㎜55㎜1113 主动滑块座114 活动铰链座Ⅰ螺孔M816可在杆件任意位置形成转-移副15活动铰链座Ⅱ螺孔M516可在杆件任意位置形成移动副或转动副 16 滑块导向杆（或连杆）L=330㎜417 连杆Ⅰ100㎜ 110㎜ 150㎜160㎜ 240㎜ 300㎜ 12 12 8 8 8 8 序号名 称 示意图 规 格数 量备 注 18 连杆ⅡL 1=22㎜ L 2=138㎜819 压紧螺栓M564L= L= L=20 带垫片螺栓M54821 层面限位套4㎜ 7㎜ 10㎜ 15㎜30㎜ 45㎜ 60㎜ 6 6 20 40 20 20 1022紧固垫片（限制轴回转）厚2㎜孔￠16，外径￠222023 高副锁紧弹簧324 齿条护板625 T 型螺母20用于电机座和行程开关座的固定 26 行程开关碰块127 皮带轮628 张紧轮329 张紧轮支承杆330 张紧轮销轴3序号名 称 示意图规 格数 量备 注31 螺栓ⅠM10×15632 螺栓ⅡM10×206L=33 螺栓ⅢM8×15 1634 直线电机10㎜/s 1 带电机座及安装螺栓/螺母35 旋转电机10r/min 3 带电机座及安装螺栓/螺母36 实验台机架机架内可移动立柱5根，每根立柱上可移动滑块3块。
中南大学——机构创意组合实验报告
实验机构创意组合实验
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、仪器设备。
ZBS-C平面机构创意组合分析测试实验台。
三、机构运动简图。
四、计算机构的自由度（列出算式，并給出答案）。
解：活动构件数=5，低副P L=6，高副P H=2, 无虚约束。
F =3n-2P L-P H=3×5-2×6-2=1
即机构的自由度为1
五、指出在机构中自己有所创新之处。
答：创新之处在于，在不改变齿轮部分和凸轮部分的前提下，通过改变杆的长度，以满足杆长条件，并将最短杆从与凸轮通过高副接触的地方换成另一个连架杆的地方。
从而将之前留下来的双摇杆机构变成曲柄摇杆机构。
六、指出机构的设计存在的不足之处，简述进一步改进的设想。
答：不足之处：由于提供的杆的长度有限制，难以轻松的满足杆长条件，再加上受上课时长的限制，所以未将曲柄摇杆机构组合成功。
改进设想：由于有一处连架杆是通过与凸轮高副连接，不好做周转运动，可以考虑将其与齿轮作用，再通过设置最短杆的位置以及满足杆长条件，从而将双摇杆机构变成双曲柄机构。
机构创新设计实验报告
机构创新设计实验报告机构创新设计实验报告一、引言机构创新是指在传统机构的基础上，通过引入新的理念、方法和技术，对现有机构进行改革和创新，以提高效率、适应新的需求和挑战。
本实验报告旨在探讨机构创新设计的重要性以及实施机构创新的方法和策略。
二、机构创新的重要性1. 提高效率：随着社会的发展和变革，传统机构可能面临效率低下的问题。
通过机构创新，可以优化流程、提高工作效率，从而更好地满足人们的需求。
2. 适应变化：社会和市场环境不断变化，机构需要及时调整和适应新的需求和挑战。
机构创新可以帮助机构更好地适应变化，保持竞争力。
3. 创造价值：机构创新可以带来新的产品、服务和商业模式，从而创造新的价值。
通过不断创新，机构可以在市场中脱颖而出，实现可持续发展。
三、机构创新的方法和策略1. 借鉴他人经验：了解其他机构的创新实践和成功经验，可以为自己的机构创新提供参考和借鉴。
可以通过研究案例、参观实地等方式获取他人经验。
2. 创造良好的创新环境：提供创新的空间和氛围，鼓励员工提出新的想法和建议。
可以通过设立创新团队、组织创新活动等方式营造创新氛围。
3. 引入新技术和工具：利用新技术和工具，可以改变传统机构的工作方式和流程，提高效率和质量。
例如，引入人工智能、大数据分析等技术，可以帮助机构更好地理解用户需求。
4. 鼓励试错和学习：机构创新是一个不断试错和学习的过程。
鼓励员工尝试新的想法和方法，并从失败中吸取教训，不断改进和完善。
四、机构创新的挑战和解决方案1. 文化和习惯：传统机构可能存在保守和守旧的文化和习惯，不愿意改变和创新。
解决这一挑战的关键是改变机构的文化和价值观，鼓励员工接受新的思维方式和方法。
2. 资源限制：机构创新需要投入人力、财力和时间等资源。
解决这一挑战的方法包括合理规划资源、寻找合作伙伴、利用外部资源等。
3. 风险和不确定性：创新本身带有风险和不确定性，可能面临失败的风险。
解决这一挑战的关键是建立创新的风险管理机制，包括评估风险、制定应对策略等。
机构创新拼装实验报告
一、实验背景与目的随着科技的发展和工业生产的不断进步，机构创新拼装实验在机械设计、制造领域扮演着越来越重要的角色。
本实验旨在通过创新拼装，探索不同机构组合的可能性，提高机构系统的性能，并为实际工程应用提供理论依据和设计思路。
二、实验内容与过程1. 实验材料与工具本实验选用以下材料和工具：- 钢材、铝材等金属材料- 齿轮、连杆、凸轮等常用机构零件- 螺丝、螺母、铆钉等紧固件- 电动扳手、电钻、手锯等加工工具- 游标卡尺、量角器等测量工具2. 实验步骤（1）设计创新机构：根据实验目的，设计一种具有创新性的机构组合，并绘制其结构图。
（2）选择材料与零件：根据设计图纸，选择合适的金属材料和常用机构零件。
（3）加工零件：使用电钻、手锯等工具，将金属材料加工成所需零件。
（4）组装机构：按照设计图纸，将加工好的零件进行组装，并使用螺丝、螺母、铆钉等紧固件固定。
（5）检测与分析：使用游标卡尺、量角器等工具，检测机构尺寸和角度是否符合设计要求。
同时，观察机构运动是否平稳、可靠。
3. 实验结果与分析（1）实验结果表明，所设计的创新机构具有以下特点：- 结构简单，易于组装和维修- 运动平稳，可靠性高- 创新性强，具有一定的实用价值（2）通过对比分析，本实验设计的创新机构在以下方面优于传统机构：- 体积更小，重量更轻- 运动速度更快，效率更高- 抗振性能更强，适应性强三、实验结论与展望1. 本实验通过创新拼装，成功设计并组装了一种具有创新性的机构组合，为实际工程应用提供了理论依据和设计思路。
2. 实验结果表明，创新机构在体积、重量、运动速度、抗振性能等方面具有明显优势，具有较高的实用价值。
3. 未来，我们将继续深入研究机构创新拼装技术，探索更多具有创新性的机构组合，为我国机械制造业的发展贡献力量。
四、实验心得与体会1. 通过本次实验，我深刻认识到机构创新拼装在机械设计、制造领域的重要性。
2. 实验过程中，我学会了如何设计创新机构、选择材料与零件、加工零件、组装机构等基本技能。
机械原理实验报告指导指南
机械原理实验报告指导指南主编：魏春雨薛凤英鞍山科技大学机械工程与自动化学院实验中心设计实验二0 0六年七月实验须知1.实验前认真阅读实验指导书并且预习相关知识。
2.自备实验所需的文具用品。
3.实验中注意安全，不得随意搬弄实验设备，爱护设备和仪器。
4.认真完成实验，实验结果必须经指导教师审阅。
5.实验后归还所借工具，做好整理和清洁工作。
6. 实验报告按规定格式用钢笔填写，草稿纸可用铅笔写，凡实验或报告不合格者一律重作或补写。
目录1.实验一机构运动简图的测绘实验（验证性实验）2.实验二渐开线齿轮范成原理实验（演示性性实验）3.实验三齿轮参数测定实验（验证性实验）4.实验四平面机构创意组合测试分析实验（综合性实验）5.《机械原理》实验报告四6.《机械原理》实验报告三7.《机械原理》实验报告二8.《机械原理》实验报告一实验一机构运动简图的测绘一、实验目的（一）学会分析实际的机器或机构模型，用国标规定的简图符号，绘制机构运动简图。
（二）熟悉各种常用简图符号的表示方法及机构运动简图的测绘方法。
（三）巩固和验证机构自由度的计算方法，并与实际情况比较，分析机构具有确定运动的必要条件。
二、实验设备与工具1、各种实际机器及各种机构模型；2、钢板尺（或直尺）、卷尺、内外卡尺；3、准备铅笔、橡皮、圆规、量角器、草稿纸等。
三、实验原理由于机构的运动仅与机构中可动的构件数目、运动副的数目和类型及相对位置有关，在进行机构的分析和综合时，为了突出表达机构的运动特征，以便于研究机械的运动，往往撇开与机械运动无关的零件组成的实际结构形状，而用简单的线条和规定的符号（可参阅GB4460——84“机构运动简图符号”）来表示出与实际机构各构件运动完全相同的简单图形，这种简单的图形叫做机构运动简图。
并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此说明机构的运动特征。
一个正确的机构运动简图必须具备以下条件：a、构件数目和构件之间的连接关系与原机构相同。
平面机构创意设计实验
平面机构创意设计实验一、概述平面连杆机构在机械工程中具有广泛的应用。
平面连杆机构的综合与分析既是机械原理课程中的重点内容，也是课程的难点内容。
因此连杆机构在机械设计中，特别是在机械创新设计中占有重要地位。
利用机构的组成原理，创新新型连杆机构是机构创新设计的重要方法之一。
平面连杆机构是很多种机械（例如装载机、压力机、自卸汽车、医疗床等）的主体机构，连杆机构的设计选型一般选通过作图和计算来进行，多次改进后才能得到最佳的方案和参数。
本实验通过对实验仪多功能零件的排列、组合，亲手将自己构思创新、试凑选型的机械方案按比例组装成实物模型，模拟真实情况，对布局、连接方式、尺寸等原设计进行直观验证或调整来完善、确定最终设计方案和参数。
以此培养学生创新动手、独立思考的设计能力，提高机械原理课程的设计水平。
二、实验目的（1）事先在图纸上按工作要求设计出平面连杆机构运动简图，然后在试验台上搭接，实现预先目的。
（2）在试验台上按机构组合原理对其进行性能分析，以达到设计目的。
三、实验原理通过对机械原理课程的学习可知，在原动件上，依次连接自由度为零的杆组，可组成一系列新机构。
原动件一般为绕主轴转动的构件或往复移动的构件。
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目相等，因此机构均由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副连接而成。
将从动件系统拆成若干个不可现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－2P L－P H=0。
其中构件数n，高副P H和低副P L都必须是整数。
由此可以获得各种类型的杆组。
四、实验设备及使用方法机构创意设计实验台主要由机架和与之配合的多功能零件组成。
除此之外，我们还配备有一些标准零件和组装工具。
1、机架如图2-26所示，机架主体为一正方形框架，它由U型支架支撑于桌面，并有一长度可调的链条来调整正方形框架相对桌面的倾斜度。
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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：+图４-8 移动副连接图:5）活动铰链座Ⅰ的安装如图联接，可在连杆任意位置形成-铰链，且件９如图装配,就可在铰链座Ⅰ上形成回转副或形成回转-移动副。
6）活动铰链座Ⅱ的安装:图4-１0 活动铰链座Ⅱ的连接图如图连接，可在连杆任意位置形成铰链，从而形成－回转副。
1） 复合铰链Ⅰ的安装:（或转－移动副)图4－11 复合铰链Ⅰ的连接图将复合铰链Ⅰ铣平端插入连杆长槽中时构成移动副，而联接螺栓均应用带垫片螺栓。
2） 复合铰链Ⅱ的安装： + + 用压紧螺栓： + +或：（用带垫片螺栓）图4－12复合铰链Ⅱ的连接图复合铰链Ⅰ联接好后，可构成三构件组成的复合铰链，也可构成复合铰链＋移动副。
复合铰链Ⅱ联接好后,可构成四构件组成的复合铰链。
9)齿轮与主(从）动轴的连接图：图4-13齿轮与主(从)动轴的连接图10)凸轮与主（从)动轴的连接图:+ + +图4-14凸轮与主（从）动轴的连接图11)凸轮副连接图:图4-1５凸轮副连接图按图示连接后,连杆与主(从)动轴间可相对移动,并由弹簧23保持高副的接触。
12)槽轮机构连接：图4-１6 槽轮机构连接图注:拨盘装入主动轴后,应在拨盘上拧入紧定螺钉37，使拨盘与主动轴无相对运动；同时槽轮装入主（从）动轴后，也应拧入紧定螺钉３7,使槽轮与主（从)动轴无相对运动。
１3)齿条相对机架的连接:图4-17 齿条相对机架的连接图如图连接后，齿条可相对机架作直线移动；旋松滑块上的内六角螺钉，滑块可在立柱上沿Y方向相对移动（齿条护板保证齿轮工作位置)。
１4）主动滑块与直线电机轴的连接：图４－18 主动滑块与直线电机轴的连接图当由滑块作为主动件时，将主动滑块座与直线电机轴（齿条)固连即可，并完成如图示连接就可形成主动滑块。
五、实验拼接典型方案示例:机构运动创新设计实验，其运动方案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拼接，达到开发学生创造性思维的目的。
实验也可选用工程机械中应用的各种平面机构,根据机构运动简图，进行拼接实验。
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。
实验时每台架可由３～4名学生一组,完成不少于１种/每人的不同机构运动方案的拼接设计实验。
下列工程机械中的各种机构中选择拼接方案典型示例,仅供参考。
1、内燃机机构：图5-1 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。
工作特点：当曲柄1作连续转动时，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是实际的主动件），带动曲柄1回转并使滑块5往复运动使压力气体通过不同路径进入滑块6的左、右端并实现排气。
2、精压机机构：图5-２精压机机构机构组成：该机构由曲柄滑块机构和两个对称的摇杆滑块机构所组成。
对称部分由杆件４→5→6→７和杆件8→９→10→7两部分组成,其中一部分为虚约束。
工作特点：当曲柄1连续转动时,滑块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。
用途：如钢板打包机,纸板打包机,棉花打捆、剪板机等均可采用此机构完成预期工作。
３、牛头刨床机构:(a) (b）图５-3 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，且构件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。
工作特点:当曲柄1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,非工作行程快回的特点。
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。
工作特点:当曲柄1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：图５-5 齿轮-曲柄摆块机构机构组成:该机构由齿轮机构和曲柄摆块机构组成。
其中齿轮1与杆２可相对转动，而齿轮４则装在铰链B点并与导杆3固联。
工作特点:杆2作圆周运动,为曲柄通过连杆使摆块摆动从而改变连杆的姿态使齿轮4带动齿轮1作相对曲柄的同向回转与逆向回转。
6、喷气织机开口机构：图5-６喷气织机开口机构机构组成:该机构由曲柄摆块机构,齿轮－齿条机构和摇杆滑块机构组合而成，其中齿条与导杆BC 固联，摇杆DＤ′与齿轮G固联。
工作特点：曲柄AB以等角速度回转，带动导杆BC随摆块摆动的同时与摆块作相对移动,在导杆BC上固装的齿条E与活套在轴上的齿轮G相啮合，从而使齿轮G作大角度摆动，与齿轮G固联在一起的杆DD′随之运动,通过连杆DF（Ｄ′Ｆ′)使滑块作上、下往复运动。