机构创意组合设计实验报告格式

机构创意组合设计实验

一、实验目的

1、认识典型机构

2、设计实现满足不同运动要求的传动机构系统

3、设计拼装机构系统

二、实验原理

机械传动系统的设计是机械设计中极其重要的一个环节，其中了解常用传动机构，合理设计传动系统是一个认识和创新的过程。为了实现执行机构工作的需求(运动，动力)，我们必须利用不同机构的组合系统来完成。因此对于常用机构，如杆机构，齿轮传动机构，间歇运动机构，带，链传动机构的结构及运动特点应有充分的了解，在此基础上，我们可以利用它们所在组合成我们需要的传动系统。执行机构常见的运动形式有回转运动，直线运动和曲线运动，传动系统方案的设计将以此为目标。执行机构的运动不仅仅有运动形式的要求，而且有运动学和动力学的要求。因此我们必须对设计好的传动系统中的重要运动构件进行运动学和动力学分析(速度，加速度分析)，使执行构件满足运动要求(如工作行程与回程的速度要求，惯性力要求，工作行程要求等)。任何传动机构系统都有其特点，适应于不同的工作要求和安装位置，我们应该学会在设计和拼装中进行系统分析和评估。

三、实验台的组成

机械组成：

该实验台主要由机柜(安装平台)、固定架、活动架、横梁、传动轴、联接轴、各类传动构件，电机、传感器等组成。

可拼装平面机构包括：四杆机构、六杆机构、平面凸轮机构、间歇机构、齿轮传动、带(链)传动、组合机构等机构，其中间歇机构包含槽轮机构、不完全齿轮机构、棘轮机构等机构。

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图一、安装平台

1、脚轮

2、支撑脚

3、机柜

4、零件安置架

5、固定螺栓

6、横梁

7、固定架

8、滑块

9、活动架 10、减速电机

该实验台由图一所示的零部件组成。脚轮(1)用于短距离移动试验台。支撑脚(2) 用于支撑试验台并调整水平。零件安置架(4)用于安放暂时不拼装的零件,并可在机柜(3)内的轨道内移动。活动架(9)可在两个固定架(7)组成的框架内沿纵向(z 向)移动,用于调整两组横梁之间的距离并通过固定螺栓(5)固定。横梁(6)可根据拼装的需要通过固定螺栓(5)固定在固定架(7)和活动架(9)的槽内适当的位置。减速电机(10)通过螺钉固定在走条上并可根据在走条直槽长度范围内移动。滑块(8)可根据使用的需要在横梁(6)上移动或固定。 检测系统：

本实验的实验系统框图如下图(2)所示,它由以下设备组成:

本系统由一片高性能的单片机组成，完成对主(原)动件的角位移、速度及从

动件的直线位移或角位移的测量采集；与PC机进行异步串行通讯交换数据、执行命令；产生一路频率较高的脉冲宽度调制波(PWM),通过直流电机驱动模块方便地控制电机的运行；在LED数码显示器上实时显示主(原)动件的转速以及扫描按键灵活地控制电机的转速等主要功能。

从动件光栅角位移传感器分辨率为1000p/n(脉冲个数每转)输出两路相位差90度、频率与机构运动速度成正比、电平0－5V的脉冲，直接接入微处理器，通过微处理器进行判断处理运算后送入PC机，再通过相应的软件系统即可得到机构的运动曲线和数据；从动件光栅角位移传感器测量直线位移时需通过实验台配套的齿轮齿条模块转换；测量角位移时把传感器和专用的轴相配合即可。

主动件光栅角位移传感器同样输出两路信号直接输入微处理器，它的分辨率为360p/n(脉冲个数每转),即为每1度输出一个角度脉冲，其中一路便是此脉冲信号，用于定角度采样，另外一路是零位脉冲，用于标定采样数据时的零点位置。机构主(原)动件的角位移，速度由微处理器直接测出，加速度数据由速度经过数值微分和数字滤波得到，而从动件的直线(角)速度、直线(角)加速度则是由直线(角)位移经数值微分和数字滤波得到。与分别采用位移、速度、加速度测量仪器的系统相比，具有测试系统简单，性能稳定可靠，分辨率高，动态响应好等优点。测试软件：

测试系统与实验台配套使用，在每台实验台的实验项目中改系统有对应的实验选项（见图测试软件结构图），实验开始后通过选择实验选项后，系统将会对实验台上传的数据进行分析处理，通过利用曲线与图形结合的方式让实验者能直观，具体的观测到实验结果以便分析实验结果。

四、实验台的主要配置

1、零件存放柜一只。

2、机构安装台架1架

3、拼装机构零件库一套

4、直线位移传感器一个：

光栅角位移传感器一个；

5、驱动电机：单相交流旋转变速电机两台

6、数据采集箱一个；

7、配套教学软件一套；

8、上下位机软件均开源，货物安装到位验收前给最终使用方提供全套的培训和指导服务。

五、主要技术指标

1）、电机参数：

单相交流旋转变速电机：90W

2）、直线位移传感器行程150mm 精度

角位移传感器 360栅/转精度

3）、实验台零件数量为150件以上

4）、实验台提供的拼装基本机构主要类型

平面杆机构：

1、曲柄摇杆机构

2、曲柄滑块机构

3、六杆机构(摇块)

4、六杆机构(滑块)

5、六杆机构(摇杆)

平面齿轮传动

6、(一级、二级、三级)齿轮传动

7、齿轮齿条传动

平面带链传动

10、11、(一级、二级)带传动

12、带—链传动

13、14、(一级、二级)链传动

平面间歇机构

15、棘轮机构

16、槽轮机构

17、槽轮机构—链传动

18、不完全齿轮传动

19、平面凸轮机构

含：直线运动凸轮、拋物线运动凸轮、余弦运动凸轮，多项式

平面复合机构

上述机构的一、二级组合机构

20、凸轮—摇杆机构