机械运动方案创新设计(PPT51页)
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二、实验目的
1
加深对平面机构组成原理、结构组成的认识， 熟悉杆组概念，了解机构运动特点
利用若干不同的杆组，拼接各种不同的平面机
2
构，以培养机构创新设计能力及综合设计能力
通过对实际机械结构的拼接，增强工程实践动
3
手能力。
3
三、实验原理
❖ 任何机构都是由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架 上而构成的。
❖ 立柱上的滑块可沿Y方向移动。将滑块移动到预定的位置后， 用螺栓将滑块紧定在立柱上。按上述方法即可在X、Y平面内确 定活动构件相对机架的连接位置。面对操作者的机架铅垂面称 为拼接起始参考面或操作面。
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2、各另部件之间的拼接
❖ （1）轴相对机架的拼接 ❖ 有螺纹端的轴颈可以插入滑块28#上的
铜套孔内，通过平垫片、防脱螺母34# 的连接与机架形成转动副或与机架固 定。若按图6拼接后，6或8#轴相对机 架固定；若不使用平垫片34# ，则6或 8#轴相对机架作旋转运动。拼接者可 根据需要确定是否使用平垫片34#。 ❖ 扁头轴6#为主动轴、8#为从动轴。该 轴主要用于与其它构件形成移动副或 转动副、也可将连杆或盘类零件等固 定在扁头轴颈上，使之成为一个构件。
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移动副的拼接
❖ 移动副的拼接如图所示。转滑副轴24#的圆轴端插入连杆11#的 长槽中，通过带垫片的螺栓15#的连接，转滑副轴24#可与连杆 11#形成移动副。
❖ 提示：转滑副轴24#的另一端扁平轴可与其它构件形成转动副或移动副。根据拼接的实 际需要，也可选用7#或14#件替代24#件作为滑块。
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（2）转动副的拼接
❖ 若两连杆间形成转动副，可按图所示方式拼接。其中，14#件的 扁平轴颈可分别插入两连杆11#的圆孔内，再用压紧螺栓16#和 带垫片螺栓15#分别与转动副轴14#两端面上的螺孔连接。这样， 有一根连杆被压紧螺栓16#固定在14#件的轴颈处，而与带垫片 螺栓15#相连接的14#件相对另一连杆转动。
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❖ 另外一种形成移动副的拼接方式如图所示。选用两根轴 （6#或8#），将轴固定在机架上，仍后再将连杆11#的长 槽插入两轴的扁平轴颈上，旋入带垫片螺栓15#，则连杆 在两轴的支撑下相对机架作往复移动。
❖ 提示：根据实际拼接的需要，若选用的轴颈较长，此时需选用相应的运动构 件层面限位套17#对构件的运动层面进行限位。
机构运动方案创新设计
1
一、概述
❖ 机构运动方案创新设计是一个具有创新性的活动过程， 旨在培养学生的创新意识和创新设计的能力。
❖ 本实验是基于杆组的迭加原理而设计的，主要应用于 机构组成原理的拼接设计实验、课程设计和毕业设计 中的机构运动方案的设计实验、课外科技活动（如机 械设计大赛）中的机构运动方案创新设计实验。
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齿轮与轴的拼接
❖ 如图所示，齿轮2#装入轴6#或轴8#时，应紧靠轴（或运动构件 层面限位套17#）的根部，以防止造成构件的运动层面距离的 累积误差。按图示连接好后，用内六角紧定螺钉27#将齿轮固 定在轴的上（注意：螺钉应压紧在轴的平面上）。这样，齿轮 与轴形成一个构件。
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齿轮与连杆形成转动副的拼接
IEP直线电机控制器
直线电机 行程开关 220VAC 2A OFF
发光 管
a)前面 板图
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4 5 电源 保 电 芯 芯 开关 险 源 插 插 源引 管 开 座 座 出线 座 关
操作说明
❖ 1、实验台机架的固定
实验台机架图
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❖ 如图所示实验台机架中有5根铅垂立柱，它们可沿X方向移动。 移动时请用双手扶稳立柱、并尽可能使立柱在移动过程中保持 铅垂状态，这样便可以轻松推动立柱。立柱移动到预定的位置 后，将立柱上、下两端的螺栓锁紧（安全注意事项：不允许将 立柱上、下两端的螺栓卸下，在移动立柱前只需将螺栓拧松即 可）。
用最多的基本杆组，由于杆组中转动副和移动副的配置不同， Ⅱ级杆组共有如图所示五种形式：
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四、实验设备
❖ 本实验需要设备为湖南长庆科教仪器有限公司生产的 ZBS-C机械运动创新设计方案实验台，下面对此类设 备的组成和操作方法作一简介。
❖ 设备简介： ❖ 组成实验台的主要零部件以及详细规格如表所示。
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机构运动方案创新设计实验台零部件
8
9
❖ 直线电机控制器：如图本控制器采用电子组合设计方式，控制电路采 用低压电子集成电路和微型密封功率继电器，并采用光槽作为行程开 关，极具使用安全。控制器的前面板为LED显示方式，当控制器的前 面板与操作者是面对面的位置关系时，控制器上的发光管指示直线电 机齿条的位移方向。控制器的后面板上置有电源引出线及开关、与直 线电机相连的4芯插座、与光槽行程开关相连的5芯插座和1A保险管。
F 3n 2PL PH 0
4
1.高副杆组
❖ 若n = PL = PH = 1，即可获得单构件高副杆组，常见形式下图所 示。
5
均为低副，称为低副杆组。即 ❖ 满足上式的构件数和运动副数的组合为： n = 2, 4, 6……, PL
= 3, 6, 9……。 ❖ 其中最简单的组合为n = 2, PL = 3，称为Ⅱ级组。Ⅱ级组是应
❖ 如图所示拼接，连杆11#与齿轮2#形成转动副。视所选用盘杆 转动轴19#的轴颈长度不同，决定是否需用运动构件层面限位 套17#。
❖ 机构具有确定运动的条件是其原动件数等于机构的自由度 数。因此，机构可以拆分成机架、原动件和自由度为零的 构件组。而自由度为零的构件组还可以拆分成更简单的自 由度为零的构件组，将最后不能再拆的最简单的自由度为 零的构件组称为组成机构的基本杆组，简称杆组。
❖ 由杆组定义知，组成平面机构的基本杆组应满足条件：
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滑块与连杆组成转动副和移动副的拼接
❖ 如图所示的拼接效果是滑块13#的扁平轴颈处与连杆11#形成移动副； 在20#、21#的帮助下，滑块13#的圆轴颈处与另一连杆在连杆长槽的 某一位置形成转动副。首先用螺栓、螺母21#将固定转轴块20#锁定 在连杆11#上，再将转动副轴13#的圆轴端穿插20#的圆孔及连杆11# 的长槽中，用带垫片的螺栓15#旋入13#的圆轴颈端面的螺孔中，这 样13#与11#形成转动副。将13#扁头轴颈插入另一连杆的长槽中，将 15#旋入13#的扁平轴端面螺孔中，这样13#与另一连杆11#形成移动 副。
二、实验目的
1
加深对平面机构组成原理、结构组成的认识， 熟悉杆组概念，了解机构运动特点
利用若干不同的杆组，拼接各种不同的平面机
2
构，以培养机构创新设计能力及综合设计能力
通过对实际机械结构的拼接，增强工程实践动
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手能力。
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三、实验原理
❖ 任何机构都是由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架 上而构成的。
❖ 立柱上的滑块可沿Y方向移动。将滑块移动到预定的位置后， 用螺栓将滑块紧定在立柱上。按上述方法即可在X、Y平面内确 定活动构件相对机架的连接位置。面对操作者的机架铅垂面称 为拼接起始参考面或操作面。
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2、各另部件之间的拼接
❖ （1）轴相对机架的拼接 ❖ 有螺纹端的轴颈可以插入滑块28#上的
铜套孔内，通过平垫片、防脱螺母34# 的连接与机架形成转动副或与机架固 定。若按图6拼接后，6或8#轴相对机 架固定；若不使用平垫片34# ，则6或 8#轴相对机架作旋转运动。拼接者可 根据需要确定是否使用平垫片34#。 ❖ 扁头轴6#为主动轴、8#为从动轴。该 轴主要用于与其它构件形成移动副或 转动副、也可将连杆或盘类零件等固 定在扁头轴颈上，使之成为一个构件。
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移动副的拼接
❖ 移动副的拼接如图所示。转滑副轴24#的圆轴端插入连杆11#的 长槽中，通过带垫片的螺栓15#的连接，转滑副轴24#可与连杆 11#形成移动副。
❖ 提示：转滑副轴24#的另一端扁平轴可与其它构件形成转动副或移动副。根据拼接的实 际需要，也可选用7#或14#件替代24#件作为滑块。
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（2）转动副的拼接
❖ 若两连杆间形成转动副，可按图所示方式拼接。其中，14#件的 扁平轴颈可分别插入两连杆11#的圆孔内，再用压紧螺栓16#和 带垫片螺栓15#分别与转动副轴14#两端面上的螺孔连接。这样， 有一根连杆被压紧螺栓16#固定在14#件的轴颈处，而与带垫片 螺栓15#相连接的14#件相对另一连杆转动。
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❖ 另外一种形成移动副的拼接方式如图所示。选用两根轴 （6#或8#），将轴固定在机架上，仍后再将连杆11#的长 槽插入两轴的扁平轴颈上，旋入带垫片螺栓15#，则连杆 在两轴的支撑下相对机架作往复移动。
❖ 提示：根据实际拼接的需要，若选用的轴颈较长，此时需选用相应的运动构 件层面限位套17#对构件的运动层面进行限位。
机构运动方案创新设计
1
一、概述
❖ 机构运动方案创新设计是一个具有创新性的活动过程， 旨在培养学生的创新意识和创新设计的能力。
❖ 本实验是基于杆组的迭加原理而设计的，主要应用于 机构组成原理的拼接设计实验、课程设计和毕业设计 中的机构运动方案的设计实验、课外科技活动（如机 械设计大赛）中的机构运动方案创新设计实验。
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齿轮与轴的拼接
❖ 如图所示，齿轮2#装入轴6#或轴8#时，应紧靠轴（或运动构件 层面限位套17#）的根部，以防止造成构件的运动层面距离的 累积误差。按图示连接好后，用内六角紧定螺钉27#将齿轮固 定在轴的上（注意：螺钉应压紧在轴的平面上）。这样，齿轮 与轴形成一个构件。
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齿轮与连杆形成转动副的拼接
IEP直线电机控制器
直线电机 行程开关 220VAC 2A OFF
发光 管
a)前面 板图
10
4 5 电源 保 电 芯 芯 开关 险 源 插 插 源引 管 开 座 座 出线 座 关
操作说明
❖ 1、实验台机架的固定
实验台机架图
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❖ 如图所示实验台机架中有5根铅垂立柱，它们可沿X方向移动。 移动时请用双手扶稳立柱、并尽可能使立柱在移动过程中保持 铅垂状态，这样便可以轻松推动立柱。立柱移动到预定的位置 后，将立柱上、下两端的螺栓锁紧（安全注意事项：不允许将 立柱上、下两端的螺栓卸下，在移动立柱前只需将螺栓拧松即 可）。
用最多的基本杆组，由于杆组中转动副和移动副的配置不同， Ⅱ级杆组共有如图所示五种形式：
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四、实验设备
❖ 本实验需要设备为湖南长庆科教仪器有限公司生产的 ZBS-C机械运动创新设计方案实验台，下面对此类设 备的组成和操作方法作一简介。
❖ 设备简介： ❖ 组成实验台的主要零部件以及详细规格如表所示。
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机构运动方案创新设计实验台零部件
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❖ 直线电机控制器：如图本控制器采用电子组合设计方式，控制电路采 用低压电子集成电路和微型密封功率继电器，并采用光槽作为行程开 关，极具使用安全。控制器的前面板为LED显示方式，当控制器的前 面板与操作者是面对面的位置关系时，控制器上的发光管指示直线电 机齿条的位移方向。控制器的后面板上置有电源引出线及开关、与直 线电机相连的4芯插座、与光槽行程开关相连的5芯插座和1A保险管。
F 3n 2PL PH 0
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1.高副杆组
❖ 若n = PL = PH = 1，即可获得单构件高副杆组，常见形式下图所 示。
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均为低副，称为低副杆组。即 ❖ 满足上式的构件数和运动副数的组合为： n = 2, 4, 6……, PL
= 3, 6, 9……。 ❖ 其中最简单的组合为n = 2, PL = 3，称为Ⅱ级组。Ⅱ级组是应
❖ 如图所示拼接，连杆11#与齿轮2#形成转动副。视所选用盘杆 转动轴19#的轴颈长度不同，决定是否需用运动构件层面限位 套17#。
❖ 机构具有确定运动的条件是其原动件数等于机构的自由度 数。因此，机构可以拆分成机架、原动件和自由度为零的 构件组。而自由度为零的构件组还可以拆分成更简单的自 由度为零的构件组，将最后不能再拆的最简单的自由度为 零的构件组称为组成机构的基本杆组，简称杆组。
❖ 由杆组定义知，组成平面机构的基本杆组应满足条件：
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滑块与连杆组成转动副和移动副的拼接
❖ 如图所示的拼接效果是滑块13#的扁平轴颈处与连杆11#形成移动副； 在20#、21#的帮助下，滑块13#的圆轴颈处与另一连杆在连杆长槽的 某一位置形成转动副。首先用螺栓、螺母21#将固定转轴块20#锁定 在连杆11#上，再将转动副轴13#的圆轴端穿插20#的圆孔及连杆11# 的长槽中，用带垫片的螺栓15#旋入13#的圆轴颈端面的螺孔中，这 样13#与11#形成转动副。将13#扁头轴颈插入另一连杆的长槽中，将 15#旋入13#的扁平轴端面螺孔中，这样13#与另一连杆11#形成移动 副。