1、實驗四 機構創新組合設計實驗一、實驗目的1、加深學生對平面機構的組成原理認識,進一步了解機構組成及運動特性。2、訓練學生的工程實踐動手能力。培養學生創新意識及綜合設計的能力。二、實驗設備及工具1、JKZB-機構創新組合設計實驗臺。附件：齒輪、齒條、槽輪、凸輪、轉動軸、連桿、各種連接組合零部件等。2、 裝拆工具：十字起子、活動扳手、內六角扳手、鋼板尺、卷尺等。3、 學生自備草稿紙、筆、繪圖工具等。三、實驗要求1、每23人一組,每一組實驗前擬一份機構運動設計方案,實驗后提交新設計方案.2、完成實驗后各組將機械零部件“物還原位”,老師驗收后方可離去.3、每人完成一份實驗報告。四、實驗原理和方法根據平

2、面機構的組成原理：任何平面機構都可以由若干個基本桿組依次聯接到原動件和機架上而構成，故可通過選定的機構類型，拼裝該機構并進行分析。五、實驗內容1、自行到實驗室熟悉本實驗中的實驗裝置，各種零部件、裝拆工具的功能；了解機構的拼接方法，擬訂自已的機構運動方案的拼接步驟。2、自擬或課本提供的機構運動方案做為拼接對象。3.拼接機構,將各基本桿組按運動傳遞規律順序拼接到原動件和機架上。4繪制運動簡圖，分析所拼接的平面機構。5根據平面機構的組成原理，利用常用的零部件拼接調整，設計一種具有新型的帶發明創造性的組合機構。每一組提交一份機構創新設計方案。6最后把組合機構安裝在實驗平臺上，進行測試分析、運動分析、實

3、驗結果分析、擬定這次實驗的步驟，并寫出實驗報告。六、實驗方法與步驟1.學生使用“機構創新組合設計實驗臺”提供的各種零件。按照自己的運動方案簡圖，先在桌面上進行機構的初步試驗組裝，這一步的目的是桿件分層。一方面為了使各個桿件在互相平行的平面內運動，一一方面為了避免各個桿件，各個運動副之間發生運動干涉。2.按照上一步驟試驗好的分層方案，從最里層開始，依次將各個桿件組裝連接到機架上。選取構件桿，連接轉動副或移動副。凸輪。齒輪。齒條與桿件用轉動副連接，凸輪。齒輪。齒條與桿件用移動副連接，桿件以轉動副的形式與機架相連，桿件以移動副的形式與機架相連，最后組裝連接輸入轉動的原動件或輸入移動的原動件。3.根據

4、輸入運動的形式選擇原動件。若輸入運動為轉動（工程實際中以柴油機，電動機等為動力的情況），則選用雙軸承式主動定鉸鏈軸或蝸桿為原動件，并使用電機通過軟軸聯軸器進行驅動。若輸入運動為 移動（工程實際中以油缸，氣缸等為動力的情況），可選用適當行程的氣缸驅動，用軟管連接好氣缸，氣控組件和空氣壓縮機并進行空載形成實驗。4.試用手動的方式搖動或推動原動件，觀察整個機構各個桿，副的運動，確定運動沒有干涉后，安裝電動機，用柔性聯軸節將電機與機構相連，或安裝氣缸，用附件將氣缸與機構相連。5.檢查無誤后，接通電源試機6.觀察機構系統的運動，對機構系統的工作到位情況，運動學及動力學特性作出定性的分析和評價。一般包括如

5、下幾個方面： 各個桿、副是否發生干涉 有無形成運動副的兩構件的運動不在一個平面，因而出現摩擦力過大的現象 輸入轉動的原動件是否為曲柄。 輸出構件是否具有急回回特性。機構的運動是否連續。最小傳動角（或最大壓力角）是否超過其許用值。機構運動過程中是否產生剛性沖擊或柔性沖擊。機構是否符合設計要求、是否運動到位、靈活可靠。多自由度機構的幾個原動件，能否使整個機構實現良好的協調動作。動力元件的選用及安裝是否合理，是否按預定的要求正常工作。 7.若觀察到機構系統運動出現問題，則必須按前述步驟進行組裝調整，直到該模型機構完全按照設計要求靈活、可靠地運動。 8.至此已經用實驗方法確定了設計方案和參數，再測繪自

6、己組裝的模型，換算出實際尺寸，填寫實驗報告，包括按比例繪制正規的機構運動簡圖，標注全部參數，計算自由度，劃分桿組，簡述各項評價情況，指出自己有所創新之處，指出不足之處并簡述改進的設想。七、完成實驗報告 根據學院的實驗報告內容完成此次設計型實驗的實驗報告。1、 實驗目的及實驗內容。2、 實驗儀器及工具、設備。3、根據實驗臺現有的機構，繪制機構運動簡圖；并進行分析。4、自擬或課本提供的機構運動方案做為拼接對象，進行機構實際拼接。根據實際拼接結果，進行自由度的計算，并回答此機構的功能？5、通過此實驗學到了什么？有什么感想和體會？ 將組合是圖片打印出來。包括每組的組合圖片、和實驗平臺圖片、最終搭建的機

7、構實物圖片。黏貼在實驗報告的相應位置。附錄：機構運動創新設計方案實驗臺提供的運動副拼接方法參見以下各圖所示。1）實驗臺機架：如圖4-5 實驗臺機架中有5根鉛垂立柱，均可沿X方向移動。移動前應旋松在電機側安裝在上、下橫梁上的立柱緊固螺釘，并用雙手移動立柱到需要的位置后，應將立柱與上（或下）橫梁靠緊再旋緊立柱緊固螺釘（立柱與橫梁不靠緊旋緊螺釘時會使立柱在X方向發生偏移）。 注：立柱緊固螺釘只需旋松既可，不允許將其旋下。 立柱上的滑塊可在立柱上沿Y方向移動，要移動立柱上的滑塊，只需將滑塊上的內六角平頭緊定螺釘旋松即可（該緊定螺釘在靠近電機側）。 按上述方法移動立柱和滑塊，就可在機架的X、Y平面內確定

8、固定鉸鏈的位置。圖4-5 實驗臺機架圖2）主、從動軸與機架的連接（下圖各零件編號與“機構運動創新設計方案實驗臺組件清單”序號相同，后述各圖均相同）如圖4-6圖4-6 主、從動軸與機架的連接 按上圖方法將軸聯接好后，主（或從）動軸相對機架不能轉動，與機架成為剛性聯接；若件22不裝配，則主（或從）動軸可以相對機架作旋轉運動。3） 轉動副的連接：圖4-7 轉動副連接圖 按圖示聯接好后，采用件19聯接端連桿與件9無相對運動，采用件20聯接端連桿與件9可相對轉動，從而形成兩連桿的相對旋轉運動。4）移動副的連接：+圖4-8 移動副連接圖5）活動鉸鏈座的安裝：圖4-9 活動鉸鏈座連接圖 如圖聯接，可在連桿任

9、意位置形成-鉸鏈，且件9如圖裝配，就可在鉸鏈座上形成回轉副或形成回轉-移動副。6） 活動鉸鏈座的安裝：圖4-10 活動鉸鏈座的連接圖 如圖連接，可在連桿任意位置形成鉸鏈，從而形成-回轉副。1） 復合鉸鏈的安裝：（或轉-移動副）+用壓緊螺栓：+或：（用帶墊片螺栓）圖4-11 復合鉸鏈的連接圖 將復合鉸鏈銑平端插入連桿長槽中時構成移動副，而聯接螺栓均應用帶墊片螺栓。2） 復合鉸鏈的安裝：圖4-12 復合鉸鏈的連接圖+ 復合鉸鏈聯接好后，可構成三構件組成的復合鉸鏈，也可構成復合鉸鏈+移動副。 復合鉸鏈聯接好后，可構成四構件組成的復合鉸鏈。9）齒輪與主（從）動軸的連接圖：圖4-13 齒輪與主（從）動軸

10、的連接圖10）凸輪與主（從）動軸的連接圖：圖4-14 凸輪與主（從）動軸的連接圖11）凸輪副連接圖：圖4-15 凸輪副連接圖 按圖示連接后，連桿與主（從）動軸間可相對移動，并由彈簧23保持高副的接觸。12）槽輪機構連接：圖4-16 槽輪機構連接圖 注：撥盤裝入主動軸后，應在撥盤上擰入緊定螺釘37，使撥盤與主動軸無相對運動；同時槽輪裝入主（從）動軸后，也應擰入緊定螺釘37，使槽輪與主（從）動軸無相對運動。13）齒條相對機架的連接：圖4-17 齒條相對機架的連接圖 如圖連接后，齒條可相對機架作直線移動；旋松滑塊上的內六角螺釘，滑塊可在立柱上沿Y方向相對移動（齒條護板保證齒輪工作位置）。14）主動滑

11、塊與直線電機軸的連接：圖4-18 主動滑塊與直線電機軸的連接圖 當由滑塊作為主動件時，將主動滑塊座與直線電機軸（齒條）固連即可，并完成如圖示連接就可形成主動滑塊。五、實驗拼接典型方案示例： 機構運動創新設計實驗，其運動方案可由學生構思平面機構運動簡圖進行創新構思并完成方案的拼接，達到開發學生創造性思維的目的。 實驗也可選用工程機械中應用的各種平面機構，根據機構運動簡圖，進行拼接實驗。 該實驗臺提供的配件可完成不少于40種機構運動方案的拼接實驗。實驗時每臺架可由34名學生一組，完成不少于1種/每人的不同機構運動方案的拼接設計實驗。 下列工程機械中的各種機構中選擇拼接方案典型示例，僅供參考。1、

12、內燃機機構：圖5-1 內燃機機構 機構組成：曲柄滑塊與搖桿滑塊組合而成的機構。 工作特點：當曲柄1作連續轉動時，滑塊6作往復直線移動，同時搖桿3作往復擺動帶動滑塊5作往復直線移動。該機構用于內燃機中，滑塊6在壓力氣體作用下作往復直線運動（故滑塊6是實際的主動件），帶動曲柄1回轉并使滑塊5往復運動使壓力氣體通過不同路徑進入滑塊6的左、右端并實現排氣。2、 精壓機機構：圖5-2 精壓機機構 機構組成：該機構由曲柄滑塊機構和兩個對稱的搖桿滑塊機構所組成。對稱部分由桿件 4567和桿件89107兩部分組成，其中一部分為虛約束。 工作特點：當曲柄1連續轉動時，滑塊3上、下移動，通過桿456使滑塊7作上下

13、移動，完成物料的壓緊。對稱部分 89107作用是使構件7平穩下壓，使物料受載均衡。 用途：如鋼板打包機，紙板打包機，棉花打捆、剪板機等均可采用此機構完成預期工作。3、牛頭刨床機構：(a) (b)圖5-3 牛頭刨床機構圖b)為將圖a）中的構件3由導桿變為滑塊，而將構件4由滑塊變為導桿形成。 機構組成：牛頭刨床機構由擺動導桿機構與雙滑塊機構組成。只是在圖a）中，構件2、3、4組成兩個同方位的移動副，且構件3與其它構件組成移動副兩次；而圖b)則是將圖a)中D點滑塊移至A點，使A點移動副在箱底處，易于潤滑，使移動副摩擦損失減少。機構工作性能得到改善。圖a）和圖b)所示機構的運動特性完全相同。 工作特點

14、：當曲柄1回轉時，導桿3繞點A擺動并具有急回性質，使桿5完成往復直線運動，并具有工作行程慢，非工作行程快回的特點。4、 兩齒輪-曲柄搖桿機構：圖5-4 齒輪-曲柄搖桿機構 機構組成：該機構由曲柄搖桿機構和齒輪機構組成，其中齒輪5與搖桿2形成剛性聯接。 工作特點：當曲柄1回轉時，連桿2驅動搖桿3擺動，從而通過齒輪5與齒輪4的嚙合驅動齒輪4回轉。由于擺桿3往復擺動，從而實現齒輪4的往復回轉。5、 兩齒輪-曲柄擺塊機構：圖5-5 齒輪-曲柄擺塊機構 機構組成：該機構由齒輪機構和曲柄擺塊機構組成。其中齒輪1與桿2可相對轉動，而齒輪4則裝在鉸鏈B點并與導桿3固聯。 工作特點：桿2作圓周運動，為曲柄通過連

15、桿使擺塊擺動從而改變連桿的姿態使齒輪4帶動齒輪1作相對曲柄的同向回轉與逆向回轉。6、 噴氣織機開口機構：圖5-6 噴氣織機開口機構 機構組成：該機構由曲柄擺塊機構，齒輪-齒條機構和搖桿滑塊機構組合而成，其中齒條與導桿BC固聯，搖桿DD與齒輪G固聯。工作特點：曲柄AB以等角速度回轉，帶動導桿BC隨擺塊擺動的同時與擺塊作相對移動，在導桿BC上固裝的齒條E與活套在軸上的齒輪G相嚙合，從而使齒輪G作大角度擺動，與齒輪G固聯在一起的桿DD隨之運動，通過連桿DF（DF）使滑塊作上、下往復運動。組合機構中，齒條E的運動是由移動和轉動合成的復合運動，而齒輪G的運動就取決于這兩種運動的合成。7、 雙滑塊機構：圖

16、5-7 雙滑塊機構 機構組成：該機構由雙滑塊組成，可看成由曲柄滑塊機構A-B-C構成，從而將滑塊4視做虛約束。 工作特點：當曲柄1作勻速轉動時，滑塊3、4均作直線運動，同時，桿件2上任一點的軌跡為一橢圓。 應用舉例：橢圓畫器和劍桿織機引緯機構。8、 沖壓機構：圖5-8 沖壓機構 機構組成：該機構由齒輪機構與對稱配置的兩套曲柄滑塊機構組合而成，AD桿與齒輪1固聯，BC桿與齒輪2固聯。 組成要求：Z1=Z2 ； AD=BC； 工作特點：齒輪1勻速轉動，帶動齒輪2回轉，從而通過連桿3、4驅動桿5上下直線運動完成預定功能。 該機構可拆去桿件5，而E點運動軌跡不變，故該機構可用于因受空間限制無法安置滑槽

17、但又須獲得直線進給的自動機械中。而且對稱布置的曲柄滑塊機構可使滑塊運動受力狀態好。 應用：此機構可用于沖壓機、充氣泵、自動送料機中。9、 插床機構：圖5-9 插床機構 機構組成：該機構由轉動導桿機構與正置曲柄滑塊機構構成。 工作特點：曲柄1勻速轉動，通過滑塊2帶動從動桿3繞B點回轉，通過連桿4驅動滑塊5作直線移動。由于導桿機構驅動滑塊5往復運動時對應的曲柄1轉角不同，故滑塊5具有急回特性。應用：此機構可用于刨床和插床等機械中。10、篩料機構：圖5-10 篩料機構 機構組成：該機構由曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構構成。 工作特點：曲柄1勻速轉動，通過搖桿3和連桿4帶動滑塊5作往復直線運動，由于曲柄搖

18、桿機構的急回性質，使得滑塊5速度，加速度變化較大，從而更好地完成篩料工作。11、凸輪-連桿組合機構：圖5-11 凸輪-連桿組合機構 機構組成：該機構由凸輪機構和曲柄連桿機構以及齒輪齒條機構組成，且曲柄EF與齒輪為固聯構件。 工作特點：凸輪為主動件勻速轉動，通過搖桿2、連桿3使齒輪4回轉，通過齒輪4與齒條5的嚙合使齒條5作直線運動，由于凸輪輪廓曲線和行程限制和各桿件的尺寸制約關系，齒輪4只能作往復轉動，從而使齒條5作往復直線移動。應用：此機構用于粗梳毛紡細紗機鋼領板運動的傳動機構。12、凸輪-五連桿機構：圖5-12 凸輪-五連桿機構 機構組成：該機構由凸輪機構和連桿機構構成，其中凸輪與主動曲柄1固聯，又與擺桿4構成高副。工作特點：凸輪1勻速回轉，通過桿1和桿3將運動傳遞給桿2，從而桿2的運動是兩種運動的合成運動，因此連桿2上的C點可以實現給定的運動軌跡。13、行程放大機構：圖5-13 行程放大機構 機構組成：該機構由曲柄滑塊機構和齒輪齒條機構組成，其中齒條5固定為機架，齒輪4為移動件。 工作特點：曲柄1勻速轉動，連桿上C點作直線運動，通過齒輪3帶動齒條4作直線移動，齒條4的移動行程是C點行程的兩倍，故為行程放大機構。