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机械原理实验指导书 兰州交通大学机电工程学院机械设计教研室2004年9月目 录学生实验守则2实验一 机构运动简图测绘3实验二 机构演示8实验三 平面机构组装及运动参数测定10实验四 铰链四杆机构特性23实验五 平面连杆机构创意设计27兰 州 交 通 大 学学生实验守则一、 学生实验前应认真预习相关实验内容，明确实验目的、内容、步骤，对指导教师的抽查提问回答不合要求者，须重新预习，否则不准其做实验。二、 学生在实验中，应听从指导教师及实验人员的安排，在使用精密、贵重仪器时，必须按要求操作以确保设备的安全使用，禁止随意动用与本实验无关的仪器设备，若对实验内容持有创见性的改革，实施前必须经指导人员同意后方可进行。三、 学生应认真地进行实验，严格按操作规程办事，正确记录实验数据，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。实验后要认真做好实验报告，认真分析实验结果、处理实验数据。四、 严格考勤，对无故缺席实验的学生以旷课论处，不得补做；对请假的学生，须另行安排时间予以补做。五、 实验完毕后，学生必须按规定断电、关水、关气、整理设备、清扫场地，经指导教师检查合格后方可离开。如发现有损坏仪器设备、偷盗公物者，一经查实，须追究责任，视情节按有关规定论处。六、 实验室内应保持安静，不准高声喧哗、吸烟，注意环境卫生。实验时应注意安全，节约水、电、气，遇到事故应切断电（气）源，并向指导教师报告实验一 机构运动简图测绘 一、实验目的1熟悉机构运动简图的绘制方法，掌握从实际机构中测绘机构运动简图的技能；2巩固机构结构分析原理及自由度计算方法；3加深理解机构自由度、复合铰链、虚约束及局部自由度的概念。 二、实验设备及工具1各类典型的机械实物及机构实物模型； 2 测量用尺、三角板、铅笔、橡皮、草稿纸（自备）；三、实验内容及要求 1 任选两个不同的机构模型，量取相关尺寸，按确定的比例尺绘制出其机构运动简图，并计算机构自由度；2 任选三个不同的机构模型，绘制出其机构示意图，并计算机构的自由度3 认真完成实验报告所要求的各项内容。四、实验原理及步骤 实验原理机构简图是反映机构运动情况的一种简单图形，由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特征。表为常用运动副符号示例。机构各部分的运动，是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的类型（高副、低副 ）和机构的运动尺寸来决定的，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目等无关。所以，只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图做出来。正确的机构运动简图中各构件的尺寸、运动副的类型和相对位置以及机构组成形式应与原机构保持一致，从而保证机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，以便根据该图对机构进行运动及动力分析。所谓机构运动简图就是从运动的观点出发，用规定的符号和简单的线条按一定的尺寸比例来表示实际机构的组成及各构件间相对运动关系，机构示意图是指不用比例尺仅凭目测方法绘出的简图，它只能表示出构件的相对位置，定性地表明运动情况。绘制机构运动简图的方法及步骤（1）分析机构的实际构造和运动情况测绘时使被测绘的机械缓慢地运动，根据各构件之间有无相对运动，分清机构是由哪些构件组成的；从原动构件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。按照机构运动的传递顺序，仔细观察各构件之间相对运动的性质，从而确定运动副的类型和数目, 并根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动的特点，确定各个运动副的种类。 在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接次序，从原动构件开始，逐步画出机构运动简图的草图。用数字、分别标注各构件，用拉丁字母、分别标注运动副。（2）合理选择投影面和原动件位置，作机构示意草图选择恰当的投影面，一般选择与大多数构件的运动平面相平行的平面为视图平面；合理选择原动件的一个位置，以便简单清楚地将机构的运动情况正确地表达出来。撇开各构件的具体结构形状，找出每个构件上的所有运动副，用简单的线条联接该构件上的所有运动副元素来表示每一个构件。即用简单的线条和规定符号来代表构件和运动副，从而在所选投影面上做出机构的示意图。（3）计算机构的自由度并检验机构示意图是否正确a、机构自由度计算公式：F=3n-2PL-PH式中： n机构活动构件数PL平面低副个数PH平面高副个数b、核对计算结果机构具有确定运动的条件为：机构的自由度大于零且等于原动件数。若发现机构的自由度与实际模型不符时，说明所作示意图有误，应对机构重新进行分析、作示意图。表1-1常用运动副符号名 称符 号低副转动副移动副螺旋副高副凸轮副齿轮副构件活动构件机架注意：转动副和移动副虽同为低副，但因其运动性质不同，在作示意图时一定不能混淆互换。可是仅凭自由度计算，又不能发现转动副与移动副相混淆的错误情况，故应将所作图中的各运动副类型与原机构进行逐一核对检查。（4）绘制机构示意图绘制机构示意图时，只需根据机构示意草图用绘图仪器绘出即可。（5）绘制机构运动简图运动尺寸是指与机构运动有关的、能确定各运动副相对位置的尺寸。在原机构上量取机构的运动尺寸，并将这些尺寸标注在机构示意图上。选取适当的长度比例尺，依照机构示意图，按一定顺序进行绘图，并将比例尺标注在图上，即为机构运动简图。长度比例尺的意义如下： 例如：某构件的长度LAB=1m，绘在图上的长度AB=1000mm，则长度比例尺为：（6）标注比例尺和运动尺寸，画斜线表示机架，在原动件上画箭头表示运动方向。五、例题：绘制出偏心轮机构的运动简图，并计算其自由度。（a） （b） 图1-1选择手柄作为原动件并缓慢转动，根据各构件之间有无相对运动，分清机构是由哪些构件组成的。在图（a）中，机构由1机架，2手柄（即曲柄，本例中取为原动件），3连杆，4滑块（即从动件）组成。从原动件开始，按照机构运动的传递顺序，仔细观察各构件之间相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。在图（a）中，曲柄2为原动件，则运动传递顺序为：曲柄2，连杆3，滑块4。回转件的回转中心是相对回转表面的几何中心，而构件2可以绕构件1的偏心轴A作相对转动，故构件3与构件2在B点处也组成转动副；构件4与构件3在C点处又组成转动副；构件4沿X-X方向在构件1上作相对直线运动，组成移动副。合理选择原动件的一个位置，以便简单清楚地将机构的运动情况正确地表达出来，如图5（b）所示，用规定的符号和简单的线条画出机构的示意图。计算机构自由度（1）机构自由度计算公式：F=3n-2PL-PH本例所作示意图中，n=3，PL=4，PH=0，代入上式得： F=3n-2PL-PH=33-24-0=1（2）核对计算结果观察各构件的运动可知该机构的运动是确定的，则机构的自由度应大于零且等于原动件数，由计算得：F=1=原动件数，从而验证以上所作机构示意图的正确性。量取运动尺寸在构件2、3上分别量取两相临转动副中心之间的距离LAB、LBC；量取转动副A到滑块运动轨迹X-X之间的距离，并将所量尺寸标注在机构示意图上。确定比例尺，绘制机构运动简图实验二 机构演示一、实验目的1进一步认识机构的组成规律。 2加深对常用机构的类型、组成及运动特点的理解。 3. 熟悉常用机构的应用实例。 二、实验设备 机构演示陈列柜是为了加强学生对机构的直观认识，配合机械原理课程理论教学设置的。机构陈列柜由10个示教板组成。陈列有平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构等四大类共70余个常用机构模型，并配有录音讲解及运动简图。可实现点动或顺序控制运动演示，具有形象、直观的特点。三、实验内容与思考题 第一板 机构的组成和运动副 什么是机器？什么是机构？什么是运动副？ 第二板 齿轮机构的基本类型 齿轮机构有哪几种形式？ 第三板 齿轮的基本参数1从实际齿轮的形状出发，指出各部分的名称、尺寸及其与基本参数之间的关系。 2齿轮的模数相同，齿数不同时，分度圆齿厚是否相同？ 3. 齿轮的模数与齿数之积相同时，分度圆齿厚是否相同？为什么？渐开线形状是否相同？为什么？ 第四五板 轮系的类型及功用 1什么叫周转轮系？如何在混合轮系中划分出周转轮系？ 2周转轮系有哪些特性被用在机器之中？ 3何为行星轮系？何为差动轮系？ 第六板 凸轮机构. 凸轮机构由哪些构件组成？凸轮机构的类型有几种？有哪些运动形式？ 2. 从动件的型式有哪几种？各适用于什么场合？ 第七板 平面连杆机构的类型1四杆机构中曲柄存在的条件是什么?2铰链四杆机构有哪几种基本型式？ 第八板 平面连杆机构的应用 机器用运动简图表达后，运动简图表示的运动与实际机器的运动是否相当？欲使两者运动相当关键条件是什么？ 总结一下铰链四杆机构有哪些特征被工程上所采用？ 第九板 间歇运动机构 1 间歇运动机构在机器中有哪些应用？ 2 常见的间歇运动机构有哪几种？它们的名称叫什么？四、实验要求 1 实验前，学生要阅读实验指导书，复习已讲过的有关机构学的内容，明确本次实验的目的及通过演示所学习的内容。2 实验时要严格遵守实验纪律，集中精力观看模型演示和听讲，以保证实验效果。3 实验时要爱护室内设备，未经允许不得随意扳动设备开关，以防误动造成设备的损坏。实验三 平面机构组装及运动参数测定机构的运动参数直接反映了机器的工作性能。机构的运动参数是指：位移、速度、加速度三个参数。通过位移分析，可以确定机构的外廓、某些构件运动所需的空间，考察某构件位置的变化；通过速度分析，可以确定机构中从动件的速度变化规律；通过加速度分析，可以确定机构各构件及构件上某些点的加速度，了解机构加速度的变化规律，是计算惯性力进行动力分析、考察机构动力平衡、防止振动和噪声的基础。本实验是通过电测的方法进行机构运动参数测定的。一、实验目的1 掌握对心曲柄-滑块机构和偏心曲柄-滑块机构中滑块的运动特点；2 了解机构运动参数测量的手段和方法；3 了解传感器的工作原理及使用方法；4 依据实测曲线，对执行构件的运动规律进行分析（有无急回特性，有无冲击，最大行程等），并对系统的工作情况进行评价，提高学生的分析能力。5 通过机构的选件、组装，加深学生对机构的认识，培养学生的实验技能和实际动手能力。二、实验要求和内容1根据所提供的机构装配图，选出适合的零部件，组装所需机构并确保运动正常。2选取适合的传感器并安装在被测构件上，检测其运动参数的变化规律；3就两种机构的实测曲线进行对比、分析，找出两机构中滑块的运动特点，尝试分析机构的工作情况 。三、实验设备：1 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，我们可以利用它们的所长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重要运动构件进行运动学和动力学分析（位移、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。本实验是利用实验台提供的零部件，根据装配图的要求组装一个对心曲柄滑块机构或偏心曲柄滑块机构，使之正常运转，并选用适合的传感器与被测构件滑块相连，将滑块的运动参数变成电信号，然后通过电荷放大器放大，得到合适的电信号，再通过采集箱的模数转换、放大装置，输入计算机实现采样，获得被测构件的运动参数数据，这些数据经专用软件处理，可以用计算机在线显示其变化的曲线。其工作原理框图如下： 图3-1 工作原理框图实验台机械结构 该实验台主要由底座（安装平台）、平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮传动机构、带（链）传动等机构以及驱动部分组成。 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。大家可根据设计需要进行设计和拼装。1) 底座（安装平台）的组成：a安装平台由固定在底板（10）上的左、右垂直支撑、走条（1）等构件组成。b左、右垂直支撑（2、5）有四条垂直于底板（10）且相互平行的直槽，用于固定横梁组件（3），横梁组件（3）可在水平、垂直方向根据安装需要做有级调整。c. 走条（1）可在X、Y方向调整安装位置。 直流电机（7）装有电机带轮（8），并用螺栓通过走条螺母（9）固定在走条（l）上，可沿走条（l）上的直槽方向调整。图3-2 安装平台的组成1-走条；2-左垂直支撑；3-横梁组件；4-内六角圆柱头螺钉M835 ；5-右垂直支撑；6-支承角钢；7-直流电机；8-电机带轮；9-走条螺母 10-底板2) 横梁组件的结构及作用：图3-3 横梁组件1-横梁；2-支承套；3-六角头螺栓M640a横梁组件由横梁（1）、支承套（2）以及六角头螺栓M640（3）等组成。横梁（1）两端各有1个 M8的螺孔用于与左、右垂直支撑的固定，横梁（1）中有一横槽用于安装构件的横梁固定套或基座等。左端的方槽用于安装滑块。 两端的圆孔用于通过横梁固定套之用。b支承套（2）起加强横梁（1）并保证横槽宽度的作用。 3) 回转付的结构：图3-4 回转付I 图3-5 回转付1-杆；2-大平垫；3-回转销轴； 1-回转轴； 2-嵌件锁紧螺母M8；3-平垫 ；4-杆；5-嵌件锁紧螺母M8 4-横梁固定套；5-小圆螺母 M24 I.5； 6-键；7-轴端挡圈； 8-沉头螺钉；M510 图3-6 回转付 图3-7 回转付l-曲柄；2-导杆销轴；3-导杆销套； 1-平垫 ；2-滑块轴；3-线位移连块4-大平垫 ；5-嵌件锁紧螺母M8 4-嵌件锁紧螺母M8；5-滑块 a回转付 I（图3-4）由杆 I、的套与回转销轴（3）组成，两个嵌件锁紧螺母M8(5)用于控制轴向间隙以及连杆与导杆、连杆与摇杆之间的联结。b回转付（图3-5）主要由横梁固定套(4)的内套与回转轴(1)构成。横梁固定套(4)上的槽可在图3-3所示的横梁组件的槽中根据需要移动并可用小圆螺母 M241.5(5)的固定。回转轴(I)的左端可通过连接套与光栅角位移传感器相连，另一端通过键(6)与回转件相连。嵌件锁紧螺母M8(2)用于控制轴向间隙, 确保回转件的运动与安装。c回转付（图3-6）主要由导杆销套(3)、固定在曲柄(1)的导杆销轴(2)等组成。用于导杆的联接，导杆销套(3)既可在导杆销轴(2)转动又可在导杆槽内滑动。嵌件锁紧螺母M8(4)用于调整导杆销套(3)在导杆销轴(2)上的轴向间隙。d回转付IV（图3-7）主要由铰接在滑块(5)孔内的滑块轴（2）、嵌件锁紧螺母 M8(4)等组成。滑块（5）可在图3-3所示的横梁组件的槽内滑动。嵌件锁紧螺母M8(4)用于调整滑块(5)在滑块轴(2)上的轴向间隙。线位移连接块(3)用于连接直线位移传感器。3) 传感器的选用及安装：a光栅角位移传感器：光栅角位移传感器即旋转编码器， 也称增量式光电编码器，它是采用圆光栅通过光电转换，将轴的转角位移转换成光电脉冲信号的仪器，它用于检测各种设备、仪器的旋转角、角速度和角加速度以及通过机械传动部件把转角位移转换成直线位移量的测量。光栅角位移传感器是由光源、光电盘、光栅板、光敏管和光电整形放大电路等组成，当主轴带动光电盘一起转动时，发光管所发出的红外光透射至光敏管，使光敏管接收到光线亮、暗变化的信号，引起了光敏管所通过的电流发生变化，发生变化的电流信号经光电整形放大后输出。b光栅角位移传感器的安装方法：（见图3-8）光栅角位移传感器用于测量回转件或者摆动件的角位移。 图3-8 光栅角位移传感器的安装1-光栅角位移传感器；2-六角头螺栓M830；3-角位移传感器座；4-连接块；5-弹性联接套；6-卡箍 .将光栅角位移传感器(1)的止口套在角位移传感器座(3)上并用十字槽平头螺钉M312固定。. 根据被检测件的位置调整图3-3所示的横梁组件的相对位置，并通过连接块（4）用六角螺栓M830固定在横梁组件上。 . 弹性联接套（5）分别为 L53、60、73三种规格，可根据传感器与被检测件间的轴向距离选用，选定后用螺丝刀将卡箍（6）拧紧。c直线位移传感器（互感型传感器）：互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感系数的变化，它本身是一个变压器，其初级线圈接入交流电压，次级为感应线圈，当初、次级线圈的互感变化时，输出电压将作相应的变化。由于常采用两个初级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。图3-9 差动变压器式传感器其工作原理如图3-9a所示：传感器由初级线圈W和两个参数完全相同的次级线圈 W1、W2组成。线圈中心插入圆柱形铁芯p，次级线圈W1、W2反极性串联见图3-9b。 当初级线圈W加上交流电压时， 如果铁心处在中心位置时， e1e2 则输出电压e00； 当铁芯向上运动时，e1 e2 ；当铁芯向下运动时，e1 e2。 其输出特性如图3-9c所示。当传感器铁心随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感系数发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级线圈的感应电势增加，另一只次级线圈的感应电势则减少，将两只次级反向串接，既采用差动输出的形式。其输出电势反映出被测物体移动量的大小和正负。 d直线位移传感器的安装方法：（见图3-10）.将固定块（5）、连接座（3）用内六角圆柱头螺钉M425固定在横梁部件上。在允许的范围内L尽可能的大以增加传感器的稳定性。.将直线位移传感器（1）放入连接座（3）的凹弧内，并将连接块（2）内六角圆柱头螺钉M430（4）拧紧。*特别注意：在拧紧螺钉的过程中应均匀旋紧切忌单边拧紧，否则会损坏传感器。 图3-10 直线位移传感器的安装1-直线位移传感器；2-连接块；3-连接座；4-内六角圆柱头螺钉M430；5-固定块；6-内六角圆柱头螺钉M425该实验台可拼装齿轮杆组合机构、凸轮组合机构、不完全轮组合机构、槽轮组合机构，齿轮齿条组合机构、链齿轮组合机构及棘轮组合机构等。图3-11滑块轴图3-12 连杆图3-13 小齿轮组合 图3-14 大齿轮（曲柄）部件1-轴端挡圈；2-小齿轮（Z=25）； 1-轴端挡圈；2-回转副； 3-梁固定套；4-带轮(外径105)； 3-横梁固定套；4-大齿轮（Z=75）；5-长绞支轴；6-键（c512） 5-短绞支轴；6-键（c512）图3-15 齿轮(曲柄)对心滑块机构1-安装平台；2-滑块组件（回转付IV）；3-连杆；4-三角胶带O630 ；5-大齿轮（曲柄）部件；6-光栅角位移传感器；7-直线位移传感器；8-小齿轮组合3 齿轮对心式曲柄滑块机构装配说明齿轮对心式曲柄滑块机构装配如图3-15所示，其装配步骤如下：1) 将滑块组件中的滑块更换为图3-11所示的滑块轴，并按图3-7中回转副所示安装、调整；2) 在大齿轮（曲柄）部件上，装好连杆销轴；3) 将连杆（图3-12）的一端与回转副（滑块组件）的A处相连，另一端按图3-4所示回转副的要求与连杆一端相连。4齿轮偏心式曲柄滑块机构装配说明齿轮偏心式曲柄滑块机构装配如图3-16所示，其装配步骤如下：图3-16 齿轮(曲柄)偏心滑块机构1-安装平台；2-滑块组件（回转付IV）；3-连杆；4-三角胶带O630 ；5-大齿轮（曲柄）部件；6-光栅角位移传感器；7-直线位移传感器；8-小齿轮组合1) 将线位移垂直牵引梁从图3-15所示的滑块组件（2）卸下，并将滑块组件从第二根横梁移出，装入第三根横梁的相应位置。2) 用线位移垂直牵引梁将滑块组件（2）与线位移传感器相连接。5检测分析系统及使用 实验台配备了硬件检测系统及软件分析系统，同时还具有两种调速方式。 硬件系统采用单片机与A/D转换集成相结合进行数据采集、处理分析及实现与PC机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。该测试系统先进、测试稳定、抗干扰性强。同时该系统采用光电传感器、位移传感器作为信号采集手段，具有较高的检测精度。 数据通过传感器与数据采集分析箱将机构的运动数据通过计算机串口送到PC机内进行处理，形成运动构件运动参数变化的实测曲线，为机构运动分析提供实测数据和检测方法。本实验台电机转速控制系统有两种实现方式：l 手动控制：通过调节控制箱上的两个调速按钮调节电机转速。l 软件控制：在实验软件中用相关控件对单片机进行控制调节。 1) 传感器安装： 该实验台配备了一个光栅角位移传感器、一个直线位移传感器，可分别安装在旋转及移动构件上。在每种机构的输入及输出端均有安装位置。（见装配图的传感器安装位置） 2) 检测： 实验台配有数据检测箱一个，上有传感器接口， 其面板及背板图如下： 图3-17 数据检测箱 面板上三个键为调速键，依次为“增加”“减小”、“停止”，显示窗口将显示调速等 （0 2 0）。 背板上有二个数字量接口和二个模拟量接口，将光栅传感器接线接在“数字量 1”上，直线位移传感器接线接在“模拟量 4” 上，即可。 3）运动曲线显示： 被测构件的实时动态运动曲线由计算机相应软件进行显示，打开检测界面后，点击“检测”键即可显示被测构件的运动曲线。另外，测试界面内也有调速控件，可通过计算机直接调节电机转速。 软件： 该软件为专用软件，包括教学和分析两部分，其中分析中有实测曲线和杆机构、凸轮机构、槽轮机构的运动曲线仿真。 软件操作说明如下： 点击可执行文件就会进入主界面。 主界面包括三个菜单：文件，实验内容和帮助。 文件有一个下拉菜单：点击“退出”，程序会终止运行而结束。 实验内容包括：实验录像，实验原理说明，实测，仿真和实验结果5个子菜单。只有实验结果菜单在仿真的基础上才能操作，其余的菜单一点击就能进入相应的窗体，所以通过菜单的点击可以实现各窗体之间的切换。 帮助包括：帮助（H）和关于本软件2个菜单，如果在程序的运行中需要得到帮助可以点击“帮助（H）”，如果想要了解有关本软件的相关信息可以点击“关于本软件”。 操作事项： 实验录像窗体有2个按钮：关闭和播放。点击“播放”可以看录像，必须注意的是，在切换到其他窗体以前必须点击“关闭”按钮。 仿真窗体共有四杆机构，曲柄滑块，导杆滑块，导杆摇杆，凸轮，槽轮6种仿真机构，可以选择其中一种进行仿真，值得注意的是，如果你选择的是凸轮，必须点击其下方的下拉箭头，这样便会显示共有8种不同的凸轮，你须选择其中一种来仿真。 点击“显示简图”按钮，可以显示仿真机构的简图，再点击“仿真”按钮，可以把仿真的机构的位移，速度，加速度仿真出来。 如果仿真出来的位移，速度，加速度数值较小，无法显示在当前坐标区内，可以进行调整坐标和调整位移，速度，加速度的缩放系数。 A坐标调整：点击“增加按钮”缩放倍数会逐渐增加，值得注意的是必须用鼠标左键选中倍数值，让其变色，坐标才会发生相应的调整。点击“减小按钮”亦然。 B调整位移，速度，加速度的缩放倍数 分别在位移，速度，加速度缩放系数框内输入系数（可以为小数），把位移，速度，加速度的值放大或缩小相应的倍数。 进行A或者B调整后，必须再次点击“仿真”按钮或者在坐标轴内单击鼠标左键， 图3-18才能让仿真曲线出现在坐标轴内。 “想打印结果”按钮只有进行了仿真后才能操作，点击“想打印结果”按钮，窗体上的二级菜单“实验结果”才能操作，点击可以进入打印窗体。 打印窗体有“打印预览”和“打印”按钮。必须是先预览，后打印。如果在预览时，想要打印的仿真量不在预览窗口，必须返回仿真窗体进行调整，让需要打印的仿真量出现在坐标轴内再进入打印窗体。 实测窗体 A：有“文件”，“设置”，“操作”。如果选择“文件”， 有“保存文件”和“打开文件”2个选项，可以保存文件和打开文件；如果选择“设置”可以分别调整2个坐标系，方法和仿真相同，并且必须选择采样频率；如果选择“操作”项，点击“采集”按钮就会把传感器采集到的量显示在坐标轴内，如果量过小，无法显示，必须选择“设置”项调整坐标。B：传感器的接入选择有“角位移传感器”和“直线位移传感器”两种，必须选中其中一种。C：当前速度有“增加按钮”，“减少按钮”和“停止按钮” 分别可以增加和减少电机当前的速度，也可以让电机停止。D：实测及仿真窗体内有一根垂线，可用鼠标拖动，其与曲线的交点值即为运动参数实测值，可显示在窗体的数字窗口内。四、实验步骤1观看实验录像并参照实物，认识实验台提供的各种零部件及组件的结构及特点；2看懂齿轮(曲柄)对心滑块机构的装配图和零部件结构图； 3找出有关零部件，并按装配图进行安装； 4安装完毕后，用手拨动机构，检查机构运动是否正常；5机构运动正常后，可将传感器安装在被测构件上，并连接在数据采集箱接线端口上；6打开采集箱电源，按“增加”键，逐步增加电机转速，观察机构运动；7打开计算机，进入“实测”界面，观察相应构件的运动变化情况，并输出其实测曲线；8依图将对心式曲柄滑块机构改装成偏心式曲柄滑块机构，并重复47的实验步骤； 9实验完毕后，关闭电源，拆下构件，清点并整理工具。实验四 铰链四杆机构特性一、 实验目的1 通过观察铰链四杆闭链中其四个杆轮流作机架（闭链不拆）时的运动状态，验证铰链四杆机构有曲柄存在的充分必要条件。2 通过观察曲柄摇杆机构的运动，验证其传动角达到最小值的条件和产生急回运动的原因。二、 实验仪器和工具：组合式可调平面连杆机构模型、钢板尺、圆规、铅笔等。三、 实验步骤：1 自选一组四个杆长数据，使最短杆1与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和，填写实验报告第1、2项。（仪器规格限制杆长取值范围6080mm，为使实验效果明显，每两杆长度之差至少10mm）。看懂实验指导书中铰链四杆闭链的组装图4-1。图4-13按实验指导书图4-2组装各杆，使其长度等于自选数据。（为保证杆一端的滑销与另一端的滑套轴线平行，可按实验指导书图4-3所示方法进行紧固；为保证组装后各杆平行，需注意滑销销轴与滑套有凸台的端面应在同侧还是异侧。）图4-2 4按图4-1组装铰链四杆闭链。5按实验指导书图4-4所示，将铰链四杆闭链的最短杆1和邻杆4的两端与机架固联，使该杆成为机架的一部分，旋转螺钉14防止脱落。拨动最短杆1使其作定轴转动，带动铰链四杆机构运动，观察两连架杆1和3的转动情况，在实验报告第3项中填空，并按比例绘制机构运动简图，图中将连架杆的转动情况按以下示范标注，实验步骤68（对应于实验报告第46项）亦同样要求：整周转动 往复摆动 往复摆动图4-3图4-46 按指导书图4-4所示，将铰链四杆闭 链的最短杆 1 的另一邻杆 2 与机架固连，使该杆成为机架的一部分，重复实验步骤5的操作，在实验报告第4项填空、绘图。图4-5图4-67按实验指导书图4-5所示，将铰链四杆闭链的最短杆1与机架固连，使该杆成为机架的一部分，旋转螺钉14防止脱落。转动安装在主动定铰链轴25上的摇把，使与其固连的杆件作定轴转动，带动铰链四杆机构运动，观察两连架杆的转动情况，在实验报告第5项填空、绘图。8按实验指导书图4-6所示，将铰链四杆闭链的不与最短杆1相邻的杆件3与机架固连，使该杆成为机架的一部分，旋转螺钉14防止脱落。转动安装在主动定铰链轴25上的摇把，使与其固连的杆件作定轴转动，带动铰链四杆机构运动，观察两连架杆的转动情况，在实验报告第6项填空、绘图。9 重复步骤5或6的铰链四杆机构，拨动最短杆AB使其作定轴转动，带动该机构运动，观察图示杆BC和杆CD的夹角=BCD的变化情况，特别注意角达到最小值、最大值时，最短杆AB的角位置，在实验报告第7项填空，并按比例绘制当角达到最小值、最大值时的机构运动简图，图中标出max和min。10. 拨动步骤9的铰链四杆机构的最短杆AB，使其作定轴转动，带动该机构运动，观察另一连架杆CD转动到两个极限位置（即改变转动方向时的位置）时，杆BC和最短杆AB之间的夹角，观察分别对应于杆CD逆、 顺时针行程时杆AB的转角1和2。11. 自选另一组四个杆长数据，使最短杆与最长杆之和大于其他两杆长度之和，最长杆长度小于其他三杆长度之和。重复实验步骤28的全部操作（不包括对应的实验报告），即重新组装铰链四杆闭链，各杆轮流作机架，观察两连架杆的转动情况，在实验报告第9项填空，并按比例绘制该铰链四杆闭链的简图。实验五 平面连杆机构创意设计 一、 实验目的 1 通过对一些实用机构的设计，掌握平面杆机构的设计方法，了解机构学在实际生活中的应用；2 在将设计方案进行实物组装的过程中，学会解决所遇到的工程应用问题；3 了解连杆机构中的杆干涉、急回、死点等现象，以及解决的方法；4 培养学生观察问题、解决问题、创新设计及动手能力；二、 实验设备与工具 1 组合式可调平面连杆机构模型（其使用方法见补充材料）；2 必须自备的绘图工具：铅笔、直尺（或三角板）、圆规及草稿纸。三、实验内容及要求 1. 可从给出的设计题目中任选一个或自己根据生活中所遇到的实际问题自定设计题目，进行机构的方案设计，并就多个方案进行分析、筛选，选出较优的方案；2. 依据。、 杆机构测绘导书所选设计方案，利用组装模型进行组装，在装配过程中，对设计进行改进和完善，直至模型可按设计要求运动；3. 根据模型，最终确定设计方案和参数，绘制机构运动简图； 4. 按要求认真完成实验报告的各项内容。 四、设计题目 题1 听课折椅题2 双人沙发床题3 新型自行车题4 自动钻床送进机构题5 关节吊杆抓泥机题6 高位自卸汽车题7 改进理发椅题目的详细内容见下页题1 听课折椅一、 问题的提出：多功能折叠椅具有很多的优点，适合我国国情。试设计一种既能坐、又便于记笔记、放书包的听课折椅。二、 设计要求和有关数据：听课折椅的初始构想如图所示，原始参数如图1所示，设计要求如图2所示，设计要求如下：1 除具有一般椅子的功能外，还有便于作笔记的书写扶手和可用来放置书包的书包架。2 不用时可完全折叠（注意防止杆件干涉）。、3 不得涉及高副机构，受力合理。4 应尽量采用现有的材料，减少浪费。题2 双人沙发床一、问题提出：多功能家具适合住房不宽敞的家庭。试设计一种既能作沙发，又能作双人床的双人沙发。二、设计要求和有关数据：双人沙发床使用状态的构思及原始参数如图所示，设计要求如下：1 沙发与双人床两种功能，转换方便。2 受力合理，稳定可靠。3 不得涉及高副机构。 题3 新型自行车一、 问题的提出：到目前为止，市面所售自行车均采用链条传动，有人产生了新型杠杆式自行车的设计构想，可大大减少人的体力消耗。这种新型自行车采用两套摇杆曲柄机构进行传动，骑车者两脚分别踩踏左右摇杆，摇杆通过连杆带动曲柄即后轮转动。二、 设计要求及有关数据：1 两套摇杆曲柄机构存在相位差，使其不会同时处在死点位置。2 最小传动角不得小于40。3 踏脚板竖直移动距离不得大于现有自行车的该距离。4 初步优化，尽可能提高效率并省力。5 有关尺寸由同学测量现有自行车后自行确定。6 在设计图中用不同颜色画出左、右机构，用实线画出机构的一般位置，用虚线画出机构的极限位置。并标注尺寸。 题4 自动钻床送进机构一、问题的提出钻床是一种常用的孔加工机床。在台式钻床中，钻床主轴的进给运动一般是用手操纵的，往往要耗费许多时间。据统计测算，在很多情况下，用于其他辅助工作的时间比真正用于钻孔的时间多好几倍，而用于操纵的时间又占其他辅助工作时间的3140。因此，要提高生产率，就要对钻床进行自动化改装，其中的一个重要方面就是实现钻削工作循环的自动化，即采用自动送进机构， 以减少操纵所用的时间。二、设计要求和有关数据如图I如示、设送进机构的输入运动为构件1的匀速回转，其转速为n1， 输出运动为刀具 (钻头) 的直 线 往 复 运 动，行 程 为H=H1H2，P为钻削时所受到的阻力原始数据如下表所示：构件1转速（转/分）H1（mm）H2（mm）钻削时的送进速度V（mm/s）钻削时钻头受到的阻力P(N)钻头其他行程受到的阻力P0(N)题11025201.6823000题21530251.3339110题31030301.6875110题41535301.59105890题51030301.40131720对刀具运动的具体要求是 由A到B，刀具的行程为H1 ，为刀具趋近工件的行程，要求刀具具有较高的速度； 由B到C，刀具的行程为H2 ,为钻削时的送进行程。要求刀具能够以匀速V或近似匀速送进，以保证钻孔动作的完成和钻孔质量； 由C返回到A，刀具的行程H=H1H2。为刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有较高的速度，其平均速度与钻削时的平均速度之比(行程速比系数)K达到或接近于2； 刀具退回到A时，能够在此位置停歇2秒左右，以便装卸工件。除了以上运动要求外，还要求机构具有良好的传动性能，结构紧凑，经济实用。三、提示及参考方案（一）、提示本题目主要是要求机构： 实现将主动件的单向匀速连续转动转变为刀具的直线往复运动。 实现一定的行程速比系数； 实现刀具的间歇运动。下面将工程常用的能够实现上述要求的机构归结如下： 1将转动转变为移动的机构 连杆机构：如对心（偏置）曲柄滑块机构。 凸轮机构：如直动从动件盘形凸轮机构 齿轮机构：如齿轮一齿条机构。 螺旋机构； 组合机构：如凸轮一连杆组合机构，齿轮一连杆组合机构 2具有急回特性的机构 连杆机构：如曲柄摇杆机构，偏置曲柄滑决机构，摆动导杆机构。凸轮机