平面机构运动方案创新设计实验

PAGEPAGE18实验四平面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原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性；2．培养学生的工程实践动手能力；3．培养学生创新意识及综合设计能力。二、设备和工具1．机构运动方案创新设计实验台；2．工具箱一套；3．自备三角板、圆规和草稿纸等文具。三、实验前的准备工作1．预习实验，掌握实验原理，初步了解机构创新模型；2．选择设计题目，初步拟定机构系统运动方案。四、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的方法来组成，这是机构的组成原理，也是本实验的基本原理。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相等，因此机构均由机架、原动件和自由度为零的从动件通过运动副联结而成。将从动件系统拆成若干个不可再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-2PL-PH=0（4－1）式中：n为杆组中的构件数；PL为杆组中的低副数；PH为杆组中的高副数。由于构件数和运动副数目均应为整数，故当n、PL、PH取不同数值时，可得各类基本杆组。瓣巨当挡P很H斩=0悦时，杆组中故的运动副全查部为低副，饶称为低副杆暮组。由于有非F=3艳n-2虹P圾L利-P兼H偏=0亲，故丑，镇则关n电应当是菊2殖的倍数，而泊P这L温应当是晶3混的倍数，即魄n闪：游2暴、喜4练、迹6弟……服，眨P歇L垃=3鉴、订6滴、旱9壮……坚。当胳n=2时，篇P办L需=3许时，基本杆没组称为肯II陕级组。退II脱级组是应用酱最多的基本循杆组，绝大活多数的机构葡均由抬II振级杆组组成鼓，夏II粗级杆组可以悠有下图所示密的五种不同修类型：挣图扮4西－焦1昆平面低副茄Ⅱ荷级杆组忍n=4住，病P祥L橡=6傲的杆组形式购很多，如图控6醒－吨2茶所示为常见超的靠Ⅲ晶级杆组。雨图沃4怜－江2贱平面低副鱼Ⅲ究级杆组宾妻2滩、正确拆分豪杆组名挨从机构中拆趟出杆组具有妨三个步骤：服蚊誉1阔）投驻先去掉机构最中的局部自宰由度和虚约间束；删淡患2级）庆这计算机构的计自由度，确趋定原动件；钥萝3绞）跑牲从远离原动忧件的一端开骗始拆分杆组怪，每次拆分裙时，要求先皮试着拆分冶Ⅱ轮级组，没有蚀Ⅱ蛇组时，再拆责分毙Ⅲ婶级组等高一吊级杆组，最猪后剩下原动到件和机架。探海拆分杆组是央否正确的判敞定方法是：裹拆去一个杆矩组或一系列野杆组后，剩野余的必须为促一个完整的睬机构或若干可个与机架相湖联的原动件堆，而不能有责不成组的零净散构件或运酱动副存在，宪全部杆组拆巧完后，应当洋只剩下与机苹架相联的原财动件。奖暖如图度4哥－顾3握所示机构，凝可先除去茫K戒处的局部自业由度，然后员，按步骤召2率）计算机构史的自由度（舅F=1桥），并确定宁凸轮为原动赖件；最后根太据步骤倦3汇），先拆分疑出构件第4狸和雹5翠组成的没Ⅱ掘级组，再拆超分出构件黑6愤和府7裤及构件丘3插和觉2冤组成的两个煌Ⅱ晶级组以及由迹构件披8毯组成的单构驾件高副杆组翅，最后剩下堂原动件堂1途和机架唤9叹。踪图费4林－喝3著杆组拆分定3搬、只杆组的正确友拼装途争根据事先拟坟定的机构运猪动简图，利偏用机构运动颜创新设计方跌案实验台提加供的零件按笋机构运动的秒传递顺序进半行拼装。拼据装时，通常趟先从原动件核开始，按运躬动传递规律堵进行拼装。钞拼装时，应培保证各构件苏均在相互平春行的平面内栽运动，这样签可避免各运姻动构件之间懂的干涉，同某时保证各构证件运动平面酸与轴的轴线向垂直。拼装饲应以机架铅劳垂面为参考厌平面，由里蠢向外拼装。话年注意：为避特免连杆之间静运动平面相忆互紧贴而摩长擦力过大或泰发生运动干剃涉，在装配灶时应相应装塘入层面限位腹套。刊烘机构运动创起新设计实验针台提供的运亿动副拼接方予法参见以下惊各图所示。修1)河实验台机架冻：秩图疲4粮-4象实验台静机架图樱腥实验台机架服中有朴5澡根铅垂立柱朽，均可沿提x凳方向移动。袜移动前应旋右松在电机侧府安装在上、扁下横梁上的汇立柱紧固螺娇钉，并用双剪手移动立柱推到需要的位派置后，应将板立柱与上预(匪或下资)嗽横梁靠紧再迁旋紧立柱紧撒固螺钉耽(绢立柱与横梁但不靠紧旋紧彼螺钉时会使情立柱在偶x埋方向发生偏醋移钓)这。谊驼注：立柱紧牛固螺钉只需踏旋松既可，职不允许将其婚旋下。贺艇立柱上的滑冰块可在立柱丑上沿煤Y扰方向移动，访要移动立柱埋上的滑块，循只需将滑块愧上的内六角席平头紧定螺贞钉旋松即可香(舰该紧定螺钉娱在靠近电机苗侧喂)佳。锣燕按上述方法佛移动立柱和盈滑块，就可巷在机架的梅X协、造Y铺平面内确定方固定铰链的俭位置。泻2)劲主、从动轴鲜与机架的连鸡接养(莫下图各零件搜编号与输“煮机构运动创密新设计方案委实验台组件亡”饥序号相同，即后述各图均您相同置)碰图框4解-5翻主、从动轴冲与机架的连竭接谋伞按上图方法苍将轴联接好功后，主块(席或从剥)颈动轴相对机酬架不能转动所，与机架成津为刚性联接育；棉若件槽22沫不装配，则阻主前(防或从斥)删动轴可以相主对机架作旋墨转运动。贷3)炼转动副的连磁接免图径4将－汪6脾转动副连接描图灰按图示联接寿好后，采用薯件院19旺联接端连杆些与件晨9粉无相对运动夸，采用件由20牺联接端连杆因与件您9续可相对转动抽，从而形成么两连杆的相即对旋转运动旧。残4)衡移动副的连窗接肆图倾4笔－模7庄移动副连接逗图叔5)疏活动铰链座旦I牧的安装辜图趟4南－他8踏活动铰链座探I略连接图帆值如图联接，唱可在连杆任凳意位置形成多铰链，且件匪9申如图装配，附就可在铰链邻座坑I榴上形成回转丹副或形成回例转－移动副狱。卸6)铺活动铰链座单II陷的安装眯乐托漆图棚4丽－洪9落活动铰链座雷II劣的连接图孤如图连接，扎可在连杆任处意位置形成佣铰链，从而店形成回转副子。活7)乘复合铰链叠I垂的安装：既(管或转一移动点副徐)中图她4芦－秆10屈复合铰链预I风的连接图肠将复合铰链律I乖铣平端插入东连杆长槽中骗时构成移动直副，而联接唤螺栓均应用刚带垫片螺栓灿。知8)咳复合铰链戴II肤的安装姜图许4教－屡11摔复合铰链旬II末的连接图国复合铰链许I斥联接好后，创可构成三构峡件组成的复扯合铰链，也考可构成复合利铰链星+约移动副。县复合铰链馅II滩联接好后，桥可构成四构巾件组成的复价合铰链。德9)乱齿轮与主非(名从堪)悟动轴的连接教图耽4绸－跟12临齿轮与主里(屈从采)伪动轴的连接浸图鹅10)羡凸轮与主（通从）动轴的手连接纽图系4福－购13式凸轮与主咱（从）动轴粮的连接图邀11块）凸轮副连慕接窝狮目图利4膊－直14砍凸轮副连源接图傍12步）槽轮机构岔连接惹姐坝图辅4旱－雄15望槽轮机构白连接图配注：拨盘装泄入主动轴后孙，应在拨盘各上拧入紧定促螺钉胆37撤，使拨盘与达主动轴无相落对运动；同美时槽轮装入法主慢（剪从涝）凝动轴后，也指应拧入紧定短螺钉料37色，使槽轮与顷主裳（石从静）懂动轴无相对胃运动。择13淋）黑齿条相对机翼架的连接北逗如图连接后快，齿条可相府对机架作直辆线移动；旋终松滑块上的目内六角螺钉恶，滑块可在泼立柱上沿兔Y燥方向相对移千动深（死齿条护板保愁证齿轮工作允位置纤）扩。需希图艳4威－彻16直齿条相对刚机架的连接追14)搁主动滑块与忌直线电机轴床的连接：酿旱图教4拔－织17窃主动滑块膀与直线电机哪轴的连接圣当由滑块作蛛为主动件时眨，将主动滑打块座与直线姐电机轴制(鸽齿条胁)活固连即可，郊并完成如图设示连接就可唉形成主动滑越块。蔽五、实验内于容益手机构运动哗创新设计实辟验，其运动钟方案由学生更根据设计要挑求构思平面蓝机构运动简德图进行创新赏构思并完成效方案的拼接宰，达到开发玉学生创造性泥思维的目的消。普拒实验可以选适用工程机械滔中应用的各割种平面机构左，根据机构馅运动简图，端进行拼接实蝴验；也可从盼下列运用于舒工程机械中侍的各种机构迁中选择拼接卫方案，完成发实验。咬1朋、内燃机机融构开图我4夫－腥18弓内燃机机构仰渗机构组成渔：曲柄滑块喉与摇杆滑块扬组合而成的晕机构。蛙夏工作特点英：当曲柄星1梦作连续转动赵时，滑块刘6渠作往复直线羞移动，同时标摇杆横3辜作往复摆动抬带动滑块助5响作往复直线分移动。捆阻部披该机构用于侦内燃机中，你滑块崇6捏在压力气体致作用下作往配复直线运动掀(裁故滑块运6脖是实际的主叉动件呀)娃，带动曲柄瓣1蓬回转并使滑舱块同5残往复运动使居压力气体通包过不同路径你进入滑块秘6拳的左、右端是并实现排气解。喂图线4蜡－祝19孙精压机机构鸟2若、精压机机村构帅横机构组成：解该机构由曲幼柄滑块机构栋和两个对称辣的摇杆滑块步机构所组成乳。对称部分绩由杆件拍4红—亏5烤—堂6炭—笨7伐和杆件修8仪—要9们—乔10妄一散7队两部分组成撑，其中一部滥分为虚约束百。杠辞工作特点察：当曲柄拜1熟连续转动时解，滑块笨3载上、下移动摧，通过杆监4驾—迎5谢—崇6勤使滑块吓7吐作上下移动丽，完成物料摔的压紧。对肌称部分怒8昏—奥9炮—商10睡—卡7爱的作用是使基构件门7寇平稳下压，艳使物料受载熔均衡。撇尊用途：如泊钢板打包机生，纸板打包竖机，棉花打炭捆机、剪板述机等均可采粮用此机构完朱成预期工作业。馒3贪、牛头刨床是机构融图纺4救－招20拒牛头刨床机级构邮图殿b)羊为将图截a)式中的构件闪3舌由导杆变为夸滑块，而将容构件求4还由滑块变为冈导杆形成。佛机构组成：译牛头刨床机涝构由摆动导蛙杆机构与双纱滑块机构组迅成。只是在领图裁a)挪中，构件矮2案、锻3把、争4些组成两个同斧方位的移动关副，且构件绩3怎与其它构件裕组成移动副蹦两次；而图缎b)潜则是将图庆a)妥中素D追点滑块移至购A辩点，使批A踩点移动副在岭箱底处，易广于润滑，使阿移动副摩擦喜损失减少，娘机构工作性家能得到改善煤。图女a)女和图虾b)伏所示机构的旗运动特性完速全相同。床甜工作特点每：当曲柄迷1高回转时，导后杆叹3俱绕点古A症摆动并具有借急回性质，注使杆窑5托完成往复直赛线运动，并亦具有工作行君程慢，非工坊作行程快回端的特点。失4且、两齿轮－较曲柄摇杆机拘构驱图疼4形－替21布齿轮一曲柄雪摇杆机构讽倍尺图株4剥－送22战齿轮－曲柄每摆块机构贿机构组成：岸该机构由曲身柄摇杆机构烈和齿轮机构沃组成，其中钻齿轮搭5监与摇杆作2助形成刚性联真接。飞竖工作特点娘：当曲柄茎1尸回转时，连必杆侵2聪驱动摇杆客3企摆动，从而咐通过齿轮市5发与齿轮聚4色的啮合驱动汉齿轮监4存回转。由于搞摆杆谈3蹄往复摆动，版从而实现齿另轮凤4谁的往复回转仙。蜓5削、两齿轮－阔曲柄摆块机欲构：咬欧机构组成：功该机构由齿界轮机构和曲较柄摆块机构钟组成。其中妈齿轮蔽1梳与杆网2爸可相对转动纪，而齿轮效4诵则装在铰链晕B炊点并与导杆毯3让固联。矩直工作特点贫：杆窜2串作圆周运动果，为曲柄通笑过连杆使摆依块摆动从而茅改变连杆的东姿态使齿轮修4幕带动齿轮青1欠作相对曲柄幼的同向回转困与逆向回转读。驴6裁、喷气织机评开口机构岗图忽4惑－丢23威喷气织机开素口机构妖盼机构组成：汁该机构由曲客柄摆块机构重，齿轮一齿尺条机构和摇排杆滑块机构壳组合而成，伪其中齿条与时导杆屑BC炒固联，摇杆阳DD率’前与齿轮嫌G哥固联。驶放工作特点：肯曲柄机AB稻以等角速度拉回转，带动疼导杆礼BC之随摆块摆动桨的同时与摆例块作相对移们动，在导杆饶BC铺上固装的齿殊条乡E拉与活套在轴乔上的齿轮乎G违相啮合，从芳而使齿轮蛛G驻作大角度摆递动，与齿轮华G预固联在一起小的杆掉DD找’交随之运动，顿通过连杆诵DF(D夏’免F书’悟)苹使滑块作上乎、下往复运买动。组合机榜构中，齿条止E补的运动是由问移动和转动头合成的复合丢运动，而齿傲轮布G挖的运动就取喊决于这两种塔运动的合成善。烛图患4赚－贸24狂冲压机构发7院、冲压机构随机构组成：私该机构由齿末轮机构与对纸称配置的两提套曲柄滑块公机构组合而腊成，腔AD正杆与齿轮爸1剥固联，待BC涂杆与齿轮底2挠固联。踏牧组成要求：日z即1瓦=z符2域；爪A穴D=BC血；黎α争＝俘β鸣誓工作特点：鬼齿轮答1仆匀速转动，狼带动齿轮僻2零回转，从而珍通过连杆纠3凯、思4殃驱动杆通5垫上下直线运众动完成预定桶功能。哨海该机构可拆亚去杆件永5尸，而席E约点运动轨迹倍不变，故该堵机构可用于婶因受空间限本制无法安置挥滑槽但又须峡获得直线进惭给的自动机情械中。而且么对称布置的蚀曲柄滑块机争构可使滑块林运动受力状长态好。唐应用：此机触构可用于冲桃压机、充气属泵、自动送斥料机中。努8刊、插床机构交图芦4末－洞25躁插床机构教赵机构组成讽：该机构由聋转动导杆机伸构与正置曲屑柄滑块机构赔构成。跪工作特点：荷曲柄窝1受匀速转动，飘通过滑块寄2赴带动从动杆增3暖绕忘B惭点回转，通迅过连杆坐4驳驱动滑块嫂5探作直线移动裹。由于导杆值机构驱动滑披块请5筝往复运动时珍对应的曲柄罢1沿转角不同，习故滑块安5检具有急回特建性。祥舒应用：此机歉构可用于刨撕床和插床等增机械中。村9挡、筛料机构沟图冲4然－滨26辟筛料机构宫在机构组成蔑：该机构由冤曲柄摇杆机竞构和摇杆滑男块机构构成红。笔工作特点园：曲柄身1量匀速转动，狐通过摇杆悠3碰和连杆绕4云带动滑块顽5衰作往复直线否运动，由于熊曲柄摇杆机凝构的急回性盗质，使得滑栽块璃5蕉速度、加速未度变化较大沫，从而更好秋地完成筛料茂工作。乖10贩、凸轮－连炕杆组合机构吹见图史4跑－辅27谈蹲凸轮－连杆捆组合机构僵财机构组成：啦该机构由凸冬轮机构和曲截柄连杆机构瞧以及齿轮齿罩条机构组成窃，且曲柄爸EF员与齿轮为固层联构件。恒向工作特点：矮凸轮为主动炉件匀速转动愧，通过摇杆拘2庄、连杆斯3坐使齿轮念4戏回转，通过幕齿轮衣4中与齿条满5暮的啮合使齿的条梳5长作直线运动代，由于凸轮笼轮廓曲线和诉行程限制以零及各杆件的寺尺寸制约关况系，齿轮蜘4径只能作往复旁转动，从而伴使齿条氧5讲作往复直线朗移动。支馅应用：此机躺构用于粗梳庆毛纺细纱机辅钢领板运动挎的传动机构岩。链11暗、凸轮－五拍连杆机构待图穷4洗－才28命凸轮－五连榴杆机构钩机构组成：枣该机构由凸销轮机构和连砖杆机构构成汁，其中凸轮石与主动曲柄剧1好固联，又与耀摆杆氧4并构成高副。丽图愚4叫—29户行程放大机残构碑工作特点：艘凸轮舅1最匀速回转，浴通过杆街1愁和杆旱3佛将运动传递土给杆弟2为，从而杆附2甜的运动是两睡种运动的合关成运动，因性此连杆迹2杰上的烛C贤点可以实现隆给定的运动匙轨迹。还12松、行程放大沉机构：部衣机构组成：呆该机构由曲验柄滑块机构理和齿轮齿条敲机构组成，裂其中齿条佛5绕固定为机架时，齿轮倦4供为移动件。团务工作特点：驴曲柄末1腿匀速转动，率连杆上非C归点作直线运练动，通过齿丽轮晋3邮带动齿条业4赌作直线移动庄，齿条勿4超的移动行程蝶是拨C税点行程的两异倍，故为行扇程放大机构似。圆托注：若为偏弯置曲柄滑块甚，则齿条纹4蜜具有急回性紫质。乡13抱、冲压机构辫图涂4呈—30予冲压机构瓣机构组成：客该机构由齿捞轮机构、凸劝轮机构、连泛杆机构组成姿，其中凸轮缝3准与齿轮灭2党固联。赴工作特点：桂齿轮丧1污匀速转动，尺齿轮蚁2捎带动与其固僚联的凸轮帐3胖。起转动，子通过连杆机督构使滑块炎7疮和滑块巧10苦作往复直线对移动，其中虏滑块演7取完成冲压运搏动，滑块典10犬完成送料运磨动。建范该机构可用趟于连续自动困冲压机床或挨剪床手(艺剪床则由滑客块避7兰为剪切工具迎)虽。坐刻实验内容也倡可按下面的级题目要求设那计一个机构览。哥任选一题，摧进行机构系慧统运动方案课的设计。贫（一）．钢系板翻转机妥传效短1骨．设计题目仗：看呼步如图镜4萍－死31骑示钩,说该机构具有读将钢板翻转系180°株的功能。钢哈板由辊道送本至左翻板弟,薄并顺时针方颤向转动，当姑转至铅垂位旱置偏左周10°乎左右时，与初逆时针方向悔转动的右翻乐板会合，接生着左翻板与推右翻板一同蜘转至铅垂位乔置偏右赛10°犬左右，左翻附板折回到水捏平位置，与乖此同时，右溉翻板顺时针斗方向转到水侄平位置，从榴而完成钢板指翻转任务。炸图结4贿－例31灵钢板翻转机诵构工作原理坑图韵签亏2朋．已知条件仅：摩掌独1仙）输悔原动件由电仇动机驱动；村五2雁）厉晕每分钟翻钢社板恩10购次；味携辈3热．设计任务肯：滋踏绕1校）勉攻用图解法或猜解析法完成镇机构运动方共案的设计，预并用机构创许新模型加以贸实现；锅寻2富）鬼尸绘制出机构兔运动简图，聋计算自由度上，并分析机巷构的基本杆寺组。漆责（二）．设妇计平台印刷撕机主传动机科构畜占目1摩．设计题目占蚀平台印那刷机的工作辰原理是复印锅原理，即将初铅版上凸出送的痕迹借助咽于油墨印到载纸张上。平读台印刷机一秒般由输纸、贤着墨（即将僵油墨均匀涂汉抹在嵌于版犹台的铅版上祝）、压印、雄收纸等四部邮分组成。如挡图奏6艇－碌32们所示，平台扁印刷机的压龙印动作是在绿卷有纸张的摇滚筒与嵌有出铅版的版台臂之间进行。惑整部机器中京各机构的运茶动均由同一虽电机驱动，离运动由电机社经过减速装棉置后分成两旺路：一路经缴传动机构失Ⅰ缩带动滚筒作荐回转运动，坏另一路经过匪传动机构匆Ⅱ爆带动版台作迅往复直线运辆动，当版台朵与滚筒接触纹时，就可在精纸上压印出这字迹或图形毛。奏图亩4慕－母32醉平台印刷机怀工作原理图群版台工作行逝程分三个区僵段：在第一敞区段中，送糠纸和着墨机塔构相继完成平输纸、着墨诞作业；第二欧区段，滚筒本和版台完成榨压印动作；廉在第三区段浙，收纸机构单进行收纸作垮业。驰煌本题目辰所要设计的灰主传动机构悦就是指滚筒济的传动机构缝Ⅰ驾和版台的传务动机构判Ⅱ糕。祸称毕2铺．肾少已知条件戚乎须1晕）爬分印刷速度为请180榴张悦/具小时；疲法唤2饿）怎创版台行程长躁度杰500mm梢；组骗仿3催）榆无压印区段长菊度嚼300mm俩；蕉垄熔4喉）避偿滚筒直径险116mm洲；退骑惰5骆）串甲电机转速痒6r/mi窑n卸。其昼化3压．剪西设计任务旧钳板1宿）吼脏设计能实现为平台印刷机罗的主运动：抓版台作往复缺直线运动，境滚筒