实验五“机构创意设计模拟实施”实验指导书

实验五“机构创意设计模拟实施”实验指导书一、 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.培养学生运用实验方法研究，分析机械的初步能力；3.培养学生用实验方法构思、验证、确定机械运动方案的初步能力；4.培养学生用电机等电气元件和汽缸、电磁阀、调速阀和压缩机等气动元件组装动力源，对机械进行驱动和控制的初步能力；5.培养学生的工作实践动手能力；6.培养学生的创新思维及综合设计能力。二、 二、设备和工具1.机械方案创意设计模拟实施实验仪，2-3人一套；2.系列功率、转速微型电机组件；3.系列微型汽缸、气控组件、调速阀和空气压缩机等气动元件；4.钢板尺、量角器、游标卡尺；5.扳手、钳子、螺丝刀等。三、 三、实验前的准备工作1.预习本实验，初步了解实验装置，熟悉各种运动副和杆件的组装方法，熟悉机构尺寸的调整方法，熟悉电机及联轴器的安装及用遥控电路进行控制驱动的方法。熟悉汽缸、空气压缩机、气控组件、调速阀及其它气动元件的安装使用方法；2.初步拟订机械系统运动方案、尺寸及电气或气动驱动的控制方案，绘出草图。四、 四、实验方法与步骤1.教师指导学生使用“机构创意设计模拟实施实验仪”的多功能零件，按照自己的草图，先在桌面上进行机构的初步实验组装。这一步的目的是杆件分层，一方面为了使各个杆件在相互平行的平面内运动；另一方面为了避免各个杆件、各个运动副之间发生相互运动干涉。2.教师指导学生按照上一步的步骤，选择好分层方案，使用实验仪的多功能零件，从最里层开始，依次将各个杆件组装联结到机架上。其中构件杆的选取、转动副的联结、移动副的联结关系为：齿轮、齿条与杆件用转动副联结，凸轮、齿轮、齿条与杆件用移动副联结；杆件以转动副的形式与机架相联，或杆件以移动副的形式与机架相联；输入转动的原动件和输入移动的原动件的组装方法请参见有关图册。3.教师指导学生根据输入运动的形式选择原动件。若输入运动为转动（实际工程中以柴油机、电动机等为动力的情况），则选用双轴承式主动定铰链轴；或者蜗杆为原动件，并使用电动机通过软轴联轴器进行驱动。若输入运动形式为移动（实际工程中以油缸、汽缸等为动力的情况），可选用适当行程的气缸驱动，用软管联结好汽缸、气控组件和空气压缩机，并先进行空载行程试验。4.教师指导学生试用手动的方式摇动或者推动原动件，观察整个机构各个杆件、运动副的运动状况，全部畅通无阻之后，安装电动机，用柔性联轴器将电机与机构相连；或者安装汽缸，用附件将汽缸与机构相连。5.教师指导学生最后检查无误后，打开电源试机。6.教师指导学生通过动态观察机构系统的运动，对机构系统的功能、运动学及动力学特性作出定性的分析和评价。一般包括如下几个方面：1） 1）各个杆件、运动副是否发生干涉；2） 2）有无“憋劲”现象；3） 3）输入转动的原动件是否曲柄；4） 4）输出杆件是否具有急回特性；5） 5）机构的运动是否连续；6） 6）最小传动角（或最大压力角）是否超过其许用值，是否在非工作行程中；7） 7）机构运动过程中是否产生刚性冲击或者柔性冲击；8） 8）机构是否灵活、可靠地按照设计要求运动到位；

9） 9）自由度大于1的机构，其几个原动件是否使整个机构实现良好的动作协调；10） 10）动力元件（电机或汽缸）的选用及其安装是否合理，是否按预定的要求正常工作。7.若观察机构系统运动发现问题，则学生必须按前述步骤进行组装调整，直到该模型机构灵活、、可靠地完全按照设计要求运动。8.学生用实验方法自行确定了设计方案和参数，再测绘自己组装的模型，换算出实际尺寸，填写实验报告，包括按比例绘制正规的机构运动简图，标注全部参数，计算自由度，划出杆组，简述步骤7所列的各项评价情况，指出自己有所创新之处、不足之处并简述改进的设想。“机构创意设计模拟实施”实验报告姓名 实验指导教师一、机构运动简图（要求符号规范并标注参数）学号班级合作者姓名 实验指导教师一、机构运动简图（要求符号规范并标注参数）时间200至200学年第学期第周二、机构照片（复印件）三、 机构有—个活动件。有—个低副，其中转动副—个，移动副—个。有—个高副，其中齿轮副—个，涡杆涡轮副—个，凸轮副—个。有个复合铰链，在—处。有局部自由度—个，在—处。有—个虚约束，在处。四、 机构自由度数目为F=3n-IP^-七=五、机构—个原动件。在处用驱动，模拟的运动；在处用驱动，模拟的运动；在处用驱动，模拟的运动。六、 原设计要求，按照实验结果简