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1、精品 料推荐机 械 创 新 设 计指 导 书机械设计教研究室班级：姓名：学号：1精品 料推荐实验一基于机构组成原理的拼接设计一、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的能力。二、设备和工具1、创新组合模型一套：1）五种平面低副级组，四种平面低副级组，各杆长可在80-340mm 内无级调整，其他各种常见的杆组可根据需要自由装配；2）两种单构件高副杆组3）八种轮廓的凸轮构件，其从动件可实现八种运动规律：）等加速等减速运动规律上升200mm ，余弦规律回程，推程运动角180，远休止角 30，近休止角 3
2、0，回程运动角 120，凸轮标号为 1；）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180，远休止角30，回程运动角150，凸轮标号为2；）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180，回程运动角 150，近休止角30，凸轮标号为3；）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180，回程运动角 180，凸轮标号为4；）等加速等减速运动规律上升 35mm，余弦规律回程，推程运动角 180，远休止角30，近休止角 30，回程运动角 120，凸轮标号为 5；）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180，远休止角30，回程运动
3、角150，凸轮标号为6；）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180，回程运动角 150，近休止角30，凸轮标号为7；）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180，回程运动角 180，凸轮标号为8；4）模数相等齿数不同的7 种直齿圆柱齿轮，其齿数分别为17， 25， 34， 43， 51， 59，68，可提供21 种传动比：与齿轮模数相等的齿条一个。5）旋转式电机一台，其转速为10r/min 。6）直线式电机一台，其速度为10m/s。2、平口起子和活动扳手各一把。三、实验前的准备工作1、要求预习实验，掌握实验原理，初步了解机构创新模型；2、选择设计题
4、目，初步拟定机构系统运动方案。2精品 料推荐四、实验原理1、杆 的概念由于平面机构具有确定运 的条件是机构的原 件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、 原 件和自由度 零的从 件系 通 运 副 接而成。将从 件系 拆成若干个不可再分的自由度 零的运 ，称 基本杆 ， 称杆 。根据杆 的定 ， 成平面机构杆 的条件是：F=3n-2pL -pH=0其中构件数n，高副数PH 和低副数 PL 都必需是整数。由此可以 得各种 型的杆 。当 n=1,PL =1,PH =1 即可 得 构件高副杆 ，常 的有如下几种：图 1 构件高副杆 当 P =0 ，称之 低副杆 ，即HF=3n-2PL =0因此 足
5、上式的构件数和运 副数的 合 ：n=2,4,6 ， PL =3，6， 9。最 的杆 n=2 ，PL =3，称 ，由于杆 中 副和移 副的配置不同， 共有如下五种形式。n=4,PL =6 的杆 形式很多，机构 新模型已有 3 所示的几种常 的 杆 。图 2平面低副 图 3平面低副 3精品 料推荐2、机构的组成原理根据如上所述， 可将机构的组成原理概述为：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。这是本实验的基本原理。五、实验方法与步骤1、正确拆分杆组从机构中拆出杆组有三个步骤：1）先去掉机构中的局部自由度和虚约束；2）计算机构的自由度，确定原动件；3）从远离原动件的
6、一端开始分杆组，每次拆分时，要求先试着拆分级组，没有级组时，再拆分级组等高一级组，最后剩下原动件和机架。拆组是否正确的判定方法是：拆去一个杆组或一系列杆组后，剩余的必需为一个完整的机构或若干个与机架相联的原动件，不能有不成组的零散构件或运动副存在，全部杆组拆完后，只应当剩下与机架相联的原动件。如图 4 所示机构，可先除去k 处的局部自由度；然后，按步骤2）计算机构的自由度：F=1，并确定凸轮为原动件；最后根据步骤3）的要领，先拆分出由构件4 和 5 组成的级组，再拆分出由构件6 和 7 及构件 3 和 2 组成的两个级组及由构件8 组成的单构件高副杆组，最后剩下原动件1 和机架 9。图 4例图
7、2、正确拼装杆组将机构创新模型中的杆组，根据给定的运动学尺寸，在平板上试拼机构。拼接时，首先要分层， 一方面是为了使各构件的运动在相互平行的平面内进行，另一方面是为了避免各构件间的运动发生干涉，因此，这一点是至关重要的。试拼之后， 从最里层装起， 依次将各杆组联接到机架上去。杆组内各构件之间的联接已由机构创新模型提供，而杆组之间的连接可参见下述的方法。1）移动副的联接图 5 表示构件1 与构件 2 用移动副相联的方法。2）转动副的联接图 6 表示构件1 与带有转动副的构件2 的联接方法。4精品 料推荐图 5移动副的联接图 6转动副的联接3）齿条与构件以转动副的形式相联接方法。图 7 表示齿条与
8、构件以转动副的形式相联接方法。图 7齿条与构件以转动副相联4）齿条与其他部分的固联图 8 表示齿条与其他部分固联的方法。5精品 料推荐图 8齿条与其他部分固联5）构件以转动副的形式与机架相连图 9 表示连杆作为原动件与机架以转动副形式相联的方法。 用同样的方法可以将凸轮或齿轮作为原动件与机架的主动轴相连。 如果连杆或齿轮不是作为原动件与机架以转动副形式相连， 则将主动轴换作螺栓即可。 注意：为确保机构中各构件的运动都必须在相互平行的平面内进行， 可以选择适当长度的主动轴、 螺栓及垫柱，如果不进行调整，机构的运动就可能不顺畅。图 9构件与机架以转动副相联6）构件以移动副的形式与机架相联图 10
9、表示移动副作为原动件与机架的联接方法。图 10构件与机架以移动副的相联6精品 料推荐3、实现确定运动试用手动的方式驱动原动件，观察各部分的运动都畅通无阻之后，再与电机相联， 检查无误后，方可接通电源。4、分析机构的运动学及动力学特性通过观察机构系统的运动，对机构系统的运动学及动力学特性作出定性的分析。一般包括如下几个方面：1）平面机构中是否存在曲柄；2）输出件是否具有急回特性；3）机构的运动是否连续；4）最小传动角（或最大压力角）是否在非工作行程中；5）机械运动过程中是否具有刚性冲击和柔性冲击。7精品 料推荐基于机构组成原理的拼接设计实验报告设 计 题简单传动机构设计目一、机构结构设计本机构的
10、组成部分大致分为以下几个：带轮 1 动力部分带轮 2传动部分齿轮 3执行部分齿轮 4执行部分直齿 5执行部分几个固定铰链8精品 料推荐二、机构尺寸设计由于本机构要求的精度不是很高，能够保证齿轮3 转动就可以，所以尺寸不需要太精确L2=400mmL3=100mmL4=200mm两铰链水平距离L 150mm 垂直距离Y=170mm齿轮基圆半径R=135mm机构自由度的计算：F=3*4-2*5-1=19精品 料推荐三、机构运动简图带轮做圆周运动，通过皮带带动带轮2 转动，带轮2 把运动传递给齿轮3,齿轮 3 再推齿轮4 进行传动10精品 料推荐三、简要说明带轮一般作为原动件，能够实现从动件的间歇性往
11、复运动此结构能够实现直齿的左右运动。报告完成日期2011 0703教师批阅11精品 料推荐实验二慧鱼技术创意设计一、实验目的1、培养学生用创造性思维方法，设计、搭建新型的机构或装置；2、加强学生对机电一体化的实践认识；3、培养学生的创新意识及综合设计能力。二、设备与工具1、慧鱼技术创意模型（ 1）计算机组合包（ 2）移动机器人包（ 3）汽车技术包（ 4）仿生生物包（ 5）太阳能包（ 6）工业机器人包（ 7）传感器包（ 8）气压传动件包（ 9）动力添加组（ 10）可调变压器（ 11）远红外遥摇控包2、 486 或 586 微机；3、摄子， 5V 、 9V 电池；三、实验前的准备1、按模型组合包设
12、备清单清点模型零件，并按类型分类置放于装料盘中；2、认真阅读模型组合包操作手册，并翻译有关外文资料；3、按组装指导图，搭接模型，掌握组合模型的拼接方法；4、熟悉动力元器件的装配、连接方法；包括：电动机、传感器、变压器、气动元件、各种开关等；5、熟悉组合包配备的软件 LL Win 及接口，把搭接好的机构模型接上接口，编程，实现控制。四、实验步骤1、按要求或按条件选择设计题目；2、制定设计方案，绘制机构结构图及原理图；3、按设计方案搭接机构模型；4、实验完毕，拆卸全部零件，清点零件并按要求包装好。12精品 料推荐慧鱼技术创意设计实验报告实验日期2011年06 月 30日可控升降机提案人同组名题目杨
13、武坤单一、机构结构简图及原理图13精品 料推荐二、控制程序14精品 料推荐思考题：1、简要说明设计思路设计驱动机构。驱动机构主要有液压，气压，电气和机械驱动四种。本机械采用电动机驱动设计控制系统。控制系统的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间和加速度等，本机械手采用数字控制控制2、试述本设计的创意性和实用性1.本设计可以提高生产过程中的自动化程度，提高劳动生产率，降低生产成本。2.改善劳动条件，避免人身事故。在手工操作时环境危险的情况下，机械手可以代替人工，从而避免人身事故。3.可以根据实际情况变更速度，有四个档位4.减轻人力，便于有节奏的生产。应该机械手不但可以减少人力，而且可以连续的工作。因此可以更准确的控制生产的节拍，便于节奏的进行工作生产。报告完成日期2011-07-03成绩教师签名15