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1、机械原理平面设计及拼装实验报告样本机械原理平面设计及拼装实验报告样本 （华东） 平面机构运动方案设计和拼接一、试验目标1.加深学生对机构组成原理认识，深入了解平面机构组成及其运动特征。2.经过平面机构拼装，训练学生工程实践动手能力，了解机构在实际安装中可能出现运动干涉现象及处理措施。3.经过机构运动方案设计，培养学生创新意识和综合设计能力。二、机构设计及试验组装说明书1、试验所用器材介绍搭接机构是在机架前侧平面上完成。图1 机架图1 机架1机架xy2立柱3滑块4电动机5皮带传动机架后侧本试验配有多种工具、连接用螺钉、螺帽、垫圈等。其它关键零部件及其功效请仔细阅读表1。表1 关键零件及其功效表标
2、号名称图形功效1固定支座销轴和机架相连，带键槽为主动销轴。不带键槽为从动销轴。2销轴 用于组成转动副或移动副连接轴3端螺栓 装于轴端头，有台肩可压紧轴端头，无台肩可压紧套在轴上连杆。4连杆将1、2圆柱或扁头装于其上圆孔或槽中，用端螺栓压紧轴端头，组成转动副或移动副。2、试验原理机构组成：曲柄摇杆和摇杆滑块组合而成机构，图所表示。曲柄1机架6摇杆3摇杆2滑块5曲柄1机架6摇杆3摇杆2滑块5摇杆4工作特点： 当曲柄1做连续转动时，摇杆2作往复摆动，同时摇杆3和摇杆4作往复摆动带动滑块5作往复直线移动。 该机构可用于筛选机器等往复直线摆动机器中，滑块5在摇杆3和摇杆4作往复摆动力作用带动下作往复直线
3、运动（非匀速），能够用于抖动筛选物品。3、试验正确拼装运动副方案依据确定或由试验中取得机构运动学尺寸，利用机构运动方案创新设计试验台提供零件按机构运动传输次序进行拼接。拼接时，首先要分清机构中各构件所占据运动平面，其目标是避免各运动构件发生运动干涉。然后，以试验台机架铅垂面为拼接起始参考面，按预定拼接计划进行拼接。拼接中应注意各构件运动平面是平行，所拼接机构外伸运动层面数愈少，机构运动愈平稳，为此，提议机构中各构件运动层面以交错层排列方法进行拼接。机构运动方案创新设计试验台提供运动副拼接方法请参见以下介绍。1）试验台机架 图3 试验台机架图 试验台机架中有5根铅垂立柱，它们可沿X方向移动。移动
4、时请用双手扶稳立柱、并尽可能使立柱在移动过程中保持铅垂状态，这么便能够轻松推进立柱。立柱移动到预定位置后，将立柱上、下两端螺栓锁紧（安全注意事项：不许可将立柱上、下两端螺栓卸下，在移动立柱前只需将螺栓拧松即可）。立柱上滑块可沿Y方向移动。将滑块移动到预定位置后，用螺栓将滑块紧定在立柱上。按上述方法即可在X、Y平面内确定活动构件相对机架连接位置。面对操作者机架铅垂面称为拼接起始参考面或操作面。2）轴相对机架拼接（图示中编号和“机构运动方案创新设计试验台零部件清单”序号相同）有螺纹端轴颈能够插入滑块28#上铜套孔内，经过平垫片、防脱螺母34#连接和机架形成转动副或和机架固定。若按图6拼接后，6或8
5、#轴相对机架固定；若不使用平垫片34# ，则6或8#轴相对机架作旋转运动。拼接者可依据需要确定是否使用平垫片34#。扁头轴6#为主动轴、8#为从动轴。该轴关键用于和其它构件形成移动副或转动副、也可将连杆或盘类零件等固定在扁头轴颈上，使之成为一个构件。 图4 轴相对机架拼接图 3）转动副拼接（图示中编号和“机构运动方案创新设计试验台零部件清单”序号相同）若两连杆间形成转动副，可按图7所表示方法拼接。其中，14#件扁平轴颈可分别插入两连杆11#圆孔内，再用压紧螺栓16#和带垫片螺栓15#分别和转动副轴14#两端面上螺孔连接。这么，有一根连杆被压紧螺栓16#固定在14#件轴颈处，而和带垫片螺栓15#
6、相连接14#件相对另一连杆转动。 图5 转动副拼接图 提醒：依据实际拼接层面需要，14#件可用7#件“转动副轴-3”替换，因为7#件轴颈较长，此时需选择对应运动构件层面限位套17#对构件运动层面进行限位。4）移动副拼接图8-1所表示，转滑副轴24#圆轴端插入连杆11#长槽中，经过带垫片螺栓15#连接，转滑副轴24#可和连杆11#形成移动副。 图6 移动副拼接 提醒：转滑副轴24#另一端扁平轴可和其它构件形成转动副或移动副。依据拼接实际需要，也可选择7#或14#件替换24#件作为滑块。另外一个形成移动副拼接方法图8-2所表示。选择两根轴（6#或8#），将轴固定在机架上，仍后再将连杆11#长槽插入
7、两轴扁平轴颈上，旋入带垫片螺栓15#，则连杆在两轴支撑下相对机架作往复移动支。 图7 移动副拼接 提醒：依据实际拼接需要，若选择轴颈较长，此时需选择对应运动构件层面限位套17#对构件运动层面进行限位。5）滑块和连杆组成转动副和移动副拼接（图示中编号和“机构运动方案创新设计试验台零部件清单”序号相同）图9所表示拼接效果是滑块13#扁平轴颈处和连杆11#形成移动副；在20#、21#帮助下，滑块13#圆轴颈处和另一连杆在连杆长槽某一位置形成转动副。首先用螺栓、螺母21#将固定转轴块20#锁定在连杆11#上，再将转动副轴13#圆轴端穿插20#圆孔及连杆11#长槽中，用带垫片螺栓15#旋入13#圆轴颈端
8、面螺孔中，这么13#和11#形成转动副。将13#扁头轴颈插入另一连杆长槽中，将15#旋入13#扁平轴端面螺孔中，这么13#和另一连杆11#形成移动副。 图8 滑块和连杆组成转动副、移动副拼接 6）固定支座销轴和机座拼接图2所表示，将表1中固定支座销轴1插于在机架滑块圆孔中，套上垫片固紧螺母即完成安装 。销轴装于机架滑块圆孔中长度稍大于滑块宽度。图2a) 中销轴无键槽其上套有垫片，螺母经过垫片压紧立柱上滑块，所以销轴和立柱滑块间无相对运动，组成机架上固定销轴。 图2b) 中销轴有键槽，螺母在销轴上旋紧后和立柱上滑块间有一定间隙，所以销轴和立柱滑块间可有相对运动，组成机架上活动销轴。在轴上键槽处装
9、上键并套上带轮，由电机带轮带动即组成主动销轴。 图9 固定支座销轴安装 图9 固定支座销轴安装 螺母垫片固定支座销轴11立柱滑块a)b)4试验组装效果图：三、按百分比绘制试验拼装机构运动方案简图。C（G）E（F）机架6滑块5摇杆4摇杆3摇杆2曲柄1C（G）E（F）机架6滑块5摇杆4摇杆3摇杆2曲柄1DAB杆件AB=50mm; BC=200mm; CD=150mm; CE=200mm;铰座A和机架6之间距离为240mm.该机构有6个构件，其中5个为活动构件，1个为机架；有7个低副，其中6个为转动副，1个为移动副。 所以，自由度F=3 5 2 7 1. 四、机构分析1、杆组正确拆分标准（1）正确计
10、算机构自由度（注意去掉机构中虚约束和局部自由度），并确定原动件；（2）从远离原动件构件开始拆杆组。先试拆II级组，若拆不出II级组，再试拆III级组；即杆组拆分应从低等级杆组拆分开始，依次向高一级杆组拆分。（3）确定机构等级（由拆分出最高等级杆组而定，如最高等级为II级组，则此机构为二级机构）。注：同一机构所取原动件不一样，有可能成为不一样等级机构。但当机构原动件确定后，杆组拆法是唯一，即该机构等级一定。2.杆组拆分(1)原动件（2）II级杆组（3）结论：该机构为二级机构。五、对试验中出现问题、处理方法进行总结试验中，我们碰到了一个很棘手问题，我们在画机构简图时候没有考虑杆长选择，更没有考虑试
11、验室中实际可用杆长，造成我们在组装时候没有措施正确拼装，和组装起来后没有措施正确根据运动规律来运动。我们处理方法是，不停地改变杆长，依据组装错误后无法运动线索来纠正杆长和连个固定点之间距离，最终正确拼装起来，实现预定运动规律。所以，在画机构简图时候，要考虑试验室中实际可用杆长长度，和要实现预定运动规律所要满足杆长条件，二者缺一不可。我们还碰到一个问题，就是在选择各个组件时出现了问题，比如连接两个杆该用什么，连接滑块该用什么。我们最终参考书上连接说明，正确选择连接方法。收获和体会经过这次实践性试验让我学_到了很多东西，其中最关键就是团体合作是很关键，这种东西决定着做事快慢和做出事成败。这次试验我
12、们做得也比较成功，这不仅表现了我们合作意识比较强，也表现了我们动手能力很出色。试验中，问题不停出现，不过我们并没有乱了阵脚，而是相互配合，相互协商，共同寻求处理方案，事实证实，只要团结一心，问题总会处理。试验中，科学美妙和机构设计中乐趣，我久久不能忘怀，感谢老师给了我们这次动手机会，让我们从理论转为实践，在实践中检验理论。从机构设计到拼装，我们全部在不停学_，不停成长。我们这些学生最最缺乏是经验,没有感性认识,空有理论知识,有些东西很可能和实际脱节.总体来说,我认为做这种类型作业对我们帮助还是很大,它需要我们将学过相关知识全部系统地联络起来,从中暴露出本身不足,以待改善.有时候,一个人力量是有限,合众人智慧,我相信我们作品会更完美！实践是检验真理唯一标准，现在学生们实践能力并不高，学院应该多给学生亲自动手机会，同时缩短培训时间，让学生自己探索和体会，让学生自己提出方案，发觉问题，处理问题，制造出完美产品，达成试验目标。