1、机械创新设计搭接实验一、实一、实 验验 目目 的的1.培养学生机构型综合的设计能力、创新培养学生机构型综合的设计能力、创新能力和实践动手能力；能力和实践动手能力；2.培养学生综合应用所学知识对机构的结培养学生综合应用所学知识对机构的结构和运动性能加以评价的分析能力。构和运动性能加以评价的分析能力。二、实二、实 验验 原原 理理 任何机构都是将基本组依次连接到机任何机构都是将基本组依次连接到机架和原动件上而构成的。架和原动件上而构成的。三、实三、实 验验 方方 法法 本搭接实验是在具有五根立柱的机架上完成本搭接实验是在具有五根立柱的机架上完成的。配有旋转电动机和直线电动机，以输出直线的。配有旋转
2、电动机和直线电动机，以输出直线运动和旋转运动；配有齿轮、凸轮、带轮、槽轮运动和旋转运动；配有齿轮、凸轮、带轮、槽轮等零件，通过搭接可完成直线、旋转、往复、间等零件，通过搭接可完成直线、旋转、往复、间歇等运动传递；配有连杆、滑块座及连接零件，歇等运动传递；配有连杆、滑块座及连接零件，可搭接成各种执行机构。机构搭接完成后可通电可搭接成各种执行机构。机构搭接完成后可通电运转以检验其创造结果。运转以检验其创造结果。一般情况下，学生在实验前应完成机构方案一般情况下，学生在实验前应完成机构方案的创造与选型，并仔细阅读本实验指导书后方可的创造与选型，并仔细阅读本实验指导书后方可进行本实验。进行本实验。图1
3、机架1 1机架机架xy2立柱立柱3滑块滑块4电动机电动机5皮带传动皮带传动机架后侧机架后侧五根立柱五根立柱2可在上下横梁中沿可在上下横梁中沿x方向（双手上下均匀用力）方向（双手上下均匀用力）调整其位置调整其位置,然后用上下横梁然后用上下横梁上的螺栓固定。上的螺栓固定。滑块滑块3可在立柱可在立柱2上沿上沿y方向调方向调整其位置，然后用其上的内整其位置，然后用其上的内六角螺钉固定。滑块上的圆六角螺钉固定。滑块上的圆孔用于安装销轴。孔用于安装销轴。电动机以电动机以10r/min的速的速度转动，它安装在机架度转动，它安装在机架的后侧的底盘上，其上的后侧的底盘上，其上的主动带轮通过皮带驱的主动带轮通过皮
4、带驱动从动带轮。动从动带轮。四、主要零部件功能四、主要零部件功能表表1 主要零件及其功能表主要零件及其功能表 标号标号名称名称图形图形功能功能1固定支座固定支座销轴销轴与机架相连，带键槽的为主动销轴。不与机架相连，带键槽的为主动销轴。不带键槽的为从动销轴。带键槽的为从动销轴。2销轴销轴 用于构成转动副或移动副的连接轴用于构成转动副或移动副的连接轴3端螺栓端螺栓 装于轴端头，有台肩的可压紧轴端头，装于轴端头，有台肩的可压紧轴端头，无台肩的可压紧套在轴上的连杆。无台肩的可压紧套在轴上的连杆。4连杆连杆将将1、2的圆柱或扁头装于其上的圆孔或的圆柱或扁头装于其上的圆孔或槽中，用端螺栓压紧轴端头，构成转
5、槽中，用端螺栓压紧轴端头，构成转动副或移动副。动副或移动副。5铰链座铰链座将其凸台坎在连杆将其凸台坎在连杆4的槽中用的槽中用3固定，则固定，则连杆连杆4的构件长度可任意调整。的构件长度可任意调整。6主动滑主动滑块块 座座大孔装于直线电机的圆形齿条上并固定，大孔装于直线电机的圆形齿条上并固定，轴孔与销轴轴孔与销轴2连接。销轴连接。销轴2或作主动滑或作主动滑块或与齿条连接。块或与齿条连接。续表续表1 主要零件及其功能表主要零件及其功能表7齿条齿条与齿轮啮合，构成齿轮齿与齿轮啮合，构成齿轮齿条传动。条传动。8齿条齿条护板护板通过通过4个螺孔与齿条连接，个螺孔与齿条连接，使齿轮与齿条在同一平面使齿轮与
6、齿条在同一平面上啮合。上啮合。9齿轮齿轮模数模数m=2z=28，35，42，56的各的各3个个10凸轮凸轮基圆半径基圆半径20mm，升回型，升回型，行程行程30mm11槽轮槽轮4槽槽12拨盘拨盘双销，销回转半径双销，销回转半径49.5mm五、主要零部件的拼接五、主要零部件的拼接图图2 固定支座销轴安装固定支座销轴安装螺母螺母垫片垫片固定支座销轴固定支座销轴立柱立柱滑块滑块a)b)将销轴穿入两连杆的孔中，销轴的两端面用带有凸台的端螺栓固定，则两连杆构成一个转动副。较长的销轴配以套筒用图3a)的方法可拼接成由三连杆构成的复合铰。3b)所示安装可得到任意杆长的连杆。将销轴插入铰链座的孔中，然后用带有
7、凸台的端螺栓固定。将铰链座的凸台坎入连杆槽中的任意位置旋紧固紧螺栓，则可得到任意杆长的连杆。连杆连杆4 4连杆连杆4 4销轴销轴2 2端螺栓端螺栓3 3连杆连杆4 4端螺栓端螺栓3 3图图4 移动幅的连接移动幅的连接 将带有扁头的销轴将带有扁头的销轴2的扁头坎入连杆的槽中，的扁头坎入连杆的槽中，另一端圆柱插入另一连杆的孔中，另一端圆柱插入另一连杆的孔中，销轴销轴2的两端头均用带有凸台的端螺栓固定。的两端头均用带有凸台的端螺栓固定。该销轴可在连杆的槽中滑动相当于滑块。该销轴可在连杆的槽中滑动相当于滑块。如图5所示，直线电动机的圆形齿条以10mm/s的速度输出直线运动。并配有控制器及两个行程开关。
8、当由滑块作为原动件时，将主动滑块座6用两个六角螺栓连接在圆形齿条上，把销轴2插入主动滑块座的孔中用埋头螺钉上紧，销轴2即可作为主动滑块使用。为产生往复运动，在销轴2上装有控制行程开关的碰块。图图5 5 主动滑块与电机轴的拼接主动滑块与电机轴的拼接直线电机的输出齿条直线电机的输出齿条（由行程开关控制其作往复运动）（由行程开关控制其作往复运动）主动滑块座主动滑块座6 6销轴销轴2 2行程开关碰块行程开关碰块装于机架滑块上的装于机架滑块上的固定支座销轴固定支座销轴1凸轮凸轮1010图图6 6 凸轮与销轴的安装凸轮与销轴的安装埋头螺钉埋头螺钉如图如图6所示，将凸轮所示，将凸轮10的孔套在装于机架滑块的
9、孔套在装于机架滑块上的固定支座销轴上的固定支座销轴1上然后用埋头螺钉固紧。上然后用埋头螺钉固紧。图图7 7 齿轮与销轴的安装齿轮与销轴的安装装于机架滑块上的装于机架滑块上的固定支座销轴固定支座销轴1埋头螺钉埋头螺钉齿轮齿轮9 9如图如图7所示，将齿轮所示，将齿轮9的孔套在装于机架的孔套在装于机架滑块上的固定支座滑块上的固定支座销轴销轴1上然后用埋头上然后用埋头螺钉固紧。螺钉固紧。齿条组件齿条组件齿条齿条7齿条护板齿条护板8齿条组装齿条组装a)b)滑块座滑块座图图8 8 齿条的组装齿条的组装固定支座销轴固定支座销轴1c)如图如图8a)所示，将所示，将齿条齿条7与与两块（或两块（或单块）齿单块）齿
10、条护板条护板8用四个螺用四个螺钉固紧，钉固紧，使可保持使可保持与之啮合与之啮合的齿轮在的齿轮在同一平面同一平面运动。运动。图图8b)为齿为齿条及条及其护其护板的板的的组的组装图。装图。如图如图8c)所示，将齿条组件的槽套在装于机架滑所示，将齿条组件的槽套在装于机架滑块上的销轴的扁头上，并在销轴的端头用带台肩块上的销轴的扁头上，并在销轴的端头用带台肩的螺栓固紧。则齿条组件可沿销轴的扁头移动。的螺栓固紧。则齿条组件可沿销轴的扁头移动。装于机架滑块的孔中装于机架滑块的孔中端螺栓端螺栓3（不带台肩）（不带台肩）槽轮槽轮1111固定支座销轴固定支座销轴1（主动）（主动）固定支座固定支座轴销轴销1（从动）
11、（从动）端螺栓端螺栓3图图9 9 槽轮机构的组装槽轮机构的组装拨盘拨盘1212拨销拨销 拨盘拨盘 12上有上有两个拨销，两个拨销，将拨盘套入将拨盘套入装于机架滑装于机架滑块上的固定块上的固定支座销轴支座销轴1，其轴端用端其轴端用端螺栓螺栓3固定，固定，使其与固定使其与固定支座轴销支座轴销1一起转动。一起转动。将槽轮将槽轮11的槽对准拨的槽对准拨盘的拨销将盘的拨销将其套入固定其套入固定支座销轴支座销轴1中，销轴中，销轴1的轴端用端的轴端用端螺栓螺栓3固定。固定。如图如图10所示，将凸轮所示，将凸轮10套在装于机架滑块上的固定支座销轴套在装于机架滑块上的固定支座销轴1，用，用埋头螺钉将其与固定支座
12、轴销埋头螺钉将其与固定支座轴销1固定，使凸轮可与固定支座轴销固定，使凸轮可与固定支座轴销1一起一起转动。将连杆的槽套入两固定支座轴销转动。将连杆的槽套入两固定支座轴销1上，其轴端用带台肩的端螺栓上，其轴端用带台肩的端螺栓3固定，使连杆可在轴销固定，使连杆可在轴销1的扁头上自由滑动。弹簧的一端固定于连杆的扁头上自由滑动。弹簧的一端固定于连杆的孔中，另一端套在固定支座销轴的孔中，另一端套在固定支座销轴1上，使连杆紧压在凸轮上，保持凸上，使连杆紧压在凸轮上，保持凸轮与连杆紧密接触。轮与连杆紧密接触。固定支座轴销固定支座轴销1（主动）（主动）埋头螺钉埋头螺钉固定支座轴销固定支座轴销1凸轮凸轮10连杆连
13、杆4 4端螺栓端螺栓3 3图图1010凸轮机构的组装凸轮机构的组装六、实验内容与步骤六、实验内容与步骤 为达到开发学生创造性思维和实践动手能力之目的，拼接的机构方案原则上应在实验前由学生自行完成。该实验在8学时内完成。每4人一组完成不少于1个机构方案的搭接。1.实验前，根据提供的工艺要求应用连杆组合法或其它创造技法，创造出满足工艺要求的新机构，作为机构搭接的对象；2.阅读本实验指导书，熟悉实验中所用的设备、安装工具和零部件的功能；3.阅读本实验指导书，熟悉各传动装置、各固定支座、移动副、转动副的安装方法；4.按照运动传递的顺序，从原动机开始依次连接各基本组；5.仔细检查，确认搭接无误、连接牢靠
14、后方可通电运转；6.仔细观察机构的运动，判断是否满足工艺要求并作出相应改进；7.根据要求写出实验报告。实验内容也可从下列机构中选取实验内容也可从下列机构中选取1.飞剪机飞剪机2.PE型破碎机型破碎机3.双凸轮连杆机构双凸轮连杆机构4.港口起重机变幅港口起重机变幅机构机构5.轧钢机升降台轧钢机升降台6.间歇运输机构间歇运输机构7.钢板翻转机构钢板翻转机构8.送料机构送料机构9.双滑块机构双滑块机构（喷气织机开（喷气织机开口机构）口机构）10.直线进给机构直线进给机构（冲压机、（冲压机、送料机、充气泵）送料机、充气泵）11.刨床机构刨床机构12.筛料机构筛料机构13.行程放大机构行程放大机构1，飞
15、剪机，飞剪机如图11所示，摆式飞剪由四杆机构ABCD构成。上剪刃E装在连杆BC上，下剪刃F装在摇杆CD上。当曲柄AB等速转动时，将运动中的钢材剪成定尺（长度）为L的成品。曲柄转1周剪1次钢材。ADBCEFxy（t）f en1L图 11飞剪机构abcLbhVt2432，PE型破碎机型破碎机 如图12所示，当曲柄AB逆时针转动时定、动腭间的空间发生变化而使其中物料被破碎。abcdeABCDMN3,双凸轮连杆机构双凸轮连杆机构 如图13所示，当双联凸轮1、1转动时，点D可精确的实现给定的运动轨迹。L1L1xyABCDE121345图13F4，港口起重机变幅机构，港口起重机变幅机构 如图14所示为港口
16、起重机变幅机构，要求吊钩悬挂点G在水平线上运动。xyABCDGabcdk图149，双滑块机构，双滑块机构（喷气织机开口机构）如图15所示，ABC为曲柄摆块机构，连杆BC上固结一齿条，该齿条与空套在铰链C上的齿轮相啮合。与齿轮固结的摆杆DE通过连杆带动两滑块。ABCDEFG图15 双滑块机构10，直线进给机构，直线进给机构（冲压机、送料机、充气泵）如图16所示，ABC、DEC为两套对称的组件。希望C点作直线运动。（该机构是否有虚约束）ABCDEF11，刨床机构，刨床机构 如图17a)、b)所示，其执行部分的移动滑快即安装刨刀的滑枕。要求其工作行程尽量匀速运动。GADCBFEABECD图17 刨床
17、机构a)b)12，筛料机构，筛料机构 如图18所示，ABCD为双曲柄机构。其执行部分的移动滑快即料筛。其工速度、加速度变化较大，可使料筛有效进行筛分。BDECA图18筛料机构13，行程放大机构，行程放大机构 如图19所示，当曲柄1转动带动齿轮3在固定的齿条5上移动时可使齿条在滑座上移动。，齿条4的行程为齿轮移动行程的两倍 BACD2143E图19 行程放大机构5七、实验报告七、实验报告 1.对机构的工艺要求；画出拼接机构的运动对机构的工艺要求；画出拼接机构的运动 链结构图，计算机构的自由度；链结构图，计算机构的自由度；2.按比例绘制搭接机构的运动简图，标注出按比例绘制搭接机构的运动简图，标注出 机构的运动简图的尺寸参数；机构的运动简图的尺寸参数；3.说明该机构是否满足给定的工艺要求；说明该机构是否满足给定的工艺要求；4.分析该机构的优缺点，如何改进？有否分析该机构的优缺点，如何改进？有否 代替机构？代替机构？5.制作搭接机构的照片制作搭接机构的照片
