内容发布更新时间 : 2024/5/21 18:59:33星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验一 机构创意组合实验

一、实验目的

1、加深机构组成原理的理解，为机构创新设计奠定良好的基础。 2、利用若干不同的杆组，拼接各种不同的平面机构，以培养机构运动创新设计意识及综合设计能力。

3、训练工程实践动手能力。 二、实验设备及工具

1、机构运动创新设计方案实验台及附件：齿轮、齿条、槽轮、凸轮、转动轴、连杆、各种连接组合零部件等。

2、装拆工具：十字起子、活动板手、内六角板手、钢板尺、卷尺等。 3．（自备）草稿纸、笔、绘图工具等 三、实验要求

1、每2-3人一组，每一组实验前拟一份机构运动设计方案，实验后提交新设计方案；

2、完成实验后各组将机械零部件“物还原位”，老师验收后方可离去； 3、每人完成一份实验报告。 四、实验原理及方法

根据平面机构的组成原理：任何平面机构都可以由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上而构成，故可通过选定的机构类型，拼装该机构并进行分析。

五．实验过程

1、掌握平面机构组成原理；

2、熟悉本实验中的实验装置，各种零部件、装拆工具的功用，了解机构的拼接方法。

3、自拟平面机构运动方案，形成拼接实验内容； 4、正确拼接各基本杆组；

5、将各基本杆组按运动传递规律顺序拼接到原动件和机架上，拼接机构； 6、绘制所拼机构运动简图，并进行机构自由度的计算；

7、写出实验报告。 六、补充知识

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数相等，因此机

构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。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

其中构件数n，高副数PH和低副数PL都必需是整数。由此可以获得各种类型的杆组。当n=1,PL=1,PH=1时即可获得单构件高副杆组，常见的有如下几种：

图1 单构件高副杆组

当PH=0时，称之为低副杆组，即

F=3n-2PL=0

因此满足上式的构件数和运动副数的组合为：n=2,4,6??，PL=3，6，9??。 最简单的杆组为n=2，PL=3，称为Ⅱ级组，由于杆组中转动副和移动副的配置不同，Ⅱ级组共有如下五种形式。

n=4,PL=6的杆组形式很多，机构创新模型已有图3所示的几种常见的Ⅲ级杆组。

图2 平面低副Ⅱ级组

图3 平面低副Ⅲ级组

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。

七、实验步骤（补充）

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）从远离原动件的一端开始分杆组，每次拆分时，要求先试着拆分Ⅱ级组，没有Ⅱ级组时，再拆分Ⅲ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Ⅱ级组，再拆分出由构件6和7及构件3和2组成的两个Ⅱ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

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。

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。

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表示移动副作为原动件与机架的联接方法。