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1、武汉理工大学机电工程实验实训中心武汉理工大学机电工程实验实训中心机械运动方案创新设计实验机械运动方案创新设计实验机械基础实验一、实验目的一、实验目的1 1培养学生机构型综合的设计能力、创新能力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；和实践动手能力；2 2培养学生综合应用所知识对机构的结构和运培养学生综合应用所知识对机构的结构和运 动性能加以评价的分析能力。动性能加以评价的分析能力。二、实验原理二、实验原理1 1、根据所学的理论知识完成机构方案的创、根据所学的理论知识完成机构方案的创 造与选型。造与选型。2 2、将基本杆组依次连接到机架和原动件将基本杆组依次连接到机架和原动件 上
2、，构成机构。上，构成机构。三、实验方法三、实验方法 本搭接实验及训练是在具有六根立柱的机本搭接实验及训练是在具有六根立柱的机架上完成的。配有旋转电动机和直线电动机，架上完成的。配有旋转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、以输出直线运动和旋转运动；配有齿轮、凸轮、带轮、槽轮等零件，通过搭接可完成直线、旋带轮、槽轮等零件，通过搭接可完成直线、旋转、往复、间歇等运动传递；配有连杆、滑块转、往复、间歇等运动传递；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运转以检验其创造结果。搭接完成后可通电运转以检验其创造结
3、果。四、主要零部件功能四、主要零部件功能 本搭接训练在如图本搭接训练在如图1 1所示的专用实验台的机架所示的专用实验台的机架1 1上上完成的。五根立柱完成的。五根立柱2 2可在上下横梁中沿可在上下横梁中沿x x方向（双手上方向（双手上下均匀用力）调整其位置下均匀用力）调整其位置,然后用上下横梁上的螺栓固然后用上下横梁上的螺栓固定。滑块定。滑块3 3可在立柱可在立柱2 2上沿上沿y y方向调整其位置，然后用其方向调整其位置，然后用其上的内六角螺钉固定。滑块上的圆孔用于安装销轴。上的内六角螺钉固定。滑块上的圆孔用于安装销轴。电动机以电动机以10r/min10r/min的速度转动，它安装在机架的后侧
4、的的速度转动，它安装在机架的后侧的底盘上，其上的主动带轮通过皮带驱动从动带轮。从底盘上，其上的主动带轮通过皮带驱动从动带轮。从动带轮的轴安装在滑块动带轮的轴安装在滑块3 3的圆孔中。搭接机构是在机架的圆孔中。搭接机构是在机架前侧平面上完成的。前侧平面上完成的。图图1 机架机架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本实训配有各种工具、连接用的螺钉、螺帽、垫圈、键本实训配有各种工具、连接用的螺钉、螺帽、垫圈、键等。主要零部件及其功能如下表。等。主要零部件及其功能如下表。标标 号号名名 称称图图 形形功功 能能1 1固固 定定 支支 座座 销销 轴轴与
5、机架相与机架相连连，带键带键槽的槽的为为主主动动销轴销轴。不。不带键带键槽的槽的为为从从动销轴动销轴。2 2 销销 轴轴用于构成用于构成转动转动副或移副或移动动副的副的连连接接轴轴3 3端端 螺螺 栓栓装于装于轴轴端端头头，有台肩的可，有台肩的可压紧压紧轴轴端端头头，无台肩的可，无台肩的可压紧压紧套在套在轴轴上的上的连连杆。杆。4 4连连 杆杆将将1 1、2 2的的圆圆柱或扁柱或扁头头装于其上装于其上的的圆圆孔或槽中，用端螺栓孔或槽中，用端螺栓压紧压紧轴轴端端头头，构成，构成转动转动副或移副或移动动副。副。5 5铰链铰链座座将其凸台坎在将其凸台坎在连连杆杆4 4的槽中用的槽中用3 3固定，固定
6、，则连则连杆杆4 4的构件的构件长长度可任度可任意意调调整。整。6 6主主动动滑滑块块 座座大孔装于直大孔装于直线电线电机的机的圆圆形形齿齿条条上并固定，上并固定，轴轴孔与孔与销轴销轴2 2连连接。接。销轴销轴2 2或作主或作主动动滑滑块块或与或与齿齿条条连连接。接。7 7齿齿条条与与齿轮啮齿轮啮合，构成合，构成齿轮齿齿轮齿条条传传动动。8 8齿齿条条护护板板通通过过4 4个螺孔与个螺孔与齿齿条条连连接，使接，使齿齿轮轮与与齿齿条在同一平面上条在同一平面上啮啮合。合。9 9齿轮齿轮模数模数m=2z=28m=2z=28，3535，4242，5656的各的各3 3个个1010凸凸轮轮基基圆圆半径半
7、径20mm20mm，升回型，升回型，行程行程30mm30mm1111槽槽轮轮 4 4槽槽1212拨盘拨盘双双销销，销销回回转转半径半径49.5mm49.5mm五、主要零部件的拼接五、主要零部件的拼接1 1固定支座销轴与机座拼接固定支座销轴与机座拼接 如图如图2 2所示，将表中的固定支座销轴所示，将表中的固定支座销轴1 1插于在机架滑块的插于在机架滑块的圆孔中，套上垫片固紧螺母即完成安装圆孔中，套上垫片固紧螺母即完成安装 。销轴装于机架。销轴装于机架滑块的圆孔中的长度稍大于滑块的宽度。图滑块的圆孔中的长度稍大于滑块的宽度。图2a)2a)中的销中的销轴无键槽其上套有垫片，螺母通过垫片压紧立柱上的滑
8、轴无键槽其上套有垫片，螺母通过垫片压紧立柱上的滑块，所以销轴与立柱滑块间无相对运动，构成机架上的块，所以销轴与立柱滑块间无相对运动，构成机架上的固定销轴。固定销轴。图图2b)2b)中的销轴有键槽，螺母在销轴上旋紧后与立柱上中的销轴有键槽，螺母在销轴上旋紧后与立柱上的滑块间有一定间隙，所以销轴与立柱滑块间可有相对的滑块间有一定间隙，所以销轴与立柱滑块间可有相对运动，构成机架上的活动销轴。在轴上键槽处装上键并运动，构成机架上的活动销轴。在轴上键槽处装上键并套上带轮，由电机的带轮带动即构成主动销轴。套上带轮，由电机的带轮带动即构成主动销轴。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
9、支座固定支座销轴销轴1111立柱立柱滑块滑块a)b)L可变长度可变长度连杆连杆4连杆连杆4L固定长度固定长度销轴销轴2 2端螺栓端螺栓3铰链座铰链座5 5固紧螺栓固紧螺栓a)b)图图3 转动副的连接转动副的连接销轴销轴22 2转动副的拼接转动副的拼接n如图如图3 3所示，连杆所示，连杆4 4的两个圆孔间的距离即该连杆的长度，的两个圆孔间的距离即该连杆的长度，备有备有L=22mm,100mmL=22mm,100mm330mm330mm，共八种规格的连杆。如图，共八种规格的连杆。如图3a)3a)所示，将销轴所示，将销轴2 2穿入两连杆的孔中，销轴的两端面用带有穿入两连杆的孔中，销轴的两端面用带有凸
10、台的端螺栓凸台的端螺栓3 3固定，则两连杆构成一个转动副。固定，则两连杆构成一个转动副。11113 3移动副的拼接移动副的拼接n如图如图4 4所示，将带有扁头的销轴所示，将带有扁头的销轴2 2的扁头坎入连杆的槽的扁头坎入连杆的槽中，另一端圆柱插入另一连杆的孔中，销轴中，另一端圆柱插入另一连杆的孔中，销轴2 2的两端头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。滑动相当于滑块。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 移动副的连接移动副的连接4 4齿轮与销轴的安装齿轮
11、与销轴的安装n如图如图7 7所示，将齿轮所示，将齿轮9 9的孔套在装于机架滑块上的的孔套在装于机架滑块上的固定支座销轴固定支座销轴1 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 9六、实验内容与步骤六、实验内容与步骤3 3）阅读指导书，熟悉各传动装置、各固定支座、移）阅读指导书，熟悉各传动装置、各固定支座、移动副、转动副的安装方法；动副、转动副的安装方法；2 2）阅读指导书，熟悉操作中所用的设备、安装工）阅读指导书，熟悉操作中所用的设备、安装工具和零部件的功能；具
12、和零部件的功能；1 1）实训操作前，根据提供的工艺要求应用连杆）实训操作前，根据提供的工艺要求应用连杆组合组合 法或其它创造技法，创造出满足工艺要求法或其它创造技法，创造出满足工艺要求的新机构，作为机构搭接的对象；的新机构，作为机构搭接的对象；4 4）按照运动传递的顺序，从原动机开始依次）按照运动传递的顺序，从原动机开始依次连接各基本组；连接各基本组；5 5）仔细检查，确认搭接无误、连接牢靠后方）仔细检查，确认搭接无误、连接牢靠后方可通电运转；可通电运转；6 6）仔细观察机构的运动，判断是否满足工艺）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；要求并作出相应改进；7 7）根据要求写出实验报告。）根据要求写出实验报告。六、实验内容与步骤六、实验内容与步骤实验操作视频实验操作视频七、实验报告七、实验报告1 1对机构的工艺要求；画出拼接机构的运动链对机构的工艺要求；画出拼接机构的运动链结构图，计算机构的自由度；结构图，计算机构的自由度；2 2按比例绘制搭接机构的运动简图，标注出机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；构的运动简图的尺寸参数；3 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 4分析该机构的优缺点，如何改进？有否代分析该机构的优缺点，如何改进？有否代替机构？替机构？5 5制作搭接机构的照片。制作搭接机构的照片。