机构运动方案创意与搭接 一、实验目的 1.通过实际机构的应用设计和搭接加深对不同机构运动特性的理解 2.通过对典型机构的组装，掌握活动连接、固定连接的结构和特点；了解实际机构与机构运动简图的不同处，避免设计时出现运动的干涉 3.通过现场操作，培养实际动手和现场应变能力 4.通过实验的多方案设计培养发散思维和创新设计能力 二、实验设备 ZBS-C 机构运动创新设计实验台本实验台提供的运动副拼接方法见附录Ⅱ 本实验台有不同种类的基本机械构件，可根据选择或设计的实验类型、方案和内容，动手进行机构搭接、调试和测试本实验台可进行的实验内容： 1.平面机构组成原理的拼装 2.平面机构创新设计的拼装 3.课程设计、毕业设计中进行机构系统方案设计的拼装 4.课外学生进行机构运动创新设计方案拼装 三、实验原理 1.机构的组成原理： 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去的方法来形成这也是机构创新设计拼装的基本原理 2.杆组的拆分步骤： ① 计算机构的自由度，并确定原动件 ② 从远离原动件的构件开始拆杆组先试拆Ⅱ级杆组，若拆不出Ⅱ级杆组，再试拆Ⅲ级杆组即杆组的拆分应从低级别杆组依次向高级别杆组拆分。
正确拆分的判断标准：每拆分出一个基本杆组后，留下的部分仍应是一个与原机构相同自由度的机构，直至全部杆组拆出只剩下原动件和机架为止 ③ 确定机构的级别 注：同一机构所取的原动件不同，有可能成为不同级别的机构但当机构的原动件确定后，杆组的拆法是唯一的，即该机构的级别是确定的 若机构中含有高副，为研究方便起见，可根据一定条件将机构的高副以低副来代替，然后再进行杆组拆分 3.杆组的拼装： 根据事先拟定的机构运动简图，利用机构运动创新设计实验台提供的零件按机构运动的传递顺序进行拼装拼装时，通常先从原动件开始，按运动传递规律进行拼装拼装时，应保证各构件均在相互平行的平面内运动，这样可避免各运动构件之间的干涉，同时保证各构件运动平面与轴的轴线垂直拼装应以机架铅垂面为参考平面，由里向外拼装 注意：为避免连杆之间运动平面相互紧贴而摩擦力过大或发生运动干涉，在装配时应相应装入层面限位套 四、实验内容 在了解实验设备提供的机械构件后，本实验台由不同种类的机械构件（连杆、轴、齿轮、棘轮、不完全齿轮、凸轮、皮带轮、链轮、齿条等）等组成，可根据所选择或设计的实验类型、方案和内容，动手进行机构搭接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。
实验内容可从下列运用于工程机械的各种机构中选择拼装方案，完成实验 1.内燃机机构 图 3-1 内燃机机构 机构组成：曲柄滑块与摇杆滑块组合而成的机构 工作特点：当曲柄 1 作连续转动时，滑块 6 作往复直线运动；同时摇杆 3 作往复摆动，滑块 5 作往复直线运动 该机构用于内燃机中，滑块 6 在压力气体作用下作往复直线运动（故滑块 6 是实际的主动件），带动曲柄 1 回转并使滑块 5 往复运动使压力气体通过不同路径进入滑块 6 的左、右端并实现排气 2.精压机机构 图 3-2 精压机机构 机构组成：该机构由曲柄滑块机构和两个对称的摇杆滑块机构所组成对称部分由杆件4-5-6-7 和 8-9-10-7 两部分组成，其中一部分为虚约束 工作特点：当曲柄 1 转动时，滑块 3 上下移动，通过杆 4-5-6 使滑块 7 作上下移动，完成物料的压紧对称部分 8-9-10-7 的作用是使构件 7 平稳下压，使物体受载均衡 用途：如钢板打包机，纸板打包机，棉花打捆机、剪板机等均可采用此机构完成预期工作 3.牛头刨床机构 图 3-3 牛头刨床机构 图（b ）为将图（a ）中的构件 3 由导杆变为滑块，而将构件 4 由滑块变为导杆形成。
机构组成：牛头刨床机构由摆动导杆机构与双滑块机构组成，只是在图（ a）中，构件2、3 、4 组成两个同方位的移动副，且构件 3 与其它构件组成移动副两次；而图（b ）则是将图（a ）中 D 点滑块移至 A 点，使 A 点移动副在箱底处，易于润滑，使移动副摩擦损失减少，机构工作性能得到改善图（a ）和（b ）所示机构的运动特性完全相同 工作特点：当曲柄 1 回转时，杆 5 完成往复直线运动，并具有工作行程慢，非工作行程快回的特点 4.冲压机构 图 3-4 冲压机构 机构组成：该机构由齿轮机构与对称配置的两套曲柄滑块机构组合而成， AD 杆与齿轮1 固连，BC 杆与齿轮 2 固连 组成要求： Z1=Z2；AD=BC ；α =β 工作特点：齿轮 1 匀速转动，带动齿轮 2 回转，从而通过连杆 3、4 驱动杆 5 上下直线运动完成预定功能 该机构可拆去杆件 5，而 E 点运动轨迹不变，故该机构可用于因受空间限制无法安置滑槽但又须获得直线进给的自动机械中而且对称布置的曲柄滑块机构可使滑块运动受力状态好 应用：此机构可用于冲压机、充气泵、自动送料机中 5.插床机构 图 3-5 插床机构 机构组成：该机构由转动导杆机构与对心曲柄滑块机构组成。
工作特点：曲柄 1 匀速转动，通过滑块 2 带动从动杆 3 绕 B 点回转，通过连杆 4 驱动滑块 5 作直线移动由于导杆机构驱动滑块 5 作往复运动时对应的曲柄 1 转角不同，故滑块5 具有急回特性 应用：此机构可用于刨床和插床等机械中 6.冲压机构 图 3-6 冲压机构 机构组成：该机构由齿轮机构、凸轮机构、连杆机构组成，其中凸轮 3 与齿轮 2 固联 工作特点：齿轮 1 匀速转动，齿轮 2 带动与其固联的凸轮 3 一起转动，通过连杆机构使滑块 7 和滑块 10 作往复直线移动，其中滑块 7 完成冲压运动，滑块 10 完成送料运动 该机构可用于连续自动冲压机床或剪床（剪床则由滑块 7 为剪切工具） 7.行程放大机构 图 3-7 行程放大机构 机构组成：该机构由对心曲柄滑块机构和齿轮齿条机构组成，其中齿条 5 固定为机架，齿轮 4 为移动件 工作特点：曲柄 1 匀速转动，连杆上 C 点作直线运动，通过齿轮 3 带动齿条 4 作直线移动，齿条 4 的移动行程是 C 点行程的两倍，故为行程放大机构 注：若为偏置曲柄滑块，则齿条 4 具有急回性质 五、实验步骤 1.充分阅读理解所选题目，并进行杆组拆分。
2.观看实验器材，了解所有器材及实验工具 3.机构搭接 ① 选择所需零部件，针对搭接方案合理布置机架横梁位置及其上固定套 ② 根据实际情况实施零部件搭接， 注意记录和分析搭接过程中出现的问题和解决方法 ③ 手动运转观察实际效果，指导教师确认安全后接上电机运转并观察效果 ④ 拆装所搭接的机构，将各零部件归位，待指导教师确认后方可离开 六、注意事项 1.正式接通电机或传感器电源前，要在指导教师的监督下，手动检验一下你所搭接的机构是否运行良好，有没有干涉的地方，传感器导线是否连接合适，经过指导教师同意后方可加电 2.实验完毕，经过指导教师检查后，自行拆除搭接机构，同时将所有零件物归原处如有丢失照价赔偿 七、思考题 1.绘制实际拼装机构的机构运动简图，并标注实测得到的机构运动学尺寸 2.画出实际拼装机构的杆组拆分简图，并简要说明杆组拆分的步骤 3.根据你所拆分的杆组，按不同方式拼装杆组，可能组合的机构运动方案有哪些？要求用机构运动简图表示出来，并简要说明各机构的运动传递情况，就运动学性能进行方案比较。