机构组合创新总结报告

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1、机电创新实践课程实践总结报告班 级： 机械工程系机电 15-1 班姓 名：李振、陈再兴、董旭、刘洋洋、刘博文实践名称： 机构组合与创新设计实践地点：实验1号楼205实践时间：2018.10.21指导教师：王仲文哈尔滨理工大学荣成学院完成时间：2018年10月23日目录一、实践目的及内容31.1 实践目的 31.2 实践内容3二、实践用设备及仪器3三、实践结果分析33.1 机构的串联组合 33.2 机构的并联组合 53.3 机构的封闭组合 63.4 机构的组合创新 7四、团队分工介绍9五、个人收获与总结10一、实践目的及内容1.1 实践目的1. 了解机构的变异与创新设计，掌握三维空间机构的组成、

2、原理及运动特 性。能够应用三维空间机构创新平台完成各种空间机构的搭接，应用机构模块进 行机构组合创新设计。2. 掌握不同机构组合方法的特点，学会区分不同组合创新类型。熟练使用 空间机构创新平台完成各种机构组合设计的实物搭建，加深对组合创新思路的理 解。3. 培养动手操作能力和机构创新设计能力，锻炼动手操作与创新设计能力。1.2 实践内容1. 分析已有简单的机构。在此机构基础上，运用机构组合创新设计的理念， 分别组合不同的简单机构，得到能满足机构的串联、并联、叠加以及封闭四种组 合创新设计方案的机构运动简图，并分析该方案属于何种组合形式。给出优缺点 介绍以及组合原理分析。2. 利用空间创新设计平

3、台对获得的组合方案进行实物搭接。3. 自行完成一款机构组合创新设计，在平台上进行实物拼装和方案验证。二、实践用设备及仪器1. 创新组合模型一套，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套 实验工具。设备名称：ZBS-C机构运动创新设计方案实验台。2. 工具：扳手、螺丝刀、卷尺等若干。三、实践结果分析3.1 机构的串联组合前一个机构的输出构件与后一个机构的输入构件刚性连接在一起，称之为串 联组合。前一个机构称为前置机构，后一个机构称为后置机构。其特征是前置机 构和后置机构都是单自由度的机构。本实验选择齿轮机构与曲柄摇杆机构串联组 合，组合搭建结果如图 3-1 所示，团队成员成果如图 3-2 所

4、示。串联机构组合可以实现后置机构的速度变换，工程中应用的原动机大都采用 输出转速较高的电动机或内燃机。为满足后置机构低速或变速的工作要求，前置 机构常采用各种齿轮机构、齿轮机构与 V 带传动或链传动机构。其中齿轮机构 已经标准化、系列化，是应用最为广泛的实现速度变换的前置机构。可以实现后 置机构的运动变换，串联一个前置连杆机构，并通过适当的尺度综合，可使后置 连杆机构获得预期的运动规律。图 3-1 机构的串联组合搭建示意图图 3-2 团队成员搭建结果合影 根据搭建的机构串联组合，可以绘制出机构串联组合的机构运动简图如图 3-3 所示。图 3-3 机构串联组合运动简图电动机皮带轮带动大齿轮转动，

5、连杆 BO2 与大齿轮固定在一起，使其与大齿 轮一起转动，进而带动连杆BC运动，从而使CD连杆完成摆动，使得齿轮机构 与曲柄摇杆机构串联在一起。3.2 机构的并联组合若干个单自由度的基本机构的输入构件连接在一起，保留各自的输出运动； 或若干个单自由度机构的输出构件连接在一起，保留各自的输入运动；或输入构 件连接在一起、输出构件也连接在一起；均称为并行连接。其特征是各基本机构 均是单自由度机构，对称并联相同的机构，可实现机构的平衡。机构的并联组合 还可以实现运动的分解与合成，改善机构受力状态。I 型并联组合机构可实现机构的惯性力完全平衡或部分平衡，还可实现运动 的分流。II型并联组合机构可实现运

6、动的合成，这类组合方法是设计多缸发动机 的理论依据， III 型并联组合机构常应用在压力机中。本实验选择搭建两曲柄滑块机构的并联组合，属于I型并联机构。其中两个 机构曲柄连接在一起，成为共同的输入构件，两个滑块各自输出往复运动，可实 现机构的惯性力完全平衡或部分平衡，搭建的组合结果如图3-4 所示，团队成员 成果如图3-5 所示。图 3-4 并联机构组合搭建示意图图 3-5 团队成员搭建结果合影根据搭建的机构并联组合，可以绘制出机构并联组合的机构运动简图如图3-6 所示。图 3-6 并联组合机构运动简图与 A 点铰接的连杆 BD 作为并联机构的主动件，电动机通过皮带轮带动连杆 BD 运动，通过

7、连杆 BC 与连杆 DE 的运动，进而带动两个滑块的转动，使得组 合成并联机构，组合的并联机构有一个输入，就是曲柄摇杆的转动，有两个输出 为两个滑块输出的往复运动。3.3 机构的封闭组合一个两自由度机构中的两个输入构件（或两个输出构件或一个输入一个输出 构件）用单自由度的机构连接起来，形成一个单自由度的机构系统，称为封闭式 连接。机构的封闭组合特征是基础机构为二自由度机构，附加机构为单自由度机 构。基础机构和附加机构的种类不同，所得到的组合机构不同，其设计方法也有 所不同。 根据封闭式机构输入与输出特性的不同，共有 3 种封闭组合方法，分 别为I型封闭组合机构、II型封闭组合机构和III型封闭

8、组合机构。本实验选择 II 型封闭组合机构进行搭建，搭建的组合结果如图 3-7 所示，团 队成员成果如图 3-8 所示。图 3-7 封闭机构组合搭建示意图图 3-8 团队成员搭建结果合影 根据搭建的机构封闭组合，可以绘制出机构封闭组合的机构运动简图如图 3-9 所示。电动机带动齿轮啮合运动，连杆AB与小齿轮固定在一起，通过齿轮的转动实现 连杆的运动，实现连杆 DE 的运动与凸轮的运动，进而构成了封闭组合机构。3.4 机构的组合创新结合所学的知识，机构组合创新有串联、并联、叠加和封闭四种，本次实验 选择搭建曲柄摇杆型插床的插削机构，对典型的曲柄摇杆机构进行创新设计，插 床是常用的机械加工设备，用

9、于齿轮、花键和槽形零件等的加工。搭建的组合结 果如图3-10所示，团队成员成果如图 3-11所示。图 3-10 创新组合机构组合搭建示意图图 3-11 团队成员搭建结果合影根据搭建的机构创新组合机构，可以绘制出创新组合机构的机构运动简图如 图 3-13 所示。插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电 动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄 1 回转，再通过导杆机构 123 45 6,使装有刀具的滑块沿道路y-y作往复运动，以实现刀具切削运动。为 了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进 给运动，是由固结于轴02上的凸轮驱动摆动从动件O4D和其他有关

10、机构来实现 的。基于曲柄摇杆设计的插削机构，结构简单，运动规律简单，具有急回特性， 受力简单，不会出现死点的现象。而此机构压力角较小，可以传递较大的力，而 且传递效率高。中间摇杆实现摆动，通过二者的运动，带动滑块实现上下的直线往复运动，实现 插床的插削功能。四、团队分工介绍本次机构组合创新实践所有机构的选择以及创新主要由李振完成，各类组合 机构的搭建主要由李振指导，团队全体成员共同完成的。机构串联组合的搭建过程主要由刘博文与刘洋洋共同完成，机构并联组合的 搭建主要由李振、陈再兴和董旭完成，机构封闭组合的搭建主要由李振、陈再兴、 董旭和刘博文完成搭建，最后的组合创新机构主要由李振、董旭和陈再兴搭

11、建完 成，整个实验的设备调试由李振、刘博文和董旭完成。在整个机构搭建过程中， 每个实验的零部件安装以及拆卸主要由董旭和刘博文完成。实验总结报告主要由李振完成，大家分工作业，李振完成汇总以及排版、审 核和校对等工作。五、个人收获与总结1. 李振收获与总结机械创新设计实践是机械类专业学生的实践环节，对于提高我们的创新设计 和创新实践能力非常重要。机械创新实践旨在培养我们学生的综合机械方面的相 关基础知识，可以促使我们将理论知识充分应用到实践中，充分发挥我们的创造 力，提高我们的创新能力。本次机构组合创新实践可以使我们把课本中所学的内容与实际的动手操作 相结合。本次实验给我们提供了实际操作的平台，以

12、及机构创新的平台，这胜于 我们大学四年学习机械类的课程，也可以说是一个校验过程、认识和总结的过程。 在一定的基础上提高我了我们对机械的认识，完全是亲自接触，由此我们自己也 有了较深的体会。创新设计是一次非常难得的机会，可以让自己将学习的理论知 识与实际相结合。通过此次设计的锻炼，使得自己的综合运用知识能力和应用技 能都得到了提高。机械创新实践不仅可以提高我们对机械的认识以及兴趣，更多 的是可以改善我们学习理论知识的进度，提高学习的兴趣，从而使我们学到真本 事，更加了解机械相关的知识。通过本次实验，让我了解到团队合作精神的重要性，团队合作是一种为达到 既定目标所显现出来的自愿合作和协同努力的精神

13、。它可以调动团队成员的所有 资源和才智，并且会自动地驱除所有不和谐和不公正现象，同时会给予那些诚心、 大公无私的奉献者适当的回报。在学习研究和实验操作过程中，我的动手能力， 思维的理论转化实践的能力，出现故障，纠正故障的能力，队员之间团结协作的 能力都提高了很多。2. 董旭收获与心得在机构的组合与创新设计实验中，通过分析已有的简单机构，在此基础上， 运用机构组合创新设计的理念，我们能够得到能够满足机构的串联，并联及封闭 组合的创新设计方案并在实验台上进行安装连接。在串联机构中，我们选用了连杆、齿轮机构，通过齿轮的转动，能够实现后 置连杆机构的速度变换。在并联机构中，我们选用了两个曲柄滑块机构的

14、并联组 合，其中两个机构曲柄连在一起，成为共同的输入构件，两个摇杆均输出往复摆 动。在封闭机构中，选用了齿轮，凸轮，连杆机构的组合，完成了封闭组合机构。在实验中，较强的锻炼了动手实践能力，学会了如何把各种基础构件安装在 实验台上，如何选择合适的零件型号，如何调试零件的位置使之能够在实验台上 顺畅运动，以及学会了扳手等基本工具的使用。在实验中，也遇到了一些困难， 如构件的选型不合适，构件组合的位置不适宜，电动机皮带打滑，电动机动力不 足等问题，但我们人多力量大，最终克服了一个又一个难题，最终实现了实验的 要求结果。通过这次实验，使我进一步明白了自己知识学习的浅薄，自己能力的不足， 书本上的知识是

15、基础，只有将书本上所学的知识融会贯通，并与自己的思考相融 合，才能使一门知识真正的能够为自己所掌握，只有这样，才能更好的把所学所 想付诸于实践，才能学有所用。这次实验使我受益匪浅。3. 陈再兴收获与心得本次试验是机构的组合与创新设计实验本次实验的目的是让我掌握不同机 构组合方法的特点，学会区分不同组合创新类型熟练使用空间机构创新平台完成 各种机构组合设计的实物搭建，加深对组合创新思路的理解，锻炼动手操作与创 新设计能力。在本次试验中我们依次进行设计了串联机构、并联机构、封闭机构、以及我 们自主创新的一个机构。在试验开始的时候我们遇到了很多的困难比如连杆的距 离不好确定，或者是启动电机后皮带无法带动器械，但是我们没有被这些困难所 打倒，我们一同研究，互相努力，最后终于成功地完成了实验。在实验过程中我 们在做第一个串联实验的时候，由于连杆的长短和之间相距的距离无法确定，只 能由我们自己一点点的去实践，花费了很多时间后我们才成功的完成了串联机 构。在制作封闭环组合机构时我们遇到的主要问题是由于所选择的凸轮与我们所