机械工程专业实验之综合实验指导书.doc
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1、机械工程专业实验之综合实验 指导书 (机械设计方向) 2013-1-1 机械工程学院 实验教学中心 实验项目名称:机构创新设计与运动仿真分析 一、实验目的与内容 1、 通过按照给定的设计目的设计组装各种机构,掌握各种机构的运动特性,了解机构组合的基本方法及 组合后的运动形式,培养创新能力; 2、 以小组的形式完成包括机构运动简图、杆组拆分分析、机构运动仿真结果,该机构组合情况的优缺点 说明等实验内容。 二、实验仪器设备 1、 机构创新实验台; 2、 计算机和 CAD 软件(软件自选,推荐用 DS/Solid Works2013 或 PTC/Creo2) 。 三、实验要求 1、 根据选定机构的运
2、动要求独自完成机构运动方案的设计(连杆长度最长不得超过 400mm,齿轮齿数 在 20-70(齿数以 5 增加)间选择,原动件角速度设置为) ;100r / min600 /s 2、 对机构杆组进行拆分; 3、 确定各构件尺寸并设计零部件结构形状,后建立三维模型并装配该机构(模型在空间上不得相互干涉) ; 4、 对所装配的机构进行机构运动学仿真分析,并得到相关构件(如输出构件、连杆)的仿真结果(包括 位置、速度、加速度等运动学参数,模型在运动过程中不得相互干涉) ; 5、 完成实验报告并在规定时间内上交。 说明/注意事项 1、本实验为机械设计方向专业实验中的综合实验,学时为 16 学时(4H+
3、8H+4H) ; 2、请各位同学注意自己的小组安排与实验时间安排,并与自己的组员共同完成实验项目; 3、各小组的设计题目请在后面的设计题目中选择一个,务必独立完成;各小组间不得相互 抄袭,否则成绩记零分! 4、请各小组同学在安排的实验时间到第三实验大楼 A408 实验室完成,除特殊情况不能到校 者不得缺席(特殊情况者应持有学院学办的情况证明) ,否则成绩记为零分。实验时,请 带上与实验相关的资料(数据、设计的电子文档和纸质文档) ,以便老师考查。 5、实验报告完成后,请各小组同学务必在 4 月底将实验报告交给任课老师,以便老师批改 成绩,否则将影响到各位同学毕业资格审查! 6、任课老师联系电话
4、:13452003794 Email: 机构运动方案创新实验台简介 实验台配有各种元件、连接用的螺钉、螺帽、垫圈、键等。主要元件及其功能如表 2-8 所示。 表 1 主要零部件件及其功能表 标号名称图形功能 1 主动铰链 通过螺纹与机架相连,转动轴上带平键,上 可固定驱动如曲柄、齿轮、凸轮等部件,可 由外部输入运动。 2 固定铰链 通过螺纹与机架相连,转动轴上带平键,上 可固定驱动如曲柄、齿轮、凸轮等部件,可 绕其轴线转动。 3 从动铰链与连杆等其他构件组合可构成转动副。 4 铰链螺母与铰链螺钉配合使用,起固定部件作用 5 铰链螺钉与铰链螺母配合使用,起固定部件作用 6 带铰滑块 上有一个转动
5、轴,与其他部件链接时可形成 一个转动副,与连杆连接时可形成移动副 7 偏置滑块与连杆连接时可形成移动副, 8 曲柄杆 可单独作为短曲柄用,也可在上连接连杆作 定轴转杆用 9 垫套 与主动、从动铰链配合使用,调节轴上零件 的空间位置。 10 支承螺钉 与其他部件配合使用,可调节配合部件的空 间位置 铰链接长 轴 铰链接长 螺母 11 套筒组件在连杆、机架上形成转动副 12 连杆33-423 毫米长度的各种连杆若干 13 连杆接头各种类型的杆接头若干 角度板拼接形成具有一定角度的连杆 垫块调节构件之间的空间距离 14 齿轮模数 1.5,齿数为 20-70 的直齿轮 齿条与齿轮配合形成齿轮齿条运动副
6、 凸轮 三种类型的凸轮,与连杆配合,可构成凸轮 推杆机构 凸轮滚子与连杆组合形成凸轮滚子推杆 凸轮平底与连杆组合形成平底推杆 挡圈固定元件 螺钉螺母各种规格的螺钉和螺母 垫圈 滑板与机架固定,可上下调节位置 滑板压板固定滑板用 (2)主要部件的拼装 1)滑板的组装 如图 1 所示,滑板可在机架上下滑动调节其位置,当其位置调节适当后将沉头螺钉拧紧,滑板和滑 板压板即可将机架夹紧。 (a) (b) 图 1 滑板的组装 2)转动副的组装 如图 2(a)所示,将从动铰链的扁螺纹穿入连杆的槽中,另一端用铰链螺母锁紧;或将铰链螺钉的 扁螺纹穿入连杆的槽中,另一端用从动铰链的螺母锁紧,即可组装出一个转动副;
7、依次类推,可组装出 多副杆件,如图 2.29(b)所示。 图 2(a)转动副的组装 图 2(b)含有共线三铰链的杆件的组装 图 3 移动副的组装 3)滑动副的拼装 如图 3 所示,将连杆一端穿入偏置滑块或带铰滑块的滑槽中,滑块即可在连杆上自由滑动,这样就 组装成了滑动副。 4)连杆的铰接 如图 4(a)所示,将两连杆铰接时需要用到从动铰链、铰链螺母和铰链螺钉。首先将从动铰链在连 杆适当的位置上用铰链螺母锁紧,然后用铰链螺钉将另一连杆锁紧在铰链螺母上,这样就可以在两连杆 间形成一个铰链。当我们需要在多根连杆间组装出复合铰链时,可参照图 4(b)所示方法。 图 4(a) 两连杆的铰接 图 4(b)
8、 三连杆的复合铰链 图 5 滑块与连杆的组装 5)滑块与连杆的组装 如图 5 所示,当我们需要在两连杆间组装出滑动副和转动副时,就需要用到图中所示构件。其中, 如果转动副和滑动副共线,那么得用带铰滑块;否则就用偏置滑块,用一个从动铰链将偏置滑块和连杆 铰接起来。 6)齿条组件和带铰滑块与连杆的组装 如图 6 所示,先将两带铰滑块组装在一连杆上,然后将齿条组件上的 M5 的螺钉拧紧,使其和两带铰 滑块固联在一起,这样齿条组件就可在连杆上自由滑动。 图 6 齿条组件与滑块和连杆的组装 图 7 凸轮的组装 7)凸轮机构的组装 凸轮机构的组装分为两部分:凸轮的组装和推杆的组装。凸轮的组装如图 7 所示
9、,先将一主动铰链 锁紧在滑块上,然后根据凸轮在铰链转动轴上的位置选择垫套的数目调节凸轮轴向位置,然后用垫圈和 螺钉将凸轮锁紧,这样凸轮就可在主动铰链上自由转动了。如果凸轮不是主动件,可将主动铰链更换为 相同大小的固定铰链。 图 8(a) 直动平底推杆的组装 图 8(b)直动滚子推杆的组装 图 8(c) 摆动滚子推杆的组装 推杆的组装如图 8 所示,当需要直动平底推杆时,将凸轮平底与连杆用铰链螺钉和铰链螺母固 联,如图(a)所示;当需要直动滚子推杆时,将凸轮滚子与连杆用铰链螺母锁紧,如图(b)所示;当 需要摆动滚子推杆时,先将凸轮滚子用铰链螺母与连杆锁紧,然后再铰接一个从动铰链上去即可,如图 (
10、c)所示。 8)齿轮的组装 齿轮的组装与凸轮的组装类似,如图 9 所示。 图 9 齿轮的组装 图 10 曲柄的组装(更换) 9)曲柄的组装 如图 10 所示,当组装的机构中需要绕定轴转动的曲柄时,我们可以用曲柄杆、铰接螺钉和从动铰链、 连杆进行组装。将连杆一端装入曲柄杆一端的卡槽里然后用铰链螺钉进行固定,再将从动铰链用铰链螺 钉固定在适当的地方就可以组装出一定长度的曲柄。 10)杆件的搭接 当我们组装机构时所需要的 L 型连杆时,就需要连杆接头来组装出 L 型连杆。连杆接头有多种类型, 选择不同的接头可组装出不同的 L 型连杆。如图 11(a)所示,组装出两端都带铰链的连杆,连杆接头可 用 A
11、 型杆接头。当需要直角顶点带铰的 L 型连杆时,杆接头可用 LT 型杆接头,如图 2.38(b)所示。当 需要十字型或 T 字型连杆时,杆接头可用 T+型杆接头。 图 11(a)两端带铰 L 型连杆 图 11(b)直角顶点带铰 L 型连杆 图 11(c)十字型多铰连杆 12)角度板的组装 当我们组装机构时所需要的连杆不是 L 型连杆而是呈一定角度时,就需要用到角度板来进行组装。 如图 12 所示,将两连杆摆放到所需的角度时,用六角螺钉和螺母锁紧;如角度板上带铰链,则需要用垫 块将从动铰链垫高。 11)套筒轴的安装 图 12 带铰链的角度板的组装 图 13 套筒轴的安装 当我们在组装齿轮时,如果
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