机构运动创新实验指导书

实验四：机构运动创新设计实验指导书

一、

实验目的

1、培养学生对机械系统运动方案的整体认识，加强学生的工程实践背景的训练，拓宽学生的知识面，培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力。

2、通过机构的拼接，在培养工程实践动手能力的同时，可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对机构系统的运动特性有一个更全面的理解。

3、加深学生对平面机构的组成原理、结构组成的认识，了解平面机构组成及运动特性，进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。培养学生用实验方法构思、验证、确定机械运动方案的初步能力。

4、 培养学生用电机、传感器、等控制测量元件组装动力源，对机械进行驱动和控制的能力。

二、

实验的核心内容：

使用“机构运动创新设计实验台”进行积木式组合调整，从而让学生自己构思创新、试凑选型机械

设计方案，亲手按比例组装成实物模型，亲手安装电机及控制电路，模拟真实工况，动态演示观察机构的运动情况和传动性能，通过直观调整布局、连接方式及尺寸以及更改电路来验证和改进设计。设计和组装融为一体，直到该模型机构灵活、可靠地按照设计要求运动到位，最终使学生用实验方法自行确定了切实可行，性能较优的机械设计方案和参数，即通过创意实验模拟实施环节来实现培养学生创新动手能力的教改目标。

三、 实验设备、工具

1、 机构运动创新设计实验台，两人一套。 2、 交流调速、直流电机等动力控制元件。 3、 钢板尺、量角器、游标卡尺。

4、 扳手、钳子、螺丝刀等常用工具一套。

四、

实验选题

1、 刮雨器传动装置

要求：（1）原动件整周旋转，输出摇杆大摆角摆动（相同的摆角）。 （2）九杆机构。

2、车门启闭机构 要求：（1）气缸驱动。

（2）车门开启角度90度。 3、电风扇摇头机构 要求：（1）电机驱动。 （2）电风扇左右摆动。 （3）有高副机构。

4、增大CAM升程角的转动导杆和凸轮机构 要求：（1）曲柄为输入键。 （2）凸轮与导杆相连。

（3）当曲柄转过90度时，凸轮与导杆一起转过180度。 5、插床的双滑块急回机构 6、手动冲床

要求：使扳动手柄的力获得两次放大。 7、插床机构

要求：（1）具有急回特性，Q=30度。 （2）插刀实现大行程往复运动。

（3）运动传递由电机→齿轮减速→原动件曲柄→??→输出件插刀。8、自动手套机大行程往复运动机构 要求：（1）输出件实现大行程往复运动。

（2）运动传递由电机→齿轮减速→原动件→?→输出件。 9、行程速比系数为1的平面连杆机构 要求：（1）行程速比系数为1。

（2）运动传递由电机→齿轮减速→原动件曲柄→??→输出件。 10、牛头刨创主切削运动机构 要求：（1）具有急回特性，Q=30度。

（2）运动传递由电机→齿轮减速→导杆→??→滑块 11、料仓自动出料门

要求：（1）门关闭后实现自锁。

（2）通过电机带动实现自动操作。

（3）可提供的机构有杆、凸轮、齿轮、蜗杆等。

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12、鄂式破碎机偏心铰链连杆机构 要求：（1）挤压力放大30倍。 （2）摆杆角度10±5度。 13、压力机

要求：（1）设计一六杆机构。

（2）输出运动为往复直线运动。 14、插齿机主动机构

要求：（1）设计一六杆机构。 （2）输入运动

（3）输出运动为往复直线运动。 15、内燃机机构

说明：本实验题目仅供参考，学生也可自拟题目，经实验老师检查同意后，亦可参加实验。 2

五、 实验前的准备工作

1、 预习本实验，初步了解实验装置，熟悉各种运动副和杆件的组装方法，熟悉机构尺寸的调整方

法，电机等控制元件的安装使用方法。

2、 针对设计题目，初步拟定机械系统运动方案及控制方案，绘出草图。

六、 实验方法与步骤

1、 教师指导学生使用“机构运动创新设计实验台”的多功能零件，按照自己设计的草图，现在桌

面上进行机构的初步实验组装，这一步的目的是杆件分层。一方面为了使各个杆件在相互平行的平面内运动，另一方面为了避免各个杆件、各个运动副之间发生运动干涉。

2、 教师指导学生按照上一步骤实验好的分层方案，使用实验台的多功能零件，从最里层开始，依

次将各个杆件组装连接待机架上。其中构件杆的选取、转动副的联接、移动副的联接、移动副的联接、凸轮、齿轮、齿条与杆件用转动副联接、凸轮、齿轮、齿条与杆件用移动副联接，杆件以转动副的形式与机架联接，杆件以移动副的形式与机架联接，输入转动和输入移动的原动件的组装方式详见附图和说明。

3、 教师指导学生根据输入运动的形式选择原动件。若输入运动为转动（工程实际中以柴油机、电

动机等为动力的情况），则选用双轴承式主动定铰链轴或蜗杆为原动件，并使用电机通过软轴联轴器进行驱动；若输入运动为移动（工程实际中以油缸、气缸等为动力的情况），可选用直线电机驱动。

4、 教师指导学生试用手动方式摇动或推动原动件，观察整个机构各个杆、副的运动，全都畅通无

阻后，安装电机，用柔性联轴器将电机与机构相连。 5、 教师指导学生最后检查无误后，打开电源试机。

6、 教师指导学生通过动态观察机构系统的运动，对机构系统的工作到位情况、运动血迹动力学特

性作出定性的分析和评价。一般包括如下几个方面 ⑴各个杆、副是否发生干涉； ⑵有无“憋劲”现象； ⑶输入转动原动件是否曲柄； ⑷输出杆件是否具有急回特性； ⑸机构的运动是否连续；

⑹最小传动角（或最大压力角）是否超过其许用值，是否在非工作行程中；对机构运动过程中是

否产生刚性或柔性冲击；

⑺机构是否灵活、可靠的按照设计要求运动到位；

⑻自由度大于1的机构，其几个原动件能否使整个机构的各个局部实现良好的协调动作；

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⑼控制元件的使用及安装是否合理，是否按预定的要求正常工作。

7、 若观察机构系统运动发生问题，则学生必须按前述步骤进行组装调整，直至该模型机构灵活、

可靠的完全按照设计要求运动。

8、 至此学生已经用实验方法自行确定了设计方案和参数，再测绘自己组装的模型，换算出实际尺

寸，填写实验报告，包括按比例绘制正规的机构运动简图，标注全部参数，计算自由度，划分杆组，兼述步骤7所列各项评价情况，指出自己有所创新之处，指出不足之处并简述改进的设想。

9、 教师验收合格，签定总体演示效果，作为创新及动手环节的评分依据。

七、

附：机构运动创新设计实验台使用说明

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