實驗9指導(dǎo)書(寧先雄)

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1、實驗9機械系統(tǒng)原理方案創(chuàng)新設(shè)計機械創(chuàng)新設(shè)計的F1的是設(shè)作機理獨特有效、結(jié)構(gòu)新穎巧妙的機械產(chǎn)品。機械創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵是原理方案設(shè)計，它決定了產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、功效和性價比等。原理方案設(shè)計的基本要求有許許多多，其小最重要的，一是機械產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能，二是性能良好。為達到第一個基本要求，常常采用“功能分析法”，將機械產(chǎn)品的總功能逐次分解成多個基本功能，進而找出實現(xiàn)這些基本功能的基本機構(gòu)，將這些基本機構(gòu)組合后形成創(chuàng)新設(shè)計的方案。為達到第二個基本要求，常常是在多個方案中優(yōu)選。所以設(shè)計者必須知道各種機構(gòu)能夠具有哪些預(yù)期功能，以及實現(xiàn)預(yù)期功能的性能如何。9.1實驗

2、目的1.通過觀察各種基本機構(gòu)和組合機構(gòu)，了解各種基本機構(gòu)的功能，了解機構(gòu)的型的演化方法。2.通過觀察實際機器，分析各種基木機構(gòu)在實際機器屮所實現(xiàn)的基木功能及其性能。3.根據(jù)給定的設(shè)計平臺和設(shè)計任務(wù)，設(shè)計出機器原理方案，訓(xùn)練創(chuàng)新設(shè)計方法啟發(fā)創(chuàng)新思維、意識。9.2實驗器材1.棊本機構(gòu)：餃鏈四桿機構(gòu)及其演化；曲柄滑塊機構(gòu)及其演化；雙滑塊機構(gòu)及其演化；凸輪機構(gòu)；齒輪機構(gòu)；周轉(zhuǎn)輪系；停歇、間歇機構(gòu).2.組合機構(gòu)；平而、空間連桿機構(gòu)。3.機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法I、II、111展示臺。4.基本機構(gòu)在工程實際中的應(yīng)用：II級機構(gòu)；泵;印刷機;插齒機;縫紉機;牛頭刨；發(fā)動機：

3、輪系等。5.機械系統(tǒng)集成及參數(shù)可視化實驗臺。機械系統(tǒng)集成及參數(shù)町視化實驗臺是專門為機械系統(tǒng)認識、創(chuàng)新設(shè)計、拼裝、檢測、分析提供的一個開放式的實踐平臺。它包括：1）可容納工作安裝方式的機械平臺（平血安裝及空間安裝）；2）傳動零件部庫（動力，離合器，聯(lián)軸器，傳動部件，動態(tài)及靜態(tài)負載及執(zhí)行機構(gòu)）；3）檢測系統(tǒng)（效率檢測系統(tǒng)、運動檢測系統(tǒng)及電機轉(zhuǎn)速控制）；4）控制一操縱單元和輔助單元。試驗臺主要技術(shù)參數(shù)如下。1）直流電機:功率為600W,工作轉(zhuǎn)速為0-800rpm,授大允許加載力矩25Nm；2）外形尺寸：1150x750x550；3）重最：340kg；4）直線

4、位移傳感器：WYDC-200L型，最程L=200mm,精度：0.5%；5）光柵角位移傳感器參數(shù)：GFJ-7-5V/900P型，900柵/轉(zhuǎn)；6）測力傳感器：額定量程5kg、20kg,可超載50%,楷度0」％。圖片山湖南福潤徳科技文化冇限公司試驗臺的主要功能：1）實驗臺由傳動系統(tǒng)平臺及執(zhí)行件平臺兩部分構(gòu)成，兩部分均可裝拆，進行機械系統(tǒng)設(shè)計。2）在傳動平臺上可測試并繪制在不同的工況下每個機械傳動裝置的速比、轉(zhuǎn)矩、效率實時變化曲線；3）利用配套軟件可檢測各種活動構(gòu)件的位移、速度和加速度，并通過計算機顯示運動曲線；通過對構(gòu)件運動曲線的分析可了解機構(gòu)運動規(guī)律及機

5、構(gòu)運動狀況，進盼對機構(gòu)進行重新設(shè)計與裝配調(diào)整；4）運用配套軟件對執(zhí)行件平臺的機構(gòu)運動進行虛擬設(shè)計與仿真分析實驗：利用木實驗臺提供的軟件平臺對機構(gòu)運動進行虛擬設(shè)計和運動仿真，除該軟件捉供的內(nèi)容以外，使用者可口己進行運動數(shù)據(jù)處理和II級機構(gòu)虛擬設(shè)計與運動仿真實踐。9.3機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的目的是構(gòu)造出所需的新型機構(gòu)。常用如下方法。9.3.1公式推導(dǎo)公式推導(dǎo)法是綜合獨立有效單錢運動鏈的有效方法。該方法根據(jù)口由度與構(gòu)件數(shù)以及低副數(shù)的關(guān)系式（即自由度計算公式）、運動鏈環(huán)路數(shù)與構(gòu)件數(shù)關(guān)系式，利用排列與組合原理，得到所有町能的運動鏈，再排除重復(fù)或無效運動鏈

6、，得到獨立有效運動鏈。如表9?1所示。其中，單自由度四桿運動鏈只有一個獨立有效運動鏈，如圖9-la所示，單H由度六桿運動鏈有兩個獨立有效運動鏈，分別為瓦特(WATT)鏈(如圖9?lb所示)和斯提芬森(STEPHENSON)鏈(如圖9?lc所示)。采用低副高代、變換機架等方法，可將獨立冇效運動鏈演化成各種運動鏈或機構(gòu)。表9?1單口由度獨立有效運動鏈運動鏈類型回路數(shù)運動副數(shù)2元素桿數(shù)3元索桿數(shù)4元索桿數(shù)獨立有效的運動鏈數(shù)4桿運動鏈1440016桿運動鏈■742028桿運動鏈39440959—156022⑻四桿運動鏈(b)WATT鏈(c)STEPHENSON

7、鏈圖9-1單自由度獨立有效運動鏈9?3?2變換機架(變換后改變機構(gòu)類型)取相同運動鏈的不同構(gòu)件為機架，町得到不同機構(gòu),如圖9?2、9-394所示。(a)曲柄搖桿機構(gòu)D(b)或曲柄機構(gòu)(c)雙搖桿機構(gòu)圖9-2餃鏈四桿機構(gòu)變換機架圖9?3含一個移動副機構(gòu)變換機架(a)雙滑塊機構(gòu)(b)雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)(c)十字滑塊聯(lián)軸器圖9?4含兩個移動副機構(gòu)變換機架10.3.3擴大轉(zhuǎn)動副(變換后不改變機構(gòu)類型)將圖9-5a所示機構(gòu)的轉(zhuǎn)動副B擴大，使之超過點A,構(gòu)件AB為一圓盤，機構(gòu)演化為偏心輪機構(gòu)，如圖9-5b所示。(a)曲柄搖桿機構(gòu)(b)偏心輪機構(gòu)圖9?5擴大轉(zhuǎn)動副9.3.4

8、轉(zhuǎn)動副變換為移動副(變換后改變機構(gòu)類型)如圖9-6所示,先擴大轉(zhuǎn)動副D,原構(gòu)件CD為一圓環(huán)，令