搜索
CQJP-D机构运动创新设计方案实验台使用说明书实验报告湖南长庆机电科教有限公司地址：湖南省长沙市天心区环保工业园港子河路129号公司电话：0731-869533010731-86953122邮编：410114传真：0731-86953303电子邮箱(E-mail)：qxiang@qxiang.com网址：目录使用说明书……………………………………………………………1一、实验目的……………………………………………………1二、实验设备及工具……………………………………………1三、实验原理、方法与步骤………………………………………7四、杆组概念、基本杆组的拆分与拼装…………………………7五、实验内容……………………………………………………17实验报告……………………………………………………………26湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D1CQJP—D机构运动创新设计方案实验台使用说明书一、实验目的1.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点。2.培养学生的机构综合设计能力、创新能力和实践动手能力。二、实验设备及工具1.CQJP—D机构运动创新设计方案实验台（参看“CQJP—D机构运动创新设计方案实验台组件清单”）1）齿轮：模数2，压力角20°，齿数为28、35、42、56，中心距组合为：63、70、77、84、91、98；2）凸轮：基圆半径20㎜，升回型，从动件行程为30㎜；3）齿条：模数2，压力角20°，单根齿条全长为400㎜；4）槽轮：4槽槽轮；5）拨盘：可形成两销拨盘或单销拨盘；6）主动轴：轴端带有一平键，有圆头和扁头两种结构型式（可构成回转或移动副）；7）从动轴：轴端无平键，有圆头和扁头两种结构型式（可构成回转副或移动副）；8）移动副：轴端带扁头结构形式（可构成移动副）；9）转动副轴（或滑块）：用于两构件形成转动副或移动副；10）复合铰链Ⅰ（或滑块）：用于三构件形成复合转动副或形成转动副+移动副；11）复合铰链Ⅱ：用于四构件形成复合转动副；12）主动滑块插件：插入主动滑块座孔中，使主动运动为往复直线运动；13）主动滑块座：装入直线电机齿条轴上形成往复直线运动；14）活动铰链座Ⅰ：用于在滑块导向杆(或连杆)以及连杆的任意位置形成转动——移动副；湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D215）活动铰链座Ⅱ：用于在滑块导向杆(或连杆)以及连杆的任意位置形成转动副或移动副；16）滑块导向杆（或连杆）；17）连杆Ⅰ：有六种长度不等的连杆；18）连杆Ⅱ：可形成三个回转副的连杆；19）压紧螺栓：规格M5，使连杆与转动副轴固紧，无相对转动且无轴向窜动；20）带垫片螺栓：规格M5，防止连杆与转动副轴的轴向分离，连杆与转动副轴能相对转动；21）层面限位套：限定不同层面间的平面运动构件距离，防止运动构件之间的干涉；22）紧固垫片：限制轴的回转；23）高副锁紧弹簧：保证凸轮与从动件间的高副接触；24）齿条护板：保证齿轮与齿条间的正确啮合；25）T型螺母26）行程开关碰块27）V带轮：用于机构主动件为转动时的运动传递；28）张紧轮：用于皮带的张紧；29）张紧轮支承杆：调整张紧轮位置，使其张紧或放松皮带；30）张紧轮轴销：安紧张紧轮；31、32、33）螺栓：特制，用于在连杆任意位置固紧活动铰链座Ⅰ；34）直线电机：10㎜/s，配直线电机控制器，根据主动滑块移动的距离，调节两行程开关的相对位置来调节齿条或滑块往复运动距离，但调节距离不得大于400㎜；注意：机构拼接未运动前，应先检查行程开关与装在主动滑块座上的行程开关碰块的相对位置，以保证换向运动能正确实施，防止机件损坏；35）旋转电机：10r/min，沿机架上的长形孔可改变电机的安装位置；36）实验台机架37）标准件、紧固件若干（A型平键、螺栓、螺母、紧定螺钉等）；2.组装、拆卸工具：一字起子、十字起子、固定扳手、内六角扳手、钢板尺、卷尺。3.实验需自备笔和纸。湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D3CQJP—D机构运动创新方案设计实验台组件清单序号名称示意图规格数量备注1齿轮m=2㎜,α=20°z=28、35、42、56各3共12d=56㎜;70㎜;84㎜;112㎜2凸轮基圆半径R=20㎜升回型;行程30㎜33齿条m=2㎜α=20°34槽轮4槽15拨盘双销，销回转半径R=49.5㎜16主动轴15㎜30㎜45㎜60㎜75㎜443227从动轴（形成回转副）15㎜30㎜45㎜60㎜75㎜866448从动轴（形成移动副）15㎜30㎜45㎜60㎜75㎜866449转动副轴（或滑块）L=5㎜3210复合铰链轴Ⅰ（或滑块）L=20㎜811复合铰链轴ⅡL=20㎜812主动滑块插件40mm55mmL11L=L=L=湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D4序号名称示意图规格数量备注13主动滑块座114活动铰链座Ⅰ螺孔M816可在杆件任意位置形成转-移副15活动铰链座Ⅱ螺孔M516可在杆件任意位置形成移动副或转动副16滑块导向杆（或连杆）L=330㎜417连杆Ⅰ100㎜110㎜150㎜160㎜240㎜300㎜1212888818连杆ⅡL1=22㎜L2=138㎜819压紧螺栓M54020带垫片螺栓M54021层面限位套4㎜7㎜10㎜15㎜30㎜45㎜60㎜66204020201022紧固垫片（限制轴回转）厚2㎜孔￠16，外径￠222023高副锁紧弹簧324齿条护板6L=L=湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D5序号名称示意图规格数量备注25T型螺母20用于电机座与行程开关座的固定26行程开关碰块127V带轮628张紧轮329张紧轮支承杆330张紧轮销轴331螺栓ⅠM10×156特制32螺栓ⅡM10×206特制33螺栓ⅢM8×156特制34直线电机10㎜/s1带电机座及安装螺栓、螺母35旋转电机10r/min3带电机座及安装螺栓、螺母36实验台机架4机架内可移动立柱5根，每根立柱上可移动滑块3块。用直线电机的机架配有行程开关，行程开关安装板及直线电机控制器。湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D6序号名称示意图规格数量备注37平头紧定螺钉M6×621GB71-8538六角螺母M10M126+630GB41-8639六角薄螺母M812GB6172-8640平键A型3×2015GB1096-7941V带（Z型）L=710、900、1120㎜3GB/T11544-199742螺栓M4×1612GB5780-8643六角螺母M412GB41-86湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D7三、实验原理、方法与步骤1.实验原理任何平面机构都是由若干个基本杆组（阿苏尔杆组）依次联接到原动件和机架上而构成的。2.实验方法与步骤1）掌握平面机构组成原理；2）熟悉本实验中的实验设备，各零、部件功用和安装、拆卸工具；3）自拟平面机构运动方案，形成拼接实验内容；4）将自拟的平面机构运动方案正确拆分成基本杆组；5）正确拼接各基本杆组；6）将基本杆组按运动传递规律顺序联接到原动件和机架上。四、杆组概念、基本杆组的拆分与拼装1.杆组的概念机构具有确定运动的条件是其原动件的数目等于其所具有的自由度的数目。因此，如将机构的机架及与机架相连的原动件从机构中拆分开来，则由其余构件构成的构件组必然是一个自由度为零的构件组。而这个自由度为零的构件组，有时还可以拆分成更简单的自由度为零的构件组，将最后不能再拆的最简单的自由度为零的构件组称为基本杆组（或阿苏尔杆组），简称为杆组。由杆组定义，组成平面机构的基本杆组应满足条件：320lhFnPP式中：n为杆组中的构件数；Pl为杆组中的低副数；Ph为杆组中的高副数。由于构件数和运动副数目均应为整数，故当n、Pl、Ph取不同数值时，可得各类基本杆组。当Ph=0时，杆组中的运动副全部为低副，称为低副杆组。其320lFnP，故23lPn，故n应当是2的倍数，而Pl应当是3的倍数，即n=2、4、6……，Pl=3、6、9……。当n=2，Pl=3时，基本杆组称为Ⅱ级组。Ⅱ级组是应用最多的基本杆组，绝大多数的机构均由Ⅱ级杆组组成，Ⅱ级杆组可以有图1所示的五种不同类型：湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D8图1平面低副Ⅱ级基本杆组n=4，Pl=6时的基本杆组称为Ⅲ级杆组。常见的Ⅲ级组如图2所示。图2平面低副Ⅲ级基本杆组由上述分析可知：任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到机架和原动件上的方法而形成。因此，上述机构的组成原理是机构创新设计拼装的基本原理。2.杆组的正确拆分杆组正确拆分应参照如下步骤：1）正确计算机构的自由度（注意去掉机构中的虚约束和局部自由度），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级组，若拆不出Ⅱ级组，再试拆Ⅲ级组。即杆组的拆分应从低级别杆组拆分开始，依次向高一级杆组拆分。正确拆分的判别标准：每拆分出一个杆组后，留下的部分仍应是一个与原机构有相同自由度的运动链，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（由拆分出的最高级别杆组而定，如最高级别为Ⅱ级组，湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D9则此机构为Ⅱ级机构）。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，即该机构的级别一定。若机构中含有高副，为研究方便，可根据一定条件将机构的高副以低副来代替（称为高副低代），然后再进行杆组拆分。高副低代必须满足的条件：①代替前后机构的自由度完全相同；②代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同。高副低代的方法是：用一个虚拟构件分别与两高副构件在过接触点的曲率中心处以转动副相连。图3杆组拆分例图（锯木机机构）如图3所示机构，先去掉K处的局部自由度，计算机构的自由度：32382111lhFnPP，再进行高副低代，即用一个虚拟构件10以回转副分别与滚子中心K、凸轮上高副接触点P处轮廓的曲率中心K'相连；然后按步骤2）的拆分原则，拆分出由杆件4、5，2、3，6、7和8、10组成的四个Ⅱ级杆组，8、10Ⅱ级杆组即由杆件8组成的单构件高副杆组，最后剩下的是原动件1和机架10。上图机构为Ⅱ级机构。3.杆组的正确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方案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。湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D10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。机构运动创新设计方案实验台提供的运动副拼接方法参见以下各图所示。1）实验台机架：图4实验台机架图实验台机架中有5根铅垂立柱，均可沿X方向移动。移动前应旋松在电机侧安装在上、下横梁上的立柱紧固螺钉，并用双手移动立柱到需要的位置后，将立柱与上（或下）横梁靠紧再旋紧立柱紧固螺钉（立柱与横梁不靠紧旋紧螺钉时会使立柱在X方向发生偏移）。注：立柱紧固螺钉只需旋松即可，不允许将其旋下。立柱上的滑块可在立柱上沿Y方向移动，要移动立柱上的滑块，只需将滑块上的内六角平头紧定螺钉旋松即可（该紧定螺钉在靠近电机侧）。按上述方法移动立柱和滑块，就可在机架的X、Y平面内确定固定铰链的位置。湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D112）主、从动轴与机架的连接（下图各零件编号与“机构运动创新设计方案实验台组件清单”序号相同，后述各图均相同）图5主、从动轴与机架的连接按上图方法将轴联接好后，主（或从）动轴相对机架不能转动，与机架成为刚性联接；若件22不装配，则主（或从）动轴可以相对机架作旋转运动。3）转动副的连接：图6转动副连接图按图示联接好后，采用件19联接，连杆与件9无相对运动；采用件20联接，连杆与件9可相对转动，从而形成两连杆的相对旋转运动。湖南长庆机电科教有限公司CQJP—D124）移动副的连接：图7移动副连接图5）活动铰链座Ⅰ（件14）的安装：