机械创新设计实验指导书(改周已)

一、实验目的

1、加深学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及运动特性，为机构创新设计奠定扎实的基础；

2、培养学生的工程实践、设计及动手能力，实现从理论学习到实际机构设计及综合运用能力的全面提升；

3、培养学生创新意识及创新设计能力。

二、实验设备及工具

1、JCPP-Ⅱ型平面机构创意组合及参数可视化分析实验台；

2、工具箱（各种零件、组件、六角扳手等）；

3、自备三角板、圆规和草稿纸等文具。

三、实验要求

1、认真预习本实验指导书，掌握实验原理、内容、要求等，了解机构创新设计实验台的结构、使用方法及各构件的搭接方法；

2、熟悉给定的创新设计题目各机构的组成原理及运动方案；

3、实验分组进行，每组成员要分工合作、各尽其责、共同协调配合，才能得到真正的提高；

4、实验完毕，经教师检查后，自行拆除搭接机构，并将工具整理好后放回原处，不可随意乱放。

四、实验内容

1、任选一个给定的设计题目，设计机构运动方案，初步拟定机构运动简图；

2、根据机构运动简图进行机构运动学分析；

3、根据机构组成原理，正确拆分机构杆组；

4、使用“JCPP-Ⅱ型平面机构创意组合及参数可视化分析实验台”进行机构拼接设计实验，并动态演示机构的运动情况和传动性能；

5、通过调整机构设计方案、连接方式、结构尺寸等，优化设计，最终确定切实可行、性能较优的机构运动方案和机构参数。

   五、实验原理

机构的组成原理：任何机构都是由自由度为零的若干杆组依次连接到原动件和机架上的方法组成的。因此，根据预定的要求，完成机构方案的初步设计后，就可利用该试验台进行各杆组的拼接，通过运动的输出，检验机构方案的设计合理性和可行性。

6、实验方法与步骤

1、预习实验

     掌握实验原理、内容、要求、设备等。

2、选择设计题目

     根据所选的设计题目初步拟定该系统的运动方案。

3、画机构运动简图

  根据机构的组成和运动特性正确画出机构运动简图。

4、正确拆分杆组

     ⑴拆分杆组的步骤：

   ①去掉机构中的局部自由度和虚约束，有时要高副低代；

   ②计算机构的自由度，确定原动件；

   ③从远离原动件的一端开始拆分，先试拆分Ⅱ级杆组，若拆不出Ⅱ级杆 组时，再试拆Ⅲ级杆组，最后剩下原动件和机架。

 ⑵判定杆组拆分是否正确的方法：

   ①拆去一个杆组或一系列杆组后，剩余的一定为与原机构具有相同自由度的子机构或若干个与机架相连的原动件㈩

   ②不能有不成组的零散构件或运动副存在；  

   ③全部杆组拆分完，只应剩下与机架相连的原动件。

 5、在桌面上初步拼装杆组

按照自己设计的草图，使用该实验台所提供的各零件及组件，先在桌面上进行机构的拼装，将杆件分层，使得各杆件在相互平行的平面内运动，防止各杆件和各运动副之间发生运动干涉。

 6、在实验台上拼装杆组

按照上一步骤拼装好的方案，在实验台进行拼装各零件，从最里层开始，一次将各杆组连接到机架上。注意构件的选取、转动副、移动副的连接方式、原动件的组装方式等。

 7、输入构件的选择

    根据输入运动的形式选择原动件。若输入运动为转动（工程中以柴油机、电动机等为动力的情况）时，选用光栅角位移传感器驱动；若输入运动为移动（工程中以油缸、气缸等为动力的情况）时，选用直线位移传感器驱动。

 8、实现确定运动

先用手动的方式驱动原动件，观察各部分构件的运动正确、畅通无阻后，再与电机相连。检查无误后，方可接通电源。

  9、分析机构的运动学特性

 ⑴各构件、运动副是否发生干涉；

 ⑵机构是否具有急回特性；

 ⑶机构的速度、位移、加速度分析，判定机构是由具有刚性冲击或柔性冲击。

 若机构运动时发生问题，应重新按以上步骤进行调整，直至机构安全、可靠、灵活的按设计要求运动。

  10、确定方案、撰写实验说明书

 ⑴根据实验检测确定最终的设计方案和参数及结构尺寸，按照一定比，标注全部参数，计算机构自由度、划分杆组，完成相应图纸的绘制；

 ⑵撰写实验说明书，包括方案设计、运动分析、实验过程、优选的设计方案的结构、尺寸、参数等；

 ⑶指出该设计的创新之处，并指出不足之处，及改进的思想。总结设计过程中遇到的问题。

   七、实验参考题目

1、牛头刨床主切削运动机构

      要求：⑴ 具有急回特性，Q=30度。

            ⑵ 运动传递由电机→齿轮减速→导杆→…→滑块往复直线运动。

    2、插床机构

      要求：⑴ 具有急回特性，Q=30度。

            ⑵ 插刀实现大行程往复运动。

            ⑶ 运动传递由电机→齿轮减速→原动件曲柄→…→输出件插刀等速运动。

3、自动车床送料机构

     要求：⑴ 该机构由凸轮与连杆组成。

           ⑵ 凸轮为主动件，能够实现较复杂的运动规律。

           ⑶ 运动传递由电机→凸轮→推动杆往复移动→…→输出件往复直线运动。

4、齿轮-曲柄摇杆机构

     要求：⑴ 该机构由曲柄摇杆机构和齿轮机构组成。

           ⑵ 凸轮为主动件，能够实现较复杂的运动规律。

           ⑶ 运动传递由电机→曲柄→连杆→摇杆→…→齿轮。

   八、JCPP-Ⅱ型平面机构创意组合及参数可视化分析实验台使用说明书

该实验台的功能主要是为学生提供了动手拼装实际传动机构的平台，让学生设计并拼装可实现不同运动要求的机构传动系统。同时实验台在主要构件上设计了安装传感器的位置，并配备了检测系统和数据处理软件，学生可通过运动参数变化曲线，了解不同机构运动构件的运动规律。

  ㈠机械结构

该实验台主要由底座(安装平台)、平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮传动机构、带(链)传动等机构组成。

其中间歇机构包含槽轮机构、不完全齿轮机构、棘轮机构等机构。

1、底座(安装平台)的组成:

                              图1安装平台的组成    

1、走条  2、左垂直支撑  3、横梁组件  4、内六角圆柱头螺钉M8×35   5、右垂直支撑 

 6、支承角钢  7、直流电机  8、电机带轮  9、走条螺母  10、底板

1.1、安装平台由固定在底板(10)上的左、右垂直支撑、走条(1)等构件组成。

1.2、左、右垂直支撑(2、5)有四条垂直于底板(10)且相互平行的直槽用于固定横梁组件(3)。横梁组件(3)可在水平、垂直方向根据安装需要有级调整。

1.3、走条(1)可在X、Y方向调整安装位置。在直流电机(7)装有电机带轮(8)并用螺栓通过走条螺母(9)固定在走条(1)，可沿走条(1)上的直槽方向调整。

2、横梁组件的结构及作用：

2.1、横梁组件由横梁(1)、支承套(2)以及六角头螺栓M6×40(3)等组成。

    横梁(1)两端各有1个M8的螺孔用于与左、右垂直支撑固定用, 横梁(1)中有一横槽用于安装构件的横梁固定套或基座等。左端的方槽用于安装滑块。两端的圆孔用于横梁固定套通过用。

                图2  横梁组件

1、横梁  2、支承套  3、六角头螺栓M6×40 

2.2、支承套(2)起加强横梁(1)并保证横槽宽度的作用。

3、回转付的结构:

图3   回转付Ⅰ                          图4回转付Ⅱ

1、杆Ⅰ  2、大平垫8  3、回转销轴       1、回转轴  2、嵌件锁紧螺母M8  3、平垫8

4、杆Ⅱ 5、嵌件锁紧螺母M8        4、横梁固定套  5、小圆螺母M24×1.5  6、键5

                                   7、轴端挡圈    8、沉头螺钉M5×10

                       图五、回转付Ⅲ                 图六、回转付Ⅳ

1、曲柄  2、导杆销轴  3、导杆销套    1、大平垫8  2、滑块轴  3、线位移连接块

4、大平垫8  5. 嵌件锁紧螺母M8          4、嵌件锁紧螺母M8  5、滑块

3.1、回转付Ⅰ(图3)由杆Ⅰ、Ⅱ的套与回转销轴(3)组成，两个嵌件锁紧螺母M8(5)用于控制轴向间隙。用于连杆与导杆、连杆与摇杆之间的连接。

3.2、回转付Ⅱ(图4)主要由横梁固定套(4)的内套与回转轴(1)构成。横梁固定套(4)上的槽可在图二所示的横梁组件的槽中根据需要移动并可用小圆螺母M24×1.5(5)固定。回转轴(1)的左端可通过连接套与光栅角位移相连另一端通过键(6)与回转件相连。嵌件锁紧螺母M8(2) 用于控制轴向间隙。用于回转件的运动与安装。

3.3、回转付Ⅲ(图5) 主要由导杆销套(3)、固定在曲柄(1)的导杆销轴(2)等组成。用于导杆的连接，导杆销套(3)既可在导杆销轴(2)上转动又可在导杆槽内滑动。嵌件锁紧螺母M8(5) 用于调整导杆销套(3)在导杆销轴(2)上的轴向间隙。

3.4、回转付Ⅳ(图6) 主要由铰接在滑块(5)孔内的滑块轴(2)(详见图二十二b)、嵌件锁紧螺母M8(4)等组成。滑块(5)可在图二所示的横梁组件的槽内滑动。嵌件锁紧螺母M8(4) 用于调整滑块(5)在滑块轴(2) 上的轴向间隙。线位移连接块(3)用于连接直线位移传感器。

4、传感器的安装方法：

4.1、光栅角位移传感器的安装方法：(见图7)

     用于测量回转件或者摆动件的角位移。

                   图7    光栅角位移传感器的安装

1、光栅角位移传感器  2、六角头螺栓M8X30  3、角位移传感器座  4、连接块  

5、弹性连接套  6、卡箍

4.1.1、将光栅角位移传感器(1)的止口套在角位移传感器座(3)上并用十字槽盘头螺钉M3X12固定。

4.1.2、根据被检测件的位置调整图二所示的横梁组件的相对位置，通过连接块(4)用六角头螺栓M8X30固定在横梁组件上。

4.1.3、弹性连接套(5)分别为L=53、60、73三种规格，根据传感器与被检测件间的轴向距离选定后用螺丝刀将卡箍(6)拧紧。

4.2、直线位移传感器的安装方法：(见图8)

4.2.1、将固定块(5)、连接座(3)用内六角圆柱头螺钉M4X25固定在横梁部件上。在允许的范围内L尽可能的大以增加传感器的稳定性。

      图8 直线位移传感器的安装

1、直线位移传感器  2、连接块  3、连接座  4、内六角圆柱头螺钉M4X30  

5、固定块   6、内六角圆柱头螺钉M4X25

4.2.2、将直线位移传感器(1)放入连接座(3)的凹弧内并将连接块(2) 内六角圆柱头螺钉M4X30(4)拧紧。

※特别注意:在拧紧螺钉的过程中应均匀旋紧切忌单边拧紧,否则会损坏传感器。

该实验台可拼装齿轮----杆组合机构、凸轮组合机构、不完全轮组合机构、槽轮组合机构，齿轮----齿条组合机构、链----齿轮机组合构及棘轮组合机构等

  ㈡组合型式说明:

    导杆

1、齿轮——摇杆机构组合型式说明:(见图9)

1.1曲柄、导杆、连杆的调整范围:

曲柄长度有级可调:30、40、50、60。导杆长度有级可调:220、243、266。连杆长度有级可调:224、247、270。

1.2、将安装平台上的横梁组件(图2)按图中所标注的尺寸根据图一的方法安装妥当。并将电机固定在一确定位置。

1.3、将图11所示的大齿轮(曲柄)部件(5)放入图中第二根横梁组件的槽中。然后将图十所示的小齿轮组合(8)拆去带轮(4) 放入图中第三根横梁组件的槽中，再装妥拆去带轮(4)。将三角胶带O-630调整妥当，用月牙(钩头)扳手锁紧图十中横梁固定套 (3)的圆螺母将小齿轮组合固定。调整大、小齿轮的间隙再将图十一中横梁固定套 (3)的圆螺母锁紧。

                          图9  齿轮——摇杆机构

1、安装平台  2、摇杆部件  3、连杆  4、导杆部件  5、大齿轮(曲柄)部件  

6、光栅角位移传感器  7、导杆铰支部件  8、小齿轮组合  9、三角胶带O-630

        图10   小齿轮组合                      图11大齿轮(曲柄)部件

   1、.轴端挡圈  2、小齿轮(Z=25)                1.、轴端挡圈  2、回转付Ⅲ  

3.、横梁固定套 4、带轮(外径φ105)             3.、横梁固定套 4、大齿轮(Z=75)

  5、长铰支轴  6、键C5×12                     5、短铰支轴  6、键C5×12

1.4、将图9中摇杆部件(2)按图4(回转付Ⅱ)的要求固定在图9第三根横梁组件的槽中,再将图15所示摇杆安装在回转轴上。

1.4、导杆的安装:(见图12)

1.5、

图12  导杆的安装

1、导杆  2、连杆  3、回转付Ⅰ  4.、大齿轮(曲柄)部件  5、导杆铰支垫(外径φ30 厚3)

6、导杆铰支部件

图13   连杆

图14   导杆

图15  摇杆

1.5.1、将导杆铰支部件(6)固定在图9所示的安装平台(1)的第一根横梁横梁组件图示的槽中,通过导杆铰支垫(5)用M12的螺母锁紧。

1.5.2、将图11所示的大齿轮(曲柄)部件中的回转付Ⅲ(2)的导杆销套放入图14所示的导杆(宽15)的槽中,再按图3所示回转付Ⅰ的说明将图13所示的连杆与导杆相连(按图12的位置)。

1.5.3、将1.5.1、1.5.2、装好的组件中的导杆分别连接在相应的位置。具体要求是:a、导杆上φ10孔与图十二中导杆铰支部件(5)的轴相连。b、导杆槽中的回转付Ⅲ(2)的导杆销套按图11大齿轮(曲柄)部件安装。c、将连杆的另一端按图3回转付Ⅰ所示与1.4步骤中的摇杆相连。

1.6、将组合用的零部件按图九所示位置装配后，用手转动电机带轮应灵活自如。图7所示光栅角位移传感器可分别检测回转轴的角位移,只需调整安装该组件的横梁组件位置即可。

1.7、也可将图10小齿轮组合中的带轮(4)和长铰支轴装在图11大齿轮(曲柄)部件相应的位置上，通过带传动驱动曲柄。

       导杆

2、齿轮——摇杆机构A组合型式说明:(见图16)

      图16所示为改变图9中摇杆部件(2)的位置。同时改变曲柄、连杆、摇杆的长度可得到各种不同的组合型式。

3、齿轮——摇杆机构组合型式说明:(见图17)

3.1、拆去1.5步骤中的导杆(图14)，再拆去图11大齿轮(曲柄)部件回转付Ⅲ(2)，并在该位置上装好图18连杆销轴A(未注尺寸端)。

3.2、将图13所示连杆一端与图18连杆销轴A相连另一端采用回转付Ⅰ(图3)的型式与图17中的摇杆部件(2) 相连。

                     图16  齿轮——摇杆A机构

图17  曲柄――摇杆机构

1、安装平台  2、摇杆部件  3、连杆  4、三角胶带O-630  5、大齿轮(曲柄)部件 

 6、光栅角位移传感器

         导杆

4、齿轮——对心滑块机构组合型式说明:(见图19)

图18  连杆销轴A

   图19  齿轮——对心滑块机构

1、安装平台  2、滑块组件（回转付Ⅳ） 3、连杆  4、导杆部件  5、大齿轮(曲柄)部件  6、光栅角位移传感器  7、导杆铰支部件  8、小齿轮组合  9、三角胶带O-630  10、直线位移传感器

4.1、拆去图9所示的摇杆部件(2)，将图19所示滑块组件(2)，装入安装平台(1)上的第三根横梁组件槽中的相应的位置。同时将图20所示线位移垂直牵引梁安装在相应的位置。

图20 线位移垂直牵引梁

4.2、将连杆的一端与图6所示回转付Ⅳ(滑块组件)的A处相连,另一端按图3所示回转付Ⅰ的要求与导杆部件(4)一端相连。

4.3、按图8所示直线位移传感器的安装方法，将之固定在图19中第四根横梁组件的相应位置。然后再与线位移垂直牵引梁连接。

4.4、其余要求与1.6、1.7一致。

       导杆

5、齿轮——偏心滑块机构组合型式说明:(见图二十一)

                  图21 齿轮——偏心滑块机构

1、安装平台  2、滑块组件（回转付Ⅳ） 3、连杆  4、导杆部件  5、大齿轮(曲柄)部件  6、光栅角位移传感器  7、导杆铰支部件  8、小齿轮组合  9、三角胶带O-630  10、直线位移传感器

5.1、将图20所示线位移垂直牵引梁从图十九所示滑块组件(2)中卸下，并将滑块组件(2)从第三根移出放入第四根横梁组件上相应的位置。

5.2、将滑块组件(2)中的线位移连接块与传感器连接。

5.3、其余要求与1.6、1.7一致。

6、齿轮(曲柄)——对心滑块机构组合型式说明:(见图21)

   图21 齿轮(曲柄)——对心滑块机构

1、安装平台  2、滑块组件（回转付Ⅳ） 3、连杆  4、三角胶带O-630  5、大齿轮(曲柄)部件  6、光栅角位移传感器  7、直线位移传感器  8、小齿轮组合 

图22 滑块轴

6.1、将图19的导杆部件(4) 、导杆铰支部件(7)卸下，同时将滑块组件(2)中的滑块轴更换为图22所示的b滑块轴，再按回转付Ⅳ(图6)的方法调整。

6.2、在图19所示大齿轮(曲柄)部件(5)中拆去图11中大齿轮(曲柄)部件回转付Ⅲ(2)，在该位置装好图18连杆销轴A(未注尺寸端)。

6.3、将图21中连杆(3)的一端与图6所示回转付Ⅳ(滑块组件)的A处相连,另一端按图3所示回转付Ⅰ的要求与导杆部件(4)一端相连。

7、齿轮(曲柄)——偏心滑块机构组合型式说明:(见图23)

  图23 齿轮(曲柄)——偏心滑块机构

1、安装平台  2、滑块组件（回转付Ⅳ） 3、连杆  4、三角胶带O-630  5、大齿轮(曲柄)部件  6、光栅角位移传感器  7、直线位移传感器  8、小齿轮组合

7.1、将图20所示线位移垂直牵引梁从图21所示滑块组件(2)中卸下，并将滑块组件(2)从第二根移出，放入第三根横梁组件上相应的位置。

7.2、将滑块组件(2)中的线位移连接块与传感器连接。

7.3、与5.3同。

8、槽轮机构组合型式说明:(见图24)

                      图24  槽轮机构

1、安装平台  2、三角胶带O-630  3、槽轮曲柄部件  4、槽轮部件 5、光栅角位移传感器

8.1、按图24所示组装安装平台(1)

8.2、将槽轮曲柄部件(3)装入第一根横梁部件槽中图示位置,用键C5×12将带轮(外径φ105)连接并用M8螺母锁紧。再套入三角胶带O-630(2)并调整至松紧适中状态再用月牙(钩头)扳手锁紧图十中横梁固定套 (3)的圆螺母。

8.3、将槽轮部件(4)装入第三根横梁部件槽中图示位置,调整锁止弧间隙，然后锁紧横梁固定套上的圆螺母。

8.4、根据检测要求安装光栅角位移传感器(5)。

8.5、装配后用手转动电机带轮应灵活自如。

9、凸轮机构组合型式说明:(见图25)

  根据所提供的零部件可组合成：对心移动从动件凸轮机构和偏置移动从动件凸轮机构。锁合方式采用外力锁合即利用弹簧力、从动件自重等外力使从动件与凸轮始终保持接触。从动件有滚子从动件和尖端从动件两种可根据需要方便更换。

                          图25  凸轮机构

1、安装平台  2、盘形凸轮部件 3、三角胶带O-630 4、从动件部件 5、光栅角位移传感器

9.1、从动件部件(4)的结构(见图26):

9.1.1、从动件部件(4)主要由固定在安装固定板(7)的滚套轴上的两个滚套(2)和在滚套控制方向移动的推杆(5)。在推杆可安装尖端从动件(10)和滚子从动件(4)同时在推杆上装有两个拉簧(6)和连接块(3)。直线位移传感器(8)通过直线位移传感器固定块(1)等零件用螺钉固定在安装固定板(7)上。

9.1.2、固定螺母(9)起到了将从动件部件通过螺栓固定在横梁组件的作用。

        图26  从动件部件的结构

1、直线位移传感器固定块  2、滚套  3、连接块  4、滚子从动件  5、推杆  6、拉簧  

7、安装固定板  8、直线位移传感器  9、固定螺母  10、尖端从动件

9.2、按图25所示组装安装平台(1)。

9.3、将盘形凸轮部件(2)装入第一根横梁部件槽中图示位置,用键C5×12将带轮(外径φ105)连接并用M8螺母锁紧。再套入三角胶带O-630(2)并调整至松紧适中状态再用月牙(钩头)扳手锁紧图十中横梁固定套 (3)的圆螺母。

9.4、用M8X35的螺栓将从动件部件(4)固定在图示横梁组件中相应位置。

9.5、根据检测要求安装光栅角位移传感器(5)。

9.6、装配后用手转动电机带轮应灵活自如。

10、不完全渐开线齿轮机构组合型式说明:(见图27)

                      图27 不完全渐开线齿轮机构

1、安装平台  2、不完全齿轮机构总成  3、三角胶带O-630  4、不完全齿主动轮   5、不完全齿从动轮  6、光栅角位移传感器

不完全渐开线齿轮机构由不完全齿主动轮(4)和不完全齿从动轮(5)及一对锁止弧组成。凸弧在不完全齿主动轮(4)上，凹弧在不完全齿从动轮(5)上。

10.1、按图27所示组装安装平台(1)。

10.2、用M8×35的螺栓和图二十六所示的固定螺母(9)将不完全齿轮机构总成(2)固定在图示横梁组件中相应位置。再套入三角胶带O-630(3)并调整至松紧适中状态。

10.3、根据检测要求安装光栅角位移传感器(5)。

10.4、装配后用手转动电机带轮应灵活自如。

11、棘轮机构组合型式说明:(见图28)

    该机构为齿啮式外接棘轮机构。主要由摆杆、棘轮、棘爪、急回装置以及驱动摆杆摆动的杆机构组成。

                            图28 棘轮机构

1、安装平台  2、三角胶带O-630  3、杆机构  4、棘轮机构总成  

5、光栅角位移传感器  6、小齿轮组合  7、回转付Ⅰ

杆机构(3)主要由图11大齿轮(曲柄)部件(此时的回转付Ⅲ(2)换成图18连杆销轴A)、连杆等组成。也可采用图30棘轮曲柄组合替代图11大齿轮(曲柄)部件。

棘轮机构总成(4)主要由通过轴承座(9)内的轴承来安装的棘轮轴(10)的棘轮(2)及摆杆(3)组成。摆杆(3)上装有通过棘爪销(7)连接的棘爪(5)。固定安装板(1)上装有止回装置(6)。棘轮(2)的转角的调节可通过改变摆杆的摆角调整。(具体结构见图29)

11.1、按图28所示组装安装平台(1)。

       图29 棘轮机构总成

1、固定安装板  2、棘轮  3、摆杆  4、片弹簧  5、棘爪  6、止回装置  7、棘爪销  

8、固定螺母  9、轴承座  10、棘轮轴

                            图30 棘轮曲柄组合

1、.轴端挡圈   2、曲柄销    3、横梁固定套   4、带轮(外径φ105)  5、长铰支轴  6、键C5×12  7、曲柄   

11.2、按1.3步骤安装小齿轮组合(6)。

11.3、将图11所示的大齿轮(曲柄)部件中的回转付Ⅲ(2)的导杆销套，换成图18连杆销轴A，并通过横梁固定套将该组件固定在图示的横梁组件上。

11.4、用M8X35的螺栓和图28所示的固定螺母(8)将棘轮机构总成(4)固定在图示横梁组件相应位置。

11.5、将杆机构(3)中的连杆(图13)一端与大齿轮(曲柄)部件连杆销轴A连接，另一端与图29所示棘轮机构总成中的摆杆(3) 按图3所示回转付Ⅰ的说明连接。

11.6、根据检测要求安装光栅角位移传感器(5)。

11.7、装配后用手转动电机带轮应灵活自如。

12、齿轮齿条传动机构组合型式说明:(见图32)

          图31 曲柄部件

1、曲柄安装固定板  2、固定螺母  3、曲柄B  4、轴承座  5、带轮(外径φ105)  

6、曲柄轴   7、园螺母M16×1.5  8、曲柄(图三十件7)

齿轮齿条传动机构主要由曲柄部件(5)、齿轮齿条机构(3)、连杆(4)组成。

                             图32 齿轮齿条传动机构

1、安装平台  2、三角胶带O-800  3、齿轮齿条机构  4、连杆   5、曲柄部件 

 6、光栅角位移传感器  7、直线位移传感器  

曲柄部件(见图31)由固定连接在曲柄轴(6)上的曲柄(8)通过轴承座(4)固定安装在曲柄安装固定板(1)上。曲柄(8)上有用圆螺母M16×1.5(7)固定的曲柄B(3)，其可在曲柄槽内调整距离或者通过曲柄上φ16的圆孔有级调节曲柄长度。

齿轮齿条机构(见图33)有：a、固定安装在齿轮齿条安装板(1)的轴承座(5)内装有一对轴承, 轴承内圈装有与大齿轮(3)通过键连接的大齿轮轴(6)，大齿轮(3)的槽内装有连杆销B(7)并可调整。b、固定在齿轮齿条安装板(1) 导套销轴(9)与导套(8)形成回转付, 导套(8)装在齿条(2)的槽内并与其形成移动付。c、大齿轮(3)与齿条(2)间隙调节依靠导套销轴(9)在A处内的调整。

           图33 齿轮齿条机构

1、齿轮齿条安装板  2、齿条  3、大齿轮  4、固定螺母  5、轴承座  6、大齿轮轴

 7、连杆销B  8、导套  9、导套销轴  10、直线位移传感器连接板

12.1、按图32所示组装安装平台(1)。

12.2、用M8×35的螺栓和图31所示的固定螺母(2)将曲柄部件(5)固定在图示横梁组件中相应位置。套入三角胶带O-800(2) 并调整至松紧适中状态。

12.3、用M8×35的螺栓和图32所示的固定螺母(4)将齿轮齿条机构(3)固定在图示横梁组件中相应位置。

12.4、将连杆(4)的一端与曲柄部件(5)上的曲柄B(图31中件3)相连另一端与齿轮齿条机构(3)上的连杆销B(图33中件7)相连。并将直线位移传感器(7)固定在横梁组件中相应位置上后再与图33中直线位移传感器连接板(10)连接。

12.5、根据检测要求安装光栅角位移传感器(6)。

12.6、装配后用手转动电机带轮应灵活自如。

13、链——齿轮传动机构组合型式说明: (见图34)

               图34、链——齿轮传动机构

1、小链轮 (Z=17)班  2、小链轮衬套  3、安装平台  4、光栅角位移传感器      

5、链08B-1×54  6、Ⅰ轴部件  7、Ⅱ轴部件  8、Ⅲ轴部件

13.1、按图34所示组装安装平台(3)。

13.2、将图1的电机带轮(8)卸下,在电机轴伸上先装上小链轮衬套(2)再装上小链轮(Z=17)。

     图35 Ⅰ轴部件

1、.轴端挡圈  2、小齿轮(Z=25)   3.、横梁固定套 4、大链轮(Z=25)  5、长铰支轴  6、键C5×12   7、大链轮衬套  

13.3、将图35所示Ⅰ轴部件装在图34中相应的横梁组件上，再套入链08B-1×54(5) 并调整至松紧适中状态。

         图36 Ⅱ轴部件

1、轴端挡圈  2、键C5×12  3、横梁固定套 4、大齿轮(Z=75)  5、短铰支轴

13.4、将图36所示Ⅱ轴部件装在图34中相应的横梁组件上并调整齿轮间隙。

    图三十七、Ⅲ轴部件

1、齿轮(Z=100)  2、轴端挡圈  3、横梁固定套  4、Ⅲ轴  5、键C5×14

13.5、卸下图33所示件3并装在图37所示件1处，再将该部件装在图34中相应的横梁组件上并调整齿轮间隙。

13.6、根据检测要求安装光栅角位移传感器(4)。

13.7、装配后用手转动电机带轮应灵活自如。

㈢检测分析系统

本实验台采用单片机与A/D转换集成相结合进行数据采集，处理分析及实现与PC机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。该测试系统先进、测试稳定、抗干扰性强。同时该系统采用光电传感器、位移传感器和加速度传感器作为信号采集手段，具有较高的检测精度。

数据通过传感器与数据采集分析箱将机构的运动数据通过计算机串口送到PC机内进行处理，形成运动构件运动参数变化的实测曲线，为机构运动分析提供手段和检测方法。

本实验台电机转速控制系统有两种方式：

1、手动控制：通过调节控制箱上的两个调速按钮调节电机转速。

2、软件控制：在实验软件中根据实验需要来调节。

其原理框图如下：

1.传感器安装：

该实验台配备了一个光栅角位移传感器、一个直线位移传感器，可分别安装在旋转及移动构件上。在每种机构的输入及输出端均有安装位置。（见每种机构装配图的传感器安装位置）

2.检测：

实验台配有数据检测箱一个，上有传感器接口，

其面板及背板图如下：

                          开关                        

        数字量    模拟量   电源         

串口     1    2    3     4

显 示                              

        增加  减小  停止  

调速                  

       面  板                       背  板

面板上三个键为调速键，依次为“增加”、“减小”、“停止”，显示窗口将显示调速等（0----20）。

背板上有二个数字量接口和二个模拟量接口，将光栅传感器接线接在“数字量1”上，直线位移传感器接线接在“模拟量2”上，即可。

3.运动曲线显示：

被测构件的实时动态运动曲线由计算机相应软件进行显示，打开检测界面后，点击“检测”键即可显示被测构件的运动曲线。另外，测试界面内也有调速控件，可通过计算机直接调节电机转速。

本实验台电机转速控制系统有两种方式：

①手动控制：通过调节控制箱上的两个调速按钮调节电机转速。

②软件控制：在实验软件中根据实验需要来调节。

㈣软件说明

该软件为专用软件，包括“文件”、“实验内容”、“帮助”、“公式备查”四个主菜单。

软件操作说明如下：

点击可执行文件就会进入主界面。

主界面包括四个主菜单: 文件 、实验内容、帮助和公式备查。

 “文件”中有一个下拉菜单: “退出”。  点击 “退出” ，程序会终止运行而结束。

实验内容包括：实验录像、实验原理说明、实测、仿真和实验结果5个子菜单。“实验结果”菜单只有在“仿真”与“实测”的基础上才能操作，其余的菜单一点击就能进入相应的窗体，所以通过菜单的点击可以实现各窗体之间的切换。

帮助包括：帮助（H）和关于本软件2个菜单，如果在程序中的运行中需要得到帮助可以点击“帮助（H）”，如果想要了解有关本软件的相关信息可以点击“关于本软件”。                   

操作事项：

1、实验录像的播放 实验录像窗体有2个按钮：停止和播放。点击“播放”可以播放录像，必须注意的是，在切换到其他窗体以前必须点击“停止”按钮。

2、 机构的仿真过程 仿真窗体包括两个图片框：上方的是机构简图框，显示各机构的简单示意图。下方黑色的是仿真图框，可以对有四杆机构、曲柄滑块、导杆滑块、导杆摇杆、凸轮、槽轮6种机构进行仿真。机构简图框右边是机构选项卡，可以对以上6种仿真机构类型进行选择。

进入该界面后点击界面右边的机构选项卡，选择其中一种机构，然后确认好选项卡上文本框中的机构各构件尺寸，看是否与仿真的实际机构尺寸一样，如果不一样则需将实际构件尺寸输入到文本框中。最后点击“仿真”按钮，便可以把仿真机构的位移、速度、加速度曲线在窗体下方的黑色坐标框中绘制出来。

如果仿真出来的位移、速度、加速度数值较小，无法显示在当前坐标区内，可以进行坐标调整（一般情况下无需调整）。 

坐标调整：

3 仿真曲线的打印 仿真实验做完后，如果需要打印实验结果，则要先在仿真窗体点击“打印结果”按钮，注意：这只能将预打印仿真的曲线与机构简图以文件的形式保存到实验结果中，要将其打印出来还要点击主菜单中“实验内容”下的“实验结果”菜单。点击之后实验结果窗体将现出。实验结果窗体上有两个图片框和“打印预览”、“打印”两个按钮。上面的图片框显示的是仿真曲线，下面的是机构显图。打印结果必须是先点击“打印预览”、后点击“打印结果”。如果在预览时，预打印的曲线不在预览窗口，必须返回仿真窗体进行坐标调整，让需要打印的量出现在坐标轴内再进入打印窗体。

4 机构曲线的实测  点击主菜单“实测”将实测窗体调用出来。

该窗体包括主要包括两个曲线显示框，一个操作选项卡。上面的图片框显示光栅角位移传感器所测到的曲线，下面的图片框显示直线位移传感器所测到的曲线。操作选项卡有 “文件”、“设置”、“操作”三个选项。 首先观察执行机构是否启动，如果没有则要启动，该窗体上有“增加按钮”，“减少按钮”和“停止按钮”，分别可以增加和减少电机当前的速度，也可以让电机停止。机构启动后，点击窗体右上角操作选项中“操作”项的“采集”按钮，便可对机构进行实测了。如果测到的曲线没有在图片框中就需对曲线和坐标做一定的调整，在“设置”选项中有坐标的缩放与上下移动，坐标的缩放与仿真窗体的一样。曲线调整可以由三个可输入的文本框进行，输入一定的缩放系数到文本框，点击该文本框下的“确定”按钮则可调整曲线的纵坐标大小。 “文件”选项：有“保存文件”和“打开文件”2个按钮，可以将采集到的曲线以文件的形式保存和打开。

㈤操作步骤

4.分析

5.注意事项：设计选择所要拼装的机构

6.看懂该机构的装配图和零部件结构图

7.找出有关零部件，并按装配图进行安装

8.机构安装完成之后，用手拨动机构，检查机构运动是否正常

9.机构运动正常后，可将传感器安装在被测零件上，并连接在数据采集箱接线端口上

10.找开采集箱电源，按“增加”键，逐步增加电机转速，观察机构运动

11.打开计算机，并进入“检测”界面，观察相应零件的运动情况

㈥印相应结果，并对机构运动特点进行分析

a)机构不可高速运动

b)机构启动前一定要仔细检查联接部分

c)运行时间不宜太长，隔一段时间应停下来检查机构联接是否松动

㈦主要技术指标：

d)电机功率：185W

e)调速范围：0—300rPm

f)最大可测直线位移：200mm

g)重量：85kg

h)供电电源：220V