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实验四机械构件组合实验
一、实验目的和要求
(1)应用机械零件传动知识,进行机械模型设计组装;
(2)锻炼机械创新设计能力。
二、主要仪器设备
(1)慧鱼模型零件若干;
(2)铅笔、三角板等。
三、设计要求
自动擦板机(可擦黑板或玻璃等)
要求机器结构紧凑、简单可靠,具有良好的动力传递性能,主要执行机构建议采用连杆机构,动力部分用手动转动方式代替电机转动(不得使用气缸元件)。
方案设计
(1)功能分解,将要求的复杂运动以及外部约束条件,分解成基本运动、动作,画出需要实现的运动轨迹图。
1、利用连杆机构,电机带动主轴运动,主轴通过连杆1带动连杆2运动,下图为连杆2的运动能够轨迹
如果黑板擦能擦掉的范围仅仅是图1所示的范围,那么它将不能满足我们的使用要求,所以我们想到就黑板擦的底座弄成可以移动的,那么就能够大大增加黑板擦能够擦除的范围,其轨迹如图所示:
下图为黑板擦在水平方向上的移动轨迹图:
(2)机构选用,选定完成这些运动或功能的相应的常用机构,写明选用理由。
电机:提供驱动力
凸轮:实现电机到连杆之间的连接
连杆:通过连杆机构可以实现摇摆运动
直线导轨:实现黑板擦在水平方向上的移动
齿条齿轮组合:实现电机驱动齿轮转,齿轮来带动齿条转动,从而使黑板实现了水平方向的移动。
(3)机构组合,合成基本运动,得到不同的合成方案,即根据不同的机构组合方式,便可得到若干种机械运动的设计方案。
连杆的组合可以合成摇摆运动、圆盘与连杆的组合也能合成这种摇摆运动;
齿轮和齿条组合可以合成黑板擦整体的移动、曲柄连杆结构也能实现黑板擦的整体移动。
方案评价,对这些方案进行分析与评价,得到一种较为满意的方案。
方案使用了两台电机,一台电机是用于产生驱动连杆运动,即驱动黑板擦做摇摆运动的力;另一台电机是用来产生驱动黑板擦整体移动的动力。这样做既做到了黑板擦结构简单(连杆结构),又可通过移动黑板擦解决了擦出范围小的问题,是一钟较理想的方案。
机械运动设计,根据设计要求,对拟定的运动方案进行尺寸综合设计。主要确定机构的比例尺寸,绘制机构运动简图,分析机构的运动,绘制机械运动循环图。
下图为CAD绘制的位置轨迹图
下图为运动循环图
从上图的运动循环图可以看出曲柄从0o~180o间,滑块从最远端向最近端滑动,行程大致为130.5-70=60.5
实验实物图如下:
六、实验分析小结
运动分析:
一个电机控制凸轮的转动,然后带动连杆1运动,连杆2的中间固定在一个地方,从而是连杆2做摇摆运动,而另一个电机控制地下齿轮的转动,通过齿轮的转动来带动整个黑板擦的移动,从而使黑板擦的可擦出面积增大。
改进:增加一个电机用来控制黑板的左右上下移动以增大黑板擦的工作范围,增加实用性。
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