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機械創(chuàng)新設(shè)計實驗指導(dǎo)書 黃彩娥　編 韶關(guān)學(xué)院　信息工程學(xué)院　機電系 二00四年十月二十八日 實驗守則 1、實驗前認(rèn)真做好預(yù)習(xí)，明確本次實驗的目的，了解實驗內(nèi)容、步驟及注意事項。 2、實驗不遲到，無故遲到二次者實驗成績記為不及格。病假、事假需有醫(yī)生或班主任證明，無故曠課者，該次成績記以零分。 3、實驗時必須聽從輔導(dǎo)教師及實驗工作人員的指導(dǎo)，嚴(yán)格遵守設(shè)備操作規(guī)程，注意人身安全及設(shè)備安全，不得隨意動用與本次實驗無關(guān)的設(shè)備儀器，不準(zhǔn)打鬧。 　4、損壞設(shè)備、儀器根據(jù)情節(jié)輕重按學(xué)校規(guī)定須進行全部或部分賠償。 　5、實驗完畢，整理好儀器、設(shè)備，清理桌面及場地。 6、認(rèn)真做好實驗報告，按時上交。 機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實驗 一、 實驗?zāi)康? 1、 進行通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計； 2、 進行創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3、 掌握機構(gòu)設(shè)計的方法——機構(gòu)的選型和機構(gòu)的構(gòu)型； 4、 了解機構(gòu)設(shè)計的原則。 二、 概述 ［一］機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計 一個好的機械原理方案能否實現(xiàn)，機構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵。機構(gòu)設(shè)計中最富有創(chuàng)造性、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是機構(gòu)形式的設(shè)計。常用機構(gòu)形式的設(shè)計方法有兩大類，即機構(gòu)的選型和機構(gòu)的構(gòu)型。 (一)機構(gòu)形式設(shè)計的原則 機構(gòu)形式設(shè)計具有多樣性和復(fù)雜性，滿足同一原理方案的要求，可采用不同的機構(gòu)類型。在進行機構(gòu)形式設(shè)計時，除滿足基本的運動形式、運動規(guī)律或運動軌跡要求外，還應(yīng)遵循以下幾項原則。 1、機構(gòu)盡可能簡單 (1)機構(gòu)運動鏈盡量簡短 (2)適當(dāng)選擇運動副 　(3)適當(dāng)選擇原動機 　(4)選用廣義機構(gòu) 　2、盡量縮小機構(gòu)尺寸 機械的尺寸和重量隨所選用的機構(gòu)類型不同而有很大差別。眾所周知，在相同的傳動比情況下，周轉(zhuǎn)輪系減速器的尺寸和重量比普通定軸輪系減速器要小得多。在連桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)中，也可利用齒輪傳動時節(jié)圓作純滾動的原理或利用杠桿放大或縮小的原理等來縮小機構(gòu)尺寸。 一般說來，圓柱凸輪機構(gòu)尺寸比較緊湊，尤其是在從動件行程較大的情況下。盤狀凸輪機構(gòu)的尺寸也可借助杠桿原理相應(yīng)縮小。 3、應(yīng)使機構(gòu)具有較好的動力學(xué)特性 機構(gòu)在機械系統(tǒng)中不僅傳遞運動，而且還要起到傳遞和承受力(或力矩)的作用，因此要選擇有較好的動力學(xué)特性的機構(gòu)。 (1)采用傳動角較大的機構(gòu) (2)采用增力機構(gòu) (3)采用對稱布置的機構(gòu) (二)機構(gòu)的選型 所謂機構(gòu)的選型，是指利用發(fā)散思維的方法，將前人創(chuàng)造發(fā)明出的各種機構(gòu)按照運動特性或?qū)崿F(xiàn)的功能進行分類，然后根據(jù)原理方案確定的執(zhí)行構(gòu)件所需要的運動特性或?qū)崿F(xiàn)功能進行搜索、選擇、比較和評價，選出合適的機構(gòu)形式。 1、按運動形式要求選擇機構(gòu) 機構(gòu)選型一般先按執(zhí)行構(gòu)件的運動形式要求選擇機構(gòu)，同時還應(yīng)考慮機構(gòu)的功能特點和原動機的形式。 機械系統(tǒng)中，電動機輸出軸的運動為轉(zhuǎn)動，經(jīng)過速度變換后，執(zhí)行機構(gòu)的原動件的運動形式亦為轉(zhuǎn)動時，而完成各分功能的執(zhí)行構(gòu)件的運動形式卻是各種各樣的。當(dāng)機構(gòu)執(zhí)行動作的功用很明確，如夾緊、分度、定位、制動、導(dǎo)向等功用時，設(shè)計者可遵照這些功用查閱有關(guān)機構(gòu)手冊，分析相應(yīng)功能的各類機構(gòu)，進行選擇。 實現(xiàn)同一功能或運動形式要求的機構(gòu)可以有多種類型，選型時應(yīng)盡可能將現(xiàn)有的各種機構(gòu)搜索到，以便選出最優(yōu)方案。 2、機構(gòu)方案的評價 評價指標(biāo)和評價體系 滿足同一運動形式或功能要求的機構(gòu)方案有很多，對這些方案應(yīng)從運動性能、工作性能、動力性能等方面進行綜合評價。 所謂評價體系，是通過一定范圍內(nèi)的專家咨詢，確定評價指標(biāo)及其評定方法。對于不同的設(shè)計任務(wù)，應(yīng)根據(jù)具體情況，擬定不同的評價體系。針對具體設(shè)計任務(wù)，科學(xué)地選取評價指標(biāo)和建立評價體系是一項十分細(xì)致和復(fù)雜的工作，也是設(shè)計者面臨的重要問題。只有建立科學(xué)的評價體系，才可以避免個人決定的主觀片面性，減少盲目性，從而提高設(shè)計的質(zhì)量和效率。 （三）機構(gòu)的構(gòu)型 當(dāng)應(yīng)用選型的方法初選出的機構(gòu)形式不能完全實現(xiàn)預(yù)期的要求，或雖能實現(xiàn)功能要求但存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動精度不夠或動力性能欠佳等缺點時，設(shè)計者可以采用創(chuàng)新構(gòu)型的方法，重新構(gòu)筑機構(gòu)的形式，這是比機構(gòu)選型更具有創(chuàng)造性的工作。 機構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型的基本思路是：以通過選型初步確定的機構(gòu)方案為雛型，通過組合、變異、再生等方法進行突破，獲得新的機構(gòu)。 常用的幾種方法如下： 1、利用組合原理構(gòu)型新機構(gòu) 組合機構(gòu)的類型很多，每種組合機構(gòu)具有各自特有的型組合、尺寸綜合及分析設(shè)計方法。組合機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計計算繁復(fù)，研究起來比較困難。隨著計算機和現(xiàn)代設(shè)計方法的發(fā)展，極大地推動了組合機構(gòu)的研究發(fā)展，目前許多場合都采用了它，尤其在各種自動機器和自動生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。 2、利用機構(gòu)的變異構(gòu)型新機構(gòu) 為了實現(xiàn)一定的工藝動作要求，或為了使機構(gòu)具有某些特殊的性能，改變現(xiàn)有機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，演變發(fā)展出新機構(gòu)的設(shè)計，稱為機構(gòu)變異構(gòu)型。機構(gòu)變異構(gòu)型的方法很多，以下是幾種常用的變異構(gòu)型的方法： （1）機構(gòu)的倒置 機構(gòu)的運動構(gòu)件與機架的轉(zhuǎn)換，稱為機構(gòu)的倒置。按照運動相對性原理，機構(gòu)倒置后各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變，但可以得到不同特性的機構(gòu)。 （2）機構(gòu)的擴展 以原有機構(gòu)作為基礎(chǔ)，增加新的構(gòu)件，構(gòu)成一個新機構(gòu)，稱為機構(gòu)的擴展。機構(gòu)擴展后，原有各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變，但所構(gòu)成的新機構(gòu)的某些性能與原機構(gòu)有很大差別。 （3）機構(gòu)局部結(jié)構(gòu)的改變 改變機構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)，可以獲得有特殊運動特性的機構(gòu)。 改變機構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)最常見的情況是，機構(gòu)的主動件被另一自由度為1的機構(gòu)或構(gòu)件組合所置換。 （4）機構(gòu)結(jié)構(gòu)的移植和模仿 將一機構(gòu)中的某種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于另一種機構(gòu)中的設(shè)計方法，稱為結(jié)構(gòu)的移植。利用某一結(jié)構(gòu)特點設(shè)計新機構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)的模仿。 要有效地利用結(jié)構(gòu)的移植和模仿構(gòu)型出新的機構(gòu)，必須注意了解、掌握一些機構(gòu)之間實質(zhì)上的共同點，以便在不同條件下靈活運用。例如，圓柱齒輪的半徑無限增大時，齒輪演變?yōu)辇X條，運動形式由轉(zhuǎn)動演變?yōu)橹本€移動。運動形式雖然改變了，但齒廓嚙合的工作原理沒有改變。這種變異方式，可視為移植中的變異。掌握了機構(gòu)之間的這一實質(zhì)性的共同點，可以開拓直線移動機構(gòu)的設(shè)計途徑。 （5）運動副的變異 改變機構(gòu)中運動副的形式，可構(gòu)型出不同運動性能的機構(gòu)。運動副的變換方式有很多種，常用的有高副與低副之間的變換、運動副尺寸的變換和運動副類型的變換。 3、利用再生運動鏈法構(gòu)型新機構(gòu) 在設(shè)計一個新機構(gòu)時，要構(gòu)想出能達(dá)到預(yù)期動作要求的機構(gòu)，往往非常困難。如果借鑒現(xiàn)有機構(gòu)的運動鏈形式，進行類型創(chuàng)新和變異可得到新的機構(gòu)類型，這種設(shè)計方法稱為再生運動鏈法。 4、廣義機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，利用液、氣、聲、光、電、磁等工作原理的機構(gòu)應(yīng)用日益廣泛。這類機構(gòu)統(tǒng)稱為廣義機構(gòu)。在廣義機構(gòu)中，由于利用了一些新的工作介質(zhì)和工作原理，較傳統(tǒng)機構(gòu)更能方便地實現(xiàn)運動和動力的轉(zhuǎn)換，并能實現(xiàn)某些傳統(tǒng)機構(gòu)難以完成的復(fù)雜運動。 ［二］軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗箱的基本配置 創(chuàng)意組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗箱，基本零件中共有68種125件，另配有標(biāo)準(zhǔn)件7類166件，該套軸系是目前國內(nèi)同類產(chǎn)品中較為齊全、數(shù)量最多、覆蓋教材內(nèi)容較廣的產(chǎn)品，其設(shè)計先進，加工精細(xì)，提供裝配方案最多(三十一種)有利于開闊豐富學(xué)生的視野，對開展軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸系結(jié)構(gòu)分析，培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計能力具有明顯的效果。 該套軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗箱，能方便地組合三十一種以上軸系結(jié)構(gòu)方案，具有內(nèi)容系統(tǒng)方案多樣的特點，同時還可利用兩塊底板處于不同的位置(同一平面或垂直平面)，實現(xiàn)創(chuàng)意組合及相互傳動，突破原有產(chǎn)品單一的平面組合內(nèi)容，擴大了使用范圍，豐富了教學(xué)內(nèi)容，更能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，加深對軸系內(nèi)容學(xué)習(xí)的興趣，為今后的機械創(chuàng)新設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。 ［三］ 實驗內(nèi)容 機構(gòu)設(shè)計的實驗內(nèi)容分為兩個： 實驗一、通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計 實驗時，先根據(jù)實驗箱中提供的圖紙，按裝配圖及零件明細(xì)表，將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件選配齊全，分先后步驟在底板上一步步進行組裝，達(dá)到完全符合裝配圖為止，再轉(zhuǎn)動軸類旋轉(zhuǎn)零件，是否轉(zhuǎn)動靈活、檢查裝配是否正確。然后，全班以各小組為單位，進行軸系結(jié)構(gòu)分析、討論，并選派代表進行講解。最后，拆卸軸系結(jié)構(gòu)，并將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件整理歸實驗箱，放回實驗箱。 實驗二、創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計 按照機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的方法，小組進行創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計，提出設(shè)計方案，畫出裝配圖簡圖。然后按通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗步驟進行創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗。 三、 實驗報告要求 1、 寫出實驗?zāi)康摹? 2、 畫出軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的裝配圖。 3、 根據(jù)機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計原理，進行通常軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計／創(chuàng)意軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計分析。 四、 思考問題 1、 機構(gòu)形式設(shè)計的原則是什么？ 2、 怎樣進行機構(gòu)的選型？ 3、 怎樣利用組合原理構(gòu)型新機構(gòu)？ 4、 怎樣利用機構(gòu)的變異構(gòu)型新機構(gòu)？機構(gòu)的變異構(gòu)型有那些方法？ 5、 怎樣利用再生運動鏈法構(gòu)型新機構(gòu)？ 6、 什么是廣義機構(gòu)？怎樣進行廣義機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計？ 五、 注意事項： 1、該套零件全部采用鋁合金制作，在選用時不得任意敲打、錘挫，以免傷害零件表面影響今后使用。 2、該套軸系零件加工精密，配有專用的實驗箱存放。實驗時要愛惜零件，不得丟失。每箱零件只能單獨裝箱存放不得與其它箱內(nèi)零件混雜在一起，否則，不利于下次實驗使用。 3、每套實驗箱配備有說明書和裝配圖，圖紙需愛惜使用不得弄臟、損壞和丟失，實驗完成后將說明書和圖紙一起存放在箱中。 七、附：軸系結(jié)構(gòu)圖 結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新實驗 一、 實驗?zāi)康? 1、 熟悉組合創(chuàng)新的定義。 2、 了解組合創(chuàng)新的重要意義。 3、 掌握組合創(chuàng)新的方法。 4、 進行通常機構(gòu)的組合設(shè)計。 5、 進行創(chuàng)意機構(gòu)組合設(shè)計。 二、 概述 (一) 組合創(chuàng)新方法 組合創(chuàng)新方法是指按照一定的技術(shù)原理，通過將兩個或多個功能元素合并，從而形成一種具有新功能的新產(chǎn)品、新工藝、新材料的創(chuàng)新方法。在組合中求發(fā)展，在組合中實現(xiàn)創(chuàng)新，這已經(jīng)成為現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新活動的一種趨勢。 人類數(shù)千年的發(fā)展歷程中積累了大量的各種技術(shù)，這些技術(shù)在其所應(yīng)用的領(lǐng)域中逐漸發(fā)展成熟，有些已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)完善的程度，這是人類的一筆巨大的財富。為實現(xiàn)某些新的功能，將這些成熟的技術(shù)進行重新組合，形成新的功能元素，這樣的創(chuàng)新活動如能滿足某種社會需求，則將是一種成功率極高的創(chuàng)新方法。 由于形成組合的技術(shù)要素比較成熟，使得應(yīng)用組合法從事創(chuàng)新活動的一開始就站在了一個比較高的起點上，不需要花費較多的時間、人力和物力去開發(fā)專門的新技術(shù)，不要求發(fā)明者對所應(yīng)用的每一種技術(shù)要素都具有高深的專門知識，所以應(yīng)用組合法從事創(chuàng)新活動的難度相對較低。這種方法的應(yīng)用有利于群眾性的創(chuàng)造發(fā)明活動的廣泛開展。 雖然組合創(chuàng)新法所使用的技術(shù)元素是已有的，當(dāng)時它所實現(xiàn)的功能是新的，如果組合適當(dāng)，同樣可以做出重大的發(fā)明。 每一項技術(shù)在其初始應(yīng)用的領(lǐng)域內(nèi)有它的初始用途，通過將其與其他技術(shù)要素重新組合，擴大了已有技術(shù)的應(yīng)用范圍，更充分地發(fā)揮了已有技術(shù)的作用，推動了已有技術(shù)的進步，也推動了社會的進步。 組合創(chuàng)新方法有多種形式，從組合的內(nèi)容區(qū)分有功能組合、原理組合、結(jié)構(gòu)組合、材料組合等，從組合的方法區(qū)分有同類組合、異類組合等，從組合的手段區(qū)分有技術(shù)組合、信息組合等，部分常用組合方法如下： 1、功能組合 有些商品的功能已被用戶普遍接受，通過組合可以為其增加一些新的附加功能，適應(yīng)更多用戶的需求。 2、材料組合 有些應(yīng)用場合要求材料具有多種特征，而實際上很難找到一種同時具備這些特征的材料，通過某些特殊工藝將多種不同材料加以適當(dāng)組合，可以制造出滿足特殊需要的材料。 3、同類組合 將同一種功能或結(jié)構(gòu)在一種產(chǎn)品上重復(fù)組合，滿足人們更高的要求，這也是一種常用的創(chuàng)新方法。 4、異類組合 有兩種或兩種以上不同功能的物質(zhì)產(chǎn)品的組合；有兩種或兩種以上不同領(lǐng)域的技術(shù)思想的組合。 在商品生產(chǎn)領(lǐng)域中進行創(chuàng)新活動的目的是用新的商品滿足用戶的需求，從而獲得最大的商業(yè)利益。 人們在從事某些活動時經(jīng)常同時有多種需要，如果將能夠滿足這些需求的功能組合在一起，形成一種新的商品，使得人們在從事活動時不會因為缺少其中某一種功能而影響活動的進行，這將會使人們工作、學(xué)習(xí)、生活更加方便，同時商品生產(chǎn)者也將獲得相應(yīng)的利益。 有些不同的商品具有某些相同的成分，將這些不同的商品加以組合，使其共用這些相同成分，可以使總體結(jié)構(gòu)更簡單，價格更便宜，使用也更方便。 有些不同商品的功能人們不會同時使用，將這些不同時使用的商品功能組合在一起，通?？梢云鸬焦?jié)省空間、方便生活的作用。 5、技術(shù)組合 技術(shù)組合法是將現(xiàn)有的不同技術(shù)、工藝、設(shè)備等加以組合，形成解決新問題的新技術(shù)手段的發(fā)明方法。隨著人類實踐活動的發(fā)展，在生產(chǎn)、生活領(lǐng)域里的需求也越來越復(fù)雜，很多需求都遠(yuǎn)不是通過一種現(xiàn)有的技術(shù)手段所能夠滿足的，通常需要使用多種不同的技術(shù)手段的組合來實現(xiàn)一種新的復(fù)雜技術(shù)功能。技術(shù)組合法可分為： (1)聚焦組合 聚焦組合法是指以待解決的特定問題為中心，廣泛地，尋求與解決問題有關(guān)的各種已知的技術(shù)手段，最終形成一種或多種解決這一問題的綜合方案。應(yīng)用這種方法的過程中特別重要的問題是尋求技術(shù)手段的廣泛性，要盡量將所有可能與所求解問題有關(guān)的技術(shù)手段包括在考察的范圍內(nèi)。只有通過廣泛的考察，不漏掉每一種可能的選擇，才可能組合出最佳的技術(shù)功能。 (2)輻射組合 輻射組合法是指從某種新技術(shù)、新工藝、新的自然效應(yīng)出發(fā)，廣泛地尋求各種可能的應(yīng)用領(lǐng)域，將新的技術(shù)手段與這些領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)相組合，可以形成很多新的應(yīng)用技術(shù)。這種方法可以在一種新技術(shù)出現(xiàn)以后迅速地擴大它的應(yīng)用范圍，世界發(fā)明歷史上有很多重大的發(fā)明都經(jīng)歷過這樣的組合過程。 6、信息組合法 應(yīng)用組合法從事創(chuàng)新活動的關(guān)鍵問題是合理地選擇被組合的元素，為了解決這個問題，提高組合創(chuàng)新的效率，有人提出一種非常有效的組合方法——信息組合法。 將有待組合的信息元素制成表格，表格的交叉點即為可供選擇的組合方案。通過組合可對新產(chǎn)品開發(fā)提供線索。列在表格中參與組合的元素不但可以是完整的商品，也可以是商品的屬性，參與組合的因素可以是二維的也可以是多維的。 信息組合法能夠迅速提供大量的原始組合方案，作為進一步分析的基礎(chǔ)。 7、主體附加 在原有的技術(shù)思想中補充新的內(nèi)容，在原有的物質(zhì)產(chǎn)品上增加新的附件。 8、重組 在事物的不同層次上分解原來的組合，而后再以新的意圖組合起來。重組作為一種創(chuàng)造手段，可以更有效地挖掘和發(fā)揮現(xiàn)在技術(shù)的潛力。 (二)實驗原理 1、桿組的概念 由于平面機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的原動件數(shù)目與機構(gòu)的自由度數(shù)目相等，因此機構(gòu)均由機架、原動件和自由度為零的從動件系統(tǒng)通過運動副聯(lián)接而成，將從動件系統(tǒng)拆成若干個不可再分的自由度為零的運動鏈，稱為基本桿組，簡稱桿組。 根據(jù)桿組的定義組成平面機構(gòu)桿組的條件是：的桿組。 　　　　　　　　　　F=3N-2P5-P4 其中構(gòu)件數(shù)N，高副數(shù)P5，低副數(shù)P4都必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿件。 N=1，P5=1，P4=1時即可獲得單件高副桿件，常見的有如下幾種： 當(dāng)P4=0，稱之為低副桿，即 　　　　　　　　　　　F=3N-2P5＝0 因此滿足上式的構(gòu)件和運動副的組合為：N=2，4，6……，P5=3，6，9……。 最簡單的桿組為N=2，P5=3，稱為Ⅱ級組，由于桿組中轉(zhuǎn)動副和移動副的配置不同，Ⅱ級組共有如下五種形式： N=4， P5=6的桿組形式很多，機構(gòu)創(chuàng)新模型已有圖所示的幾種常見的Ⅲ級桿組。 2、機構(gòu)的組成原理： 根據(jù)如上所述，可將機構(gòu)的組成原理概述為：任何平面機構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到原動件和機架上去的方法來組成。這是本實驗的基本原理。 (三)機構(gòu)組合創(chuàng)新裝置的特點 　1、該裝置根據(jù)機構(gòu)組成原理和桿組(包括高副桿組)迭加原理而設(shè)計，能使學(xué)生通過實驗進一步掌握機構(gòu)組成理論，熟悉桿組概念和機械傳動的基礎(chǔ)知識，為創(chuàng)新設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。 　2、該裝置既有組成機構(gòu)的低副桿組、高副桿組、組成這些桿組的各構(gòu)件、機架和其他輔助連接件等也有機械傳動的典型零件等內(nèi)容?？善唇舆B桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)及帶傳動、鏈傳動、蝸輪蝸桿傳動、齒輪齒條傳動，同時，可以由它們組成的性能各異的、平面的、空間的組合機構(gòu)和機械傳動系統(tǒng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生機械傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計能力。 3、本實驗裝置各傳動系統(tǒng)層次分明，聯(lián)接可靠不會產(chǎn)生構(gòu)件之間的運動干涉或脫離，且能手動也可電動。 4、該實驗裝置和聯(lián)接方式，具有設(shè)計巧妙，使用調(diào)節(jié)范圍大，拆拼輕松方便，結(jié)構(gòu)緊湊，元件之間的通用性好，拼接方案多等特點。 5、該實驗裝置進行精心設(shè)計和制造，所有元件剛性好，主要部分采用了優(yōu)質(zhì)鋼材，有色金屬等新材料及新工藝，嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)進行加工，外觀簡潔明快，造型美觀。 6、該實驗裝置隨機備有使用說明書和實驗拼裝示意圖。 (四) 機構(gòu)組合創(chuàng)新裝置的基本配置(該裝置一套(2臺) 配置如下)： 1、組合機架 　組合機架是該實驗裝置的主體，每套裝置配有二臺機架。 　該機架由二大部分組成。 　1)底座部分：主要起支承支架，安裝電機板和電機用，與支架(螺釘連接)連接組裝為一糙體。電機可在底座上作左、右、前、后調(diào)整移動。 2)支架部分：在底座上，垂直裝有二根內(nèi)支架，其底部裝有可調(diào)整螺釘，可將其支架承受的力傳遞到實驗臺上，減小架體的受力變形。在內(nèi)支架體上采用十字接頭將移動走條板水平方向與架體相聯(lián)，其走條板可上、下、左、右靈活的移動，滿足實驗裝置時任意位置調(diào)整的需要。在直條板上根據(jù)不同的實驗方案，又安裝若干個滑動塊，且滑動塊可隨走條板上、下移動，也可獨立的在走條板上作左右移動，滿足實驗任意間距調(diào)整的需要，整個機架裝拆方便，使用靈活，調(diào)整范圍大。 2、軸類零件： 該部分共提供了九種54個零件，主要供實驗時安裝各種迥轉(zhuǎn)體零件及輔助件用。該部分零件制造精密，精度高，配合好，在實驗中各種迥轉(zhuǎn)運動均由該部分零件組裝實現(xiàn)，按照功能有不同的尺寸不同的結(jié)構(gòu)，從而滿足不同的需求。 3、接頭體類零件： 該部分總共提供了七種，近50個零件，保證在實驗時，組合各種構(gòu)件及連桿機構(gòu)和傳動機構(gòu)的需要，均采用了金屬材料精密加工制造，相互間互換性強，選擇范圍廣，是實驗過程中各種零件相互聯(lián)接的重要零件。 4、連桿 連桿為該實驗裝置中基本零件，共有六種24個零件。主要滿足連桿綜合實驗的需要及其它實驗中的連接需要，均采用了金屬材料，經(jīng)精密加工而成，其表面采用了鍍鉻處理。 連桿為長方形，可套入接頭部分滑塊及滑套方孔內(nèi)進行滑動和固定，基本連桿中最短為60mm，最長為300mm，可用于各種拼接，如組成五種平面低副Ⅱ級桿組和四種平面低副Ⅳ級桿級，超過300mm的桿可另行組裝連接加長而成。 可根據(jù)需要長組裝連接，套入相應(yīng)零件中作固定轉(zhuǎn)動支點用。 5、齒輪齒條類零件 該部分主要有正齒輪六種，錐齒輪二種，齒條一種20個零件，正齒輪模數(shù)相同(m＝2.5)，齒數(shù)分別為18、20、32、44、50、60，可提供49種傳動比，齒輪上加工分布有M8通孔，可與相關(guān)的接頭體配合與連桿相聯(lián)接，使齒輪作曲柄用。 與齒輪模數(shù)相等的齒條，可通過連接件與齒輪配合使用，形成齒輪齒條機構(gòu)。 錐齒輪，主要為典型的空間傳動組成有關(guān)機構(gòu)時實現(xiàn)運動的傳遞，改變運動的傳遞方向。 (五) 機構(gòu)組合創(chuàng)新裝置的特殊配置 此部分配置提供的零件，主要有以下部分，用于機構(gòu)組合創(chuàng)新實驗，機構(gòu)組成原理拼裝實驗時選用，簡介如下： 1、 凸輪： 根據(jù)需要配備了偏心園盤凸輪：園盤直徑為lOOmm，偏心距e=10mm，20mm 兩種。 2、 槽輪及撥盤組件： 實驗裝置專門配有槽輪及其組件一套，可供機構(gòu)傳動實驗時選用。 3、 棘輪及組件(一套)。 4、蝸輪蝸桿一套。 5、鏈輪鏈條一套： 以上零件按每套實驗臺配置，二個臺架之間可相互交錯使用。 三、 實驗前的準(zhǔn)備工作 1、要求預(yù)習(xí)本實驗，掌握組合創(chuàng)新的方法，掌握實驗原理，初步了解本實驗機構(gòu)的使用方法及注意事項。 2、按照設(shè)計題目——通常機構(gòu)組合設(shè)計和創(chuàng)意機構(gòu)組合設(shè)計，初步擬定機構(gòu)系統(tǒng)運動方案，正確地拆分桿組。 3、每組要相互配合協(xié)調(diào)，注意拼裝過程中的安全，及工具的正確使用方法。 四、 實驗內(nèi)容 機構(gòu)設(shè)計的實驗內(nèi)容分為兩個： 實驗三　通常機構(gòu)組合設(shè)計 實驗時，先根據(jù)組合創(chuàng)新的方法和實驗原理，認(rèn)真分析實驗臺上的機構(gòu)，正確地拆分桿組。然后選擇機構(gòu)方案，根據(jù)本說明書提供的部分機構(gòu)組裝方案的圖紙，按圖紙重新將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件選配齊全，分先后步驟在底板上一步步進行組裝，達(dá)到完全符合裝配圖為止，再手動裝配的機構(gòu)，檢驗是否轉(zhuǎn)動靈活、裝配是否正確。在指導(dǎo)老師同意后，再裝配電動機電動。 全班以各小組為單位，對所裝配的機構(gòu)進行分析、討論，并選派代表進行講解。 實驗四　創(chuàng)意機構(gòu)組合設(shè)計 按照機構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計的方法，各小組進行創(chuàng)意結(jié)構(gòu)組合設(shè)計，提出設(shè)計方案，畫出裝配圖簡圖。然后按圖紙將零件及標(biāo)準(zhǔn)緊固件選配齊全，分先后步驟在底板上一步步進行組裝，達(dá)到完全符合裝配圖為止，手動裝配的機構(gòu)，檢驗是否轉(zhuǎn)動靈活、裝配是否正確。在指導(dǎo)老師同意后，再裝配電動機。 全班以各小組為單位，對所裝配的機構(gòu)進行分析、討論，并選派代表對自己組的組合設(shè)計方案進行講解。 五、 實驗方法與步驟 1、 正確拆分桿組 從機構(gòu)中拆出桿組具有三個步驟： 1)先去掉機構(gòu)中的局部自由度和虛約束; 2)計算機構(gòu)的自由度，確定原動件； 3)從遠(yuǎn)離原動件的一端開始折分拆分桿組，每次拆分時，要求先試著拆分Ⅱ級組，沒有Ⅱ級組時，再拆分Ⅲ級組等高一級組，最后剩下原動件和機架。 拆組是否正確的判定方法是：拆去一個桿組或一系列桿組后，剩余的必須是一個完整的機構(gòu)或若干個與機架相聯(lián)的原動件，不能有不成組的零散構(gòu)件或運動副存在；全部桿組拆完后，只應(yīng)當(dāng)剩廠與機架相聯(lián)的原動件。 2、正確拼裝桿組 將機構(gòu)創(chuàng)新模型中的桿組，根據(jù)給定的運動學(xué)尺寸，在平板上試拼機構(gòu)。拼接時，首先要分層，一方面是為了使各構(gòu)件的運動在相互平行的平面內(nèi)進行，另一方面是為了避免各構(gòu)件間的運動發(fā)生干涉，這一點是至關(guān)重要的。 試拼之后，從最里層裝起，依次將各桿組聯(lián)接到機架上去。桿組內(nèi)和構(gòu)件之間的聯(lián)接已由機構(gòu)創(chuàng)新模型提供。 3、實驗注意事項 1)在熟悉撐握了上述有關(guān)內(nèi)容后，實驗即可進行。 在機架上先按層次從里到外，分層拼裝，拼裝完成后，再檢查各層次是否在同一平面，有無干涉現(xiàn)象發(fā)生，并搖動機架上手輪試轉(zhuǎn)動靈活否，經(jīng)過實驗老師檢查后，才能拼裝上電機實現(xiàn)電動。 2)實驗結(jié)束后，按步驟分層次拆除零件，并在擦拭干凈后涂上防銹油，歸放原處妥善保管。 六、 實驗報告要求 1、寫出實驗?zāi)康摹? 2、畫出結(jié)構(gòu)組合設(shè)計的裝配圖。 3、根據(jù)機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計原理，進行通常機構(gòu)組合設(shè)計／創(chuàng)意機構(gòu)組合設(shè)計分析。 七、 思考問題 1、 什么是組合創(chuàng)新？組合創(chuàng)新有什么意義？ 2、 組合創(chuàng)新有那些方法？怎樣進行？ 3、 什么是基本桿組？ 4、 機構(gòu)的組成原理是什么？ 5、 怎樣進行桿組拆分？ 6、 怎樣進行桿組組合？ 八、附：部分結(jié)構(gòu)圖