1、加深學生對機構組成原理的認識，進一步了解機構組成及其運動特性；
2、培養學生的工程實踐動手能力；
3、培養學生創新意識及綜合設計的能力。
1、創新組合模型一套：
2、平口起子和活動扳手各一把。
1、要求預習實驗，掌握實驗原理，初步了解機構創新模型；
2、選擇設計題目，初步擬定機構系統運動方案。
1、杆組的概念
由於平面機構具有確定運動的條件是機構的原動件數目與機構的自由度數相等，因此機
構由機架、原動件和自由度為零的從動件系統通過運動副聯接而成。將從動件系統拆成若干個不可再分的自由度為零的運動鏈，稱為基本杆組，簡稱杆組。
根據杆組的定義，組成平面機構杆組的條件是：
f=3n-2pl-ph=0
其中構件數n，高副數ph和低副數pl都必需是整數。由此可以獲得各種型別的杆組。當n=1,pl=1,ph=1時即可獲得單構件高副杆組，常見的有如下幾種：
圖1 單構件高副杆組
當ph=0時，稱之為低副杆組，即
f=3n-2pl=0
因此滿足上式的構件數和運動副數的組合為：n=2,4,6……，pl=3，6，9……。
最簡單的杆組為n=2，pl=3，稱為ⅱ級組，由於杆組中轉動副和移動副的配置不同，ⅱ級組共有如下五種形式。
n=4,pl=6的杆組形式很多，機構創新模型已有圖3所示的幾種常見的ⅲ級杆組。
圖2 平面低副ⅱ級組
圖3 平面低副ⅲ級組
2、機構的組成原理
根據如上所述，可將機構的組成原理概述為：任何平面機構均可以用零自由度的杆組依次連線到原動件和機架上的方法來組成。這是本實驗的基本原理。
1、正確拆分杆組
從機構中拆出杆組有三個步驟：
1）先去掉機構中的區域性自由度和虛約束；
2）計算機構的自由度，確定原動件；
3）從遠離原動件的一端開始分杆組，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，最後剩下原動件和機架。
拆組是否正確的判定方法是：拆去乙個杆組或一系列杆組後，剩餘的必需為乙個完整的機構或若干個與機架相聯的原動件，不能有不成組的零散構件或運動副存在，全部杆組拆完後，只應當剩下與機架相聯的原動件。
2、正確拼裝杆組
將機構創新模型中的杆組，根據給定的運動學尺寸，在平板上試拼機構。拼接時，首先要分層，一方面是為了使各構件的運動在相互平行的平面內進行，另一方面是為了避免各構件間的運動發生干涉，因此，這一點是至關重要的。
試拼之後，從最裡層裝起，依次將各桿組聯接到機架上去。杆組內各構件之間的聯接已由機構創新模型提供，而杆組之間的連線可參見下述的方法。
1）移動副的聯接
圖5表示構件1與構件2用移動副相聯的方法。
2）轉動副的聯接
圖6表示構件1與帶有轉動副的構件2的聯接方法。
圖5 移動副的聯接
圖6 轉動副的聯接
3）齒條與構件以轉動副的形式相聯接方法。
圖7表示齒條與構件以轉動副的形式相聯接方法。
圖7 齒條與構件以轉動副相聯
4）齒條與其他部分的固聯
圖8表示齒條與其他部分固聯的方法。
圖8 齒條與其他部分固聯
5）構件以轉動副的形式與機架相連
圖9表示連桿作為原動件與機架以轉動副形式相聯的方法。用同樣的方法可以將凸輪或齒輪作為原動件與機架的主動軸相連。如果連桿或齒輪不是作為原動件與機架以轉動副形式相連，則將主動軸換作螺栓即可。
注意：為確保機構中各構件的運動都必須在相互平行的平面內進行，可以選擇適當長度的主動軸、螺栓及墊柱，如果不進行調整，機構的運動就可能不順暢。
圖9 構件與機架以轉動副相聯
6）構件以移動副的形式與機架相聯
圖10表示移動副作為原動件與機架的聯接方法。
圖10 構件與機架以移動副的相聯
3、實現確定運動
試用手動的方式驅動原動件，觀察各部分的運動都暢通無阻之後，再與電機相聯，檢查無誤後，方可接通電源。
4、分析機構的運動學及動力學特性
通過觀察機構系統的運動，對機構系統的運動學及動力學特性作出定性的分析。一般包括如下幾個方面：
1）平面機構中是否存在曲柄；
2）輸出件是否具有急回特性；
3）機構的運動是否連續；
4）最小傳動角（或最大壓力角）是否在非工作行程中；
5）機械運動過程中是否具有剛性衝擊和柔性衝擊。
任選一題，進行乙個機構系統運動方案的設計。
1、鋼板翻轉機
設計題目：該機具有將鋼板翻轉180°的功能。如圖11所示，鋼板翻轉機的工作過程如下。
當鋼板t由輥道送至左翻板w1後，w1開始順時針方向轉動。轉至鉛垂位置偏左10°左右時，與逆時針方向轉動的右翻板w2會合。接著，w1與w2一同轉至鉛垂位置偏右10°左右，w1折回到水平位置，與此同時，w2順時針方向轉動到水平位置，從而完成鋼板翻轉任務。
已知條件：
1）原動件由旋轉式電機驅動；
2）每分鐘翻鋼板10次；
3）其他尺寸如圖11所示；
4）許用傳動角[γ]=50°；
圖11 鋼板翻轉機構工作原理圖
設計任務：
1）用**法或解析法完成機構系統的運動方案設計，並用機構創新模型加以實現；
2）繪製出機構系統運動簡圖，並對所設計的機構系統進行簡要的說明。
2、設計平台印刷機主傳動機構
平台印刷機的工作原理是影印原理，即將鉛版上凸出的痕跡借助於油墨壓印到紙張上。平台印刷機一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻塗抹在嵌於版台的鉛版上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖12所示，平台印刷機的壓印動作是在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛版的版台之間進行。
整部機器中各機構的運動均由同一電機驅動。運動由電機經過減速裝置ⅰ後分成兩路，一路經傳動機構ⅰ帶動版台作往復直線運動，另一路經傳動機構ⅱ帶動滾筒作迴轉運動。當版台與滾筒接觸時，在紙上壓印出字跡或圖形。
版台工作行程中有三個區段（如圖13所示）。在第一區中，送紙、著墨機構相繼完成輸紙、著墨作業；在第二區段，滾筒和版台完成壓印動作：在第三區段中，收紙機構進行收紙作業。
本題目所要設計的主傳動機構就是指版台的傳動機構ⅰ和滾筒的傳動機構ⅱ。
已知條件：
1）印刷生產率180張/小時；
2）版台行程長度500mm；
3）壓印區段長度300mm；
4）滾筒直徑116mm；
5）電機轉速6r/min；
圖12 平台印刷機工作原理圖13 版台工作行程三區段
設計任務：
1）設計能實現平台印刷機的主運動：版台往復直線運動，滾筒作連續或間歇轉動的機構運動方案，要求在壓印過程中，滾筒與版台之間無相對滑動，即在壓印區段，滾筒表面點的線速度相等；為保證整個印刷幅面上印痕濃淡一致，要求版台在壓印區內的速度變化限制在一定的範圍內（應盡可能小）。並用機構創新模型加以實現。
2）繪製出機構系統的運動簡圖，並對所設計的機構系統進行簡要的說明。
3、設計玻璃窗的開閉機構
已知條件：
1）窗框開閉的相對角度為90°；
2）操作構件必須是單一構件，要求操作省力；
3）在開啟位置時，人在室內能擦洗玻璃的正反兩面；
4）在關閉位置時，機構在室內的構件必須盡量靠近窗檻；
5）機構應支承起整個窗戶的重量。
設計任務：
1）用**法或解析法完成機構的運動方案設計，並用機構創新模型加以實現；
2）繪製出機構系統的運動簡圖，並對所設計的機構系統進行簡要的說明。
4、設計坐躺兩用搖動椅
已知條件：
1）坐躺角度為90°～150°；
2）搖動角度為25°；
3）操作動力源為手動與重力；
4）安全舒適。
設計任務：
1）用**法或解析法完成機構系統的運動方案設計，並用機構創新模型加以實現；
2）繪製出機構系統的運動簡圖，並對所設計的機構系統進行簡要說明。
1.培養學生的創新思維及創新設計能力
2.培養學生的機構及結構設計能力
3.培養學生的工藝設計及加工能力
1.各種工具機(車床、刨床、銑床、鑽床、沖床)
2.各種常用工具(每組一套工具箱，已配備各種常用工具)。
作品的創新設計步驟可分為3個階段：計畫階段、設計階段、加工製作階段。
計畫階段主要進行需求分析、市場**、可行性分析、確定設計引數及約束條件。在深入全面了解所要設計的問題後，列出詳細的要求明細表，作為設計、評價決策的依據，並提出合理的設計任務書。
在設計階段中，原理方案設計占有重要位置。原理方案設計是在功能分析的基礎上，利用各種物理原理，通過創新構思、搜尋探求、優化得出設計方案。設計方案(原理解)直接影響產品功能、效能指標、成本、質量，設計時應盡量運用所學的知識、經驗、創新能力，並對計畫階段的資料資訊進行分析、整理、構想出滿足功能要求的合理方案。
結構設計即確定零部件形狀、材料和尺寸，並進行必要的強度、剛度、可靠性設計。
結構設計後即可進行製作、加工、完成作品。
為了更好地尋求解法，可把設計產品(物件)的總功能分解為比較簡單的分功能(或稱一級分功能、二級分功能、……)，使輸入量和輸出量的關係更為明確、轉換所需的物理原理比較單
一、結構化後零件數量較少、因而較易求解，一般分解到能直接找到解法的分功能為止。通常按照解決問題的因果關係，或手段目的關係來分析分功能。如對於平口虎鉗，為了夾緊工件，必須施加壓力，前者是目的，後者是手段，沿著這個思路逐步進行分解。
、也可按照生產的空間順序或時間順序來分解、如汽水灌裝自動機的分功能包括：瓶、蓋、汽水的貯存與輸送、灌裝、加蓋、封口、貼商標、成品輸送。
1. 直覺法
直覺法是設計者憑藉個人的智慧型、經驗和創造能力，採用創造性思維方法來尋求實現各種分功能的原理解。
2. 調查分析法
設計者通過查閱文獻資料，包括專業書刊、專利資料、學術報告、研究生**等，掌握多種專業門類最新研究成果，這是解決設計問題的重要源泉。設計者通過研究大自然的形狀、結構變化過程，對動植物生態特點深入研究，必將得到更多的啟示，誘發出更多新的、可應用的原理解或技術方案，利用自然現象解決工程技術問題。調查分析已有的產品，如對同型別的樣機進行功能和結構分析，哪些是先進可靠的，哪些是陳舊落後、需要更新改進的，這對開發新產品、構思新方案，尋找功能原理解法大有益處。
圖1 機構一次增力功能元解法目錄
產品創新設計實驗指導書
產品創新設計 上機實驗指導書 機械工程學院工業設計系 2010年9月 實驗一建立三維模型 實驗學時 4 一 實驗目的 1 通過上機的練習，使學生初步了解繪製產品效果圖的軟體工具的使用方法，並掌握初步的造型設計技巧，熟悉軟體介面，初步掌握建模的方法 檔案的建立等命令。2 在手繪草圖的基礎上，進一步理解...
機構運動方案創新設計實驗指導書
實驗四 機構運動方案創新設計實驗 一 實驗目的 1 加深學生對機構組成理論的認識，熟悉杆組概念，為機構創新設計奠定良好的基礎 2 利用若干不同的杆組，拼接各種不同的平面機構，以培養學生機構運動創新設計意識及綜合設計的能力 3 訓練學生的工程實踐動手能力。二 實驗裝置及工具 1 機構運動方案創新設計實...
樂高機械人創新設計實驗指導書
班級 學號 姓名 武漢科技大學機械自動化學院 機械基礎實驗示範中心 2004.10 一 實驗目的 1 培養學生用創造性思維方法，設計 搭建新型的機構或裝置 2 引導學生運用樂高機械人套件，設計 製作智慧型機械人，提高學生的觀察分析 動手 創造能力，培養學生的參與 競爭 實踐與協作意識 3 加強學生對...