一、 概述
機構運動方案創新設計是各類複雜機械設計中決定性的一步，機構的設計選型一般先通過作圖和計算來進行，一般比較複雜的機構都有多個方案，需要製作模型來試驗和驗證，多次改進後才能得到最佳的方案和引數。本實驗所用搭接試驗台能夠任意選擇平面機構型別，組裝調整機構尺寸等功能，能夠比較直觀、方便的搭接、驗證、除錯、改進、確定設計方案，較好地改善了在校學生對平面機構的學習和設計一般只停留在理論設計「紙上談兵」的狀況。
二、實驗目的
掌握機構創新模型的使用方法及實驗原理。
（1）訓練學生的工程實踐動手能力，培養學生創新意識及綜合設計的能力。
（2）加深對平面機構的組成原理及其運動特性的理解和感性認識。
三、實驗原理
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去的方法來組成，這是機構的組成原理，也是本實驗的基本原理。
杆組的概念、正確拆分杆組及拼裝杆組。
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目相等，因此機構均由機架、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，組成平面機構杆級的條件是：f=3n—2pl-ph=0。其中構件數n，高副數pl和低副數ph都必須是整數。由此可以獲得各種型別的杆組。
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級杆組共有五種形式如圖2-22所示。
iii級杆組形式較多，其中n=4，pl=6，圖2-23所示為機構創新模型已有的幾種常見的iii級杆組。
2． 正確拆分杆組
正確拆分杆組的三個步驟：
（1）先去掉機構中的區域性自由度和虛約束，有時還要將高副加以低代。
（2）計算機構的自由度，確定原動件。
（3）從遠離原動件的一端（即執行構件）先試拆分ii級杆組，若拆不出ii級組
時，再試拆iii極杆組，即由最低級別杆組向高一級杆組依次拆分，最後剩下原動件和機架。正確拆組的判定標準是：拆去乙個杆組或一系列杆組後，剩餘的必須仍為乙個完整的機構或若干個與機架相聯的原動件，不許有不成組的零散構件或運動副存在，否則這個杆組拆得不對。
每當拆出乙個杆組後，再對剩餘機構拆桿組，並按第（3）步驟進行，直到全部杆組拆完，只應剩下與機架相聯的原動件為止。
如圖2-24所示機構，先除去k處的區域性自由度，高副低帶，然後，按步驟（2）計算機構的自由度：f=1，並確定凸輪為原動件：最後根據步驟（3）的要領，先拆分出由構件4和5組成的ii級杆組，再拆分出由構件6和7及構件3和2，構件8和10組成的三個ii級杆組，最後剩下原動件1和機架9。
3．正確拼裝杆組
根據擬定的機構運動學尺寸，利用機構運動創新方案實驗台提供的零件按機構運動傳遞順序進行拼接。拼接時，首先要分清機構中各構件所佔據的運動平面，並且使各構件的運動在相互平行的平面內進行，其目的是避免各運動構件發生干涉。然後，以實驗台機架鉛垂面為拼接的起始參考面，所拼接的構件以原動構件起始，依運動傳遞順序將各桿組由裡（參考面）向外進行拼接。
四、實驗裝置及功用
機構運動方案創新設計實驗台裝置包括機架及其元件，分別詳述如下。
1．機架
實驗台機架如圖右所示機架中有5根鉛垂立柱，它們可沿ⅹ方向移動。移動時請用雙手推動、並盡可能使立柱在移動過程中保持鉛垂狀態。立柱移動到預定的位置後，用螺栓將立柱上、下兩端鎖緊（*安全注意事項：
不允許將立柱上、下兩端的螺栓卸下，在移動立柱前只需將螺栓擰松即可）。立柱上的滑塊可沿y方向移動。將滑塊移動到預定的位置後，用螺栓將滑塊緊定在立柱上。
按圖示方法即可在x、y平面內確定乙個固定點，這樣活動構件相對機將滑塊緊定在立柱上。按圖示方法即可在x、y平面內確定乙個固定點，這樣活動構件相對機架的連線位置就確定了。
2．其他元件
（1）凸輪和高副鎖緊彈簧凸輪基圓半徑為18mm，從動推桿的行程為30mm。從動件為正弦加速度運動規律；凸輪與從動件的高副形成是依靠彈簧力的鎖合，各4件。
（2）齒輪模數2，壓力角20°，齒數分別為34和42，兩齒輪中心距為76mm。各4件。
（3）齒條模數2，壓力角20°，單根齒條全長為422mm，為4件。
（4）槽輪撥盤兩個主動銷，為4件。
（5）槽輪四槽，為1件。
（6）主動軸動力輸入用軸，軸上有平鍵槽。l為5mm、20mm、35mm、50mm各4件，l為65mm，為2件。
（7）轉動副軸（或滑動） 主要用於跨層面（即非相鄰平面）的轉動副或動副的形成。l為5mm、30mm分別為6件、4件、3件。
（8）扁頭軸又稱從動軸，軸上無鍵槽，主要起支撐及傳遞運動的作用。l為5mm、20mm、35mm、50mm、65mm，分別為16件、12件、12件、10件和8件。
（9）主動滑塊外掛程式與主動滑塊座固聯，可組成做直線運動的主動滑塊。l為40mm、55mm，各一件。
（10）主動滑塊座與直線電機齒條固連形成主動件，且隨直線電機齒條作往復直線運動，為1件。
（11）連桿（或滑塊異向杆） 其長槽與滑塊形成移動副，其圓孔與軸形成轉動副。l為50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm，各8件。
（12）壓緊連桿用特製墊片將連桿固定在主動軸或固定軸上時用。ф6.5為16件。
（13）轉動副軸（或滑塊） 與固定轉軸塊配用時間可在連桿長槽的某一選定位置形成轉動副或做滑塊。l為5mm、20mm，各8件。
（14）轉動副軸（或滑塊） 用於兩構件形成轉動副或作滑塊用，為16件。
（15）帶墊片螺栓轉動副軸與連桿之間構成轉動副或移動副時用帶墊片螺栓連線，用於加長轉動副軸或固定軸的軸長，規格m6，為48件。
（16）壓緊螺栓轉動副軸或固定軸與連桿形成同一構件時用該壓緊螺栓連線，規格m6，為48件。
（17）運動構件層面限位套用於不同構件運動平面之間的距離限定，避免發生運動構件間的運輸干涉。l為5mm、15mm、30mm、45mm、60mm，分別35件、40件、20件、20件、10件。
（18） 帶**孔軸，用於旋轉電機，為3件。
（19） 主動軸帶輪小孔軸，用於主動軸，為3件。
（20）盤杆轉動軸盤類零件或與其他構件（如連桿）構成轉動副時用。l為20mm、35mm、45mm，分別為6件、6件、4件。
（21）固定轉軸塊用螺栓將固定轉軸塊鎖緊在連桿長槽上，構件可與該連桿在選定位置形成轉動副，為8件。
（22）加長連桿和固定凸輪彈簧用螺栓、螺母用於兩桿加長時鎖緊的連線件，固定彈簧，m10，各為18件。
（23）曲柄雙連桿部件偏心輪與活動圓環形成轉動副，且已製作成一組合件，為4件。
（24）齒條導向板將齒條夾緊在兩塊齒條導向板之間，可保證齒輪與齒條的正常嚙合，為8件。
（25）轉動副軸（或滑塊） 軸的扁頭主要用於兩構件形成轉動副；軸的圓頭主要用於兩構件形成移動副，或做滑塊時用，為16件。
（26）安裝電機座行程開關座用內六角螺栓、平墊標準件m8×25，ф8，各32件。
（27）內六角螺釘標準件m6×15，為2件，用於將主動滑塊固定在直線電機齒條上。
（28）內六角緊定螺釘標準件m6×6，為18件。
（29）滑塊已與機架相連支撐軸，並在機架平面內沿鉛垂方向上下移動，為64件。
（30）壓緊立柱特製平墊已與機架相連，用於固定立柱。ф9，為40件。
（31）固定立柱上滑塊用特製螺母已與機架相連，m6，為64件。
（32）固定電機用特製螺母卡在機架的長槽內，可輕鬆檸緊螺栓固定電機座，為18件。
（33）行程開關支座 2件，並配內六角頭螺栓平墊，m5×15，ф5，各4件。用於行程開關與其座的連線，行程開關的安裝高度可在長孔內進行調節。
（34）平墊片使軸相對機架不轉動時用，ф17，為20件。
（35）防脫螺母防止軸從機架上脫出，m12，為76件。
（36）轉速電機座已與電機相連，為3件。
（37）直線電機座已與電機相連，為1件。
（38）平鍵主動軸與帶輪的連線，3×15，為20件。
（39）直線電機控制器與行程開關配用，可控制直線電機的往復運動行程。前面板為led顯示方式，當控制器的前面板與操作者是面對面的位置關係時，控制器上的發光管指示直線電機齒條的位移方向。控制器的後面板上置有電源引出線及開關，與直線電機相連的4芯插座、與行程開關相連的5芯插座和2a保險管，為1件。
（40）帶標準件，o型，為3件。
（41）直線電機 120mm/s，10r/min。直線電機安裝在實驗台機架底部，並可沿機架底部的長形槽移動電機。直線電機的長齒條為機構輸入直線運動的主動件。
在實驗中，允許齒條單方向的最大直線位移為300mm，可根據主動滑塊的位移量確定直線電機兩行程開關的相對間方向的最大直線位移為300mm，可根據主動滑塊的位移確定直線電機兩行程開關的相對間距，並且將兩行程開關的最大安裝間距限制在300mm範圍內。
直線電機控制器使用注意事項：根據主動滑塊移動的距離，通過改變離直線電機較遠的行程開關，來調節齒條（相當於滑塊）往復運動行程，其可調節的最大行程不得大於400mm。
故障排除當接通電源開關，電機不執行，可能是前面板上保護電機的熔斷器（2.5a）燒斷。及時告訴指導老師更換新的2.5a熔斷器。
*注意：未拼接機構運動前、預設直線電機的工作行程後，請務必調整直線電機行程開關的高度，以確保電機行程開關的靈活動作，從而防止直線電機齒條脫離電機主體，防止組裝零件的損壞及人身安全。
3、工具
提供m5、m6、m8內六角扳手各2件、150mm-200mm活動扳手各1件、1m捲尺。鉛筆、紙張自帶。
五、實驗步驟
（1）掌握實驗原理。
（2）熟悉機構組合創新實驗台使用方法。
（3）選擇實驗教師提供的機構運動方案或課前自擬機構運動方案作為機構組合實驗內容。
（4）將擬定的機構運動方案根據機構組成原理按杆組進行正確拆分，並用機構簡圖表示出來。
（5）正確拼裝杆組機構運動方案。
（6）完成實驗報告。
機構運動方案創新設計實驗報告
西安工業大學機構運動方案創新設計實驗報告 一 實驗目的 1 培養學生對機械系統運動方案設計的整體認識，培養學生的創新意識 綜合設計及工程實踐動手能力 2 通過機構的拼接，可以發現一些基本機構及機械設計中的典型問題，通過解決問題，可以對運動方案設計中的一些基本知識點融會貫通，對機構系統的運動特性有乙個...
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...
機械創新設計方法實驗報告
班級機械四班 姓名趙巨集武 學號 0830 指導教師 2011年 4 月 20 日 實驗題目 糕點切片機 姓名趙巨集武成績 實驗日期批閱教師 同組成員批閱日期 一 實驗目的 設計一種糕點切片機，通過改變糕點的直線間歇移動速度或每次間隔的輸送距離可以很方便的切出不同厚度的糕片。二 所選課題的功能原理與...