實(shí)驗(yàn)四、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、拼裝及運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1.認(rèn)識(shí)典型機(jī)構(gòu)
2.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)滿足不同運(yùn)動(dòng)要求的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)
3.拼裝機(jī)構(gòu)系統(tǒng)
4.對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)分析(位移、速度、加速度分析)
二、實(shí)驗(yàn)原理
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié),其中了解常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu),合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新的過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的需求(運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力),我們必須利用不同機(jī)構(gòu)的組合系統(tǒng)來(lái)完成。因此對(duì)于常用機(jī)構(gòu),如連桿機(jī)構(gòu),齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),帶、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)應(yīng)有充分的了解,在此基礎(chǔ)上,我們可以利用它們所在組合成我們需要的傳動(dòng)系統(tǒng)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見的運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)將以此為目標(biāo)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不僅僅有運(yùn)動(dòng)形式的要求,而且有運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的要求。因此我們必須對(duì)設(shè)計(jì)好的傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析(速度、加速度分析),使執(zhí)行構(gòu)件滿足運(yùn)動(dòng)要求(如工作行程與回程的速度要求,慣性力要求,工作行程要求等)。任何傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)都有其特點(diǎn),適應(yīng)于不同的工作要求和安裝位置,我們應(yīng)該學(xué)會(huì)在設(shè)計(jì)和拼裝中進(jìn)行系統(tǒng)分析和評(píng)估。
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可拼裝齒輪----桿組合機(jī)構(gòu)、凸輪組合機(jī)構(gòu)、不完全輪組合機(jī)構(gòu)、槽輪組合機(jī)構(gòu),齒輪----齒條組合機(jī)構(gòu)、鏈----齒輪組合機(jī)構(gòu)及棘輪組合機(jī)構(gòu)等。
三、實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由底座(安裝平臺(tái))、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)(槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)等)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶(鏈)傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)組成,以及動(dòng)驅(qū)動(dòng)組成。
※?特別注意:在擰緊螺釘?shù)倪^(guò)程中應(yīng)均勻旋緊切忌單邊擰緊,否則會(huì)損壞傳感器。
1.底座(安裝平臺(tái))的組成:
圖1安裝平臺(tái)的組成?
1、走條? 2、左垂直支撐? 3、橫梁組件? 4、內(nèi)六角圓柱頭螺釘M8X35?? 5、右垂直支撐
?6、支承角鋼? 7、直流電機(jī)? 8、電機(jī)帶輪? 9、走條螺母? 10、底板
左、右垂直支撐(2、5)有四條垂直于底板(10)且相互平行的直槽用于固定橫梁組件(3)。橫梁組件(3)可在水平、垂直方向根據(jù)安裝需要有級(jí)調(diào)整。走條(1)可在X、Y方向調(diào)整安裝位置。在直流電機(jī)(7)裝有電機(jī)帶輪(8)并用螺栓通過(guò)走條螺母(9)固定在走條(1),可沿走條(1)上的直槽方向調(diào)整。
橫梁組件由橫梁(1)、支承套(2)以及六角頭螺栓M6X40(3)等組成。橫梁(1)兩端各有1個(gè)M8的螺孔用于與左、右垂直支撐固定用, 橫梁(1)中有一橫槽用于安裝構(gòu)件的橫梁固定套或基座等。左端的方槽用于安裝滑塊。兩端的圓孔用于橫梁固定套通過(guò)用。
?圖2 橫梁組件
1、?橫梁? 2、支承套? 3、六角頭螺栓M6X40
2.回轉(zhuǎn)付的結(jié)構(gòu):
圖5回轉(zhuǎn)付Ⅲ???????????????? 圖6 回轉(zhuǎn)付Ⅳ
1、?曲柄? 2、導(dǎo)桿銷軸? 3、導(dǎo)桿銷套??? 1、大平墊8? 2、滑塊軸? 3、線位移連接塊
4、大平墊8? 5. 嵌件鎖緊螺母M8????????? 4、嵌件鎖緊螺母M8? 5、滑塊
回轉(zhuǎn)付Ⅰ(圖3):由桿Ⅰ、Ⅱ的套與回轉(zhuǎn)銷軸(3)組成,兩個(gè)嵌件鎖緊螺母M8(5)
用于控制軸向間隙。用于連桿與導(dǎo)桿、連桿與搖桿之間的連接。
回轉(zhuǎn)付Ⅱ(圖4):主要由橫梁固定套(4)的內(nèi)套與回轉(zhuǎn)軸(1)構(gòu)成。橫梁固定套(4)
上的槽可在圖二所示的橫梁組件的槽中根據(jù)需要移動(dòng)并可用小圓螺母M24×1.5(5)固定。回轉(zhuǎn)軸(1)的左端可通過(guò)連接套與光柵角位移相連另一端通過(guò)鍵(6)與回轉(zhuǎn)件相
連。嵌件鎖緊螺母M8(2) 用于控制軸向間隙。用于回轉(zhuǎn)件的運(yùn)動(dòng)與安裝。
回轉(zhuǎn)付Ⅲ(圖5):主要由導(dǎo)桿銷套(3)、固定在曲柄(1)的導(dǎo)桿銷軸(2)等組成。
用于導(dǎo)桿的連接,導(dǎo)桿銷套(3)既可在導(dǎo)桿銷軸(2)轉(zhuǎn)動(dòng)又可在導(dǎo)桿槽內(nèi)滑動(dòng)。嵌件鎖緊螺母M8(5) 用于調(diào)整導(dǎo)桿銷套(3)在導(dǎo)桿銷軸(2)上的軸向間隙。
回轉(zhuǎn)付Ⅳ(圖六):主要由鉸接在滑塊(5)孔內(nèi)的滑塊軸(2)(詳見圖二十二b)、嵌
件鎖緊螺母M8(4)等組成。滑塊(5)可在圖二所示的橫梁組件的槽內(nèi)滑動(dòng)。嵌件鎖緊螺母M8(4) 用于調(diào)整滑塊(5)在滑塊軸(2)上的軸向間隙。線位移連接塊(3)用于連接直線位移傳感器。
3.傳感器的安裝方法:
(1)光柵角位移傳感器的安裝方法:(見圖7) 用于測(cè)量回轉(zhuǎn)件或者擺動(dòng)件的角位移。
將光柵角位移傳感器(1)的止口套在角位移傳感器座(3)上并用十字槽盤頭螺釘
M3X12固定。根據(jù)被檢測(cè)件的位置調(diào)整圖二所示的橫梁組件的相對(duì)位置,通過(guò)連接塊
(4)用六角頭螺栓M8X30固定在橫梁組件上。彈性連接套(5)分別為L(zhǎng)=53、60、73三
種規(guī)格,根據(jù)傳感器與被檢測(cè)件間的軸向距離選定后用螺絲刀將卡箍(6)擰緊。
圖7光柵角位移傳感器的安裝
1、光柵角位移傳感器? 2、六角頭螺栓M8X30? 3、角位移傳感器座? 4、連接塊
5、彈性連接套? 6、卡箍
(2)直線位移傳感器的安裝方法:(見圖8)
將固定塊(5)、連接座(3)用內(nèi)六角圓柱頭螺釘M4X25固定在橫梁部件上。在允許
的范圍內(nèi)L盡可能的大以增加傳感器的穩(wěn)定性。將直線位移傳感器(1)放入連接座(3)的凹弧內(nèi)并將連接塊(2) 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M4X30(4)擰緊。
圖8 直線位移傳感器的安裝
1、直線位移傳感器? 2、連接塊? 3、連接座? 4、內(nèi)六角圓柱頭螺釘M4X30
5、固定塊?? 6、內(nèi)六角圓柱頭螺釘M4X25
本實(shí)驗(yàn)臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)有兩種方式:
①手動(dòng)控制:通過(guò)調(diào)節(jié)控制箱上的兩個(gè)調(diào)速按鈕調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
②軟件控制:在實(shí)驗(yàn)軟件中根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要來(lái)調(diào)節(jié)。
4.軟件說(shuō)明
軟件操作說(shuō)明如下:點(diǎn)擊可執(zhí)行文件就會(huì)進(jìn)入主界面。
主界面包括8個(gè)主菜單: 打開 、運(yùn)動(dòng)仿真、原理說(shuō)明、僅數(shù)字信號(hào)、僅模擬信號(hào)、數(shù)字和模擬信號(hào)、關(guān)于、退出。
點(diǎn)擊“退出”可以終止程序的運(yùn)行,點(diǎn)擊“關(guān)于”可以了解有關(guān)軟件版本的相關(guān)信息。點(diǎn)擊“原理說(shuō)明”可以了解實(shí)驗(yàn)原理。點(diǎn)擊“打開”可以打開以前所保存的文件。點(diǎn)擊“運(yùn)動(dòng)仿真”進(jìn)入仿真窗體:
?
?
?
?
?
參數(shù)檢測(cè)主要包括:數(shù)字和模擬信號(hào)的檢測(cè)。如果想同時(shí)檢測(cè)二者的信號(hào),選擇“數(shù)字和模擬信號(hào)”,如果只想檢測(cè)其中一個(gè)參數(shù),選擇“僅模擬信號(hào)”或“僅數(shù)字信號(hào)”。選擇后單擊進(jìn)入相應(yīng)的實(shí)測(cè)窗體:
?
?
?
?
1、實(shí)測(cè)窗體有“文件(F)”、“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(P)”、“調(diào)速(D)”、“操作(O)”、“工具(T)”和“幫助(H)”菜單。
???? (1)“文件(F)”下有“新建、打開、保存、打印、退出”五個(gè)子菜單,它們分別有“新建一個(gè)文件、打開一個(gè)已保存文件和退出此測(cè)試界面的功能。
(2)“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(P)”有“數(shù)字信號(hào)”、“模擬信號(hào)”、
“數(shù)字和模擬信號(hào)”菜單,分別具有單一測(cè)試數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)以及同時(shí)測(cè)試數(shù)字和模擬信號(hào)的功能。
(3)“調(diào)速(D)”有“加速”、“減速”、“停機(jī)”菜單,分別具有讓電機(jī)加速、減速、
停止的功能。
(4)“操作(O)”下有“采集”和“停止采集”菜單,分別有采集信號(hào)和停止采集信
號(hào)的功能。
(5)“工具(T)”下有“選項(xiàng)”子菜單,點(diǎn)擊出現(xiàn)選項(xiàng)卡,可以通過(guò)選擇“縱坐標(biāo)縮
放”、“角位移”、“直線位移”、“角位移采樣方向”對(duì)實(shí)測(cè)窗體進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。
還可以選擇“幫助”菜單來(lái)獲得相關(guān)的幫助信息
2、在菜單欄的下面有工具欄,工具欄上有很多的快捷圖標(biāo),只要把鼠標(biāo)停留在快捷圖標(biāo)上,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示它相應(yīng)的功能。通過(guò)快捷圖標(biāo)同樣可以完成菜單欄里的全部功能。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)特點(diǎn)
2.確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方式(回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、間隙運(yùn)動(dòng)等)
3.設(shè)計(jì)或選擇所要拼裝的機(jī)構(gòu)
4.看懂該機(jī)構(gòu)的裝配圖和零部件結(jié)構(gòu)圖
5.找出有關(guān)零部件,并按照裝配圖進(jìn)行安裝
6.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)正常后,用手撥動(dòng)機(jī)構(gòu),檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否正常
7.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)正常后,可將傳感器安裝在被測(cè)構(gòu)件上,并連接在數(shù)據(jù)采集箱接線端口上
8.打開采集箱電源,按“加速”鍵,逐步增加電機(jī)轉(zhuǎn)速,觀察機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)
9.打開計(jì)算機(jī),并進(jìn)入“檢測(cè)”界面,觀察相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況,如果有仿真界面內(nèi)提供的機(jī)構(gòu),則可按實(shí)際機(jī)構(gòu)的幾何參數(shù),對(duì)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真
10.實(shí)驗(yàn)完畢后,關(guān)閉電源,拆下構(gòu)件
五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析
2.對(duì)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析(有無(wú)急回特性,有無(wú)沖擊,最大行程等)
思考題:
1.系統(tǒng)由幾部分組成?
2.該系統(tǒng)安裝精度如何,可如何改善?精度誤差造成的運(yùn)動(dòng)失真的分析。
3.執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)如何?
4.系統(tǒng)可應(yīng)用在哪些機(jī)械系統(tǒng)中,有何優(yōu)缺點(diǎn)?
機(jī)械結(jié)構(gòu)及拼裝方式
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可拼裝齒輪----桿組合機(jī)構(gòu)、凸輪組合機(jī)構(gòu)、不完全輪組合機(jī)構(gòu)、槽輪組合機(jī)構(gòu),齒輪----齒條組合機(jī)構(gòu)、鏈----齒輪機(jī)組合構(gòu)及棘輪組合機(jī)構(gòu)等。
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用臺(tái)架式結(jié)構(gòu),機(jī)構(gòu)拼裝可在橫桿上裝配,不同的機(jī)構(gòu)采用部件式的裝配方式,各零部件之間的安裝位置可調(diào)。系統(tǒng)由一可調(diào)速直流機(jī)驅(qū)動(dòng),傳動(dòng)距離可調(diào)。安裝位置可根據(jù)需要調(diào)整。
1.齒輪傳動(dòng)----四桿組合機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ1.0--1),
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 齒輪傳動(dòng)????? 四桿機(jī)構(gòu)(大齒輪為曲柄)運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為搖桿。
可檢測(cè)搖桿及曲柄的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
2.齒輪傳動(dòng)----曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ1.0--2)
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 齒輪傳動(dòng)????? 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(大齒輪為曲柄),運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為滑塊。
可檢測(cè)曲柄及滑塊的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
3.齒輪傳動(dòng)----曲柄(導(dǎo)桿)搖桿組合機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ1.0--3)
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 齒輪傳動(dòng)?????? 六桿機(jī)構(gòu)(大齒輪為曲柄)運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為搖桿。
可檢測(cè)曲柄及搖桿的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
4.齒輪傳動(dòng)----曲柄(導(dǎo)桿)滑塊組合機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ1.0--4),
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 齒輪傳動(dòng)?????? 六桿機(jī)構(gòu)(大齒輪為曲柄)運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為搖桿。
可檢測(cè)曲柄及搖桿的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
5.槽輪機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ2.0)
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)??? 帶傳動(dòng)??? 撥桿???? 槽輪,運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為槽輪。
可檢測(cè)撥桿及槽輪的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
6.凸輪機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ3.0),
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 凸輪????? 推桿,運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為推桿。
可檢測(cè)凸輪及推桿的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
7.輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ7.0),
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 齒輪傳動(dòng)????? 撥桿?????? 棘輪,運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為棘輪。
可檢測(cè)棘的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
8.齒輪---齒條機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ8.0),
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 撥桿????? 大齒輪????? 齒條,運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為齒條。
可檢測(cè)齒條運(yùn)動(dòng)變化曲線。
9. 鏈傳動(dòng)---齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ9.0)
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 小齒輪????? 中齒輪????? 大齒輪,運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為大齒輪。
可檢測(cè)小齒輪及大齒輪的運(yùn)動(dòng)變化曲線。
10.不完全齒輪機(jī)構(gòu)(圖號(hào)為PCZ6.0)
其傳動(dòng)路線為:
電機(jī)????? 帶傳動(dòng)????? 不完全齒輪????? 完全齒輪,運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件為完全齒輪。
評(píng)論