机械方案创意实验教程2006版VIP专享VIP免费

“机械方案创意设计模拟实施”实验教程西南交通大学卢存光著1机械方案创意设计模拟实施实验教程西南交通大学国家级机械基础实验教学示范中心2006年3月第五章机构创新设计实验15机械方案创意设计模拟实施实验一、实验目的（1）加深学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性。（2）培养学生运用实验方法，研究、分析机械的初步能力。（3）培养学生运用实验方法，自行构思创新、试凑选型机械运动方案，调整、优化机构参数，进而验证、确定机械运动方案和参数。（4）使学生了解（教材未涉及的）构件干涉问题及其解决方法。（5）培养学生用电机、控制盒等电气元件和气缸、电磁阀、调速阀、空气压缩机等机械方案创意设计模拟实施实验教程2气动元件组装出动力源，对机械进行动力驱动和控制的初步能力。（6）培养学生动脑创新设计，进而动手付诸工程实践的综合能力。二、实验内容成功的设计往往始于方案的创新，而机械运动方案的选择至今缺乏实用化的理论导向。本实验的核心是以西南交通大学研制的“机械方案创意设计模拟实施实验仪”为设计手段，针对有工程背景和一定难度的设计题目，指导学生使用该实验仪的多功能零件，进行积木式组合调整，从而让学生自己构思创新、试凑选型机械设计方案，亲手按比例组装实物机构模型，亲手安装电机并连接电路，亲手安装气缸并组装气动系统；模拟真实工况，动态操纵、演示、观察机构的运动情况和传动性能；通过直观调整机械方案、构件布局、连接方式及尺寸以及更改动力和控制系统，来验证和改进设计，使该模型机构能够灵活、可靠地按照设计要求运动到位。也就是通过创意实验——模拟实施环节来实现培养学生创新动手能力的教学改革目标。三、实验设备及材料（1）机械方案创意设计模拟实施实验仪。（2）系列转速微型电动机、四路电气控制盒、负载线和其他电气辅件。（3）系列行程微型气缸、过滤减压器、电磁换向阀、调速阀、气管和空气压缩机等气动元件及辅件。（4）螺丝、螺母、垫圈等紧固件。（5）钢板尺、量角器等量具和扳手、钳子、螺丝刀等工具。（6）吹塑纸。四、实验原理（1）机构的组成和运动学原理。（2）直流电机、双作用式气缸的驱动和控制的原理。五、实验步骤（1）针对设计题目，学生初步构思选型机械系统运动方案和电气或气动驱动控制方案，绘出草图。（2）教师指导学生使用“机械方案创意设计模拟实施实验仪”的多功能零件，按照学生自己的草图，先在桌面上进行机构的初步试验摆放，这一步的目的是进行构件的总体布局和合理分层。总体布局以机械原理课程知识为导向。而课程尚未涉及的合理分层，一方面为了使各个构件在相互平行的平面内运动，另一方面为了避免各个构件、各个运动副之间发生运动干涉。（3）教师指导学生按照上一步骤试验的布局和分层方案，使用实验仪的多功能零件，从最里层开始，依次将各个构件组装连接到机架上。其中选取、调整各种零部件，组装连接为各种机构的方法，详见“六、实验方法指导”。（4）教师指导学生根据输入运动的形式选择原动件。若输入运动为转动（工程实际3机械方案创意设计模拟实施实验教程中以柴油机、电动机等为动力的情况），可选用主动定铰链轴或蜗杆为原动件；若输入运动为移动（工程实际中以油缸、气缸等为动力的情况），可选用适当行程的气缸为原动件。具体的组装连接方法详见“六、实验方法指导”。（5）教师指导学生试用手动的方式摇动或推动原动件，观察整个机构各个杆、副的运动，在原动件的整个行程内都没有发生杆、副干涉和“憋劲”现象，全都畅通无阻之后，才可以安装电机通过软轴联轴器与主动定铰链轴或蜗杆相连，或安装气动组件与气缸相连，进而连接电气电路和空气压缩机。电机和气动组件、空气压缩机以及配套的电气控制系统的组装连接方法详见“六、实验方法指导”。（6）教师指导学生检查无误后，打开电源，用电气控制盒操纵驱动机构的运动。（7）教师指导学生通过动态观察机构系统的运动，对机构系统的运动到位情况、运动及受力特性作出定性的分析和评价。一般包括如下几个方面：①各个杆、副是否发生干涉；②有无“憋劲”现象；③输入转动的原动件是否曲柄；④...