实验五 平面连杆机构创新设计实验

《平面连杆传动机构》作业设计方案一、设计要求1. 设计一个平面连杆传动机构，实现输入轴的旋转运动转换为输出轴的直线往来运动。

2. 输出轴的往来运动幅度为20mm，速度为20mm/s。

3. 设计要思量传动效率、结构稳定性和工作可靠性。

4. 设计要求符合机械设计原理和相关标准规范。

二、设计方案1. 选择机构类型：平面连杆传动机构2. 确定输入轴和输出轴位置：输入轴为旋转轴，输出轴为直线往来轴。

3. 确定连杆长度：根据输出轴的往来运动幅度确定连杆长度。

4. 确定连杆位置：根据输入轴和输出轴位置确定连杆位置，保证连杆在运动过程中不会发生干涉。

5. 确定连杆角度：根据输入轴和输出轴位置确定连杆角度，保证连杆在运动过程中不会发生过大的角度变化。

6. 确定传动比：根据输出轴的速度要求确定传动比，选择合适的齿轮传动或皮带传动。

7. 确定传动方式：根据传动效率要求选择合适的传动方式，保证传动效率高。

8. 确定传动元件：选择合适的齿轮、链条或皮带等传动元件，保证工作可靠性和结构稳定性。

9. 进行动力学分析：进行连杆传动机构的动力学分析，验证设计方案的合理性和可行性。

10. 进行结构优化：根据动力学分析结果进行结构优化，提高传动效率和工作可靠性。

三、设计计算1. 连杆长度计算：根据输出轴的往来运动幅度确定连杆长度。

2. 传动比计算：根据输出轴的速度要求确定传动比。

3. 传动效率计算：根据传动方式确定传动效率。

4. 动力学分析：进行连杆传动机构的动力学分析，验证设计方案的合理性和可行性。

5. 结构优化：根据动力学分析结果进行结构优化，提高传动效率和工作可靠性。

四、设计方案优势1. 结构简单：采用平面连杆传动机构，结构简单，易于制造和维护。

2. 传动效率高：通过传动方式和结构优化，传动效率高。

3. 工作可靠性高：通过结构优化，保证机构工作可靠性。

4. 运动稳定性好：通过连杆角度和位置的确定，保证机构运动稳定性。

五、结论本设计方案基于平面连杆传动机构，实现了输入轴的旋转运动转换为输出轴的直线往来运动，满足了设计要求。

平面机构运动方案设计与拼装实验报告实验报告：平面机构运动方案设计与拼装一、实验目的：掌握平面机构运动方案的设计和拼装方法，加深对平面机构运动学的理解。

二、实验原理：平面机构是由连杆、轴、铰链等构成的一种机械装置。

为了实现特定的运动，需要合理设计机构的结构和连接方式。

平面机构的设计和拼装涉及到如下几个方面：1.运动类型的确定：根据具体要求，需要确定机构的运动类型，包括偏转、转动、摆动等。

2.运动副的选择：根据运动类型，选择合适的运动副，如直线副、旋转副、曲线副等。

3.副序的设计：根据运动副的选择，设计副序，包括副序的顺序、副序的布置位置等。

4.运动参数的确定：根据设计要求，确定运动参数，如运动角度、轨迹等。

5.装配设计：根据副序和运动参数，确定机构的结构和装配方式。

三、实验仪器和材料：1.平面机构组件：连杆、轴、铰链等。

2.设计工具：如CAD软件等。

3.实验平台：如支架、夹具等。

四、实验步骤：1.确定运动类型：根据实验要求，确定平面机构的运动类型。

例如，假设要设计一个能够实现偏转运动的机构。

2.选择运动副：根据运动类型，选择合适的运动副。

例如，选择旋转副作为运动副。

3.设计副序：根据运动副的选择，设计副序。

例如，将连杆放置在平面上，并设计一个垂直于连杆的铰链连接连杆和轴。

4.确定运动参数：根据要求，确定运动参数，如偏转角度。

5.进行装配设计：根据副序和运动参数，进行装配设计，确定机构的结构和装配方式。

例如，将连杆和轴固定在支架上，并通过铰链连接连杆和轴。

6.进行拼装：根据装配设计，将机构的各个组件进行拼装。

7.进行运动测试：测试机构是否能够实现设计要求的运动。

五、实验结果和分析：通过以上步骤，我们设计并拼装了一个能够实现偏转运动的平面机构。

在运动测试中，机构能够按照设计要求实现偏转运动。

这表明我们的设计和拼装是成功的。

六、实验总结：通过本次实验，我们掌握了平面机构运动方案的设计和拼装方法，并加深了对平面机构运动学的理解。

实验16 平面连杆机构的创新设计16.1 实验目的1.加深对机构组成原理和机构运动方案设计的认识；2.了解平面连杆机构的应用；3.培养创新意识和机构创新设计能力；4.了解专利检索方法。

16.2 实验设备和工具创新组合模型一套（或Fischer创意模型若干）。

16.3 实验要求和内容玻璃窗启闭机构创新设计。

设计要求：1)窗扇外形长宽尺寸为mm800 （根据模型中构件模块尺寸情况，可按比例缩小或放大），mm400采用平面连杆机构实现其启闭；90；2)窗扇可自窗槛开启3)操纵窗扇启闭的平面连杆机构有一个引动件（即原动件），并能支持窗扇的重量；4)连杆机构必须具有良好的传动性能（即较大的传动角）；5)窗扇在关闭位置时，连杆机构的所有部分必须隐蔽在窗扇与窗槛之间，且不能延伸至窗槛外侧，延伸至室内的部分亦应尽可能小。

设计内容：1)确定机构运动方案，绘制机构简图；2)机构运动设计，确定各构件运动尺寸；3)利用模型提供的构件和运动副模块搭接出实物机构，并进行运动效果的评价。

要求检索相关专利，以供参考。

16.4 参考方案图16.1 铰链四杆机构运动方案图16.2 曲柄滑块机构运动方案四杆机构运动方案：如图16.1和16.2所示。

前者采用铰链四杆机构，引导构件为连杆3（即窗框），当窗框由全开位置回到关闭位置时需对其施加转矩，且整个窗框的重量仅由连杆3承受；后者采用曲柄滑块机构，引导构件为连杆3（即窗框），滑块可沿窗槛移动，因而可支持窗框的重量，但关闭窗框仍需作用一转矩。

六杆机构运动方案：如图16.3至16.5（均已有实际应用）。

(a) 装置示意图(b) 机构示意图图16.3 司蒂芬Ⅲ型六杆机构运动方案(a) 装置示意图(b) 机构示意图图16.4 司蒂芬Ⅲ型六杆机构（贝莱机构）运动方案（1969年美国专利）(a) 装置示意图(b) 机构示意图图16.5 司蒂芬Ⅰ型六杆机构运动方案（1957年美国专利，船舱窗用）16.5 实验报告(1) 填写完成下表内容简要说明：(2) 实验心得和建议。

平面连杆机构设计与特性分析实验记录心得体会
在进行平面连杆机构设计与特性分析实验时，我对该实验的内容和过程有了更深刻的理解和体会。

首先，在设计平面连杆机构时，我学会了根据要求选择适当的材料和构件，确保机构的稳定性和可靠性。

我注意到，合理的设计可以提高机构的工作效率和精度，同时减少能量损失。

其次，在特性分析过程中，我掌握了使用相关测试仪器和软件的方法。

通过对机构的运动学和动力学特性进行测量和分析，我能够准确地评估机构的性能和工作状态。

这对于优化机构设计和提升工作效率至关重要。

实验中，我还学会了合理规划实验过程，确保实验结果的准确性和可靠性。

我注意到，实验中的数据采集和记录对于后续的分析和比较是不可或缺的。

因此，我始终保持仔细和谨慎，避免任何可能引起误差的因素。

通过这次实验，我意识到平面连杆机构设计与特性分析是一项复杂而重要的工作。

只有通过深入的理论学习和实践探索，我们才能更好地理解和应用这些知识。

我深感自己在这方面还有很多需要学习和提升的空间，将继续努力进一步提高自己的专业能力。

《平面连杆传动机构》作业设计方案第一课时一、设计背景平面连杆传动机构是机械学中一个重要的探究领域，其在各种机械装置中都有广泛应用。

在本次作业中，我们将设计一个由连杆组成的机构，通过传动来实现特定的运动功能。

这将有助于加深对平面连杆传动机构的理解，培育同砚的设计和分析能力。

二、设计目标1. 设计一个平面连杆传动机构，使其能够实现简易的往来运动。

2. 通过计算和仿真，验证设计的合理性，并分析其运动规律。

3. 培育同砚的设计思维和团队合作能力。

三、设计方案1. 机构结构设计：选择适当的毗连方式和材料，设计出符合要求的平面连杆传动机构结构。

2. 运动规律分析：利用计算机帮助软件，对机构进行运动学分析，验证设计的准确性，并猜测机构的运动规律。

3. 试验验证：通过搭建实物模型，进行试验验证，观察机构的运动状况，并收集数据进行分析。

4. 结果展示：将设计方案和试验结果进行总结，撰写报告并进行展示，分享设计阅历和心得。

四、工作流程1. 确定设计方案：依据要求和目标确定设计方案，并分工合作。

2. 结构设计：详尽设计机构结构，包括连杆的尺寸和毗连方式等。

3. 运动学分析：利用计算机软件进行运动学分析，验证设计的正确性。

4. 试验搭建：搭建实物模型，进行试验验证，观察机构的运动状况。

5. 数据分析：收集试验数据，进行分析，总结结果。

6. 报告撰写：撰写设计报告，展示设计过程和结果。

五、预期效果1. 深度理解平面连杆传动机构的原理和设计方法。

2. 培育同砚的设计能力和分析能力。

3. 提高团队合作认识和沟通能力。

六、总结通过本次作业设计，同砚将能够深度了解平面连杆传动机构的原理和设计方法，培育实际操作能力和团队合作能力，为将来的机械设计和探究奠定基础。

期望同砚能够在作业过程中不息进修和成长，为将来的机械领域贡献自己的力气。

第二课时一、设计背景及目标平面连杆传动机构是一种常见的机械结构，具有简易、高效、运动平稳等特点，广泛应用于各种机械设备中。

平面机构组装实验报告平面机构是一个由连杆和连接点相互交互作用的组合。

它可以实现给定输入端的固定输出。

本次实验的目的是通过组装平面机构，了解机构的组成和工作原理。

实验材料和设备包括：1. 连杆：直线连杆、摇杆和曲柄连杆。

2. 连接点：铰链和滑块。

3. 设备：活动底座、张力计和角度计。

实验步骤如下：1. 将活动底座放置在实验台上，确保底座平稳。

2. 将直线连杆的一端插入活动底座上的孔中，使其能够自由运动。

3. 在直线连杆的另一端安装滑块，确保滑块能够在直线连杆上自由滑动。

4. 将摇杆的一端与直线连杆的滑块连接，使得摇杆能够在滑块上方旋转。

5. 将曲柄连杆的一端与摇杆的另一端连接，使曲柄连杆能够在摇杆周围旋转。

6. 在曲柄连杆的另一端安装铰链，使铰链能够自由旋转。

7. 将张力计固定在铰链上，用以测量机构的受力情况。

8. 将角度计固定在曲柄连杆上，用以测量机构的运动角度。

实验结果及分析：通过对机构的组装，我们成功地搭建出了一个平面机构。

在实验过程中，我们首先观察到了直线连杆的运动规律。

当摇杆转动时，直线连杆上的滑块会做直线运动，且滑块与直线连杆的相对位置是固定的。

这表明直线连杆可以将摇杆的旋转运动转化为直线运动。

然后，我们观察到了摇杆的运动规律。

当曲柄连杆转动时，摇杆会绕滑块上的铰链旋转，且摇杆的摆动角度与曲柄连杆的转动角度相等。

这表明摇杆可以将曲柄连杆的旋转运动转化为摆动运动。

最后，我们观察到了曲柄连杆的运动规律。

当曲柄连杆转动时，整个机构会随之运动。

曲柄连杆的转动角度越大，整个机构的运动幅度也会越大。

这表明曲柄连杆是整个机构的运动产生源。

通过张力计的测量，我们还可以得到机构在运动过程中的受力情况。

当曲柄连杆转动时，张力计会受到一定的拉力。

随着曲柄连杆的转动角度增大，拉力也会增大。

这表明机构在运动过程中会产生一定的力学作用。

总结：通过本次实验，我们成功地组装了一个平面机构，并观察了机构的运动规律和受力情况。

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. 培养学生的工程实践动手能力；3. 培养学生创新意识及综合设计能力。

二、 设备和工具1 .机构运动方案创新设计实验台；2. 工具箱一套；3. 自备三角板、圆规和草稿纸等文具。

三、 实验前的准备工作1. 预习实验，掌握实验原理，初步了解机构创新模型；2. 选择设计题目，初步拟定机构系统运动方案。

四、 实验原理任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到原动件和机架上的方 法来组成，这是机构的组成原理，也是本实验的基本原理。

1. 杆组的概念由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度 相等，因此机构均由机架、原动件和自由度为零的从动件通过运动副联结而成。

将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组(简 称杆组)。

根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F = 3n - 2P L - P H =0 (4-1)式中：n 为杆组中的构件数；P L 为杆组中的低副数；P H 为杆组中的高副数。

由于构件数和运动副数目均应为整数，故当n 、P L 、P H 取不同数值时，可得各 类基本杆组。

当P H =0时，杆组中的运动副全部为低副，称为低副杆组。

由于有F = 3n - 2P L - 2 P n ——LP H =0，故 3，贝m 应当是2的倍数，而P L ®当是3的倍数，即n ： 2、4、6……，P L =3、6、9……。

当n=2, P L =3时，基本杆组称为II 级组。

II 级组是应用最实验平面机构运动方案创新设计实验多的基本杆组，绝大多数的机构均由II级杆组组成，II级杆组可以有下图所示的五种不同类型:图4—1平面低副II级杆组n=4, P L =6的杆组形式很多，如图6 —2所示为常见的III级杆组。

图4—2平面低副I级杆组2、正确拆分杆组从机构中拆出杆组具有三个步骤：1）先去掉机构中的局部自由度和虚约束；2）计算机构的自由度，确定原动件；3）从远离原动件的一端开始拆分杆组，每次拆分时，要求先试着拆分II 级组，没有II组时，再拆分III级组等高一级杆组，最后剩下原动件和机架。