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三維空間機(jī)構(gòu)創(chuàng)新拼裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)，運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)
2025-11-26 09:00
DB-LG21 三維機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)
實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀圖（僅供參考具體以實(shí)物為準(zhǔn)）
一、 實(shí)驗(yàn)臺(tái)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀圖（僅供參考具體以實(shí)物為準(zhǔn)）
1、思維超前
三維機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)根據(jù)創(chuàng)造性思維原理和機(jī)構(gòu)組成原理設(shè)計(jì)，是新一代綜合性智能化實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備。學(xué)生通過機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)所萌發(fā)的創(chuàng)造性思維可以從本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上得以實(shí)現(xiàn)。并通過與電子和控制設(shè)備的緊密結(jié)合，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)還可作為機(jī)電專業(yè)、自動(dòng)化等專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)檢測(cè)技術(shù)、工程控制技術(shù)、程序設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可謂是一機(jī)多用。
2、虛擬設(shè)計(jì)
為了方便教學(xué)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)現(xiàn)代三維CAD/CAE技術(shù)在機(jī)械專業(yè)教學(xué)中的重要地位，全面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)臺(tái)在軟件上提供了一個(gè)三維虛擬設(shè)計(jì)的平臺(tái)。學(xué)生可以通過簡(jiǎn)明易用的界面將自己的創(chuàng)新思維，創(chuàng)新設(shè)計(jì)立即在這個(gè)虛擬平臺(tái)上裝配出來，生成三維裝配效果圖。虛擬平臺(tái)融入了先進(jìn)的CAE技術(shù)，使得學(xué)生能夠?qū)⒆约貉b配的虛擬機(jī)以動(dòng)畫的形式進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和驗(yàn)證。虛擬機(jī)還提供了對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中各個(gè)參數(shù)的虛擬儀器測(cè)試，直接以曲線圖的方式顯示出來，可讓學(xué)生通過真實(shí)裝配后測(cè)出的數(shù)據(jù)和虛擬儀器的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到一個(gè)實(shí)際工程和理論計(jì)算之間差異的感性認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
3、重基礎(chǔ)遵原理
通過三維機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)拼裝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可進(jìn)一步掌握機(jī)構(gòu)組成原理，熟悉桿組概念學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度并判斷機(jī)構(gòu)是否有確定的運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)軟件上顯示的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線進(jìn)行定量的分析得到運(yùn)動(dòng)件各主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，為學(xué)習(xí)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
4、方案齊全、多學(xué)科融合
本三維機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)既有組成機(jī)構(gòu)的低副桿組、高副桿組及組成這些桿組的各構(gòu)件、機(jī)架和其他輔助連接件等。也有機(jī)械傳動(dòng)等內(nèi)容，可拼裝連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)以及由它們組合成的性能各異、平面的、空間的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，培養(yǎng)了學(xué)生機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用高精度的傳感器，使得在機(jī)械平臺(tái)的基礎(chǔ)上，組成各種工程控制的實(shí)驗(yàn)，比如通過組合機(jī)構(gòu)不同輸入輸出的測(cè)定，計(jì)算系統(tǒng)傳遞函數(shù)，作為了解自動(dòng)控制系統(tǒng)組成的平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)多種閉環(huán)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。多學(xué)科的交叉融合在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上能夠得到良好的體現(xiàn)。
5、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
本三維機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以測(cè)試原動(dòng)件和執(zhí)行構(gòu)件以及中間任意構(gòu)件的位移、速度、加速度。無論構(gòu)件是轉(zhuǎn)動(dòng)還是移動(dòng)，計(jì)算機(jī)都能準(zhǔn)確地反應(yīng)這些機(jī)構(gòu)的參數(shù)，對(duì)已知機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證分析；也可測(cè)試創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，為動(dòng)力學(xué)分析提供依據(jù)；它實(shí)際上可以取代所有市場(chǎng)上凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、萬向聯(lián)軸節(jié)等各種平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)，為實(shí)驗(yàn)室節(jié)約大批資金和寶貴的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。
6、三維空間
三維機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)滑桿采用縱向可拆卸立柱，可轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套夾緊滑塊使運(yùn)動(dòng)副位置改變和方向改變,以及增減非常方便，靈活、巧妙的設(shè)計(jì)，使拼裝在三維空間內(nèi)進(jìn)行，即可拼裝平面機(jī)構(gòu)，也可拼裝如圓錐齒輪、蝸輪蝸桿、螺旋齒輪、空間連桿機(jī)構(gòu)等。空間機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)層次分明。增減立柱適用不同復(fù)雜程度機(jī)構(gòu)的需要，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單時(shí)，不會(huì)有多余的立柱妨礙裝配動(dòng)作和遮擋學(xué)生視線。
7、巧妙利用力學(xué)原理
實(shí)驗(yàn)臺(tái)支承采用偏心夾緊原理固定方法極為巧妙，既方便又可靠，為實(shí)驗(yàn)節(jié)省了大量時(shí)間；零部件之間的互換性良好，裝拆方便、快速，連接簡(jiǎn)單可靠，效率高。
8、追求細(xì)節(jié)，綜合設(shè)計(jì)
為了使實(shí)驗(yàn)臺(tái)的裝配高度滿足人體所需的最佳位置，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)。從實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體設(shè)計(jì)上納入人機(jī)工學(xué)中的省工原理、美學(xué)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、智能化設(shè)計(jì)，造型美觀。
9、服務(wù)周到
隨實(shí)驗(yàn)臺(tái)配備使用說明書、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)光盤,隨機(jī)所有實(shí)驗(yàn)用工具。對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)機(jī)的用戶本公司網(wǎng)站上提供及時(shí)更新的動(dòng)畫，虛擬樣機(jī)的下載，支持對(duì)軟件的升級(jí)。
二、 所開實(shí)驗(yàn)
1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)
2、空間、平面機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
3、機(jī)構(gòu)組成原理拼裝實(shí)驗(yàn)
4、組合機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)
5、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性實(shí)驗(yàn).
6、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化實(shí)驗(yàn).
7、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的拼裝實(shí)驗(yàn)
8、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)
本實(shí)驗(yàn)臺(tái)除了可以拼裝典型的四桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、定軸輪系、棘輪機(jī)構(gòu)、鏈輪機(jī)構(gòu)外,還可結(jié)合萬向連軸節(jié)可以拼裝50種以上的組合方案,為學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)和二次開發(fā)提供了一個(gè)完美平臺(tái)。另一方面，系統(tǒng)提供的軟件平臺(tái)有著良好的交互性，除了提供虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)外，軟件有一套數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，能夠得到直觀、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線，正是這一特點(diǎn)使得本實(shí)驗(yàn)臺(tái)在機(jī)電、自動(dòng)控制這一交叉學(xué)科領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。具體實(shí)驗(yàn)方案請(qǐng)參考隨機(jī)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.
三、 基本配置
3.1 組合機(jī)架
如下圖3.1:
圖3.1組合機(jī)架的三維效果圖
1、底座 2、角鐵 3、方立柱 4、M20螺母(墊) 5、橫梁
6、橫梁偏心套(大偏心套) 7、橫梁滑塊 8、圓立柱 9、立柱偏心套(小偏心套)
10、立柱滑塊 11、立柱固定滑塊 12、減速電機(jī)
組合機(jī)架是實(shí)驗(yàn)的主體，由底座、框架、立柱和滑塊組成。底座采用鑄件，造型美觀，剛性好；框架鍍鉻，結(jié)構(gòu)符合美學(xué)原理；立柱和滑塊裝拆方便，移動(dòng)靈活；它們?cè)诓煌奈恢媒M合，使得運(yùn)動(dòng)副位置可在框架的三維空間內(nèi)隨意改變。
3.7 帶傳動(dòng)
帶傳動(dòng)放在高速級(jí)采用V帶傳動(dòng)
3.8 鏈傳動(dòng)
直徑不同兩鏈輪及相關(guān)鏈條08A
3.9 輸入、輸出的轉(zhuǎn)角和位移數(shù)采裝置
測(cè)試主動(dòng)件回轉(zhuǎn)副和所有從動(dòng)件的回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副的位移，輸入計(jì)算機(jī)得出速度、加速度的實(shí)時(shí)曲線和實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。
*注：為了裝配方便，可在各個(gè)參與實(shí)驗(yàn)的零部件上打印號(hào)，打印號(hào)編碼軸類零件Z**，齒輪C**,其他盤類P**,桿類G**，部件B**。各部件詳細(xì)的打印號(hào)見零部件清單。
四、 裝配實(shí)例
4.1 虛擬裝配實(shí)例
五、 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成
本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖如下圖5.1所示,它由以下設(shè)備組成:
圖5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖
(1)三維機(jī)構(gòu)---可參照所提供的實(shí)驗(yàn)光盤、相關(guān)典型機(jī)構(gòu)裝配圖,也可根據(jù)學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案;
(2)同步脈沖發(fā)生器(光柵角位移傳感器);
(3)3DMC-Ⅱ型數(shù)據(jù)采集箱(單片機(jī)檢測(cè)系統(tǒng));
5.2 實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)
(1)精密光柵角位移傳感器2個(gè)：
PSB-1000P/360P 測(cè)從動(dòng)件
PIB-360P 測(cè)主動(dòng)件
(2)3DMC-Ⅱ?qū)嶒?yàn)儀（單片機(jī)測(cè)試系統(tǒng)）
(3)直流電機(jī)額定功率: 60W
(4)電機(jī)調(diào)速范圍: 電機(jī)調(diào)速為數(shù)控方式,可以通過控制面板按鈕調(diào)節(jié)或通過計(jì)算機(jī)軟件控制,調(diào)速范圍為0-80r/min;
(5)電源 220V/50HZ
(6)實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸: 長(zhǎng)×寬×高=1100×500×100
(7)實(shí)驗(yàn)桌尺寸: 長(zhǎng)×寬×高=1120×600×700
零部件清單：
| 序號(hào) | 零件名稱 | 數(shù)量 | 序號(hào) | 零件名稱 | 數(shù)量 |
| 1 | 等加速等減速凸輪 | 1件 | 46 | 短關(guān)聯(lián)桿 | 4件 |
| 2 | 齒輪32 | 2件 | 47 | 多用桿150mm | 2件 |
| 3 | 固定導(dǎo)槽 | 1件 | 48 | 多用桿220mm | 2件 |
| 4 | 棘輪擺桿 | 1件 | 49 | 方立柱 | 2件 |
| 5 | 棘輪彈片 | 2件 | 50 | 固定塊12 | 3件 |
| 6 | 齒條滑塊 | 1件 | 51 | 固定塊16 | 3件 |
| 7 | 微型齒輪軸 | 2件 | 52 | 固定塊20 | 3件 |
| 8 | 棘爪固定板 | 1件 | 53 | 固定塊24 | 3件 |
| 9 | 微型齒輪支撐件 | 1件 | 54 | 固定塊28 | 3件 |
| 10 | 推桿滑塊 | 2件 | 55 | 固定塊32 | 3件 |
| 11 | 扳手 | 1件 | 56 | 固定塊36 | 3件 |
| 12 | 拔銷板 | 1件 | 57 | 滾子 | 2件 |
| 13 | 槽輪 | 1件 | 58 | 橫梁 | 1件 |
| 14 | 叉形接頭 | 4件 | 59 | 橫梁軸管 | 1件 |
| 15 | 長(zhǎng)關(guān)聯(lián)桿 | 2件 | 60 | 橫梁滑塊 | 5件 |
| 16 | 傳感器固定板 | 3件 | 61 | 橫梁軸 | 2件 |
| 17 | 傳感器連接軸 | 2件 | 62 | 后支撐角鐵 | 2件 |
| 18 | 大齒輪 | 1件 | 63 | 棘輪 | 1件 |
| 19 | 大帶輪 | 2件 | 64 | 棘爪 | 2件 |
| 20 | 大滑塊 | 5件 | 65 | 制定片支座 | 2件 |
| 21 | 大鏈輪 | 1件 | 66 | 尖頂 | 1件 |
| 22 | 大偏心套 | 5套 | 67 | 頸卡 | 12件 |
| 23 | 大錐齒輪 | 1件 | 68 | 立柱滑塊 | 8件 |
| 24 | 導(dǎo)桿滑塊 | 3件 | 69 |
連桿系列（80， 120,160,240,320） |
各2件 |
| 25 | 導(dǎo)桿系列（150，200,250,300） | 各2件 | 70 | 偏心連桿 | 1件 |
| 26 | 電機(jī)固定滑塊 | 1件 | 71 | 前支撐角鐵 | 2件 |
| 27 | 偏心盤 | 1件 | 72 | 曲柄80 | 2件 |
| 28 | 平頂 | 1件 | 73 | 曲柄123 | 2件 |
| 29 | 十字頭 | 2件 | 74 | 停頓導(dǎo)桿 | 1件 |
| 30 | 鎖住盤 | 1件 | 75 | 萬向聯(lián)軸器 | 2件 |
| 31 | 凸輪 | 1件 | 76 | 蝸輪 | 1件 |
| 32 | 蝸桿 | 1件 | 77 | 小齒輪 | 1件 |
| 33 | 大軸銷49 | 4件 | 78 | 小帶輪 | 1件 |
| 34 | 大軸銷51 | 1架 | 79 | 小鏈輪 | 1件 |
| 35 | 小滑塊 | 11件 | 80 | 小錐齒輪 | 1件 |
| 36 | 小偏心套 | 15件 | 81 | 斜齒輪 | 1套 |
| 37 | 搖桿系列（100，150,200,250） | 各2件 | 82 | 圓柱固定滑塊 | 2件 |
| 38 | 搖桿系列（50，80,120） | 各2件 | 83 | 傳動(dòng)軸（L=80,200） | 各1件 |
| 39 | 圓立柱 | 7件 | 84 | 軸 | 8件 |
| 40 | 止動(dòng)爪銷 | 2件 | 85 | 軸向卡 | 2件 |
| 41 | 齒輪系列（Z=38,48） | 各1件 | 86 | 底座 | 1件 |
| 42 | 軸端擋圈 | 15件 | 87 | 套墊系列D20，厚度2,3,4mm | 各5件 |
| 43 | 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿（L=150,220） | 各1件 | 88 | 套墊系列D20，厚度10,12 ,43.5mm | 各3件 |
| 44 | 小軸銷L=8,10,12,14,16,18,20,24,30,40 | 各3件 | 89 | 套墊D25 | 1件 |
| 90 | 電機(jī)70ZYT98（PX36） | 1臺(tái) | |||
| 91 | 光柵角位移傳感器360,1000 | 各1件 | |||
| 45 | 小軸銷（M5）L=16 | 3件 | 92 | 隨機(jī)工具 | 1套 |
