课程设计报告学生姓名:柏青学号：2011319020206学院:机械工程学院班级:机械112题目:机构运动创新设计（机构）四杆机构指导教师：苏天一职称:助教2015年1月8日目录一、绪论1二、课程设计目的1三、课程设计要求和内容1四、原始数据及技术参数2五、设计原理及设备2六、机构简图及自由度计算3七、机构动力分析与计算4八、机构运动分析与计算6九、心得体会8十、参考文献8一、概述：机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力,利用人类已有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术原理等),进行创新构思,设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动。它包含两个部分:一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。而机构运动方案创新设计是各类复杂机械设计中决定性的一步，机构的设计选型一般先通过作图和计算来进行，一般比较复杂的机构都有多个方案，需要制作模型来试验和验证，多次改进后才能得到最佳的方案和参数。本实验所用搭接试验台能够任意选择平面机构类型，组装调整机构尺寸等功能，能够比较直观、方便的搭接、验证、调试、改进、确定设计方案，较好地改善了在校学生对平面机构的学习和设计一般只停留在理论基础上这一现象。二、课程设计目的：(1)通过此次课程设计，既培养对机械系统的整体方案认识，加强学生的工程实践背景的训练，拓展学生的知识面，培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力；（2）通过机构的拼接，在培养工程实践动手能力的同时，可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对机构系统的运动特性有一个更全面的理解；(3)加深对平面机构的组成原理、组成结构的认识，了解平面机构组成及运动特性，进一步掌握机构运动方案的各种创新设计方法。三、课程设计要求和内容：（1）设计要求：程中应保证，机构的自由度数等于原动件数；根据拟定的设计方案，选择所需的零件，利用机构运动方案创新设计实验台将零件按机构运动的传递顺序进行连接；分清机构中各构件所占据的运动平面，避免各运动构件发生运动干涉；实物连接完成后，需检验机构的自由度是否合理，机构是否能满足要求，完成预定运动，之后才可以连接电机，进行仿真运动。（2）设计内容和步骤：掌握本课程设计的基本原理；熟悉CQJP-D机构运动创新设计方案拼接及仿真实验台的使用方法；确定本组的机构运动创新设计方案，保证方案的合理性和可行性，并根据所设计的方案连接实物；画出结构简图，正确计算机构自由度，并对所设计的机构进行运动学和动力学分析。四、原始数据及技术参数：原始数据：CQJP-D机构运动创新设计方案拼接及仿真实验台，YY系列电机一台，皮带轮和皮带各一个，主动轴一个，转动副轴三个，齿轮两个，连杆1一个，连杆2一个，连杆3三个，紧联接螺钉若干，松连接螺钉若干，六角扳手和活动扳手。主要技术参数：电机的技术参数为：P=60W，U=220V，I=0.95A，n=1350r/min,i0=50齿轮1：d=88mm,z=42齿轮2：d=120mm,z=56连杆1：L=120mm,数量为1连杆2：L=260mm,数量为1连杆3：L=350mm,数量为3五、设计原理及设备：（1）课程设计所需设备：CQJP-D机构运动创新设计方案拼接及仿真实验台（2）实验原理：本组的设计方案是在基于曲柄摇杆和曲柄滑块的机构特性基础上，将其与齿轮传动的特点相结合而成的。此机构由电动机输出动能，由皮带带动小齿轮转动，小齿轮与大齿轮啮合，动能经大齿轮后，能够输出较低的速度；杆1固定在大齿轮上，相当于曲柄，与杆1相连的杆2相当于连杆，与杆2相连的杆3相当于摇杆，杆3随杆1的转动可以实现在一定角度内往复摆动，杆4首端与杆2、杆3末端相连，组成复合铰链，杆4末端连接滑块，当杆3摆动时，杆4拖动滑块做直线往复运动，实现将圆周转动转变为摇杆摆动，进而转化为滑块的往复直线运动的功能。图1机构实物样品图六、机构运动简图及其自由度计算自由度的计算公式为：F=3n-2Pl-Ph（Pl为低副，Ph为高副）由图2可知：此机构中共有7个转动副和一个移动副；还有一个平面高副。则，可知：n=6,Pl=8,Ph=1即，自由度数F为：F=3×6-2×8-1=1由机构简图可知，此机构中只有一个原动件，而成机构的自由度也为1，故，所设计的机构能够稳定运行。图2机构运动简图七、机构运动分析与计算(1)由电机铭牌可知：P2=60w,n0=1350r/min,i0=50由减速器传动比为：i0=50，可知：n1=n0/i0=