机构方案设计案例

1、机械原理机构方案设计 及参考方案,设计内容：（选其一，或自选）,设计创新或改进生活中的小机构，如折叠桌椅、折叠衣架、折叠桑；厨房用具，生活用品，运动器械； 设计无碳小车，以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车，小车能在“8”字形赛道上往复前进； 设计具有一定功能的机器人或机械手，由机构组成本体，完成一定动作。,设计要求,作品名称及功用描述； 作品方案描述、工作原理和设计思路； 机构运动简图或三维实物图； 设计和计算分析：如自由度计算，机构结构分析、运动分析，尺寸设计，力分析等； 作品创新点。 说明书A4纸5页以上。,机构选型,又称为机构的型综合。设计者需要在熟悉各基本机构和常用机构的运动形式、功能特点、适用场合等的基础上，综合考虑执行机构系统的运动要求、动力特性、机械效率、制造成本、外形尺寸等因素，通过机构组合或结构变异等创造构思出结构简单、性能优良、成本低廉的机构。 一、按执行构件运动形式进行机构选型 二、按执行机构动作分解进行机构选型 三、根据机构组合或结构变异进行机构的创新： 1巧妙利用简单机构的运动特点构思新机构 2巧妙利用两构件相对运动关系构思新机构 3基于机构组成原理的

2、机构创新 4基于机构组合原理的机构创新 5通过机构类型变异进行机构创新,按执行构件运动形式进行机构选型,按执行构件运动形式进行机构选型,按执行构件运动形式进行机构选型,按执行构件运动形式进行机构选型,按执行构件运动形式进行机构选型,按执行构件动作分解进行机构选型,按执行构件动作分解进行机构选型,按执行构件动作分解进行机构选型,按执行构件动作分解进行机构选型,机构变异方法,改变构件的形状及运动尺寸 改变运动副的尺寸 选用不同的构件为机架（即机构的倒置） 运动副元素的逆换 增加辅助构件（课本p286） 机构再生运动连设计法 （参看王德伦编写的机械原理教材，2011.9，机械工业出版社）,参考方案,方案一 X型杆链设计及其应用 方案二 按给定轨迹要求设计六杆机构 方案三 换向机构 方案四 按任意给定的平面运动设计机构 方案五 蛙式夯土机 方案六 汽车雨刷机构 方案七 闭门机构 方案八 实现两位置要求机构（竖箱机构） 方案九 车库上翻门机构 方案十 简易关节机构机器人,方案十一 夹钳机构 方案十二 电动牙刷 方案十三 椭圆齿轮连杆机构 方案十四 印刷机送纸机构 方案十五 齿轮连杆机构 方案十六

3、 柔性链杆传动 方案十七 平动链轮机构 方案十八 空间球面机构 方案十九 迭联式组合机构 方案二十 十杆犁提升机构,方案一,X型杆链设计及其应用,请思考利用X型杆单元集成构造具有弧型特征的杆链。考虑折叠条件，利用弧型和折叠创造一些实用机构，如野营帐蓬等。,方案二,按给定轨迹要求设计六杆机构,这是一种六杆机构，根据A点的轨迹要求，例如直线，设计该机构。,方案三,换向机构,这是一种换向机构，请分析它的运动与力，并考虑进行参数优化。,该机构由8个构件，9个转动副组成的三个自由度的8杆机构，在该机构的构件7上任一点P可实现平面的任意运动轨迹。在进行机构分析时，构件1，2，3为原动件，各自具有独立的运动规律，构件4，5，6及运动副D、E、F、G、H、I组成一个三级基本杆组，通过对这个三级杆组进行运动分析可求得P点的运动规律。,方案四,按任意给定的平面运动设计机构,方案五,蛙式夯土机,建筑工地中常用到这种打夯机，请对其进行动力学分析，计算出冲击力的大小，并对配重及参数进行设计。,方案六,汽车雨刷机构,汽车雨刷机构多种多样，请分析该种机构，并提出一种新的机构。,方案七,闭门机构（地铁门）,此为由一曲

4、柄滑块机构进行控制地铁门开合的应用实例，其设计分析加工制造及装配非常简单。通过构件1（滑块）的移动来控制构件4（门）的开启与闭合，当外力去除后，构件1在弹簧6的力作用下会自动关闭，以保证地铁在运行过程中，车厢门关闭的可靠性与安全性。设计该机构在适当位置加阻尼，使门的开闭运动缓缓进行。,该机构使箱体由横向位置转换至竖向位置，这个机构主体是一个四杆机构，主要是实现由B、C到B 、C两个位置的设计。对该机构进行分析时，可令构件3为原动件，由构件1，2及运动副A，B，C组成一个RRR二级组，可利用解析法精确求解B、C的位置，也可以利用作图法进行二个位置的设计。这一机构已用于某电冰箱厂，试分析构件2在翻转运动过程中的受力分析。,方案八,实现两位置机构（竖箱机构）,方案九,车库上翻门机构（建设部标准）,这种车库门机构，实际是曲柄滑块机构。系统整体处于平衡状态，当汽车自由向外开出时，它可以靠车本身力量冲开。具有安全保护作用，请分析该构件中配重G的选择的合理性。,方案十,简易关节机器人（各种三关节）,简易机器人有多种类型，可设计其中一种。,每一个关节可以是移动副或转动副，有多少种机构类型请总结。,方案

5、十一,夹钳机构（力放大机构）,夹钳是建筑工地常用的工具。它有各种类型的结构，请收集研究各种类型并比较优缺点，然后选优进行设计。,方案十二,电动牙刷,牙刷在日常生活中每天都要用到它，请提出几种新型的电动牙刷机构，使牙刷头部能具有摆动或移动或多撮转动等。,方案十三,椭圆齿轮连杆机构,请分析椭齿轮连杆机的运动轨迹图谱，并构思利用连杆上某一点的轨迹曲线进行实际应用。,该方案为凸轮机构与连杆机构的组合机构，用来实现任意给定轨迹的机构综合，五杆机构具有两个自由度，由双联凸轮作为原动件给该五杆机构提供两个已知的运动规律，该机构具有确定的运动。在进行连杆机构运动分析时，将构件2及构件4作为原动件，其运动规律已由凸轮给定，由构件3、5及C、F、E组成一个RRR二级组。在这个二级组中可以求得G点的运动轨迹，通过调整两原动件2、4的运动规律，可对G点的运动轨迹进行调整，实现给定轨迹的要求。同样，也可按给定的G点的运动轨迹及相应的运动规律来得到两个原动件的运动规律，最后得到双联凸轮的理论廓线，实际廓线及安装角。,方案十四,印刷机送纸机构,该机构用于将回转运动转换成往复直线运动，构件1为主动，以角速度1绕A点进

6、行回转运动，由构件1，2，3，4及运动副A、B、C、D组成一个曲柄摇杆机构，在摇杆CD上固联一个齿轮，该齿轮随摇杆进行往复摆动，通过齿轮与齿条啮合传动，将曲柄AB的回转运动就转换成了齿条的往复直线运动。,方案十五,齿轮连杆机构,在进行运动分析时，可将构件2、3及运动副B、C、D拆分成一个RRR二阶基本杆组进行分析。,该机构中，构件1，2分别为两个链轮，构件1为主动件，以角速度1进行回转运动，通过构件6（链）的传动，实现构件1，2的回转运动。在构件6上有一个转动副与构件3相连接。在进行机构的运动分析时，C点的运动规律是由1及链轮确定，则将构件3，4及运动副C、D、E拆分成一个RRR二级组既可进行分析计算。请分析构件4的运动规律。,方案十六,柔性链杆组合机构,方案十七,平动链轮机构（玩具）,平动机构具有很广泛的应用背景。 如图所示，2、3、4为链轮机构， 1 及2的转动，保证7、8始终保持平动状态。构件2与4的尺寸条件应如何？,方案十八,空间球面机构,空间球面机构多用于陀螺导航机构中，请进行运动学分析。请考查分析实际设计中的其它应用。,方案十九,迭联式组合机构,可由三个摆动液压缸机构组成挖掘机组合机构。 其中第一个基本机构1-2-3-4的机架4是挖掘机的机身；第二个基本机构5-6-7-3迭联在第一个基本机构的输出件3上，即以3作为它的相对机架，同样，第三个基本机构8-9-10-7又迭联在第二个基本机构的输出件7上，亦即以7作为它的相对机架。这三个基本机构都各有一个动力源。试分析该迭联式组合机构的各构件相对的运动关系。,方案二十,十杆犁提升机构,农用机构中轨迹设计很常用，试分析该机构末杆件上某点的轨迹。,

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