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重庆大学机械设计基础实验报告
篇一：实验14实验指导书重庆大学机械基础实验报告 实验14机械系统原理方案创新设计
机械创新设计的目的是设计出工作机理独特有效、结构新颖巧妙的机械产品。机械创新设计的关键是原理方案设计，它决定了产品的质量、性能、功效和性价比等。原理方案设计的基本要求有许许多多，其中最重要的，一是机械产品能够实现预期功能，二是性能良好。为达到第一个基本要求，常常采用“功能分析法”，将机械产品的总功能逐次分解成多个基本功能，进而找出实现这些基本功能的基本机构，将这些基本机构组合后形成创新设计的方案。为达到第二个基本要求，常常是在多个方案中优选，并可用设问探求法优化方案。所以设计者首先必须知道各种机构能够具有哪些预期功能，以及实现预期功能的性能如何，其次要了解创新设计的主要技法。 14.1实验目的
1．了解机械原理方案设计的内容、过程及创新设计技
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法，巩固《机械创新设计》理论知识。
2．了解各种传动系统的功能及特点、各种机构的功能及特点、机构尺度综合的方法，巩固《机械原理》理论知识。 3．根据给定的设计平台和设计任务，设计出机器原理方案，训练创新设计方法启发创新思维、意识。 14.2实验器材
JpYs-cD机械系统原理方案创新设计实验台1.机械结构 （1）总体结构如图14-1所示。
JpYs-cD机械系统原理方案创新设计实验台总体结构如图14-1所示，主要由底座(安装平台)、驱动源、减速器、联轴器、带、链、过渡节、平面执行机构等传动部件组成。可根据需要按一定的形式组合成不同的机械传动系统。其中底座(安装平台)、驱动源、传动部件、负载部件为整体结构。底座(安装平台)上有T形槽，可根据安装需要布置系统。 1
图14-1JpYs-cD机械系统原理方案创新设计实验台总体结构
（2）安装平台
安装平台由机柜和铸铁平台组成，如图14-2所示，铸铁平台上有纵横间隔(100mm)的T型滑槽作为安装组件用。 图14-2安装平台
（3）驱动源的组成（图14-3）
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图14-3驱动源的组成图14-4负载的组成 （4）负载的组成（图14-4） 2
（5）传动部件
1）齿轮减速器模块为了增大方案设计空间,减速器输出轴采用了双轴伸结构,安装灵活,速比为1:1.5。
2）摆线针轮减速器为专业厂家生产不但设计精良而且外型美观.速比为1:9.3）蜗轮蜗杆减速器,输出轴也采用了双轴伸,以满足不同设计需要,输出轴小端可连接带轮、链轮传动,大端除了连接带轮、链轮外还可连接万向节传动以增强空间概念。
4）测试模块中还包括对V型带、链轮和它们组合模块的测试。（6）执行机构搭接框架
执行机构搭接框架主要由立板、角铁座、横梁等组成（如图14-5所示）。
2.主要技术参数及性能指标（1）动力部分 1）三相感应变频电机：额定功率0.37Kw；同步转速1500r/min；输入电压220V。
2）变频器：变频范围2～200hZ；功率：0.75Kw； 图14-5执行机构搭接框架 （2）测试部分
1）角位移传感器：工作电源：Dc24V；量程：0-360°；
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输出信号：4-20mA。2）直线位移传感器：工作电源：Dc24V；量程：0-200mm；输出信号：4-20mA。3）测力传感器：工作电源：Dc24V；量程：0-20kg；输出信号：4-20mA。4）电量变送器：工作电源：Ac/Dc85-265V；输入信号：交流、直流各种电量；隔离输出信号：4-20mA。5）数据采集卡：单通道32路。（3）传动部分
直齿圆柱齿轮减速器：减速比1：1.5。摆线针轮减速器：减速比1：9。蜗轮减速器：减速比1：10；三角带传动：带轮基准直径：D1=90mm、D2=100mm；带轮基准直径：D1=50mm、D2=132mm。链传动：链轮Z1=13、Z2=25。 14.3机械系统原理方案创新设计方法 3
14.3.1功能分析法
原理方案创新设计方法有很多，这里只简介“功能分析法”。功能分析法的大致步骤如下。
（1）功能分解：将机械系统的总功能逐次分解为若干子功能，直到能够找到实现这一分功能的子系统为止，这个子系统又叫做功能元。机械系统各部分多为实现各种运动变换和预期运动规律的子系统。运动变换取决于子系统的类型，运动规律取决于尺寸。因此，这里的子功能实际上指的是运动。
功能元既然是子系统，也就可大可小。功能元的大小取
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决于功能分解的详尽程度。例如插齿机总功能的一种分解方案是：动力输入功能（可选电动机为功能元）、减速功能（可选齿轮传动为功能元）和插齿功能。再将插齿功能分解为实现范成运动功能（可选齿轮传动为功能元）、切削运动功能（可选连杆机构为功能元）、让刀运动功能（可选凸轮机构为功能元）。
（2）构造形态矩阵：实现同一功能的功能元有多种，以表格的形式罗列出来。这个表格就叫做“形态矩阵”。 （3）方案数量求解：求出不同组合下的方案总数。（4）选择、评价、优化方案。例14-1应用功能分析法求解挖掘机设计的原理方案。 （1）功能分解
挖掘机的总功能：取运物料。总功能的分解如图14-6所示。
（2）构造形态矩阵（如表14-1所示）。 （3）方案数量
总方案数：n?6?5?4?4?3?1440。 （4）选择方案
选择A1?b5?c3?D4?e1即为履带式挖掘机，选择A5?b5?c2?D4?e2即为液压轮胎式挖掘机。 4
图14-6挖掘机的功能树
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