三維空間機構創新拼裝實驗臺，運動分析實驗臺
2025-11-26 09:00
DB-LG21 三維機構創新設計及運動分析實驗臺
實驗臺外觀圖（僅供參考具體以實物為準）
一、 實驗臺特點實驗臺外觀圖（僅供參考具體以實物為準）
1、思維超前
三維機構創新設計及運動分析實驗臺根據創造性思維原理和機構組成原理設計，是新一代綜合性智能化實驗測試設備。學生通過機械原理、機械設計和機械創新設計學習所萌發的創造性思維可以從本實驗臺上得以實現。并通過與電子和控制設備的緊密結合，本實驗臺還可作為機電專業、自動化等專業的學生學習檢測技術、工程控制技術、程序設計的實驗設備，可謂是一機多用。
2、虛擬設計
為了方便教學環節，體現現代三維CAD/CAE技術在機械專業教學中的重要地位，全面培養學生創新意識和動手能力，實驗臺在軟件上提供了一個三維虛擬設計的平臺。學生可以通過簡明易用的界面將自己的創新思維，創新設計立即在這個虛擬平臺上裝配出來，生成三維裝配效果圖。虛擬平臺融入了先進的CAE技術，使得學生能夠將自己裝配的虛擬機以動畫的形式進行機構運動分析和驗證。虛擬機還提供了對機構傳動中各個參數的虛擬儀器測試，直接以曲線圖的方式顯示出來，可讓學生通過真實裝配后測出的數據和虛擬儀器的數據進行比較，得到一個實際工程和理論計算之間差異的感性認識，為進一步學習打下基礎。
3、重基礎遵原理
通過三維機構創新設計及運動分析實驗臺拼裝實驗，學生可進一步掌握機構組成原理，熟悉桿組概念學會計算機構自由度并判斷機構是否有確定的運動，通過對軟件上顯示的運動規律曲線進行定量的分析得到運動件各主要參數對機構運動規律的影響，為學習機械創新設計打下良好的基礎。
4、方案齊全、多學科融合
本三維機構創新設計及運動分析實驗臺既有組成機構的低副桿組、高副桿組及組成這些桿組的各構件、機架和其他輔助連接件等。也有機械傳動等內容，可拼裝連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、間歇運動機構、帶傳動、鏈傳動、蝸輪蝸桿傳動以及由它們組合成的性能各異、平面的、空間的機械傳動系統，培養了學生機械傳動方案的設計能力。實驗臺使用高精度的傳感器，使得在機械平臺的基礎上，組成各種工程控制的實驗，比如通過組合機構不同輸入輸出的測定，計算系統傳遞函數，作為了解自動控制系統組成的平臺，可實現多種閉環系統的實驗。多學科的交叉融合在本實驗臺上能夠得到良好的體現。
5、運動學分析
本三維機構創新設計及運動分析實驗臺可以測試原動件和執行構件以及中間任意構件的位移、速度、加速度。無論構件是轉動還是移動，計算機都能準確地反應這些機構的參數，對已知機構的運動參數進行驗證分析；也可測試創新機構的運動參數，為動力學分析提供依據；它實際上可以取代所有市場上凸輪機構、連桿機構、棘輪機構、槽輪機構、萬向聯軸節等各種平面機構運動參數測定實驗臺，為實驗室節約大批資金和寶貴的實驗場地。
6、三維空間
三維機構創新設計及運動分析實驗臺滑桿采用縱向可拆卸立柱，可轉動偏心套夾緊滑塊使運動副位置改變和方向改變,以及增減非常方便，靈活、巧妙的設計，使拼裝在三維空間內進行，即可拼裝平面機構，也可拼裝如圓錐齒輪、蝸輪蝸桿、螺旋齒輪、空間連桿機構等。空間機構傳動系統層次分明。增減立柱適用不同復雜程度機構的需要，機構簡單時，不會有多余的立柱妨礙裝配動作和遮擋學生視線。
7、巧妙利用力學原理
實驗臺支承采用偏心夾緊原理固定方法極為巧妙，既方便又可靠，為實驗節省了大量時間；零部件之間的互換性良好，裝拆方便、快速，連接簡單可靠，效率高。
8、追求細節，綜合設計
為了使實驗臺的裝配高度滿足人體所需的最佳位置，本實驗臺進行了精心的設計。從實驗臺的整體設計上納入人機工學中的省工原理、美學、結構優化、智能化設計，造型美觀。
9、服務周到
隨實驗臺配備使用說明書、實驗指導書和實驗指導光盤,隨機所有實驗用工具。對于虛擬實驗機的用戶本公司網站上提供及時更新的動畫，虛擬樣機的下載，支持對軟件的升級。
二、 所開實驗
1、機械原理課程設計
2、空間、平面機構組合創新實驗
3、機構組成原理拼裝實驗
4、組合機構的運動分析實驗
5、鉸鏈四桿機構的基本型式和特性實驗.
6、鉸鏈四桿機構的演化實驗.
7、實踐性教學環節中、傳動系統方案的拼裝實驗
8、機構運動的參數測定實驗
本實驗臺除了可以拼裝典型的四桿機構、曲柄滑塊機構、曲柄搖桿機構、導桿機構、凸輪機構、槽輪機構、齒輪機構、定軸輪系、棘輪機構、鏈輪機構外,還可結合萬向連軸節可以拼裝50種以上的組合方案,為學生創新設計和二次開發提供了一個完美平臺。另一方面，系統提供的軟件平臺有著良好的交互性，除了提供虛擬設計平臺外，軟件有一套數據分析系統，能夠得到直觀、系統的實驗數據和曲線，正是這一特點使得本實驗臺在機電、自動控制這一交叉學科領域有著廣闊的應用。具體實驗方案請參考隨機的實驗指導書.
三、 基本配置
3.1 組合機架
如下圖3.1:
圖3.1組合機架的三維效果圖
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
組合機架是實驗的主體，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，結構符合美學原理；立柱和滑塊裝拆方便，移動靈活；它們在不同的位置組合，使得運動副位置可在框架的三維空間內隨意改變。
3.7 帶傳動
帶傳動放在高速級采用V帶傳動
3.8 鏈傳動
直徑不同兩鏈輪及相關鏈條08A
3.9 輸入、輸出的轉角和位移數采裝置
測試主動件回轉副和所有從動件的回轉副、移動副的位移，輸入計算機得出速度、加速度的實時曲線和實時采集數據。
*注：為了裝配方便，可在各個參與實驗的零部件上打印號，打印號編碼軸類零件Z**，齒輪C**,其他盤類P**,桿類G**，部件B**。各部件詳細的打印號見零部件清單。
四、 裝配實例
4.1 虛擬裝配實例
五、 實驗系統
5.1 實驗系統組成
本實驗的實驗系統框圖如下圖5.1所示,它由以下設備組成:
圖5.1 實驗系統框圖
(1)三維機構---可參照所提供的實驗光盤、相關典型機構裝配圖,也可根據學生自行設計方案;
(2)同步脈沖發生器(光柵角位移傳感器);
(3)3DMC-Ⅱ型數據采集箱(單片機檢測系統);
5.2 實驗機構主要技術參數
(1)精密光柵角位移傳感器2個：
PSB-1000P/360P 測從動件
PIB-360P 測主動件
(2)3DMC-Ⅱ實驗儀（單片機測試系統）
(3)直流電機額定功率: 60W
(4)電機調速范圍: 電機調速為數控方式,可以通過控制面板按鈕調節或通過計算機軟件控制,調速范圍為0-80r/min;
(5)電源 220V/50HZ
(6)實驗臺尺寸: 長×寬×高=1100×500×100
(7)實驗桌尺寸: 長×寬×高=1120×600×700
零部件清單：
| 序號 | 零件名稱 | 數量 | 序號 | 零件名稱 | 數量 |
| 1 | 等加速等減速凸輪 | 1件 | 46 | 短關聯桿 | 4件 |
| 2 | 齒輪32 | 2件 | 47 | 多用桿150mm | 2件 |
| 3 | 固定導槽 | 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 | 長關聯桿 | 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 | 導桿滑塊 | 3件 | 69 |
連桿系列（80， 120,160,240,320） |
各2件 |
| 25 | 導桿系列（150，200,250,300） | 各2件 | 70 | 偏心連桿 | 1件 |
| 26 | 電機固定滑塊 | 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 | 停頓導桿 | 1件 |
| 30 | 鎖住盤 | 1件 | 75 | 萬向聯軸器 | 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 | 傳動軸（L=80,200） | 各1件 |
| 39 | 圓立柱 | 7件 | 84 | 軸 | 8件 |
| 40 | 止動爪銷 | 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 | 轉動導桿（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70ZYT98（PX36） | 1臺 | |||
| 91 | 光柵角位移傳感器360,1000 | 各1件 | |||
| 45 | 小軸銷（M5）L=16 | 3件 | 92 | 隨機工具 | 1套 |
