连杆盖机械课程设计

2024-04-28

连杆盖机械课程设计(通用9篇)

篇1:连杆盖机械课程设计

连杆盖夹具设计

本夹具有以下优点:1.安装方便,将工件放入1个菱形销即可定位,再用压扳压紧,即可对工件加工;2.便于拆卸,在普通压板上改进,使用梯形设计,可以很快拆卸和安装。提高了生产效率;3.夹具结构简单,夹紧可靠。

本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高,而连杆的刚性比较差,容易产生变形,因此在安排工艺过程时,就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用,并修正加工后的变形,就能最后达到零件的技术要求。

夹具体的总体设计

1.1 确定定位基准

为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用的夹具。

根据工艺决定设计第十道工序精铣上端槽铣床专用夹具,本夹具将用于 XX52型号立式铣床,刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。

方案1:由零件及零件加工工艺可知由大端侧面为和Φ81的孔为定位精基准,采用一面两销的定位方案完全定位,如下图:

图6.1 定位方案一

方案2:采用一个长销定位Φ81的通孔加一个V形块在小端定位,在左边采用活动的V形块夹紧。如下图:

图6.2 定位方案二

1.2 确定夹具整体方案

方案一:采用一面一销的定位方案:用大端面定位侧面,用一个菱形销定位Φ20孔,底端通过夹具底面定位,然后通过压板夹紧侧面。

方案二:采用一个长销定位Φ81的通孔加一个V形块在小端定位,在左边采用活动的V形块夹紧。

方案比较:第二个方案有些不足,采用长销定位Φ81的通孔加一个V形块定位难以保证槽的侧面的平行度,而且在左端加V形块示以夹紧力会导致工件向右偏差影响Φ20孔的同轴度。

而第一个方案中采用一面两销的定位,既能保证Φ20孔轴的同轴度又能保证槽侧面的平行度,所以第一个方案是最合理的方案。

1.3定位误差的分析

本工序加工要求保证的位置精度主要是平行度公差0.2mm。本工序的定位销和20孔的配合选用的是H6/h5孔的尺寸为20,查表经过计算得到定位销尺寸为,由于在选择定位基准时,所选择的定位基准与工序基准重合,不存在不重合定位误差又由于定位副制造误差引起的定位误差Δ=0.023+0.009=0.032mm 定位误差小于零件要求的公差的三分之一,所以以上方案可行。

1.4夹紧力的计算

针对成批生产的工艺,此夹具选用螺旋夹紧机构夹压工作。

根据文献[3]表9.4-10查的铣削力的计算公式如下:

FzxFyFuFCFapafawZd0fnqwf

此次工序选用的刀具为高速钢错齿三面刃铣刀:d0=160,l=12,Z=24,切削厚度ap=1,铣削宽度ae=40 查9.4-10得到

CF=294, xF=1.0,yF=0.72,uF=0.86,wF=0,qF=0.86, 带入公式得到Fz=662.3N 垂直分力Fv=0.3Fz=199N 考虑到安全系数K=K1K2K3K4,其中K1=1.5,K2=1.1,K3=1.1,K4=1.1 所以 F=KF=397N,所以选用的机构的夹紧力N>397N 根据《夹具设计手册》表1-2-25查得用扳手M8六角螺母的夹紧力为1024.5N远远满足要求了,故选用M8螺母.1.5夹具精度分析

使用夹具加工时,影响被加工零件位置精度的误差因素主要有;

1、定位误差

工件安装在夹具上位置不准确或不一致。

2、夹具制造与装夹误差

包括夹具制造误差、夹紧误差、导向误差。

3、加工过程误差

在加工过程中由于工艺系统的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差。

1.6误差分析

由于每一个工件的尺寸和表面形状上存在着公差范围内的差异,夹具定位元件也有一定的制造误差,结果会使每个具体表面相对于理想位置产生位置变动量,产生定位误差。

定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。这个变动量相对于基本尺寸而言是个微量,因而可将其视为某个基本尺寸的微分。找出以工序基准为端点的在加工尺寸方向上的某个基本尺寸,对其进行微分,就可以得到定位误差。

1.7 夹具总体设计

图6.3 装配图主视图

图6.4 装配图俯视图

图6.5 装配图左视图

1.8夹具的设计及操作的简要说明

放置工件时,将工件以销定位放在夹具体上,压动压压板,旋紧M8的螺母使工件压紧,工完成后, 旋松M8螺母,旋转压板90度,松开钻模板,旋松M8螺母,即可以取出零件。

1.9结构特点

该夹具结构简单,操作方便。

此次设计的夹具有如下优点:

(1)安装方便,将工件放入一个定位销内便可以定位,再用压扳压紧,即可 对工件加工;

(2)便于拆卸,在普通压板上改进,使用梯形设计,可以很快拆卸和安装。提高了生产效率;

(3)夹具结构简单,夹紧可靠。

参考文献

机械制造工艺学课程设计指导书(张龙勋 主编)

机械工业出版社

机械制造工艺学(徐嘉元 曾家驹 主编)

机械工业出版社

机床夹具设计手册

王春福 主编)

上海科技技术出版社 8(王光斗

篇2:连杆盖机械课程设计

连杆盖夹具设计说明书

第十组 3-10图

专业:机械制造及自动化 课程名称:机械制造工艺学 指导教师:张 俊 纪 学生:范耕川

黄德盛 谢望春 杨滨

张周 郭浩 二零一三年六月二十六日

四川交通职业技术学院

四川交通职业技术学院课程设计

提出问题

1.选择哪道工序进行夹具设计?

答:我们选择了上端15mm凹槽进行夹具设计。2.怎样定位?

答:我们选择的是一面一销定位。以大端面定位侧面。用一个菱形销定位Φ20的孔。用底座将工件底面压紧。

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小组成员分配。

定位方案:范耕川 画零件图:谢望春 画装配图:郭浩、张周 写说明书:黄德盛

计算(查表):范耕川、杨滨

四川交通职业技术学院课程设计

本学期我们进行了机械制造夹具设计。我们组设计的设计题目是连杆盖,经商讨决定针对铣上端15mm槽工序设计专用夹具。本夹具有以下优点:1.安装方便,将工件放入1个菱形销即可定位,再用压扳压紧,即可对工件加工;2.便于拆卸,在普通压板上改进,使用梯形设计,可以很快拆卸和安装。提高了生产效率;3.夹具结构简单,夹紧可靠。

本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高,而连杆的刚性比较差,容易产生变形,因此在安排工艺过程时,就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用,并修正加工后的变形,就能最后达到零件的技术要求。

本次设计阐述了专业夹具结构设计及工作过程。本夹具性能可靠,运行平稳,提高生产效率,降低劳动强度和生产成本。

关键字:连杆盖 ,夹具设计,现代加工工艺

四川交通职业技术学院课程设计

目 录

1.1确定定位基准................................................................................6 1.2 确定夹具整体方案.......................................................................7 1.3定位误差的分析............................................................................8 1.4夹紧力的计算................................................................................8 1.5夹具精度分析................................................................................9 1.6误差分析........................................................................................9 1.7 夹具总体设计...............................................................................9 1.8夹具的设计及操作的简要说明..................................................12 1.9结构特点......................................................................................12 总

结...................................................................................................13 参考文献...................................................................................................14

四川交通职业技术学院课程设计

夹具体的总体设计

1.1 确定定位基准

为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用的夹具。

根据工艺决定设计第十道工序精铣上端槽铣床专用夹具,本夹具将用于 XX52型号立式铣床,刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。

方案1:由零件及零件加工工艺可知由大端侧面为和Φ81的孔为定位精基准,采用一面两销的定位方案完全定位,如下图:

图6.1 定位方案一

方案2:采用一个长销定位Φ81的通孔加一个V形块在小端定位,在左边采用活动的V形块夹紧。如下图:

四川交通职业技术学院课程设计

图6.2 定位方案二

1.2 确定夹具整体方案

方案一:采用一面一销的定位方案:用大端面定位侧面,用一个菱形销定位Φ20孔,底端通过夹具底面定位,然后通过压板夹紧侧面。

方案二:采用一个长销定位Φ81的通孔加一个V形块在小端定位,在左边采用活动的V形块夹紧。

方案比较:第二个方案有些不足,采用长销定位Φ81的通孔加一个V形块定位难以保证槽的侧面的平行度,而且在左端加V形块示以夹紧力会导致工件向右偏差影响Φ20孔的同轴度。

而第一个方案中采用一面两销的定位,既能保证Φ20孔轴的同轴度又能保证槽侧面的平行度,所以第一个方案是最合理的方案。

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1.3定位误差的分析

本工序加工要求保证的位置精度主要是平行度公差0.2mm。本工序的定位销和20孔的配合选用的是H6/h5孔的尺寸为20,查表经过计算得到定位销尺寸为,由于在选择定位基准时,所选择的定位基准与工序基准重合,不存在不重合定位误差又由于定位副制造误差引起的定位误差Δ=0.023+0.009=0.032mm 定位误差小于零件要求的公差的三分之一,所以以上方案可行。

1.4夹紧力的计算

针对成批生产的工艺,此夹具选用螺旋夹紧机构夹压工作。

根据文献[3]表9.4-10查的铣削力的计算公式如下:

FzxFyFuFCFapafawZd0fnqwf

此次工序选用的刀具为高速钢错齿三面刃铣刀:d0=160,l=12,Z=24,切削厚度ap=1,铣削宽度ae=40 查9.4-10得到

CF=294, xF=1.0,yF=0.72,uF=0.86,wF=0,qF=0.86, 带入公式得到Fz=662.3N 垂直分力Fv=0.3Fz=199N 考虑到安全系数K=K1K2K3K4,其中K1=1.5,K2=1.1,K3=1.1,K4=1.1 所以 F=KF=397N,所以选用的机构的夹紧力N>397N 根据《夹具设计手册》表1-2-25查得用扳手M8六角螺母的夹紧力为1024.5N远远满足要求了,故选用M8螺母.四川交通职业技术学院课程设计

1.5夹具精度分析

使用夹具加工时,影响被加工零件位置精度的误差因素主要有;

1、定位误差

工件安装在夹具上位置不准确或不一致。

2、夹具制造与装夹误差

包括夹具制造误差、夹紧误差、导向误差。

3、加工过程误差

在加工过程中由于工艺系统的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差。

1.6误差分析

由于每一个工件的尺寸和表面形状上存在着公差范围内的差异,夹具定位元件也有一定的制造误差,结果会使每个具体表面相对于理想位置产生位置变动量,产生定位误差。

定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。这个变动量相对于基本尺寸而言是个微量,因而可将其视为某个基本尺寸的微分。找出以工序基准为端点的在加工尺寸方向上的某个基本尺寸,对其进行微分,就可以得到定位误差。

1.7 夹具总体设计

图6.3 装配图主视图

四川交通职业技术学院课程设计

图6.4 装配图俯视图

四川交通职业技术学院课程设计

图6.5 装配图左视图

四川交通职业技术学院课程设计

1.8夹具的设计及操作的简要说明

放置工件时,将工件以销定位放在夹具体上,压动压压板,旋紧M8的螺母使工件压紧,工完成后, 旋松M8螺母,旋转压板90度,松开钻模板,旋松M8螺母,即可以取出零件。

1.9结构特点

该夹具结构简单,操作方便。

此次设计的夹具有如下优点:

(1)安装方便,将工件放入一个定位销内便可以定位,再用压扳压紧,即可 对工件加工;

(2)便于拆卸,在普通压板上改进,使用梯形设计,可以很快拆卸和安装。提高了生产效率;

(3)夹具结构简单,夹紧可靠。

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机械制造工艺学课程设计终于完成了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益匪浅。通过这次设计作业我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论与实践相结合进行了自己的设计。在课程设计的过程中,我们组员们通过不断的努力,弄清楚了本次设计的主要来龙去脉,最重要的是我们通过这次的设计不但加深了对工艺这么专业课程中学到的知识有了进一步的巩固,而且学会了应用以前学到的知识,更深一层次的体会到工艺的重要性和设计的灵活性。在此过程中使我们的团队精神得到了充分的体现同时也锻炼了我们团队合作的能力。而夹具的设计是需要个人去思考与设计,要做出自己的东西,使得我们的个人思考能力和独自处理问题的能力对到了很大的提高。

通过这次设计,我们学会了如何用已有的知识来解决问题,同时旧的知识得到了温故,我们在这个过程中用到了大一学习的CAD,还有大二设计变速箱的相关知识,各科与此同时各科的联系更加紧密。同时还掌握了怎样查询资料。通过

四川交通职业技术学院课程设计

将书本知识和实践相结合,使我对零件的制造和工艺设计有了很深刻的认识和详尽的了解,同时对夹具的设计也有了一定的了解。通过和组员的合作制定出工艺和具体的夹具,使我懂得了团结合作和个人能力的重要性。既分工又合作才能更快更好的完成设计任务,在体现个人特色的同时又从别人那里学到更好的方法,同时又给予了同学前进的动力。在设计过程中让我又深入的悟到做人和学习的很多道理,确实使得个人方面的能力得到了提高。同时也非常感谢张老师给予了我们的指点和帮助。

参考文献

机械制造工艺学课程设计指导书(张龙勋 主编)

机械工业出版社

机械制造工艺学(徐嘉元 曾家驹 主编)

机械工业出版社

机床夹具设计手册(王光斗 王春福 主编)

上海科技技术出版社

篇3:连杆盖机械课程设计

平面连杆机构是日常生活中最典型的常用机构, 很多机器都是以平面连杆机构为基础, 利用它的工作特性来实现一些简单或复杂的机械运动, 如牛头刨床的横向进给机构等都是利用它的急回特性, 一些夹具就利用它的“死点”位置来加紧工件, 为此, 了解清楚平面连杆机构的类型, 掌握好它的工作特性是非常必要的。而平面连杆机构的类型很多, 每一种的工作特性各不相同, 如何得到平面连杆机构的类型及分析对应的工作特性, 是我们这个实验所要达到的主要目的。

二、实验的理论基础

将全班同学分成6组, 每组拿一个事先做好的平面连杆机构, 每杆的长度可以调节, 每个同学先计算最短杆与最长杆的长度之和与其余两杆的长度之和的关系, 再选取不同的构件为机架, 得出平面连杆机构的类型, 将结论填入设计好的表格中。再将6个组的结果综合到一起, 学生讨论, 找出规律, 得出平面连杆机构曲柄存在的条件及判断平面连杆机构类型的结论:

1.平面连杆机构中曲柄的存在条件

平面连杆机构中必须有一个最短杆, 且最短杆为机架或连架杆;且满足最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和, 即满足杆长和定理。

2.平面连杆机构中曲柄的存在条件及类型的判断方法

在满足杆长和定理的基础上, 取不同的构件为机架, 得到的平面连杆机构的类型都不相同。以最短杆为机架, 得到的是双曲柄机构;以最短杆为连架杆, 得到的是曲柄摇杆机构;以最短杆为连杆, 得到的是双摇杆机构。如果不满足杆长和定理, 则平面连杆机构中无曲柄存在, 只能构成双摇杆机构。

三、平面连杆机构的组装设计

1.实验前的准备工作

(1) 预习实验内容, 了解本实验机构的使用方法及注意事项, 并完成平面连杆机构引导文中的任务。

(2) 本次提供了10个工程实践设计题目, 各组初步选择并拟定机构系统运动方案, 正确拆分杆组。

(3) 每组要相互配合协调, 注意拼装过程中的安全及工具的正确使用方法。

(4) 教师简述工作原理, 再示范拆分平面连杆机构。

2.实验步骤

第一步, 学生分组, 选择课题, 咨询、分析运动简图。第二步, 讨论拆分方案, 确定将不同的杆件如何分类摆放。第三步, 讨论、选择最优化的组装方案。第四步, 组装:各组按确定的组装方案组装。第五步, 检验。第六步, 展示组装成果。

拓展试验:在完成以上机构拼装的基础上, 对基础好的同学提出更高的要求, 利用课余时间, 再利用其他不同的杆组进行机构创新设计并组装。

3.实验总结与思考

(1) 学生讨论积极, 发表自己的设计思路, 集思广益, 共同探讨设计方案, 再优先选择。

(2) 我们组装的机构, 其零部件都是一些杆件, 和实际工程中的具体零部件的结构形状、尺寸大小、材料等都不相同, 机器不同, 结构各异, 学生很难与实物对接, 联系不上, 很难将理论与实践有机地融合到一起, 出现理论与实践脱节的情况, 理论基础课程学习枯燥。

(3) 学生的理论基础不够深厚, 在组装时, 思想受到局限, 只知道将杆件相连, 而不知道灵活运用所学机构来实现运动的传递和变换, 从而不能解决实际问题, 通过老师的指导才恍然大悟。学生创新思维和组装设计的能力有待提高。

总之, 教师在指导学生方面、学生在组装和设计方面, 以及老师以后在理论教学与实践操作间的衔接方面都存在很多的不足与缺陷, 需要我们师生共同努力, 不断提高自己的业务水平, 提高教学质量, 改善教学效果。

四、结束语

本次实验课是以做、教、学融为一体, 学生在做中学, 学中做的教学过程, 改变了以往“灌输式”的教学方法, 大大激发了学生的学习兴趣, 加强了理论联系实践的综合运用, 锻炼了学生实际动手操作能力, 培养了学生独立思考和设计能力, 填补了纯理论教学的空白, 得到了同学们的一致认可。

参考文献

[1]焦泽昌, 李艳.项目教学法在高职教学中的实施研究[J].黑龙江林业职业技术学院学报, 2002 (01) .

篇4:连杆盖机械课程设计

关键词:平面连杆机构 技工学校 教学方法

机械基础课程是技工学校机械类专业的一门专业基础课。它主要讲述机械传动、常用机构、轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点。为学生在今后的工作中更好的使用和维护机械设备打下必要的理论基础。平面连杆机构是常用机构中重点讲述的一类机构,该类机构的特点是包含的子机构多,实际应用例子多,概念多,图片多,内容与实践联系紧密,抽象难懂。往往是教师讲得口感舌燥,学生听得昏昏欲睡。而目前技工学校的学生大多数基础较差,学习积极性不高。加上与生产实践接触不多,学习这门课程比较吃力。为此,必须采取形式多样,灵活多变的教学方式,才能取得更好的学习效果。

一、教给学生科学的记忆方法

古人云:“学者有方”。作为教师,通过多年的摸索研究,对教材内容的理解比学生透彻和全面。学生要同时面对多门课程的学习,时间紧,任务重,在某些内容的学习上往往出现“不得其门而入”的困惑,只好死记硬背。教师在传授知识的同时,教给学生一些科学的记忆方法,可以让学生少走弯路,提高学习效率。例如导杆机构的四种类型的名称的记忆。

从图中可以看到,这四种类型的机构好像四胞胎,结构形态都差不多。如果这四种类型的机构出现在实际应用的例子当中,如抽水机、翻斗车等,学生更是分辨不清。但是仔细分析这四种机构,我们可以发现和机架相邻的构件中,导杆或块状构件必有其一。首先要求学生们记住“以机架相邻的导杆或块状构件的运动特点来命名。”这句话,然后根据这句话引导学生一起来对上述四个机构命名。像转动导杆机构,与机架相邻的构件是导杆,而导杆的运动特点是转动,那么这个机构就命名为转动导杆机构。不需要死记硬背学生很快就能准确记住这四种机构的名称了。

二、构建完整的知识链

一本教材,对教师来说好似一幅展开的巨幅画卷,清晰明朗。而对学生来说,却好似一幅散乱的拼图,杂乱无章。教师不能拘泥于把每个“拼图”解释清楚,即把每个知识点讲清楚。还应将所学内容整合起来,构建一个完整的知识链,使所学知识相互贯通,前呼后应,才能让学生对教材中的内容有着更完整、更深刻的理解和认识。

平面连杆机构中涉及的机构有10余种,学生往往是学了后面的机构,忘了前面的机构。如果将所有机构串联起来,构成一个完整的知识链图(见图2),学生从图中可以清楚的看出所有机构间的联系与区别。在学习曲柄滑块机构时,可以借鉴前面学过的曲柄摇杆机构去分析它的运动特点;在学习导杆机构时,又可以通过四种类型的导杆机构与曲柄摇杆机构,双曲柄机构和双摇杆机构之间的一一对应关系,去分析导杆机构四种类型的区别和运动特点。那么学生学起来感到很轻松,也起到了温故知新,举一反三的效果。更重要的是,通过这张串联图,学生对整个平面连杆机构的认识更加系统、完整和深刻。

三、善于归纳整理

学习是一个漫长的过程,通过一段时间的学习,某个内容讲授完后,有必要进行适当的归纳整理,可以帮助学生更好的消化、吸收。

铰链四杆机构的三种基本类型的判别方法,在教材中用文字、图表叙述了比较多。将这些内容归纳整理成一张表格(见表1),学生对铰链四杆机构的三种基本类型的判别可谓是一目了然。

四、注重理论联系实际

平面连杆机构中的内容与实践联系紧密,里面出现的很多机构在日常生活及生产实践中都是经常见得到的,而学生又不太在意的。在教学中有意识的引导学生运用课本知识去解决实际问题,可以充分发掘学生的创造潜能,激发学生的主动探索欲,加深对理论知识的理解。在讲述铰链四杆机构时可以采用“项目教学法”,即通过实施一个完整的项目而进行的教学活动,其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。首先将学生分成三个项目小组,用多媒体课件、模型向学生展示铰链四杆机构在缝纫机踏板,机车车轮,飞机起落架中的应用,给出具体的项目名称和要求。然后要求学生去实践当中观察缝纫机踏板,机车车轮,飞机起落架,画出它们的机构简图,分析它们的运动特点,写出实验报告。学生在解决问题当中兴致很高,解决了问题又有极大的成就感、满足感。对铰链四杆机构的认识不但在理论上更透彻,感性上也印象深刻。同时也加强了与机械制图、公差、材料等课程的联系,可谓一举多得。

五、运用多媒体教学

平面连杆机构的讲授几乎离不开图纸和教具。以往的教学中,图纸的主要来源是挂图和书中的图片,教具也是一些粗糙的木制模型。采用挂图讲授,后面的学生看不清;对着书中的图片讲,课堂气氛又比较沉闷。如果使用模型的话,简单的模型还比较好用,形象直观,但容易损坏。复杂的模型成本又太高,不易推广。采用多媒体教学则将上述问题迎刃而解。教材中铰链四杆机构基本性质的分析,各种机构在实际当中的运用举例,必须借助很多的图片与运动模型来讲授。通过使用多媒体教学,这些图片都可以在屏幕上得以展示,播放的图片色彩鲜艳,形态逼真,对学生的感官刺激强烈,并且具有声、色、动、画多重效果。教师讲授时更加得心应手,学生对所学内容印象深刻。因此,采用多媒体教学是教师必须掌握的一种教学手段。

六、寓教于乐,相得益彰

运用科学的记忆方法可以解决一些需要记忆的内容,但是有些内容光靠一定的技巧去记忆还不行,必须铺以死记硬背的方法才能完全解决问题。如何帮助学生快速的掌握书中的概念,也是教学方法中不可或缺的一环。从心理学的角度讲,学习的效果在很大程度上取决于学生的内心心理状态。情绪高昂,则效果倍增;情绪低落,则效果甚微。只有靠学生内在的“情感动力”,才能推动学生对知识的掌握。因此,在教学中适当穿插一些娱乐活动,像知识竞赛,记忆比赛等,可以极大的激发学生的记忆潜能,取得事半功倍的效果。平面连杆机构中出现了死点位置、极位夹角等诸多小概念,如何帮助学生尽快的记忆它们呢?可以将所学内容整理成一个个小题目,这项工作可以由教师完成,也可以由学生来完成。然后用抢答、必答、抽答等各种形式进行竞赛,评出优胜者,给予适当的奖励。学生在快乐的活动中不知不觉记住了生涩的概念,并且乐此不疲。

对平面连杆机构的教学,还有很多的方法可循。教师在实际操作当中,可以根据教学内容采用不同的教学方法。只要运用得当,就一定能将一堂枯燥的授课演奏成一曲美妙的赞歌,令人神往,耐人寻味,取得意想不到的好效果。

参考文献:

[1]邵宗杰,裴文敏,卢真金.教育学.

[2]王汉澜.教育评价学.

[3]邵瑞珍,皮连生,吴庆麟.教育心理学.

[4]杨可帧,程光蕴.机械设计基础.

篇5:连杆盖机械课程设计

一、复习思考题

1、什么是运动副?运动副的作用是什么?什么是高副?什么是低副?

2、平面机构中的低副和高副各引入几个约束?

3、机构自由度数和原动件数之间具有什么关系?

4、用机构运动简图表示你家中的缝纫机的踏板机构。

5、计算平面机构自由度时,应注意什么问题?

二、填空题

1、运动副是指能使两构件之间既保持 接触。而又能产生一定形式相对运动的。

2、由于组成运动副中两构件之间的 形式不同,运动副分为高副和低副。

3、运动副的两构件之间,接触形式有 接触,接触和 接触三种。

4、两构件之间作 接触的运动副,叫低副。

5、两构件之间作 或 接触的运动副,叫高副。

6、回转副的两构件之间,在接触处只允许 孔的轴心线作相对转动。

7、移动副的两构件之间,在接触处只允许按 方向作相对移动。

8、带动其他构件 的构件,叫原动件。

9、在原动件的带动下,作 运动的构件,叫从动件。

10、低副的优点:制造和维修,单位面积压力,承载能力。

11、低副的缺点:由于是 摩擦,摩擦损失比 大,效率。

12、暖水瓶螺旋瓶盖的旋紧或旋开,是低副中的 副在接触处的复合运动。

13、房门的开关运动,是 副在接触处所允许的相对转动。

14、抽屉的拉出或推进运动,是 副在接触处所允许的相对移动。

15、火车车轮在铁轨上的滚动,属于 副。

三、判断题

1、机器是构件之间具有确定的相对运动,并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。()

2、凡两构件直接接触,而又相互联接的都叫运动副。()

3、运动副是联接,联接也是运动副。()

4、运动副的作用,是用来限制或约束构件的自由运动的。()

5、螺栓联接是螺旋副。()

6、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副,都是回转副。()

7、组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触。()

8、两构件通过内,外表面接触,可以组成回转副,也可以组成移动副。()

9、运动副中,两构件联接形式有点、线和面三种。()

10、由于两构件间的联接形式不同,运动副分为低副和高副。()

11、点或线接触的运动副称为低副。()

12、面接触的运动副称为低副。()

13、任何构件的组合均可构成机构。()

14、若机构的自由度数为 2,那么该机构共需 2 个原动件。()

15、机构的自由度数应小于原动件数,否则机构不能成立。()

16、机构的自由度数应等于原动件数,否则机构不能成立。()

四、选择题

1、两个构件直接接触而形成的,称为运动副。a.可动联接; b.联接; c.接触

2、变压器是。a.机器; b.机构; c.既不是机器也不是机构

3、机构具有确定运动的条件是。a.自由度数目>原动件数目; b.自由度数目<原动件数目; c.自由度数目 原动件数目

4、图 1-5 所示两构件构成的运动副为。a.高副; b.低副

5、如图 1-6 所示,图中 A 点处形成的转动副数为 个。a.1; b.2; c.3

五、例解 1.图示油泵机构中,1 为曲柄,2 为活塞杆,3 为转块,4 为泵体。试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。解: 2.图示为冲床刀架机构,当偏心轮 1 绕固定中心 A 转动时,构件 2 绕活动中心 C 摆动,同时带动刀架 3 上下移动。B 点为偏心轮的几何中心,构件 4 为机架。试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。解:分析与思考:图中构件 2 与刀架 3 组成什么运动副? 答:转动副。3.计算图 a 与 b 所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)。a)解:滚子 D 为局部自由度,E、F 之一为虚约束。F3n–2PL–Ph3×4–2×5–11 b)解:A 处为复合铰链 F3n–2PL–Ph3×5–2×6–12 分析与思考:当机构的自由度

2、而原动件数为 1 时,机构能有确定的运动吗? 答:没有。4.计算图 a 与图 b 所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)a)解:滚子 C 为局部自由度,E 处为复合铰链。F3n–2PL–Ph3×8–2×11–11。b)解:齿轮 I、J 之一为虚约束,A 处为复合铰链 F3n–2PL–Ph3×8–2×10–22。5.计算图 a 与图 b 所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。a)解:A、B、C 处为复合铰链

F3n–2PL–Ph3×7–2×8–32。b)解:滚子 E 为局部自由度,滑块 H、I 之一为虚约束 F3n–2PL–Ph3×6–2×8–11,有确定运动。填空题答案

1、直接 几何联接

2、接触

3、点、线、面

4、面

5、点、线

6、绕

7、给定

8、运动

9、确定

10、容易 小 大

11、滑动 高副 低

12、螺旋

13、回转

14、移动

15、高判断题答案

1、√

2、×

3、×

4、√

5、×

6、×

7、√

8、√

9、×

10、×

11、×

12、√

13、×

14、√

15、×

16、√选择题答案

1、A

2、C

3、C

4、B

篇6:连杆盖机械课程设计

柴油机连杆是柴油机系统的重要零件, 连接曲轴与活塞做往复运动, 产生压缩比使柴油机平稳输出功率, 柴油机连杆的加工质量对柴油机最终运用有决定性作用。

连杆属于典型的连接部件, 也是机械加工中的常见零件。但是因为连杆属于大型异型特种件, 所以加工工艺复杂, 工序繁多, 尤其精加工部分直接决定连杆的最终质量, 而某些加工工序需要特种加工设备及与其配套的夹具。

2 夹具的设计背景

大型柴油机连杆体积和质量巨大, 形状结构特殊, 属于特种零件, 因此切分面的精加工更为困难。经过对国内柴油机生产企业的调研, 目前连杆体、盖切分面精加工的方法主要有两种:一种是用数控加工中心精密铣削齿形, 而后由钳工精密研磨。对于企业一年几万根的产量, 此方法效率低、钳工劳动量大、不易控制切分面粗糙度。另一种是利用德国进口的高精度磨床进行齿形磨削, 这种方法虽然加工精度非常高, 但是配套的进口夹具价格极其昂贵。此外, 德国公司出于商业保护拒绝提供夹具图纸, 出现故障只能向德国厂家定制原装夹具, 周期漫长, 极大影响生产效率。

目前国外发达国家制造大型柴油机连杆应用精密锻造技术, 连杆体、盖切分面齿形蓝图尺寸可以得到精确保证, 而我国由于工业水平的限制尚无法应用此技术, 必须经过精加工工序完成连杆体、盖的切分面齿形, 因此设计一种新的夹具势在必行。

3 夹具的设计原理

该夹具的设计原理是:根据连杆体大小端面的高度差和三处定位尺寸, 把夹具的定位尺寸与夹紧可靠相结合进行设计[1]。连杆三个定位面与中心基准的尺寸均为加工时的定位尺寸, 定位尺寸必须准确无误。连杆的中心距尺寸加工后间接得到, 是连杆的最重要的尺寸, 该尺寸必须正确无误, 否则会出现安装误差, 因此对夹具的精度要求非常高。

4 夹具的设计

设计的关键问题:第一, 经过精确的计算和分析, 优化夹具最合理的结构;第二, 定位元件必须精密磨削和热处理淬火, 以达到持久耐磨, 强度可靠[2];第三, 结合夹具的耐用性、寿命以及生产部门的加工环境, 因夹具的工作环境比较恶劣, 需要着重考虑防锈防腐蚀[3]。

设计的技术难点为:第一, 连杆的体积大, 质量大, 加工工艺复杂, 需进行翻转与吊装, 夹具要兼顾功能与重量限制, 使夹具在使用过程中便于安装定位与调整;第二, 各种连杆由于外形的差异导致相对于夹具的定位尺寸不同, 考虑企业控制成本的要求, 夹具的定位部分在更换定位件后必须具有比较好的通用性, 可以满足形状类似的连杆使用;第三, 由于精磨切分面齿形是精密加工, 因此夹具的制造精度必须满足, 此外还要考虑对夹具精度的检测;第四, 为了保证加工精度, 必须保证夹具的定位部分和夹紧机构可靠准确。

5 夹具的成品图纸及创新点

根据考察的结果结合企业的年产量等综合因素, 利用德国进口的磨床精磨切分面齿形精度和效率最高, 因此必须解决进口夹具的弊端。虽然各种连杆由于外形的差异导致连杆体、盖切分面齿形的尺寸不同, 但是装夹方式和精磨方法是一致的, 本文以280V型柴油机连杆为对象, 进行夹具设计, 其余形状的连杆夹具皆可以此为参考进行设计。夹具的成品图纸如图1所示。

该夹具可以满足大型柴油机连杆体、盖切分面齿形的精磨加工, 代替原装进口夹具。该夹具为纯机械组装夹具, 设计制造成本较低, 国内现有的加工技术可以满足夹具的制造精度和定位元件的精度, 配件的互换性较强, 加工工艺较为简单, 维修保养容易。所有零部件均进行发黑处理, 最大限度做到防锈防腐, 长久耐用。这种新型夹具可以解决目前大型柴油机企业在此技术领域的瓶颈与难题, 使企业在此领域提高加工效率, 降低机床的购置成本, 即企业只需购买德国原装机床, 无需配用原装的液压夹具。

6 结论

本文提及的夹具是作者根据生产中的实际经验设计的, 原理通俗易懂, 可靠耐用, 而且夹具的制造成本较为经济, 可靠耐用, 维护容易, 定期检验精度即可, 具有重大经济价值和实用意义。另外, 作者的设计经验也为具有类似结构的工件的配套夹具设计提供了参考。

参考文献

[1]孙月华, 主编.机械系统设计[M].北京:北京大学出版社, 2012.

[2]耿运祥, 刘璇.夹具概念设计的研究[J].机械工程师, 2002 (01) .

篇7:连杆盖机械课程设计

引言

在传统的教学观念中,教学组织形式通常是以教师授课为主,主要运用课堂讲授法,教师在教学中起主导作用,决定教学内容、结构、教学方法及教学进度,这种教学方法是以教学为主,学生是教学的主体,在教学中始终处于被动的学习环境中。现代化的教学方法要求改变传统的课堂讲授式为启发引导式,追求教与学的合作化,以讲授引导思维,以教导激发感情,并赋予学生学习的主动性。可视化教学有利于创造这样的环境,以教师为中心的授课方式将会被改变,学生在环境中自我探究的学习方法有待实现。可视化教学正是在现代教育思想指导下,使用新技术改进教学方法的尝试。

1.可视化技术

可视化技术应用于教学中的优点:

(1)交互性

运用可视化技术的交互性可实现动画演示与教学内容的切换,学生通过动画模拟演示,加深对所传授知识的理解。另外,学生可以通过改变机构中杆件的各个参数,直观的观察到改变后的不同结果。有助于对平面连杆机构概念的理解。

(2)形象性

学生在学习知识之前缺乏对所学概念形象的认识,通过视频动画的演示,不仅把抽象的知识概念和演变过程形象化,从视觉上加深学生对知识点的印象,又能有助于提高学生学习兴趣。

(3)自主性

通过教师系统的讲解后,学生可根据自己的接受情况,反复观看视频动画,直到将不了解的知识点理解了为止,这样有助于提高学生自主学习的能力。另外,可视化的教学还可以脱离教室环境,学生可以通过网络传输知识,在家也一样可以复习和巩固所学的知识。因此,可视化的教学方法改变了传统的教学模式,提高了教学效率,是一种值得推广的新的教学方法。

2.机械基础课程特点

机械基础这门课程是中职院校机械类专业基础课程,使用的由中国劳动社会保障出版社出版的全国中等职业技术学校机械类通用教材。课程内容包括机械传动、轴系零件、常用机构、及液压传动与气压传动等方面的基础知识。

中职院校学生大多数是高考失落、中考总分不高的学生,他们的学习兴趣不浓,基础薄弱,大多数学生毕业后从事与机械相关的工作,因此学好机械基础这门课程对于这一学生群体显得尤为重要。

在教学过程中,由于机械基础这门课程涉及实际应用的内容比较多,章节内容比较抽象,难以理解,运用可视化的技术至教学中可以将概念从抽象到具体,突出动态演示,通过直观形象的演示,将形象思维转化为抽象思维,把教学内容变得更加形象、生动、有趣,提高学生对知识的认识和理解的深度,更好的理解各个教学难点。下面以机械基础中平面连杆机构的内容为例,讲述可视化技术在教学中的应用。

3.在平面连杆机构中的应用

该教材平面连杆机构教学内容有四节,分别是平面连杆机构的特点、铰链四杆机构的组成与分类、铰链四杆机构的基本性质、铰链四杆机构的演化。

在讲解本章节的内容时,主要通过生活及生产实例的介绍,深入浅出的讲解铰链四杆机构的组成、基本性质及演化。铰链四杆机构的组成、基本性质的学习情况直接关系到铰链四杆机构演化的理解,所以这两部分的知识点是讲解本章节的重点。难点部分就是铰链四杆机构演化。

平面连杆特点主要通过门窗、天平秤、铲土机、火车等实例引入平面连杆机构,结合图片,视频讲解平面连杆机构的特点,最后通过归纳总结铰链四杆机构组成与分类。

四杆机构重点在分类及讲解基本性质,通过动画及交互性教学软件演示模拟其运动形式。

在该VB窗口中有判定双摇杆机构存在条件,通过选择是否存在曲柄选择运动形式,在运动过程中分别显示摇杆扫过的区域,同运用图茂并存的教学方法,学生很容易将抽象的概念理解消化。

铰链四杆机构演化的几种常见类型中教学重点是曲柄滑块机构,难点是导杆机构,实际上曲柄滑块机构和导杆机构就是铰链四杆机构的演变形式,通过选择不同的构件作为机架,改变构件的形状、相对长度的方法演化形成。

在教学中,关于铰链四杆机构是如何演变为曲柄滑块机构和导杆机构的过程,就不需要做深入探究。重点放在曲柄滑块机构和导杆机构运动分析上,而曲柄滑块机构和导杆机构,只是通过教材学生无法理解各个杆件的运动情况,因此运用VB可视化技术的演示,再结合机构简图,分析杆件的运动形式。通过设置曲柄、连杆及滑块偏心距等参数加深学生对曲柄滑块机构运动的理解。

导杆机构的教学过程中通过可视化窗口演示对曲柄滑块机构进行演变。分别演示摆动导杆机构、曲柄摇块机构、移动导杆机构,最后将教学重点放在展示导杆机构的实际应用上。

总结

在本文中,通过总结传统模式下教育方法的特点,延伸出可视化教学的概念,并对可视化教学在教育中的优点结合了机械基础平面连杆机构这一章节的内容进行了阐述。多年教学经验证明,运用可视化技术可以提高学生的学习兴趣,吸引学生注意力,有助于提高教学效果,达到理想的教育目标。

(作者单位:徐州技师学院)

篇8:连杆盖机械课程设计

连杆裂解加工作为极具发展潜力和竞争实力的新技术, 以其精密、优质、高效率、低成本的显著优势而日益被研发应用, 随着该技术的日臻成熟以及全球汽车工业的飞速发展, 其应用前景将十分广阔。

1 连杆体/盖结合面定位方式

连杆工作时, 承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用, 而这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此, 连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。连杆体与连杆盖必须配对加工, 且在安装时不得互相调换或变更方向。为此, 在结构上采取了定位措施。传统的平切口连杆盖与连杆体的定位多采用螺栓定位, 如图1 (a) 所示, 是利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的。斜切口连杆常用的定位方式有止口 (搭接扣) 定位 (图1 (b) ) 、凸凹槽定位 (图 (c) ) 、锯齿定位 (图 (d) ) 、套筒定位 (图1 (e) ) 等。

上述斜切口连杆结合面的加工主要采用成形铣削、成组铣削、成组拉削等工艺技术, 其工艺复杂程度、刀具、定位夹具的设计以及加工参数的确定难度均较大, 工序合格率低, 工序成本不尽如人意。有别于传统连杆体/盖的定位方式, 连杆裂解加工是以断裂面定位, 如图1 (f) 所示。该断裂面为整体加工的连杆大头孔断裂而形成的自然形态的三维凹凸曲面, 可使连杆体与连杆盖紧密接触并相互锁定, 避免二者之间任何方向的相对移动, 从而可获得良好的重复定位精度及装配精度。

2 连杆裂解加工新工艺

随着工程设计中对结合面的设计要求越来越高以及以吻合程度最好为基本出发点, 同时避免传统连杆加工结合面形式的弊端, 使得基于连杆裂解加工新技术的断裂面定位形式得以运用推广。它是利用断裂形成的一对具有宏观形态参差、微观互补耦合的三维凹凸面的啮合, 实现三个方向精确定位的体/盖结合形式。断裂剖分的结合面不再进行任何机械加工, 其主要过程如图2所示。

3 连杆裂解加工原理及关键工序

3.1 裂解加工原理

裂解加工的原理是将整体锻造的连杆毛坯大头孔人为产生裂痕, 形成初始裂纹源, 然后用特定方法控制裂痕扩展, 达到连杆本体与连杆盖分离的目的。

它利用了裂纹技术及断裂力学的应力集中理论, 在预定断裂位置加工具有一定深度和尖锐度并沿大头孔轴线方向贯穿的切口, 预定切口的出现会改变应力的分布状态, 产生局部高应力即应力集中。只要连杆裂解材料具有缺口敏感性, 就可以运用应力集中理论在预定切口处产生高应力区, 形成应力集中。裂纹由预制切口的高应力区起裂并向外不断扩展直至完全断裂, 从而实现连杆盖与连杆体分离。

3.2 关键工序

裂解加工中有三道关键的、核心的工序:加工连杆大头孔预制切口工序、施加径向力裂解与杆/盖精确复位工序、定扭矩上螺栓工序。这三道工序的自动化生产工艺与装备是实施连杆裂解技术、保障产品质量的基础和前提。

(1) 加工预制切口工序

切口的设计和加工制造是裂解加工技术的关键, 也是裂解加工的核心和首要工序。预制切口的目的是提高应力集中系数, 满足张开型断裂条件, 保证断裂发生在预定位置。合理的切口位置设计、几何参数的选择以及先进的加工方法可有效降低裂解加工载荷, 保证裂解加工的质量要求。

(2) 连杆大头孔定向裂解

连杆大头孔定向裂解的目的是要使连杆盖与连杆本体分离。由于切口的预制加工形成了应力集中, 通过施加垂直于预定断裂面的载荷进行定向引裂, 在满足脆性断裂的发生条件时, 预制切口处率先起裂, 之后裂纹迅速失稳扩展, 直至连杆盖与连杆本体分离。这一过程中几乎没有塑性变形, 因此是一个无屑断裂剖分的过程。

在定向裂解过程中, 必须限制大头孔变形, 防止单边断裂或撕裂, 保证断面啮合性, 防止断裂线过分偏移, 防止大面积掉渣等。目前, 国外有几种连杆裂解工艺方法和相应的技术装备, 均是为了实现上述目的, 保证裂解加工质量。连杆裂解工艺方法是否合理、技术装备是否先进、可靠, 直接影响连杆裂解质量和大头孔裂解时的变形量。裂解质量主要体现在断面的啮合性、裂解的成功率;而大头孔裂解时变形量太大, 将影响精镗大头孔的圆度工艺性乃至产品的质量。一般情况下, 裂解前后大头孔直径平均变化量要控制在0.05mm以下。

(3) 螺栓预装备及定扭矩装配

在定向裂解加工工序后, 虽然连杆盖与连杆本体精确复位并实现了杆、盖完全啮合。但为了后续的机加工, 在裂解后需要采用螺栓将杆、盖连接起来, 并施加定扭矩。通常, 为了使裂解后的连杆本体与盖的完全啮合、不松动、不错位, 要采用定位精度高的自动上、下料机械手, 将连杆由裂解工序传送到定扭矩上螺栓工序。

4 裂解加工的先进性与经济性

所谓的连杆裂解加工技术的先进性与经济性是同传统的连杆生产技术相比较而言的。传统加工工艺流程与裂解加工工艺流程对比如表1所示。

同传统的连杆加工工艺相比, 裂解加工具有以下优势:

(1) 传统工艺需要分别锻造连杆盖和连杆体, 或者整体锻造连杆, 再用铣刀将留有、切断余量的连杆锻件大头孔分离成连杆盖和连杆体;裂解加工是以整体加工代替分体加工。

(2) 传统加工方法连杆盖和连杆体的结合面需要精加工, 精度要求很高, 需要粗磨、精磨等多道工序;裂解加工的结合面无需再加工, 省去了分离面的拉削与磨削等工序。

(3) 传统加工方法的连杆盖与连杆体之间需要定位元件, 需要用专用螺栓、插销等特定元件来保证连杆盖与连杆体的可靠定位;而裂解加工方法的结合面具有凹凸不平的三维结构特征, 能够实现盖、体之间的自动准确啮合, 相互锁定, 因此能够保证二者之间的精确定位和装配, 消除相对运动, 同时大幅度提高连杆的整体强度, 减少了连杆总成的大头孔变形, 使连杆承载能力、抗剪能力与装配质量大幅度提高。

(4) 传统工艺中连接螺栓孔结构复杂, 表面加工精度要求高, 且螺栓孔的加工要与结合面保持很高的垂直度, 这些问题大大增加了连杆的加工难度、加工工序和制造成本。而裂解加工技术中的螺栓仅仅起联结作用, 不再有任何定位要求, 从而简化了螺栓孔的结构设计和整体加工工艺, 降低了螺栓孔的加工精度和加工成本。

5 裂解连杆所用的材料

目前, 裂解连杆采用的材料主要有三种:

以C70S6为代表的高碳微合金非调质钢、以36Mn VS4为代表的中碳钢及粉末锻造材料。以上三种材料在我公司均已批量生产。

粉末锻造通常是指将粉末烧结的预成形坯经加热后, 在闭式模中锻造成零件的成形工艺方法, 是将传统粉末冶金和精密锻造结合起来的一种新工艺, 并兼两者的优点。粉末锻造连杆形状和尺寸精度好、材料力学性能高、生产工艺简单并且可靠性高, 是今后裂解连杆材料的新方向。

6 结束语

总之, 采用裂解工艺加工的连杆具有结构简单紧凑、体/盖定位准确、连杆大头孔失圆度小、三维结合面等优点, 对产品轻量化、降低噪声、提高使用寿命等都有极大的贡献。

参考文献

[1]寇淑清, 杨慎华, 邓春萍, 等.裂解工艺—发动机连杆制造最新技术[J].中国机械工程, 2001, 12 (7) :839-842.

[2]谷诤巍.发动机连杆裂解加工工艺[J].新技术新工艺, 2003 (7) :14-15.

篇9:可编程平面五连杆机械手

通过下载资料和结构图,我发现小贱钟其实是一个凸五连杆机械手的结构:两个舵机带动两个大臂运动,两个大臂再带动两个小臂,最后控制顶端的机械手做位移动作;加上两个舵机之间的间距,一共五个连杆。

目前,这种机械手还存在一定缺憾,只限于非实时、基于示教型的模式,只有先通过计算机记录人工走的轨迹,才能把该轨迹写出来。我的研究就是想解决这类机械手的实时性与可编程性的问题。

一、制作实物

采用SolidWorks三维实体设计软件设计平面五连杆机械手的每个零件;将这些零件在Solidworks中组装,进行虚拟仿真,对模拟过程中出现的问题进行修正与完善。当满足实验需求后,将零件图传给工厂。最后组装零件,形成实体结构平台。

二、优化选择,采集数据点

记录各点在X、Y坐标系下的转角数据。以平台的左下角为原点,建立平面直角坐标系,在横坐标上选择均匀分布的6个坐标点,在纵坐标上选择同样的5个坐标点,共30个抽样测试坐标点;通过编写测试软件,使之可通过两个电位计调整舵机脉冲信号的宽度(500μs至2500μs之间),从而以将近2000级的精度分别控制两个舵机,还可以把当前值显示在屏幕上。

利用这一原理,对每个取样坐标点进行人工定位,并记录每个坐标点对应的两个舵机的转角数值,共得到30对离散的X、Y坐标系上的数据样本。

三、处理数据

根据采集的坐标样本数据,得出矩阵表。将采集到的30对数据按列分成6组,并录入电脑(此时每组数据的x值不变),用Excel软件对每组数据中的两个舵机的角度值与y值进行高次方程多项式函数拟合,要求方程函数尽量满足采样点采得的数据(3次到5次多项式),再用R2值对其精度进行评价(R2值等于1时效果较好),找到左右两个舵机的角度值随y坐标的变化关系,最后得出6组、12个方程函数。

这时,以0.15(cm)作为y的增量(因为笔尖粗度为0.3cm),根据方程得到的函数算出这6列每一个x,y坐标点所对应的 α,β值。以行为组,用同样的方法算出能够覆盖整个平面的方程函数组,共55组,110个。

最后,以0.15(cm)作为x的增量,带入方程,求出与每一个(x,y)坐标对应的(α,β)值,再将所有数据整理到一起就得到一个x,y坐标平面的1.5mm坐标精度的75×55 的转角矩阵表。通过这个矩阵表,就可以为任何一个x,y坐标找到与它对应的α,β值了,从而达到精确控制舵机的目的。

四、书写实验

将一个数字带入矩阵表,对每个点采用逻辑与运算数学处理,在计算机中找到该数字的表达矩阵,连接矩阵中的各个相邻点就形成了笔的运动轨迹;按照从左到右,从上到下的顺序,形成书写的数据串;编写舵机控制程序,按照所生成的书写数据串逐点执行。

比如,从点(1.6,1.3)开始写,那么程序就会进行数学与运算,找到这个点所对应的微秒值组(1703μs,608μs),之后同时给两个舵机宽度为1703μs和宽度为608μs的脉冲信号,此时舵机带动两个大臂转到一个位置,通过公式算出这两个位置分别为距零位108.27°和距零位9.72° ,若想让机械手,也就是笔尖往右上方位移2.12mm到达点(1.75,1.15),程序会重新找到对应的微秒值组(1688μs,606μs),将之后的脉冲信号发给舵机完成位移,同理可求出此时两连杆距零位分别为106.92°和9.54°以及其他点的位移,最终在平台上得到书写笔迹。

通过以上技术路线可得到一个满足于对凸五连杆机械手进行控制的转置矩阵表。该方法的优点是克服了几何解析法的不足,及存在非线性和离散性不可克服的误差。

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