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横向输送机构

设计目的

分析机构的结构是为了研究机构的可能性和确定性，并进一步讨论机构的组成原理同时从几何的观点来研究机构各点的轨迹、位移、速度和加速度的求法，以及按已知条件来设计新机构的方法。

了解机构的组成原理，并按照结构中基本杆组的组成形态进行机构分类，在此基础上建立运动分析和动力分析的一般方法。本案例为横向输送机构，使学生在设计过程中对书本上的知识有进一步的了解，并能够与实际相结合，为后期学习《机械设计》及其他专业课程打下坚实基础。

设计要求

采用连杆机构，设计一个可以在电机的带动下实现左右和上下平移的机构，即横向输送机构。预期效果如图1所示。

图1横向输送机构的预期效果图

功能分解

（1）功能分析

由设计要求可知该机构实现的功能是将转动转化为平动，且具有两个方向上的移动自由度。

（2）执行机构

可以实现实现将旋转运动转换为平移运动的机构有很多，例如曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆机构，这里采用平行四边形机构如图2所示，以杆1为主动件，杆3为输出构件，因为1-2-3-4构成平行四边形机构，故杆3始终与A-B平行，若A-B保持水平，则杆3只能做平移运动。

图2平行四边形机构示意图

（3）机构组合

由设计要求可知横向输送机构应至少有两个自由度，而平行四边形机构只具有一个自由度，故应当再设计一个机构与平行四边形机构组合，以实现所需功能，组合方式有串联式、并联式、复合式等，这里选用串联式，在四杆机构上再串联一个四杆机构，如图3所示，将另一个平行四边形机构3-5-6-7的输入件3与原平行四边形机构1-2-3-4的输出件3固接在一起，使机构总体具有两个自由度。

图3组合机构示意图

但是仅仅只是这样会导致另一个电机只能安装在3-5-6-7上，而这几个构件没有相对于地面不动的点，如果电机安装在上面则必定要随着机构的运动而运动，这样导致机构的惯性力过大，故在图3机构的基础上在组合一个机构，这里选用四杆机构，如图4所示，将平行四边形机构4-9-8-7与平行四边形机构3-5-6-7串联在一起，组成最终所需要的机构。其中构件1和构件9是输入件，构件7是输出件，因为1-2-3-4和3-5-6-7都是平行四边形机构，故恒有AB//CD、DE//FG，故构件7只能做平动。

图4最终机构示意图

机构选型

（1）平行四边形机构1-2-3-4

如图5所示，对应图4中的平行四边形机构1-2-3-4。在设计各构件时不仅要保证各个连杆之间不发生干涉现象，还要对杆件进行一定的优化设计，使其在保证实用功能的前提下也要有一定程度上的外观设计。

图5平行四边形机构1-2-3-4

（2）平行四边形机构3-5-6-7

图6平行四边形机构3-5-6-7

（3）四杆机构4-9-8-7

图7躯干四杆机构4-9-8-7

零件机构组合

对应图4的最终组合机构如图8所示

图8最终机构实物图

运动方案最终设计

图9最终设计方案的结构分解图

表1材料明细表

项目号

零件号

数量

1

一级从动杆

2

2

一级主动杆

2

3

上端连杆

1

4

上端定点盘

1

5

顶端安装基座

1

6

主动轴

2

7

松下400W电机

2

8

GB／T276-94深沟球轴承6006-2Z

4

9

尾端轴承座

2

10

推料垂臂板

1

11

CLDM6_8_B_1

4

12

转度焊件

1

13

固定推料板

2

14

CLDM6_8_B_2

4

15

夹紧板

1

16

推料轴

1

17

下端连杆

1

18

BL14D1

4

19

机构连接盘

1

最终的方案设计，如图9所示。模型结构和运动原理，详见三维模型和动画文件。

总结

横向输送机构主要是通过多连杆机构的组合，平移的输送材料，该机构巧妙的运用了机械原理的知识，将复杂的运动简单化。学生根据上述的流程设计可独立完成其原理设计，并进行相应的优化。

思考

1.根据实际情况，自拟相关参数，设计此横向输送机构。

2.对题1中设计的每一个运动构件赋予材料，并确定它们的质量和重心位置并对构件用完全平衡法使该机构平衡（可以使用三维软件计算质量和重心位置）。

3.根据题1中设计出来的机构计算当该机构的执行构件（即图4中构件7）左右平移、上下平移及45o角平移时两主动件的转速比分别是多少。

4.确定题1设计出来的机构的执行构件（即图4中构件7）的运动范围。

5.由第3节可知，可以实现横向输送机构所需功能的机构有很多，试使用不同机构或不同机构组合形式设计该机构。