一種搖床機構(gòu)教具研究與開發(fā)

[摘 要] 以一種搖床機構(gòu)為例，為學(xué)生直觀展示搖床機構(gòu)的模型原理，實現(xiàn)課堂教學(xué)的多元化，以此形成一種教學(xué)趨勢，為了達到模型的開發(fā)與研制，利用三維CAD軟件制作搖床機構(gòu)的三維模型，進行初步設(shè)計計算，形成加工圖加工零件及組合模型，從而實現(xiàn)構(gòu)建學(xué)科交叉、多層次、模塊化的實訓(xùn)與工程實踐教學(xué)體系。

[關(guān) 鍵 詞] 機構(gòu)設(shè)計；搖床機構(gòu)；教具研究；樣機制造

[中圖分類號] TH132 [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）24-0063-01

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展表明，工程和制造業(yè)的生命力在于產(chǎn)品創(chuàng)新，現(xiàn)代產(chǎn)品的創(chuàng)新是基于知識和信息的創(chuàng)新設(shè)計[1]。搖床機械產(chǎn)品主要應(yīng)用于選別細粒物料的重力選礦設(shè)備，如，鐵、金銀、鎢、錫和煤等，還有專用篩沙等功能的搖床設(shè)備，且都屬于大型和重型設(shè)備?；诖耍瑸榱藵M足教學(xué)需求，設(shè)計出一種教學(xué)適用的一種搖床機構(gòu)實體教具，以機械工程綜合設(shè)計與綜合研究為技術(shù)載體，將各個單一工種用產(chǎn)品串接起來，由此得到的不再是孤立的概念，讓學(xué)生不再獲得的是單獨某章、某節(jié)或者某門課程的學(xué)習(xí)，而是具有完整過程的工程素質(zhì)的培養(yǎng)。

一、搖床機構(gòu)的研究

（一）機構(gòu)設(shè)計的研究目標(biāo)

機構(gòu)是用來傳遞與變換運動和力的可動的裝置，是機械的重要組成部分，為教學(xué)所用的機構(gòu)設(shè)計一是對機械機構(gòu)設(shè)計、制作程序結(jié)合生產(chǎn)、生活實際功能，并將此功能表達或模擬表達出來；二是機械機構(gòu)的動力考慮為手動，設(shè)置操作手柄，實現(xiàn)參觀者使用操作手柄就能實現(xiàn)某個特定的功能，體現(xiàn)了安全性，也讓參觀者直觀感受到機構(gòu)的工作原理、構(gòu)件的運動過程，可實現(xiàn)人機互動，具有實際的可操作性。

（二）機構(gòu)設(shè)計的研究內(nèi)容

通過對搖床機構(gòu)工作原理研究、性能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和樣機制造，完成機構(gòu)的樣機制造，主要的內(nèi)容包括以下幾點：（1）搖床機構(gòu)的工作原理、用途；（2）機構(gòu)的類型、特點、主要參數(shù)設(shè)計計算，運動分析；（3）三維零件圖建模、裝配圖建模、動畫仿真、二維工程圖；（4）搖床機構(gòu)的零部件制造、機械加工；（5）產(chǎn)品的裝配、調(diào)試。

（三）搖床機構(gòu)設(shè)計的特色和創(chuàng)新點

1.從設(shè)計到樣機制造的實現(xiàn)

將現(xiàn)有的搖床設(shè)備進行改造，設(shè)計制造出滿足教學(xué)與展覽的小型機器，并通過對搖床機構(gòu)工作原理研究、性能分析完成結(jié)構(gòu)設(shè)計和樣機制造。

2.實現(xiàn)的運動

移動凸輪（大滑塊）和從動件按規(guī)定的運動規(guī)律往復(fù)移動。

3.主要特色

將現(xiàn)有的搖床機構(gòu)進行改造，設(shè)計制造出符合生產(chǎn)與生活實際、滿足教學(xué)與展覽的小型機器，該機構(gòu)具有操作簡單、安全性高、實現(xiàn)搖床的篩沙等功能。

二、搖床機構(gòu)的設(shè)計與加工

（一）工作原理

如圖1所示，搖床機構(gòu)由連桿機構(gòu)與移動凸輪機構(gòu)組成。曲柄1為主動件，通過連桿2使大滑塊3（移動凸輪）作往復(fù)直線運動；滾子G、H與凸輪輪廓線接觸，使構(gòu)件4繞固定軸E擺動，再通過連桿5驅(qū)動從動件6按規(guī)定的運動規(guī)律往復(fù)移動。該機構(gòu)適用于中速輕負荷的搖床機構(gòu)或推移機構(gòu)。

1-曲柄；2，5-連桿；3-大滑塊；4-構(gòu)件；6-從動件

（二）樣機調(diào)試與裝配

運用SolidWorks軟件進行搖床機構(gòu)的三維建模，然后運用裝配功能，將每個零件按裝配連接關(guān)系進行裝配，配合關(guān)系進行設(shè)置，即可完成搖床機構(gòu)的裝配。利用SolidWorks的仿真功能，可以模擬搖床機構(gòu)的整個工作過程，并檢驗是否在運動過程中會發(fā)生干涉，檢驗設(shè)計是否合理。

通過進一步修改和完善設(shè)計方案，最終確定好最佳方案，繪制好二維工程圖（零件圖）后進行零件的加工，最后完成裝配和調(diào)試。加工完成如圖2所示的成品。

三、結(jié)論

研究出一種搖床機構(gòu)樣機作為教具，為學(xué)生直觀展示搖床機構(gòu)的工作原理，實現(xiàn)課堂教學(xué)的多元化，為了達到教具的開發(fā)與研制[2]，利用三維CAD軟件制作搖床機構(gòu)的三維零件建模、裝配、動畫仿真，計算驗證后選取最佳設(shè)計方案生成工程圖，完成零件的加工、裝配和調(diào)試，從而完成樣機制造。將此搖床機構(gòu)應(yīng)用于機械原理、機械設(shè)計、課程設(shè)計、工程素養(yǎng)等課程，以理論與實踐相結(jié)合，作為一種新型教具廣泛應(yīng)用于機械類專業(yè)的教學(xué)。

參考文獻：

[1]謝友柏.在互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)合作設(shè)計[J].航空制造技術(shù)，2001（2）：23-27.

[2]許蘢.包裝機械中曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)計分析及仿真[J].包裝工程，2014，35（9）：76-79.