一種搖床機構教具研究與開發

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

[關 鍵 詞] 機構設計；搖床機構；教具研究；樣機制造

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

現代工業技術的發展表明，工程和制造業的生命力在于產品創新，現代產品的創新是基于知識和信息的創新設計[1]。搖床機械產品主要應用于選別細粒物料的重力選礦設備，如，鐵、金銀、鎢、錫和煤等，還有專用篩沙等功能的搖床設備，且都屬于大型和重型設備。基于此，為了滿足教學需求，設計出一種教學適用的一種搖床機構實體教具，以機械工程綜合設計與綜合研究為技術載體，將各個單一工種用產品串接起來，由此得到的不再是孤立的概念，讓學生不再獲得的是單獨某章、某節或者某門課程的學習，而是具有完整過程的工程素質的培養。

一、搖床機構的研究

（一）機構設計的研究目標

機構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，為教學所用的機構設計一是對機械機構設計、制作程序結合生產、生活實際功能，并將此功能表達或模擬表達出來；二是機械機構的動力考慮為手動，設置操作手柄，實現參觀者使用操作手柄就能實現某個特定的功能，體現了安全性，也讓參觀者直觀感受到機構的工作原理、構件的運動過程，可實現人機互動，具有實際的可操作性。

（二）機構設計的研究內容

通過對搖床機構工作原理研究、性能分析、結構設計和樣機制造，完成機構的樣機制造，主要的內容包括以下幾點：（1）搖床機構的工作原理、用途；（2）機構的類型、特點、主要參數設計計算，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）搖床機構的零部件制造、機械加工；（5）產品的裝配、調試。

（三）搖床機構設計的特色和創新點

1.從設計到樣機制造的實現

將現有的搖床設備進行改造，設計制造出滿足教學與展覽的小型機器，并通過對搖床機構工作原理研究、性能分析完成結構設計和樣機制造。

2.實現的運動

移動凸輪（大滑塊）和從動件按規定的運動規律往復移動。

3.主要特色

將現有的搖床機構進行改造，設計制造出符合生產與生活實際、滿足教學與展覽的小型機器，該機構具有操作簡單、安全性高、實現搖床的篩沙等功能。

二、搖床機構的設計與加工

（一）工作原理

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

1-曲柄；2，5-連桿；3-大滑塊；4-構件；6-從動件

（二）樣機調試與裝配

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

通過進一步修改和完善設計方案，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，最后完成裝配和調試。加工完成如圖2所示的成品。

三、結論

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

參考文獻：

[1]謝友柏.在互聯網上實現合作設計[J].航空制造技術，2001（2）：23-27.

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