作者：杨莉
[摘 要] 以一种摇床机构为例，为学生直观展示摇床机构的模型原理，实现课堂教学的多元化，以此形成一种教学趋势，为了达到模型的开发与研制，利用三维CAD软件制作摇床机构的三维模型，进行初步设计计算，形成加工图加工零件及组合模型，从而实现构建学科交叉、多层次、模块化的实训与工程实践教学体系。
[关 键 词] 机构设计；摇床机构；教具研究；样机制造
[中图分类号] TH132 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）24-0063-01
现代工业技术的发展表明，工程和制造业的生命力在于产品创新，现代产品的创新是基于知识和信息的创新设计[1]。摇床机械产品主要应用于选别细粒物料的重力选矿设备，如，，铁、金银、钨、锡和煤等，还有专用筛沙等功能的摇床设备，且都属于大型和重型设备。基于此，为了满足教学需求，设计出一种教学适用的一种摇床机构实体教具，以机械工程综合设计与综合研究为技术载体，将各个单一工种用产品串接起来，由此得到的不再是孤立的概念，让学生不再获得的是单独某章、某节或者某门课程的学习，而是具有完整过程的工程素质的培养。
一、摇床机构的研究
（一）机构设计的研究目标
机构是用来传递与变换运动和力的可动的装置，是机械的重要组成部分，为教学所用的机构设计一是对机械机构设计、制作程序结合生产、生活实际功能，并将此功能表达或模拟表达出来；二是机械机构的动力考虑为手动，设置操作手柄，实现参观者使用操作手柄就能实现某个特定的功能，体现了安全性，也让参观者直观感受到机构的工作原理、构件的运动过程，可实现人机互动，具有实际的可操作性。
（二）机构设计的研究内容
通过对摇床机构工作原理研究、性能分析、结构设计和样机制造，完成机构的样机制造，主要的内容包括以下几点：（1）摇床机构的工作原理、用途；（2）机构的类型、特点、主要参数设计计算，运动分析；（3）三维零件图建模、装配图建模、动画仿真、二维工程图；（4）摇床机构的零部件制造、机械加工；（5）产品的装配、调试。
（三）摇床机构设计的特色和创新点
1.从设计到样机制造的实现
将现有的摇床设备进行改造，设计制造出满足教学与展览的小型机器，并通过对摇床机构工作原理研究、性能分析完成结构设计和样机制造。
2.实现的运动
移动凸轮（大滑块）和从动件按规定的运动规律往复移动。
3.主要特色
将现有的摇床机构进行改造，设计制造出符合生产与生活实际、满足教学与展览的小型机器，该机构具有操作简单、安全性高、实现摇床的筛沙等功能。
二、摇床机构的设计与加工
（一）工作原理
如圖1所示，摇床机构由连杆机构与移动凸轮机构组成。曲柄1为主动件，通过连杆2使大滑块3（移动凸轮）作往复直线运动；滚子G、H与凸轮轮廓线接触，使构件4绕固定轴E摆动，再通过连杆5驱动从动件6按规定的运动规律往复移动。该机构适用于中速轻负荷的摇床机构或推移机构。
1-曲柄；2，5-连杆；3-大滑块；4-构件；6-从动件
（二）样机调试与装配
运用SolidWorks软件进行摇床机构的三维建模，然后运用装配功能，将每个零件按装配连接关系进行装配，配合关系进行设置，即可完成摇床机构的装配。利用SolidWorks的仿真功能，可以模拟摇床机构的整个工作过程，并检验是否在运动过程中会发生干涉，检验设计是否合理。
通过进一步修改和完善设计方案，最终确定好最佳方案，绘制好二维工程图（零件图）后进行零件的加工，最后完成装配和调试。加工完成如图2所示的成品。
三、结论
研究出一种摇床机构样机作为教具，为学生直观展示摇床机构的工作原理，实现课堂教学的多元化，为了达到教具的开发与研制[2]，利用三维CAD软件制作摇床机构的三维零件建模、装配、动画仿真，计算验证后选取最佳设计方案生成工程图，完成零件的加工、装配和调试，从而完成样机制造。将此摇床机构应用于机械原理、机械设计、课程设计、工程素养等课程，以理论与实践相结合，作为一种新型教具广泛应用于机械类专业的教学。
参考文献：
[1]谢友柏.在互联网上实现合作设计[J].航空制造技术，2001（2）：23-27.
[2]许茏.包装机械中曲柄摇杆机构设计分析及仿真[J].包装工程，2014，35（9）：76-79.
