机械原理实验指导书Word文档格式.docx

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1.实验一机构运动简图的测绘实验（验证性实验）

2.实验二渐开线齿轮范成原理实验（演示性性实验）

3.实验三齿轮参数测定实验（验证性实验）

4.实验四平面机构创意组合测试分析实验（综合性实验）

5.《机械原理》实验报告四

6.《机械原理》实验报告三

7.《机械原理》实验报告二

8.《机械原理》实验报告一

实验一机构运动简图的测绘

一、实验目的

（一）学会分析实际的机器或机构模型，用国标规定的简图符号，绘制机构运动简图。

（二）熟悉各种常用简图符号的表示方法及机构运动简图的测绘方法。

（三）巩固和验证机构自由度的计算方法，并与实际情况比较，分析机构具有确定运动的必要条件。

二、实验设备与工具

1、各种实际机器及各种机构模型；

2、钢板尺（或直尺）、卷尺、内外卡尺；

3、准备铅笔、橡皮、圆规、量角器、草稿纸等。

三、实验原理

由于机构的运动仅与机构中可动的构件数目、运动副的数目和类型及相对位置有关，在进行机构的分析和综合时，为了突出表达机构的运动特征，以便于研究机械的运动，往往撇开与机械运动无关的零件组成的实际结构形状，而用简单的线条和规定的符号（可参阅GB4460——84“机构运动简图符号”）来表示出与实际机构各构件运动完全相同的简单图形，这种简单的图形叫做机构运动简图。

并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此说明机构的运动特征。

一个正确的机构运动简图必须具备以下条件：

a、构件数目和构件之间的连接关系与原机构相同。

B、运动副数目、类型和相对位置与原机构相同。

C、机架上画有表示为固定件的斜线，在原动件上画有表示运动方向的箭头，各运动副均按规定的代表符号画出。

（常用运动副的代表符号参阅GB138——74）。

D、注有长度尺寸和长度比例尺。

四、绘制机构运动简图的方法、步骤及要求

正确地反映机构的运动特征，首先要了解机构的运动。

分析方法如下示例：

例：

图1-1（a）表示一个偏心轮机构，试绘出其机构运动简图，并计算其自由度。

1.认清机构的各个构件并编以序号

慢慢转动原动件（手柄所带动的构件），使机构运动，仔细观察此机构中哪些构件是活动构件，哪些构件是固定构件，并逐一标注构件号码，如1—机架，2—手柄及偏心轮，3—连杆，4—活塞。

2.判断各构件间的运动副性质

反复转动手柄，可以观察到构件2与构件1的相对运动是绕A点转动，故2与1在A点处组成转动副；

构件3与2的相对运动是绕偏心轮2的圆心B点转动，故3与2在B点处组成转动副；

构件4与3绕销轴C点相对转动，故4与3在C点处组成转动副；

构件4与1在水平方向沿X轴相对移动，故4与1组成方位线与X轴重合的移动副D。

原动件2在图示情况与机架1的水平位置夹角用φ表示。

（a）（b）

图1-1偏心轮机构

3.画出组成运动副的构件符号

对于具有两个转动副的构件，不论其实际形状如何，都只用两转动副之间的连线来代表，例如AB代表构件2，BC代表构件3，对于具有移动副的构件，不论其截面形状如何，总是用滑块表示，例如滑块4代表构件4，通过滑块上转动副C的中心画出与X轴重合的滑块运动方位线，代表构件4对构件1相对移动的方向线。

机架打斜线表示，以便与活动构件区别，如构件1。

原动件（起始构件）上示以箭头，以便与从动件区别，如构件2。

图1—1（b）即为（a）图所示机构的运动简图。

4.测量构件尺寸并按比例绘制机构简图

测量AB杆和BC杆的长度以及滑块4移动方向线X轴至转动副A的

距离，（图示为对心曲柄滑块机构，距离为零）选择适当的长度比例尺μl（m/mm），按比例画出机构运动简图。

有时，只需了解机构运动特征而不需进行定量分析时，可不按比例绘制简图，只需大致按相对位置关系绘出即可。

5.计算机构自由度Ｗ

自由度公式　　　　Ｗ＝3n-2PL-Ph

式中：

n—活动构件数；

PL—转动副和移动副数（低副数）；

Ph—高副数

在此机构中，n=3（构件2、3和4为活动构件），PL=4（转动副A、B和C以及移动副D），故Ｗ＝3n-2PL-Ph=3×

3-2×

4-0=1（Ph=0）

核对计算结果是否正确:

根据计算所得Ｗ=1，给予机构一个原动件（手柄所带动的构件），当手柄转动给机构输入一个运动，可观察到机构各构件的运动均是确定的，故计算结果符合实际情况。

五、实验内容及实验报告要求

选择四至六种机构模型或机器为对象，根据上述原理进行机构简图测绘。

如1、偏心摇杆泵机构；

2、曲柄摇块泵机构；

3、双曲柄泵机构；

4、冲床机构；

5、剪床机构；

6、实验室中陈列的其它一些机械模型等。

（本实验有近３０种机械实物或机构模型）。

画出机构运动简图四至六个，可以画在草稿纸上。

在实验报告中，要求有两个机构（最好选择泵机构）的运动简图按比例尺画出，事先选好比例尺。

其它二至四种机构运动简图，可目测使简图与实物大致成比例。

机构运动简图画在《机械原理》实验报告一的表格里。

六、思考题

1.一个正确的“机构运动简图”应该能说明哪些内容？

2.绘制机构运动简图时，原动件的位置为什么可以任意选定？

会不会影响机构运动简图的正确性？

3.机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？

实验二渐开线齿轮范成原理

一.实验目的

（一）掌握范成法切制渐开线齿轮的原理。

（二）了解齿轮根切现象及如何用变位修正法来避免根切现象的发生。

（三）比较渐开线标准齿轮及变位齿轮的差别。

二.仪器及工具

（一）齿轮范成仪、螺丝刀、搬手、钢板尺。

（二）D=240mm厚图纸1张，自备铅笔、圆珠笔（两色）、圆规、

三角板、计算器等。

三.实验说明

齿轮范成仪的结构如图2-1所示。

圆盘5绕其固定轴心Ｏ旋转，其下部有齿轮（其分度圆直径d=180mm），当转动手柄1时，通过丝杠与螺母（未划出），带动齿条及固定其上的滑板2沿水平方向移动，通过与齿轮的啮合使圆盘5与滑板2联动，此时圆盘5在φ180处的圆周与滑板上的直线mm（代表机床节线）始终作纯滚动，并切于节点P。

齿条4（代表刀具），通过螺钉3与滑板固结，可一起移动，

其模数m=20mm、α＝20º

，

齿条中线上下的齿高均为1.25m，图2—1齿轮范成仪

齿顶的0.25m是圆弧，用以切出

被切齿轮的齿根过渡曲线。

转动手柄6，通过丝杠、螺母7，可使齿条相对圆盘中心O沿垂直方向相对移动。

如齿条中线与分度圆相切，则mm线与齿条中线重合，这样切出的便是标准齿轮。

如果改变齿条对轴心O的距离，其移动距离A=x•m可在标尺上读出，（有的范成仪上没有标尺），此时mm线与齿条中线分离，而mm线与齿轮的分度圆相切，这样切出的齿轮便称为变位齿轮（移距修正齿轮）。

进行实验时，在图纸上先画出齿顶圆、分度圆、基圆和根圆，然后把图纸夹紧在圆盘5上，并注意使两者的中心重合。

将滑板2移至右边（或左边）极限位置，用削尖的铅笔或圆珠笔沿齿条刀具的齿廓，在图纸上画出该轮廓在齿轮坯的上的投影线。

然后转动手柄1（两转）使滑板移动一个很小的距离，并带动圆盘连同图纸转过一个相应的小角度，再画出齿条刀具在此位置时的投影线，连续重复上述工作，绘出齿条刀具的齿廓，在各个位置的投影线，其包络线就是被切齿轮的齿廓。

四．实验步骤及实验报告要求

1、计算齿轮各参数

标准齿轮：

按基本参数m=20mm,α=20º

d=180mm,h*a=1,c*=0.25,计算齿数Z，齿顶圆直径da，齿根圆直径df，基圆直径db。

变位齿轮：

不产生根切的最小变位系数xmin，以及不考虑齿顶高降低系数σ时的齿顶圆直径da及齿根圆直径df。

2、绘制标准齿轮

在图纸上做中心线，绘出da、df、db、d各圆，为节省做实验的时间，可先只画一个分度圆d，其它圆da、df、db，正变位齿轮da¹

、df¹

课后再画。

然后将图纸夹紧在圆盘上，并注意同心，松开齿条固定螺钉，使齿条中线对准标尺零点，（即齿条中线与齿轮分度圆相切），固定螺钉。

用上述方法绘出两个完整轮齿齿形，如图2-2所示标准齿轮。

3、变位齿轮

松开夹紧图纸的螺钉，将图纸转过180º

后，再将图纸固定，松开齿条固紧螺钉，转动手柄6将齿条刀退后（远离中心O）一距离A=xmin·

m，xmin≥（Zmin-Z）/Zmin（取到小数点后一位）,然后按绘制标准齿轮的相同方法绘出两个完整的轮齿，见图2-2所示变位齿轮。

4、实验报告要求：

填写实验报告二表格；

在图纸上画出da、df、db、da¹

。

五.思考题

1.通过实验，你所观察到的根切现象发生在基圆之内还是基圆之外？

根切现象是由什么引起?

如何避免根切？

2.比较用同一尺条刀具加工出的标准齿轮和正变位齿轮的参数尺寸哪些有变化？

为什么？

3.如果是负变位齿轮形状和主要参数尺寸又发生哪些变化？

图2-2标准齿轮和正变位齿轮

实验三齿轮参数测定

齿轮在使用过程中难免会损坏，这时必须按照已损坏齿轮的原参数配制一个新齿轮。

在仿制新机器时，也经常遇到测绘齿轮的工作。

在设计工作中，有时也测绘同类型设备（或国外引进设备）的齿轮作为参考。

测绘齿轮的目的就是在没有或缺少技术资料的情况下，根据实物（往往是已经损坏了的实物）找出原设计的主要参数，并绘出工作图。

本实验主要掌握用普通量具测定渐开线齿轮各主要参数（m、α、h*a、c*、x、σ）的方法，并熟悉齿轮各部分尺寸、参数关系以及渐开线的几何性质。

二、实验仪器及用具

1.游标卡尺一把，奇数、偶数测量用齿轮。

2.自带铅笔、橡皮、草稿纸、计算器，渐开线函数表等。

三、实验原理及方法

1．模数m和压力角α的测定

我们使用普通量具只能测出齿轮的某些尺寸，因此要确定被测齿轮的各部分参数，必须通过一定的关系式来求解。

已知Pb=PcosαP=πm∴m=Pb/πcosα

上式中基圆周节Pb值可通过测量两次公法线长所得到，根据所测得Pb值确定m、α有以下二种方法：

方法一：

将压力角α=15º

、和α=20º

分别代入上式可得出二个m值，而m值亦为标准值，查标准模数表（表3-1）其中之一很接近标准模数者，即为该齿轮的m值（因制造及测量误差计算值与标准m值有较小偏差），显然算出标准m值所代用的α角即为该齿轮的分度圆压力角。

方法二：

查表3-3，表中所列Pb值必有一值与所测得的Pb值相接近（因制造和测量误差，故测得的Pb值与表中查得的Pb值有一较小偏差），查得该Pb值所对应的m、α值即为该齿轮的m、α。

2．变位系数x的确定

变位系数x可通过测量公法线长度的方法来确定。

已知：

inv20º

=0.014904

标准齿轮公法线长：

W（K）=m·

cosα[（K—0.5）π+Z·

invα]……

（1）

式中：

inv20º

变位齿轮公法线长：

W（K）x=W（K）+2·

x·

m·

sinα……

（2）

由式

（2）减式

（1），再经整理，则得：

x=（W（K）x-W（K））/（2m·

sinα）……（3）

式中：

W（K）x----实测齿轮的公法线长；

W（K）----标准齿轮公法