构件间的运动是不确定的原动件数>F:
构件间不能运动或产生破坏
实验三：
渐开线齿轮齿廓范成原理实验
一、实验目的和要求
目的：
掌握用范成法制造渐开线的基本原理；掌握渐开线产生切齿干涉的原因和克服切齿干涉
的方法；分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。
二、实验原理
范成仪上所用的刀具模型为齿条插刀。
范成仪的构造如图所示，圆盘1绕其固定的轴心0
转动，在圆盘的周缘有凹槽，槽内绕有尼龙绳2，尼龙绳在槽内以后，其中心线所形成的圆应
该等于被加工齿轮的分度圆。
尼龙绳的一端固定在横拖板3的a处，另一端固定在横板拖板的b处。
横拖板可以在机架4上沿水平方向移动，通过尼龙绳的作用，使圆盘相对于横拖板的运动等于被加工齿轮相对齿条的运动（新的范成仪根据此原理已采用齿轮与齿条传动）。
在横拖
板上另有一个带有刀具6的纵拖板5,转动螺旋8时，可使纵拖板相对于横拖板沿垂直方向移动，以调节刀具中线到轮抷中心的距离。
1-托盘；2-轮坯分度圆；3-滑架；4-支座；5-齿条（刀具）；6-调节螺旋；7、9-螺钉；8-刀架；10-压环
三、主要仪器设备及材料
1仪器：
齿轮范成仪
2自备：
圆规、铅笔、剪刀、三角板、绘图纸。
四、试验方法与步骤
1切制标准齿轮时，将刀具中线调节至与被加工分度圆相切的位置。
2切制变位齿轮时，将刀具中线调节至离开被加工齿轮分度圆的切线一段距离
横拖板端面上的刻度读出。
3根据刀具的原始参数和被加工齿轮分度圆直径，计算出被加工的标准齿轮和变位齿轮的基
圆、根圆以及顶圆的直径，并将上述四个圆画在纸上。
然后将纸剪成比顶圆直径大出的圆形作为轮抷。
变位齿轮顶圆直径以高度变位传动计算。
4把代表轮抷的图纸放在圆盘上，对准中心后用压环压紧。
5开始切制齿廓时，可移动横拖板，将刀具推到范成仪的一端。
然后每次向另一端移动一个不大的距离，这时就在代表轮抷的图纸上有铅笔押下刀具刃的位置，直到形成2-3个完整的轮齿
为止。
6用渐开线标准齿形样板检验齿轮的渐开线齿廓，观察有无切齿干涉现象。
如有切齿干涉现象，
则分析其原因，并计算出最小变位系数Xmin。
7按教师指定的变位系数X和步骤2所述的方法，重新调切刀具的位置，使其处于切削变位齿轮的位置进行切制齿轮。
然后进行变位齿轮的齿廓检验。
8比较切制出的标准齿轮和变位齿轮的具厚、齿槽宽、齿距、齿顶厚、基圆齿厚、根圆、顶圆、
分度圆和基圆的相对变化情况。
五、实验数据记录、处理及结果分析
附页：
渐开线齿轮范成原理实验报告
六、讨论、心得
通过实验，对渐开线标准齿轮以及变位齿轮的形成过程进行了深入了解，对它们的区别有了
更深的认识。
并且对齿条刀具的结构形状进行了了解，对根切现象以及根切现象的形成原因有
了深入认识
、原始数据
模数
压力角
齿顶咼系数
顶隙系数
分度圆直径
齿数
变位系数
m=20
a=20
ha*=1
c*=0.25
d=160
z=8
x仁0.5/x2=-0.5
、实验结果1
齿廓图
标准
正变位
负变位
女口：
手工轮廓图
三、实验结果2
项目
相对标准齿轮结果比较定性说明
正变位齿轮
负变位齿轮
齿距p
不变
不变
齿槽宽e
减小
:
增大
齿厚s
增大
减小
齿顶圆直径da
增大
:
减小
齿根圆直径df
增大
减小
思考题：
1用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和轮抷之间的相对位置和相对运动有何要求？
为什么要有
这样的要求？
解答：
当切制标准齿轮时，相当于齿轮与齿条处于“标准安装”位置，即：
齿坯的分度圆与节
圆重合、齿条刀具的中线与机床节线重合，所以齿坯的分度圆与齿条刀具的中线相切。
齿坯的
分度圆与齿条刀具的中线亦在做无摩擦的纯滚动，即在节点处^刀=^坯=ri3坯。
2齿条刀具的齿顶高为什么等于（ha*+c*）m?
解答：
与齿条不同的是，在刀具的齿顶多了一个顶部C=C*m部分，以便于在齿坯的根部切
制出顶隙C=Cm。
3通过实验，你认为根切现象产生的原因是什么？
避免根切的方法有哪些？
解答：
根切现象原因：
刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N
避免根切：
变位修正
实验四：
渐开线齿轮参数测量实验
一、实验目的和要求
1通过测量公法线长度确定模数m和压力角〉：
2通过测量齿顶圆直径da和齿根圆直径df,确定齿顶高系数ha*和顶隙系数c*；
3通过标准齿轮公法线长度与实测公法线长度的比较，判断齿轮的变位类型，
并计算变位系数X,确定齿轮是否根切；
二、实验原理
1通过测量公法线长度确定模数m和压力角a
1确定跨齿数k:
kz0.52xcot:
1801兀
2测量公法线长度w和wkd。
3确定模数m、压力角：
•：
根据渐开线性质：
发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长。
W「=（k-1）psWki二kp,所以Pb=W/i-Wkpamcos：
式中因：
•一般只为20。
或15。
，m应符合标准模数系列，由此可试算确定齿轮的模数m和压力角
（2）通过测量齿顶圆直径da与齿根圆直径df，确定齿顶高系数ha*和顶隙系数c*:
对于标准齿轮h=（2ha*+c*）m，分别将ha*=1、c*=0.25（正常齿制）或ha*=0.8、c*=0.3（短齿制）代入，若等式成立，即可确定齿轮是正常齿或是短齿，进而确定ha*、c*。
若等式都不成立，则齿轮是变位齿轮，根据等式接近成立的原则，可确定齿轮是正常齿还是短齿，进而确定ha*、c*。
（3）计算变位系数X：
标准齿轮的公法线长度W=mcos>[（k—0.5）n+ziny]
变位齿轮的公法线长度W/=mcos：
[（k—0.5）n+zinv：
]+2xmsin：
若测得Wf与计算值W.相等，则x=0,该齿轮为标准齿轮；
若W/工W，则齿轮为变位齿轮，变位系数X：
X二一W
zmcos。
三、主要仪器设备及材料
齿轮模型、游标卡尺、公法线千分尺
四、试验方法与步骤
1.数出各轮齿数，确定测量公法线长度的跨齿k。
2.分别测出各齿轮的公法线长度g、W.+1；
3.通过Pb=W<+1—W<=nmcosa确定各齿轮m、：
•；
4.测量各偶数齿齿轮的da、df;
5.测量各奇数齿齿轮的D、Hi、H2,算出da、df;
6.计算齿高，通过h=（2ha*+c*）m确定ha*、c*;
7.计算标准齿轮公法线长度％=mcos「［（k—0.5）n+zinva；
W与W比较：
若W/=W，齿轮为标准齿轮x=0;
若W.工Wk，齿轮为变位齿轮，x=（—W）/（2mcos〉）
8.通过Xmin-ha*（Zmin-z）/Zmin判断各齿轮有无根切；
五、实验数据记录、处理及结果分析
附页：
渐开线齿轮参数测定实验报告
六、讨论、心得
通过测量渐开线齿轮的基本参数，对齿轮的主要尺寸计算公式进行了验证。
渐开线齿轮参数测定结果
被测齿轮
1#
2#
3#
4#
5#
6#
z
40
14
36
27
22
跨齿数k
2
5
2
4
3
4
Wk
13.87
32.51
30.965
44.19
wg
43.08
56.31
m（mm）
2.5
2.5
3
3
4
4
ot
20
20
20
20
15
15
da（mm）
41.5
103.5
48
114
113.89
98.4
df（mm）
30.25
92.25
34.5
100.5
99.2
83.712
ha*
1
1
1
1
0.8
0.8
c*
0.25
0.25
0.25
0.25
0.3
0.3
Wk
12.02
34.09
13.87
32.51
30.99
43.01
x
+0.3
—0.3
0
0
0
+0.57
实验五：
机械零件认知实验
一、实验目的和要求
1•初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。
2•了解各种标准零件的结构形式及相关的国家标准。
3.了解各种传动的特点及应用。
4•增强对各种零部的结构及机器的感性认识。
二、实验原理
观看陈列柜、听讲解。
三、主要仪器设备及材料
机械零件设计陈列教学柜。
（共18柜）
各种通用机械零件实物
四、试验方法与步骤
（一）螺纹联接
螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。
基本要求是保证联接强度及联接可
靠性，同学们应了解如下内容：
1•螺纹的种类
2•螺纹联接的基本类型
3•螺纹联接的防松
4•提高螺纹联接强度的措施
（二）标准联接零件
标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB成批生产，供应市场的零件。
这类零件的结
构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。
通过实验学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了解各类零件有那些标准代号，以提高学生们
对标准化意识。
1.螺栓；2螺钉；3.螺母；4.垫圈；5.挡圈。
（三）键、花键及销联接
1•键联接；2•花键联接；3•销联接。
（四）机械传动
1.螺旋传动；
2•带传动：
类型、张紧装置和初拉力的控制。
3•链传动：
类型、张紧
4.齿轮传动：
齿轮传动及失效形式、齿轮与蜗杆结构
（五）轴系零、部件
1.轴承：
滑动轴承和滚动轴承的类型、典型滚动轴承的组合设计、轴承的润滑与密封。
2.轴：
轴的类型及轴上零件的应用、轴的典型结构及轴上零件的固定方法。
3.联轴器和离合器：
固定刚式联轴器、可移式刚式联轴器、弹性联轴器、安全联轴器、
牙嵌式离合器、摩擦式离合器。
（六）弹簧
弹簧的类型及结构、弹簧的变形。
主要应用于：
1.控制机构的运动；2.减振和缓冲；3.储存及输出能量；4.测量力的大小。
（七）润滑剂及密封
1.润滑剂；2.密封。
（八）机座及箱体
轴承座孔、支撑肋板或凸壁式箱体、轴承座凸台、凸缘的厚度。
五、实验数据记录、处理及结果分析
见附页：
实验报告
六、讨论、心得
通过对机械零件陈列柜和一些通用机械零件实物的观察，对《机械设计基础》课程所研究
的各种常用零件的结构、类型、特点及应用有了更直观的深入了解。
附页:
机械零件认知实验报告
一、哪些是可拆联接、哪些是不可拆联接，各有什么特点？
解答：
可拆连接：
螺纹连接、键连接、花键连接、销联接、无键连接、过盈连接。
可拆连接的特点是：
允许多次拆装而无须损坏连接中的零件，且不影响其使用性能
不可拆连接：
焊接、粘结、铆接
不可拆连接的特点：
在拆开连接时，至少要损坏连接中的一个零件。
二、带传动正常运转的条件是什么？
解答：
首先要保证有适当的初拉力F0;小带轮的包角al仝1200；带传动传递的载荷不能过载、
超速以免造成打滑现象；带运行过程中必须加防护罩。
三、齿轮失效形式有哪几种？
各常发生在哪种场合？
解答：
齿面点蚀一一闭式软齿面齿轮主要失效形式
齿根折断一一闭式硬齿面齿轮主要失效形式
齿面磨粒磨损开式齿轮传动的主要失效形式
齿面胶合一一高速重载传动
塑性变形一一齿面硬度不够，齿面发热，造成齿面甚至整个轮齿发生塑性变形
四、轴的结构设计应满足哪些基本条件？
解答：
1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；（制造安装）
2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；（定位）
3.各零件要牢固而可靠地相对固定；（固定）
改善应力状况，减小应力集中。
实验六：
带传动性能实验
、实验目的和要求
1观察带传动工作中的弹性滑动和打滑现象并分析其产生原因。
2测定带传动在实验条件下的弹性滑动率与传动效率，并绘制弹性滑动曲线和传
动效率曲线。
3了解本实验所用设备的工作原理和使用方法。
二、实验原理
实验台外形结构如图1所示，主要由动力及传动系统、负载调节、转矩测量和单行滑动显
示装置等部分组成。
工作时电动机通过V带传动把动力传给发电机，发电机把所得到的机械恩那个转变为电
能，使作为负载的发热丝绕组升温。
若改变发热丝的电流强度，即可改变负载大小。
载荷不同带传动的弹性滑动程度也不同，由装在发电机端部测转差盘上的光轴（由五个发光二极管沿径
向排列而成）发转速度之快慢显示出来。
根据光轴逆转速度「汕和电动机转速ni之比即可求得
滑动系数；。
发电机工作时对电动机产生阻转矩丁2，它与其角速度-2之积为发电机的输出功
率P2,而R与由电动机输出的功率P之比值就是带传动的效率
1.动力及传动系统
电动机拖动发电机靠V带传动。
主动轮装在电动机轴上，从动轮装在发电机轴上，主、从
动轮直径相等，V带一根，它的张紧是靠砝码力拉紧钢丝绳，使电动机及其支撑罩沿滚珠导轨
移动来实现。
2.负载调节
发电机之激磁绕组两端接在外界直流电源上，电路接通后，激磁绕组获得0-2.5A的可调
电流，改变激磁电流，可使发电机的发热丝负载盘电流获得调节，从而实现负载值改变。
3.弹性滑动显示装置
装在电动机主轴另一端的圆盘周边上鋃有一颗磁钢，正对该圆盘的下方在实验台机座上装
有一个舌簧管，装在发电机主轴另一端的测转差盘沿径向排列了五个高频发光二极管，他们与
舌簧管组成一回路。
当电动机圆盘上的磁钢转到舌簧管正上方时，舌簧管迅即闭合，五个二极
管同时发光，形成"一”字形光轴。
当磁钢转离舌簧管上方，电路断开，光轴熄灭。
就这样主动轮每转一周，舌簧管闭合一次，光轴亮一次。
由于带传动有弹性滑动，当磁钢第二次到达舌簧管正上方时，光轴则滞后于先前位置发光，每转都这样滞后某一角度。
高速运转时，由于视觉暂留所致，观察者会看到光轴是连续地向后飘移，其逆转速度快慢显示了带的弹性滑动程度。
4.转矩测量
电动机和发电机的定子侧边均装有一根等长杆一一测力杆，他们通过一绳钩各自拉住一个
装于实验台上的拉力计，测力杆从受力点至定子轴线之距分别为Li,L2，且Li=L2。
电动机启
动后，转子按图2所示方向受fi力的作用并旋转，按电磁作用规则定子同时受f1力的作用，
其大小与fi相等，方向则相反。
通过测力杆，对拉力计产生向下的作用力F,它与测力杆长
度Li之积为电动机输出的转矩Ti,即：
Ti=FiLi
通过带传动，发电机轴和转子将按n2方向旋转，当定子绕组中有电流流过时定子受力方
向为f2，通过测力杆，对2号拉力计产生向下的作用力F2，它与测力杆长度L2之积为发电机
对电动机的阻转矩T2，即：
T2=F2L2
三、主要仪器设备及材料带传动实验台、转速表和秒表等。
四、试验方法与步骤
1、效率测量
电动机输出的功率一部分消耗于带、
焦耳-楞次热。
2兀几nn2兀®Jin2
效率:
7-F2_n2F2L2
PniFiLi
汎2'匚=匹」00%
niFi
由上式可知，只要测出两轮转速和两个拉力计读出的示值，即可计算出效率。
2、滑动系数测量
带传动时由于有弹性滑动，所以从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度,
动系数：
Vi-V2二Dm-二D2门2
VinDini
Di*
①一n2曲
g==
nini
带传动的弹性滑动现象可从发电机的测转差盘上光轴逆转速度之快慢直接地看到。
3、绘制曲线图
实验过程，D，Li保持不变，Fi正比于F,因此可用Fi大小表征有效驱动力的大小。
根据
Fi,，值即可绘出如图4所示的弹性滑动系数曲线图和效率曲线图。
五、实验数据记录、处理及结果分析
见附页：
带传动特性实验报告
六、实验结果分析与讨论
1、在弹性滑动的范围内，滑动效率与F成线性关系，随着Fi的增大而提高。
2、在Fi比较小的时候，传动效率与Fi呈线性递增关系，当Fi达到某个临界值后，效率达
到最大值，几乎不再变化。
3、当带传动的有效拉力达到最大临界值时，如果工作载荷进一步增大，则带与带轮间就将发
生明显的相对滑动，即打滑，此时效率和滑动率；都会急剧下降。
1为；-F曲线，2为-Fi曲线
1、实验数据
项目
单位
1
2
3
4
5
6
7
8
主动轮转速n
rpm
1445
1435
1425
1415
1405
1395
1385
1375
从动轮转速n2
rpm
1452.3
1442.3
1432.3
1422.3
1412.3
1402.3
1392.3
1382.3
转速差如
rpm
7.3
7.3
7.3
7.3
7.3
7.3
7.3
7.3
升级会员 