《机械设计基础》实验报告.docx

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《机械设计基础》实验报告

广西科技大学鹿山学院

实验报告

课程名称：

指导教师：

班级：

姓名：

学号：

成绩评定：

指导教师签字：

年月日

实验一机构运动简图的测绘与分析

一、实验目的：

1、根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图；

2、学会分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法；

3、加深对机构结构分析的了解。

二、实验设备和工具；

1、缝纫机头；

2．学生自带三角板、铅笔、橡皮；

三、实验原理：

由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略符号（见教科书有关“常用构件和运动副简图符号”的规定）来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特征。

四、实验步骤及方法：

l、测绘时使被测绘的机械缓慢地运动，从原动件开始，仔细观察机构的运

动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目；

2、根据相联接的两构件的接触特征及相对运动的性质，确定各个运动副的种类；

3、选定投影面，即多数构件运动的平面，在草稿纸上徒手按规定的符号及构

件的连接次序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图。

用数字1、2、

3、……。

分别标注各构件，用英文字母A、B、C、，……分别标注各运动副；

4、仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副导路的方向等，选定原动件的位置，并按一定的比例画出正式的机构运动简图。

五、实验要求：

l、对要测绘的缝纫机头中四个机构即a．压布、b走针、c．摆梭、d．送布，只绘出机构示意图即可，所谓机构运动示意图是指只凭目测，使图与实物成比例，不按比例尺绘制的简图；

2、计算每个机构的机构自由度，并将结果与实际机构的自由度相对照，观察计算结果与实际是否相符；

3、对绘制的机构进行结构分析（高副低代，分离杆组；确定机构级别等）。

六、思考题：

1、一个正确的机构运动简图应能说明哪些内容？

2、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？

实验二齿轮范成实验

一、实验目的

1、掌握用范成法切制渐开线齿轮齿廓的基本原理；

2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和用变位修正来避免根切的方法；

3、分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、设备和工具

1、齿轮范成仪；

2、圆规、三角板、绘图纸、剪刀、两支不同颜色的铅笔或圆珠笔，计算器（学生自备）

三、试验原理和方法

范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的一种方法。

加工时其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，它们保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具沿轮坯的轴向作切削运动，这样制得的齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。

若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦为渐开线。

由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样就清楚地观察到齿廓形成的过程。

齿轮范成仪所用刀具模型为齿条插刀，仪器构造如下：

圆盘1绕其芯轴O转动，在圆盘的后面装了一个齿轮与横拖板2上的齿条啮合传递运动，横拖板可以沿水平方向左右移动，通过齿条、齿轮的啮合带动圆盘转动，在横拖板上通过螺钉固定了一个齿条刀具模型3，齿条插刀的参数为：

压力角α＝20°；齿顶高系数ha*＝1；径向间隙系数C*＝0.25；摸数m＝20；圆盘芯轴直径＝20mm

四、实验步骤

1、根据已知的刀具参数和被加工齿轮分度圆直径，计算被加工齿轮的基圆、最小变位系数、最小变位量，标准齿轮的齿顶圆与齿根圆直径以及变位齿轮的齿顶圆与齿根圆直径，然后根据计算数据将上述六个圆画在同一张图纸上，并沿最大圆的圆周剪成圆形纸片，作为本实验用的“轮坯”；

2、把“轮坯”安装到仪器的圆盘上，必须注意对准中心；

3、调节刀具中线,使其与被加工齿轮分度圆相切，刀具处于切制标准齿轮时的安装位置上；

4、“切制”齿廓时，先把刀具移向一端，使刀具的齿廓退出轮坯中标准齿轮的齿顶圆，然后每当刀具向另一端移动2-3mm时，即在代表轮坯的图纸上用铅笔沿刀具轮廓描下其位置，此时应注意铅笔的落笔方向必须始终保持一致，直至形成一至两个完整的轮齿为止，描画的过程中应注意齿廓形成过程；

5、观察根切现象，即观察刀具齿顶线是否超过被加工齿轮的啮合极限点；

6、重新调整刀具，即调整螺钉，使刀具中线对准与分度圆相切的位置，然后向后平行移动刀具，移动距离为避免根切的最小变位量，对好刀后，再用与切制标准齿轮的同样方式移动横拖板，加工变位齿轮。

五、原始数据：

（1）齿条：

模数m＝20压力角：

α＝20°齿顶高系数ha*＝1径向系数c*＝0.25

（2）标准齿轮：

分度圆半径r＝80mmZ=8

1、齿轮几何参数计算：

名称

计算

计算公式

标准齿轮

正变位齿轮

备注

齿数

最小变位量

Z

X

Z＝2r/m

X＝ha*（Zmin－Z）/Zmin

基圆半径

Rb

Rb＝rcosa

齿顶圆半径

Ra

标准齿轮：

ra＝r+ha*m

变位齿轮：

ra＝r+ha*m+Xm

齿根圆直径

Rf

标准齿轮：

rf＝r-ha*m-c*m

变位齿轮：

rf＝r-ha*m-c*m+Xm

移距数据

X

六、思考题

1、通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的？

是什么原因引起的？

如何避免根切？

2、记录得到的标准齿轮齿廓和变位齿轮齿廓是否相同？

为什么？

3、比较用同一条齿条刀具加工出来的标准齿轮和正变位齿轮的几何参

数：

m、a、r、ra、rb、rf、ha、hf、h、p、s、sb、sa、sf中哪些变了？

哪些没变？

为什么？

实验三回转构件的动平衡实验

一、实验目的

1、巩固和验证回转构件动平衡的基本原理；

2、掌握机械共振式动平衡机的基本工作原理和操作方法。

二、实验设备和工具

1、DPJ机械共振式简易动平衡机、JHP-A型动平衡实验台，本实验采用DPJ机械共振式简易动平衡机；

2、试件（在校正平面上具有校正孔的转子）；

3、平衡质量（与校正孔相应的螺钉、螺母）；

4、外卡尺；5、钢皮尺；

6、活动螺丝扳手；7、计算器；8、量角器；

三、实验原理和方法

本实验是采用补偿质径积式机械共振式动平衡机，它的结构如图所示：

框架1经弹簧2与固定的底座3相联，它只能绕OX轴线摆动，构成一个振动系统。

框架上装有主轴4，由固定在底座上的电动机14通过皮带和皮带轮12驱动。

主轴4上装有齿轮6，它与齿轮5构成交错轴斜齿轮啮合传动。

齿轮5与圆盘7固定在轴9上，圆盘8绕轴9转动，并且通过调节手轮17可使圆盘8沿轴9上下移动，以此来改变圆盘7与8之间的距离LC，LC由指针16指示。

圆盘7与8大小、质量全相等，上面各装了一质量为MC的重块，其质心都与轴9相距rC但相位差180°，这样圆盘7、8转动时，由于两个重块的作用，导致两个圆盘的质心不在回转轴线9上，因此会各产生一离心力FC，两个离心力FC平行且相位刚好差180°，构成一可调的力偶矩FCLC，它与摆架振摆面间的夹角以φC表示。

轴9上端的指针15既用来指示FCLC的作用平面和方向，指针相对圆盘的指向既FCLC的转向，通过调节手轮18来调节瞬时的φC值。

实验时，待平衡的试件10架于两个滚动支承13上，通过挠性联轴器11由主轴4带动它回转。

此时试件的不平衡质量可看成在所选的两平衡校正面T＇和T＂内，由向量半径分别为r0＇和r0＂的两个不平衡质量m0＇和m0＂所产生。

平衡时，可先令校正面T＂通过振摆支座OX轴，这样试件转动后，T＂上不平衡质量m0＇和F0＂产生的力矩为零，不引起框架振动。

而T＇面上的不平衡质量m0＂的离心力F0＇对振摆支座OX形成力矩M0，使框架振动。

与此同时，力偶矩FCLC对OX轴的力偶矩分量MC也直接影响框架的振动。

力矩M0的相位φ为，也即不平衡质量m0＇的径向与OX轴垂直线的夹角。

通过移动圆盘8和齿轮6可调节LC和φC的值，来使框架消除振动，达到动平衡,由LC和φC的值便可得知F0＇的大小和相位，本实验中动平衡机的mC、rC已知。

试件的两平衡校正面是预先选定的，故平衡面倒支架OX轴的距离L也已知。

至于框架应满足的动平衡条件由同学们自己推算，求出所加平衡质量mb＇。

测量另一个平衡校正面T＂内的不平衡质径积m0＂、r0＂，并求平衡质量mb＂的大小和相位时，其原理和方法同上，只需使T＇面通过框架振摆轴线OX即可。

四、步骤

1、调节手柄17，使圆盘8与圆盘7刚好接触，此时标尺指示“零”点，即LC＝0。

2、把试件10一端的联轴器与主轴前端的挠性联轴器11沿转动方向靠好，避免起动时冲击；同时另一校正面T＂应通过摆正轴线OX。

3、起动电机使试件回转。

4、移动重块19，使框架处于共振状态，既框架往复振动的频率等与框架自身的固有频率。

5、加补偿力偶矩。

先顺时针调节手轮17，使LC有一定读数，这时框架保持一定的振幅。

然后调节手轮18，当φC＝φ＋180°时m0与mC同向，框架振幅最大；当φC＝φ时，框架振幅最小，这时不平衡质量的相位已基本找到。

在继续调节手轮17来改变LC值，使框架振幅进一步降低。

如此反复调节数次，直到指针20基本不动，此时框架振动消除，趋于静止。

6、停车，读出LC值，确定应加平衡质量mb＇的相位。

7、由已知的mC、rC、L和rb＇以及LC值，算出mb＇值。

8、使LC归零，根据所得mb＇的大小和相位，将试件在T＇平面内进行校正，然后重新启动，观察框架是否平衡。

9、进行另一平衡校正面T＂的测试，方法步骤同前。

10、电源，试验结束。

动平衡实验台

实验四皮带传动实验

一、实验目的：

（1）观察带传动的弹性滑动和打滑现象。

（2）证实预拉力对带传动能力的影响。

（3）测量带传动的效率。

（4）掌握转矩、转速基本测量方法。

（5）绘制带传动滑动曲线和效率曲线图

二、实验设备与实验原理：

实验设备带传动实验台F-1型和PC-B型两种实验台。

带传动是一种利用中间挠性件的摩擦传动，工作时存在弹性滑动。

当两带轮直径相等时，弹性滑动系数

在初拉力F一定的条件下，弹性滑动的系数ε大小取决于负载的大小，载

荷越大，即带传递的有效圆周力F越大，当F超出摩擦力的最大值时，就会出现打滑现象。

带所能传递的最大有效圆周力Fmas与初拉力F0有关，F0越大，Fmas也越大，因此增大初拉力，可提高带传动能力。

本实验设备是F-1型实验台，主要由一台直流电机和一台直流发电机组成。

（见图1）

直流电机安装在可沿水平方向移动的支座上，发电机安装在固定的支座上，为便于实验，主、从动轮的直径相等。

带的初拉力F0由砝码1产生，带所传递的负载由直流电机5

产生，通过带

图1

图1

带初拉力F0由砝码1产生，带所传递的负载由直流电机5产生，通过带

6带动从动轮8及发电机7旋转，发电机的输出端连接一组灯泡作为它的负载，改变灯泡的功率，就可改变发电机的发电量，从而改变带所传递的负载，即改变有效圆周力F。

电动机和发电机的外壳（定子）是由滚动轴承支承的，可绕轴心转动，在定子上装有测力杠杆3和9，杠杆上装有拉砣和砝码，可测出电动机和发电机工作时的转矩T1和T2，通过计算可得到带的传动效率和有效圆周力F。

三、实验步骤：

1）接通电源；

2）打开电源开关，实验台指示灯亮，检查一下，二个