机械原理及设计实验.docx

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机械原理及设计实验

《机构的认识及机构运动简图绘制》实验报告

一、实验目的

1．通过观察典型机构运动的演示，初步了解《机械原理》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用实例，增强对机构与机器的感性认识。

2．学会根据各种机械实物模型，绘制机构运动简图；理解构件、运动副的概念；分析和验证机构自由度，掌握机构自由度的计算和判定机构运动是否确定的方法。

二、实验方法

实验室展示各种常用机构的模型，通过模型的动态展示，观察了解常用机构的结构、类型、特点，绘制结构的机构运动简图。

三、实验步骤

1.仔细观察各种连杆机构、凸轮机构、齿轮机构及轮系、间歇运动机构及机构的串并联形式，对常用机构的结构、类型、特点有一定的了解，回答课后问题。

2.选取3个机构，绘制机构运动简图。

首先了解所选机构结构和用途，找出原动件；其次从原动件开始，按机构的传动路线观察并分析机构的运动情况，弄清机构中的原动件、从动件和固定件及其数目，了解各构件之间的相对运动关系；根据机构各联接构件间的接触情况判断每二个构件接触处所组成运动副及其类型并数出个数；最后选择适当的比例和能充分反映机构运动特征的视图平面画出机构的运动简图，用1、2、3，……标注各构件，用Ａ、Ｂ、Ｃ、……标注各运动副，注明原动件的运动方向，测量并标注机构各部相关尺寸。

机架用斜线表示。

3.计算机构的自由度，计算公式：

；判定该机构运动是否确定，并与原始物（或模型）对照，看计算是否有错。

四、实验内容

1）问题及回答：

1.何谓机构、机器、机械？

2.平面四杆机构有哪些基本类型？

有哪些演变形式？

3.一般情况下，凸轮是如何运动的？

推杆（从动件）是如何运动的？

举例说明凸轮的应用实例。

4.一般情况下，一对齿轮传动实现了怎样的运动传递和变换？

常用的齿轮传动有哪些种类？

举例说明齿轮传动的应用实例。

5.何谓轮系，轮系分为哪些种类？

周转轮系中行星轮的运动有何特点？

轮系的功用主要有哪些？

6.常用的间歇机构有哪些？

并举例说明这些主要间歇机构的应用实例。

2）机构运动简图及自由度计算

机构名称

机构运动简图

机构自由度

原动件数

运动是否确定

n=

PL=

PH=

F=

n=

PL=

PH=

F=

n=

PL=

PH=

F=

《机械零件认识》实验报告

一、实验目的

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．了解各种常用的润滑剂及相关的国家标准。

5．增强对各种零部的结构及机器的感性认识。

二、实验方法及步骤

通过对实验指导书的学习及“机械零件陈列柜”中的各种零件的展示，通过实验教学人员的介绍、答疑及同学的观察去认识机器常用的基本零件，使理论与实际对应起来，从而增强对机械零件的感性认识。

三、实验内容

（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。

1．螺纹的种类：

常用的螺纹主要有三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。

三角形主要用于联接，后两种主要用于传动。

都已标准化。

2．螺纹联接的基本类型：

常用的有普通螺栓联接，双头螺柱联接、螺钉联接及紧定螺钉联接。

除此之外，还有一些特殊结构联接。

如专门用于将机座或机架固定在地基上的地脚螺栓联接，装在大型零部件的顶盖或机器外壳上便于起吊用的吊环螺钉联接及应用在设备中的T型槽螺栓联接等。

3．螺纹联接的防松：

按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松及铆冲防松等。

常见的摩擦防松方法有对顶螺母，弹簧垫圈及自锁螺母等；机械防松方法有开口销与六角开槽螺母、止动垫圈及串联钢丝等；铆冲防松主要是将螺母拧紧后把螺栓未端伸出部分铆死，或利用冲头在螺栓未端与螺母的旋合处打冲。

摩擦防松简单、方便，但没有机械防松可靠。

对重要联接，特别是在机器内部的不易检查的联接，应采机械防松。

（二）键、花键及销联接

1．键联接：

键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。

其主要类型有：

平键联接、楔键联接和切向键联接。

各类键使用的场合不同，键槽的加工工艺也不同。

可根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择，键的尺寸则应符合标准规格和强度要求来取定。

2．花键联接：

花键联接是由外花键和内花键组成。

适用于定心精度要求高、裁荷大或经常滑移的联接。

3．销联接：

销主要用来固定零件之间的相对位置时，称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；用于接接时，称为联接销，可传递不大的载荷；作为安全装置中的过载剪断元件时，称为安全销。

销有多种类型，如圆锥销、槽销、销轴和开口销等，这些均已标准化。

以上几种联接，通过展柜的参观同学们要仔细观察其结构，使用场合，并能分清和认识以上各类零件。

（三）机械传动

机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿传动及蜗杆传动等。

各种传动都有不同的特点和使用范围。

1．螺旋传动：

螺旋传动是利用螺纹零件工作的，按其用途可分传力螺旋、传导螺旋及调整螺旋三种；按摩擦性质不同可分为滑动螺旋、滚动螺旋等。

2．带传动：

是带被张紧（预紧力）而压在两个带轮上，主动轮带轮通过摩擦带动带以后，再通过摩擦带动从动带轮转动。

它具有传动中心距大、结构简单、超载打滑（减速）等特点。

常有平带传动、V型带传动，多楔带及同步带传动等。

3．链传动：

是由主动链轮齿带动链以后，又通过链带动从动链轮，属于带有中间挠性件的啮合传动。

与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高。

4．齿轮传动：

齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，型式多、应用广泛。

其主要特点是：

效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定等。

可做成开式、半开式及封闭式传动。

失效形式主要有轮齿折断、齿面点锈、齿面磨损、齿面胶合及塑性变形等。

5．蜗杆传动：

蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构，两轴线交错的夹角可为任意角，常用的为90°。

蜗杆传动有下述特点：

当使用单头蜗杆（相当于单线螺纹）时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，因此能实现大传动比；零件数目少，因而结构很紧凑；在传动中，蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，与蜗轮啮合是逐渐进入与逐渐退出，故冲击载荷小，传动平衡，噪声低；当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁；蜗杆传动与螺旋传动相似，在啮合处的有相对滑动，当速度很大，工作条件不够良好时会产生严重摩擦与磨损，引起发热，摩擦损失较大，效率低。

（四）轴系零、部件

1．轴承：

轴承根据摩擦性质不同分为滚动轴承和滑动轴承两大类。

滚动轴承由于摩擦系数小，起动阻力小，而且它已标准化，选用，润滑、维护都很方便，因此在一般机器应用较广。

滑动轴承按其承受载荷方向的不同分为径向滑动轴承和止推轴承；按润滑表面状态不同又可分为液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承及无润滑轴承（指工作时不加润滑剂）；根据液体润滑承载机理不同，又可分为液体动力润滑轴承（简称液体动压轴承）和液体静压润滑轴承（简称液体静压轴承）。

2．轴：

一切作回转运动的传动零件（如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。

轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。

按承受载荷的不同，可分为转轴、心轴和传动轴三类；光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。

轴上零件的固定，主要是轴向和周向固定。

轴向固定可采用轴肩、轴环、套筒、挡圈、圆锥面、圆螺母、轴端挡圈、轴端挡板、弹簧挡圈、紧定螺钉方式；周向固定可采用平键、楔键、切向键，花键、圆柱销、圆锥销及过盈配合等联连方式。

（五）弹簧

弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用产生较大的弹性变形。

按承受的载荷不同可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧及弯曲弹簧四种；按形状不同又可分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧和平面涡卷弹簧等。

（六）润滑剂及密封

1．润滑剂：

在摩擦面间加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用。

润滑剂可分为气体、液体，半固体和固体四种基本类型。

在液体润滑剂中应用最广泛的是润滑油，包括矿物油、动植物油、合成油和各种乳剂。

半固体润滑剂主要是指各种润滑脂。

固体润油剂如石墨、三硫化钼、聚四氟乙烯等。

任何气体都可作为气体润滑剂，其中用的最多的是空气，主要用在气体轴承中。

2．密封：

机器在运转过程在零件的接合面、轴的伸出端等处容易产生油、脂、水、气等渗漏。

为了防止这些渗漏，在这些地方常要采用一些密封的措施。

密封方法和类型很多，如填料密封，机械密封、O形圈密封，迷宫式密封、离心密封、螺旋密封等。

这些密封广泛应用在泵、水轮机、阀、压气机、轴承、活塞等部件的密封中。