机械基础实验指导书解读.docx

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机械基础实验指导书解读

《机械基础实验指导书》

实验一盘形凸轮轮廓曲线的设计

一、实验目的

1.了解凸轮机构的应用及分类；

2.了解凸轮机构工作原理；

3.掌握用图解法设计盘凸轮轮廓曲线。

二、实验设备及工具

1、机械原理陈列柜；

2、各种机构实物模型。

三、实验内容

1、凸轮机构的组成及应用

凸轮机构应用广泛，类型很多，通常按如下方法分类：

1）按凸轮的形状分为：

（1）盘形凸轮；

（2）移动凸轮；（3）圆柱凸轮。

图1内燃机气门机构图图2移动凸轮图3自动车床进刀机构中的凸轮

2）按从动件末端形状分为：

（1）尖顶从动件如图4a、d所示；

（2）滚子从动件如图9b、e所示；（3）平底从动件如图9c、f所示。

abcdef

图4从动件末端形状

2、用图解法设计盘凸轮轮廓曲线。

1）反转原理

如图5所示为一对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构，当凸轮以角速度

绕轴心O等速回转时，将推动推杆运动。

图5（b）所示为凸轮回转

角时，推杆上升至位移s的瞬时位置。

现在为了讨论凸轮廓线设计的基本原理，设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度（

），使其绕凸轮轴心O转动。

根据相对运动原理，我们知道凸轮与推杆间的相对运动关系并不发生改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面和机架一起以角速度

绕凸轮轴心O转动，同时又在其导轨内按预期的运动规律运动。

由图5c可见，推杆在复合运动中，其尖顶的轨迹就是凸轮廓线。

利用这种方法进行凸轮设计的称为反转法，其基本原理就是理论力学中所讲过的相对运动原理。

2）对心直动尖端从动件凸轮轮廓设计。

四、思考题

1、比较连杆机构和凸轮机构的优缺点。

2、试列举出在实验中观察到的2个空间凸轮机构的实例名称

实验一盘形凸轮轮廓曲线的设计实验报告

班级：

姓名：

学号：

日期：

成绩：

一、比较连杆机构和凸轮机构的优缺点。

二、试列举出在实验中观察到的2个空间凸轮机构的实例名称。

三、试说明凸轮机构的结构特点和功能。

四、按给定的凸轮的基圆半径、凸轮的角速度

旋转方向和推杆的运动规律，利用作图法设计对心直动尖端从动件凸轮轮廓曲线。

五、从结构和可靠性两方面，比较力锁合和几何锁合凸轮机构。

实验二渐开线齿轮齿廓的范成

一、实验目的

1、掌握用范成法加工渐开线齿轮的原理；

2、通过用齿条刀具范成渐开线齿廓的过程，了解齿轮的根切现象及避免根切的方法；

3、分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、实验设备

1.渐开线齿廓范成仪，图1所示；

2.φ280mm圆绘图纸一张、圆规、三角板、剪刀、铅笔、橡皮、计算器等（自备）。

图1

1.图纸托盘；2.滑架；3.机架；4.齿条刀具；5.调节螺钉；

6.定位螺钉；7.刀架；8.锁紧螺钉；9.压环

三.、实验设备工作原理

一对齿轮啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线。

如齿轮刀具与毛坯模拟一对齿轮传动，则可加工出与刀刃互为包络线的齿廓。

刀刃为渐开线，则被加工齿轮齿廓也为渐开线。

在做范成运动的毛坯上记录刀刃各个瞬时位置，则可看出刀刃包络齿廓的过程。

当齿条刀具中线与轮坯分度圆相切（即刀具调节到刻度“0”位置）时，便能切制出标准齿轮。

当齿条刀具离开轮坯中心移动时，切制出正变位齿轮。

当齿条刀具靠近轮坯中心移动时，切制出负变位齿轮。

四、实验内容及步骤

1、测量图纸托盘直径（即为轮坯分度圆直径d）。

2、在齿条刀具上量取齿距p（相邻两齿同侧齿廓对应点之间的距离）。

3、计算模数m和齿数z

m=p/π（取标准模数）；z=d/m（取整数）

4、在纸坯上画出四个圆：

分度圆d、齿顶圆da、齿根圆df、基圆db（其公式参见教科书）。

5、将纸坯装在范成仪上，调整刀具对准刻度上的“0”位置，范成标准齿轮12个齿，注意观察有否根切。

6、范成m=25mm，z=8的标准齿轮。

（1）先剪好齿轮纸坯。

（2）根据被加工齿轮齿数，选定心轴的位置及与齿条啮合的扇形齿轮。

（3）装上纸坯。

（4）调整好变位量。

（5）包络齿廓。

7、范成m=25mm，z=8。

8、范成m=25mm，z=8，x=0.5的正变位齿轮。

9、范成m=25mm，z=8，x=0.5的负变位齿轮。

五、思考题

1、根切现象是如何产生的？

避免根切可采取哪些措施？

六、实验报告要求

1、实验结果

贴上已范成好的齿廓图，并写上姓名。

2、实验结果分析与讨论

实验二渐开线齿轮齿廓的范成实验报告

班级：

姓名：

学号：

日期：

成绩：

一、被加工齿轮的已知数据

项 目

 m

α

ha*

c*

Z

数 值

20°

1

0.25

二、齿条刀具的基本参数

项 目

 m

α

ha*

c*

数 值

20°

1

0.25

三、被加工齿轮的计算数据

项   目

计 算 公 式

计 算 结 果

标准齿轮

分度圆直径d

基圆半径rb

齿顶圆半径ra

齿根圆半径rf

四、展成法加工齿廓图（附齿廓加工图）

六、思考题

1、根切现象是如何产生的？

避免根切可采取哪些措施？

2、齿轮的加工方法及其基本原理？

实验三常用的机构观察与运动分析

一、实验目的

1、掌握平面运动副的分类及其表示方法；

2、结合实例加深理解平面连杆机构的基本类型、判别及其演化；

3、熟悉间歇机构的工作原理、螺旋机构的结构特点；

4、熟悉齿轮传动机构的类型及其特点。

二、实验设备及工具

3、机械原理陈列柜；

4、各种机构实物模型。

三、实验内容

1、平面运动副类型及其常用符号

（1）转动副，如图1所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图1转动副

（2）移动副，如图2所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图2移动副

（3）高副，如图3所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图3高副

2、平面连杆机构的基本类型

1）全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图4所示。

铰链四杆机构分为三种基本型式：

曲柄摇杆机构（如图4a、b）、双曲柄机构（如图4c）和双摇杆机构（如图4d）。

b

a

cd

图4变更机架后机构的演化

2）将4个构件以转动副和移动副连接成的平面四杆机构为移副四杆机构。

单移副四杆机构有以下四种类型：

滑快机构、导杆机构、摇块机构和定块机构（如图5所示）。

图5曲柄滑块机构向导杆机构的演化

a）曲柄滑块机构b）导杆机构c）摇块机构d）定块机构

3、间歇机构的工作原理

常见的间歇运动机构有：

棘轮机构、槽轮机构等。

1）棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成（如图6所示）。

图6棘轮机构图7槽轮机构

2）槽轮机构主要由带圆销的主动拨盘，带径向槽的从动槽轮和机架组成（如图7所示）。

4、螺旋机构

螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成（如图8所示）。

图8螺旋机构

5、齿轮机构

齿轮机构由主动齿轮、从动齿轮和机架组成。

图9齿轮机构的主要类型

齿轮传动的类型很多，按照两齿轮的轴线位置、齿向和啮合情况的不同，齿轮传动可以分类如下：

实验三常用的机构观察与运动分析实验报告

班级：

姓名：

学号：

日期：

成绩：

一、两构件组成的转动副、移动副和高副时，各限制了哪些运动，保留了哪些运动？

二、铰链四杆机构有哪几种类型？

怎样判别？

各类型功能有什么区别？

三、试说明间歇运动机构、螺旋机构、齿轮机构的结构特点和功能。

四、思考题：

1、单移副四杆机构有几种类型？

怎样判别？

各类型功能有什么区别？

2、解释机构中的下列名词：

（1）曲柄、

（2）摇杆、（3）滑块、（4）导杆。

3、棘轮机构和槽轮机构如何从结构上实现间歇运动？

实验四减速器拆装实验

一、实验目的

1、要求了解减速器铸造箱体内的结构以及齿轮和轴系等的结构；

2、了解轴上零件的定位和固定、齿轮和轴承的润滑、密封以及减速器附属零件的作用、构造和安装位置；

3、熟悉减速器的拆装和调整过程；

4、了解拆装工具和结构设计的关系。

二、实验设备

1、单级圆柱齿轮减速器。

三、拆装工具和测量工具

1、活扳手；2、套筒扳手；3、榔头；4、内外卡钳；5、游标卡尺；6、钢板尺

四、实验内容和要求

1、了解铸造箱体的结构；

2、观察、了解减速器的附属零件的用途、结构和安装位置的要求；

3、测量减速器的中心距、中心高、箱座上、下凸缘的宽度和厚度、筋板厚度、齿轮端面与箱体内壁的距离、大齿轮顶圆与箱内壁之间的距离、轴承端面至箱内壁之间的距离等；

4、了解轴承的润滑方式和密封装置；

5、了解轴承的组合结构以及轴承的拆、装、固定和轴向游隙的调整；测绘高速轴及轴承部件的结构草图。

6、课后回答思考题完成实验报告。

五、实验步骤

1、拆卸

1）仔细观察减速器外表面各部分的结构；

2）用扳手拆下观察孔盖板，考虑观察孔位置是否恰当，大小是否合适？

3）拆卸箱盖

a.用扳手拆下轴承端盖的紧定螺钉。

b.用扳手拆卸上、下箱之间的连接螺栓和定位销钉。

将螺栓、螺钉、垫圈、螺母和销钉等放入塑料盘中，以免丢失。

然后拧动起盖螺钉卸下箱盖。

c.仔细观察箱体内各零件的结构以及位置。

并思考如下问题：

对轴向游隙可调的轴承应如何进行调整？

轴承是如何进行润滑的？

如箱盖的结合面上有油沟，则箱盖应采取怎样的结构才能使飞溅在箱壁上的油流回到箱座上的回油槽中？

油槽有几种加工方法？

为了使润滑油经油槽进入轴承，轴承盖端面的结构应如何设计？

在何种条件下滚动轴承的内侧要用挡油环或封油环？

其工作原理、构造和安装位置如何？

d.卸下轴承盖；将轴和轴上零件随轴一起取出，按合理顺序拆卸轴上的零件；

2、装配

按原样将减速器装配好。

装配时按先内后外的顺序进行；装配轴和滚动轴承时，应注意方向；应按滚动轴承的合理装拆方法。

经指导教师检查后才能合上箱盖。

装配上、下箱之间的连接前，应先安装好定位销钉。

六、注意事项

1、实验前预习有关内容，初步了解减速器装配图；

2、切忌盲目拆装，拆装前要仔细观察零部件的结构及位置，考虑好合理的拆装顺序。

卸下的零件要妥善放好，避免丢失或损坏。

3、爱护工具及设备、仔细拆装，使箱体外的油漆少受损坏。

七、思考题

1、减速器主要有哪几部分组成？

箱体的结构如何？

2、减速器中润滑方式和润滑剂的选择依据？

传动零件的润滑方式有几种，如何选择？

3、在中小型减速器中常采用滚动轴承作支承，其润滑方式有几种，如何选择？

4、说出减速器主要附件的功用。

实验四减速器拆装实验报告

 班级：

姓名：

学号：

日期：

成绩：

一、绘出你所拆装的减速器的结构简图。

二、减速器主要有哪几部分组成？

箱体的结构如何？

三、减速器中润滑方式和润滑剂的选择依据？

传动零件的润滑方式有几种，如何选择？

四、在中小型减速器中常采用滚动轴承作支承，其润滑方式有几种，如何选择？

五、说出减速器主要附件的功用。

1.油面指示器

2.油塞

3.窥视孔

4.箱盖顶部的排气装置 

5.起盖螺钉

主要参考书目

1、《机械设计基础》中国机械工业教育协会组编、北京：

机械工业出版社.

2、《机械设计基础》柴鹏飞、机械工业出版社.

3、《机械原理》郑文纬，吴克坚、高等教育出版社.

4、《机械原理·学习要点与习题解析》扬昂岳、国防科技大学出版社.

5、《机械设计》濮良贵，纪名刚、高等教育出版社.

6、《机械设计习题与指导》邢琳，王潍、机械工业出版社.