机械基础实验指导书(非机械类).doc

绪 论机械基础课（工程制图、机械设计基础、创造工程学等）是实践性和理论性均很强的课程，实验教学不能依附于理论教学，但是更不能与理论教学完全脱节，实验教学必须以理论教学为基础，以培养学生综合实践能力与开拓创新能力为目的。我们按照从机械认识、机械设计到机械研究创新的认识规律，构建了以学生自我训练为主，培养高素质创新人才的更为宽广和开放的“五个层次”实验课程体系：引导认知、基本训练、基础实验、综合实验和创新实践。将工程制图、机械设计基础、创造工程学等课程的实验教学环节融为一体。“五个层次”实验课程体系架构如下：几何体认知、机械发展与未来认知引导认知 机械原理认知、机械设计认知 机械创新设计认知 构形设计和绘图、计算机绘图室基本训练 机构运动简图测绘 齿轮范成原理 动平衡实验基础实验 速度波动调节实验 带传动实验，液体动压轴承实验 （包括综合性、设计性和研究创新性实验项目） 机械传动方案综合及性能分析实验 平面机构创新设计及运动测试分析实验机构创意组合实验，螺纹传动综合性能分析实验综合实验 机械传动设计及多轴搭接实验 滚动轴承组合设计及综合性能分析实验静态与动态螺栓联接综合实验平面机构设计及运动仿真分析实验减速箱结构分析及装拆实验创新实践学生机械创新设计作品制作“五个层次”的实验作为一个有机的整体，又各具相对独立的系统和明确的目标：（1）引导认知在学习机械基础课程之前设置的“启蒙作业” ：通过实物和模型的动态展示，让学生得到有关机械设计与创新的“启蒙教育”。（2）基本训练机械创新设计必不可少的基本技能的训练：通过构形设计和绘图计算机绘图机构运动简图测绘等项目的训练，培养学生空间想像能力、构形能力、图形表达能力，机构综合能力，为机械创新设计打下坚实的基础。（3）基础实验机械系统基本原理、基本实验方法的初步剖析：让学生通过基础实验掌握机械系统基本原理、基本实验方法，培养学生工程实践能力、分析问题和解决问题的能力。（4）综合实验综合设计能力和开拓创新能力培养的提升性实验：机械创新设计是综合性很强的实践活动，包括机电液的综合、方案和结构的设计、功能与结构研究创新，按综合性设计性研究创新性的机械创新设计过程，由我中心实验教师自行设计了一组以学生自我训练为主、培养高素质创新人才的综合性、设计性和研究创新性实验项目，培养学生综合设计能力，开拓创新能力，分析问题和解决问题的能力。（5）创新实践创新实验教学的蓓蕾工程：根据以学生为主体、以实现学生自我训练为主、重视学生个性发展、适应高素质创新人才培养的实验教学模式，通过让学生根据自己的特长和兴趣，进行机械创新设计制作，并参加各类大奖赛。培养学生综合设计能力，工程实践能力，开拓创新能力，提出问题和解决问题的能力。根据“五个层次”实验课程体系和机械类机械设计基础实验教学的要求，编写了这本适应非机类高素质创新人才培养的机械基础实验指导书教材。其内容涵盖基本训练、基础实验和综合实验。由于时间仓促，本教材还有许多不足之处尚未弥补，如有疏漏的地方，望请指正。训练一 机构运动简图测绘一、训练目的： 1掌握对实际机械或模型的机构运动简图测绘的基本技能。2了解机构运动简图与实际机械结构的区别，加深和巩固机构自由度计算等理论知识。二、训练工具1机构模型一组、钢尺一把等；2草稿纸、铅笔等（自备）。三、训练要求：1实验前，认真预习教材及有关参考资料，弄清机构运动简图、机构示意图的概念及绘制机构运动简图时的注意事项。2每人测绘四个机构简图，（其中两个机构运动简图，二个机构示意图）。要求包括四连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等, 其中至少有一个根据实物绘制的简图。3每人完成一份实验报告（运动简图、机构自由度计算、体会与建议等）。四、原理及方法：机构运动简图是反映机构运动情况的简单图形，由于机构运动情况仅与机构中的构件数及其所组成的各运动副的数目、种类、相对位置有关。因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体结构，而用简单的线条和规定符号来代替构件、运动副，并按一定的比例尺定出运动副的相对位置，这样绘制的图形叫做机构运动简图。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特征，它不仅可以简明地表示机构的运动情况，而且还可以根据该图对机构进行运动及动力分析。不按比例绘出的图形称为机构结构简图或机构示意图，它只能定性研究机构的某些运动特性。下面以平面机构为例说明机构运动简图测绘的步骤及方法。五、训练步骤：在绘制机构运动简图时，要把该机构的实际构造和运动情况搞清楚，首先要定出其运动输入（原动）部分和运动输出（工作）部分，然后再沿着运动传递的路线，把运动输入和输出之间各个传动部分搞清楚，这样才能正确绘出机构运动简图。下面我们以图1（a）所示偏心轮机构模型为例，进行机构运动简图的测绘及机构自由度计算。1认清组成机构的构件数。测绘时，缓慢转动手柄使机构运动，注意观察机构中哪些构件是活动构件，哪个构件是固定构件，哪个是运动输入构件，哪个是运动输出构件，并逐一编排构件序号。如图2中所示、等。2判断各构件间组成的运动副的性质及种类和数目。缓慢转动手柄，根据相联两构件的接触及相对运动情况，确定各个运动副的性质和种类。如偏心轮2与固定构件1是圆柱面接触，其相对运动是绕A点转动，故构件2与构件1在A点组成转动副；同样构件3与构件2在偏心轮2上B点、滑块4与构件3在销轴中心C点组成转动副；滑块4沿固定构件1的方向xx移动，故滑块4与构件1组成移动副。此机构有三个转动副和一个移动副，共有四个低副。3选择视图面绘出机构示意图。选择视图面的原则是以与大多数构件运动平面相平行的平面作为视图面。在草稿纸上首先定出与机架组成运动副的大致位置，然后按规定的符号及构件的联接次序徒手画出机构示意图。对于组成转动副的构件，不管其实际形状如何，都只用两转动副之间的连线代表，例如AB代表构件，BC代表构件3。对于组成移动副的构件，不管其截面形状如何，一般用滑块或导杆表示，例如滑快4代表构件4，并通过滑快上转动副C的中心线xx代表构件4与构件1相对移动的方向线。机架打斜线表示，如构件1。原动件上打箭头表示，如构件2。对于组成高副的构件，也必须按照表11中规定的符号表示（或画出接触处两运动副元素的实际形状来表示）。4计算自由度并校核计算结果是否正确 由机构自由度的计算公式可得：根据计算所得机构自由度F=1，该机构只有一个原动件即偏心轮，所以机构的原动件数与自由度数相等。该机构具有确定的运动。若计算机的自由度与原动件数不符时，必须检查所绘制的简图或机构自由度计算是否有误，直至计算结果符合实际情况。5测量机构的运动学尺寸并按比例绘机构运动简图。仔细测量机构的有关运动学尺寸（如转动副的中心距、移动副方向线、线间的夹角等），如测量AB杆、BC杆的长度、滑快4的移动方向线xx至转动副A的距离。将数据记录好，然后选择恰当的长度比例尺l（m/mm）,按比例画出机构运动简图（图11b）. 6绘制机构运动简图，完成实验报告。六、课外训练作业 1试绘制2-3个牛头刨模型或实物的机构运动简图，并进行机构结构分析；2试绘制2-3个油泵模型或实物的机构运动简图，并进行机构结构分析；3试绘制2-3个其他机构模型或实物的机构运动简图，并进行机构结构分析。切制变位齿轮时，应使齿条刀具的分度线（中线）向前或向后平行移动一段距离 xm(x为变位系数、m为加工齿轮时刀具的模数)。即齿条刀具的刀顶线与变位齿轮毛坯的齿根圆相切并留下铅笔所画的位置。这样可以加工一个变位齿轮的图形。刀具的齿顶线若超出极限啮合点N1时齿廓的齿根部位产生了根切，齿根已切好的渐开线齿廓被切去一部分，这种现象就称为根切现象。为了避免根切现象，1实验台：取出八角环上两锥塞，松开空心螺栓上M8小螺杆，装上刚性垫付片，转动手轮使挺杆降下，处于卸载位置。将两块千分表分别安装在表架上，使表头分别与上板面（靠外侧）和螺栓顶面接触，用以测量联接件（二）实验方法与步骤：（螺栓）和被联接件的变形量。手拧大螺母至恰好与实验六 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、 观察带传动初拉力对传动能力的影响3、 测绘滑动曲线和效率曲线二、实验台简介及工作原理图1 主要结构及工作原理本实验台的电动机为直流无级调速，采用先进的调速电路，测速方式为红外线光电测速，皮带轮转速和扭矩可直接在面板上准确读取读取，也可输入到计算机中进行测试分析。实验台有一主动电机5作驱动使用，它固定在一个以水平方向移动的滑动底板1上，与从动电机8用一根平皮带6连接，在与滑动底板1相连的法码架上加上法码2作为预紧力，即可拉紧皮带6。从动电机8作发电机使用，其电枢绕组两端接上灯泡9作为负载。当工作运转时，电机定子未固定可转动，其外壳上装有测力杆4，支点压在压力传感器3上，通过控制电路可得到电动机和发电机的转矩，其数值可在面板11上各自的数码管上显示。两电机后端装有光电测速装置7和测速转盘，所测转速可在面板11上各自的数码管上显示。同样，所测得的转矩和转速也可输送到计算机、打印机，将数据和变化曲线打印出来，提供分析。三、实验内容与要求1皮带传动滑动曲线和效率曲线的测量绘制：2观察和分析带传动的弹性滑动和打滑现象及其对传动效率的影响。3每2-3人一组，每人一份实验报告。四、实验步骤：1、 打开计算机，单击“皮带传动”图标，进入皮带传动的封面，单击左键进入皮带传动实验说明界面。2、 在皮带传动实验说明界面下单击“实验”键，进入皮带传动实验分析界面。3、 启动实验台的电动机，待皮带传动运转平稳后，可进行皮带传动实验。4、 单击“稳定测试”键，稳定记录实时显示的皮带传动实测结果；单击“实测曲线”键，显示皮带传动滑动曲线和效率曲线。5、 如果要打印皮带传动滑动曲线和效率曲线。在该界面下方单击打印键，打印机自动打印出皮带传动滑动曲线和效率曲线。6、 如果实验结束，单击退出，返回window界面。五、实验操作注意事项1、 通电前准备 a、b、c请查原稿。2、 通电后，电动机和发电机转速显示的四位数码管亮。3、 调节调旋钮，使电动机和发电机有一定转速，测速电路可同时测出它们的转速。4、 此后即可按实验指导书的要求操作。 实验十 减速器拆装实验一、实验目的1熟悉减速器及零部件的结构、特点和作用；2了解减速器的一些参数及其测试方法，为能设计合理的减速器打下良好的基础。二、实验设备及工具1、 各种型号的减速器。2、组装、拆卸工具：十字起子、活动板手、内六角板手、钢板尺、卷尺等。3（自备）草稿纸、笔、绘图工具等三、实验内容与要求1观察了解各种类型减速器的特点及其使用的范围。2仔细观察了解一级或二级园柱齿轮减速器箱体的结构特点及其功能。3详细观察了解轴和齿轮的结构特点和功能。4了解轴承端盖、观察孔、油面指示器、通气器、出油孔、定位销，起盖螺钉等所处的位置、结构特点及其功用。5了解各另部件之间的相对位置。必要时进行一些测量。例如齿轮啮合的侧隙；轴系的轴向游隙；齿轮顶园和端面与箱体间的距离；轴承端面与箱体内侧的距离；箱体联接螺钉和地脚螺钉孔的间距等等（见实验报告附表）。6每2-3人一组，每人一份实验报告。四、减速器概述减速器是由封闭在刚性箱体内的齿轮传动或蜗杆传动等所组成，具有固定传动比的独立的传动部件。减速器具有结构紧凑、效率高和维护方便等特点，故广泛应用于各种机器传动中。减速器通常用来降低转速传递动力以适应机械的要求。在少数情况下，也用来增速传递动力，这时称为增速器。由于减速器所具有的特点和应用的广泛性，所以它的主要参数（中心距、传动比、模数、齿宽系数与齿数和等）已标准化了，并由专业工厂成批生产。当然亦可根据具体情况和需要自行设计和制造。（一）减速器的分类减速器的类型很多，其分类方法为：1根据传动类型，可分为齿轮、蜗轮和齿轮-蜗轮减速器。2 根据齿轮形状，可分为园柱齿轮，圆锥齿轮和园锥-园柱齿轮减速器。3根据传动的级数：可分为单及和多及减速器。单级园柱齿轮减速器一般传动比i=18。如果i10，则大小齿轮直径相差很大，减速器结构尺寸和重量也相应增加，这时可改用二级减速器或三级减速器。4根据轴在空间的位置，可分为卧式和立式减速器。5根据传动的布置形式，可分为展开式，分流式和同轴式减速器。6行星和少齿差减速器等。（二）减速器的结构减速器的结构，一般主要由齿轮（或蜗轮）、轴、轴承和箱体等四部分组成减速器的箱体为安置传动件的基座，应保证传动轴线相互位置的正确性，因而轴孔必须精确加工，箱体本身必须具有足够的刚度，以免引起沿齿宽上载荷分布不匀。为了增加箱体的刚度，通常在箱体上加有筋板箱体通常分成箱座和箱盖两部分。为了便于装拆，其剖分面应与齿轮轴线所 在平面相重合。部分面之间不允许用垫片和其他任何填料（必要时为了防止漏油，允许在安装时涂一薄层水玻璃或密封胶），否则会破坏轴承和孔的配合。箱体通常用灰铸铁（HT15-33或HT20-40）铸成。 单件生产时也可用钢板焊接而成，可降低成本，箱盖和箱座之间用螺栓联接。为了使螺栓尽量靠近轴承孔，在箱体上做成凸台，但要注意留出扳手空间。考虑到减速器在制造、装配及维护使用过程中的特点，还需要设置一些附件。例如，为了确保条上盖与箱座间相互位置的正确性，在剖分面凸缘上采用两个园锥定位销；为了便于检视齿轮的啮合情况和注入润滑油，在箱盖上开设观察孔，平时观察孔盖用螺钉拧紧；为了更换润滑油，在箱座下部设有放油孔，平时用螺栓堵住；为了检查箱体内润滑油的多少，设有油面指标器或测油尺；考虑到减速器长时间运转，油温会逐步升高，引起箱体内气体膨胀而造成漏油，在箱盖上部设有通气器；为了便于装拆和搬运，箱盖上设有吊环；提升整体减速器时则用箱座两侧的吊钩；为了拆卸箱盖，在其凸缘上制有一或两个螺纹孔，拧入螺钉后即可顶起箱盖。五、实验步骤1观察减速器外貌，了解各另部件所处的位置和结构特点及其功用。正反转动高速轴，手感齿轮啮