北京理工大学珠海学院机械原理实验指导书.doc

机械原理实验指导书李 琳 编北京理工大学珠海学院机械与车辆学院二00九年三月 25目 录实验一 机械运动简图的测绘1一、实验目的1二、实验设备和工具1三、实验原理1四、实验步骤1五、实验报告要求1六、思考题2实验二 渐开线齿廓的范成5一、实验目的5二、实验设备5三、实验原理5四、齿轮范成仪简介绍5五、实验步骤6六、思考题:7实验三 机构运动创新方案实验9实验四、典型机械结构展示26一、实验目的26二、实验设备26三、实验内容26二、实验说明:(1)学生在实验课前必须认真预习本指导书，并复习教材有关内容，为实验课做好充分准备，课后要求写出实验报告。 (2)本指导书后附有“实验报告”,每次实验后,学生将实验数据直接填入相应的实验报告中，然后交教师批阅。实验一 机械运动简图的测绘一、实验目的 1、掌握从实际机构中测绘机构运动简图的基本技能和正确标注运动尺寸。 2、巩固和熟练机构自由度的计算。 3、掌握运动链的运动是否确定的判别方法。 4、分析一些四杆机构的演化过程和验证其曲柄存在的条件。二、实验设备和工具 各种机器模型此外自备三角板、铅笔、橡皮、草稿纸。三、实验原理由于机构的运动仅与机构的类型、机构中构件的数目、运动副的数目、种类及其相对位置有关。因此在分析机构运动时，可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，而用简单的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，即机构运动简图，并以此分析，说明实际机构的特征。四、实验步骤 l、缓慢地使被测绘的机构或模型运动，由原动件开始仔细观察其运动传递过程，按相对运动情况分清各个运动构件，确定组成该机构的构件的数目、运动副的种类和数目。 2、在草稿纸上，按运动传递顺序，根据规定的符号(见附录)，徒手绘出机构运动简图，用1、2标注各构件，用A、B标注各运动副。 3、仔细测量机构中各运动副之间的相对位置，即转动副间的中心距和移动副导路的位置尺寸或角度等，标在徒手绘制的机构运动简图中。 4、根据所测绘的机构运动简图，计算该机构自由度，并与实际机构核对是否正确。五、实验报告要求 1、写上被测机构的名称及机构的自由度数。 2、写上被测机构中原动件数目及判断运动是否确定。 3、任意假定原动构件的位置，并按一定的比例尺寸u1将草图画成正规的运动简图。比例尺寸u1=实际长度(毫米mm)/图上长度(毫米mm)六、思考题l、一个正确的机构运动简图应能说明哪些内容?答：可以简明地表达一部机器的传动原理，用于以图解法求机构上任意点的运动和力，以及运动设计方案的比较，而且机架、活动构件、运动副、原动件也一目了然。2、绘制机构运动简图时，原动构件的位置为什么可以任意选定?会不会影响简图的正确性?答：原动件是机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件其位置决定机构从动件位置，因此在其位置决定机构其他构件的位置情况下，才能确定机构其他构件位置，由于其主动性，因此其位置在其运动范围内可任意确定。不会影响简图的正确性。3、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助?答：可以帮助确定原动件的数目,帮助确定机构是否有确定运动，检验所画机构机构简图是否正确，防止机构运动的不确定性以及机构中薄弱环节的损坏。机构运动简图的测绘实验报告班级 姓名 学号 机构名称:机构运动简图: ( )=3( )-2( )-( )=原动件数目:运动是否确定:机构名称:机构运动简图: ( )=3( )-2( )-( )=原动件数目:运动是否确定:机构名称:机构运动简图: ( )=3( )-2( )-( )=原动件数目:运动是否确定:机构名称:机构运动简图: ( )=3( )-2( )-( )=原动件数目:运动是否确定: 审阅人 日期 实验二 渐开线齿廓的范成 一、实验目的 1、掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程。 2、通过观察齿条型刀具范成渐开线齿廓的过程,了解渐开线齿轮的根切现象、齿顶变尖现象以及用变位修正来避免根切的方法。3、;建立变位齿轮的基本概念,分析、比较标准齿轮和移距变位齿轮的异同点。 二、实验设备齿轮范成仪,此外自备大园规、大三角板、橡皮、绘图纸,两种不同颜色的铅笔。 三、实验原理 范成法是利用齿轮与齿条;(或一对齿轮)互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时其中一齿条(或一齿轮)为刀具，另一齿轮为齿轮坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和实际啮合时一样，这样所得的齿轮轮廓就是刀具刃在各个位置的包络线。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的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在图纸上，这样就能清楚地观察到范成法加工齿轮的过程。四、齿轮范成仪简介绍 图1 齿轮范成仪 如图1所示的是一种渐开线齿廓范成仪的结构示意图。图纸托盘l可绕固定轴O转动，钢丝2绕在托盘1背面代表分度园的凹槽的内，钢丝两端固定在滑架3上,滑架3装在水平座4的水平导向槽内。因此,在转动托盘1时,通过钢丝2可带动滑架沿水平方向左右移动，并能保证托盘l上分度园周凹槽的内的钢丝中心线所在圆(代表被切齿轮的分度圆)始终与滑架上的直线E(代表刀具节线)作纯滚动，从而实现对滚运动。代表齿条型刀具的齿条5即通过螺钉7固定在刀架8上；刀架8装在滑架3上的径向导槽内，旋动螺旋6，可使刀架8带动齿条5沿垂直方向相对于托盘l中心0作径向移动。因此，齿条5可以随滑架3作水平移动，与托盘l实现对滚运动；又可以随刀架8一起作径向移动，用以调节齿条中心与托盘中心0之间的距离,以便模拟变位齿轮的范成切削。已知齿条条模数为m;压力角为200齿顶高与齿根高之和为2.25m，只是牙齿顶端的0:25m处不是直线而是圆弧，用以切削被切齿轮齿根部分的过渡曲线。当齿条中线与被切齿轮分度园相切时，齿条中线与刀具布线E重合，此时齿条5上的标尺刻度零点与滑架3上的标尺刻度零点对准，这样便能切制标准齿轮。若旋动螺旋，改变齿条中线与托盘1中心0的距离(移动的距离XM可由齿条5或滑架3上的标尺读出)，则齿条中线与刀具节线E分离(如图1所示，此时齿条中线与被切齿轮分度园分离，但刀具节线E仍与被切齿轮分度园相切),这便能切制出变位齿轮。五、实验步骤1、根据所用范成仪的模数和分度园直径d求出被加土齿轮的齿数Z,并计算其齿顶园直径da、齿根圆直径df和基圆直径db。 2、将计算结果填在实验报告的表中，并分别以da、d、df和db为直径在图纸上画出四个同心圆。3、将图纸放在范成仪的托盘l上，使二者圆心重合，然后用压环10和螺钉9将图纸夹紧在托盘1上。4，将范成仪上的齿条5及滑架3上的标尺刻度零点对准。(此时齿条刀具5的刀顶线应与图纸上所画的齿根圆相切)。5、将滑架3推至左(或右)极跟位置，用削尖的铅笔在图纸(代表被切齿轮毛坯)上面画下齿条刀具5的齿廓在该位置上的投影线。然后将滑架3向右(或左)移动一个很小的距离，此时通过钢丝2带动托盘1也相应转过一个小角度，再将齿条刀具5的齿廓在该位置上的投影线画下，这些投影线的包络线即为被切齿轮的渐开线齿廓。6、按上述方法，给出2一3个完整的标准齿形。7、观察根切现象(观察刀具的齿顶线是否超过被加工齿轮的极限点)。8、重新调整刀具,使刀具中线远离轮坯中心,移动距离为避免根切的最小变位量,再“切制”齿廓。此时也就是刀具齿顶线与变位齿轮的根园相切。按照上述方法,中样可以“切制”得到2-3个完整的正变位的齿廓曲线。为便于比较,此齿廓可用另一种颜色的笔画出。9、分析、比较所得的标准齿轮，正变位齿轮的齿顶厚、基园基厚、根园、顶园、分度园和基园的相对变化特点;六、思考题: l、标准齿轮与变位齿轮的基本参数和几何形状有哪些异同?哪些参变了?哪些没变?为什么?2、通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的?，是由于什么原因引起的?如何避免根切?渐开线齿廓的范成实验报告班级 姓名 学号 1、 原始数据 齿条型刀具的基本参数m= , =200 , h*a=1 , c*=0.25 被加工齿轮的基本参数m= , d= 2、 齿轮几何参数计算名 称符 号计 算 公 式计 算 结 果标 准 齿 轮变 位 齿 轮齿数变位系数基园直径齿顶园直径齿根园直径齿距基园齿距分度园齿厚基园齿厚顶园齿厚3、 思考题讨论: 审阅人 日期 实验三 机构运动创新方案实验基于机构组成原理的拼接设计