机械原理试验指导指引用于试验报告讲解

1、机械原理实验指导指南 （用于实验报告） 班级： 姓名： 学号： 机械基础实验中心 2015年 1 月 前言 一、实验课目的 本课程实验课目的在于： 验证、 巩固和加深课堂讲授的基本理论， 加强理论联系实际及 独立工作能力的培养； 掌握一些最基本的机械实验方法、 测量技能及用实验法来测定一些机 械参数的能力； 以及培养学生踏实细致、 严肃认真的科学作风。因此， 实验课是一个不可缺 少的重要环节， 每个学生必须认真对待， 在课前进行预习，在课后分析试验结果， 写成正规 的实验报告。实验课为评定学生成绩的一部分。 二、实验前的准备工作 为了保证实验顺利进行， 要求在实验前做好准备工作， 教师在实验前

2、要进行检查和提问， 如发现有不合格者，提出批评，甚至停止实验的进行，实验准备工作包括下列几方面内容： 1. 预习好实验指导书： 明确实验的目的及要求； 搞懂实验的原理； 了解实验进行的步骤 及主要事项，做到心中有底。 2. 准备好实验指导书中规定自带的工具、纸张。 3. 准备好实验数据记录表格。表格应记录些什么数据自拟。 三、遵守实验室的规章制度 1. 验前必须了解实验设备、仪器的使用性能、操作规程及使用须知，否则不得操作。 2. 严格按照规定，精心操作设备、仪器。如有损坏，按规定处理。 3. 实验室内与本实验无关的设备与仪器，一律不得乱动。 4. 在实验室严守纪律，不得高声谈笑，保持室内整洁

3、。 5. 实验完毕后，用过设备、仪器放回原处，并整理清洁、经教师同意后才得离开。 四、实验报告 实验报告是对实验所有数据、 现象进行整理， 分析得出一定结论与看法的书面文件。 学 生在实验后必须按照要求，整理并分析处理所的结果，写成正规的实验报告。 为了写好实验报告，提出以下几点： 1. 实验结果记录应经实验指导教师过目签字，并随实验报告一起交上。 2. 报告中的结果分析及讨论应力求具体，应针对试验具体情况，防止不切实际的空谈。 3. 实验报告要求每人一份。 4. 实验报告应在实验完毕后一星期内，由课代表汇集交老师。 目录 实验一 机构认知（实验类型：演示） 1. 实验二 机构运动简图的测绘（

4、实验类型：综合） 3. 实验三 机构运动参数测定（实验类型：综合） 9. 实验四 平面机构创新设计（实验类型：设计） 错误！未定义书签。 实验五 平面机构创意设计及性能测试分析（实验类型：设计） . 错 误！未定义书签。 实验六 齿轮范成原理（实验类型：验证） 8. 实验七 动平衡（实验类型：验证） 2.5 实验八 系统动力学调速（实验类型：验证） . 错误！未定义书签。 附录：实验课总结 3.5. 实验一 机构认知 实验指导书 、实验目的 1配合课堂教学及课程进度，为学生展示大量丰富的实际机械、机构模型、机电一体 化设备及创新设计实例，使学生对实际机械系统增加感性认识，加深理解所学知识， 2

5、开阔眼界，拓宽思路，启迪学生的创造性思维并激发创新的欲望，培养学生最基本 的观察能力、动手能力和创造能力。 、实验设备 机械原理陈列柜。 图 1-1 机械原理陈列柜 三、实验内容 机器和仪器都是由机构组成的， 其中具有确定运动的各工作构件产生或影响机器和仪器 的工作过程。同时，在机器和仪器的制造以及其它众多技术设备也都是由机构组成。而且， 随着生产过程的自动化以及向着高精度、 高速度、 高效率的发展趋势， 要求设计出更多的新 机构与之相适应。本实验中展示的经典机构有：平面铰链连杆机构、常用机构、凸轮机构、 齿轮机构、蜗轮蜗杆机构、机构的组合、棘轮机构及槽轮机构等间歇机构、空间机构等。 四、注意

6、事项 1注意人身安全；不要在实验室内跑动或打闹，以免被设备碰伤；特别应注意摇动设 备时不要压轧着自己或别人的手。 2爱护设备；摇动设备动作要轻，以免损坏设备；一般不要从设备或展台上拿下零件； 若拿出零件，看完后应按原样复原，避免零件丢失。 3不要随便移动设备，以免受伤或损坏设备。 4注意卫生；禁止随地吐痰和乱扔杂物；禁止脚踩桌椅板凳。 5完成实验后，学生应将实验教室打扫干净，将桌椅物品摆放整齐。 五、思考题 什么是机器？什么是机构？两者有何区别？ 机构认知 实验报告 、 写出实验中所观察的机构的名称并画出四个机构的运动简图。 思考题 ： 什么是机器？什么是机构？两者有何区别？ 三、心得体会 成

7、绩 实验二 机构运动简图的测绘 实验指导书 一、实验目的 1. 熟悉机构运动简图的画法，掌握从实际机构中测绘其运动简图的技能。 2. 巩固机械结构的分析原理及自由度计算方法。 3. 加深理解四杆机构的演化过程及验证曲柄存在的条件。 二、实验设备及工具 1. 设备：缝纫机， 2. 工具：钢尺、长尺。 3. 自带工具：铅笔、草稿纸。 三、实验原理 由于机构的运动与机构中构件数目、 种类、相对位置有关。因此， 在机构中可以撇开其 组成零件的实际结构形状， 用简单的线条和规定符号来代替构件和运动副的相对位置， 来表 明实际机构的组成特点及运动特性。 四、机构运动简图的测绘示例 如下图 2-1 所示：（

8、 a）为一偏心轮机构。试绘出其机构运动简图，计算自由度。 （一）机构简图的测绘步骤： 图 图偏2心-1 轮偏机心构轮机构 a）偏心轮机构示意图（b）偏心轮机构运动简图 1. 机架 2. 手柄及偏心轮 3. 连杆 4. 活塞 并逐一标注 1. 认清构件数目 转动机构手柄， 使其运动，此时观察机构中哪些是活动件，哪些是固定件， 构件号码，如 1机架， 2手柄及偏心轮， 3连杆， 4活塞。 2. 判断各构件间运动副性质 反复转动手柄， 判定构件 2与构件 1的相对运动是绕轴 A转动，故 2与1在 A点组成转 动副；构件 3与2的相对运动是绕偏心轮 2的圆心 B转动，故3与 2在B点组成转动副； 构

9、件4与3绕销 C相对转动，故 4与3在C点组成转动副；构件 4与 1沿水平方向 XX相对 移动，故 4与 1组成方位线为 X X的移动副。 3. 画出运动副及构件符号 对于只有两个转动副的构件， 不管其实际形状如何， 都只用两转动副之间的连线来代表。 例如 AB代表构件 2， BC代表构件 3，对于具有移动副的构件，不管其截面形状如何，常用 滑块表示。例滑块 4 代表构件 C，并通过滑块上转动副 C 的中心，画出中心线 XX代表 4 与 1 相对移动的方向线。机架用斜线来表示。以便与活动件区别，例构件1 。原动件用箭头 表示，以便与从动件相区别，例构件2。图 1-1 （b）为机构简图。 4.

10、测量构件实际尺寸，并按比例尺绘出简图 测量 AB杆和 BC杆长度及滑块 4 移动方向线 X X 至转动副 A 的距离。选择适当的比例 尺 L（ m/mm），按比例尺画出机构简图。 构件的 实际长度（ m） L L 简图上所 画的 构件长度 （mm） 有时， 只要了解机构运动特征， 而不需要进行定量分析时可不按比例绘制简图， 只需大 致绘制相对位置关系即可，称为示意图。 （二）机构自由度计算 1. 计算机构自由度 F 3n 2PL PH 式中： n 活动构件数； PL 转动副和移动副总数（低副数） ；PH 高副数。 在图 1-1 机构中， n 3（构件 2、3、4是活动构件） ，PL 4 （转动

11、副 A、 B，移动副 C）， PH 0 ，代入上式得： F 3n 2PL PH 3 3 2 4 1 2. 核对计算结果是否正确 根据计算所得 F 1，给予机构原动件一手柄，当手柄转动时，可观察到机构各构件运 动均是确定的，故知计算结果符合实际情况。 3. 对机构进行分组并确定机构类型 五、实验内容如下图： 5 4 梭子 0 图 2图-5 1补-5鞋 机补刺鞋布机构刺布机构 图 12-44 摆摆梭梭机构机构 将图 2-2 、 2-3 、 2-4 、2-5 分别在实验报告上画出机构简图，并计算自由度。 六、回答下列问题： 1. 一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？ 2. 什么情况下机构中存

12、在“死点”？上面机构中是否存在“死点”？怎样避免？ 机构运动简图的测绘 实验报告 、实验数据 序号 机构名称 机构运动简图 自由度计算 1 = ( m/mm) 2 = ( m/mm) 序号 机构名称 机构运动简图 自由度计算 3 = ( m/mm) 三、问答题： 1. 一个正确的“机构简图”应能说明哪些内容？ 2. 什么情况下机构中存在“死点”？上面机构中是否存在“死点”？怎样避免？ 成绩 实验三 齿轮范成原理 实验指导书 、实验目的 1. 掌握范成法切制渐开线齿轮的原理，观察齿廓形成的过程。 2. 了解渐开线齿轮产生根切的原因、现象和避免根切的方法。 3. 分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点

13、。 、设备及工具 1. 齿轮范成仪 2. 工具：剪刀 3. 自带工具：圆规、三角尺、铅笔（ HB）、橡皮、裁好直径 230mm圆形图纸一张。 、原理和方法 1. 原理 范成法是利用一对齿轮相互啮合时， 齿轮齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的。 加工时， 其中一轮为刀具， 另一轮为轮坯， 他们仍能保持固定的角速比转动， 完全和一对真正的齿轮 互相啮合传动一样， 同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。 这样切制得到的齿轮齿廓就是刀 具刀刃在各位置的包络线。 今若用渐开线作为刀具齿廓， 则其包络线也必为渐开线。 由于实 际加工时， 看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程， 所以在实验中用齿轮范成仪来实现轮

14、坯与刀具间的传动过程并用铅笔将其记录在纸上，这样我们能清楚地观察到齿轮范成的过 程。 2. 齿轮范成仪（图 6-1 ） 圆盘 1绕底座 5的轴线回转。纵拖板 2 与齿轮圆盘 3做纯滚动。 机床节线 1. 圆盘 2. 齿条纵拖板 3. 齿轮分度圆 4. 齿条刀具 5. 底座 6. 螺钉 7. 压环 8. 调节螺钉 圆盘与纵拖板为齿轮齿条传动。 因此两者之间为无滑动的纯滚动。 圆盘上放纸相当于轮 坯。齿条刀具由两个螺钉 8 与纵拖板相联接， 可以使齿条刀具的中心线移近或远离轮坯的中 心。如果当刀具 4 上的刻度对准“ 0”时，即齿条刀具的中心线对准机床节线并与分度圆相 切时， 为切制标准齿轮时刀具

15、的位置； 当刀具的中心线远离轮坯中心， 即使中线以上的任一 分度线与机床节线对准并与轮坯分度圆相切作纯滚动时，为切制正变位齿轮时刀具的位置； 反之则为切制负变位齿轮时的位置。 3. 齿轮范成仪参数 刀具： m *mm, 20 ha 1 c 0.25 轮坯：分度圆直径 d 160mm ，故齿数 z d 8 m 四、实验内容 绘制： 1. 标准齿轮（根切齿轮） 2. 修正齿轮（正变位齿轮） 五、实验步骤 1. 预备工作 1）计算：根据下面公式及上面规定的参数算出标准齿轮及正变位齿轮的d 、da 、df ， 变位齿轮参数计算公式： d f d （2.5 2x）m da d （2 2x）m 当计算标准

16、齿轮尺寸时，可取上式中 x 0 ，当切制正变位齿轮时 x的取值为： xmin （17 z） 。要想使被切齿轮不发生根切，理论上必须取 x xmin 。由于所切齿数越少 17 时，x取值越大，被切的齿轮齿顶越尖， 以至无法使用， 故我们规定 x取值： xmax xmin（ z 8 时，齿顶变尖的 xmax 0.565 ）。 2）绘图：将所带的图纸从中间画上中心线分成两部分。然后将计算的标准及变位齿轮 的d 、 d a 、 d f分别画在各半边图纸上。 3）裁剪：用剪刀沿着齿顶圆将外围剪去，在图纸上只剩下两个画出r、ra、rf 的半圆， 如图 6-2 所示。 变位部分 图 6-2 图纸裁剪及辅助线

17、绘制示意图 2. 绘制标准齿轮 1）将剪好的图纸压紧在圆环下，注意图纸中心与圆盘中心对正，并将所画图的标准齿 轮半圆部分对准刀具。 2）松开螺钉 8 使刀具上刻度线对准两侧“ 0”刻度。 3）将纵拖板 2 拖到左边或右边的极端位置，用削尖的铅笔沿齿条刀具齿廓画下该齿廓 在图纸上的投影线，然后转动圆盘使齿条移动一个单位距离（以钢珠响一次为一单位） ，再 用铅笔描下刀具齿廓的投影线， 继续重复下去，直至在图纸上形成 2至 3个完整的齿形为止。 轮坯上的包络线就是被根切齿轮的齿廓。 3. 绘制修正齿轮 1）将图纸取下转动一个角度，按标准齿轮方法将变位齿轮部分图纸装好。 2）将齿条刀具远离中心方向移动，使两刻度线对准所移动的移距即可（x与 m的乘积 为移距）。 3）制齿步骤同标准齿轮。 六、分析与讨论： 1齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（ha c ）m ？ 2. 我们在绘制标准齿轮时会发生什么现象？这是为什么？怎样避免？在图中画出根切 部分。 3. 比较用同一齿条加工的标准齿轮与变位齿轮的几何参数：m、 、r 、rb、ha、hf 、 s、sb、sa、sf 哪些变了？