机械设计实验指导书

1、机械设计实验指导书青岛黄海学院机电工程学院目 录实验须知2实验一 机械零件的认知实验4实验二 机械零件的拉伸实验5实验三 带传动实验8实验四 齿轮几何参数测定实验11实验五 渐开线齿轮范成实验16实验六 轴系结构实验18实验七 机座和箱体测绘实验20实验八 减速器拆装实验24实 验 须 知为了培养学生严肃认真和一丝不苟的工作作风，保证教学实验顺利进行，达到实验教学的要求和目的，每个学生应做到如下几点：一、做好实验前的准备工作1认真预习实验指导书，并复习教材中的有关内容，明确本次实验的目的、方法和步骤。2根据实验所要求的内容结合所学有关理论知识，弄清楚与本次实验有关的基本原理。3对实验中所用到的

2、仪器、设备和工具有一定的了解，规定学生自备的物品一定要准备齐。4除了解实验指导书中规定的实验方案外，亦可多设想其它方案。二、遵守实验室的规章制度1实验时应严肃认真，保持安静和整洁，不准乱抛纸屑，不准随地吐痰，严禁吸烟。2爱护仪器和设备，严格遵守操作规程，如发现故障应及时报告。3凡与本次实验无关的仪器与设备切勿任意动用。4实验完毕，应将设备及仪器擦拭干净，并恢复到原来正常状态。三、认真做好实验1认真听好指导老师对本次实验的讲解，实验时，应有严格科学作风，认真细致地按照实验指导书中所要求的实验方法和步骤进行。2对于带电或贵重的仪器及设备，在接电或布置后，应请指导老师检查，检查通过后，才能开始实验。

3、3在实验过程中，应密切注意观察实验现象，记录下全部所需测量数据，随时进行分析，若发现异常现象，应及时总结。4实验是培养学生动手操作技能的重要环节，因此每个学生都必须自己动手，完成所有的实验环节。5实验所测的数据和图表，应以实事求是的科学态度，当场记录清楚，不要拼凑和抄袭，所得结果交指导老师审阅认可后可才能离开实验室，若不符合实验要求应重做。6学生在完成规定实验项目后，如果希望观察一些与本实验有关的其它现象，或用另外方案来进行测试，经老师同意可以进行。四、实验报告的一般内容与要求实验报告是实验的总结，通过书写实验报告，可以提高学生的分析能力，因此每个学生必须独立完成实验报告，并要求学生对每个实验

4、应该做到原理清楚，方法正确，数据准备可靠，会简单处理和分析测试数据。要有自己的观点和见解，并加以讨论，实验报告要求书写工整。一般实验报告应具有下列基本内容：1实验名称、实验日期、实验者及同组人员。2实验所用的仪器和设备的名称、型号（及编号），精度及量程等。3实验目的、原理、方法及步骤简述。4实验数据及其处理：实验数据应包括全部的测量原始数据，并注明测量单位，最好以表格形式，列出数据的运算过程，进行数据处理和误并分析。5讨论及实验心得体会：根据实验所得到的结果及实验中观察到的现象，结合基本原理进地分析讨论。如实验对象有理论解，则希望能与理论结果进行比较，最后写出心得体会。6提出建议和期望：通过实

5、验课教学实践，根据自己的收获，客观地进行评价，或提出建议和期望。五、实验成绩1根据学生参加实验的态度和表现，在老师审阅报告的基础上，按优秀、良好、中等、及格、不及格五级评定实验成绩。2未完成所规定的实验或实验成绩不及格者，应补做或重做实验，否则不准参加本课程的期终考试。3本课程的实验成绩，按比例计入本课程的总评成绩。实验一 机械零件的认知实验一、实验目的通过本实验，使学生了解和掌握如下内容。（1）了解各种常用零件的结构，类型，特点及应用。（2）了解各种典型机械的工作原理，特点，功能及应用。（3）了解机器的组成，增强对各种零部件的结构及机器的感性认识。 (4) 培养学生对机械装置的运动特点，结构

6、分析的能力。二、实验内容（一）机械原理现场教学实验内容及电动典型机械控制的方法：机械原理陈列室的，共有各种典型的机械十柜，实际上是一部直观、活动的教育，所陈列的机构，采用微电机驱动，点动开关控制运行，并配有录音讲解与机械同步运行，陈列内容主要有：第一柜：机械的组成 两种机器及各种运动第二柜：齿轮机构的类型 平面和空间的齿轮机构的常见类型第三柜：齿轮的基本参数 渐开线形成、齿轮各部分名称及五个基本参数第四柜：轮系的类型 平面和空间轴轮系，周转轮系的类型第五柜：轮系的功能 轮系的六种功能，摆线针轮潜波减速器等第六柜：凸轮机构 凸轮机构类型、推杆形状、凸轮机构封闭方式第七柜：平面连杆机构类型 铰链四

7、连杆机构的基本类型及其演化方式第八柜：平面连杆机构应用 平面连杆机构在八种机构上的应用示例第九柜：间隙运动机构 棘轮机构、槽轮机构、不完全有轮机构第十柜：联动凸轮、凸轮齿轮、凸轮连杆齿轮连杆机构（二）机械零件现场教学实验内容：机械零件陈列室内，展出十柜各种典型机械零件，实际上是一部实的教材，所陈列典型零件为了观察方便有的进行了剖切，并配有文字，图表说明，主要内容有：第一柜：螺纹联接与应用第二柜：键、花键、无键、销、铆、焊、胶接第三柜：带传动第四柜：链传动第五柜：齿轮传动第六柜：蜗杆传动第七柜：滑动轴承与润滑密封第八柜：滚动轴承与装置设计第九柜：轴的分析与设计第十柜：联轴器与离合器三、实验用软、

8、硬件（1）机械零件陈列柜各种装置和零部件，主要有：1，带传动，2，齿轮传动，3，蜗杆传动，螺旋传动，5，链传动，6，轴，7，轴承，8，连接件，9，密封，10，联轴器，11，离合器，等等。（2）各种机械设备，机械模型，主要有：车床，缝纫机，包装机，插齿机模型，工业机器人，汽车传动装置，教具类的各种机器模型。（3）测量，绘图工具（学生自备）。四、实验步骤及注意事项（1）参观机械零件陈列柜，认识机器中常用的基本零部件的类型，结构，特点。（2）参观机械认知室，观察展示的各种机械设备，机械模型，了解它们的功能和结构。（3）选定一个和一组机械进行深入分析，弄清该机械是由哪些零部件组成的，各零部件的作用，各

9、零件可组成哪些结构，各机构如何运动，分析机器的运动传递路线，绘制其运动简图并计算其自由度，了解该机械的工作原理。（4）观察和思考常见机械零件的失效形式及其特征。实验二 机械零件的拉伸实验一、实验目的1学习液压万能实验机的构造原理，并进行操作练习。2确定低碳钢的流动极限（屈服极限）、强度极限、延伸率和面积收缩率。3确定铸铁的强度极限。4观察材料在拉伸过程中所表现的各种现象。二、实验仪器液压式万能实验机，游标卡尺。三、实验原理塑性材料和脆性材料在拉伸时的力学性能。(参考材料力学课本及其它相关书籍)四、实验步骤1铸铁实验(1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2

10、次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。(2) 按下油泵"开"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵"停"，关闭送油阀。(3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。(4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之靠近主指针，并调整好自动绘图装置。(5) 按下油泵"开"，打开送油阀，开始加载。(6) 在试件断裂以后，记下试件的极限荷载。(7) 试件断裂后，立即按下油泵"停"，关闭送油阀。(8) 取下试件，

11、打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。2低碳钢实验(1) 用游标卡尺量取试件的直径。在试件上选取3个位置，每个位置互相垂直地测量2次直径，取其平均值；然后从3个位置的平均直径值中取最小值作为试件的直径。在试件中部用红铅笔作一个5或10长的标距（两端画上圆圈标记）。(2) 按下油泵"开"，打开送油阀，使活动平台上升5-10mm后，按下油泵"停"，关闭送油阀。(3) 安装试件。在安装试件以前，先调整下夹头位置，当上、下夹头间距合适以后，再把试件放入、夹紧。(4) 调整平衡砣，使示力盘的主指针对零，然后拨动副指针，使之与主指针对齐，并调整好自动绘图装

12、置。(5) 按下油泵"开"，打开送油阀，开始加载。(6) 在试件受拉的过程中，注意示力盘指针的移动和自动绘图纸上曲线的轨迹，观察流动现象（主指针来回摆动），记录材料在流动时的荷载（取流动时荷载的下限）。(7) 在荷载超过流动极限以后，记下试件的极限荷载。在试件断裂以前，注意观察试件的颈缩现象。(8) 试件断裂后，立即按下油泵"停"，关闭送油阀。(9) 取下试件，将试件断裂后的两部分重新合拢，量取试件断裂后的标距长度和断口处的最小直径(互相垂直地测量2次)。(10) 打开回油阀，将活动平台降到零点以后，关上回油阀。五、预习思考题1) 为什么拉伸试件两端较粗

13、,中间较细？中间和两端采用光滑曲线过渡，而不是直角连接？这样便于试件的安装，中间和两端采用光滑曲线是为了防止应力集中而导致扭断。2) 在试件夹紧后，能不能启动控制下夹头的电动机？为什么？若试件已经夹紧或已经受力，这时，不能再开动电动机，否则就造成下夹头对试件加载，以至损伤机件。3) 在实验开始时，为什么先将活动平台升起一定高度？让活塞先升起来，消除油缸内的摩擦力。然后在调零点，试验时可得较准确的实验数据。4) 分析试件在拉伸状态下各点的主应力大小和方向。 拉伸状态下，各点的主应力方向应沿着轴线方向，其每个垂直于受力方向的截面上的应力和应与外力相等。5) 什么是屈服点？在拉伸实验中应该如何读取屈

14、服荷载？如果没有明显的屈服点应该怎样处理？试样在拉伸时，应力超过材料弹性极限后，材料刚要开始发生塑性形变的最小应力叫做屈服点。材料表面出现45°方向的滑移线时的载荷即为屈服载荷。取极限强度的85%作为屈服点。6) 在低碳钢拉伸实验中，在试件中部作了一个5或10长的标距，这是用来干什么的？如果拉伸试件是矩形截面，其标距的长度是多少？为了使实验测得的结果可以相互比较，试件必须按国家标准作成标准试件，即L=5d或10d。如果拉伸试件是矩形截面L=11.3A或5.65A,A为截面面积。六、分析思考题1) 拉伸实验中你是怎样测量试件直径的？为什么采用这种方法？你有其它方法测量直径吗？你的依据是

15、什么？ 利用游标卡尺，在试件上三个不同位置各垂直测量两次直径，取其平均值的最小值作为试件的直径。这样做的目的是消除偶然性误差，保证试件直径测量的准确性，保证实验结果的有效性。也可以采用螺旋测微器进行同样的测量。2) 两种拉伸试件的断口形状分别是什么样的？怎样解释这种结果？ 低碳钢塑性大，拉伸时经变形延长断裂的过程。所以断口变形严重，细长。铸铁件塑性极差，一般不变形，断口呈突然整齐断裂。3) 通过拉伸实验你觉得低碳钢的塑性性能如何？你的依据是什么？铸铁呢？低碳钢属于塑性材料，拉伸过程中有明显的屈服阶段，有明显的颈缩间断（又称断裂阶段）。铸铁属于脆性材料，拉伸过程中没有明显的屈服阶段，没有明显的颈

16、缩间断。4) 低碳钢的极限荷载是断裂时的荷载吗？在颈缩阶段，试件的应力是增大还是减小？不是，此时试件已经发生缩颈，其最小截面面积小于初始测量截面面积。所需要的拉力相应减小，其应力也相应减小。5) 在拉伸、压缩、扭转三个试验中，你已经做了那些实验？请通过这些实验，总结一下低碳钢的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。同样地，请总结一下铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。 拉伸，压缩实验。由实验数据可以得出，对于低碳钢，其抗拉强度小于抗压强度;对于铸铁，其抗拉强度小于抗压强度。6) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请对比低碳钢和铸铁的抗拉、抗压、抗扭强度的大小关系。举例说明其使用范围。 低碳

17、钢属于塑性材料，在工程中有着广泛的应用。大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。铸铁属于脆性材料，其抗拉强度低，塑性性能差，但抗压能力强，价格低廉的特点凸显了其作为抗压构建材料的优越性。广泛应用与铸造机床床身、机座、缸体及轴承等受压零部件。7) 结合你已经做过的实验(拉伸、压缩、扭转)，请分析低碳钢的荷载-位移曲线有什么共同点？低碳钢在拉伸和压缩过程中都经历屈服点，并且在图像上都有一段荷载基本不变（小范围的波动），但其长度有所变化的阶段。并且经过计算可以发现，压缩时的弹性模量和屈服极限s都与拉伸时大致相同。8) 对于本次实验，你的体会是什么？你有什么建议吗？

18、 实验三 带传动实验一、实验台目的1掌握测定皮带传动滑差率和效率及绘制实测曲线。2学生可利用计算机在软件界面说明文件的指导下，独立自主地进行实验，培养学生的实际动手能力。二、实验内容：1皮带传动滑动曲线和效率曲线的测量绘制：该实验装置采用压力传感器和A/D卡采集主动带轮和从动带轮的驱动力矩力和阻力矩力，采用光电传感器和A/D板采集主、从动带轮的转速。最后输入计算机进行处理分析，作出实测滑动曲线和效率曲线。使学生了解带传动的弹性滑动和打滑对传动效率的影响。2皮带传动运动弹性滑动和打滑现象动画模拟：该实验装置配置的计算机多媒体软件，在输入实测主、从动带轮的转速后，通过数模计算作出带传动运动模拟，可

19、清楚观察带传动的弹性滑动和打滑现象动画图象。三、实验设备1实验台简介：图1 皮带传动实验台主要结构图1、电机移动底板 2、砝码和砝码架 3、力传感器 4、转矩力测杆 5、主动电动机6、平皮带 7、光电测速装置 8、发电机 9、灯泡组 10、机座机壳 11、操纵面板（1）主要结构及工作原理该实验传动系统，由皮带6和一个装有主动带轮的直流伺服电动机组件，另一个装有从动带轮的直流伺服发电机组件构成。（2）主动轮电机5为特制两端带滚动轴承座的直流伺服电机，滚动轴承座固定在一个滑动的底板1上，电机外壳（定子）未固定可相对其两端滚动轴承座转动。滑动的底板能相对机座10在水平方向滑动。（3）砝码架和砝码2与

20、滑动底板通过绳和滑轮相连，用于张紧皮带；加上或减少法码，即可增加或减少皮带初拉力。从动轮电机8也为特制两端带滚动轴承座的直流伺服发电机，电机外壳（定子）未固定可相对其两端滚动轴承座转动，轴承座固定在机座机壳上。（4）发电机和灯泡9，以及实验台内的电子加载电路组成实验台加载系统，该加载系统可通过计算机软件主界面的加载按钮控制，也可用面板上触摸按钮（加载按钮和卸载按钮）进行手动控制和显示。（5）可转动两电机的外壳上装有测力杆4，把电机外壳转动时产生的转矩力传递给传感器。主、从动皮带轮扭矩力可直接在面板各自的数码管上读取，并传到计算机中进行处理分析。（6）两电机后端装有光电测速装置和测速转盘7，测速

21、方式为红外线光电测速；主、从动皮带轮转速可直接在面板各自的数码管上读取，并传到计算机中进行处理分析。（7）直流电动机的调速电源，采用先进的脉冲宽度调制的调速电源； 2主要技术参数直流电机功率为 355W主电机调速范围 501500rpm皮带初拉力值为 23.5kg.f杠杆测力臂长度 L1=L2=120mm（L1L2电动机、发电机中心至传感器中心的距离）皮带轮直径 D1=D2=120mm压力传感器 精度为1% 测量范围为050N测速范围： 50转/分1500转/分灯泡额定功率：共320W（8个40W）3电气装置工作原理该仪器电气测量控制由三个部分组成：（1）电机调速部分：该部分采用专用的由脉宽调

22、制（PWM）原理设计的直流电机调速电源，调节面板上的调速旋钮对电动机进行调速。 （2）仪器控制直流电源及传感器放大电路部分：该电路板由直流电源及传感器放大电路组成，直流电源主要向显示控制板和4组传感器放大电路供电,和将4个传感器的测量信号放大到规定幅度供显示控制板采样测量。（3）显示测量控制部分：该部分由单片机、A/D转换、加载控制电路和RS-232接口组成。A/D转换控制电路负责转速测量和4路传感器信号采样，采集的各参数除送面板进行显示外。经由RS-232接口送上位机（电脑）进行数据分柝处理。加载控制电路主要用于计算机对负荷灯泡组加载，也可通过面板上的触摸按钮对灯泡组进行手工加载和卸载。实验

23、台可脱机(电脑)，用手工对各采集的实验数据进行记录处理。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.皮带传动实验说明界面下方单击“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。在实验台的操作面板上开动总电源，均匀按动调速按钮，同时按动加载按钮置零，待皮带转速平稳后，在皮带传动实验界面上单击“稳定测试”，对带传动的主动轮、从动轮的转速，以及主动轮、从动轮的转矩，进行第一个工况的数据采集和处理，并在皮带传动实验界面的虚拟仪表上显示。4在实验台的操作面板上按动加载按钮12次，待皮带

24、转速平稳后，在皮带传动实验界面上再次单击“稳定测试”，进行第二个工况的数据采集和处理。如此类推，直至皮带打滑，结束测试。5在皮带传动实验界面上单击“实测曲线”，在皮带传动实验界面上作出带传动的实测滑差效率曲线图。6若实验结果不够理想，在皮带传动实实验界面上单击“重做实验”，即可从第3步开始重做一次实验。7在皮带传动实验分析界面下方单击“运动模拟”键，观察皮带传动的运动和弹性滑动及打滑现象。8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。9如果实验结束，单击“退出”，返回Windows界面。五、实验操作注意事项：1启动电源开关前，需

25、将面板上的调速旋钮逆时针旋到底（转速最低位置）。以避免电机高速运动带来的冲击损坏传感器。在法码架上加上一定的法码使皮带张紧，以确保实验安全。2实验台的R232连接线与计算机接口，不允许带电插拔。以免损坏电电脑。3做实验测试前，先开机将皮带转速调至1000转/分以上，运转10分钟以上。使实验台皮带预热性能稳定。4在实验中采集数据时，一定要等数据采集窗口的数据稳定后再进行采集 ，每采集一次，时间间隔5-10秒钟。5当皮带加载至打滑时， 运转时间不能过长，防止损坏皮带。6在皮带万一飞出的情况下，一般可将皮带调头，再装上进行实验。在皮带调头，实验仍不能进行的情况下，则需将电机支座固定螺钉松动，适当调整

26、两个带轮的轴线的平行后，再拧紧螺钉。再做实验。六、实验报告1数据记录功率（N）滑差率（）效率（）2作出N-、N-曲线图。3结果分析。实验四 齿轮几何参数测定实验一、实验目的1.掌握运用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法；2.通过测量和计算，熟练掌握齿轮各参数之间的相互关系和渐开线性质。二、实验设备和工具1.一对齿轮（齿数为奇数和偶数的各一个）；2.游标卡尺（游标读数值不大于0.05mm）；3.渐开线函数表、计算工具（学生自备）。三、实验原理和方法 单个渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数、变位系数；一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合的基本参数有：啮合角、中

27、心距。 本实验用游标卡尺来测量轮齿，并通过计算得出一对直齿圆柱齿轮的基本参数。其原理如下： 1. 确定齿轮的模数和压力角图2 齿轮公法线长度的测量标准直齿圆柱齿轮公法线长度的计算如下：如图2所示，若卡尺跨个齿，其公法线长度为同理，若卡尺跨个齿，其公法线长度则应为 （1）所以，又因所以 （2）式中为齿轮基圆齿距，它由测量得到的公法线长度和代入式(1)求得。可能是，也可能是，故分别用和代入式(2)算出模数，取模数最接近标准值的一组和，即为所求齿轮的模数和压力角。 为了使卡尺的两个卡脚能保证与齿廓的渐开线部分相切，所需的跨齿数按下式计算 (3)或直接由表1查出。表1 跨齿数1218192728363

28、7454654556364722345678 2. 确定齿轮的变位系数 根据齿轮的齿厚公式得 （4）式中可由以上公法线长度公式求得，即 (5)将式(7.5)代入式(7.4)即可求出变位系数。 3. 确定齿轮的齿顶高系数和顶隙系数根据齿轮齿根高的计算公式 (6)又 (7)式(6)中齿根圆直径可用游标卡尺测定，因此可求出齿根高。在式(6a)中仅和未知，由于不同齿制的和均为已知标准值，故分别用正常齿制、和短齿制、两组标准值代入，符合式(6a)的一组即为所求的值。 4. 确定一对互相啮合的齿轮的啮合角和中心距 一对互相啮合的齿轮，用上述方法分别确定其模数、压力角和变位系数、后，可用下式计算啮合角和中心

29、距： (7) (8) 实验时，可用游标卡尺直接测定这对齿轮的中心距，测定方法如图7.2所示。首先使该对齿轮作无齿侧间隙啮合，然后分别测量齿轮的孔径、及尺寸，由此得 (9)图3 中心距的测量四、实验步骤和要求1. 数出齿轮的齿数。2. 由式(7.3)计算或查表确定跨齿数。3. 测量公法线长度和及齿根圆直径、中心距，读数精度至0.01mm。注意，每个尺寸应测量三次，记入实验报告附表，取其平均值作为测量结果。4. 逐个计算齿轮的参数，记入实验报告附表。最后将计算的中心距与实测中心距进行比较。五、思考题与实验报告1. 思考题(1) 通过两个齿轮的参数测定，试判别该对齿轮能否互相啮合。如能，则进一步判别

30、其传动类型是什么？(2) 在测量齿根圆直径时，对齿数为偶数和奇数的齿轮在测量方法上有何不同？(3) 公法线长度的测量是根据渐开线的什么性质？(4) 如何分析跨齿数的计算公式(7.3)？2. 实验报告基本内容(1) 填写完成下表内容渐开线直齿圆柱齿轮几何参数测定与分析实验报告学生姓名学 号组 别实验日期成 绩指导教师齿轮编号测量数据齿数跨齿数测量次数123平均值123平均值齿公法线长度齿公法线长度孔径尺寸中心距计算数据基圆齿距模数压力角齿顶高系数顶隙系数基圆齿厚分度圆直径变位系数啮合角中心距中心距相对误差实验五 渐开线齿轮范成实验一、实验目的1掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理。2通过观察渐开

31、线齿轮的轮廓曲线具体形成过程，了解齿轮的根切现象及避免根切的方法。3分析比较标准齿轮与正负变位齿轮齿形变化的异同点。二、实验仪器和工具1齿轮范成仪。2铅笔、圆规、三角板、剪刀等（自备）。3300×300mm2的厚图纸两张。三、齿轮范成法原理范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，刀具和轮坯在机床链作用下保持定传动比传动，完全和一对真正的齿轮相互啮合传动一样；刀具作径向进给运动的同时，还沿轮坯的轴向作切削运动。这样切出的齿廓就是刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作刀具的齿廓，可以证明其所包廓就是刀刃在各个

32、位置的包络线。若用渐开线作刀具的齿廓，可以证明其所包络出的齿廓必为渐开线，今用齿条渐开线（基圆半径为无限大时渐开线为一倾斜直线）齿廓加工齿轮，那么刀具刀刃在各个位置的包络线就是渐开线，即加工出的齿廓为渐开线齿廓。因为在实际加工时，看不到刀刃形成包络轮齿的过程，所以通过齿轮范成仪来表现这一过程，用铅笔将刀刃在各个位置描绘在轮坯纸上，这样就能清楚地观察到轮齿范成的过程。四、齿轮成仪的构造及使用方法简介齿轮仪所用的刀具模型为齿条插刀，其结构示意图如下。图4 齿轮范成仪CJDJB型齿轮范成仪的基本结构如图4所示，扇形齿轮3装置在固定轴5上，且与齿条2相啮合，扇形齿轮上的两种不完全齿轮具有相同的模数（m

33、=2），但分度圆不同（大齿轮分度直径d=256，小齿轮d=160）。通过调整固定轴在底座位上的位置，可使大小扇形齿轮分别与齿条啮合，齿条与底座采用燕尾导轨联接。用手推动齿条时，扇形齿轮绕固定轴转动。齿条与扇形齿轮上的刻度对应关系表明二者在啮合传动过程中，齿轮节圆与齿条节线作纯滚动。切割轮坯用的齿条刀具8安装在齿条体上，松开蝶形螺母9可靠刀具相对轮坏中心作径向移动，以演示变位加工原理，变位移距可以刻度10上看出。托盘4用于支承绘图纸，压坯7和滚花圆螺母6可将绘图纸压紧。轮坏分度圆直径、刀具模楼及加工齿轮齿数的关系如表2所示：表2：III轮坯分度圆直径d160256加工刀具模数m816816加工齿

34、轮齿数z20103216五、实验步骤1.安装好扇形齿轮2轮坯的准备与安装（1）根据表1中被切的参数计算出加工齿轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆和基圆直径，并将“四圆”画在绘图纸上。（2）剪一直径比齿顶圆大3mm的圆形图纸，并在中心剪一直径为35mm的圆孔（安装用）（3）将圆形图纸（轮坯）安装在固定轴上，用压环和圆螺母压紧。3刀具安装（1）按表1选择好刀具。（2）按加工标准齿轮或变位齿轮的要求调整好刀具中线位置。4绘制齿轮廓（1）将齿轮连同刀具推至范成仪的一端。（2）然后每当向另一端动一个不大距离，即在代表轮坯的图纸上用铅笔描下刀具刀刃位置，直至形成23个完整的轮齿时为止。六、实验内容要求1根据齿轮范

35、成仪的给定参数（m、a、ha#、c #、Z），绘制齿轮廓。2计算数据并对照实验结果分析。3思考题（1）加工标准齿轮与变位齿轮时，啮合线的位置及啮合角的大小是否有变化？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？避免根切的方法有哪些？4收获与建议实验六 轴系结构实验一、实验目的1了解并掌握轴、轴承和轴上零件的结构与功用，工艺要求，装配关系；2了解轴与轴承及轴上零件的定位、固定及调整方式等，以建立轴系结构的感性认识并巩固轴系结构设计理论知识。二、实验要求1.根据所给图，分析一种典型轴系的结构包括轴及轴上零件的各部形状及功用，轴承类型、安装、固定和调整方式，润滑及

36、密封装置类型和结构特点。按照图纸，将零件以及标准件选配齐全，进行组装。2.利用已有的实验零件，进行创意组合设计。三、实验设备与原理实验设备采用“创意组合式轴系结构设计实验箱”。该套轴系结构设计实验箱比较完整地概括了轴系部分教学与教材的内容，基本零件中共有40种168个零件。 提供装配方案最多可达到31种。具有内容系统方案多样的特点，同时还可利用两块底板处于不同的位置(同一平面或垂直平面)，实现创意组合及相互传动。学生可以按照给出的设计方案选用零件及标准件进行组装分析，也可另行设计新的方案组装。可选用的设计方案如下，部分装配图参见附录。1单球组合2单球垫组合3单球环组合4单球嵌组合5单球嵌套组合

37、6单推垫组合7.单球盖嵌套组合8单推盖嵌套组合 9.单推垫组合 10.单球垫轴齿组合11单推垫轴齿组合12.单推垫中轴齿组合l 3.单球双推垫轴齿组合l 4.套双拒垫轴锥组合1 5套双推垫轴锥锁组合l 6单球垫密组合17单球垫压密组合l 8.单球双平推垫轴齿组合1 9单推垫外调组合2 0.单推轴蜗组合2l.单球调垫组合2 2.单球轴挡组合2 3.单球垫轴挡嵌组合2 4.单球垫轴挡组合2 5单球垫中轴齿组合2 6单调心垫中轴齿组合27.单球垫中轴齿密组合四、实验步骤1.分析装配图图纸或新方案的轴系结构，分析轴的内部结构、形状、尺寸与轴的强度、加工、装配的关系；了解轴上各零件的用途，轴承类型、布置

38、、安装调整方式；了解轴上零件的定位、固定方法，润滑和密封结构等。2.按照装配图及零件明细表，将零件及标准紧固件选配齐全，分先后步骤在底板上一步步进行组装，一直到完全符合装配图为止，再转动轴类旋转零件，是否转动灵活。，并可进行结构分析、讨论。 注意事项：1.该套零件全部采用铝合金制作，在选用时不得任意敲打、锤挫，以免伤害零件表面影响今后使用。2.爱惜零件，不得丢失，每箱零件只能单独装箱存放不得与其它箱内零件混杂在一起。3.每套实验箱配备有说明书和装配图，图纸需爱惜使用。不得弄脏、损坏和丢失，实验完成后将说明书存放在箱中。五、思考题1.为什么轴通常要做成中间大两头小的阶梯形状?如何区分轴上的轴颈、

39、轴头和轴身各轴段，它们的尺寸如何确定的?对轴各段的过渡部分和轴肩结构有何要求?2.轴承采用什么类型?选择的根据是什么?它们的布置和安装方式有何特点?3.轴系固定方式是 “两端固定”还是“一端固定，一端游动”，为什么?如何考虑轴的受热伸长问题?4.轴承和轴上零件在轴上的轴向位置是如何固定的?轴系中是否采用了卡圈、挡圈、锁紧螺母、紧定螺钉、压板和定位套简等零件，它们的作用是什么，结构形状有何特点?5.轴承间隙是如何调整的?调整方式有何特点?6.如何调整轴系中圆锥齿轮副和蜗杆副的啮合位置，以保证传动良好?7.传动零件和轴承采用何种润滑方式?轴承采用何种密封装置，有何特点?六、实验报告1.轴系装配图（

40、另附）；2.思考题讨论实验七 机座和箱体、轴系测绘实验一、实验目的1通过对减速器的拆装与观察，了解减速器的整体结构、功能及设计布局。2通过减速器的结构分析，了解其如何满足功能要求和强度、刚度要求、工艺（加工与装配）要求及润滑与密封等要求。3通过对减速器中某轴系部件的测绘，了解轴上零件的定位方式、轴系与箱体的定位方式、轴承及其间隙调整方法、密封装置等；观察与分析轴的工艺结构。4通过对各种类型减速器的分析比较，加深对机械零、部件结构设计的感性认识，为机械零件课程设计打下基础。二、减速器的类型与结构减速器是一种由封闭在箱体内的齿轮、蜗杆蜗轮的传动零件组成的传动装置，装在原动机和工作机之间用来改变轴的

41、转速和转矩，以适应工作机的需要。由于减速器结构紧凑、转动效率高、使用维护方便，因而在工业中应用广泛。减速器常见类型有以下三种：圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器和蜗杆减速器。在圆柱齿轮减速器中，按齿轮传动级数可分为单级、两级和多级。蜗杆减速器又可分为蜗杆上置式和蜗杆下置式。两级和两级以上的减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式三种形式。展开式用于载荷平稳的场合，分流式用于变载荷的场合，同轴式用于原动机与工作机同轴的特殊的工作场合。减速器的结构随其类型和要求的不同而异，一般由齿轮、轴、轴承、箱体和附件等组成。 箱体为剖分式结构，由箱盖和箱座组成，剖分面通过齿轮轴线平面。箱体应有足够的强度和刚度，

42、除适当的壁厚外，还要在轴承座孔处设加强肋以增加支承的刚度。一般先将箱盖与箱座的剖分面加工平整，合拢后用螺栓联接并以定位销定位，找正后加工轴承孔。对支承同一轴的轴承孔应一次镗出。装配时，在剖分面上不允许用垫片，否则将不能保证轴承孔的圆度误差在允许范围内。箱盖与箱座用一组螺栓联接。为保证轴承孔的联接刚度，轴承座安装螺栓处做出凸台，并使轴承座孔两侧联接螺栓尽量靠近轴承座孔。安装螺栓的凸台处应留有扳手空间。为便于箱盖与箱座加工及安装定位，在剖分面的长度方向两端各有一个定位圆锥销。箱盖上设有窥视孔，以便观察齿轮或蜗杆蜗轮的啮合情况。视孔盖上装有通气器，使箱体内外气压平衡，否则易造成漏油。为便于拆卸箱盖，

43、其上装有起盖螺钉。为拆卸方便，箱体上设有吊耳吊钩或吊环螺钉。为搬运整台减速器，在箱座上铸有吊耳。箱座上设有油标尺用来检查箱内油池的油面高度。最低处有放油油塞，以便排净污油和清洗箱体内腔底部。箱座与基座用地脚螺栓联接，地脚螺栓孔端制成沉孔，并留出扳手空间。三、减速器的润滑与密封为了减速器能正常工作，必须考虑齿轮与轴承的润滑。齿轮一般采用油池润滑。滚动轴承的润滑方式与齿轮的圆周速度有关，当浸入油池中的齿轮圆周速度>23m/s时，即可采用飞溅润滑。飞溅到箱盖上的油顺着内壁集入箱体接合面的油沟中，并沿着油沟导致各个轴承进行润滑。在箱盖与内壁相接的边缘处必须制出倒棱，以便油能顺利流入油沟中。为防止

44、齿轮啮合处的热油和杂质进入轴承，有时可在轴承内侧加挡油环。当齿轮的圆周速度<23m/s时，宜采用脂润滑。在轴承内侧需设置封油环，以免油池中的油进入轴承室内稀释润滑脂。减速器需密封的部位很多，密封结构种类繁多，可根据不同的工作条件和使用要求进行选择。1轴伸出端的密封此处密封的作用是防止轴承处的油流出和箱外的污物、灰尘、水分等杂物进入轴承内。常用的密封有粘圈密封和密封圈密封。粘圈一般用于轴颈速度4 5m/s的只蜜蜂；密封圈常用于轴承速度7m/s的油密封。2轴承靠箱体内侧的密封（1）挡油环 适用于油润滑轴承。（2）封油环 使用于脂润滑。3箱体接合面的密封 通常与装配时在箱体接合面上涂密封胶或水

45、玻璃。四、实验步骤1拆装用减速器 单级圆柱齿轮减速器，展开式、同轴式和分流式二级圆柱齿轮减速器，锥齿轮减速器，蜗杆减速器（下置式）。2观察对比用减速器 单级圆柱斜齿轮减速器，二级圆柱斜齿轮减速器，蜗杆减速器（上置式），摆线针轮行星减速器。3工具量具 活动扳手，手锤，铜棒，钢直尺，铅丝，轴承拆卸器，游标卡尺，百分表及表架。4没有若干量、油盘若干只。五、实验过程1）观察减速器外部结构，判断传动级数、输入轴、输出轴及安装方式。2）观察减速器的外形与箱体附件，了解附件的功能、结构特点和位置，测出外廓尺寸、中心距、中心高。3）测定轴承的轴向间隙。将一段铅丝插入齿轮间，传动齿轮碾压铅丝，铅丝变形后的厚度即

46、是齿轮副侧隙的大小，用游标卡尺测量其值。4）拧下箱盖和箱座联接螺栓，拧下端盖螺钉（嵌入式端盖除外），拔出定位销，借助起盖螺钉打开箱盖。5)测定齿轮副的侧隙。将一段铅丝插入齿轮间，转动齿轮碾压铅丝，铅丝变形后的厚度即是齿轮副侧隙的大小，用游标卡尺测量其值。6）仔细观察箱体剖分面及内部结构、箱体内轴系零部件间相互位置关系，确定传动方式。数出齿轮齿数并计算传动比，判定斜齿轮或蜗杆的旋向及轴向力、轴承型号及安装方式。绘制机构传动示意图。7）取出轴系部件，拆零件并观察分析各零件的作用、结构、周向定位、轴向定位、间隙调整、润滑、密封等问题（进行讨论）。把各零件编号并分类放置。8）任选一轴系，测量轴上零件，诸如轴、齿轮、轴套、键、挡油环、端盖，调整垫片等的有关尺寸，观察分析轴系与箱体的定位方式、密封方式。着重对轴上零件的结构进行分析，画出轴系结构图，并标注所测的尺寸。9）分析轴承内圈与轴的配合，轴承外圈与基座的配合情况。10）在