机械设计基础实训指导书

1、机械设计基础实验指导书零零九年十一月机械设计基础实训规则及要求一、作好实训前的准备工作（1）按各次实训的预习要求，认真阅读实训指导复习有关理论知识，明确实 训目的，掌握实训原理，了解实训的步骤和方法。（2）对实训中所使用的仪器、实训装置等应了解其工作原理，以及操作注意 事项。（3）必须清楚地知道本次实训须记录的数据项目及其数据处理的方法。二、严格遵守实训室的规章制度（1）课程规定的时间准时进入实训室。保持实训室整洁、安静。（2）未经许可，不得随意动用实训室内的机器、仪器等一切设备。（3）作实训时，应严格按操作规程操作机器、仪器，如发生故障，应及时报 告，不得擅自处理。（4）实训结束后，应将所用

2、机器、仪器擦拭干净，并恢复到正常状态。三、认真做好实训（1）接受教师对预习情况的抽查、质疑，仔细听教师对实训内容的讲解。（2）实训时，要严肃认真、相互配合，仔细地按实训步骤、方法逐步进行。（3）实训过程中，要密切注意观察实训现象，记录好全部所需数据，并交指导老师审阅。四、实训报告的一般要求实训报告是对所完成的实训结果整理成书面形式的综合资料。 通过实训报告的 书写，培养学习者准确有效地用文字来表达实训结果。 因此，要求学习者在自己动手完成实训的基础上， 用自己的语言扼要地叙述实训目的、原理、 步骤和方法，所 使用的设备仪器的名称与型号、数据计算、实训结果、问题讨论等内容，独立地写出实训报告，并

3、做到字迹端正、绘图清晰、表格简明。实验一平面机构运动简图的测绘和分析实验 4实验二齿轮范成原理实验8实验三渐开线直齿圆柱齿轮的参数测量实验13实验四组合式轴系结构设计与分析实验19实验五机械传动性能综合测试实验32实验一平面机构运动简图的测绘和分析一、实验目的(1) 学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图；(2) 验证和巩固机构自由度计算。二、实验要求(1) 正确判别两种运动副及其数量；(2) 绘制出24种平面机构的运动简图；(3) 对照实验机械，理解计算机构自由度的目的。三、实验设备和工具(1) 各种机械实物；(2) 各种机构模型；(3) 钢板尺；(4) 外卡钳；(5) 铅笔与橡皮(自

4、备)；(6) 草稿纸(自备)。四、实验原理在分析和研究机构运动时，为了使问题简化，便于分析，可以不考虑构件的外 形、构件的截面尺寸和运动副的实际构造，只用简单的线条和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，以此来说明实际机构的运动特征。五、测绘步骤和方法(1) 测绘时使被测的机器或模型缓慢地运动，从原动件开始仔细观察机构运 动，分清各运动单元，从而确定组成机构的构件数目；(2) 根据相互联接两构件的接触情况和相对运动的性质，确定各个运动副的 种类；(3) 选取平行于机构运动的平面为视图平面，使其能表示某一个瞬时的机构 位置，且要求在此位置时的各构件不相互重叠；(4) 在

5、草稿纸上徒手按规定的符号和构件联接的次序逐步画出机构运动简图 的草图。然后用数字1、2、3分别标注各构件，用字母 A、B、C分别标注 各运动副；(5) 仔细测量机构的运动学尺寸(如回转副的中心距，移动副导路间的夹角 等)，任意假设原动件的位置，并按一定的比例尺将草图苏画成规范的机构运动简_实际尺寸的卩5 /厂尺.| -厂图，简图比例尺用卩表示，即（6）计算各机构的自由度数，并将结果与实际相对照，观察是否相符。六、思考题11 一个正确的平面机构运动简图，应能说明哪些内容？12 绘制平面机构运动简图时， 原动件的位置为什么可以任意假定？会不会 影响简图的正确性？13 平面机构自由度的计算，对测绘平

6、面机构运动简图有何帮助？平面机构运动简图的测绘和分析姓名班级成绩指导教师组别实验日期实验结果机构名称1、2、实测尺寸自由度计算n=p1=p n=n= p 1= p h=W=W=机构运动简图机构名称3、4、实测尺寸自由度计算n=p1=p n=n= p 1= p h=W=W=机构示意图实验结果分析和讨论实验二 齿轮范成原理实验一、实验目的：1、掌握用范成法加工渐开线齿廓的切齿原理， 观察齿廓的渐开线及过渡曲线 的形成过程；2、了解渐开线齿轮产生根切现象和齿顶变尖现象的原因及用变位来避免发生 根切的方法；3、分析、比较渐开线标准齿轮和变位齿轮齿形的异同点。4、（选作）分析、比较分度圆相同、模数不同的

7、两种标准渐开线齿轮齿形的 异同点。二、实验设备和用具：1、齿轮范成仪；2、自备：C 220伽圆形绘图纸一张（圆心要标记清楚）;3、HB铅笔、橡皮、圆规（带延伸杆）、三角尺、剪刀、计算器。三、实验原理：范成法是利用一对齿轮（或齿条与齿轮）相互啮合时其共轭齿廓互为包络线 的原理来加工齿廓的方法。刀具刃廓为渐开线齿轮（齿条）的齿形， 它与被切削齿轮坯的相对运动，完全与相互啮合的一对齿轮（或齿条与齿轮）的啮合传动一样， 显然这样切制得到的轮齿齿廓就是刀具的刃廓在各个位置时的包络线。本范成仪所用的两把刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为m=20mn和m=8,=20°, ha*=1，c*=0.25。

8、仪器构造简图如图1所示。圆盘2代表齿轮加工机床 的工作台； 固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯， 它们可以绕机架 5上的 轴线O转动。齿条3代表切齿刀具，安装在滑板4上，移动滑板时，齿轮齿条使圆 盘 2与滑板 4作纯滚动, 用铅笔依次描下齿条刃廓各瞬时位置, 即可包络出渐开线 齿廓。齿条刀具 3 可以相对于圆盘作径向移动， 当齿条刀具中线与轮坯分度圆之间 移距为xm时（由滑板4上的刻度指示），被切齿轮分度圆则和与刀具中线相平行 的节线相切并作纯滚动，可切制出标准齿轮（xm=0）或正变位（xm>0）、负变位（xm v 0=齿轮的齿廓。图11、压板2、圆盘3、齿条刀4、滑板5、机架四、

9、实验内容：本实验可分必做与选做两部分。必须要求完成切制n=20mmz=8的标准、正变位(xi=0.5)和负变位(X2=-0.5) 渐开线齿廓，三种齿廓每种都须画出两个完整的齿形，比较这三种齿廓。选做要求完成切制 m仁20mm、zi=8和m2=8mm、z2=20的标准渐开线齿廓， 两种齿廓每种都须画出两个完整的齿形，比较这两种齿廓。五、实验步骤：1、按 m=20mm z=8、=20°、ha*=1、c*=0.25、xi=0.5、X2=-0.5 分别计算标准、正复位、负变位三种渐开线齿廓的分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df、基圆直径db和标准齿轮的周节P、分度圆齿厚S、齿间距e。

10、 将作为轮坯的圆形绘图纸均分为三个扇形区，分别在三个扇形区内画出三种齿廓的上述四个圆d、da、df、db o此步骤应在实验课前完成。2、绘制标准齿轮齿廓(1) 将轮坯圆纸安装在范成仪上，使标准齿扇形区正对齿条位置，旋紧螺母 用压板1压紧圆纸；(2) 调整齿条刀3位置，使其中线与轮坯分度圆相切，并将齿条刀3与滑板 4固紧；(3) 将齿条刀推至一边极限位置，依次移动齿条刀(单向移动，每次不超过1mm,并依次用铅笔描出刀具刃廓各瞬时位置，要求绘出两个以上完整 齿形。(4) 测量分度圆齿厚S、齿间距e,并观察根切现象。3、绘制正变位齿轮齿廓。(1) 松动压紧螺母，转动轮坯圆纸，将正变位扇形区正对齿条位

11、置，并压紧 圆纸；(2) 将齿条刀3中线调整到远离齿坯分度圆 xi m=0.5 x 20=10mn处，并将齿 条刀3与滑板4固紧；(3) 绘制出两个以上完整齿形(重复 2 (3)步);(4) 观察此齿形与标准齿形的区别(齿根、齿根及分度圆S、e)04、绘制负变位齿轮齿廓。(1) 松动压紧螺母，转动齿坯圆纸，将负变位扇形区正对齿条位置，并压紧 圆纸；(2) 将齿条刀3中线调整到靠近齿坯圆中心，距分度圆= -0.5X20 = 10mm |处，并将齿条刀3与滑板4固紧；(3) 绘制出两个以上完整 齿形(重复2 (3)步)；(4) 观察此齿形与标准、正复位齿形的区别及根切现象。5、选作部分(1) 按

12、m=20mm Z1=8、=20°、ha*=1、c*=0.25 及 m=8mm=20°、ha*=1、c*=0.25制作轮坯分别计算并画出上述两种廓标准齿轮 的分度圆d、齿顶圆da、齿根圆df、基圆db；(2) 绘制 m=20mm Z1=8、 =20°、ha*=1 > c*=0.25 的标准齿轮齿廓；(3) 绘制 m=8mm Z2=20、 =20°、ha*=1、c*=0.25 的标准齿轮齿廓；(4) 比较上述两种标准齿轮齿廓的异同点。六、思考题1、用范成法加工齿轮时齿廓曲线是如何形成的？2、试比较标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮的齿形有什么不同？并分

13、析其原因。3、产生根切的原因是什么？如何避免根切现象？4、分度圆相同、模数不同的两标准齿轮齿形异同点是什么？七、渐开线齿廓范成原理实验报告格式（附表）八、范成齿廓的轮坯图样（见图 2）图2范成齿廓的轮坯图样说明：一、图示齿轮毛坯图参数m=20mm z=8 x=0m=20mm z=8 x=+0.5二、制作方法：1根据说明书提供的齿轮参数，计算齿轮几何尺寸：分度圆、齿根圆、齿顶圆直径;2、用绘图纸绘制毛坯图，如图所示绘岀计算好的齿轮几何尺寸和对刀线；3、挖去中间？40圆阴影部分，沿虚线圆将轮坯剪下备用。渐开线齿廓的范成原理实验报告专业班级姓名日期同组人指导老师成绩1、标准齿轮：第一组 mi=20m

14、m、zi=8、=20°、ha*=1、c*=0.25第二组 m2=8mm、z2=20、=20°、ha*=1、c*=0.25序号项目公式计算结果第一组第二组1分度圆直径d2齿顶圆直径da3齿根圆直径df4基圆直径db5分度圆齿厚s6分度圆齿间e2、变位齿轮：m=20mm、z=8、=20°、ha*=1、c*=0.25 ；正变位：xi=0.5;负变位：x2= -0.5。序号项目公式标准正变位负变位1分度圆直径d2齿顶圆直径da3齿根圆直径df4基圆直径db5齿条刀移距xm6分度圆齿厚S7齿顶圆齿厚Sa8齿根圆齿厚S3、心得体会实验三渐开线齿轮参数测定及啮合传动实验指导书一

15、、实验目的1. 测定渐开线直齿圆柱齿轮的几何参数；（1）通过测量公法线长度确定模数 m和压力角：（2）通过测量齿顶圆直径da和齿根圆直径df，确定齿顶高系数ha*和顶隙系数C* ；（3）通过标准齿轮公法线长度与实测公法线长度的比较，判断齿轮的变位类型，并计算变位系数x，确定齿轮是否根切；2. 观察直齿圆柱齿轮的啮合传动过程，测定重合度。3. 确定变位齿轮的传动类型及啮合参数。、实验仪结构及实验原理1.实验仪结构，如图1所示:有机玻璃面板齿轮轴2齿轮轴i台板图1实验仪结构图齿轮轴1、2固定在台板上，其中心距为100土 0.027mm齿轮1的轴颈上可分 别安装2#、3#、5#、6#实验齿轮，齿轮2

16、的轴颈上可分别安装1#、4#实验齿轮，1# 齿轮可分别与2、3#齿轮啮合，4齿轮可分别与5#、6#齿轮啮合，共组成四对不同 的齿轮传动。实验仪还配有4块有机玻璃制的透明面板，面板相当于齿轮箱体的一 部分，面板上刻有齿顶圆、基圆、啮合线等，两孔同时安装在齿轮轴1、2的轴颈上。面板I和面板II分别用于齿轮12和齿轮13两对啮合传动，面板III和 面板IV分别用于齿轮45和齿轮46两对啮合传动。2. 渐开线直齿圆柱齿轮参数测定原理渐开线齿轮的基本参数有五个：z、m 、ha*、c*，其中m 、ha*、c*均应取标准值，z为正整数。对于变位齿轮，还有一个重要参数，即变位系数 X，变位 齿轮及变位齿轮传动

17、的诸多尺寸均与 X有关。(1)通过测量公法线长度确定模数 m和压力角a,见图2。 确定跨齿数k: k2xo z 0.5 cot180o 测量公法线长度Wk和Wk ! 确定模数m压力角根据渐开线性质：发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长Wk (k 呱 SbWk i kpb Sb所以 p g i Wkmcos式中因 一般只为20。或15, m应符合标准模数系列，由此可试算确定齿轮的 模数m和压力角 。(2)通过测量齿顶圆直径da与齿根圆直径df，确定齿顶高系数ha*和顶隙系数c* : 图3齿轮da与df的测量a)偶数齿齿轮b )奇数齿齿轮3（a）示。奇数齿齿轮的偶数齿齿轮的da、df可直接用游标卡尺测得，如图 da、df须间接测量，如图3（b）示。df=D+2Hda=D+2H贝y： h=（ da - df） 12 = Hi-对于标准齿轮h=（2ha*+c* ） m分别将ha*=1、c*=0.25 （正常齿制）或ha*=0.8、 c*=0.3 （短齿制）代入，若等式成立，即可确定齿轮是正常齿或是短齿，进而确定 ha*、C*。若等式都不成立，则齿轮是变位齿轮，根据等式接近成立的原则，可确 定齿轮是正常齿还是短齿，进而确定ha