机械原理实验指导书最终版

1、精选优质文档-倾情为你奉上机 械 原 理实 验 指 导 书张礼兵 梁华琪 编写黄曼平 闫兴书 审核适用专业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 安徽建筑工业学院机械与电气工程系 二OO六年八月专心-专注-专业前 言机械原理课程是机械类各专业的一门主干技术基础课。其基本内容有：机构的结构分析、运动分析和动力分析、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构、机械运动方案的拟定、平面机构的平衡、机器的机械效率、机器的运转及其速度波动的调节。通过本课程的学习，学生应该掌握以下基本知识：（1）掌握机构结构的基本知识和机构的组成原理，掌握机构运动简图的绘制方法；（2）具

2、有对平面机构进行运动分析和力分析的能力；（3）了解各种常用机构的运动特性和动力特性，并初步具有根据给定的运动要求或传动条件选择机构的类型及其组合以及进行机构综合的能力； （4）了解机械的平衡和机械运转速度波动调节的原理和计算方法；（5）了解机械传动系统方案设计的基本常识，并初步具有机构创新的能力。为了使学生更好地理解和深刻地把握课程的基本知识，并在此基础上训练学生动手能力、综合分析问题和创意设计的能力，按照“机械原理”课程教学大纲和“机械原理实验教学大纲”的要求，编写了此实验指导书，设置的具体实验项目：机构的认识、机构运动简图测绘、齿轮范成原理、直齿圆柱齿轮参数测定与分析、刚性转子动平衡和机械

3、运动参数测定和机构创新实验7项实验。实验是机械原理课程中重要的实践性环节，通过实验不仅可以验证理论知识，加深对理论知识的理解，而且可以培养同学的动手能力，观察分析能力和勇于探索的创新精神。由于编者水平有限，书中存在的错误和不适之处，敬请广大教师和学生批评指导。 机电系机械教研室机械原理实验室 2006年8月目 录实验一 机构的认识实验一、实验目的1.初步了解机械原理课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用实例。2.增强学生对机构与机器的感性认识。二、实验设备 JY-10DB机械原理陈列柜三、实验内容(一)对机器的认识通过实物模型和机构的观察，学生可以认识到：机器是由一个机构或几个机构按

4、照一定运动要求组合而成的。所以只要掌握各种机构的运动特性，再去研究任何机器的特性就不困难了。在机械原理中，运动副是以两构件的直接接触形式的可动联接及运动特征来命名的。如：高副、低副、转动副、移动副等。(二)对平面四杆机构的认识平面连杆机构中结构最简单，应用最广泛的是四杆机构，四杆机构分成三大类：即铰链四杆机构；单移动副机构；双移动副机构。1.铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，即根据两连架杆为曲柄，或摇杆来确定。2.单移动副机构，它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。可分为：曲柄滑块机构，曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等。3.双移动副机构是带有

5、两个移动副的四杆机构，把它们倒置也可得到：曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构。(三)对凸轮机构的认识凸轮机构常用于把主动构件的连续运动，转变为从动件严格地按照预定规律的运动。只要适当设计凸轮轮廓线，便可以使从动件获得任意的运动规律。由于凸轮机构结构简单、紧凑，因此广泛应用于各种机械，仪器及操纵控制装置中。凸轮机构主要有三部分组成，即：凸轮(它有特定的廓线)、从动件(它由凸轮轮廓线控制)及机架。凸轮机构的类型较多，学生在参观这部分时应了解各种凸轮的特点和结构，找出其中的共同特点。(四)对齿轮机构的认识齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。具有传动准确、可靠、运转平稳、承载能力大、体

6、积小、效率高等优点，广泛应用于各种机器中。根据轮齿的形状齿轮分为：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗轮、蜗杆。根据主、从动轮的两轴线相对位置，齿轮传动分为：平行轴传动、相交轴传动、交错轴传动三大类。1平行轴传动的类型有：外、内啮合直齿轮机构、斜齿圆柱齿轮机构、人字齿轮机构、齿轮齿条机构等。2相交轴传动的类型有圆锥齿轮机构，轮齿分布在一个截锥体上，两轴线夹角为90。3交错轴传动的类型有：螺旋齿轮机构、圆柱蜗轮蜗杆机构，弧面蜗轮蜗杆机构等。在参观这部分时，学生应注意了解各种机构的传动特点、运动状况及应用范围等。4齿轮机构参数齿轮基本参数有齿数z、模数m、分度圆压力角、齿顶高系数、顶隙系数等。

7、参观这部分时，学生需要掌握：什么是渐开线? 渐开线是如何形成的? 什么是基圆和渐开线发生线? 并注意观察基圆、发生线、渐开线三者间关系，从而得出渐开线有什么性质?观察摆线的形成，要了解什么是发生圆? 什么是基圆? 动点在发生圆上位置发生变化时，能得到什么样轨迹的摆线? 同时还要通过参观总结出：齿数、模数、压力角等参数变化对齿形有何影响?(五)对周转轮系的认识通过各种类型周转轮系的动态模型演示，学生应该了解什么是定轴轮系？什么是周转轮系？根据自由度不同，周转轮系又分为行星轮系和差动轮系。它们有什么差异和共同点？差动轮系为什么能将一个运动分解为两个运动或将两个运动合成为一个运动?周转轮系的功用、形

8、式很多，各种类型都有它自己的缺点和优点。在我们今后的应用中应如何避开缺点，发挥优点等等都是需要学生实验后认真思考和总结的问题。(六)对其他常用机构的认识其他常用机构常见的有棘轮机构；摩擦式棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构；凸轮式间歇运动机构；万向节及非圆齿轮机构等。通过各种机构的动态演示学生应知道各种机构的运动特点及应用范围。(七)机构的串、并联认识展柜中展示有实际应用的机器设备、仪器仪表的运动机构。从这里可以看出，机器都是由一个或几个机构按照一定的运动要求串、并联组合而成的。所以在学习机械原理课程中一定要掌握好各类基本机构的运动特性，才能更好地去研究复杂机构的特性。四、实验原理、方法和手段

9、陈列柜展示各种常用机构的模型，通过模型的动态展示，增强学生对机构与机器的感性认识。实验教师只作简单介绍，提出问题，供学生思考，学生通过观察，对常用机构的结构、类型、特点有一定的了解，并对学习机械原理这门课程，产生兴趣。五、实验步骤（参观） 机械原理陈列柜陈列内容更贴近教材，更符合开放性实验室的需要，各柜装有语音芯片、单片机、手动控制盒及单箱，另配红外线遥控器，用来控制模型的动作和播音，使模型动作与讲解的控制方式更加方便灵活。六、思考题1. 何谓机构、机器、机械？2. 何谓连杆机构，并举例说明平面连杆机构的实际应用。3. 一般情况下，凸轮是如何运动的？推杆（从动件）是如何运动的？举例说明凸轮的应

10、用实例。4. 一般情况下，一对齿轮传动实现了怎样的运动传递和变换？常用的齿轮传动有哪些种类？举例说明齿轮传动的应用实例。5. 何谓轮系，轮系分为哪些种类？周转轮系中行星轮的运动有何特点？轮系的功用主要有哪些？6. 常用的间歇机构有哪些？并举例说明这些主要间歇机构的应用实例。七、试验报告 机构认识实验报告实验名称日期班级姓名学号指导教师成绩一、问答题1、本实验演示了哪几种机构？2、四杆机构中曲柄存在的条件是什么？3、什么是机器？什么是机构？两者有何区别？3、何为行星轮系？何为差动轮系？二、在展示板中选取四个机构，绘出其机构简图编号机构名称结 构 简 图1234三、思考题讨论实验二 机构运动简图测

11、绘与分析实验一、实验目的1根据机构模型，掌握正确绘制平面机构运动简图的方法和技能。2验证和巩固机构自由度的计算，进一步理解机构自由度的概念。3应用机构自由度的计算方法，分析平面机构运动的确定性。4掌握平面机构的组成原理，能够对平面机构进行结构分析。二、实验设备1、机构模型（曲柄滑块泵、曲柄摇块泵、曲柄摇杆泵、转动导杆泵、摆动导杆泵、剪床机构、差动轮系机构、浮动盘联轴节、齿轮直线机构、齿轮摆杆机构、铆钉机构、简易冲床、装订机机构、鄂式破碎机、步进输送机、假肢膝关节机构、机械手腕部机构、抛光机、牛头刨床、制动机构等）；2所用工具：钢板尺、游标卡尺、三角板、铅笔、圆规、铅笔橡皮、纸（自备）。三、实验

12、内容1. 选择35种机构模型进行测量，绘制机构运动简图；2. 计算机构自由度，并注明其活动构件数、低副数、高副数，然后代入公式进行计算。3对所选择的机构进行结构分析，确定机构的级别。四、实验原理、方法和手段在对现有机械设备进行分析或设计新的机械设备时，都需要运用其机构运动简图。而机构各部分的运动是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的数目、类型，运动副相对位置和构件的数目来确定的，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及运动副的具体构造等无关。所以，只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图画出来。常用符号见下表：1、

13、机构运动简图的概念抛开构件的复杂外形和运动副的具体结构，利用简单的线条和规定的符号来代表每一个构件和运动副，并按一定的比例将机构的运动特征表达出来的简单图形称为机构运动简图。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，因而可以根据该图对机构进行运动分析和动力分析。2、测绘方法（1）分析运动情况。绘制机构运动简图时，首先要把该机器或模型的实际构造和运动情况搞清楚。为此，先应确定出原动件和从动件，再使被测机器或模型缓慢运动，然后按照运动的传递路线，把原动件和从动件之间的各构件的运动情况观察清楚，尤其应注意有微小运动的构件，分清各构件间的接触情况及相对运动的性质，从而确定组成机构的运动构件数目、联接

14、次序和运动副数目、种类等。（2）选择投影面。投影面的选择应以能简单清楚地把机构运动情况正确地表达出来为原则。一般应先确定机构原动件的位置，原则是选择机构中的每一构件均能清楚地表达出来的最佳位置（避免构件间的交叉和重叠），然后将机构投影到与多数构件的运动平面相平行的平面上。必要时可就机器的不同部分选择两个或两个以上的投影面，应尽量减少投影面。（3）选择适当的比例尺。在确定了原动件和投影面以后，就可以测量机构的运动尺寸，按照一定的比例尺画出各构件和各运动副之间的相对位置。比例尺：L实际长度LAB（m）图示长度AB(mm)。五、实验步骤1先了解测绘的机械实物或模型的名称、用途和结构，并找出它的机架、

15、原动构件和活动构件数目。2缓慢驱动被测的机器或机构模型，从原动件开始，根据运动传递路线，仔细观察相联接两零件间是否有相对运动，特别要注意那些运动很微小的构件，认清机架，原动件和从动件，弄清机构的活动构件数目。3分析各构件之间相对运动的性质，确定各运动副的类型、运动副的数目。根据运动传递的顺序，仔细分析相互连接两构件间的接触方式及相对运动形式，确定运动副类型和数目。4合理选择机构运动简图的投影面。要以清楚地把机构的运动情况正确地表达出来为原则。一般选择与机构中多数构件的运动平面平行的平面为投影面。5绘制机构运动简图的草图。首先将原动件转到适当的位置（避开构件之间重合），大致定出各运动副之间的相对

16、位置，在草稿纸上，用规定的符号画出运动副，并用线条连接起来，然后用数字1、2、3及字母A、B、C分别标注相应的构件和运动副，并用箭头表示原动件的运动方向和运动形式，量出机构对应运动副间的尺寸，再将草图按比例画入实验报告中。6计算自由度，并与实际机构对照，观察原动件数与自由度是否相等。计算公式：7分析机构运动的确定性。将前面计算的机构自由度与实际机构的自由度相对照，若与实际相符，则机构具有确定的运动；若与实际情况不符，要找出原因及时改正。在实验报告纸上用三角板和圆规，将上述草图按选定的长度比例尺，在实验报告上绘制正式的机构运动简图，计算机构的自由度。8对机构进行结构分析，并判断机械的级别。9举例

17、绘制如图2-1(a)所示的小型压力机的机构运动简图。解：该小型压力机的工作原理是电机带动偏心轮1作顺时针转动，通过构件2、3将主运动传给构件4；同时另一路运动自与偏心轮1固联的齿轮1输出，经齿轮8及与其固联的槽型凸轮8，传递给构件4；两路运动经构件4合成，由滑块6带动压头7作上下移动，实现冲压工艺动作。显然该压力机的机架是构件0，原动件为组件1-1，其他为从动件。仔细观察各连接构件之间的相对运动特点后可知，构件0和1(1)、1和2、2和3、3和4、4和5、6和7及0和8(8)之间构成转动副；而构件0和3、4和6及0和7间构成移动副；高副为1和8、8和5之间形成。图2-1(a) 图2-1(b)选

18、定视图投影面及比例尺=0.001m/mm，顺序确定转动副A、H和移动副导路D、M的位置，根据原动件1的位置及各杆长等绘出转动副B、C、E、F、J的位置按规定符号绘出各运动副(包括高副G、N)及各构件等，最后得到该压力机的机构运动简图，如图2-1(b)所示。由上述分析可知，该机构活动杆件数为8，转动副数为7，移动副数为3，高副为2。但构件4与凸轮8之间以滚子5实现滚动接触，故此处引进了一个局部自由度，应排除(即设想将滚子与构件4焊成一体)。这样n=7；PL=9；PH=2；计算自由度得。六、思考题1一张正确的机构运动简图应包括哪些必要的内容？2绘制机构运动简图时，原动件的位置能否任意选定？会不会影

19、响运动简图的正确性？3机构自由度大于或小于原动件数时会产生什么结果？七、实验报告平面机构运动简图的测绘与分析实验报告实验名称日期班级姓名学号指导教师成绩一、实验预习常用运动副、构件的表示法（举三个例子）。 二、测绘结果及分析编号1机构名称比例尺(m/mm)机构运动简图自由度计算判断原动件数及机构级别F=3n-2PL-PH=编号2机构名称比例尺(m/mm)机构运动简图自由度计算判断原动件数及机构级别F=3n-2PL-PH=编号3机构名称比例尺(m/mm)机构运动简图自由度计算判断原动件数及机构级别F=3n-2PL-PH=编号4机构名称比例尺(m/mm)机构运动简图自由度计算判断原动件数及机构级别

20、F=3n-2PL-PH=编号5机构名称比例尺(m/mm)机构运动简图自由度计算判断原动件数及机构级别F=3n-2PL-PH=三、思考题讨论实验四 渐开线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轮的基本原理，观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程。2了解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法。3分析和比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。二、实验设备1齿轮范成仪，模数m=20，压力角=20，齿顶高系数 ha*=1，顶隙系数 c*=0.25，分度圆直径d200mm。2绘图纸。3圆规、铅笔、橡皮、剪刀等(学生自备)。三、实验内容1范成标准齿轮通过绘制图形，可以看到所范成的齿廓有明显的

21、根切现象，其原因是齿数Z10，少于不发生根切的最少齿数Zmin（17），范成时刀具的齿顶线超过啮合极限点N，而产生根切。2范成变位齿轮范成变位系数xxmin，其齿廓没有根切现象，因为在Z10时不发生根切的最小变位系数，而实验所用的变位系数xxmin。因此，把刀具由加工标准齿轮的位置远离齿轮中心平移xm距离后，刀具的齿顶线就低于N点，因而可以消除根切现象。四、实验原理、方法和手段范成法（又称包络法或称展成法）的基本原理是一对齿轮或一个齿轮与一个齿条啮合时，一个齿轮的齿廓是另一个齿轮齿廓的包络线。因此，若将其中一个齿轮或齿条制成刀具，使刀具与轮坯的运动关系与一对齿轮（或齿轮与齿条）啮合一样（由齿轮

22、加工机床保证），并加上必要的切削运动与进给运动，就可以在轮坯上连续切出所有的轮齿。当齿条刀具中线与轮坯分度圆相切（即刀具调节到刻度“0”位置）时，便能切制出标准齿轮；当齿条刀具离开轮坯中心移动时，切制出正变位齿轮；当齿条刀具靠近轮坯中心移动时，切制出负变位齿轮。该范成仪所用的刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为m=20，a=20, ha*=1, c*=0.25。仪器构造简图如图4-1所示。圆盘1绕其固定轴心O转动，在圆盘1上固定有周边切有齿的扇形齿2，齿条3固定在横板4上，并可沿机座7作水平方向移动，齿条移动时带动扇形齿转动，齿条与齿啮合的中心线所形成的圆（以O为圆心）等于被加工齿轮的分度圆。通过

23、齿条、扇形齿的作用使圆盘相对于横拖板的运动与被加工齿轮相对于齿条刀具的运动一样。松开紧固螺钉5；刀具6可以在横拖板4上沿垂直方向移动，从而可以调节刀具中线至被加工轮坯中心的距离，这样就能加工标准或变位齿轮。1圆盘 2扇形齿轮 3齿条 4横拖板 5紧固螺钉 6刀具 7机座 8压盖在做齿轮范成实验时，用铅笔将刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样可以清楚地看到被加工齿轮齿廓渐开线的形成过程。图4-1齿轮范成仪五、实验步骤1测量图纸托盘直径（即为轮坯分度圆直径d）。2在齿条刀具上量取齿距p（相邻两齿同侧齿廓对应点之间的距离）。3计算模数m和齿数z m= p / （取标准模数）； z = d / m （取

24、整数）。4在纸坯上画出四个圆：分度圆d、齿顶圆da、齿根圆df、基圆db（其公式参见教材）。5将纸坯装在范成仪上，调整刀具对准刻度上的“0”位置，范成标准齿轮23个齿（如图4-2所示），注意观察有否根切。图4-2 标准齿轮齿廓为避免根切，范成正变位齿轮。1）计算变位量xminm，其中，取xxmin。2）计算并在轮坯上画出分度圆d、齿顶圆da、齿根圆df 、基圆db（公式参见教科书或实验报告），其中分度圆d、基圆db与标准齿轮相同。3）将纸坯装在范成仪上，移动刀具离开轮坯中心，移动量（变位量）为xm。4）范成正变位齿轮23个齿（如图4-3），注意观察此时有否根切。 图4-3正变位齿轮齿廓六、思考

25、题1通过实验，说明你观察到的根切现象是怎样的？是什么原因引起的？根切将影响齿轮的哪些性能？如何控制根切？2比较用同一齿条刀具加工出标准齿轮与变位齿轮的几何参数：m、r、rb、h、hf、ha、ra、rf、S、Sb、Sa、Sf哪些改变了？3发生根切齿轮的齿廓曲线是否是渐开线？根切发生在基圆内，还是在基圆外？七、实验报告渐开线齿轮范成原理实验报告实验名称日期班级姓名学号指导教师成绩一、实验预习在实验前，学生先预习渐开线齿轮范成原理实验指导书和复习机械原理教材第五章的有关内容。二、实验记录1基本参数(1) 齿条刀具的基本参数mh*ac*(2) 被加工齿轮基本参数mzh*ac*x1x22计算结果比较(单

26、位：mm)序号名称计算公式计算结果测量结果误差=计-测标准齿轮正变位负变位标准齿轮正变位负变位标准齿轮正变位负变位1最小变位量xmin=(17-Z)/172分度圆半径r=mz/23基圆半径r b=mzcos/24齿顶高ha=(ha*+c*-x)m5齿根高hf=(ha*+x)m6齿全高h=ha+hf7齿顶圆半径Ra=r+ha8齿根圆半径r f =r-hf9周节p=m10分度圆齿厚S=m/2+2xmtg11分度圆齿槽宽e=p-s三、范成齿廓图一张齿廓图要求至少有两个以上完整的齿廓曲线，并在图上标注有关的尺寸。四、仔细观察齿轮齿廓，分析比较标准齿廓与变位齿廓的异同点。项目齿数z分度圆压力角a分度圆直

27、径d齿顶圆直径da齿根圆直径df齿距p分度圆齿厚s分度圆齿槽宽e正变位齿轮负变位齿轮注：正变位齿廓与标准齿廓进行比较时，只说明变化特点，填写“增大”或“减少”或“不变”即可，不需要填写具体数字。五、思考题讨论实验五 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定实验一、实验目的1掌握应用普通游标卡尺和公法线千分尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。2进一步巩固并熟悉齿轮各部分名称、尺寸与基本参数之间的关系及渐开线的性质。二、实验设备1一对相互啮合齿轮(齿数为奇数和齿数为偶数的各一个)。2游标卡尺，公法线千分尺。3渐开线函数表(自备)。4计算器(自备)。三、实验内容测定一对相啮合的渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数，

28、并判别它是否为标准轮，对非标准齿轮，求出其变位系数。四、实验原理、方法和手段渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z、模数m、分度圆压力角、齿顶高系数h*a、顶隙系数c*、中心距和变位系数x等。本实验是用游标卡尺和公法线千分尺来测量，并通过计算来确定齿轮的基本参数。1确定模数m和分度圆压力角测量方法如图5-1所示，用公法线千分尺跨过n个齿，测得齿廓间公法线长度为C n，然后再跨过n+1个齿测得其长度为C n+1。为了保证卡尺的两个量足与齿廓的渐开线部分相切，n值应根据被测齿轮的齿数Z参照下表决定。z121819272836374546545563647273818290n2345678910由渐

29、开线性质可知，齿廓间的公法线长度ab与所对应的基圆弧长a0b0相等。根据这一性质， 由图5-1可知C n=(n-1)p b+s b (1)C n+1=np b+s b (2)C n+1 - C n = p b (3)式中p b为基圆周节，可按下式算出模数m， (mm) (4)由于式中可能是15也可能是20，故分别代入计算出两个相应模数，取其最接近于标准值的一组m和，即为所求的值。2确定变位系数x1，x2和h*a和C*又被测齿轮也许是变位齿轮，此时还需要确定变位系数x，利用基园齿厚公式。得： (5)式中再利用齿根高公式 (6)先测量d f值，当齿数为偶数时，d f可用游标卡尺直接测量。当齿数为奇

30、数时，直接测量得不到d f的真实值，而须采用间接测量方法，量出齿轮安装孔直径d k，再量出孔壁到某一齿根的距离H。则d f等于d k与2H之和。再确定h*a和C*。分别用h*a=1，C*=0.25和h*a=0.8，C*=0.3代入(6)式，最符合等式的一组，即为所求的值。3求啮合角和中心距a若所测的两个齿轮是一对互相啮合的齿轮，则根据所测的两个齿轮的变位系数x 1和x 2，可以算出其啮合角，如下： (7)那么，中心距 (8)4测实际中心距a实验时可用游标卡尺直接测量这对齿轮的实际中心距a，并与计算结果进行比较。测量方法如图5-2所示，首先使该对齿轮作无齿侧间隙啮合，然后分别测量两齿轮的孔径d

31、k1、d k2及两轴连线的外围距离B，可得到a=B+（d k1+ d k2）/2 (9)五、实验步骤1确定齿数Z：齿数Z可直接从被测齿轮上数出。2测量C n、C n+1和d f。对每一个尺寸应测量三次。取其平均值作为测量数据。3计算d、m、x、h*a、C*。4测量B、d k1、d k2。5计算中心距a和a，比较二者误差。六、思考题1.渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪些？2.测量公法线长度时，游标卡尺卡脚放在渐开线齿廓工作段的不同位置上（但保持与齿廓相切），对测量结果有无影响，为什么？3同一模数、齿数、压力角的标准齿轮的公法线长度是否相等？基圆齿距是否相等？为什么？七、实验报告渐开线直齿圆柱齿轮

32、参数测定与分析实验报告实验名称日期班级姓名学号指导教师成绩一、实验预习在实验前，学生先预习渐开线直齿圆柱齿轮参数测定与分析实验指导书和复习机械原理教材第五章齿轮机构及其设计中的有关内容。二、实验记录及数据处理测量数据记录及处理表齿 轮 编 号齿轮1齿轮2备注项 目符 号单位测量数据平均测量值或计算值测量数据平均测量值或计算值123123齿数Z跨齿数n公法线长度C n公法线长度C n+1孔壁到齿顶距H孔内径d k根圆直径 d f轴线外围距离B实测中心距 a基圆周节P b模数m压力角基圆齿厚S b变位系数x齿顶高系数h*a顶隙系数C*计算中心距a啮合角误差a- a三、思考题讨论实验七 机构运动方案

33、创新设计实验一、实验目的1、加深学生对平面机构的组成原理、结构组成的认识，了解平面机构组成及运动特点。2、培养学生的机构综合设计能力，创新能力和实践动手能力。二、实验设备1、ZBS-C机构运动创新设计方案实验台；2、各种凸轮、齿条、铰链、铰链座、连杆等；3、实验台机架；4、标准件、紧固件若干（A型平键、螺栓、螺母、紧定螺钉等）。三、实验内容1、熟悉本实验中的实验设备，各零、部件功用和安装、拆卸工具；2、自拟平面机构运动方案，形成拼接实验内容；3、将自拟的平面机构运动方案正确拆分成基本杆组（即阿苏尔杆组）；4、正确拼接各基本杆组；5、将基本杆组按运动传递规律顺序联接到原动件和机架上。四、实验原理

34、、方法和手段1、实验原理：任何平面机构都是由若干个基本杆组（阿苏尔杆组）依次联接到原动件和机架上而构成的。2、杆组定义我们将最后不能再拆的最简单的自由度为零的构件组称为基本杆组（或阿苏尔杆组），简称为杆组。由杆组定义，组成平面机构的基本杆组应满足条件：式中：n为杆组中的构件数；PL为杆组中的低副数；PH为杆组中的高副数。由于构件数和运动副数目均应为整数，故当n、PL、PH取不同数值时，可得各类基本杆组。3、杆组的正确拆分（步骤）：1）正确计算机构的自由度（注意去掉机构中的虚约束和局部自由度），并确定原动件。2）从远离原动件的构件开始拆杆组。先试拆级组，若拆不出级组，再试拆级组。即杆组的拆分应从

35、低级别杆组拆分开始，依次向高一级杆组拆分。正确拆分的判别标准：每拆分出一个杆组后，留下的部分仍应是一个与原机构有相同自由度的机构，直至全部杆组拆出只剩下原动件和机架为止。3）确定机构的级别（由拆分出的最高级别杆组而定）。 注：同一机构所取的原动件不同，有可能成为不同级别的机构。但当机构的原动件确定后，杆组的拆法是唯一的，即该机构的级别一定。图7-1 杆组拆分例图（锯木机机构） 如图所示机构，先去掉k处的局部自由度，计算机构的自由度：，并设凸轮（与杆件1固连）为原动件；按步骤2）的拆分原则，先拆分出由杆件4、5，2、3，6、7组成的三个级杆组，再拆分出由杆件8组成的单构件高副杆组，最后剩下的是原

36、动件1和机架9。上图机构为级机构。4、杆组的正确拼装： 根据事先拟定的机构运动简图，利用机构运动创新设计方案实验台提供的零件按机构运动的传递顺序进行拼装。拼装时，通常先从原动件开始，按运动传递规律进行拼装。拼装时，应保证各构件均在相互平行的平面内运动，这样可避免各运动构件之间的干涉，同时保证各构件运动平面与轴的轴线垂直。拼装应以机架铅垂面为参考平面，由里向外拼装。 机构运动创新设计方案实验台提供的运动副拼接方法参见以下各图所示。1）实验台机架：图7-2 实验台机架图实验台机架中有5根铅垂立柱，均可沿X方向移动。移动前应旋松在电机侧安装在上、下横梁上的立柱紧固螺钉，并用双手移动立柱到需要的位置后

37、，应将立柱与上（或下）横梁靠紧再旋紧立柱紧固螺钉（立柱与横梁不靠紧旋紧螺钉时会使立柱在X方向发生偏移）。2）主、从动轴与机架的连接图7-3主、从动轴与机架的连接按上图方法将轴联接好后，主（或从）动轴相对机架不能转动，与机架成为刚性联接；若件22不装配，则主（或从）动轴可以相对机架作旋转运动。3）转动副的连接：按图示联接好后，采用件19联接端连杆与件9无相对运动，采用件20联接端连杆与件9可相对转动，从而形成两连杆的相对旋转运动。+4）移动副的连接： 图7-4 转动副连接图 图7-5 移动副连接图5）活动铰链座的安装：图7-6 活动铰链座连接图如图联接，可在连杆任意位置形成铰链，且件9如图装配，

38、就可在铰链座上形成回转副或形成回转-移动副。6）复合铰链的安装：（或转-移动副）或：（用带垫片螺栓）+用压紧螺栓：+图7-7 复合铰链的连接图 将复合铰链铣平端插入连杆长槽中时构成移动副，而联接螺栓均应用带垫片螺栓7）齿轮与主（从）动轴的安装和凸轮与主（从）动轴的安装：图7-8 齿轮与主（从）动轴的连接图 图7-9 凸轮与主（从）动轴的连接图8）凸轮副连接图：图7-10 凸轮副连接图 按图示连接后，连杆与主（从）动轴间可相对移动，并由弹簧23保持高副的接触。9）齿条相对机架的连接：图7-11 齿条相对机架的连接图 如图连接后，齿条可相对机架作直线移动；旋松滑块上的内六角螺钉，滑块可在立柱上沿Y

39、方向相对移动（齿条护板保证齿轮工作位置）。10）主动滑块与直线电机轴的连接：图7-12 主动滑块与直线电机轴的连接图 当由滑块作为主动件时，将主动滑块座与直线电机轴（齿条）固连即可，并完成如图示连接就可形成主动滑块。五、实验内容 机构运动创新设计实验，其运动方案可由学生构思平面机构运动简图进行创新构思并完成方案的拼接，达到开发学生创造性思维的目的。 实验也可选用工程机械中应用的各种平面机构，根据机构运动简图，进行拼接实验。1、 内燃机机构：图7-13 内燃机机构 机构组成：曲柄滑块与摇杆滑块组合而成的机构。 工作特点：当曲柄1作连续转动时，滑块6作往复直线移动，同时摇杆3作往复摆动带动滑块5作

40、往复直线移动。该机构用于内燃机中，滑块6在压力气体作用下作往复直线运动（故滑块6是实际的主动件），带动曲柄1回转并使滑块5往复运动使压力气体通过不同路径进入滑块6的左、右端并实现排气。2、 精压机机构：机构组成：该机构由曲柄滑块机构和两个对称的摇杆滑块机构所组成。对称部分由杆件 4567和杆件89107两部分组成，其中一部分为虚约束。图7-14 精压机机构 工作特点：当曲柄1连续转动时，滑块3上、下移动，通过杆456使滑块7作上下移动，完成物料的压紧。对称部分 89107的作用是使构件7平稳下压，使物料受载均衡。3、牛头刨床机构： (a) (b)图7-15 牛头刨床机构图b)为将图a）中的构件3由导杆变为滑块，而将构件4由滑块变为导杆形成。 机构组成：牛头刨床机构由摆动导杆机构与双滑块机构组成。只是在图a）中，构件2、3、4组成两个同方位的移动副，且构件3与其它构件组成移动副两次；而图b)则是将图a)中D点滑块移至A点，使A点移动副在箱底处，易于润滑，使移动副摩擦损失减少，机构工作性能得到改善。图a）和图b)所示机构的运动特性完全相同。