内科大机械原理实验指导

实验一

机械运动简图的测绘和分析一、实验目的

1．根据实际机构或模型，学会绘制机械运动简图的技能；2．通过实验进一步理解机构的组成和自由度的意义及其计算方法。二、实验设备和工具1．机构的实物与机构模型；2．钢板尺，游标卡尺，内、外卡尺；3．三角板、铅笔、橡皮、草纸（自备）。三、原理和方法1．原理

由于机构运动与机构中构件的数目和运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，应以规定的符号代表运动副，并以一定的比例尺定出运动副间的相对位置，用尽可能简单的线条表示机构中各构件。这种按比例尺绘出的机构图形称为机构运动简图，若不按比例尺绘出，则称为机构示意图。

2．测绘方法（1）缓慢驱动被测机构，从原动构件开始仔细观察机构的运动，分清各运动单元，从而确定机构构件的数目。（2）根据相互连接的两构件的接触情况及相对运动性质，确定各运动副的类型。（3）在草稿纸上绘出机构示意图。用数字1、2、3、……依次标注各构件，用A、B、C……分别标注各运动副。在原动件上标出表示运动方向的箭头。（4）测量与机构运动有关的尺寸，并标注在草图上。（5）按定长度尺μl，在实验报告纸上画出机构运动简图。

实验二

齿轮范成原理一、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，分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。二、实验设备和工具1．齿轮范成仪、剪刀、绘图纸；齿轮范成仪基本参数：被加工齿轮齿数Z=102．学生自备：圆规、三角板、铅笔、橡皮、计算工具。三、实验原理和方法

范成法是应用一对共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮齿廓。实验时，齿条代表切削工具，齿条的节线与被加工齿轮的分度圆作纯滚动，这样刀具刀刃在各个位置的包络线即为被加工齿轮的齿廓。由于刀刃是齿条型直线（相当于基圆半径无穷大的渐开线），所以包络出的齿廓必为渐开线。当齿条中线与被加工齿轮的分度圆相切并作纯滚动时，所加工的齿轮为标准齿轮；如果是齿条中线的一条平行线与分度圆相切作纯滚动时，所加工的齿轮是变位齿轮。四、实验步骤1．根据齿条刀具的基本参数和被加工齿轮的齿数以及变位系数计算出标准齿轮和变位齿轮的分度圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径和基圆直径，并画在绘图纸上。2．将图纸固定在齿轮范成仪的圆盘上，对准中心，调节刀具中心线与齿轮毛坯分度圆相切，制成标准齿轮。开始时将刀具推向最右边，然后将溜板慢慢向左移动。每移动一定距离，在代表齿轮毛坯的图纸上用铅笔描下刀具的刀刃位置，直到形成三个完整的齿形为止。3．使刀具离开轮坯中心线，移动xm毫米（=0.4×20）再用上法做出三个变位齿轮的齿形。实验三

刚性转子动平衡实验

一、实验目的1、加深对刚性转子动平衡概念的理解；2、掌握刚性转子动平衡实验的原理及基本方法。3、了解动平衡试验机的结构组成及工作原理。二、实验设备1、DPH-A型动平衡实验台；2、转子试件；3、平衡块；4、百分表0～10mm。三、实验原理由《机械原理》所述的回转体动平衡原理知：一个动不平衡的刚性回转体绕其回转轴线转动时，该构件上所有的不平衡质量mi所产生的离心惯力总可以转化为任选的两个垂直于回转轴线的平面内的两个当量不平衡质量m1和m

2

(它们的质心位置分别为r1和r2，半径大小可根据数值m1、m2的不同而不同)所产生的离心力。动平衡的任务就是在这两个任选的平面(称为平衡基面Ⅰ、Ⅱ)内的适当位置（r’1和r’2）加上两个适当大小的平衡重m’1和m’2，使它们产生的平衡力与当量不平衡重产生的不平衡力大小相等,而方向相反，即:-m1r1ω2=m’1r’1ω2-m2r2ω2=m’2r’2ω2半径r’越大，则所需的平衡重m’就越小。此时，ΣF=0且ΣM=0，该回转体达到动平衡。转子不平衡质量的分布有很大的随机性，而无法直接判断其大小和方位。因此很难用公式来计算平衡重，但可用实验方法来解决。"刚性转子动平衡实验"是利用实验用动平衡实验台测定需加于两个平衡基面上的平衡质量的大小和方位，并通过增减配重质量来进行校正，直到达到平衡。四、实验方法和步骤1、将平衡试件装到摆架的滚轮上，把试件右端的联轴器盘与差速器轴端的联轴器盘，用弹性柱销柔性联成一体。装上传动皮带。2、用手转动试件和摇动蜗杆上的手柄，检查动平衡机各部分转动是否正常。松开摆架最右端的两对锁紧螺母，调节摆架上面的安放在支承杆上的百分表，使之与摆架有一定的接触，并随时注意振幅大小。3、开机前将试件右端圆盘上装上适当的待平衡质量（四块平衡块），接上电源启动电机，待摆架振动稳定后，调整好百分表的位置并记录下振幅大小y0（格），百分表的位置以后不要再变动，停机。4、在补偿盘的槽内距轴心最远处加上一个适当的平衡质量（二块平衡块）。开机后摇动手柄观察百分表振幅变化，手柄摇到振幅最小时手柄停止摇动。记录下振幅大小y1和蜗轮位置角β1（差速器外壳上有刻度指示），停机。（摇动手柄要讲究方法：蜗杆安装在机架上，蜗轮安装在摆架上两者之间有很大的间隙。蜗杆转动到适当位置可与蜗杆不接触，这样才能使摆架自由地振动，这时观察的振幅才是正确的。摇动手柄蜗杆接触蜗轮使蜗轮转动，这时摆动振动受阻，反摇手柄使蜗杆脱离与蜗轮接触，使摆架自由地振动，再观察振幅。这样间歇性地使蜗轮向前转动位和观察振幅变化，最终找到振幅最小值的位置）。在不改变蜗轮位置情况下，停机后，按试件转动方向用手转动试件使补偿盘上的平衡块转到最高位置。取下平衡块安装到试件的平衡面（圆盘2）中相应的最高位置槽内。5、在补偿盘内加一点平衡量（1~2平衡块）。按上述方法再进行一次测试。测得的振幅y2蜗轮位置β2，若y2＜y1＜y0；β1与β2相同或略有改变，则表示实验进行正确。若y2已很小可视为已达到平衡。停机、按步骤4方法将补偿盘上的平衡块移到试件圆盘2上。解开联轴器开机让试件自由转动若振幅依然很小则第一步平衡工作结束。若还存在一些振幅，可适当地调节一下平衡块的相位，即在圆周方向左右移动一个平衡块进行微调相位和大小。6、将试件两端180°对调，即这时圆盘2为驱动盘，圆盘1为平衡面。再按上述方法找出圆盘1上应加的平衡量。这样就完成了试件的全部平衡工作。五、注意事项1、动平衡的关键是找准相位，第一次就要把相位找准，当试件接近平衡时相位就不灵敏了。所以β1、β2是主要位置角。2、若试件振动不明显可人为地加一些不平衡块。六、实验思考题1、何为动平衡？哪些机构需要动平衡？2、在补偿盘上所加的平衡质量所处位置应与试件待平衡面上不平衡质量间所成角度为多少？3、动平衡实验台是如何实现补偿盘与试件平面转向相反、转速相同的？4、在实验台补偿盘上加平衡块后是否实现了试件的平衡？5、刚性转子的平衡有几种类型？刚性转子平衡的计算方法是什么？

实验四

机构运动方案创新设计一、实验目的1、培养学生对机械系统运动方案的整体认识，加强学生的工程实践背景的训练，拓宽学生的知识面，培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力；通过机构的拼接，在培养工程实践动手能力的同时，可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对机构系统的运动特性有一个更全面更深入的理解。加深学生对机构组成原理的认识，进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。二、设备和工具创新组合模型一套，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具。构件包括机架，连杆，圆柱齿轮，齿条，圆锥齿轮，蜗轮蜗杆，凸轮及从动件，槽轮及拨盘和皮带轮等；运动副包括转动副、移动副、齿轮副、凸轮副、槽轮副等；动力源为转速1200r/min、减速比为1:100的旋转电机；实验工具包括扳子、起子、盒尺等。三、实验前的准备工作1、要求预习本实验，初步了解机构创新模型各零部件的功能；2、选择要拼接的机构运动方案，或自行设计—运动方案，初步确定拼接方法。四、使用注意事项1、以手动方式输入运动，确认机构拼接无误后，经指导老师许可再用电动机驱动。无人在场时请关闭电源。2、如果所拼接的机构不能动或运动不通畅，可尝试从以下几方面着手解决：1）计算所拼机构的自由度，确认是否符合确定运动的条件；2）从末端杆组开始拆卸，每拆一个杆组，分析剩下的机构的压力角，确定机构的传动性能，由此而找到问题之所在；3）切断运动链，分析每一单个机构运动的压力角，从而找到问题的症结。3、拼接运动方案时，要注意分层，以保证各构件的运动在相互平行的平面内进行，避免各构件间的运动发生干涉，这一点至关重要。五、可开设的实验1、基本机构的运动特性实验拼接基本机构或基本机构的组合机构，学生可以自行设计机构，或参考教材进行拼接。通过拼接、调试、学生可以发现许多基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通，对基本机构的运动特性有一个更全面更深入的理解和掌握，同时也培养了学生工程实践动手能力。2、基于机构组成原理的创新设计实验通过将自由度为零的杆组依次叠加到机架和原动件上去的方法，产生新机构。通过该实验使学生进一步掌握机构的组成原理。3、运动副组合创新设计实验。通过对构件运动副的型、数综合，可以实现构件和运动副的组合创新