机械基础实验教学示范中心实验指导书目录

机械基础实验教学示范中心实验指导书目录机械设计基础实验指导书液压传动实验指导书机械工程材料实验指导书工程力学实验指导书农业机械实验指导书电测实验指导书汽车拆装实习实验指导书汽车驾驶实习实验指导书设计方法学实验指导书2007年6月机械设计基础实验指导书陈海波张建瓴编写（机类）2002年12月前言本册实验指导书是按照教学大纲的要求，参考其它机械设计基础实验指导书，结合我校实验室本身的实际情况编写而成的。目的是为了配合《机械设计基础》课堂教学的顺利进行，加强实践环节，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。本书内容主要包括“机构简图的测绘与分析”、“渐开线齿轮的范成”、“机构运动参数的测定”、“带传动”及“轮系效率测定”等基本实验内容。此外，还编进了“机组运转及飞轮调节”、“渐开线齿轮的范成（计算机辅助实验）”等选做内容。教师可以根据课时及需要进行安排。在每篇的后面都有附有实验报告。希望广大学生在实验之前，认真阅读实验指导书，熟悉实验内容，以起到事半功倍的作用。由于编者水平有限，时间紧，错误在所难免，希望给予指正，以便下次修订。编者2002年目录实验一．机构运动简图的测绘与分析………………………………1实验二．齿轮的范成实验……………………………………………1实验三．渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定……………………………1实验四．回转构件的动平衡（机械式）………………………………1实验五．回转构件的动平衡（闪光式）………………………………1实验六．机械运动参数的测定…………………………………………1实验七．机组运转及飞轮调节…………………………………………1实验八．带传动实验………………………………………………………1实验九．轮系效率的测定………………………………………………1实验十．万向节及链传动实验………………………………………1实验一机构运动简图的测绘与分析一．实验目的1．学会根据各种实验机械以及模型，绘制机构运动简图的技能；2．巩固分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念；3．加深对机构结构分析的了解。二．实验设备和工具1．实验测绘用模型：油泵模型、额式破碎机模型、装订机模型、抛光机模型、剪床机构模型、制动机构模型、机械手腕部机构模型、步进输送机模型等2．测量工具：卡尺、钢卷尺和钢皮尺等。三．实验原理和方法1．测绘原理ab图1-1简易冲床的运动简图从运动的观点来看，机构是构件通过运动副的联接而组成的，机构的运动与机构的构件数目、构件所组成的运动副数目、特性及其相对位置有关。因此，在测绘机构运动简图时，可以抛开构件的形状和运动副的具体结构，而用一些简略的符号（见教材及机械设计手册中有关的规定）来代替构件和运动副，并按一定比例尺表示运动副的相对位置，以此表明实际机构的运动特征。2．测绘方法（1）由原动件开始，按照运动传递的顺序，仔细分析两构件之间的接触情况1和运动性质，确定各个运动副的种类、数目。（2）分析机构的运动，认清机架、原动件和从动件。（3）合理选择运动平面，一般选机构中的转动构件中心线的垂直面为运动平面，按一定的比例尺，定出各运动副的位置，画出机构运动简图。3．举例试绘制图1-1（a）所示的简易冲床的机构运动简图。（1）当原动件（偏心轮）转动时，确定机构具有四个运动单元，即机架1、偏心轮2、连杆3和冲头4。（2）根据构件间的相互接触情况，全部运动副均是低副：构件2相对机架1绕A点回转，组成转动副；构件3相对构件2绕B点回转，构件4相对构件3绕C点回转，均为转动副；构件4相对机架1沿直线A-C作直线移动，组成移动副。（3）该机构为平面机构，选择转动构件2或3中心线的垂直面为投形面。（4）选定比例尺，用运动副和构件的代表符号，画出机构的运动简图，如图1-1（b）所示。四．实验内容和要求（下列实验项目中，除第1项之外，至少再完成四个项目，2-9项可徒手绘制）1．测量额式破碎机模型中的构件实际尺寸，按比例绘制其机构运动简图。指出它是哪一种四杆机构，如何演化而成？计算其自由度数，并判断其构件的长度是否符合四杆机构曲柄存在条件？2．绘出油泵模型的机构简图（五种泵机构模型：摆动导杆泵、转动导杆泵、曲柄滑块泵、曲柄摆杆泵、曲柄摇块泵中选一种），指出它是什么机构，如何化演化而成并计算其自由度数；3．绘出装订机模型的机构简图，计算其自由度数。4．绘出抛光机模型的机构简图，并计算其自由度数。5．绘出剪床机构模型的机构简图，并计算其自由度数。6．绘出机械手腕部机构模型的机构简图，并计算其自由度数。7．绘出制动机构模型的机构简图，并计算其自由度数。28．绘出铆钉机构模型的机构简图，并计算其自由度数。9．绘出步进输送机模型的机构简图，并计算其自由度数。六．思考题1．试以油泵的结构说明回转副扩大的实际功能。2．一张正确的“机构运动简图”应具备哪些条件？3实验报告实验名称机构运动简图的测绘与分析学生姓名学号班级、组别实验日期成绩指导教师2．模型名称：机构运动简图（注明各构件尺寸）=F验证曲柄存在条件：四杆机构的类型：1．模型名称：额式破碎机模型机构运动简图（注明各构件尺寸）=F验证曲柄存在条件：四杆机构的类型：演化过程：3．模型名称：机构运动简图（注明各构件尺寸）=F验证曲柄存在条件：四杆机构的类型：44．模型名称：机构运动简图（注明各构件尺寸）=F验证曲柄存在条件：四杆机构的类型：5．模型名称：机构运动简图（注明各构件尺寸）=F验证曲柄存在条件：四杆机构的类型：6．模型名称：机构运动简图（注明各构件尺寸）=F验证曲柄存在条件：四杆机构的类型：7．模型名称：机构运动简图（注明各构件尺寸）=F验证曲柄存在条件：四杆机构的类型：5实验二齿轮的范成实验一．实验目的1．掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程。2．了解渐开线齿轮的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．实验内容用范成仪在圆形图纸上（预先画好分度圆、齿顶圆、齿跟圆，并画成三等分）依次用铅笔描绘出齿条刀具相对于轮坯在各个位置的包络线，就形成被切削齿轮的渐开线齿廓。分别在每一部分内画出标准齿轮，正变位齿轮和负变位齿轮，以作分析比较。三．实验设备1．齿轮范成仪，，，2．同学自备mmm20=020=α1*=ah25.0*=c（1）一张剪好的圆形图纸，将其画成三等分并分别画出分度圆，以及标准齿轮、正负变位齿轮的齿顶圆和齿根圆，如图2-1所示。（2）削尖H铅笔两支，橡皮。图2-1四．范成仪的构造及工作原理图2-2所示为齿轮范成仪简图，圆盘1代表被加工齿轮的轮坯，安装在机6架4上，并可绕O轴转动。代表切齿刀具的齿条2安装在溜板3上，当移动溜板时，圆盘1与溜板3作纯滚动。因圆盘的直径为200mm，故圆盘和溜板的滚动即相当于一分度圆直径为200mm的齿轮和齿条的滚动。齿条2可以安装在相对于圆盘1的各个不同位置，如把齿条中线安装在与圆盘1的分度圆相切的位置时，则可以绘出标准齿轮的齿廓。当齿条2的中线与圆盘1的分度圆间有距离时（其移距值xm可以在溜板3的刻度上直接读出来），则可按移距的大小和方向绘制出各种正变位或负变位的齿轮。范成法是应用齿轮的啮合原理来制造齿轮的一种方法。制造齿轮的刀具具有齿轮（或齿条）的外形，它和被切削齿轮轮坯的相对运动正和一对齿轮的啮合一样。这样，使具有渐开线齿形的刀具（或具有的齿条刀具）在对轮坯的切削过程中切出了它的包络线，也就是被切齿轮的渐开线齿廓。020=α图2-2齿轮范成仪简图五．实验步骤1．根据齿条刀具的模数m和被加工齿轮的齿数z，计算出分度圆直径，以及标准齿轮、正负变位齿轮的基圆、齿根圆及齿顶圆直径，将计算结果填在实验报告的表中，并按上述尺寸画好图纸。2．将图纸固定在圆盘上，对准中心，调节中线与轮坯分度圆相切，制作标准齿轮。3．开始切制齿轮时，将刀具推到最左边，然后每当把溜板向右推动一小距离时，在代表轮坯的图纸上，用铅笔描下刀具刀刃的位置，直到形成2~3个完整的齿形为止。74．使刀具离开轮坯中心，正移距)(mmxm+)(minxx再绘出齿廓，观察齿廓形状，看齿顶有无变尖现象。5．使刀具接近轮坯中心，负距离)(mmxm−，又绘出齿廓，观察齿廓形状，看有无根切现象。6．比较所得的标准齿轮和变位齿轮的齿厚、齿间距、周节、齿顶厚、基圆齿厚、齿根圆、齿顶圆、分度圆和基圆的相对变化特点。六．思考题1．齿轮与齿条啮合时，若中心距改变，则齿轮的节圆有何变化？为什么？2．根切现象发生在基圆之外还是基圆之内？3．任意圆上的齿厚计算公式在应用时应注意什么？8实验报告实验名称齿轮范成原理学生姓名学号班级、组别实验日期成绩指导教师一．实验目的二．刀具参数，=m=α，，=*ah=*c三．齿轮尺寸计算比较表（见后）被加工齿轮齿数=z正变位系数=x负变位系数=x四．附上所描绘的齿廓图，并注明尺寸。五．思考题9计算结果结果比较名称计算公式标准齿轮正变位齿轮负变位齿轮正变位齿轮负变位齿轮分度圆直径mzd=基圆直径αcosmzdb=齿顶圆直径mxhzdaa)22(*++=齿根圆直径mxchzdaf)222(**+−−=分度圆周节mpπ=分度圆齿厚mxtgs)22(απ+=分度圆齿间距spe−=齿顶厚)(ααinvinvdsddsaaaa−−=基圆齿厚ααinvdssbb+=cos齿全高mchha)2(**+=齿根高mxchhaf)(**−+=10齿顶高mxhhaa)(*+=注：结果比较栏中，尺寸比标准齿大的填入“+”号，小的填入“-”号，一样大小的填入“O”号。实验三渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定一．实验目的1．深入了解齿轮各几何参数之间的相互关系和渐开线的性质；2．掌握用简单量具测量渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。二．实验设备和工具齿轮，游标卡尺。三．实验原理和步骤用游标卡尺测量直齿圆柱齿轮的简图如图3-1所示。根据渐开线的基本性质可知，所跨齿廓之间公法线长度W等于所对应的基圆上的弧长。用游标卡尺的两个量足包括n个齿，测得距离W，然后再包括n-1齿，测得距离。为了使卡尺的两个量足与齿廓的渐开线部分相切，应根图3-1n1−nW据被测齿轮的齿数Z暂参照表3-1决定n值。由图3-1可知。bbnSpnW+−=)1(bbnSpnW（3.1）同样+−=−)2(11−（3.2）故得−=nnbWWpbp（3.3）由求得的参照表3-2，即可找出对应的模数（或径节）与分度圆压力角。x。如果被测齿轮是变位齿轮，此时还须确定变位系数11表3-1跨测齿数值（）020=α12~1819~2728~3637~4546~5455~6364~7273-81n23456789由图3-2(a)所示，用范成法切削渐开线齿廓时，刀具移距xm在啮合线方向的分量PQ就是图3-2(b)所示公法线长度的变化量之半，所以由三角形PQR得αsinxm220PQWWnn==−（3.4）故αsin20mWWxnn−=（3.5）图3-2(a)式中：W为标准齿轮的公法线长度，可由以下方法求得。0n由式（3.1）知bbnSpnW+−=)1(0（3.6）因为απcosmpb=，αααπinvmZmSb⋅+=coscos2，代入上式得])5.0[(cos0απαZinvnmWn+−=（3.7）对于普通机器制造中的齿轮传动，通常有齿侧间隙，它是在规定齿轮公差时予以考虑的，在公法线的长度上有一定减薄量Δ，所以在实用中求变位系数的公式应为αsin20mWWxnnΔ+−=Δ（3.8）式中：对于一般精度的中等模数齿轮可暂取0.1毫米左右。图3-2(b)12测量齿轮的齿顶直径。对于偶数齿的齿轮可用卡尺直接量出，对于奇数齿的齿轮，按图3-3所示测量时，则adZacdda090sec'=（3.9）如有必要时，还应测量一对齿轮在无齿侧间隙啮合时实际中心距。图3-3四．思考题1．用卡尺测量齿轮时应注意些什么问题？2．齿轮的哪些误差会影响到测量精度？3．跨测齿数值与被测齿轮的哪些参数有关？13表3-2基圆周节απcosmpb=的数值απcosmpb=模数m径节pdo5.22=αo20=αo5.17=αo15=αo5.