机械设计基础实验指导书

机械设计基础实验指导书周萌编沈阳建筑大学交通与机械工程学院二00六年三月前言一、实验的目的机械设计基础实验课目的在于：验证、巩固用加深课堂讲授的理论，培养学生掌握一些有关的最基本的机械实验方法，操作技能和测量能力，培养同学分析和解决实际问题的能力。二、实验课的要求1、要求每个学生在实验课前进行预习实验指导书和课堂上讲授的有关内容。实验后分析实验结果，写成正规的实验报告。2、上实验课时，要求保持良好的秩序，严肃认真地作好规定的实验内容。3、上实验课时，要求每个学生严格遵守实验室一切制度，爱护室内一切设备和器具，不得损坏。三、本课程所做的实验项目如下实验一、平面机构运动简图的测绘实验实验二、齿轮范成原理实验实验三、减速器结构分析实验实验一平面机构运动简图的测绘一、实验目的为了便于对机构进行分析与综合，常撇开构件实际结构形状，用简单的线条和规定的符号表示机构各构件的相对运动关系，这种运动简图称为机械运动简图。本实验的目的是一些实物或模型进行测绘掌握下列内容：1、机构运动简图的测绘方法；2、验证和巩固机构自由度的计算。二、实验的设备及使用工具a)机器实物：牛头刨床，缝纫机等。b)机构模型：内燃机；压床；回转翼泵等。c)测量工具：钢尺、卷尺、游标卡尺、铅笔、橡皮和草纸。三、实验内容与要求a)根据机器或模型的结构，按一定的比例尺绘制机构运动简图。b)计算机构的自由度。c)进行机构的结构分析。（未讲不作）四、实验原理及要求a)机构运动简图是用来研究机构运动学和动力学不可缺少的一种简单图形。一般在设计的初始阶段都用它来表达设计方案，将进行必要的计算。根据运动简图还可以全面了解整个机构及其局部的组成形式。由于机构的运动状态仅于机构中的构件数目以及这些构件所组成运动副的数目、种类和相对位置有关。因此。我们将抛开构件的复杂外形和运动副的具体结构，用简单的线条和所规定的符号，按一定的比例尺，准确地将实际机构的运动特征绘制出机构运动简图。b)要根据相关联接的构件之间的接触情况及相对运动的性质。确定构件数目，运动副数目及种类。计算出机构的自由度，并将结果与实际机构相对照，观察是否相符。c)对上述机构进行分析，确定出机构级别。五、实验步骤a)测绘时，使被测绘的机器或模型缓慢的运动，从原动件开始仔细观察活动件，固定件与原动件，构件间连接方式，从而确定组成机构的构件数目。b)徒手在草稿纸上按规定的符号及构件的连接次序逐步画出机构运动简图的草图。c)计算机构的自由度，并将结果与实际机构相比较，判别是否相符。d)按要求绘制上述机构的运动简图，其中要求1-2种机构应按比例尺正规画出运动简图。而其余的机构为节省时间可以不必测量机构尺寸，但应凭目测使简图与实物大致成比例。e)认真填写实验报告，回答思考题。六、思考题a)一个正确的机构运动简图应能说明那些内容？b)绘制机构运动简图时，原动构件的位置为什么可以任意确定？会不会影响简图的正确性？c)机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？d)谈谈自己对本次实验课的感想和设想。实验二渐开线齿轮范成原理一、实验目的1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理；2、了解渐开线齿轮在加工齿轮曲线部分的形成过程；3、了解渐开线齿轮的根切现象及如何用移距修正法来避免根切现象的方法；4、分析比较标准齿轮和变位齿轮的参数和齿廊形状的异同点。二、实验设备和工具1、齿轮范成仪：结构如图2-1所示，半圆1绕固定轴线0转动，在半圆盘1周缘刻有凹槽，槽内绕有钢丝3，两根分别固定在半圆盘及纵托盘板7上的a,b和c,d处，纵托板7则在机架6上的水平方向左右移动，同时由于钢丝3使半圆盘亦相应地向左或向右移动，形成齿条和齿轮的啮合运动。2、齿轮范成仪已知参数：（1）齿条刀具模数m=25（2）压力角α=20°;齿顶高系数ha*=1顶系数C*=0.25（3）被加工齿轮分度圆直径d=200mm3、铅笔、圆规、三角板和图纸张（Φ270mm）自备。三、实验原理用范成法切制渐开线齿轮，是利用一对齿轮互相啮合传动时其共轭齿廊相互包络的原理来进行加工的。在实际加工中，看不到刀具刀刃在各个位置形成包络线的过程。在范成实验中，用范成仪来实现轮坯与刀具的传动过程，加工时其中圆盘为轮坯，齿条为刀具，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，这个过程表现是用铅笔将刀具刀刃的各个位置画在图纸上（即毛坯），也就是每一瞬时的刀痕。这样就能清楚地观察到齿轮的范成过程。四、实验内容及要求1、利用齿条刀与切制标准渐开线齿轮，并观察其齿廊根切的现象；2、以不产生根切时所需的最小变位系数，画出变位齿轮的齿廊；3、分析标准齿轮与变位齿轮的各部尺寸。五、实验步骤1、切制标准齿轮：1)做实验时，根据已知的刀具参数和被加工齿轮分度圆直径，将画好分度圆的轮坯（即图纸）安装在半圆盘上，对准中心由压坯2压住，并放在齿条（刀具）5的下面。2)旋转螺杆8使横托板4前后移动，以调正齿条刀具中线与齿轮坯度圆相切。（也可调正刀具的齿顶线，使与齿轮的齿根圆相切），即可绘制标准齿轮。3)将横托板4推到一端，用铅笔沿刀具齿廓在图纸上画线（相当于切去齿槽部分材料），然后移动横托板少许，再沿刀具齿廓画线，以此进行，绘出齿条齿廓的各个位置的投影线，它的包络线就是被切齿轮的齿廓，如此从一端移至另一端即可在轮坯图纸上清晰地描绘出1—2个完整的标准齿轮齿廓曲线。2、切制正变位齿轮：将图纸转过180。，调整螺杆8使刀具远离轮坯中心，（事先计算好最小变位系数Xmin，刀具移动最小变位量m·Xmin达到不根切）。重复上述方法给出1—2个齿形。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、根切现象产生的原因及避免根切的方法？实验三减速器结构分析实验一、实验目的1．分析减速器结构。2．了解减速器上各零件结构及作用。3．了解轴系统不见的安装，固定及调整方法。二、实验设备1．二级圆柱齿轮减速器。2．圆锥一圆柱齿轮减速器。3．涡轮减速器。三、测量工具1．游标卡尺。2．内外卡钳。3．活扳手。4．钢板尺。四、实验内容1．按顺序拆装一种减速器。2．测量和计算所拆装减速器的主要参数（见表3—1）。3．动接触精度和齿侧间隙的测量。1）接触精度测量图3—1接触精度测量图3—2齿侧间隙测试将相互啮合的一对齿轮的主动轮、从动轮，每个齿轮上均匀地涂上红铅油，然后在轻微制动下运转，则从动轮齿面上将印出接触斑点，如图3-1所示，接触精度通常用接触斑点大小与齿面大小的百分比来表示。即用沿齿宽方向的接触斑点宽度b``（若未接触部分c大于模m时，b``应减去c值，否则c值不减），与工作齿宽b`之比：'''bcb−×100%和沿齿高方向接触斑点平均高度h``与工作齿高h`之比：'''hh×100%来表示精度。表3—1二级圆柱主论减速器参数高速级低速级中心距A1=齿数Z1=Z2=顶圆直径1ad=2ad=全齿高1h=2h=齿宽1B=2B=传动比12i=法面模数1am=端面模数1tm=螺旋角1β=分度圆直径1d=2d=齿侧间隙1Cn=A11=3Z=4Z=3ad=4ad=3h=4h=3B=4B=34i=2am=2tm=2β=3d=4d=2Cn=2）齿侧间隙的测量将直径大于齿侧间隙的铅丝，插入相互啮合的轮齿间，向铅丝方向转动齿轮，铅丝随着轮齿前进被挤压变形，齿侧间隙Co等于相邻二齿挤压处，铅丝最薄的厚度和。4、分析轴系不见的结构，固定（轴向及周向）及调整方法。五、实验步骤1．拧开上盖与机座的连接螺栓，拔出定位销，用起盖螺栓顶起上盖。2．取下轴承盖与垫片。3．取出各轴系部件，并将其上下零件逐个拆下。4．测量实验内容2所列尺寸。5．分析轴系部件中各零件的结构，绘出结构草图，了解各零件的固定及调整方法。6．了解减速器各辅助零件的用途，结构特点和位置要求等。7．将机座内搽洗干净，将装好的轴系部件装到机座原位置，作齿轮接触精度及齿侧间隙的测量。8．盖上上盖，将减速器装好。9．清点工具，清理实验场地。附图：图3－3二级圆柱齿轮减速器常见错误分析减速器结构常见错误：标号错误原因12345678910111213141516标号错误原因1718192021222324252627282930