机械原理实验指导书

1机械原理与机械零件实验报告（实验指导书）方岳、王清编班级学号湖南理工学院机电系2007-9-242机械原理实验一：机构运动简图测绘一、实验目的：1．学会撇开实际机器的构造，而仅从运动学的观点来测绘其机构的运动简图。2．验证和巩固自由的计算及运动链的运动是否确定的判别方法。二、设备和工具1．机械模型2．量具：钢板尺、卡尺、内外卡钳3．自备：圆规、三角尺、橡皮、铅笔、草稿纸三、测绘原理和方法：1．测绘原理：由于机构的运动仅与机构中的所有的构件数目和构件所组成的运动副的数目、种类、相对位置有关，因此，在机构运动简图中可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体结构，而用简单的线条和规定的符号表示相应的构件和构件与构件连接的运动副，并按一定的比例表示机构各构件的尺寸，运动副的相对位置，以此来实现运动构件的运动特性，这样画出来的图即为机构运动简图。常用的运动副的代表符号见附表1-1、1-2，必须注意运动副的表示方法。2．测绘方法：1)测绘时将被测绘的模型缓缓转动。从原动件开始仔细观察机构的运动分清各个运动单元，从而确定组成机构件数目。2)根据相联的两构件间的接触情况及相对运动和性质，确定各个运动副的种类。3)在草稿纸上徒手按规定的符号及构件相联的次序，从原动开始，逐步画出机构运动示意图。用数字1、2、3……分别表出各个构件，用A，B，C……分别标注各运动副。4)仔细测量与机构有关的尺寸，即转动副间的中心和移动副导路的位置尺寸或角度等等。任意假定原动构件的位置，并按一直的比例尺将机构运动示意图画成正式的机构运动间图。四、实验步骤：1．了解被测机器的名称、用途。2．仔细观察机构的运动，弄清构件数目，运动副的数目的类型。3．缓慢转动被测绘的机构（机器），从原运件开始，根据其运动的传递路线，（即原运件—从动件），仔细观察互相连接的两零件间是否有相对运动，从而弄清组成机构的构件数目。分析各个构件间相对运动的性质，确定运动副的类型，运动副的数目。4．合理选择机构运动的投影面。一个投影面难以表达清楚时，允许选择两个或两个以上3的投影面，力求清楚简单正确地把机构表示出来。5．画出机械运动示意图从动件开始，目测实物尺寸或用测量工具量出尺寸，用简单的线条表示出来相应的构件，用规定的符号构件连接起来，然后中将活动件用1、2、3……分别标注，固定构件用固定符号表示，运动副依次用A、B、C……分别标注。6．据机构运动示意图按比例u定出运动副的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘成机构运动简图。U=实际长度(m)/图示长度(mm)7．计算机构自由度平面机构自由度计算公式：F=3n-2P1-PHn---表示机构活动件数P1---表示运动副低副数PH----表示运动副高副数8．检查计算结果是否正确。例如根据所得结果，F=1，则该机器只有一个原动作，这时机构件运动均是确定的，计算结果与实际机构完全相符，否则运动是不确定的。9．思考题：1）一个正确的机构运动简单图应能说明哪些问题？2）机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮4机构运动简图测绘实验报告姓名：实验日期：成绩：审阅人：审阅日期：1．简图和计算机构名称机构运动简图长度比例尺L活动构件数n低副数LP高副数HP机构自由度HLPPnF23机构名称机构运动简图长度比例尺L活动构件数n低副数LP高副数HP机构自由度HLPPnF232、思考题1）一个正确的机构运动简单图应能说明哪些问题？2）机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮5动运副名称运动副符号两运动构件的运动副两构件之一为固定时运动副平面运动副转动副移动副平面高副空间运动副螺旋副球面副及球销副6在支架上的电机齿轮齿传动带传动圆柱蜗杆蜗轮传动链传动圆柱蜗杆蜗轮传动外啮合圆柱齿轮传动凸轮传动内啮全圆柱齿轮传动轮机构7机械原理实验三：渐开线齿廓范成原理一、实验目的：1、用范成法制造渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓形成的过程。2、解变位齿轮的加工过程，分析比较标准齿轮正、负变位齿轮的异同。3、了解当齿轮发生根切时，如何采用齿轮避免根切。二、设备与工具：1.齿轮范成仪：2.学生自备：计算器、圆规、铅笔、三角板、300*300图纸1张等3.齿条刀具的基本参数m=20a=20oha=1c=0.25三、实验原理和方法范成法是利用一对齿轮或齿条互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时其中一轮为刀具，另一轮为毛坯的刀具之间仍然保持固定的角速度比传动，它们的对滚运动与一对互相啮合的齿轮的运动完全一致，同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样制得的齿轮的齿廓就是刀具的刀刃在各个位置的包络线，若用渐开线作为刀具的齿廓。则包络线亦必为渐开线。由于在实际加工时看不到刀刃的各个位置所形成的包络线的过程，帮通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具之间的传动过程，并用铅笔将刀具各个位置所形成的包络迹描在毛坯纸上。这样我们就可以清楚地看到渐开线齿轮形成的过程。四、实验步骤：一、范成标准齿轮1、据所用范成仪的模数m和分度圆直径d求出被切齿轮的齿数z，并计处其齿顶圆直径在da、齿根圆直径df和基圆直径db。2、在一张纸上，分别以da、d、df、db为直径画出四个同心圆并将图纸剪成直径比da大3mm的圆形。3、将圆形纸片放在范成仪上的托盘上使二者圆心重合，而后用压环将纸片夹在托盘上。4、将范仪的齿条及滑架上的标尺刻度零点对准。（此时齿条刀具的刀顶线应与圆形纸片上所画的齿根圆相切，刀具的分度中线与轮坯分度圆相切）。5、将滑架推至左（或右）极限位置，用削尖的铅笔在圆形纸片（代表被切齿轮毛坯）上画下齿条刀具齿廓在该位置上的投影线，然后将滑架向右（或左）移动一个很小的距离，此时，通过齿轮使托盘也相应转过一个角度，再将齿条刀具的齿廓在该位置上的投影线，这些投影线的包络即被切齿轮的渐开线齿廓。6、按上述方法绘出2—3个完整的齿形。二、范成变位齿轮81、根据所用范成仪的参数，计算出不发生根切现象的最小们系数Xmin=（17—Z）/17，然后取定位系数X(X=Xmin)计算变位齿轮的齿顶圆直径da和齿根圆直径df。3、180度，再在图纸上，分别以和为直径画出四个同心圆。4、同“范成标准齿轮”步骤3。5、将齿条向远离拖盘中心的方向移动一段距离（大于或等于Xmin）6、同“范成标准齿轮”步聚5。7、同“范成标准齿轮”步聚6。渐开线齿廓范成原理实验报告姓名：实验日期：成绩：审阅人：审阅日期：1.范成齿廓图1张（齿廓图要求至少有两个以上完整的齿曲线）92.齿轮几何参数计算和测量几何参数标准齿轮变位齿轮理论值测量值理论值测量值齿数z88分度圆直径d（mm）齿顶圆直径da（mm）基圆直径db（mm）周节p（mm）基节pb（mm）分度圆齿厚s（mm）分度圆齿间e（mm）最小移距系数xmin移距Xd3、思考题1)用齿轮刀具加工标准齿轮和变位齿轮时，刀具与轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求？2)根据测量的实验数据，变位齿轮与标准齿轮相比较，其参数的变化情况？3)除了防止根切以外，在什么情况下采用变位齿轮10机械原理实验十：平面机构测试、仿真、设计综合实验一、实验目的及要求：本实验是《机械原理》课程结束后的综合性实验。实验内容涵盖平面机构运动分析和结构设计、机械运转及速度波动调节等章节，它是《机械原理》课程教学中一个非常重要的教学环节，其应用目的是：1.利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、作出实测的动态参数曲线，并通过计算机对平面机构的运动进行数模仿真，作出相应的动态参数曲线，从而实现理论与实际的紧密结合。2.利用计算机对平面机构结构参数进行优化设计，然后通过计算机对平面机构的运动进行仿真和测试分析，从而实现计算机辅助设计与计算机仿真和测试分析有效的结合，培养学生的创新意识。3.利用计算机的人机交换性能使学生可在软件界面说明书的指导下，独立自主地进行实验，培养学生对现代虚拟设计和现代测试手段的灵活运用能力。二、实验设备：曲柄摇杆机构多媒体测试、仿真、设计综合实验台曲柄导杆滑块机构多媒体测试、仿真、设计综合实验台凸轮机构多媒体测试、仿真、设计综合实验台三、实验内容：1.曲柄摇杆机构（1）曲柄摇杆机构设计：是通过计算机进行的辅助设计，包括按行程速比系数设计和连杆运动轨迹设计的两种方法。连杆运动轨迹是通过计算机进行虚拟仿真实验，给出连杆上不同点的运动轨迹，根据工作要求，选择适合的轨迹曲线及相应曲柄摇杆机构。为按运动轨迹设计曲柄摇杆机构，提供方便快捷的试验设计方法。（2）曲柄运动仿真和实测：能过数模计算得出曲柄的真实运动规律，作出曲柄角速度线图和角加速度线图，进行速度波动调节计算。通过曲柄上的角位移传感器和A/D转换器进行11采集，转换和处理，并输入计算机显示出实测的曲柄角速度图和角加速度线图。通过分析比较，使学生了解机构结构对曲柄的速度波动的影响。（3）摇杆运动仿真和实测：通过数模计算得出摇杆的真实运动规律，作出摇杆相对曲柄转角的角速度线图，角加速度线图。通过摇杆上的角位移传感器，曲柄上的角位移传感器和A/D转换板进行数据采集，转换和处理，输入计算机，显示出实测的摇杆相对曲柄转角的角速度线图和角加速度线图。通过分析比较，使学生了解机构结构对摇杆的速度波动和急回特性的影响。（4）机架振动仿真和实测：通过模数计算，先得出机构的质心（即激振源）的位移，并作出激振源在设定方向上的速度线图，激振力线图（即不衡平惯性力），并指出需加平衡质量。通过机座上可调节加速度传感器和A/D转换板，进行数据采集，转换和处理，并输入计算机，显示出实测的机架振动指定方向上的速度线图，加速度线图。通过分析比较，使学生了解激振力对机架振动的影响。2.曲柄导杆滑块机构（1）曲柄运动仿真和实测：能通过数模计算得出曲柄的真实运动规律，作出曲柄角速度线图和角加速度线图，进行速度波动调节计算，通过曲柄上的角位移传感器和A/D转换器进行采集,转换和处理,并输入计算机显示出实测的曲柄角速度图和角加速度线图。通过分析比较,使学生了解机构结构对曲柄的速度波动的影响。（2）滑块运动仿真和实测：通过数模计算得出滑块的真实运动规律，作出滑块相对曲柄转角和速度线图，加速度线图，通过滑块上的位移传感器，曲柄上的同步转角传感器和A/D转换板进行数据采集，转换和处理，输入计算机，显示出实测的滑块相对曲柄转角的速度线图和加速度线图。通过分析比较，使学生了解机构结构对滑块的速度波动和急回特性的影响。（3）机架振动仿真和实测：通过模数计算，先得出机构的质心（即激振源）的位移及速度，并作出激振源在设定方向上的速度线图，激振力线图（即不衡平惯性力），并指出需加平衡质量。通过机架上可调节加速度传感器和A/D转换板，进行数据采集，转换和处理，并输入计算机，显示出实测的机架振动指定方向上的速度线图，加速度线图。通过分析比较，使学生了解激振力对机架振动的影响。3.曲柄滑块机构实验内容：（1）曲柄滑块机构设计：是通过计算机进行的辅助设计，包括按行程速比系数设计和连杆运动轨迹设计的两种方法。连杆运动轨迹是通过计算机进行虚拟仿真实验，给出连杆上不同点的运动轨迹，根据工作要求，选择适合的轨迹曲线及相应曲柄滑块机构。为按运动轨迹12设计曲柄滑块机构，提供方便快捷的试验设计方法。（2）曲柄运动仿真和实测：能过数模计算得出曲柄的真实运动规律，作出曲柄角速度线图和角加速度线图，进行速度波动调节计算，通过曲柄上的角位移传感器和A/D转换器进行采集，转换和处理，并输入计算机显示出实测的曲柄角速度图和角加速度线图。通过分析比较，使学生了机构结构对曲柄的速度波动的影响。（3）滑块运动仿真和实测：通过数模计算得出滑块的真实运动规律，作出滑块相对曲柄转角的速度线图，加速度线图。通过滑块上的线位移传感器，曲柄上的角位移传感器和A/D转换板进行数据采集，转换和处理，输入计算机，显示出实测的滑块相对曲柄转角的速度线图和加速度线图，通过分析比较，使学生了解机构结构对滑块的速度波动和急回特性的影响。（4）机架振动仿真和实测：通过模数计算，先得出机构的质心（即激振源）的位移，并作出激振源在设定方向上的速度线图，