机械原理实验指导书.

机械原理实验指导书目录实验一机构运动简图的绘制..................................................................4实验二机构运动方案创新设计..............................................................6实验三机械原理陈列柜演示实验........................................................16实验四渐开线齿轮范成实验................................................................18实验五渐开线齿轮基本参数测定与分析实验....................................203学生实验守则一、学生实验前应认真预习相关实验内容，明确实验目的、内容、步骤，对指导教师的抽查提问回答不合要求者，须重新预习，否则不准其做实验。二、学生在实验中，应听从指导教师及实验人员的安排，在使用精密、贵重仪器时，必须按要求操作以确保设备的安全使用，禁止随意动用与本实验无关的仪器设备，若对实验内容持有创见性的改革，实施前必须经指导人员同意后方可进行。三、学生应认真地进行实验，严格按操作规程办事，正确记录实验数据，实验后要认真做好实验报告，认真分析实验结果、处理实验数据。四、严格考勤，对无故缺席实验的学生以旷课论处，不得补做；对请假的学生，须另行安排时间予以补做。五、实验完毕后，学生必须按规定断电、关水、关气、整理设备、清扫场地，经指导教师检查合格后方可离开。如发现有损坏仪器设备、偷盗公物者，一经查实，须追究责任，视情节按有关规定论处。六、实验室内应保持安静，不准高声喧哗、吸烟，注意环境卫生。实验时应注意安全，节约水、电、气，遇到事故应切断电（气）源，并向指导教师报告4实验一机构运动简图的绘制一、实验设备：JGC-A型测绘实验机构、JGC-B型测绘实验机构二、实验目的：1、通过对典型机构的观察，认识运动副与构件的实际形态，分析机构的组成。2、掌握表示机构各构件的最简单画法及了解构件之间的相对运动关系。3、掌握用机构运动简图的规定符号正确绘制机构运动简图的方法。4、掌握机构自由度的计算方法，正确判断机构具有确定运动的条件。5、了解机构运动简图和机构运动示意图的区别以及在机械设计和生产实际中的应用。三、实验相关知识点：1、构件：独立运动单元。2、运动副：两个构件直接接触组成的可动的联接。3、高副：两个构件通过点或线接触构成的运动副。4、低副：两个构件通过面接触而构成的运动副。5、平面运动副：构成运动副的两个构件之间相对运动为平面运动。6、空间运动副：构成运动副的两个构件之间相对运动为空间运动。7、运动链：构件通过运动副的联接而构成的相对可运动的系统。8、开链：组成运动链的构件未构成首末封闭的系统。9、闭链：组成运动链的构件构成首末封闭的系统。10、机构：在运动链中，如果将其某一构件加以固定而成为机架，此时运动链便成为机构。11、机构运动简图：根据机构的运动尺寸，按一定比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副及常用机构运动简图的代表符号和构件的表示方法将机构的运动传递情况表示出来。这种用以表示机构运动传递情况的简化图形称为机构简图。12、机构示意图（运动草图）：不严格按比例尺绘制简图，但机件的顺序和相对位置确定。13、机构具有确定的运动条件：机构自由度等于机构原动件数目。14、平面机构自由度计算公式：F=3n-2pl-phn—活动构件数pl—低副数ph—高副数15、复合铰链：m个构件，有（m-1）个转动副。16、局部自由度：计算自由度时要去除局部自由度数（例如：滚子-1）。17、虚约束：机构中有些运动副带入的约束，对机构的运动起重复约束的作用，成为虚约束，计算自由度时要去除。四、实验内容及要求：每人至少绘制8种机构的机构运动简图，并计算其自由度1、选择适当的投影面绘图，被挡住部分可用实线绘制。2、与机构运动分析无关的部分不必绘出。3、要求用尺规等仪器正式按照比例尺作图，用最简洁的线条依次连接各运动副，使运动副之间的相对位置和距离与实际相符。4、从原动件开始按顺序标出各构件编号（1、2---）和运动副代号（A、B---），在原动件上标注箭头，表示运动方向。5、注明活动构件数目、高副和低副数目、虚约束、局部自由度数目，并计算机构的自由度，验证是否与原动件数目相符。五、实验步骤：51、分析机械的组成情况和运动情况：确定机械是由多少个构件组成？哪个是原动件和机架？哪部分是执行构件和传动部分？2、沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目；3、适当地选择运动简图的视图平面；4、选择适当比例尺，绘制机构运动简图。在原动件上标出代表其转动方向的箭头，并从原动件起，按传动路线标出各构件的编号（1、2、3、······）和运动副的代号(A、B、C、······）。5、绘制完机构运动简图和计算其自由度后，由指导教师签字认可，方可离去。六、注意事项：1、上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。2、课堂上只要求画出各机构简图的草图，草图应画在自带的白纸上。3、对实验用模型、机构要轻拿轻放。4、不要强行使机构运动，以免损坏机构。5、不得拆卸模型。七、思考题：1、什么是机构运动示意图？什么是机构运动简图？主要区别？2、机构具有确定运动的条件？3、在计算平面机构自由度时应注意哪些事项？八、常用运动副的代表符号（参考GB138-74）参见教材6实验二机构运动方案创新设计一、实验设备及工具：1.ZBS-C型、CTPJ-B型机构运动创新设计方案实验台2.配套工具、量具等二、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其运动特点。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。3．验证、巩固所学平面四杆机构的基本知识。4．验证平面四杆机构有曲柄的条件。三、实验原理和方法1．实验原理：机构具有确定运动的条件是其原动件的数目应等于其所具有的自由度的数目。因此，机构可以拆分成机架、原动件和自由度为零的构件组。而自由度为零的构件组，还可以拆分成更简单的自由度为零的构件组，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。反过来，任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到机架和原动件上的方法而形成。因此，上述机构的组成原理是机构创新设计拼装的基本原理。2．实验方法：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，形成拼装实验内容；3）正确拼装各基本杆组；4）将基本杆组按运动传递规律顺序联接到原动件和机架上，形成完整的机构或机构的组合。5）验证机构能否按设计要求灵活运转。四、机构运动创新设计方案实验台简介该实验台配备有四个基价和一个零件柜。可供四组同学同时实验。机架即是装拆平台（如图1所示），主要由立柱、滑块、上横梁、下横梁、电机、电机座等组成。松开立柱两端的紧固螺钉，立柱可在上下横梁的滑槽中左右移动。松开滑块上的内六角螺钉，可上下移动滑块。零件柜中有各种长度的低副杆、回转副、移动副、复合铰链、凸轮、齿轮、齿条、槽轮等各种基本构件和各种联接件。用这些基本构件和联接件可在机架上拼接出各种平面机构的运动方案。五、拼装的步骤：1.正确拼装杆组将机构创新模型中的杆组，根据给定的运动学尺寸，在平板上试拼机构。拼接时，首先要分层，一方面是为了使各构件的运动在相互平行的平面内进行，另一方面是为了避免各构件间的运动发生干涉，因此，这一点是至关重要的。试拼之后，从最里层装起，依次将各杆组连接到机架上去。杆组内各构件之间的连接已由机构创新模型提供，而杆组之间的连接可参见下述的方法。2.实现确定运动试用手动的方式驱动原动件，观察各部分的运动都畅通无阻之后，再与电机相联，检查无误后，方可接通电源。3.分析机构的运动学及动力学特性通过观察机构系统的运动，对机构系统的运动学及动力学特性做出定性的分析。具体做法如下：1）调整实验台机架：实验台机架中有5根铅垂立柱，均可沿X方向移动。移动前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，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）。注：立柱紧固螺钉只需旋松既可，不允许将其旋下。立柱上的滑块可在立柱上沿Y方向移动，要移动立柱上的滑块，只需将滑块上的内六角平头紧定螺钉旋松即可（该紧定螺钉在靠近电机侧）。7图1实验台机架图2）拼装杆组：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。注意：为避免连杆之间运动平面相互紧贴而摩擦力过大或发生运动干涉，在装配时应相应装入层面限位套。3）主、从动轴与机架的连接按图2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（图中零件的编号均为零件柜中零件的编号）不装配，则主（或从）动轴可以相对机架作旋转运动。4）转动副的连接：按图3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。5）移动副的连接：按图4所示拼接。6）活动铰链座Ⅰ的安装：如图5，可在连杆任意位置形成铰链，且件9如图5装配，就可在铰链座Ⅰ上形成回转副或形成图2主、从动轴与机架的连接图3转动副连接图图4移动副连接图8回转-移动副。图5活动铰链座Ⅰ连接图图6活动铰链座Ⅱ的连接图7）活动铰链座Ⅱ的安装：如图6，可在连杆任意位置形成铰链，从而形成回转副。8）复合铰链Ⅰ的安装：（或转-移动副）如图7将复合铰链Ⅰ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。图7复合铰链Ⅰ的连接图9）复合铰链Ⅱ的安装（如图8）：图8复合铰链Ⅱ的连接图复合铰链Ⅰ联接好后，可构成三构件组成的复合铰链，也可构成复合铰链+移动副。复合铰链Ⅱ联接好后，可构成四构件组成的复合铰链。910）齿轮与轴的连接图：图9齿轮与主（从）动轴的连接图11）凸轮与轴的连接图：图10凸轮与主（从）动轴的连接图12）凸轮副连接图：图11凸轮副连接图按图11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。13）槽轮机构连接：如图12所示，拨盘装入主动轴后，应在拨盘上拧入紧定螺钉37，使拨盘与主动轴无相对运动；同时槽轮装入主（从）动轴后，也应拧入紧定螺钉37，使槽轮与主（从）动轴无相对运动。图12槽轮机构连接图1014）齿条相对机架的连接：图13齿条相对机架的连接图如图13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方向相对移动（齿条护板保证齿轮工作位置）。15）主动滑块与直线电机轴的连接：图14主动滑块与直线电机轴的连接图当由滑块作为主动件时，如图14示将主动滑块座与直线电机轴（齿条）固连即可。六、实验内容及要求：1.搭接活动构件n≥5的机构2或3个，画出机构运动简图，并求出自由度，试说明该机构的用途；2.自由度F不得大于2；3.原动件为曲柄或滑块。实验时2-3名学生一组，构思机构的运动方案并完成机构运动方案的拼接。拼接好后先用手转动原动件，检验机构运动是否灵活。无“憋劲”、卡死现象才能启动电动机带动。教师验收合格，拼装成功。最后将拼装的机构拆下，所有零件放回原处。实验结束。七．拼装练习参考图例：11机构1机构2机构3机构4机构8机构5机构6机构712ABCDEFGH八、拼接机构方案参考图例：1）内燃机机构：2）精压机机构：3）牛头刨床机构：(a)(b)4）两齿轮-曲柄摇杆机构：机构9机构10135）两齿轮-曲柄摆块机构：6）喷气织机开口机构：7）双滑块机构：8）冲压机构：149）插床机构：10）筛料机构：11）凸轮-连杆组合机构：12）凸