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1、机械设计基础实验指导书厦门大学嘉庚学院实验教学与工业训练中心内容简介“机械设计基础实验”是高等工科院校机械基础实验的核心内容之一，它对于培养学生的工程实践能力、科学实验能力、创新能力及动手能力起着重要的作用。本书根据机械设计基础实验体系将实验分为感知型实验、基本型实验、综合设计型等实验类型。内容主要包括：机械原理认知与机械零件参观、机构运动自由度测绘、渐开线齿轮范成原理、齿轮参数测定、皮带传动装置性能参数测试与分析、减速器拆装与测绘等。本书可作为高等工科院校机械类、近机械类机械设计基础、机械原理等课程的实验教材，也可作为相关人员进行教学、科研及实际工作的参考书。学生实验守则1学生应按照课程教学
2、计划，准时上实验课，不得迟到早退。2实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。3进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。有净化要求的实验室，进入必须换拖鞋。4做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，节约使用材料，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。5实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。6实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保
3、护现场，不得自行处理。7实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。8实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。9在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。10凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按章程预以赔偿。目 录实验一 机械原理认知实验.4实验二 自由度测绘实验.6实验三 齿轮范成实验.9实验四 关于齿轮参数测量实验.14实验五 机械零件参
4、观实验.21实验六 皮带轮传动实验.26实验七 减速器拆装与测绘实验.35实验一 机械原理认知实验一、实验目的通过参观使学生初步建立机器、机构及有关运动副的一般常识。了解常用机构，如平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇运动机构的基本类型，运动特征及应用场合，为学习机械原理、机械设计及机械设计基础课程有关章节建立感性认识，为在学习本课程中理论联系实际打下基础。二、实验内容在老师的指导下认真观察每台示教板上所展示的全部内容，并仔细听清各部分内容解说。机械原理陈列柜示教板共分八个部份。第一柜：绪言部份。简要介绍机器与机构。其中有单缸内燃机模型，蒸汽机模型，家用缝纫机模型以及各种运动副。第二柜
5、：介绍平面连杆机构的基本知识。平面连杆机构最基本的类型是四杆机构。四杆机构分为三大类介绍，第一类铰链四杆机构，第二类单移动副四杆机构，第三类双移动副四杆机构。第三柜：分两部分介绍。第一部分是机构运动简图及其画法，第二部分是平面连杆机构的应用，主要介绍其如何实现给定运动规律和实现给定运动轨迹。第四柜：凸轮机构。凸轮机构种类繁多，应用广泛，这里主要介绍凸轮机构的主要组成部分和基本型式，在平面凸轮机构中，介绍了力锁合与结构锁合时凸轮机构的运动情况，还介绍了一些空间凸轮机构。第五柜：齿轮机构类型，齿轮机构具有传动比恒定、运转平稳、承载能力大、结构紧凑、效率高等优点，故应用很广，本板根据两齿轮轴线的相对
6、位置，将它分为平行轴传动、相交轴传动、交错轴传动三大类来介绍。第六柜：通过齿轮基本参数，向学生介绍一些齿轮的基本知识，同时观察渐开线和摆线的形成。第七柜：轮系。演示差动轮系、行星轮系和定轴轮系形成的特点，同时介绍轮系的一些主要功用。第八柜：间歇运动机构。主要是从棘轮机构、槽轮机构、齿轮式间歇运动机构及停歇运动机构等几个方面来介绍。三、实验设备机械原理陈列柜一套四、思考题：1.机器和机械有何共同之处，有何不同之处？举出两个机器和两个机构的实例。2.平面四杆机构分为了三种基本类型？其中的曲柄摇杆机构在运动中你观察到它的急回特性了吗？3.平面四杆机构演化形式之二是带有两个移动副的四杆机构，请仔细观察
7、示教板上的正弦机构、椭圆仪机构、双滑块机构的运动情况，并指出其运动特点。4.凸轮机构主要由哪三部份组成？示教板上展示了哪几种盘形凸轮机构？5.齿轮机构的第一种类型是两平行轴之间传递运动和动力的齿轮机构，请你观察有几种？6.若传递两相交轴或两交错轴之间的运动和动力应采用什么齿轮机构呢？7.周转轮系和差动轮系有何不同？如果把行星轮系中的转臂固定不动，此轮系将成为什么轮系？8.在自动化生产过程中，我们希望机械手能周期性地运动和停歇，你看中了哪几种间歇机构可以使用？实验二 机构运动简图测绘实验一、实验目的1.初步掌握根据实际机器或机构模型绘制机构运动简图的技能。2.验证和巩固机构自由度的计算方法。3.
8、通过实验机构的比较，巩固对机构结构分析的了解。二、实验设备和工具1.若干个机器和机构模型；2.自备三角尺、圆规、铅笔、稿纸等。三、实验原理1.机构的运动简图是工程上常用的一种图形，是用符号和线条来清晰、简明的表达出机构的运动情况，使人看了对机器的动作一目了然。在机器中各种机构尽管它们的外形和功用各不相同，但只要是同种机构其运动简图都是相同的。2.机构的运动仅与机构所具有的构件数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关。因此在绘制机构运动简图时，可以不考虑构件的复杂外形，运动副的具体构造，而用简单的线条和规定的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺寸表示各运动副的相对位置，画出能准确表
9、达机构运动特性的机构运动简图。四、实验方法和步骤1.选择3种机构模型。2.选好模型后缓慢地转动被测的模型，从原动件开始观察机构的运动，认清机架，原动件和从动件。3.根据运动传递的顺序，仔细分析相互连接两构件间的接触方式及相对运动形式，确定组成机构的构件数目及运动副类型和数目。4.合理选择投影面，一般选择能够表达机构中多数构件的运动平面为投影面。5.绘制机构的运动简图的草图。首先将原动件固定在适当的位置，（避开构件之间重合）大致定出各运动副之间的相对位置，用规定的符号画出运动副，并用线条连接起来，然后用数字1、2、3及字母A、B、C分别标注相应的构件和运动副，并用箭头表示原动件的运动方向和运动形
10、式，量出机构对应运动副间的尺寸，再将草图按比例画入实验报告中。 6.计算自由度，并与实际机构对照，观察原动件数与自由度是否相等；计算公式：五、思考题1.一个正确的“机构运动简图”能说明哪些问题?2.机构自由度的计算对测量绘制机构运动简图有何帮助?实 验 报告名 称自 由 度 测 绘 实 验 报 告班 级学 生 姓 名成 绩实验日期 年 月 日教师签名编号机构名称运 动 简 图自由度计算1 比例尺： n=PL=PH=F=2 比例尺： n=PL=PH=F=3 比例尺： n=PL=PH=F=实验三 渐开线齿轮范成实验一、实验目的1.掌握用展成法（范成法）加工渐开线齿轮的原理，了解根切现象。2.了解变
11、位修正法加工渐开线齿轮的基本概念，分析比较变位齿轮与标准齿轮的异同，加深对变位齿轮的认识。3.巩固渐开线齿轮基本尺寸的计算公式。二、实验设备和用具范成仪若干套。图3-1 齿轮范成仪简图三、实验原理1.范成仪的构造及加工原理范成仪的构造如图3-1所示。圆盘1可绕其固定轴心O转动，在圆盘1的后面加工出与齿条啮合的齿轮，齿条6可沿机架作水平方向移动，齿条移动时带动齿轮（圆盘1）转动，圆盘1上的齿轮与齿条6可保证被加工齿轮的纯滚动。与齿条刀5的中线相切的的圆（以O为圆心） 相当于被加工齿轮的分度圆。松开调节螺钉3 ；齿条刀可以沿垂直方向移动，从而可以调节刀具中线至被加工轮坯中心的距离，这样就能加工出标
12、准或变位齿轮。范成法又称展成法，共轭法或包络法。范成法加工齿轮是应用一对互相啮合的齿轮其共扼齿廓是互为包络的原理。加工时视其一轮为刀具，另一轮视为待加工轮坯。只要刀具与轮坯之间的运动和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，则刀具刀刃在轮坯的各个位置的包络线就是渐开线。实际加工时，刀具除作展成运动外还沿着轮坯轴线作切削运动。本实验将模拟齿条插刀范成加工渐开线齿轮的过程（与实际不同之处在于实验中轮坯静止，齿条绕其作纯滚动，但二者的相对运动与实际加工时相同）。2.刀具的参数m=10，=20，h*a=1，c*=0.253.同学自备一剪好的圆形图纸 150 mm，在图纸上预先分好二等份，并分别画出齿轮的齿数为z=10的标准齿轮及不产生根切的正变位齿轮的相应圆（见图3-2、3-3、3-4），并在圆图纸中间剪出1=6 mm的小圆。铅笔、小刀、三角板、剪刀和白纸一张（每位同学自备
