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1、1第三章第三章 验证类实验验证类实验验证类实验是通过装拆机械传动装置，演示机构或机械传动装置的相对运动，测试其几何参数、运动学参数（位移、速度、加速度等）及动力学参数（力、变形等），找出变化规律，分析其影响因素，验证课程中的相关理论，加深对理论知识的认识。验证类实验是机械原理、机械设计、公差与技术测量课程的基本实验，也是课程指导委员会制定的教学基本要求中推荐选择的实验。 3.13.1 机构运动简图测绘与结构分析实验机构运动简图测绘与结构分析实验一、实验目的：1、对运动副、另件、构件及机构等概念建立实感；2、熟悉并运用各种运动副、构件及机构的代表符号；3、培养根据实际机械绘制机构运动简图的能力；
2、4、掌握机构自由度的计算方法。二、机构运动简图的测绘示例图示一偏心轮机构，试绘出其机构运动简图，并计算其自由度。（一）机构简图测绘步骤：1、认清构件数目。转动手柄，使机构运动，注意观察此机构中哪些构件是活动构件，并逐一标注构件号码，如 1机架，2手柄及偏心轮，3连杆，4活塞。2、判断各构件间的运动副性质反复转动手柄，判定构件 2 与构件 1 的相对运动是绕轴 A 转动，故 2 与 1 在 A 点组成转动副；构件 3 与 2 的相对运动是绕偏心轮 2 的圆心 B 点转动，故3 与 2 在 B 点组成转动副；构件 4 与 3 绕销子 C 相对转动；故 4 与 3 在 C 点组成转动副；构件 4 与
3、 1 沿水平方向 xx 相对移动，故 4 与 1 组成方位线为xx 的移动副。3、画出运动副的构件符号对于组成转动副的构件，不管其实际形状如何，都只用两转动副之间的连线来代表，例如 AB 代表构件 2，BC 代表构件 3。对于组成移动副的构件，不管其截面形状如何，总用滑块表示，例如滑块 4 代表构件 4，并通过滑块上转动副 C 的中心画出中心线 xx，代表 4 与 1 相对移动的方向线。机架用斜线表示，以便与活动构件区别，如构件 1。主动构件上打箭头表示，以便与从动构件区别，如构件 2。图示（b）即为（a）图所示机构的运动简图。4、测量构件尺寸并按比例绘制机构简图。测量 AB 杆和 BC 杆的
4、长度以及滑块 4 移动方向线 xx 至转动副 A 的距离。2选择恰当的长度比例尺按比例画出机构运动简图。(/)e mm mme=有时，只要了解机构运动特征而不需进行定量分析时，可不按比例绘制简图，只需大致按相对位置关系绘出即可。（二）自由度计算1、计算机构自由度 F自由度公式 32PPLhFn式中：n活动构件数PL低副数。Ph高副数。在本机构中，n3（构件 2、3 和 4 是活动构件） 。PL3+1=4（转动副 A、B 和 C 以及移动副 D） ，Ph0，代入上式得F3n-2PL-Ph33-2（3+1）-012、核对计算结果是否正确。根据计算所得的自由度 F1，给予机构一个原动件手柄。当手柄转
5、动时，可观察到机构各构件运动均是确定的，故计算结果符合实际情况。三、实验内容绘制以下机构模型或机器，并计算其自由度1、牛头刨床机构模型2、YJ79 插齿原理教具（从电机插齿刀上下运动）3、汽车、拖拉机差速器模型4、其他机构模型5、参观典型的机械原理教具四、实验设备及用具1、所要绘制的机构模型及机器2、圆规、分规、有刻度的直尺、铅笔、橡皮、白纸（学生自备）五、实验报告在实验报告中应画出上述机构的运动简图，其中至少有两张图应按比例画出。构件的实际长度（mm）简图上所画的构件长度（mm）3机构运动简图测绘及分析实验报告班级：_ 姓名：_ 实验日期：_ 审阅：_机构名称机构运动简图及比例尺机构自由度计
6、算43.23.2渐开线齿廓范成法加工原理实验渐开线齿廓范成法加工原理实验一、目的：1、掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理。2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的办法。建立变位齿轮的基本概念。二、设备和工具：1、齿轮范成仪（有两种，但原理一样） 。2、绘图纸、圆规、三角板、剪刀、23 支 2H 铅笔。三、原理：范成法是利用一对齿轮互相啮合时，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，另一轮为轮坯。它们保持固定的角速比传动。完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具还沿轮坯的轴向做切削运动。由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿廓范成仪
7、来实现轮坯与刀具间的传动过程；范成仪所用刀具模型是齿条刀。轮坯用绘图纸代表。传动中，将刀具刀刃的各个位置用铅笔记录在绘图纸上。这样，我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。四、构造：实验室有两种范成仪，它们的原理一样，但构造稍有不同。第一种范成仪所用的刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为 m1=20mm，z=8, =20，ha*=1，c*=0.25。圆盘 2 代表齿轮加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯，它们可以绕机架 5上的轴线转动。齿条 3 代表切齿刀具，安装在滑板 4 上，移动滑板时，齿轮齿条使圆盘 2 与滑板 4 作纯滚动，用铅笔依次描下齿条刃廓各瞬时位置，即可包络出渐开
8、线齿廓。齿条刀具 3 可以相对于圆盘作径向移动，当齿条刀具中线与轮坯分度圆之间移距为 xm 时（由滑板 4 上的刻度指示） ，被切齿轮分度圆则和刀具中线相平行的节线相切并作纯滚动，可切制出标准齿轮（xm=0）或正变位（xm0） 、负变位（xm0）齿轮的齿廓。第二种范成仪所用的刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为 m=25mm，z=8, =20，ha*=1，c*=0.25。左图为第第二种范成仪的结构图。半圆盘 1 可绕其固定中心 O 转动，半圆盘周缘有凹槽，槽内装有钢丝2，保持纯滚动。纵托板 3 可在机架4 上水平反向左右移动。形成齿轮齿条的啮合运动。转动螺杆 3 可使纵托板沿垂直方向移动，从而调节
9、刀具中心至轮坯中心的距离。在切制标准齿轮时，将刀具中线调节至被加工齿轮分度圆相切的位置。在切制正变位齿轮时，将刀具中线调节至远离被加工齿轮分度5圆 xm 的位置。在切制负变位齿轮时，将刀具中线调节至靠近被加工齿轮分度圆 xm的位置。五、规格及性能第一种范成仪第二种范成仪齿条刀具模数 压力角 齿顶高系数 径向间隙系数25. 012020*0Chma25. 012025*0Chma被切齿轮齿数 z8z8六、实验步骤：1、根据你所使用的范成仪的参数，计算出被加工齿轮的主要尺寸 d、da、df、db，并将上述四个圆画在一张绘图纸上。计算最小变位系数 Xmin及最小变位量（Xminm） 。计算该变位齿轮
10、的 df、da，并将此变位齿轮的齿顶圆及齿根圆，还有分度圆、基圆画在第二张绘图纸上。将超出被加工齿轮齿顶圆的图纸剪去，以所得的圆形图纸作为被加工齿轮的轮坯。2、将代表轮坯的图纸放在刀具下，对准齿轮中心后用压板（或压环）压住。3、若切制标准齿轮，就调节刀具中线，使与被加工齿轮的分度圆相切。4、开始“切制”齿廓，此时可先移动啮合溜板（或纵拖板） ，将刀具推至范成仪的一端，使刀具的齿廓退出标准齿轮轮坯的齿顶圆。然后向另一端移动，当齿条刀具切入轮坯时，每当移动一个不大的距离时，即在代表轮坯的图纸上用铅笔描绘出刀具刀刃位置。直到形成一至两个完整的轮齿时为止。注意轮坯上齿廓形成的过程。5、观察有无根切现象
11、。如有根切，分析其原因（观察刀具的顶线是否超过 N1点，以判断有无根切） 。6、若切制变位齿轮，让刀具中心线与被加工齿轮的分度圆加上变位量（）画出的圆相切或让刀具齿顶切于被加工变位齿轮的齿根圆。观察有无根切现象，为了便于比较，可换用另一种颜色的笔。七、思考题：1、通过实验，说明你所看到的根切现象是怎样的？是由什么原因引起的？避免根切还有别的办法吗？2、齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于？*()hC m3、用齿条刀具加工标准齿轮时，刀具和轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求？为什么？4、比较用同一齿条刀具加工出的标准齿轮与变位齿轮的几何参数：，哪些变了？哪些没变？为什么？bafamrrhhPS
12、Sl、八、实验报告要求：齿廓图范成好后，将各部分尺寸用分规卡准。量出，填在实验结果表中。再将标准正、负变位齿形剪下，种 类参数6将其分度圆、基圆对齐贴在一起，进行齿形比较。7齿轮范成原理实验报告班级 姓名 实验日期1、原始数据：齿条：模数 m 毫米压力角 齿顶高系数=径向间隙系数*h*C齿轮：齿数 Z分度圆半径 r 毫米2、齿轮几何参数计算计算结果名称符号计算公式标准齿轮Z变位齿轮Z基圆rb分度圆r齿顶圆半径ra齿根圆半径rf最小变位系数Xmin3、实验结果项 目标准齿轮 X0变位齿轮 X分度圆齿厚 S分度圆齿宽e周节 P基圆齿厚 Sb顶圆齿厚 Sa齿形比较83.3 齿轮几何参数的测定齿轮几何
13、参数的测定一、实验目的1、掌握用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱标准齿轮和变位齿轮参数的方法。2、巩固并熟悉齿轮各部分尺寸、参数关系及计算。二、实验用具游标卡尺、直齿圆柱齿轮、自带计算器三、实验说明 齿轮测量是一项比较复杂的工作。由于各国参用的标准不一，有模数制和径节制。就是同一标准中又有正常齿和短齿之分；还有标准制齿轮和变位齿轮之分，而且压力角若111415202222 干种。所以要想全面掌握，应进一步看有关的齿轮测量方面的资料。本实验只对我国制造的渐开线直齿 圆柱齿轮（模数制、压力角 20）进行测量，以达到实验的目的和要求。四、实验步骤1、确定齿轮齿数 Z2、测量公法线长度 先用游标卡尺的一对脚
14、卡住 K（K2）个齿，如图 1 所示。跨齿数 K 由近似公式求出（四舍五入取整数） 。此时两卡脚应切于齿廓，其距离为 WK，为了减少测量误差，0.5180KZoWK在不同的齿上重复测量三次，取其平均值。再用同样的方法量出（K+1）个齿时的公法线长度 WK+1。 考虑到齿轮存在公法线长度变动误差，所以测量 WK和 WK+1值时，应在测量 WK后的相同齿上再加一个 齿测出 WK+1值。 3、确定基节 Pb、模数和压力角基节 （mm）b1PcosKKWWm根据计算出的基节值，查表（附表 1）与之相近的值。即可确定该齿轮的模数和压力角（若已知，则只需确定模数） 。20o94、测量齿顶圆直径 da和齿根
15、圆直径 df，为了减少测量误差，同一数值应在不同位置上测量三次，取其平 均值（小数部分保留两位） 。当 Z 为偶数时，da和 df可直接测量出如图二（a） 。当 Z 为奇数时，da和 df可 间接测量出如图二（b） 。 然后用下式计算出值。1222afddHddH孔孔5、计算齿根高 hf，齿顶高 ha及全齿高 h22 mZdhdmZha af f或1()2afhdd12hHH(mm)fahhh6、确定变位系数 X 根据被测齿轮的模数。齿数可查出标准齿轮公法线长度值（附表 2）或用公式计算出，用公法线的测量值与理论值加以比较，就能判定出这个齿轮是cos0.5KWmKZ invg标准的还是变位的。0.014904inv若，则被测齿轮为标准齿轮。KKWW若，则被测齿轮为变位齿轮。KKWW对于变位齿轮用下列公式求出变位系数(mm)sin2mWWxkk当 x0 时，则为正变位齿轮（+） 。 当 x0 时，则为负变位齿轮（-） 。7、计算齿顶高系数，径向间隙系数* ah*c用 或 分别代入下式*1 0.25ah c *0.8 0.3ah c * afm hcxh如果代入的一组数据使得左边等于右边或非常相近，证明这一组数据就是要确定的参数。10附表 1 基节 Pbmcos 的数值（毫米）Pbmcos模数 m径节 DP1
