安工机械设计基础实验指导书

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1、1机构运动简图测绘一、实验目的一、实验目的 1 . 学会根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图； 2 . 分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构 自由度的计算方法； 二、实验设备和工具二、实验设备和工具 1 .各类机构模型及实物机械（如：内燃机模型.油泵模型等） ； 2 .钢皮尺，内外卡钳.量角器（根据需要选用） ； 3 .三角板.铅笔.橡皮.草稿纸（自备） ； 三、实验原理和方法三、实验原理和方法 1. 实验原理实验原理 由于机构的运动仅与机构中所有构件的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，可以撇开构件的形状和运动副的具体

2、构造，而用一些简略的符号（见教科书或机械设计手册中有关“常用构件和运动副简 图符号”的规定）来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置， 以此表明机构的运动特征。表 11 为常用符号示例。 2.实验方法实验方法 （1）测绘时使测绘的机械缓慢的运动，从原动构件开始，仔细观察机构的运动， 分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。 （2）根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动的特点，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的连接次序，从原动机构开始，逐步画 出机构运动的简图的草图。用数字 1、2、3、分别标注各构件，用拉丁字母 A、B、C分别标注各运动

3、副。 （4）仔细测量与机构有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副导路的方向等， 选定原动件的位置，并按一定的比例尺画成正式的机构运动简图。 比例尺 l=实际长度 lAB（m）/图上长度 AB（mm） 四、步骤和要求四、步骤和要求 1.对绘制指定的几种机器或机构模型的机构运动简图，其中至少有一种需按确定的 比例尺绘制，其余的可凭目测，使图与实物大致成比例，这种不按比例尺绘制的简图 通常称为机构示意图。 2.计算机构自由度数，并将结果与实际机构的自由度对照，观察计算结果与实际是 否相符。2五、思考题五、思考题 1.一个正确的“机构与动简图”应能说明那些内容？ 2.机构自由度的计算对测绘机构运动简图

4、有何帮助？3机构演示室本演示室是为了加强对机构与机器的认识，配合机械原理课程而设置的，它 实际上是一部直观的、活动的机械原理教材。因此，这里只作一些必要的提示， 提出问题供大家思考，希望同学通过观察现象，能归纳总结出一些规律来。机构示教 板共 8 板：1、机器与机构；2、平面四连杆机构基本知识；3、平面连杆机构的应用； 4、凸轮机构；5 齿轮机构类型；6、机构参数；7、周转轮系；8、停歇和间歇运动机构， 这些都是最基本的机构，它们各自具有不同的运动特性（如构件上一点的轨道、速度、 加速度、构件的位置、角速度、角加速度；机构的传动精度等等）和动力特性，可用 它们来实现预期的动作要求，演示的机器有

5、：单缸内燃机、蒸汽机、缝纫机等。机器 中将最基本的机构巧妙地组合在一起，以完成预期复杂的运动要求。通过参观机构演 示室，以便使同学们了解各类机构及其结构特点，了解机构在机器中起的作用，增加 对有关机器和机构方面的感性认识。 一、学习目的一、学习目的 1.结合机构示教板，弄清什么是构件、什么是运动副。 2.了解常用机构的结构特性和运动特征。 3.了解机器的工作原理及其组成，分析机器中包含有哪些机构，它们之间怎样配合运 动。 二、学习要点二、学习要点 1.具体分析一台机器，在运转中对机器进行观察和分析，画出机构示意图，注意各构 件间的尺寸要与实物成比例。 2.分析机构时，着重注意“构”与“零件”的

6、区别，运动副元素的几何形状对机构运 动的影响。 3.观察并分析常用机构的运动特征，如运动形式（转动、摆动、移动） ，周期、轨迹 等。 三、总结与思考三、总结与思考 接示教板面来思考。 第一板作为本演示室的序言，简单的介绍一下。 1.什么是机器，什么是机构，运动副又是什么？ 第二板向大家介绍平面四连杆机构和其它传动机构比较在运动转换上有什么特点？ 在动力传递上有什么优点？从中体会平面连杆机构广泛地应用在自动操作及工程运动 机械的原因。 2.铰链四杆机构变更机架以后，有时会改变连架杆的运动形式（摆动变转动或相反） ， 试问在变更机架的前后，这两根相邻杆之间的相对运动关系改变了没有？如果连架杆 相对

7、机架能转 3600C 时，各杆长度间有什么 关系？43.已知曲柄摆杆机构，如何确定摇杆两极限位置？ 4.连杆机构有哪几种机构形式？ 第三板：平面连杆机构应用 第三板有两个内容，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 构应用。 1.机器用运动简图表达后，运动简图表示的运动与实际机器的运动是否相当？要使两 者运动相当，关键条件是什么？ 2.总结一下铰链四杆机构中有哪些特性可为实际工程需要所采用的。 第四板：凸轮机构 1.凸轮机构有哪些构件组成？凸轮机构的类型有几种？有哪些运动形式？ 2.凸轮机构能否变更机架？其运动形式有何变化？ 3.凸轮机构在运动及动力的传递上有什么特点？为什么被广

8、泛地采用在基础更新中？ 4.凸轮廓线是根据从动件的运动要求确定的，当轮廓线倾斜到何种程度时将推不动从 动件（自锁）？这时可采取什么措施来避免出现自锁？ 第五版：齿轮机构 第六版：齿轮机构的基本参数 1.齿轮机构有哪几种类型？传动轴线的特点是什么？ 2.从实际齿轮的形状出发，指出各部分尺寸、名称、及其与齿轮基本参数之间的关 系？ 3.齿轮的模数相同，齿数不同时，齿在分度圆上的厚度是否相同？为什么？ 4.齿轮的模数不同，齿数相同时，齿在分度圆上的厚度是否相同？为什么？ 5.齿轮的模数和齿数的乘积相同时，齿在分度圆上的厚度是否相同？为什么？渐开 线形状是否相同，为什么？ 第七版：轮系 1.什么叫周转

9、轮系？如何在混合轮系中分出周转轮系来？ 2.周转轮系有哪些运动特性被应用在机器中？ 第八版：停歇和间隙运动机构 1.运动副形状或运动副位置怎样的配置，才能够形成停歇或间歇运动机构。 2.停歇间歇机构在机器中有哪些应用？5齿轮的范成一、实验目的一、实验目的 1.掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓的基本原理；观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形 成过程； 2.了解渐开线齿轮产生根切和齿顶变尖现象的原因及用变位修正来避免根切的方法 3.分析、比较标准齿轮和变位齿轮的异同 二、实验设备和用具二、实验设备和用具 1.齿轮范成仪； 2.圆规，三角尺，剪刀，计数器，两支不同颜色的铅笔或圆珠笔，220 圆形绘图纸 一张

10、（学生自备） ； 三、实验原理和方法三、实验原理和方法 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轮齿的 一种方法。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮胚，二者对滚时，好象一对齿轮互 相啮合传动一样；同时刀具还沿轮胚的轴向做切削运动，最后在轮胚上被加工出来的 齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。为了看清楚齿廓形成的过程，可以用图纸做 轮胚。在不考虑切削和让刀运动的情况下，刀具与轮胚对滚时。刀刃在图纸上所印出 的各个位置的包络线，就是被加工齿轮的齿廓曲线。目前生产中大量使用渐开线齿廓， 故刀具齿廓必然亦为渐开线 。为了逐步地再现上述加工中刀刃在相对轮胚每个位置形 成包络线的详细

11、过程，通常采用齿轮范成仪来实现。齿轮范成用的仪器虽有多种形式， 但其基本原理是相同的，现就某一范成仪（如图所示）简介如下。6本范成仪所用的两把刀具模型为齿条形插齿刀，其参数为 m=20 和 m=8,a=200， ha*=1， c*=0.25。仪器构造简图如图所示。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胚，它们可以绕机架 5 上的轴线 O 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。 齿条刀具 3 可以相对于圆盘 2 作径向移动，当齿条刀具中线与轮胚分度圆之间移距为 xm 时（由滑板 4 上的刻度指

12、标） ，分度圆则跟与刀具中线相平行的刀具节线相切并作 纯滚动，且按移距的大小和方向切制出正变位或负变位齿轮的齿廓。 四、实验步骤和要求四、实验步骤和要求 1.被加工齿轮的模数 m=20，z=8,z=20,和变位系数分别为 X1=0，X2=+0.53，分别 计算其分度圆、基圆、齿顶圆与齿根圆直径，填入实验报告表内。 2.将 220 圆形绘图纸分成三等份，即圆心角各为 1200，并轻轻画出各自的角平 分线；再画出分度圆、基圆及各自的齿顶圆与齿根圆，其参数及尺寸应分别标注清楚。3.取 m=20mm 的齿条刀具模型和 220mm 圆形绘图纸，安装在齿轮范成仪上。 将刀具滑板 4 先移到中间，使 X1=

13、0 区间进入被切削范围。为确保“轮胚”中心与圆盘 2 中心对准，必须使其角平分线与范成仪上的径向线对准，并使刀具中线与“轮胚”分 度圆相切且垂直于角平分线；使刀具顶线与“轮胚”齿根圆相切。来回移动刀架滑板 4，直到满足以上要求，再拧紧蝶形螺母，通过压板 1 压紧“轮胚” ，固定紧齿条刀具。移动滑板 4，使刀具某一侧刃线通过“轮胚”中心，画出“轮胚”上的这条径向线。 再将滑板 4 移到左边位置，准备进行“切削” 。74.每当把滑板 4 向右推动一个较小的距离时，在代表轮胚的圆形图纸上，用铅笔 笔尖始终紧贴着刀具轮廓描下刀刃的位置，表示齿条插刀切削一次的刀刃痕迹。应控 制使其间距匀称，表示等速范成

14、。重复描绘，直到形成 23 个完整的轮齿时为止。 5.仔细观察齿廓形成过程，可清楚地看到被切去的部分成为齿槽，留下的部分即 为直线刀刃范成包络而成的渐开线轮齿。 当刀具侧刃与事先画好的轮胚径向线共线时，表示轮齿的渐开线齿廓已全部切成， 观察这条径向线内的轮齿根部有无被切去的部分。 6.将滑板退回到左边位置，松开压板 1，将“轮胚”转到正变位齿轮区间，按步 骤 3 的要求调整、定位。但刀具应靠近“轮胚”中心 X2m，刀具顶线与齿根圆相切， 这时与“轮胚”分度圆相切的是与刀具中线平行的另一条“刀具节线” 。重复上一步骤， 绘制出正变位齿轮的轮廓。 7.与上一步骤类似，但使齿条刀具远离“轮胚”中心

15、X3m，绘制负变位齿轮的齿 廓。观察比较标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮的齿形变化和其齿厚、齿槽宽、周 节、齿顶厚、基圆齿厚、齿顶圆直径、齿根圆直径有无变化，相对变化的特点以及根 切现象、齿顶变尖现象。带传动实验一实验目的一实验目的 1.了解带传动实验台的组成和工作原理。 2.观察带传动中的弹性滑动和打滑现象。 3.分别作出不同负载下带传动的效率曲线和滑动曲线。 二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理 1.机械机构机械机构 本实验台机械部分，主要有两台直流电机组成，如图 1 所示。其中一台为原动机， 另一台则作为负载的发电机。8图 1 实验台机械结构 1 从动直流发电机 2 从动带轮 3 传

16、动带 4 主动带轮 5 主动直流发电机 6 牵引绳 7 滑轮 8 砝码 9 拉簧 10 浮动支座 11 固定支座 12 电测箱 13 拉力传感器 14 标定杆对原动机，由可控硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压，实现无级调速。 对发电机，每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻，使发电机负载逐步增 加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的 改变。 两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩 T1（主动电机 力矩） 、T2（从动电机力矩）迫使拉钩作用于拉力传感器（序号 13） ，传感器输出的电 信号正比于 T1、T2 的原始信号。 原动机的机座设计成浮动结构（滚动滑槽） ，与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组 成带传动预拉力形成机构，改变砝码大小，即可准确地预定带传动的预拉力 F0。 两台电机的转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形槽（本图 未表示）中，由此可获得必需的转速信号。 电测系统电测系统 电测系统装在实验台电测箱内，如图所示。附设单片机，承担数据采集、数据 处理、信息