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1、机械原理实验指导实验一 机构运动简图的测绘一、实验目的1掌握根据各种机构实物或模型绘制机构运动简图的方法； 2验证机构自由度的计算公式；3分析某些四杆机构的演化过程。二、实验设备和工具1各类机构的模型和实物；2钢板尺、量角器、内外卡钳等； 3三角尺、铅笔、橡皮、草稿纸等(自备)。三、实验原理由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成的运动副数目、类型和相对 位置有关。因此，可以撇开构件的实际外形和运动副的具体构造，用简单的线条来表 示构件，用规定的或惯用的符号来表示运动副，并按一定的比例画出运动副的相对位 置，这种简单的图形即为机构运动简图。四、实验步骤1使被测机构缓慢运动，从原动件开始，
2、循着传动路线观察机构的运动，分清 各个运动单元，确定组成机构的构件数目；2根据直接相联接两构件的接触情况及相对运动性质，确定运动副的种类； 3选择能清楚表达各构件相互关系的投影面，从原动件开始，按传动路线用规 定的符号，以目测的比例画出机构运动示意图，再仔细测量与机构有关的尺寸，按确 定的比例再画出机构运动简图，用数字1、2、3分别标注各构件，用字母A、B、 C 分别标注各运动副；比例戸 _构件实际长度L (cm)比例尺卩l -构件在图纸上的长度Ab (mm)4分析机构运动的确定性，计算机构运动的自由度。五、思考题1一张正确的机构运动简图应包括哪些内容？2绘制机构运动简图时，原动件的位置能否任
3、意选择？是否会影响简图的正确 性？3机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？六、实验报告编 号比例尺自由度机 构 运 动 简 图编 号比例尺自由度机 构 运 动 简 图编号比例尺自由度机 构 运 动 简 图编号比例尺自由度机 构 运 动 简 图实验二 渐开线齿轮的范成原理一、实验目的1掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓曲线的原理；2了解齿廓产生根切现象的原因及避免根切的方法； 3了解刀具径向变位对齿轮的齿形和几何尺寸的影响。二、实验设备和工具1齿轮范成仪；2剪刀、绘图仪； 3圆规、三角尺、两种颜色的铅笔或圆珠笔（自备）。三、实验原理范成法是利用齿轮啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的一
4、种方法。 加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯。他们之间保持固定的角速度比传动，好象 一对真正的齿轮啮合传动一样，同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动，这样制得的齿 轮齿廓就是刀具的刀刃在各个位置的包络线。为了能清楚地看到包络线的形成，我们 用范成仪来模拟实现齿轮轮坯与刀具间的传动“切削”过程。齿轮范成仪构造如图21 所示，半圆盘 2 绕固定于机架上的轴心转动，在圆 盘的周缘刻有凹槽，凹槽内嵌有两条钢丝3，钢丝绕在凹槽内，其中心线形成的圆相 当于被加工齿轮的分度圆。两条钢丝的一端固定在圆盘2上的B、B 点，另一端固定 在拖板4的A、A点，拖板可水平方向移动，这与被加工齿轮相对齿条刀具的运动方 向相
5、同。在拖板4上还装有带有刀具的小拖板5，转动螺钉7可以调节刀具中线至轮坯中 心的距离。齿轮范成仪中，已知基本参数为：1. 齿条刀具：压力角a = 20o，模数m二25mm ,齿顶高系数h*二1.0，径向间隙系数C* = 0.25a2. 被加工齿轮：分度圆直径d二200mm四、实验步骤1.根据已知基本参数分别计算被加工齿轮的基圆直径db、最小变位系数xmin， 标准齿轮和变位齿轮的齿顶圆直径da1和da2、齿根圆直径df1和d将上述六个圆画在一张绘图纸上，并沿最大的圆周剪下制成被加工齿轮的“毛坯”；7图21齿轮范成仪结构2把齿轮“毛坯”安装到范成仪的半圆盘上，注意对准圆心；3调整刀具，使其中线与
6、被加工齿轮分度圆相切，此时刀具处于“切制”标准 齿轮位置；4“切制”齿廓时，把刀具移向范成仪的一端，然后每当刀具向另一端移动一 个不大的距离（23mm）,描下刀刃在图纸上的位置，直到形成两个完整的齿廓为止;5调整刀具的位置，使其中线远离轮坯中心。移动距离为避免根切的最小变位 量mx,即刀具顶刃与变位齿轮齿根圆相切。重复上述“切制”过程，得到两个完整 的变位齿轮齿廓，为便于比较，此齿廓可以用另一种颜色画出。五、思考题1根切现象是怎样产生的？如何避免根切？ 2比较用同一把齿条形刀具加工的标准齿轮和变位齿轮下述几何参数的变化： 、m、d、da、df、db、ha、hf、S、Sb、Sa、Sf、e、P。3
7、这两种齿轮的齿廓曲线是否全是渐开线？六、实验报告班级姓名学号实验日期成绩1已知参数压力角a =齿顶高系数h * =a顶隙系数C * =名称计算公式标准齿轮变位齿轮齿 数 Zz = dm最小变位系数Xmin.Z - ZX= h * minminaZmin基圆直径dbd = mZ cos a齿顶圆直径dbd = m( Z + 2h * + 2 x)齿顶圆直径dfaad = m(Z 一 2h * 一 2c* + 2x)分度圆齿厚S/ac/兀c、S = m(F 2 xtga)齿距 PP = n m被加工齿轮：分度圆直径 d=2计算结果齿条刀具：模数m二实验三 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定一、实验目的1
8、掌握用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法； 2通过测量和计算，熟练掌握齿轮各几何参数之间的相互关系。二、实验设备和工具1被测齿轮一对；2游标卡尺(精度 0.02mm)；3机械零件手册；4渐开线函数表、纸、笔、计算器(自备)。三、实验原理本实验是用游标卡尺来测量，通过计算得出一对直齿圆柱齿轮的基本参数。渐开线直齿圆柱的基本参数有：齿数Z、模数m、分度圆压力角a、齿顶高系数 h*、径向间隙系数C*、变位系数X。一对互相啮合的齿轮的基本参数有：啮合角a 、中心距a。以上各参数的测量原理和方法如下：1. 测定模数m和压力角a如图31所示，当量具在被测齿轮上跨K个齿时，其公法线长度应为W 二(
9、K -1) P + SKb b若所跨齿数为 K+1 时，则公法线长度为W 二 KP + SK+1b b所以 W W 二 P(1)K +1K b有因为 P = P cos a =%m cos abP所以m = b(2)兀 cos aPb为齿轮基圆周节，可以从(1)式中求得，由齿轮标准可知，a可能为15o, 也可能为200，故分别用150和200代入式(2)，算得两个模数，取数值接近于标准 模数的一组m和a为被测齿轮的模数和压力角。为保证量具的卡脚与齿廓的渐开线部分相切，所需的跨齿数可参照表31。图 3 1公法线长度测量示意图表 3 1跨齿数齿数Z1217182728363745465455636
10、4727381跨齿数K234567892测定变位系数x与标准齿轮相比，变位齿轮的齿厚发生了变化，故它的公法线长度与标准齿轮的 公法线长度不等，两公法线长度之差为2mx sin a。设WK为被测齿轮跨K个齿的公法线长度，WK为相同模数m,齿数Z和压力角 的标准齿轮跨 K 个的公法线长度，所以有W - W = 2mx sin akKW -W即 x = K K（3）2msina式中WK可以从机械零件手册查出，将WK的值代入式（3）中即可求出变位系数x。 3测定齿顶高系数h*和径向间隙系数C*amZ - d根据齿根高计算公式h =匚（4）f2式中 df 为被测齿轮齿根圆直径，可用卡尺测得，然后求得齿根
11、高。另一齿根高计算公式 h = m(h* + C* -x)(5)fa式中h *和C*为未知，因为不同齿制齿轮的h *和C*均为标准值，故分别将正常齿制 ha*=1.0、C*=0.25 和短齿制 ha*=0.8、C*=0.3 两组标准值代入式(5)，取最接近 aahf值的一组h *和C*为所测定值。 fa4.测定啮合角a和中心距a如所测定的两个齿轮是一对互相啮合的齿轮，则根据所测得的这对齿轮的变位系 数X和x2，按公式(6)和(7)计算出它们的啮合角a和中心距a。.2(x + x )inva =i 2 - tga + inva(6)Z + Z127)cosacosa实验时可用游标卡尺直接测定这对
12、齿轮的实际中心距并与计算结果比较，求出中心距误差Aa = a - a，测定方法如图32。图 32实际中心距测定示意图首先使这对齿轮作无侧隙啮合，然后分别测量齿轮内孔的直径及尺寸b,由此得: a = b + 丄（d + d ）（8）2 K1K 2四、实验步骤1. 数出齿数，按表31查出跨齿数K；2. 分别在每个齿轮的三个位置测出公法线长度W 、W 及齿根圆直径d ,K +1K f算出平均值作为测量结果；3. 逐个计算齿轮参数，填写实验报告。五、思考题1两个齿轮参数测定后，怎样判断它们能否啮合及传动类型？2. 测量齿根圆直径d时，对于齿数分别为奇数和偶数的齿轮测量方法有什么 f不同？标准齿轮单位模
13、数的公法线长度（mm）ZKwk1224.59631837.63242537.730533410.7950六、实验报告班级姓名学号实验日期成绩齿轮编号测 量 数 据齿数Z跨齿数 K测量次数公法线长度W”K公法线长度WK +1齿根圆直径d尺寸b孔径dK中 心 距 a计 算 结 果基圆周节Pb模数m压 力 角 a变位系数 x齿顶高系数h *a径向间隙系数C*分度圆直径d基圆齿厚Sb啮合角 a中 心 距a中心距误差Aa实验五 回转构件的动平衡一、实验目的1巩固和验证回转件动平衡的基本概念； 2了解补偿质径积式动平衡机的工作原理和操作方法二、实验设备和工具1补偿质径积式动平衡机；2试件； 3平衡质量（螺钉、螺母、橡皮泥等）； 4普通天平、量角器、活动扳手。图 5 1动平衡机的结构原理图三、实验原理理论上已经阐明：质量分布不在同一回转面内的回转构件的动不平衡，都可以认为是分别处于两个任选回转平面T和T内向径分别为r和r”的两个不平衡质量00m和m”所产生的。因此，在实验中分别测定所选两平衡校正平面内的不平衡质径积 00m r和m”r”的大小和相位，并给予校正就可以达到要求的
