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1、第2章基础实验2.1 机械原理实验2.1.1 机构及其零部件的认知一、实验目的1通过对各种机构展示与分析，增强对机构的认识和机构运用的能力； 2了解各种机构在实际机器中的具体结构与应用特点； 3了解各种机构的演化及其组合，启发机构设计的思维和方法。二、实验设备和工具1. JY-10B机械原理陈列柜，10个陈列柜名称为：1）机构的组成；2）平面连杆机构；3）平面连杆机构的应用；4）空间连杆机构；5）凸轮机构；6）齿轮机构的类型；7）轮系的 类型；8）轮系的功用；9）间歇运动机构；10）组合机构。2. CD 机及陈列内容讲解配套碟。三、实验步骤和要求五、思考题六、实验报告实验日期一年一月一日 试验
2、机编号：姓名：班级：实验成绩指导老师年月日2.1.2 机构运动简图的测绘和分析一、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，理解构件、运动副的概念。 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， 并进一步理解复合铰链、虚约束及局部自由度的概念。3加深对机构结构组成原理、机构结构分析的了解。二、实验设备和工具1. 各类典型机械的实物（如：牛头刨床、插齿机、缝纫机机头等）；2. 各类典型机械的模型（如：内燃机模型、油泵模型等）；3. 钢直尺，内外卡钳，量角器（根据需要选用）；4. 三角板，铅笔，橡皮，草稿纸（自备）。三、实验原理和方法1. 原理由于
3、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为机械运动简图中常用符号示例。表12 为平面基本杆组示例。2. 方法1）测绘时使被测绘的机械缓慢地运动，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
4、纸上徒手按规定的符号及构件的连接次序，从原动构件开始，逐步画出机构运 动简图的草图。用数字1、2、3、分别标注各构件，用拉丁字母A、B、C、分别 标注运动副。4）仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副导入的方向等，选定原动构件的位置，并按一定的比例尺画成正式的机构运动简图。比例尺卩l实际长度/ Cm )图上长度ABCmm )Ill四、实验步骤和要求1. 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，并将计算结果与实际机构的自由度相对照
5、，观察计算结果与实际 是否相符.3. 对上述机构进行结构分析（高副低代、分离杆组、确定机构级别等）五、思考题1. 一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？2. 绘制机构运动简图时，原动构件的位置为什么可以任意选定？会不会影响简图的正确 性？3. 机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？4. 分析机构的级别有何意义？你对机构的组成原理有何认识？六、实验报告实验日期年月日姓名： 试验机编号： 班级： 1测绘和分析计算（五个机构简图）编号机构名称自由度级另编号机构名称自由度级另编号机构名称自由度级另编号机构名称自由度级另编号机构名称自由度级另2 思考题讨论。3 心得和意见。实验成绩指导老师年
6、月日2.1.3 齿轮啮合及范成法加工一、实验目的1. 掌握用范成法制造渐开线齿轮齿廓的基本原理，观察齿廓的渐开线部分及过渡曲线部 分的形成过程。2. 了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法，分析标准齿轮和变位齿轮的 异同点。3. 掌握齿轮基本几何尺寸的计算，并进一步了解基本参数在齿轮设计和加工中的意义和 作用。二、实验设备和工具1齿轮范成仪；2圆规，三角尺，绘图纸，剪刀，两枝不同颜色的铅笔或圆珠笔（学生自备）； 3“齿轮范成实验”多媒体课件。三、齿轮啮合基本原理齿轮机构是依靠主动轮轮齿依次推动从动轮轮齿来实现传动回转运动的传递，在同一时间内，主、从动轮转过的齿数相等。设主动轮齿数为z
7、，转速为n，从动轮齿数为z ,1 1 2转速为n，则zn二z n，其平均传动比i二n /n二z /z。则瞬时传动比为两轮角速2 1 1 2 2 12 1 2 2 1度比，i/。由齿廓啮合基本定律知，瞬时传动比i与齿轮齿廓曲线形状有关。12 1 2 12. opi = i =12 op21其中：O、O分别为轮1、轮2的回转中心；P为啮合节点，即过齿廓接触点K作公法12线与连心线OO的交点，如图 所示。图齿轮齿廓啮合啮合节点P将连心线OO分为两段长度，瞬时传动比1 2i大小与这两段长度成反比。由此知，在任意瞬时，若12点P不在同一位置，则0P、OP长度变化，瞬时传动1 2比i变化，轮2作变速度运动
8、，由此产生冲击、振动和12噪声。为使传动平稳，希望i等于常数，轮2作匀角速12度运动，故在齿轮传动过程中，0P、0P长度不变，1 2即P应为一定点。满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对齿廓称为共轭 齿廓。理论上，任意曲线都有与之共轭的共轭曲线。目 前生产中采用的齿廓曲线有渐开线、摆线和圆弧等，在 考虑了加工制造和强度要求等因素后，生产中多用渐开 线作齿廓，主要是因为渐开线具有较好的传动性能，而且在制造、安装、测量和互换等方 面还具有许多优点。三、范成法加工齿轮的原理和方法在工程中，齿轮加工的方法很多，如铸造、精锻、热轧、粉末冶金、切削加工等，但 最基本的是切削加工方法，按其切齿原理可分为仿形法
9、和范成法两类。其中范成法加工最 为普遍，它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，其中一齿轮为刀具，另一齿轮为轮坯，二轮对滚时，就象一对齿轮互相啮合 传动一样 ；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动，最后在轮坯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，可以用图纸制作轮坯。在不 考虑切削和让刀运动的情况下，刀具与轮坯对滚时，刀刃在图纸上所印出的各个位置的包 络线，即为被加工齿轮的齿廓曲线。为了逐步地再现上述加工中刀刃在相对轮坯每个位置 形成包络线的详细过程，通常采用齿轮范成仪来实现。齿轮范成用的仪器虽有多种型式， 但其基本
10、原理是相同的。现将磨擦传动式范成仪结构简介如下（如图所示）。图有问题 1.固定机架 2.圆盘 3.拖板 4.小拖板 5.刀具 6.调整螺钉图2-1齿轮范成仪结构简图圆盘2绕固定机架1上的轴心0转动。圆盘2的周缘圆半径相等于被加工齿轮的分度圆。拖板3可在机架上沿水平方向移动，在拖板3上还装有带刀具5的小拖板4，拖板3的侧 面与刀具的分度线重合，圆盘2的周缘与拖板3侧面相接触产生摩擦传动。这与被加工齿 轮相对于齿条刀具的运动相同。6为调整螺钉，转动螺钉6可使带有刀具5的小拖板4相 对拖板3垂直移动，从而可调节刀具中线至轮坯中心的距离。在范成仪中，齿条插刀的已知参数是；压力角a；齿顶高系数h* ;a
11、径向间隙系数c*模数m；被加工齿轮的分度圆直径d (=mz)四、步骤和要求1根据已知的刀具参数和被加工齿轮分度圆直径计算被加工齿轮的基圆直径、分度圆直 径、最小变位系数、最小变位量、标准齿轮的齿顶圆与齿根圆直径，以及变位齿轮的齿顶 圆与齿根圆直径。然后根据计算数据用同一张图纸在同一圆心上制作半个标准齿轮和半个 变位齿轮的“轮坯”。2. 将“轮坯”安装到仪器的圆盘上，必须注意“轮坏”的定位。3. 调节刀具中线，使其与被加工齿轮的分度圆相切。刀具处于切制标准齿轮时的安装位 置上。4. “切制”齿廓时，先把刀具移向一端，使刀具的齿廓退出轮坯中标准齿轮的齿顶圆； 然后每当刀具向另一端移动2-3mm距离
12、时，描下刀刃在图纸轮坯上的位置，直到形成两个 完整的轮齿时为止。此时应注意轮坯上齿廓形成的过程。5. 观察根切现象（用标准渐开线齿廓检验所绘得的渐开线齿廓或观察刀具的齿顶线是否 超过被加工齿轮的极限点）。产生根切的齿轮，一方面削弱了轮齿的抗弯强度，另一方面 使齿轮传动的重迭系数有所降低，这对传动十分不利，所以应避免根切现象的产生。6. “轮坯”旋转180 ，重新调整刀具，使刀具中线远离轮坯中心，移动的距离为避免根切 的最小变位量，再切制齿廓。此时也就是刀具的齿顶线与变位齿轮的齿根圆相切。按照上 述的操作过程，同样可以“切制”得到两个完整的正变位齿轮的齿廓曲线。五、思考题1. 用齿条刀具加工标准
13、齿轮时，刀具与轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求？为什 么？2. “切制”得到的标准齿轮齿廓和正变位齿轮齿廓形状是否相同？为什么？3. 通过实验，你所观察到的根切现象发生在基圆之内还是基圆之外？是由于什么原因引 起的？如何避免根切？4. 比较用同一齿条刀具加工出的标准齿轮和正变位齿轮的以下各参数尺寸；m、a、r、r、h、h、h、p、s、s，哪些变了？哪些没有变？为什么？b a f a5. 如果是负变位齿轮，那么齿廓形状和主要参数尺寸又发生了哪些变化？六、实验报告实验日期年月日姓名：试验机编号： 班级：1.原始数据mm；m=1) 齿条：模数压力角a =(o);齿顶高系数 h* =；a顶隙系数c
14、 *=。2) 齿轮：分度圆半径r =mm。2齿轮几何参数计算名称符号计算公式计算结果标准齿轮变位齿轮齿数z2 rz =m最小变位系数X mm,z 一 z X = h *mma z基圆半径rbr = rcosab齿顶圆半径rar = r + h*m + xmaa齿根圆半径rfr = r 一 (h* + c* )m + xmfa3思考题讨论4心得和意见实验成绩指导老师年月日214动平衡实验一、实验目的1加深对回转体动平衡概念的理解；2掌握刚性回转体动平衡实验的原理及在动平衡机上进行回转体的一般方法二、实验设备1CS-DP-10 型动平衡实验机；2试件：转子试；3）平衡块及橡皮泥；4. 天平：（5g-1500g）5. 百分表：（0.01mm-5mm）,磁性表座。三、CS-DP-10型动平衡机的结构与工作原理1动平衡机的结构动平衡机的结构简图如图1所示。1.摆架 2.工字形座 3.转子试件 4.
