1、机 械 工 程 学 院 机 械 原 理 实 验 指 导 书机 械 基 础 教 研 室 编 写适 用 专 业 : 机械设计及自动化、机械制造及自动化、机械电子工程、车辆工程、农业机械、过程控制等机械类专业。贵州大学二七年八月2前 言机械原理课程是高等工业学校本科机械类专业教学计划中必修的技术基础课。本课程主要研究各种机械的一般共性问题，即机构的组成原理、运动学及机器动力学和常用机构的分析与设计，以及机械传动系统方案设计等问题。内容包括机构的结构分析、平面机构的运动分析与力分析、机械效率和自锁、机械的平衡、机械的运转及其速度波动的调节、平面连杆机构及设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、齿轮系
2、及其设计、其它常用机构和机械传动系统方案的设计等。通过本课程的学习应使学生掌握机械中有关机构的结构学和运动学及动力学方面的基本理论、基本知识和基本技能，并具有初步确定机械运动方案、分析和综合常用机构的能力。通过实验教学,应达到以下目标:1） 初步掌握测绘机构运动简图的技能;验证和巩固机构自由度的计算,并明确自由度数与原动件数的关系.2） 加深对机构组成原理的认识,进一步了解机构组成及其运动特性;提高工程实践动手能力;增强创新意识及综合设计的能力. 通过创意方案的组合设计，启发创造性思维和培养动手能力3） 加深对回转构件平衡原理的理解,初步掌握动平衡实验的基本方法和了解动平衡机的原理结构4）掌握
3、齿轮范成加工原理和齿轮参数的测量方法.5） 掌握典型连杆机构运动参数的测量方法,了解测量原理;学会使用一种信号采集及信号分析专业软件;分析所测量的有关运动参数,由此了解典型连杆机构的运动特性.3实 验 一：机构运动简图的测绘与分析实验学时： 2 学时实验类型： 综合性实验要求： 必修一、实验目的：1、了解生产中实际使用的机器的用途、工作原理、运动传递过程、机构组成情况和机构的结构分类。2、初步掌握根据实际使用的机器进行机构运动简图测绘的基本方法、步骤和注意事项。3、加强理论实际的联系，验算机构自由度、进一步了解机构具有确定运动的条件和有关机构结构分析的知识。二、实验内容：根据实物和模型,进行机
4、构运动简图的测绘和分析。本实验涉及“机构自由度的计算” 、 “机构组成原理” 、 “测绘机构运动简图技能”等知识点。三、实验原理、方法和手段从运动学观点来看机构的运动仅与组成机构的构件和运动副的数目、种类以及它们之间的相互位置有关，而与构件的复杂外形、断面大小、运动副的构造无关，为了简单明了的表示一个机构的运动情况、可以不考虑那些与运动无关的因素(机构外形，断面尺寸、运动副的结构)。而用一些简单的线条和所规定的符号表示构件和运动副(规定符号见教材表 1-1)并按一定的比例表示各运动副的相对位置，以表明机构的运动特性。1、缓慢转动被测机构的原动件、找出从原动件到工作部分的机构传动路线。2、由机构
5、的传动路线找出构件数目、运动副的种类和数目。3、合理选择投影平面，选择原则：对平面机构运动平面即为投影平面。对其它机构选择大多数构件运动的平面作为投影平面。4、在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接顺序。 逐步画出机构运动简图的草图，然后用数字标注各构件的序号，用英文字母标注各运动副。45、仔细测量机构的运动学尺寸、如回转副的中心距和移动副导路间的相对位置、标注在草图上。6、在图纸上任意确定原动件的位置、选择合适的比例尺把草图画成正规的运动简图。比例尺的选定如下： 式中 比例尺(单位：米毫米)构件的实际长度(单位：米)图纸上表示构件的长度(单位：毫米)四、实验组织运行要求：采用集中授课，分组训
6、练的形式。五、实验条件：1、各种机器实物如：缝纫机、发动机、插齿机和各种机构模型等。2、钢板尺、卷尺、卡尺、角度尺。3、铅笔、橡皮、三角板、圆规及草稿纸(此项自带)。六、实验步骤：（1）在草稿纸上绘制教师所指定的几个机构运动简图，对其中规定必须按比例尺做正规的机构运动简图的机构应仔细测绘其有关运动学尺寸。对其余机构，为了节约时间，可以不进行测量。但应凭目测使图和实物大致成比例。 （尽量不要使二构件互相重迭） 。（2）计算各机构的自由度数，并将结果与实际机构对照，观察是否相等。（3）对上述机构进行结构分析（拆分杆组，确定机构的级别） 。七、思考题1.一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？2
7、.绘制机构运动简图时，原动件的位置为什么可以任意确定？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？5贵 州 大 学 实 验 报 告学 院： 专 业： 班 级：姓 名 学 号 实验组实验时间 指导教师 成 绩实验项目名称 实验一：机构运动简图的测绘与分析机构名称 机 构 运 动 简 图 机 构 自 由 度 计 算比例尺： 机构级别： 6比例尺： 机构级别： 班级： 姓名： 学号； 机构名称 机构运动简图 机构自由度计算比例尺： 机构级别： 7比例尺： 机构级别： 实验二：渐开线齿轮加工原理实验学时： 2 学时实验类型： 验证性实验要求： 选修一、实验目的：1掌握用范成
8、法加工渐开线齿轮的切齿原理。2了解渐开线标准齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。3分析比较渐开线标准齿轮和变位（正）齿轮齿形的异同点。二、实验内容： 1 根据给定的两种被加工齿轮和齿轮刀具的参数，作出两种齿轮的齿廓2 分析根切原因，作出修正齿轮的齿廓。3 分析比较标准齿轮与移距修正齿轮的异同点。4 填写实验报告。三、实验原理、方法和手段1范成法切齿原理8范成法是加工渐开线齿廓最常用的方法之一。可以用一把刀具加工出模数、压力角相同而齿数不同的标准和各种变位齿轮齿廓且加工精度高。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廓的。加工时，刀具与齿坯之间的运动和一对齿轮（齿条）
9、啮合传动相同即保持着固定传动比的同时（啮合传动），刀具还沿着齿坯轴线作切削运动。这样得到的齿廓就是刀具在各个位置的包络线，刀具齿廓为渐开线（直线）则其包络线必为渐开线，标准刀具的节圆（节线）与齿坯分度圆相切时即切出标准齿轮齿廓。由于实际加工时看不到刀具在各个位置形成包络线的过程，通过齿轮范成仪，用铅笔将刀具刀刃各瞬时位置描绘在图纸上，这样就可清楚地观察到范成法形成齿廓的全过程。2齿轮范成仪范成仪的工作原理如图2-1所示，圆盘1绕轴心O 转动，刀具2利用圆螺母 4和托板3固联，圆盘1 的背面固联一齿轮与与托板3上的齿条相啮合。当托板3在机架导轨上水平移动时，圆盘1相对托板3转动，完成范成运动。刀
10、具2参数为：20；m=20mm；h a*=1；c * =0.25。当刀具中线与齿坯分度圆相切时即可切制出标准渐开线齿廓，移动刀具用铅笔依次描下刀具瞬时位置，即可包络出齿廓。四、实验组织运行要求：采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”的形式。五、实验条件：1. 齿轮范成仪齿条工具参数为：1） m = 20, =20 z = 8 1*h25.0*c2） m = 20, =20, , , z = 20 2 工具（同学自备）准备直径为大约 240，260mm 的圆形绘图纸，其上预先分好三象限，分别画出分度圆基圆以及标准齿轮，正负移距修正齿轮的齿顶圆，齿根圆。削尖 H 硬度铅笔两支、橡皮。9六、实
11、验步骤要求切制 两个齿轮，其中标准齿轮与正变位（不根切）齿轮各一个。1绘制标准齿轮（x=0）z=80（1）齿坯制作已知 =20；m=20mm；h a*=1；c * =0.25；z=10；cos20 =0.94，计算下面数据。分度圆直径：d=mz =齿顶圆直径：d a=d+2ha* m=齿根圆直径：d f =d-2hf =d-2（h a*+ c*）m=基圆直径：d b = dcos =中心孔直径： 40mm，D max=265mm（2）将齿坯固定在范成仪上。（3）对刀，调整刀具位置使其中线恒与齿坯分度圆相切。（4）范成齿廓。将刀具推向一边极限位置依次移动刀具（每次不超过1mm ）并用铅笔描出刀具
12、各瞬时位置，要求范成出23个以上完成的齿形即可。（5）测量分度圆齿厚S和齿间e并与计算值比较。（6）观察根切现象。2绘制变位齿轮（不根切）z = 8（1）计算变位（移距）系数x和移距X。 min*in)(zhxa标准齿轮：z min17取：x=则移距X= xm=（2）分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆尺寸。分度圆：d=mz=基 圆：d b=dcos=齿顶圆：d a=d+2ha*m+2z =d+2ha*m+2xm=齿根圆：d f=d-2hf+2xm=10（3）首先对刀，使刀具中线与分度圆相切；松开刀具固定旋扭使刀具中线远离分度圆X=xm，将刀具推向一边依次移动刀具，用铅笔描出刀具瞬时位置，刀具包络出2
13、3个完整齿形。（4）测量分度圆齿厚S和齿间e并与标准齿轮比较。（5）比较标准齿形与正变位齿形的异同点。3绘制负变位齿轮（选作）七、思考题（1）用范成法加工齿轮时齿廓曲线是如何形成的。（2）试比较标准齿轮与正变位齿轮的齿形有什么不同，并分析其原因。（3）影响根切的因素有哪些，在加工齿轮时如何避免根切现象。（4）简述正变位齿轮特点。贵 州 大 学 实 验 报 告学 院： 专 业： 班 级：姓 名 学 号 实验组实验时间 指导教师 成 绩实验项目名称 实验二：渐开线齿轮加工原理刀具参数：m = , z = , = , *h*c被加工齿轮数 Z = 不根切时的最小移距系数 =minx正移距系数： = 正移距量： m= 负移距系数： = 正移距量： m=1x1x22x
