機械設計基礎1實驗指導書

1、機械設計基礎實驗指導書 山東輕工業(yè)學院機械與汽車工程學院目 錄一、機構運動簡圖測繪及分析實驗1二、軸系結構分析與測繪實驗.10一 機構運動簡圖測繪及分析實驗一、實驗目的熟悉機構運動簡圖的繪制方法，掌握從實際機構中測繪機構運動簡圖的技能；鞏固機構結構分析原理及自由度計算方法。二、實驗設備及工具1. 測繪用四種機構實物模型；2. 測量用尺、分規(guī)、鉛筆及草稿紙。三、實驗原理機構運動簡圖的常用符號如圖1-1至圖1-4所示（詳見機械制圖GB446084“機構運動簡圖符號”）。（1）轉動副，如圖1-1所示。a）全為活動構件時b）構件1為機架時圖1-1 轉動副（2）移動副，如圖1-2所示。a）全為活動構件時

2、b）構件1為機架時圖1-2 移動副（3）高副，如圖1-3所示。 a）全為活動構件時 b）構件1為機架時圖1-3 高副（4）構件圖例，如圖1-4所示a）具有兩個運動副元素時b）具有三個運動副元素時c）具有四個運動副元素時圖1-4 構件圖例2、實驗原理機構各部分的運動，是由其原動件的運動規(guī)律、該機構中各運動副的類型（高副、低副，轉動副、移動副等）和機構的運動尺寸來決定的，而與構件的外形、斷面尺寸、組成構件的零件數(shù)目及固聯(lián)方式等無關。所以，只要根據(jù)機構的運動尺寸，按一定的比例尺定出各運動副的位置，就可以用運動副的代表符號和簡單的線條把機構的運動簡圖作出來。正確的機構運動簡圖中各構件的尺寸、運動副的類

3、型和相對位置以及機構組成形式應與原機構保持一致，從而保證機構運動簡圖與原機構具有完全相同的運動特性，以便根據(jù)該圖對機構進行運動及動力分析。所謂機構運動簡圖就是從運動的觀點出發(fā)，用規(guī)定的符號和簡單的線條按一定的尺寸比例來表示實際機構的組成及各構件間相對運動關系。3、繪制機構運動簡圖的方法及步驟（1）分析機構的實際構造和運動情況任選原動件并緩慢轉動，根據(jù)各構件之間有無相對運動，分清機構是由哪些構件組成的；按照機構運動的傳遞順序，仔細觀察各構件之間相對運動的性質，從而確定運動副的類型和數(shù)目。（2）合理選擇投影面和原動件位置，作機構示意圖選擇恰當?shù)耐队懊妫话氵x擇與大多數(shù)構件的運動平面相平行的平面為視

4、圖平面；合理選擇原動件的一個位置，以便簡單清楚地將機構的運動情況正確地表達出來。撇開各構件的具體結構形狀，找出每個構件上的所有運動副，用簡單的線條聯(lián)接該構件上的所有運動副元素來表示每一個構件。即用簡單的線條和規(guī)定符號來代表構件和運動副，從而在所選投影面上作出機構的示意圖。（3）計算機構的自由度并檢驗機構示意圖是否正確a、機構自由度計算公式：F=3n-2PL-PH式中： n機構活動構件數(shù)PH平面低副個數(shù)PL平面高副個數(shù)b、核對計算結果機構具有確定運動的條件為：機構的自由度大于零且等于原動件數(shù)。因本實驗中各機構模型均具有確定的運動，故各機構計算自由度應與其原動件數(shù)相同：否則說明所作示意圖有誤，應對

5、機構重新進行分析、作示意圖。注意：轉動副和移動副雖同為低副，但因其運動性質不同，在作示意圖時一定不能混淆互換。可單單通過自由度計算，又不能發(fā)現(xiàn)轉動副與移動副相混淆的錯誤情況，故應將所作圖中的各運動副類型與原機構進行逐一核對檢查。（4）量取運動尺寸運動尺寸是指與機構運動有關的、能確定各運動副相對位置的尺寸。在原機構上量取機構的運動尺寸，并將這些尺寸標注在機構示意圖上。（5）繪制機構運動簡圖選取適當?shù)拈L度比例尺，依照機構示意圖，按一定順序進行繪圖，并將比例尺標注在圖上，即為機構運動簡圖。長度比例尺的意義如下：例如：某構件的長度LAB=1m，繪在圖上的長度AB=1000mm，則長度比例尺為：（6）標

6、注比例尺和運動尺寸，畫斜線表示機架，在原動件上畫箭頭表示運動方向。四、例題繪制出偏心輪機構的運動簡圖，并計算其自由度。1、選擇手柄作為原動件并緩慢轉動，根據(jù)各構件之間有無相對運動，分清機構是由哪些構件組成的。在圖1-5（a）中，機構由1機架，2手柄（即曲柄，本例中取為原動件），3連桿，4滑塊（即從動件）組成。圖1-5（a） 圖1-5（b）2、從原動件開始，按照機構運動的傳遞順序，仔細觀察各構件之間相對運動的性質，確定運動副的類型和數(shù)目。在圖1-5（a）中，曲柄2為原動件，則運動傳遞順序為：曲柄2，連桿3，滑塊4。回轉件的回轉中心是相對回轉表面的幾何中心，而構件2可以繞構件1的偏心軸A作相對轉動

7、，故構件3與構件2在B點處也組成轉動副；構件4與構件3在C點處又組成轉動副；構件4沿X-X方向在構件1上作相對直線運動，組成移動副。3、合理選擇原動件的一個位置，以便簡單清楚地將機構的運動情況正確地表達出來，如圖1-5（b）所示，用規(guī)定的符號和簡單的線條畫出機構的示意圖。4、計算機構自由度（1）機構自由度計算公式：F=3n-2PL-PH本例所作示意圖中，n=3，PL=4，PH=0，代入上式得： F=3n-2PL-PH=3×2-2×4-0=1（2）核對計算結果觀察各構件的運動可知該機構的運動是確定的，則機構的自由度應大于零且等于原動件數(shù)，由計算得：F=1=原動件數(shù)，從而驗證以

8、上所作機構示意圖的正確性。5、量取運動尺寸在構件2、3上分別量取兩相臨轉動副中心之間的距離LAB、LBC；量取轉動副A到滑塊運動軌跡X-X之間的距離，并將所量尺寸標注在機構示意圖上。6、作圖（略）五、實驗內(nèi)容1選擇一至兩種實際機械模型，順序測量各運動副間的相對位置，繪制機構運動簡圖。2計算上述實物或模型的機構自由度，并驗證其運動是否確定。3繪制上述實物或模型的結構立體圖。4根據(jù)教材圖5-33、圖5-34的機構運動簡圖，用硬紙板（或ABS板）和按扣作出機構模型，并用這幾種機構構想出幾種概念產(chǎn)品。5完成實驗報告。機械模型： 附圖1-1 附圖1-2 附圖1-3 附圖1-4附圖1-5 附圖1-6 附圖

9、1-7一 機構運動簡圖測繪及分析實驗報告姓名： 班級： 學號： 成績： 同組者姓名： 日期： （一） 實驗目的   （二）所測繪機構的立體結構圖（三）測繪的機構運動簡圖（四）機構的自由度計算及運動確定性判斷結果（五）回答思考題1、 機構運動簡圖應包括哪些內(nèi)容？2、 原動件選取不同、原動件位置不同對繪制機構運動簡圖有什么影響？3、 在繪制機構運動簡圖時，應標注哪些尺寸？（六）收獲和體會二 軸系結構分析與測繪實驗一 實驗目的1熟悉并掌握軸、軸上零件的結構形式及功用、工藝要求和裝配關系；2熟悉并掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；3了解軸承的類型、布置、安裝和調整方法以及

10、潤滑和密封方式。4培養(yǎng)鍛煉學生綜合運用所學知識的能力。二 實驗設備1軸系結構設計與分析實驗箱。箱內(nèi)提供可組成圓柱齒輪軸系、小圓錐齒輪軸系和蝸桿軸系三類軸系結構模型的成套零件。2測量及繪圖工具。如300mm鋼板尺、游標卡尺、內(nèi)外卡鉗、鉛筆、三角板等。三 實驗內(nèi)容1指導教師根據(jù)教學要求給每組指定實驗內(nèi)容（圓柱齒輪軸系、小圓錐齒輪軸系和蝸桿軸系）；2分析并測繪軸系部件，畫出軸系部件；3每人編寫出實驗報告。四 實驗步驟1明確實驗內(nèi)容，復習軸的結構設計及軸承組合設計等內(nèi)容；2安裝軸系部件；3觀察與分析軸系的結構特點；4繪制軸系裝配示意圖或結構草圖；5測量一套軸系的主要裝配尺寸（如支承跨距）和零件主要結構尺寸（支座不用測量）；6拆散軸系部件恢復原狀，整理工具，實驗結束；7根據(jù)裝配草圖和測量數(shù)據(jù)，繪制軸系部件裝配圖；8編寫實驗報告。五 軸系圖要求盡可能參看教材中有關軸系結構設計方案與分析。圖2-1至圖2-7給出了不同軸系結構設計方案。圖2-1 軸系1圖2-2