機械原理實驗指導(dǎo)書

1、江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機械原理實驗指導(dǎo) 林 金 龍工學(xué)院基礎(chǔ)教研室2008.921學(xué)生實驗守則1學(xué)生必須遵守實驗室各項規(guī)章制度，進入實驗室，要服從教師的指導(dǎo)和安排，在規(guī)定 的房間和設(shè)備儀器上操作。2實驗前應(yīng)根據(jù)教學(xué)要求做好預(yù)習(xí)，準(zhǔn)備好實驗用書、文具、紙張及計算器等。3按時到達實驗室，不遲到，不早退，不無故缺課。4認真上好實驗課，積極思考，仔細觀察和測取數(shù)據(jù)，做到人人動手，互相配合，使實驗獲得正確可靠的結(jié)果。 5愛護實驗設(shè)備和器材，了解有關(guān)設(shè)備儀器的性能和使用方法，嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程，并在教師的指導(dǎo)下進行操作。 6設(shè)備儀器發(fā)生故障時，學(xué)生要及時報告指導(dǎo)教師和管理人員，保護現(xiàn)場。因違反實驗室制度和操

2、作規(guī)范而造成設(shè)備儀器損壞的，除按學(xué)校有關(guān)規(guī)定做出書面檢查外，還應(yīng)根據(jù)損失大小予以經(jīng)濟賠償。 7保持實驗室環(huán)境衛(wèi)生，注意安全，學(xué)生應(yīng)衣著整潔，室內(nèi)嚴(yán)禁打鬧、吸煙、吐痰、吃零食及使用與實驗無關(guān)用具，違者給予批評教育或處罰。 8實驗完畢，將設(shè)備儀器恢復(fù)原位，清潔、整理現(xiàn)場，關(guān)好電源。 9認真完成實驗報告，并按時上交指導(dǎo)教師以評定實驗成績。實驗成績將占期末總成績的10%，不交實驗報告者，原則上不準(zhǔn)參加本課程期末考試。目 錄實驗一 機構(gòu)認知實驗2實驗二 機構(gòu)運動簡圖測繪與分析3實驗三 漸開線齒輪范成原理實驗5實驗四 剛性轉(zhuǎn)子動平衡實驗9實驗五 機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計12實 驗 報 告一15實 驗 報 告二

3、16實 驗 報 告 三20實 驗 報 告 四22實 驗 報 告 五23實驗一 機構(gòu)認知實驗一、實驗?zāi)康?1 初步了解機械原理課程所研究的各種常用機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、類型、特點及應(yīng)用。 2增強對機構(gòu)與機器的感性認識。二、實驗設(shè)備1.機械原理陳列柜：JXY-10型，共十個展柜。三、實驗內(nèi)容 為配合機械原理課程的學(xué)習(xí)，增強對機構(gòu)與機器的感性認識而設(shè)置了一個機構(gòu)陳列室。該陳列室設(shè)有可演示的機構(gòu)運動情況的示教板十塊，示教板上的各個機構(gòu)模型可定時連續(xù)按順序逐一運轉(zhuǎn)（由微型電機驅(qū)動）, 在演示時同步播放解說詞的的錄音.使大家邊看機構(gòu)的運動，邊聽解說，視聽配合從而加深印象。同時展示柜上的各個機構(gòu)模型可不定時間運轉(zhuǎn)，重

4、復(fù)演示，以便于仔細觀察運轉(zhuǎn)情況。實驗二 機構(gòu)運動簡圖測繪與分析 一、實驗?zāi)康?、掌握根據(jù)實際機器或模型繪制機構(gòu)運動簡圖的基本技能； 2、通過實驗進一步加深理解機構(gòu)的組成原理，機構(gòu)自由度的含義及如何計算自由度；并判斷該機構(gòu)在何種條件下具有的確定運動； 3、通過實驗了解機構(gòu)運動簡圖與實際機械結(jié)構(gòu)的區(qū)別。 二、實驗設(shè)備和工具 1、運動簡圖的測繪及分析實驗?zāi)Ｐ停汉唵螜C構(gòu)模型、復(fù)雜機構(gòu)模型2、測量工具：鋼尺、內(nèi)外卡規(guī)、量角器； 3、繪圖工具：三角板、圓規(guī)、鉛筆、橡皮擦、草稿紙（學(xué)生自備）。三、實驗原理 任何機器和機構(gòu)都是由若干構(gòu)件和運動副組合而成的。從運動學(xué)的觀點看，機構(gòu)的運動僅與構(gòu)件數(shù)目、運動副的數(shù)目

5、、種類和相對位置有關(guān)。因此，在繪制機構(gòu)運動簡圖時可以撇開構(gòu)件的實際外形和運動副的具體構(gòu)造，而用統(tǒng)一規(guī)定的符號來表示構(gòu)件和運動副，并按一定的比例尺繪出各運動副的相對位置和機構(gòu)結(jié)構(gòu)，以此表明實際機構(gòu)的運動特征。從而便于進行機構(gòu)的運動分析和動力分析。 凡不用比例繪出的圖稱機構(gòu)示意圖，它只能定性地研究機構(gòu)的某些運動特性（如自由度）：凡用比例尺繪出的圖稱機構(gòu)運動簡圖，根據(jù)機構(gòu)運動簡圖可定量地分析機構(gòu)的運動。 四、測線方法與步驟 1、使被測繪的機構(gòu)或模型緩慢地運動，從原動件開始，循著運動的傳遞路線仔細觀察機構(gòu)的運動，從而確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目。 2、根據(jù)相互連接的兩構(gòu)件間的接觸情況及相對運動的性質(zhì)，確定各

6、個運動副的類型。 3、適當(dāng)選擇最能清楚表達各構(gòu)件相互關(guān)系的面為投影面，選定原動件的位置，按構(gòu)件的順序，用規(guī)定的符號畫出機構(gòu)示意圖。然后用數(shù)字1，2，3分別標(biāo)出各構(gòu)件，用字母A，B，C分別標(biāo)出各運動副。 4、計算機構(gòu)的自由度并以此檢查所繪機構(gòu)運動的簡圖的草圖是否正確。應(yīng)當(dāng)注意，在計算自由度時應(yīng)除去虛約束及局部自由度。 5、測量與機構(gòu)運動有關(guān)的尺寸（轉(zhuǎn)動副間的中心距、移動副導(dǎo)路的位置或角度等），按確定的比例尺畫出機構(gòu)運動簡圖。長度比例尺實際長度l（米） l= 實際長度l（m）/ 圖上長度（mm）圖上長度單位（毫米）6、在草圖上自檢無誤后，將圖交指導(dǎo)教師簽字。 五、實驗安排 1、先由指導(dǎo)教師對測繪過

7、程進行講解示范，然后分組進行測繪。 2、每個同學(xué)應(yīng)至少測量三個機構(gòu)，其中兩個簡圖要求按比例繪制，另外一個（實際機器）可不按比例繪制機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖可用目測法使各構(gòu)件大致成比例，以利分析。 實驗三 漸開線齒輪范成原理實驗一、實驗?zāi)康?、了解范成法加工漸開線齒輪的基本原理，觀察漸開線齒輪的輪廓曲線具體形成過程。 2、了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因及其避免的方法。 3、分析比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪齒形和尺寸的異同點。 二、實驗儀器及工具 1、齒輪范成儀（三人一組，每組一臺，每人備繪圖紙一張，透明紙一張。） 2、鉛筆、圓規(guī)、三角尺等（自備）。 三、實驗原理 范成法是利用一對齒輪（或齒輪齒條）互相嚙合的原理

8、來加工齒輪的。加工時，其中一輪為刀具，另一輪為輪坯。刀具與輪坯在機床鏈作用下一方面作定傳動比傳動，完全和一對真正的齒輪互相嚙合傳動一樣。另一方面作徑向進給運動并沿輪坯的軸向作切削運動，這樣切出的齒廓就是刀具刀刃在各個位置的包絡(luò)線。若用漸開線作為刀具的齒廓，可以證明其所包絡(luò)出來的齒廓也是漸開線?，F(xiàn)在用齒條漸開線（基因半徑為無限大時漸開線為一傾斜直線）齒廓加工齒輪，那么刀具刀刃在各個位置的包絡(luò)線就是漸開線，即加工出的齒廓為漸開線齒廓因為在實際加工時，我們看不清刀刃形成包絡(luò)輪齒的過程，所以通過齒輪范成儀來表現(xiàn)這一過程，用鉛筆將刀具刀刃的各個位置描繪在輪坯紙上，這樣我們就能清楚地觀察到輪齒范成的過程。

9、 在形成過程中，為了能形成被加工齒輪的徑向間隙，刀具的齒頂高應(yīng)加高。即：ha=（ha*+c*）m，如圖3l所示。圖31 齒形參數(shù)四、齒輪范成儀的構(gòu)造及使用方法簡介： 范成儀構(gòu)造如圖32所示，由機座、扇形盤、旋紐、齒條刀、溜板、螺釘?shù)冉M成。機座上有二孔，扇形盤2可繞軸心轉(zhuǎn)動，齒條刀安裝在溜板上，當(dāng)移動溜板時借助于齒輪齒條的傳動迫使輪坯（扇形盤）上的分度圓與溜板上的齒條中線作純滾動齒條中線與分度圓上刻有數(shù)字，移動溜板時，可以看到它們一一對應(yīng)，即表示齒輪分度圓在齒條中線上作無滑動滾動松開螺釘可改變齒條刀具相對于輪坯中心的距離，因此齒條刀可固定在相對扇形盤的任一位置，如把齒條中線安裝在扇形盤的分度圓相

10、切的位置上，則可繪出標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒廓；當(dāng)齒條中線安裝在扇形盤的分度圓切線有一段距離時，（其移距值xm可在溜板兩側(cè)的刻度上直接讀出），則可按變位值的大小和方向繪出各種正、負變位齒輪的齒廓。旋鈕是用來壓緊輪坯紙的。 齒條插刀的基本參數(shù)為： 模數(shù)m16mm，壓力角a20，齒頂高系數(shù)ha*l，頂隙系數(shù)C*0.25。 大扇形齒輪分度圓直徑：D272mm 小扇形齒輪分度圓直徑：D160mm 本范成儀另配有一把模數(shù)m8mm的齒條刀圖32 齒輪范成儀五、實驗步驟； 1、輪坯紙的準(zhǔn)備 （1）根據(jù)所用范成儀的扇形齒輪的分度圓直徑d和齒條刀的模數(shù)m，求出被切齒輪的齒數(shù)Z。 （2）計算出被加工的標(biāo)準(zhǔn)齒輪和正負變位（變位

11、系數(shù)x=±0.5）齒輪的齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df和基圓直徑db，并在紙上畫出da和df。 （3）接著將圖紙剪成比頂圓直徑da大23mm的圓形，最后剪下直徑為35mm的安裝中心孔。 2、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的繪制 （1）松開螺釘及旋下旋鈕，安裝好輪坯紙，然后旋上旋鈕，此時暫不要旋緊。 （2）調(diào)節(jié)齒條插刀，要求刀具中線與輪坯的分度圓切線重合，此時旋緊旋扭及螺釘。并記下刀具此時在標(biāo)尺的位置，作為繪制變位齒輪的基準(zhǔn)。 （3）開始“切制”齒廓時，先將溜板和刀具推向一端，然后每當(dāng)向另一端推進一個間隔23mm，就用鉛筆描下刀具齒廓（即刀刃）所占據(jù)的所有位置。依此進行，直到把刀具推到另一端為止，那么一系列

12、的刀刃齒廓所包絡(luò)的曲線就是漸開線齒形。圖3-3標(biāo)準(zhǔn)齒形3、正變位齒輪的繪制 （1）松開螺釘及旅鈕，將輪坯紙旋轉(zhuǎn)，并要求刀具中線與分度圓切線重合，此時將旅鈕旋緊，且將齒條刀平移遠離輪坯中心一段距離xrn，其數(shù)據(jù)在標(biāo)尺上讀出，然后將螺釘擰緊。 （2）重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)齒輪繪制方法的第(3)步驟。 4負變位齒輪的繪制 其繪制方法和步驟與繪制正變位齒形基本相同，其不同的只是齒條刀向輪坯中心移動一段距離xm。5、繪制完畢后取下圖紙，并將范成儀恢復(fù)到原狀態(tài)。圖3-3變位齒形六、實驗內(nèi)容 1、 用m16的齒輪插刀分別繪出標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的完整齒形1一2個。如圖35所示，（17應(yīng)齒輪必做，10齒齒輪選做） 圖3-5

13、2、 在繪制過程中，注意觀察齒輪產(chǎn)生根切的現(xiàn)象及根切的部位，并分析產(chǎn)生根切的原因然后繪制不產(chǎn)生根切的齒廓。實驗四 剛性轉(zhuǎn)子動平衡實驗一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)剛性轉(zhuǎn)子動平衡基本原理和轉(zhuǎn)子平衡過程；2.了解平衡臺的工作原理和操作方法；3培養(yǎng)操作、使用實驗設(shè)備的動手能力和工程實踐能力二、實驗設(shè)備1.DYS-A動平衡原理實驗臺及其配套設(shè)備三、實驗臺及實驗原理1.實驗臺基本結(jié)構(gòu)動平衡實驗臺的組成由4部分。主要由機架、試件架、驅(qū)動機構(gòu)和測量系統(tǒng)四部分組成。試件架通過一對彈性構(gòu)件懸掛（或支撐）在機架上，能在垂直于試件轉(zhuǎn)動軸線的水平平面自由擺動。實驗時試件的兩個軸頸安放在試件架上的兩個滑動軸承上，通過聯(lián)軸器、傳動

14、帶由電機驅(qū)動作自由轉(zhuǎn)動。此時試件的不平衡質(zhì)徑積所產(chǎn)生的離心慣性力就迫使試件架往復(fù)擺動。傳感器（電磁式）直接安裝在試件架上，當(dāng)試件往復(fù)擺動時，傳感器就輸出一周期信號，此信號送入測量系統(tǒng)進行測量。2.實驗臺技術(shù)參數(shù)直流電機功率：N =375W 圓盤試件轉(zhuǎn)速：0450轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)子直徑：180mm 試件兩軸頸支承距離：百分表量程：010mm光電傳感器：0-1400轉(zhuǎn)/分 外形尺寸：900×360×285重量：52kg實驗五 機械運動方案創(chuàng)新設(shè)計 一、實驗?zāi)康?.加強學(xué)生對機構(gòu)組成原理的認識，進一步了解機構(gòu)組成及其運動特性，為機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。2.增強學(xué)生對機構(gòu)的感性認識，培

15、養(yǎng)學(xué)生的工程實踐及動手能力；體會設(shè)計實際機構(gòu)時應(yīng)注意的事項；完成從運動簡圖設(shè)計到實際結(jié)構(gòu)設(shè)計的過渡。3.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。二、實驗設(shè)備和工具1機構(gòu)運動創(chuàng)新方案拼接實驗臺2工具 ： 內(nèi)六角扳手、活動扳手、固定扳手、卷尺和紙。三、實驗原理 任何機構(gòu)都是由自由度為零的若干桿組，依次聯(lián)接到原動件（或已經(jīng)形成的簡單機構(gòu)）和機架上的方法組成。五、 桿組的概念、正確拆分桿組及拼裝桿組 1 桿組的概念 任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)，通過運動副聯(lián)接而成。機構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)等于原動件數(shù)，因此封閉環(huán)機構(gòu)從動件系統(tǒng)的自由度必等于零。而整個從動件系統(tǒng)又往往可以分解為若干個不可再分的，自由度為零的

16、構(gòu)桿組，稱為組成機構(gòu)的基本桿組，簡稱桿組?；緱U組應(yīng)滿足的條件： F=3n-2PL-PH=0 其中活動構(gòu)件數(shù)n，低副數(shù)PL和高副數(shù)PH必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿組。 2 正確拆分桿組 正確拆分桿組的三個步驟： 1）先去掉機構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時還要將帶高副加以低代； 2）計算機構(gòu)的自由度，確定原動件； 3）從遠離原動件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先試拆分級桿組，若拆不出級桿組時，再試拆級桿組，即由最低級別桿組向高一級桿組依次拆分，最后剩下原動件和機架。 3 正確拼裝機構(gòu) 根據(jù)擬訂的機構(gòu)運動學(xué)尺寸，利用機構(gòu)運動創(chuàng)新方案實驗臺提供的零件進行拼接，拼接時，首先要分析機構(gòu)中各構(gòu)件的運動情況，

17、哪一個運動構(gòu)件有可能與哪些零件或構(gòu)件的運動發(fā)生運動干涉，從而計劃好各構(gòu)件應(yīng)占據(jù)的運動平面，以此避免運動構(gòu)件間發(fā)生干涉。然后以機架鉛垂面為參考面，由參考面始按預(yù)定拼接計劃進行拼接。應(yīng)注意各構(gòu)件的運動平面是平行的，所拼接機構(gòu)的外伸運動層面數(shù)以最少為佳，為此可進行交錯層排列。四、實驗方法與步驟 1掌握實驗原理。 2功能根據(jù)“實驗設(shè)備及工具”的內(nèi)容介紹，熟悉實驗設(shè)備的硬件組成及零功能件。 3自擬機構(gòu)運動方案或選擇指導(dǎo)書中提供的機構(gòu)運動方案作為拼接實驗內(nèi)容。 4將所選的機構(gòu)運動方案根據(jù)機構(gòu)組成原理按桿組進行正確拆分。 5正確拼裝桿組。 6將桿組按運動的傳遞順序依次接到原動件和機架上。五、實驗內(nèi)容 下列各

18、種機構(gòu)均選自于工程實踐。根據(jù)機構(gòu)運動簡圖，任選一個機構(gòu)運動方案進行拼接設(shè)計實驗。 1自動車床送料機構(gòu) 結(jié)構(gòu)說明：由凸輪與連桿組合而成的組合式機構(gòu)。 工作特點：一般凸輪為主動件，能夠?qū)崿F(xiàn)較復(fù)雜的運動規(guī)律。 應(yīng)用舉例：自動車床送料及進刀機構(gòu)。圖1所示，由平底直動從動件盤狀凸輪機構(gòu)與連桿機構(gòu)組成。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時，推動桿5往復(fù)移動，通過桿4與擺桿3及滑塊2帶動從動件1（推料桿）作周期性往復(fù)直線運動。圖1 自動車床送料機構(gòu) 圖2 雙向加壓機構(gòu) 2齒輪連桿機構(gòu) 應(yīng)用舉例：雙向加壓機構(gòu)，圖2所示為用于打包機中的雙向加壓機構(gòu)。擺桿6為主動件，通過滑塊5帶動齒條4往復(fù)移動，使齒輪1回轉(zhuǎn)，與齒條1嚙合的齒條2、3的

19、移動方向相反，以完成緊包的動作。六、實驗報告:1、繪制實際拼裝的機構(gòu)運動方案簡圖，并在簡圖中標(biāo)識實測所得的機構(gòu)運動學(xué)尺寸。2、簡要說明機構(gòu)桿組的拆組過程，并畫出所拆桿組簡圖。3、根據(jù)你所折分的桿組，按不同的順序進行排列桿組，可能組合的機構(gòu)運動方案有哪一些？要求用簡圖表示出來，就運動傳遞情況作方案比較，并簡要說明理由。實 驗 報 告一實驗一、機構(gòu)認知實驗班 級姓 名學(xué) 號實驗日期指導(dǎo)老師操作報告綜合成績1、思考問答題 （1）機械原理課程所研究的對象和主要內(nèi)容是什么？ （2）平面四連桿機構(gòu)有哪些類型？這些機構(gòu)的運動副有什么特點？哪些四連桿機構(gòu)能實現(xiàn)由轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為移動？并舉出幾個實例說明。 （3）用于

20、傳遞兩平行軸、兩相交軸、兩交錯軸的回轉(zhuǎn)運動的齒輪機構(gòu)有哪些？哪種齒輪機構(gòu)能實現(xiàn)由轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換為移動運動或者由移動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動？并舉出實例說明。2、實驗心得與收獲。實 驗 報 告二實驗二、機構(gòu)運動簡圖測繪與分析班 級姓 名學(xué) 號實驗日期指導(dǎo)老師操作報告綜合成績1、說明本次實驗的主要步驟。2、原始機構(gòu)運動簡圖或機構(gòu)示意圖（根據(jù)同學(xué)的具體情況盡可能的多測量幾個機構(gòu)，如位置不夠可自行粘貼所測繪的機構(gòu)）：3.機構(gòu)運動簡圖（要求用鉛筆、直尺和圓規(guī)作圖）機構(gòu)名稱機 構(gòu) 簡 圖實際尺寸N=PL=PH=自由度N=PL=PH=自由度=PL=PH=自由度機構(gòu)名稱機 構(gòu) 簡 圖實際尺寸N=PL=PH=自由度N=PL=PH=自由度=PL=PH=自由度4.機構(gòu)運動簡圖（要求用鉛筆、直尺和圓規(guī)作圖）5. 思考題 （1）一個