機械原理實驗書

1、實驗一：機構(gòu)運動簡圖的測繪與分析一、目的1學(xué)會根據(jù)實際機械模型的結(jié)構(gòu)測繪機構(gòu)運動簡圖的技能；2 驗證和鞏固機構(gòu)自由度的計算；3 進一步鞏固對機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的了解。二、設(shè)備和工具1各種機器實物；2. 各種機構(gòu)模型；3. 鋼皮尺；4.外卡；5鉛筆與橡皮（自備）；6.草稿紙（自備）。三、原理和方法1.應(yīng)用符號由于機構(gòu)的運動僅與機構(gòu)中所有的構(gòu)件數(shù)目和構(gòu)件所組成的運動副的數(shù)目、種類、相對位置有關(guān)。因此，在機構(gòu)運動簡圖中可以避開構(gòu)件的復(fù)雜外形和運 動副的具體構(gòu)造，而用簡略的符號來代表構(gòu)件和運動副，并按一定購比例尺表示運動副的相對位置，由此說明實際機構(gòu)的運動特征。常用的符號示例，可參閱鄭文緯等主編的機械原理（

2、第七版）。2. 測繪方法（1）確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目測繪時使被測繪的機器或模型緩慢地運動。從原動構(gòu) 件開始仔細觀察機構(gòu)運動，分清各個運動單位，從而確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目。（2）確定各個運動副的種類一一根據(jù)相聯(lián)接的兩構(gòu)件間的接觸情況及相對運動的性質(zhì)， 來確定各個運動副的種類。（3）繪制機構(gòu)簡圖一一在草稿紙上不按比例尺用徒手按規(guī)定的符號及構(gòu)件的聯(lián)接次序逐步畫出機構(gòu)簡圖，然后用數(shù)字 I、2、3分別標(biāo)注各構(gòu)件，用拉丁字母 A、B C,分別 標(biāo)注各運動副。繪制機構(gòu)運動簡圖一一仔細測量機構(gòu)的運動學(xué)尺寸（如回轉(zhuǎn)副的中心距和移動副導(dǎo)路間的夾角等）任意假定原動構(gòu)件的位置，并按一定的比例尺將機構(gòu)簡圖畫成機構(gòu)運動簡

3、圖。,實際長度Iab （米）比例尺1二圖上長度AB （毫米）3. 示例試?yán)L出圖1 1, a所示偏心輪機構(gòu)模型的機構(gòu)運動簡圖。（1）確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目ffl11 偈心輪機構(gòu)當(dāng)使原動構(gòu)件（偏心輪）運動時，可以發(fā)現(xiàn)機構(gòu)具有四個運動單元：機架I 相對靜止；偏心輪2相對機架作回轉(zhuǎn)運動；連桿3相對機架作平面復(fù)雜運動；滑塊4相對機架作直線運動。（2）確定各個運動副的種類根據(jù)各相互聯(lián)接的構(gòu)件間 的接觸情況可知，全部四個運動副均系低副：構(gòu)件2相對機架1繞0點回轉(zhuǎn)，組成一個回轉(zhuǎn)副，其軸心在 0點；構(gòu)件3相對構(gòu)件2繞A點回轉(zhuǎn)，組成第二個回轉(zhuǎn)副，其軸心在A點；構(gòu)件4相對構(gòu)件3繞B點回轉(zhuǎn)，組成第三個回轉(zhuǎn)副，其軸心在

4、B點；構(gòu)件4相對機架I沿直線CC作直移運動，組成一個移動副，其導(dǎo)路方向同c C。（3）繪制機構(gòu)簡圖用徒手按規(guī)定的符號及構(gòu)件的聯(lián)接次序逐步畫出機構(gòu)簡圖，并用拉丁字母0、A、B、CC及數(shù)字I、2、3、4等分別標(biāo)注相應(yīng)的運動副和構(gòu)件，如圖1 1，b所示。（4）繪制機構(gòu)運動簡圖仔細測量機構(gòu)的運動學(xué)尺寸（如Ioa、Iab等），確定原動構(gòu)件 2相對于機架I的位置（選擇的位置務(wù)使簡圖表示得最清楚），并按一定的比例尺將機構(gòu)簡圖畫成機構(gòu)運動簡圖。四、實驗步驟1 繪制教師所指定的幾種機器實物或機構(gòu)模型的機構(gòu)簡圖（應(yīng)憑目測使圖與實物成比 例）。2 計算各機構(gòu)的自由度數(shù)，并將結(jié)果與實際機構(gòu)相對照，觀察是否相符。3根據(jù)

5、機構(gòu)簡圖，對照機構(gòu)的實物或模型測量與機構(gòu)運動學(xué)有關(guān)的尺寸。以上工作必須在實驗室內(nèi)完成，并交指導(dǎo)教師審查簽字才有效。4課后應(yīng)按給定實驗報告圖框大小，選定合適的比例尺，用圓規(guī)、直尺繪出準(zhǔn)確的機構(gòu) 運動簡圖。5對上述機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析（高副低代，繪制機構(gòu)簡圖，分離桿組，確定機構(gòu)級別等）。五、思考題1一個正確的“機構(gòu)運動簡圖”應(yīng)能說明哪些內(nèi)容？2繪制機構(gòu)運動簡圖時，原動構(gòu)件的位置為什么可以任意確定？會不會影響簡圖的正確 性？3機構(gòu)自由度的計算對測繪機構(gòu)運動簡圖有何幫助？機構(gòu)運動簡圖測繪實驗報告實驗名稱班級學(xué)生姓名成績實驗日期月日同組人姓名教師簽名、機構(gòu)運動簡圖測繪（一）機構(gòu)名稱1.徒手作出的機構(gòu)簡圖2

6、測量機構(gòu)的運動學(xué)尺寸尺寸符號尺寸（米）尺寸符號尺寸（米）3 機構(gòu)的自由度計算活動構(gòu)件數(shù)目n=低副數(shù)目Pl=高副數(shù)目Ph =機構(gòu)的自由度 F=3 n 2Pl Ph4 核對計算結(jié)果與實際機構(gòu)相對照，觀察是否相符。米/毫米5 繪制機構(gòu)運動簡圖6 進行機構(gòu)分析（二）機構(gòu)名稱1徒手作出的機構(gòu)簡圖2 測量機構(gòu)的運動學(xué)尺寸尺寸符號尺寸（米）尺寸符號尺寸（米）3 機構(gòu)的自由度計算活動構(gòu)件數(shù)目n=低副數(shù)目Pl=高副數(shù)目Ph =機構(gòu)的自由度F=3n 2Pl Ph4 核對計算結(jié)果與實際機構(gòu)相對照，觀察是否相符。米/毫米5 繪制機構(gòu)運動簡圖6 進行機構(gòu)分析、思考題討論:二、心得和意見:實驗二：機構(gòu)運動方案設(shè)計及參數(shù)測

7、定、目的1通過觀察鉸鏈四桿閉鏈當(dāng)其四個桿輪流作機架（閉鏈不拆）時的運動狀態(tài)，驗證鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的充分必要條件；驗證其傳動角達到其最小值的條件和產(chǎn)生急回運動的原因;2. 通過觀察曲柄搖桿的運動,二、設(shè)備和工具圖11組合式可調(diào)平面連桿機構(gòu)；2.鋼皮尺；3圓規(guī)（自備）；4.鉛筆（HB規(guī)格）三、實驗步驟1.自選一組四個桿長數(shù)據(jù)，使最短桿1與最長桿長 度之和小于或等于其它兩桿長度 之和，填寫實驗報告。（儀器規(guī) 格限制桿長取值范圍 60180mm 為使實驗效果明顯，每兩桿長度 之差至少10mm為防止桿件干涉，各桿件須在不同層面,表示該桿在第二層面，其余類推。2.看懂實驗指導(dǎo)書中鉸鏈四桿閉鏈的組裝圖圖1

8、。3. 按實驗指導(dǎo)書圖2組裝各桿，使其長度等于自選數(shù)據(jù)。（為保證一端的滑銷與另一端的滑套軸線平行，可按實驗指導(dǎo)書圖3所示方法進行緊固，為保證組裝后各桿平行，需注意滑銷銷軸與滑套有凸臺的端面應(yīng)在同側(cè)還是異側(cè)。）4. 按圖1組裝鉸鏈四桿閉鏈。5. 按實驗指導(dǎo)書圖4所示，將鉸鏈四桿閉鏈 的最短桿1的鄰桿4的兩端與機架固連，使該桿 成為機架的一部分， 旋轉(zhuǎn)螺釘14防止脫落。撥動 最短桿1使其作定軸轉(zhuǎn)動，帶動鉸鏈四桿機構(gòu)機 構(gòu)運動，觀察兩連架桿 1和3的轉(zhuǎn)動情況，在實驗報告中填空，并按比例繪制機構(gòu)運動簡圖，圖中將連架桿的轉(zhuǎn)動情況按以下示范標(biāo)注，實驗KK6項填空，繪圖。步驟68 （對應(yīng)于試驗報告 4 6項

9、）亦同樣要求。6按實驗指導(dǎo)書圖 6所示，將鉸鏈四桿閉鏈的最短桿 1的另一鄰桿2與機架固連，使該桿成為機架的一部分，重 復(fù)實驗步驟 5的操作，在 實驗報告中第 4項填空， 繪圖。7.按實驗指導(dǎo)書圖 5 所示，將鉸鏈四桿閉鏈的 最短桿1與機架固連，使 該桿成為機架的一部分， 旋轉(zhuǎn)螺釘14防止脫落，轉(zhuǎn) 動安裝在主動定鉸鏈軸25上的搖把，使與其固連的 桿件作定軸轉(zhuǎn)動，帶動鉸 鏈四桿機構(gòu)運動，觀察兩 連架桿的轉(zhuǎn)動情況，在實 驗報告中第 5項填空，繪 圖。&按實驗指導(dǎo)書圖 6 所示，將鉸鏈四桿閉鏈的 不與最短桿1相鄰的桿件3 與機架固連，使該桿成為 機架的一部分，旋轉(zhuǎn)螺釘 14防止脫落，轉(zhuǎn)動安裝在

10、 主動定鉸鏈軸 25上的搖 把，使與其固連的桿件作 定軸轉(zhuǎn)動，帶動鉸鏈四桿 機構(gòu)運動，觀察兩連架桿 的轉(zhuǎn)動情況，在實驗報告中第9.恢復(fù)步驟5或6的鉸鏈7四桿機構(gòu)，撥動最短桿 AB使其作定軸轉(zhuǎn)動，帶動該機構(gòu)運動，觀察圖示桿BC和桿CD的夾角3 =/ BCD的變化情況，特別注意角 3達到最小值，最大值 時，最短桿AB的角位置，在實驗報告上第 7項填空，并按比例繪制當(dāng)角 3達到最小值，最大值時的機構(gòu)運動簡圖，圖中標(biāo)出3 max 3 “譏10.撥動步驟9的鉸鏈四桿機構(gòu)的最短桿 AB,使其作定 軸轉(zhuǎn)動，帶動該機構(gòu)運動，觀察另一連架桿CD轉(zhuǎn)動到兩個極限位置（即改變轉(zhuǎn)動方向時的位置）時，桿BC和最短桿AB之

11、間的夾角，觀察分別對應(yīng)于桿CD逆，順時針行程的桿AB轉(zhuǎn)角a 1和a 2。在試驗報告第8項填空，并按比例繪制該 兩極限位置的機構(gòu)運動簡圖，圖中標(biāo)出a 1 和 a 2。11 自選另一組四個桿長數(shù)據(jù)，使最短桿與最長桿之和大于其它兩桿長度之和，最長桿 長度小于其它三桿長度之和。重復(fù)實驗步驟2-8的全部操作（不包括對應(yīng)的試驗報告），即重新組裝鉸鏈四桿閉鏈，各桿輪流作機架，觀察兩連架桿的轉(zhuǎn)動情況，在試驗報告第9項填空, 并按比例繪制該鉸鏈四桿閉鏈的簡圖。33H38fit)3078 21347814 21214060 14 52Lb527879 302178313134-5243實驗報告班級姓名實驗日期年

12、月 日1第一組桿長數(shù)據(jù)：桿件編號1 （最短）234桿件長度（mm2 第一組桿長條件：最短桿長度 +最長桿長度 = （ mm其它兩桿長度之和 += （mm最短桿與最長桿長度之和 其它兩桿長度之和。3最短桿的鄰桿4作機架時，機構(gòu)運動簡圖（比例尺卩l(xiāng)=m/mm ）最短桿1作動另一連架桿3作動（填寫轉(zhuǎn)動情況并標(biāo)在圖上）4最短桿另一鄰桿 2作機架時，機構(gòu)運動簡圖（比例尺卩l(xiāng)=m/mm ）最短桿1作動另一連架桿3作動（填寫轉(zhuǎn)動情況并標(biāo)在圖上）5最短桿1作機架時，機構(gòu)運動簡圖（比例尺卩l(xiāng) = m/mm ）一連架桿2作動另一連架桿4作動（填寫轉(zhuǎn)動情況并標(biāo)在圖上）6. 不與最短桿相鄰的桿 3作機架時，機構(gòu)運動簡

13、圖（比例尺卩l(xiāng) = m/mm ）一連架桿2作動另一連架桿4作動（填寫轉(zhuǎn)動情況并標(biāo)在圖上）7 .該鉸鏈四桿機構(gòu)當(dāng)最短桿 AB的角位置“ =時，桿BC和桿CD的夾角3達到最小值；當(dāng)角時，角3達到最大值。機構(gòu)運動簡圖：（兩位置用不同的線條繪在一幅圖中，標(biāo)出 3 max 和3 min ,比例尺l= m/mm ）&該教練四桿機構(gòu)當(dāng)連架桿 CD轉(zhuǎn)動到一個極限位置時，桿 BC和最短桿AB之間的夾角 為，當(dāng)桿CD轉(zhuǎn)動到另一個極限位置時，桿 BC和AB之間的夾角為 。設(shè)分別對應(yīng)于桿 CD逆，順時針行程的桿 AB轉(zhuǎn)角為a i和a 2, a 1180°機構(gòu)運動簡圖：（兩位置用不同的線條繪在幅圖中，

14、標(biāo)出a 1和a 2,比例尺i l=m/mm ）9.第二組桿長數(shù)據(jù):桿件編號P 1 （最短）234桿件長度（mm第二組桿長條件：最長桿長度 其它三桿長度之和。最短桿長度 +最長桿長度 =(mm)其它兩桿長度之和 +=(mm)最短桿與最長桿之和 其它兩桿長度之和。閉鏈簡圖(比例尺 卩l(xiāng)= m/mm )采用第二組桿長數(shù)據(jù)時，不同桿件輪流作機架時的連架桿轉(zhuǎn)動情況:作機架的桿件連架桿轉(zhuǎn)動情況4桿1桿32桿1桿31桿2桿43桿2桿41 .實驗步驟9中的角B是不是傳動角？ 3 min是不是最小傳動角？為什么？關(guān)注3 max的目的何在？2. 在實驗步驟10中，若桿AB以等角速度轉(zhuǎn)動，桿 CD逆，順時針行程所需

15、時間是否相 同？為什么？3. 在實驗步驟10中，若以桿CD為原動件，桿 AB能否單向連續(xù)轉(zhuǎn)動？實驗三：齒輪范成原理一、目的1掌握用范成法制造漸開線齒輪的基本原理；2了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法；3 分析比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的異同點。二、設(shè)備和工具1齒輪范成儀和簡易插齒機；2圓規(guī)（自備）；3三角尺（自備）；4. 鋼皮尺;5剪刀；6.繪圖紙（規(guī)格 270毫米 270毫米）；7 鉛筆（HB規(guī)格貳支自備）；&計算工具（自備）；9.標(biāo)準(zhǔn)漸開線樣板。三、原理和方法1齒輪范成原理簡述范成法是利用一對齒輪互相嚙合時其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工輪齒的。加工時 其中一輪為刀具，另

16、一輪為輪坯，它們?nèi)员３止潭ǖ慕撬俦葌鲃樱耆鸵粚φ嬲凝X輪互相嚙合傳動一樣；同時刀具還沿輪坯的軸向作切削運動。這樣所制得齒輪的齒廓就是刀具刀刃在各個位置的包絡(luò)線。今若用漸開線作為刀具齒廓，則其包絡(luò)線亦必為漸開線。由于在實際加工 時，我們是無法明顯地看到刀刃在各個位置形成包紹線的過程，若用齒輪范成儀來實現(xiàn)輪坯與刀具間的傳動過程，并用鉛筆將刀具刀刃的各個位置記錄在繪圖紙上，這樣我們就能清楚地觀察到齒輪范成的過程。2 齒輪范成儀的結(jié)構(gòu)齒輪范成儀所用的刀具模型為齒條插刀，儀器的構(gòu)造如圖21所示。它的結(jié)構(gòu)可看成由輪坯與刀具兩部分組成。（1）輪坯部分的結(jié)構(gòu)做成扇形的構(gòu)件 4,是模數(shù) m=18毫米；齒數(shù)Z

17、=17齒輪的分度圓；另一半圓 5是模數(shù) m=18毫米，齒數(shù)Z=9的齒輪的分度圓，它們一起裝在同一軸上。（2）刀具部分的結(jié)構(gòu)模數(shù)m=18毫米的齒條刀2用鉸鏈裝在變位溜板 3上，轉(zhuǎn)動旋鈕13可使刀具移動實現(xiàn)變 位，變位量大小可從刻度尺 I讀出。變位溜扳3又裝在嚙合溜板11上，在不作變位時，可用 手柄10鎖住變位溜板3。嚙合溜板11是與分度圓作純滾動運動。在無變位量（刻度尺零位對 齊）時，刀具2的分度線（中線）與嚙臺溜板11的一側(cè)（即與分度園作純滾動的一側(cè)）在同一垂直平面上。$ F芟住量標(biāo)尺34 ®5 9沓妁軌tU百一特豊74*raiitS 9-EiS 2 1四、實驗步驟1 “切削”標(biāo)準(zhǔn)齒

18、輪(1) 按基本參數(shù) m=9毫米，Z=9 , a =20 ° , ha*=1和C*=0.25計算被加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓、基圓、齒頂圓和齒根圓的半徑?，F(xiàn)將四個圓半徑的計算結(jié)果列表如下:名稱符號公 式 和 計 算 值分度圓半徑rmz 18漢9r 一一- 81mm2 2基圓半徑rbrb = r cos。= 81 漢 cos20 ”= 76.12 mm齒頂圓半徑ram*18ra = 2(z +2ha ) = "2 (9 十2 漢 1) = 99mm齒根圓半徑rfm*18仃=y(z_2ha -2c)=(9-2沢 1-2 7.25)=585mm(2)旋下螺釘7,打開刀具2,將代表輪坯的

19、圖紙放在刀具2和壓扳8的下面，再旋入螺釘7壓緊輪坯紙。再將上述四個圓分別畫在輪坯紙上，然后將紙剪成比齒頂因直徑略大23毫米的圓形作為輪坯。(3) 調(diào)節(jié)變位量旋鈕13,將刀具中線移至與被加工齒輪分度圓相切的位置，此時變位量標(biāo)尺1的刻度應(yīng)指到零的位置(或者使刀具的齒頂線與被加工齒輪的根圓相切)。再把鎖緊旋紐10鎖緊。(4) 開始"切制”齒廓時，應(yīng)先轉(zhuǎn)動分度圓到一邊，并移動嚙合溜板11到一端，轉(zhuǎn)動手柄12使分度圓與嚙合溜板 11壓緊，再依次移動嚙合溜扳11而形成范成運動。然后每當(dāng)向另一端移動一個不大的距離時，即在代表輪坯的圖紙上用削尖的鉛筆輕輕畫下刀具輪廓線，這樣就可在輪坯紙上包絡(luò)出被切齒

20、輪的齒形來，直到形成23個完整的齒時為止。在上述過程中應(yīng)注意輪坯上齒廓形成的過程。(5) 用標(biāo)準(zhǔn)漸開線樣板，檢驗齒輪的漸開線齒廓，觀察有無限切現(xiàn)象。如有根切則分析其原因，并計算最小變位系數(shù)Xmin。2. “切削”變位齒輪(1)用齒條刀具制造齒輪時。不發(fā)生根切現(xiàn)象的最少齒數(shù)Zmin*Zmin2hF 當(dāng)?shù)毒叩?=20 ,ha* =1時，Zmin=17。sin :(2) 對于齒數(shù)Z=9的齒輪，不根切的最小變位系數(shù)Xmin為：* Zmin Z179、一、Xmin - ha10.47因此，為了不發(fā)生根切。該齒輪應(yīng)米用正變位，Zmin17其變X > Xmin。今取變位系數(shù) X=0.50。(3) 按基

21、本參數(shù) m=18， Z=9， a =20 ' ha =1， c =0.25和X=0.50計算被加工的變位齒輪的分度圓、基圓、齒頂圓和齒根圓的半徑?，F(xiàn)將各值的計算結(jié)果列表如下：名稱符號公 式 和 計 算 值分度圓半徑rmz 189r =小=小=81mm2 2基圓半徑rbrb = r cos。= 81 匯 cos20 ”= 76.12 mm齒頂圓半徑rara =r + (ha* 十 xu)m= 81+(1+0.5 0)x18=108mm齒根圓半徑rfrf = r (ha* +c* x)m = 81 (1+025 05)18=675mm備注：此處為單一變位齒輪無法決定：值，故暫?。?0。(4

22、) 其它步驟方法與切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同。只是應(yīng)注意，需先放松鎖緊旋鈕10,轉(zhuǎn)動變位量旋鈕13,使刀具外移(正變位)或內(nèi)移(負(fù)變位)至所需變位量(由變位量標(biāo)尺1來讀出) 本實驗因是正變位，故使刀具外移Xm=0.50X 18=9mm的距離。再把鎖緊旋鈕 10鎖緊，然后再按前述方法繪制齒廓。3. 比較所得標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變齒輪的齒厚、齒間距、周節(jié)、齒頂厚、基圓齒厚、根圓、頂圓、 分度圓和基圓的相對變化特點。把比較結(jié)果寫成實驗報告。五、齒輪插刀制造漸開線齒輪齒輪插刀制造漸開線齒輪的基本原理和方法，可通過演示簡易插齒機的切制過程來獲得了解。1. 六、思考題1 齒條刀具的齒頂高和齒根高為什么都等于（ha* c*）m

23、 ?2. 用齒輪刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，刀具和輪坯之向的相對位置和相對運動有何要求？為什 么？3. 通過實驗，說明你所觀察到的根切現(xiàn)象是怎樣的？是由于什么原因引起的？避免根切 的方法有哪些？齒輪范成原理實驗報告實驗名稱班級學(xué)生姓名成績實驗日期月日同組人姓名教師簽名、原始數(shù)據(jù)項目mOf*ha* cz單位數(shù)值、計算數(shù)據(jù)項目符號標(biāo)準(zhǔn)齒輪（x=0）變位齒輪（x=0.5）分度圓齒厚s28.2634.81分度圓齒間距e28.2634.81周節(jié)P56.2669.62頂圓齒厚Sa基圓齒厚Sb齒根圓直徑df117135齒頂圓直徑da198216分度圓直徑d162162基圓直徑db152.24152.24三、齒廓圖四

24、、實驗結(jié)果比較項目齒厚齒間距周節(jié)頂圓 齒厚基圓 齒厚根圓 齒厚頂圓 直徑分度 圓直 徑基圓 直徑符號sePSaSbdfdaddb標(biāo)準(zhǔn)齒輪正變位齒輪備注：只要說明相對變化特點，不要具體數(shù)字。五、思考題討論六、心得和意見實驗四：齒輪參數(shù)的測定一、目的1、掌握應(yīng)用“游標(biāo)卡尺”測定漸開線直齒輪各基本參數(shù)的方法。2、鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸，參數(shù)關(guān)系和漸開線的幾何性質(zhì)。二、設(shè)備和工具1、變位齒輪一對2、游標(biāo)卡尺（游標(biāo)讀數(shù)值為 0.02毫米）3、漸開線函數(shù)表（自備）4、計算工具（自備）三、原理和方法漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有：齒數(shù)Z、模數(shù)m、齒頂高系數(shù)ha*、徑向間隙系數(shù)c*、分度圓壓力角:和變位系

25、數(shù)X等。本實驗是用游標(biāo)卡尺來測量，并通過計算確定齒輪的基本 參數(shù)，測量方法如圖 3 2所示。E31 漸開鍥直為BHi齒輪1、確定模數(shù)m和壓力角:（1）利用游標(biāo)卡尺跨過 n個齒，測得齒廓之間的公法線距離為 Wn毫米；然后再跨過（n+1）個齒，測得其距離為 Wn+i毫米。為了保證使卡尺的兩個量足與齒廓的漸開線部分相切，n值應(yīng)根據(jù)被測齒輪的齒數(shù) Z參照表3 一 1決定。表3 1按齒數(shù)Z確定跨齒數(shù)n齒數(shù)Z1217182627 3536 4445 53跨齒數(shù) n23456備注：當(dāng)按表中跨齒數(shù) n測量變位齒輪時，如發(fā)現(xiàn)卡尺卡腳在齒廓頂部（或根部）接觸 時，應(yīng)減少（或增加）跨齒數(shù)。（2）由漸開線的性質(zhì)可知，

26、齒廓之間的公法線ab （圖3 1）與所對應(yīng)的基圓上的圓弧(3 一 1)長度相等。因此Wn=(n-1)p b+Sb同理所以Wn+1 = n Pb+Sb(3 2)Wn+1 Wn= pb （毫米）（3）根據(jù)（33）求得的基圓周節(jié) pb，可按下式算出模數(shù) mPb(3 3)m= _兀 cosot（毫米）(3 4)m22.53456pb (a =20 °)5.9047.3808.856P 11.80914.76117.13pb (a =15°)6.0697.5869.10412.13815.17318.2072、確定變位系數(shù)x （被測齒輪可能是變位齒輪） 利用基圓齒厚公式來確定 x因為

27、由于式（3 一 4）中的壓力角:可能是15°也可能是20°,故分別代入式（3 4）算出 其相應(yīng)的模數(shù) m,其數(shù)值最近于標(biāo)準(zhǔn)值的一組m和即為所求的值。（4）也可按求得的基圓周節(jié)pb,從表3 2來確定m和。表32按pb確定m和Sb=Scos ： +2rbinv :it=m(3 2xtg ： )cos = " 2rbinv :Sb可得式中兀Zinv :x= mcos：2x=2tg«Sb=Wn+1 n pb(35)因為*mzdfhf =m(haCX)二 一2 -(36)3、確定齒頂高系數(shù)ha*和徑向間隙系數(shù) C*ha和C利用齒頂高公式來確定式中df齒根圓直徑，可

28、用游標(biāo)卡尺測定。m、x和z均為已知。分別用ha =1 , c =0.25和ha =0.8 , c =0.3兩組標(biāo)準(zhǔn)值代入式（3 一 6）,符合等式的一組, 即為所求的值。4、確定齒數(shù)z由實測用齒輪直接數(shù)得。5、確定齒頂降低系數(shù)利用齒頂高公式來確定因為ha二 m(ha* x _ uda mz(37)式中da齒頂圓直徑，可用游標(biāo)卡尺測定。m、ha*、x和z均為已知。將式（37）中各已知值代入即可得u6、計算嚙合角：和中心距a算tg 工"i nv_：:inva * = 2(xi + X2)Zl - Z2mcos：(38)(3 9)a 算= 2(Z1 Z2)C0L7、用游標(biāo)卡尺直接測量這對齒

29、輪的實際中心距a量測量方法如圖32所示。首先使該對齒輪作無齒側(cè)間隙嚙合，然后分別測量齒輪的 孔徑dki和dk2以及尺寸B 或 B 。此時即可得:1 / 、 a量=B（dki ' dk2）（3 10）21 / 、a量二 B（dk1 dk2）（311）2四、實驗步驟 l 、直接計數(shù)齒輪的齒數(shù) z1和z2。2、測量Wn、Wn+1和B 或B，對每一個尺寸應(yīng)測量三次，各次測量位 置應(yīng)相隔120°，取其平均值作為測量數(shù)據(jù)。3 、測量da、df、dk1和dk2，對每一個尺寸應(yīng)測量三次，各次測雖位置度相隔60°，取其平均值作為測量數(shù)據(jù)。4 、計算m、鳥、x、ha*、c*和u值。5

30、、計算和a算。6 、計算a量，并與a算相比較。五、思考題 1 、決定齒廓形狀的參數(shù)有哪些？2 、這一對齒輪傳動是零傳動、正傳動還是負(fù)傳動？3 、這一對齒輪變位切制時是否發(fā)生根切？為什么？4 、這對變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動相比較哪些尺寸變了？怎么變的？5 、在測量da和df時，對偶數(shù)齒與奇數(shù)齒的齒輪 ，在測量方法上有什么不同？齒輪參數(shù)測定實驗報告實驗名稱班級學(xué)生姓名成績實驗日期月日同組人姓名教師簽名、測量和計算數(shù)據(jù)齒 輪 編 號計算公式項目單位測量數(shù)據(jù)平均測量值或計算值測量數(shù)據(jù)平均測量值或計算值123123齒 數(shù) z直接計數(shù)n=Wn+1 =W+1根圓直徑df基圓周節(jié)Pb（3 3）模數(shù)m（34 ）或

31、表32壓力角G表32基圓齒厚Sb（3 2）變位系數(shù)x（3 5）齒頂高系數(shù)ha*（3 6）徑向間隙系數(shù)C*（3 6）齒輪孔徑dkB '或 B "測量數(shù)據(jù)實際中心距a量量（310）或（311）嚙合角G '（38）計算中心距a算（39）誤差1 a算-a量1、思考題討論二、心得和意見實驗五：回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動平衡一、目的1、通過實驗鞏固動平衡原理， 并掌握在機械式動平衡機上對回轉(zhuǎn)構(gòu)件進行動平衡的方法。2、通過參觀演示，了解各種使用電子技術(shù)測量校正面內(nèi)不平衡重的動平衡機的構(gòu)造和工 作原理。二、設(shè)備和工具1、框架式機械動平衡試驗機；2、DS 100型閃光式動平衡試驗機；3、試件一一轉(zhuǎn)子

32、；4、普通天平；5、平衡重量；6、外卡；7、鋼皮尺。三、原理和方法 理論上已闡明：任何回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動 不平衡，都可以認(rèn)為是分別處于兩個任意選定的回轉(zhuǎn)平面T 和T內(nèi)的不平衡重量 G0和G0所產(chǎn)生。因此，進行動平衡試驗時.便可以不管被 平衡構(gòu)件的實際不平衡重所在位置及大小如何，只需要根據(jù)構(gòu)件實際外形的許可，選擇兩個回轉(zhuǎn)平面，作為平衡校正平面， 且把不平衡重量看作處于該兩平衡平面之中的G0和G0 ，然后針對G0和G0進行平衡就可以達到目的。本實驗使用框架式機械動平衡試驗機，它利用補償重徑積法測定兩平衡平面中的不平衡重量G0和G0的大小和相位。框架式機械動平衡試驗機的結(jié)構(gòu)如圖5一 1所示。澄5-1植架丸

33、杭被勖平衞坯豔料圖示框架I經(jīng)彈簧2與固定的底座3相聯(lián)，它只能繞 OX軸線擺動，構(gòu)成一個振動系統(tǒng)。 框架I上裝有主軸4，由固定的底座3上的電動機14通過皮帶輪12驅(qū)動。主軸4上裝有螺旋 齒輪6,它和齒輪5齒數(shù)相等且互相嚙合。齒輪 6還可以沿主軸4移動，移動的最大距離和它 的軸向?qū)挾认嗟?，且比齒輪5的節(jié)圓圓周要大。因此，調(diào)節(jié)手輪18使齒輪6從左極限位置移到右極限位置時， 齒輪5以及和它相固聯(lián)的軸 9能隨之回轉(zhuǎn)一周以上，借此調(diào)整軸9與主軸4的相對轉(zhuǎn)角 直， < 的大小由指針15指示。圓盤7固定在軸9上，通過調(diào)節(jié)手輪17可以使圓 盤8沿軸9上下移動，以調(diào)節(jié)兩圓盤間的距離lc，lc由指針16指示。

34、圓盤7、8本身大小、重量完全相等，上面各裝一重量為Gc的重塊，其重心都與軸線相距 rc，但相位差180。安裝時應(yīng)使指針15處于包括兩重量 Gc和軸9的平面內(nèi)，且與 Gc所產(chǎn)生的離心力偶矩的旋向一致。將要平衡的試件10架于兩個滾動支承 13上，通過撓性聯(lián)軸器 11由主軸4帶動。當(dāng)選取 平面T 和T 為平衡校正面后，試件 10的不平衡重可以看作平面 T和T內(nèi)回轉(zhuǎn)半徑r0和 r0 的不平衡重量 G 和G 所產(chǎn)生。平衡時可先令平衡平面T 通過擺軸ox。當(dāng)試件轉(zhuǎn)動后，T 面上不平衡重量 G0的離心力F0對軸線ox所產(chǎn)生的力矩為零，不引起框架發(fā)生振動； 而平衡平面T 上的不平衡重量 G0的離心力F0對軸線

35、ox形成力矩M。，使框架發(fā)生振動， 其振幅大小可由指針讀出。M。的大小為：M° = F0 I cos(5 1)此時，由于主軸4還帶動齒輪6、5,使圓盤7、8旋轉(zhuǎn)，盤上重量Gc的離心力及構(gòu)成一個力偶矩Pc lc，它對于軸線ox的分量為Mc,也直接影響框架的振動。Mc的大小為：Mc= Pc lc cos c( 5 2)按合力矩定理，框架在繞軸線ox振動時所受的合力矩 M為：M=M 0+M c= P0 I cos 巴。cos c式中M0的轉(zhuǎn)向從圖示軸線 ox的箭頭處向O點看為逆鐘向，故按力學(xué)規(guī)定取正值。如果合力矩M=0，則框架形成的振動系統(tǒng)即靜止不動。此時M= P0 l cosPc lc

36、cos c=0或FFG0 r° 1 cos -Gc rcCos c=0卜 卜l滿足上式條件應(yīng)為：G0 r0 = Gcrc :(53)=c(5 4)因此，通過移動圓盤 3和齒輪6調(diào)節(jié)lc和；后，可使框架靜止不動。此時讀出lc和；的數(shù)值，由式(53)和(5 4)便可得知G0 r0和相位角 '的大小(Gc和rc是已知的)，因此式(53)可寫成下式：FFG° r0 - A lc(5 5)Gc r式中A=J c(5 6)當(dāng)選定加平衡重的回轉(zhuǎn)半徑 r 后，平衡重量的大小為：AcG = c r *G 的位置應(yīng)為' 180。因此，操作時可在動平衡機停車后，使指針 11轉(zhuǎn)到圖

37、5 一 1所示與ox軸線相垂直的虛線位置，此時G 的位置就在平面 T 內(nèi)回轉(zhuǎn)中心的鉛直上方。求平面T 內(nèi)的不平衡重量 G0的方法與上述相同， 只須將試件10調(diào)頭，使平面T 通過框架振動擺線ox即可。為了便于觀察和提高測量精度，在框架1上裝有重塊13,移動13可改變整個振動系統(tǒng)的自振頻率，使框架接近共振狀態(tài)以將振幅放大。下面再介紹DS 一 100型閃光式平衡試驗機的結(jié)構(gòu)和工作原理。動平衡機的結(jié)構(gòu)原理如圖 52所示。S 5 2 動平街機惑理13它主要由機架、轉(zhuǎn)子支架、驅(qū)動系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分所組成。 轉(zhuǎn)子支架用于支托試驗轉(zhuǎn) 子。而支架本身又支撐在彈簧上。當(dāng)試驗轉(zhuǎn)子由驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)使轉(zhuǎn)動時， 轉(zhuǎn)子上的不

38、平衡重量所 產(chǎn)生的離心慣性力，迫使支架作水平方向的橫向振動。在機架上靠近轉(zhuǎn)子支架旁裝有磁電式傳感器，它的活動線圈與轉(zhuǎn)子支架相聯(lián)，傳感器把轉(zhuǎn)子支架的振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦?，?jīng)過測量系統(tǒng)中電氣線路的處理后，訊號輸出至電表與光電管。在電表上顯示出的是轉(zhuǎn)子不平衡量的大小，光電管則在支架振幅最大時閃光。光電管（閃光燈）安裝在轉(zhuǎn)子旁，與轉(zhuǎn)軸在同一水平面上， 因為閃光頻率與支架的振動頻率（或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角頻率）相同，因此，光電管每次閃光時，均照射在轉(zhuǎn)子上同一位置處（在轉(zhuǎn)子圓周上附有刻度） 在該實驗機中，光電管所照射的地方與轉(zhuǎn)子重心間的相位角是180°（當(dāng)控制板上的“輕”、“重”開關(guān)指向“輕”時），即重心與

39、照射處在軸線的兩側(cè)；或是0°（當(dāng)“輕”、“重”開關(guān)指向“重”時），即重心與照射處在軸線的同一側(cè)。因此，可相應(yīng)地在光電管照射處加上平 衡重或去除不平衡重以使轉(zhuǎn)子獲得平衡。在該機測量系統(tǒng)的電氣線路中還沒有解算裝置，用以消除轉(zhuǎn)子不同平衡面之間相互干擾， 以便對不同平衡面分別進行平衡。關(guān)于解算裝置的工作原理，可參閱該機的說明書。動平衡機的機構(gòu)外形如圖 5一 3所示。陌53功子衝機皓枸外陽圖控制箱面板布置如圖 5 一 4所示。圖£4橙制苗詢驗布莊圖四、實驗步驟（一）框架式機械動平衡試驗機1、記錄lc的零點及本實驗臺的系數(shù) A。2、啟動電動機使試件回轉(zhuǎn)，注意試件一端的聯(lián)軸節(jié)應(yīng)與皮帶輪順著方向靠好，避免啟動時沖擊。3、移動重塊19，使柜架振幅最大。4、 加補償力矩，先調(diào)節(jié)手輪 17,使Ic有一些讀數(shù)，這時框架振動，然后調(diào)節(jié)手輪 18，觀 察