機械原理實驗報告

PAGE1PAGE9機械原理實驗指導實驗一機構(gòu)運動簡圖的測繪實驗目的掌握根據(jù)各種機構(gòu)實物或模型繪制機構(gòu)運動簡圖的方法；驗證機構(gòu)自由度的計算公式；分析某些四桿機構(gòu)的演化過程。實驗設備和工具各類機構(gòu)的模型和實物；鋼板尺、量角器、內(nèi)外卡鉗等；三角尺、鉛筆、橡皮、草稿紙等（自備）。實驗原理由于機構(gòu)的運動僅與機構(gòu)中構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件所組成的運動副數(shù)目、類型和相對位置有關(guān)。因此，可以撇開構(gòu)件的實際外形和運動副的具體構(gòu)造，用簡單的線條來表示構(gòu)件，用規(guī)定的或慣用的符號來表示運動副，并按一定的比例畫出運動副的相對位置，這種簡單的圖形即為機構(gòu)運動簡圖。實驗步驟1．使被測機構(gòu)緩慢運動，從原動件開始，循著傳動路線觀察機構(gòu)的運動，分清各個運動單元，確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目；2．根據(jù)直接相聯(lián)接兩構(gòu)件的接觸情況及相對運動性質(zhì)，確定運動副的種類；3．選擇能清楚表達各構(gòu)件相互關(guān)系的投影面，從原動件開始，按傳動路線用規(guī)定的符號，以目測的比例畫出機構(gòu)運動示意圖，再仔細測量與機構(gòu)有關(guān)的尺寸，按確定的比例再畫出機構(gòu)運動簡圖，用數(shù)字1、2、3……分別標注各構(gòu)件，用字母A、B、C……分別標注各運動副；比例尺4．分析機構(gòu)運動的確定性，計算機構(gòu)運動的自由度。思考題1．一張正確的機構(gòu)運動簡圖應包括哪些內(nèi)容？2．繪制機構(gòu)運動簡圖時，原動件的位置能否任意選擇？是否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？六、實驗報告班級姓名學號實驗日期成績編號比例尺自由度機構(gòu)運動簡圖編號比例尺自由度機構(gòu)運動簡圖編號比例尺自由度機構(gòu)運動簡圖編號比例尺自由度機構(gòu)運動簡圖編號比例尺自由度機構(gòu)運動簡圖實驗二漸開線齒輪的范成原理實驗目的掌握用范成法加工漸開線齒輪齒廓曲線的原理；了解齒廓產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因及避免根切的方法；了解刀具徑向變位對齒輪的齒形和幾何尺寸的影響。實驗設備和工具齒輪范成儀；剪刀、繪圖儀；圓規(guī)、三角尺、兩種顏色的鉛筆或圓珠筆（自備）。實驗原理范成法是利用齒輪嚙合時其共軛齒廓互為包絡線的原理來加工齒輪的一種方法。加工時，其中一輪為刀具，另一輪為輪坯。他們之間保持固定的角速度比傳動，好象一對真正的齒輪嚙合傳動一樣，同時刀具還沿輪坯的軸向作切削運動，這樣制得的齒輪齒廓就是刀具的刀刃在各個位置的包絡線。為了能清楚地看到包絡線的形成，我們用范成儀來模擬實現(xiàn)齒輪輪坯與刀具間的傳動“切削”過程。齒輪范成儀構(gòu)造如圖2——1所示，半圓盤2繞固定于機架上的軸心轉(zhuǎn)動，在圓盤的周緣刻有凹槽，凹槽內(nèi)嵌有兩條鋼絲3，鋼絲繞在凹槽內(nèi)，其中心線形成的圓相當于被加工齒輪的分度圓。兩條鋼絲的一端固定在圓盤2上的B、B‘點，另一端固定在拖板4的A、A’點，拖板可水平方向移動，這與被加工齒輪相對齒條刀具的運動方向相同。在拖板4上還裝有帶有刀具的小拖板5，轉(zhuǎn)動螺釘7可以調(diào)節(jié)刀具中線至輪坯中心的距離。齒輪范成儀中，已知基本參數(shù)為：齒條刀具：壓力角，模數(shù)，齒頂高系數(shù)，徑向間隙系數(shù)被加工齒輪：分度圓直徑實驗步驟1．根據(jù)已知基本參數(shù)分別計算被加工齒輪的基圓直徑db、最小變位系數(shù)xmin，標準齒輪和變位齒輪的齒頂圓直徑da1和da2、齒根圓直徑df1和df2，將上述六個圓畫在一張繪圖紙上，并沿最大的圓周剪下制成被加工齒輪的“毛坯”；圖2——1齒輪范成儀結(jié)構(gòu)2．把齒輪“毛坯”安裝到范成儀的半圓盤上，注意對準圓心；3．調(diào)整刀具，使其中線與被加工齒輪分度圓相切，此時刀具處于“切制”標準齒輪位置；4．“切制”齒廓時，把刀具移向范成儀的一端，然后每當?shù)毒呦蛄硪欢艘苿右粋€不大的距離（2~3mm），描下刀刃在圖紙上的位置，直到形成兩個完整的齒廓為止；5．調(diào)整刀具的位置，使其中線遠離輪坯中心。移動距離為避免根切的最小變位量mx，即刀具頂刃與變位齒輪齒根圓相切。重復上述“切制”過程，得到兩個完整的變位齒輪齒廓，為便于比較，此齒廓可以用另一種顏色畫出。思考題1．根切現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？如何避免根切？2．比較用同一把齒條形刀具加工的標準齒輪和變位齒輪下述幾何參數(shù)的變化：、m、d、da、df、db、ha、hf、S、Sb、Sa、Sf、e、P。3．這兩種齒輪的齒廓曲線是否全是漸開線？實驗報告班級姓名學號實驗日期成績已知參數(shù)齒條刀具：模數(shù)壓力角齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)被加工齒輪：分度圓直徑d=計算結(jié)果名稱計算公式標準齒輪變位齒輪齒數(shù)Z最小變位系數(shù)xmin基圓直徑db齒頂圓直徑da齒頂圓直徑df分度圓齒厚S齒距P實驗三漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定實驗目的掌握用游標卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法；通過測量和計算，熟練掌握齒輪各幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系。實驗設備和工具被測齒輪一對；游標卡尺（精度0.02mm）；機械零件手冊；漸開線函數(shù)表、紙、筆、計算器（自備）。實驗原理本實驗是用游標卡尺來測量，通過計算得出一對直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)。漸開線直齒圓柱的基本參數(shù)有：齒數(shù)Z、模數(shù)m、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)ha*、徑向間隙系數(shù)C*、變位系數(shù)x。一對互相嚙合的齒輪的基本參數(shù)有：嚙合角、中心距a。以上各參數(shù)的測量原理和方法如下：1．測定模數(shù)m和壓力角如圖3——1所示，當量具在被測齒輪上跨K個齒時，其公法線長度應為若所跨齒數(shù)為K+1時，則公法線長度為所以（1）有因為所以（2）Pb為齒輪基圓周節(jié)，可以從（1）式中求得，由齒輪標準可知，可能為150，也可能為200，故分別用150和200代入式（2），算得兩個模數(shù)，取數(shù)值接近于標準模數(shù)的一組m和為被測齒輪的模數(shù)和壓力角。為保證量具的卡腳與齒廓的漸開線部分相切，所需的跨齒數(shù)可參照表3——1。圖3——1公法線長度測量示意圖表3——1跨齒數(shù)齒數(shù)Z12~1718~2728~3637~4546~5455~6364~7273~81跨齒數(shù)K234567892．測定變位系數(shù)x與標準齒輪相比，變位齒輪的齒厚發(fā)生了變化，故它的公法線長度與標準齒輪的公法線長度不等，兩公法線長度之差為。設WK‘為被測齒輪跨K個齒的公法線長度，WK為相同模數(shù)m，齒數(shù)Z和壓力角的標準齒輪跨K個的公法線長度，所以有即（3）式中WK可以從機械零件手冊查出，將WK的值代入式（3）中即可求出變位系數(shù)x。3．測定齒頂高系數(shù)ha*和徑向間隙系數(shù)C*根據(jù)齒根高計算公式（4）式中df為被測齒輪齒根圓直徑，可用卡尺測得，然后求得齒根高。另一齒根高計算公式（5）式中ha*和C*為未知，因為不同齒制齒輪的ha*和C*均為標準值，故分別將正常齒制ha*=1.0、C*=0.25和短齒制ha*=0.8、C*=0.3兩組標準值代入式（5），取最接近hf值的一組ha*和C*為所測定值。4.測定嚙合角和中心距a如所測定的兩個齒輪是一對互相嚙合的齒輪，則根據(jù)所測得的這對齒輪的變位系數(shù)x1和x2，按公式（6）和（7）計算出它們的嚙合角和中心距a。（6）（7）實驗時可用游標卡尺直接測定這對齒輪的實際中心距并與計算結(jié)果比較，求出中心距誤差，測定方法如圖3——2。圖3——2實際中心距測定示意圖 首先使這對齒輪作無側(cè)隙嚙合，然后分別測量齒輪內(nèi)孔的直徑及尺寸b，由此得： （8）實驗步驟1．數(shù)出齒數(shù)，按表3——1查出跨齒數(shù)K； 2．分別在每個齒輪的三個位置測出公法線長度、及齒根圓直徑，算出平均值作為測量結(jié)果；3.逐個計算齒輪參數(shù)，填寫實驗報告。思考題兩個齒輪參數(shù)測定后，怎樣判斷它們能否嚙合及傳動類型？測量齒根圓直徑時，對于齒數(shù)分別為奇數(shù)和偶數(shù)的齒輪測量方法有什么不同？標準齒輪單位模數(shù)的公法線長度（mm）ZKWK1224.59631837.63242537.730533410.7950實驗報告班級姓名學號實驗日期成績齒輪編號測量數(shù)據(jù)齒數(shù)Z跨齒數(shù)K測量次數(shù)公法線長度公法線長度齒根圓直徑尺寸b孔徑中心距計算結(jié)果基圓周節(jié)模數(shù)m壓力角變位系數(shù)x齒頂高系數(shù)徑向間隙系數(shù)分度圓直徑d基圓齒厚嚙合角中心距中心距誤差實驗五回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動平衡實驗目的鞏固和驗證回轉(zhuǎn)件動平衡的基本概念；了解補償質(zhì)徑積式動平衡機的工作原理和操作方法。實驗設備和工具補償質(zhì)徑積式動平衡機；試件；平衡質(zhì)量（螺釘、螺母、橡皮泥等）；普通天平、量角器、活動扳手。圖5——1動平衡機的結(jié)構(gòu)原理圖實驗原理理論上已經(jīng)闡明：質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動不平衡，都可以認為是分別處于兩個任選回轉(zhuǎn)平面和內(nèi)向徑分別為和的兩個不平衡質(zhì)量和所產(chǎn)生的。因此，在實驗中分別測定所選兩平衡校正平面內(nèi)的不平衡質(zhì)徑積和的大小和相位，并給予校正就可以達到要求的動平衡。圖5——1為動平衡機的結(jié)構(gòu)原理圖?？蚣?經(jīng)彈簧2與固定的底座3相聯(lián)，它只能繞道OX軸擺動構(gòu)成一個振動系統(tǒng)?？蚣苌涎b有主軸4，由固定在底座上的電動機14通過皮帶和皮帶輪12驅(qū)動，主軸4上裝有齒輪8，與齒輪5齒數(shù)相等，相互構(gòu)成交錯軸斜齒輪傳動。齒輪5、圓盤7固定在軸9上，圓盤8隨軸9轉(zhuǎn)動，還可通過調(diào)節(jié)手輪17沿軸9上下移動，由此而改變兩圓盤間的距離，由指針16指示，，圓盤7、8的大小、質(zhì)量完全相等，上面各裝有一質(zhì)量為的重塊，質(zhì)心都與其回轉(zhuǎn)軸相距，但相位差，因此，當圓盤7、8轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生的離心力便構(gòu)成一個可調(diào)的力偶矩，它與框架振擺平面間的夾角以表示，軸9上端的指針15即用來指示的作用平面和方向，指針相對圓盤的指向即為的轉(zhuǎn)向，齒輪6還可以沿主軸4移動，移動的距離與它的軸向?qū)挾认嗟?，比齒輪5的節(jié)圓圓周要大，當調(diào)節(jié)手輪18，使齒輪6從左端移動到右端時，齒輪5和軸9可以回轉(zhuǎn)一周以上，以此調(diào)節(jié)瞬時的值。實驗時，將待平衡的試件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，此時試件的不平衡質(zhì)量可以看成在所選的兩平衡校正面和內(nèi)，向徑分別為和的兩個不平衡質(zhì)量和。平衡時，可先令校正面通過振擺軸線OX。當試件轉(zhuǎn)動后，面上不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力矩為零，不引起框架振動；而面上的不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力對于振擺軸線OX形成力矩使框架發(fā)生振動，其大小為：振幅可由指針20指示。與此同時，主軸4帶動齒輪5、6，因而圓盤7、8以相同的速度旋轉(zhuǎn)。對于OX軸的力偶矩分量為，也直接影響框架的振動，此即用補償質(zhì)徑積產(chǎn)生補償力偶矩的一種方法。 使框架振動的合力矩大小為： 當M=0時，框架便靜止不動。所以有： 或滿足上式的條件應為： （1） （2） 因此，通過移動圓盤8和齒輪6調(diào)節(jié)和值，可使框架靜止不動，此時將動平衡機所指示的和值代入以上兩式，即可求得的大小和相位。在本實驗中動平衡機的、是已知的，試件的兩平衡校正平面是預先選定的，故值也是已知的，故式（1）可寫成 （3）式中=常數(shù)當選定所加平衡質(zhì)量的向徑后，的大小便為： 根據(jù)讀得的值便可直接求出值。 圖中重塊19可在框架1上移動，作為調(diào)節(jié)整個振動系統(tǒng)的固有頻率之用，使實驗時框架接近共振狀態(tài)，以便提高平衡精度。 測量另一個平衡校正面內(nèi)的不平衡徑積并求平衡質(zhì)量的大小和相位時，其原理同上所述，只需使面通過框架振擺軸線OX軸即可。實驗步驟記錄本實驗臺系數(shù)c；開機，使一校正平面通過振擺軸線OX軸；移動重塊19，使框架振幅最大； 4．加補償力矩，先調(diào)節(jié)手輪17