《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報告

1、廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報 告課程名稱： 指導(dǎo)教師： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 成績評定： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日實(shí)驗(yàn)一 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的測繪與分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、根據(jù)各種機(jī)械實(shí)物或模型，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖；2、學(xué)會分析和驗(yàn)證機(jī)構(gòu)自由度，進(jìn)一步理解機(jī)構(gòu)自由度的概念，掌握機(jī)構(gòu)自由度的計算方法；3、加深對機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的了解。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具；1、縫紉機(jī)頭；2學(xué)生自帶三角板、鉛筆、橡皮；三、實(shí)驗(yàn)原理：由于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動僅與機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件所組成的運(yùn)動副的數(shù)目、類型、相對位置有關(guān)，因此，在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時，可以撇開構(gòu)件的形狀和運(yùn)動副的具體構(gòu)造，而用一些簡略符號（見教科書有關(guān)“常用構(gòu)

2、件和運(yùn)動副簡圖符號”的規(guī)定）來代替構(gòu)件和運(yùn)動副，并按一定的比例尺表示運(yùn)動副的相對位置，以此表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特征。四、實(shí)驗(yàn)步驟及方法：l、測繪時使被測繪的機(jī)械緩慢地運(yùn)動，從原動件開始，仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn) 動，分清各個運(yùn)動單元，從而確定組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目；2、根據(jù)相聯(lián)接的兩構(gòu)件的接觸特征及相對運(yùn)動的性質(zhì)，確定各個運(yùn)動副的種類； 3、選定投影面，即多數(shù)構(gòu)件運(yùn)動的平面，在草稿紙上徒手按規(guī)定的符號及構(gòu)件的連接次序，從原動件開始，逐步畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。用數(shù)字1、2、3、。分別標(biāo)注各構(gòu)件，用英文字母A、B、C、，分別標(biāo)注各運(yùn)動副；4、仔細(xì)測量與機(jī)構(gòu)運(yùn)動有關(guān)的尺寸，即轉(zhuǎn)動副間的中心距和移動副導(dǎo)路的方向等，選定原動

3、件的位置，并按一定的比例畫出正式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。五、實(shí)驗(yàn)要求：l、對要測繪的縫紉機(jī)頭中四個機(jī)構(gòu)即a壓布、b走針、c擺梭、d送布，只繪出機(jī)構(gòu)示意圖即可，所謂機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖是指只憑目測，使圖與實(shí)物成比例，不按比例尺繪制的簡圖；2、計算每個機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)自由度，并將結(jié)果與實(shí)際機(jī)構(gòu)的自由度相對照，觀察計算結(jié)果與實(shí)際是否相符；3、對繪制的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析（高副低代，分離桿組；確定機(jī)構(gòu)級別等）。六、思考題：1、一個正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖應(yīng)能說明哪些內(nèi)容？2、機(jī)構(gòu)自由度的計算對測繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖有何幫助？實(shí)驗(yàn)二 齒輪范成實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用范成法切制漸開線齒輪齒廓的基本原理；2、了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原

4、因和用變位修正來避免根切的方法；3、分析比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的異同點(diǎn)。二、 設(shè)備和工具1、齒輪范成儀；2、圓規(guī)、三角板、繪圖紙、剪刀、兩支不同顏色的鉛筆或圓珠筆，計算器（ 學(xué)生自備）三、 試驗(yàn)原理和方法 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)線的原理來加工齒輪的一種方法。加工時其中一輪為刀具，另一輪為輪坯，它們保持固定的角速比傳動，完全和一對真正的齒輪互相嚙合傳動一樣，同時刀具沿輪坯的軸向作切削運(yùn)動，這樣制得的齒輪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齒廓，則其包絡(luò)線亦為漸開線。由于在實(shí)際加工時，看不到刀刃在各個位置形成包絡(luò)線的過程，故通過齒輪范成儀來實(shí)現(xiàn)輪坯與刀

5、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，這樣就清楚地觀察到齒廓形成的過程。齒輪范成儀所用刀具模型為齒條插刀，儀器構(gòu)造如下：圓盤1繞其芯軸O轉(zhuǎn)動，在圓盤的后面裝了一個齒輪與橫拖板2上的齒條嚙合傳遞運(yùn)動，橫拖板可以沿水平方向左右移動，通過齒條、齒輪的嚙合帶動圓盤轉(zhuǎn)動，在橫拖板上通過螺釘固定了一個齒條刀具模型3，齒條插刀的參數(shù)為：壓力角20°；齒頂高系數(shù)ha*1；徑向間隙系數(shù)C*0.25；摸數(shù)m 20；圓盤芯軸直徑20mm四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)已知的刀具參數(shù)和被加工齒輪分度圓直徑，計算被加工齒輪的基圓、最小變位系數(shù)、最小變位量，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒頂圓與齒根圓直徑以及變位齒輪的齒

6、頂圓與齒根圓直徑，然后根據(jù)計算數(shù)據(jù)將上述六個圓畫在同一張圖紙上，并沿最大圓的圓周剪成圓形紙片，作為本實(shí)驗(yàn)用的“輪坯”；2、把“輪坯”安裝到儀器的圓盤上，必須注意對準(zhǔn)中心；3、調(diào)節(jié)刀具中線,使其與被加工齒輪分度圓相切，刀具處于切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪時的安裝位置上；4、“切制”齒廓時，先把刀具移向一端，使刀具的齒廓退出輪坯中標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒頂圓，然后每當(dāng)?shù)毒呦蛄硪欢艘苿?-3mm時，即在代表輪坯的圖紙上用鉛筆沿刀具輪廓描下其位置，此時應(yīng)注意鉛筆的落筆方向必須始終保持一致，直至形成一至兩個完整的輪齒為止，描畫的過程中應(yīng)注意齒廓形成過程；5、觀察根切現(xiàn)象，即觀察刀具齒頂線是否超過被加工齒輪的嚙合極限點(diǎn)；6、重新調(diào)整

7、刀具，即調(diào)整螺釘，使刀具中線對準(zhǔn)與分度圓相切的位置，然后向后平行移動刀具，移動距離為避免根切的最小變位量，對好刀后，再用與切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪的同樣方式移動橫拖板，加工變位齒輪。五、原始數(shù)據(jù)：（1）齒條：模數(shù)m20 壓力角：20° 齒頂高系數(shù)ha*1 徑向系數(shù)c*0.25（2）標(biāo)準(zhǔn)齒輪：分度圓半徑r80mm Z=81、 齒輪幾何參數(shù)計算：名 稱 計算 計算公式 標(biāo)準(zhǔn)齒輪正變位齒輪備注齒數(shù)最小變位量 Z X Z2r/m Xha*（ZminZ）/Zmin基圓半徑 Rb Rbrcosa齒頂圓半徑 Ra標(biāo)準(zhǔn)齒輪： rar+ha*m 變位齒輪： rar+ha*m+Xm齒根圓直徑 Rf 標(biāo)準(zhǔn)齒輪： rf

8、r-ha*m-c*m 變位齒輪： rfr-ha*m-c*m+Xm移距數(shù)據(jù) X六、思考題 1、通過實(shí)驗(yàn)，說明你所觀察到的根切現(xiàn)象是怎樣的？是什么原因引起的？如何避免根切？2、 記錄得到的標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒廓和變位齒輪齒廓是否相同？為什么？3、 比較用同一條齒條刀具加工出來的標(biāo)準(zhǔn)齒輪和正變位齒輪的幾何參數(shù)：m、a、r、ra、rb、rf、ha、hf、h、p、s、sb、sa、sf中哪些變了？哪些沒變？為什么？實(shí)驗(yàn)三 回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動平衡實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 鞏固和驗(yàn)證回轉(zhuǎn)構(gòu)件動平衡的基本原理；2、 掌握機(jī)械共振式動平衡機(jī)的基本工作原理和操作方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1、DPJ機(jī)械共振式簡易動平衡機(jī)、JHP-A型動平

9、衡實(shí)驗(yàn)臺，本實(shí)驗(yàn)采用DPJ機(jī)械共振式簡易動平衡機(jī)；2、試件（在校正平面上具有校正孔的轉(zhuǎn)子）；3、平衡質(zhì)量（與校正孔相應(yīng)的螺釘、螺母）；4、外卡尺； 5、鋼皮尺；6、活動螺絲扳手； 7、計算器； 8、量角器；三、實(shí)驗(yàn)原理和方法本實(shí)驗(yàn)是采用補(bǔ)償質(zhì)徑積式機(jī)械共振式動平衡機(jī)，它的結(jié)構(gòu)如圖所示：框架1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)?？蚣苌涎b有主軸4，由固定在底座上的電動機(jī)14通過皮帶和皮帶輪12驅(qū)動。主軸4上裝有齒輪6，它與齒輪5構(gòu)成交錯軸斜齒輪嚙合傳動。齒輪5與圓盤7固定在軸9上，圓盤8繞軸9轉(zhuǎn)動，并且通過調(diào)節(jié)手輪17可使圓盤8沿軸9上下移動，以此來改變圓盤7與8之

10、間的距離LC，LC由指針16指示。圓盤7與8大小、質(zhì)量全相等，上面各裝了一質(zhì)量為MC的重塊， 其質(zhì)心都與軸9相距rC但相位差180°，這樣圓盤7、8轉(zhuǎn)動時，由于兩個重塊的作用，導(dǎo)致兩個圓盤的質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線9上，因此會各產(chǎn)生 一離心力FC，兩個離心力FC平行且相位剛好差180°，構(gòu)成一可調(diào)的力偶矩FCLC，它與擺架振擺面間的夾角以C表示。軸9上端的指針15既用來指示FCLC的作用平面和方向，指針相對圓盤的指向既FCLC的轉(zhuǎn)向，通過調(diào)節(jié)手輪18來調(diào)節(jié)瞬時的C值。 實(shí)驗(yàn)時，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帶動它回轉(zhuǎn)。此時試件的不平衡質(zhì)量可看成在

11、所選的兩平衡校正面T和T內(nèi)，由向量半徑分別為r0和r0的兩個不平衡質(zhì)量m0和m0所產(chǎn)生。平衡時，可先令校正面T通過振擺支座OX軸，這樣試件轉(zhuǎn)動后，T上不平衡質(zhì)量m0和F0產(chǎn)生的力矩為零 ，不引起框架振動。而T面上的不平衡質(zhì)量m0的離心力F0對振擺支座OX形成力矩M0，使框架振動。與此同時，力偶矩FCLC對OX軸的力偶矩分量MC也直接影響框架的振動。力矩M0的相位為，也即不平衡質(zhì)量m0的徑向與OX軸垂直線的夾角。通過移動圓盤8和齒輪6可調(diào)節(jié)LC和C的值，來使框架消除振動，達(dá)到動平衡,由LC和C的值便可得知F0的大小和相位，本實(shí)驗(yàn)中動平衡機(jī)的mC、rC已知。試件的兩平衡校正面是預(yù)先選定的，故平衡面

12、倒支架OX軸的距離L也已知。至于框架應(yīng)滿足的動平衡條件由同學(xué)們自己推算，求出所加平衡質(zhì)量mb。測量另一個平衡校正面T內(nèi)的不平衡質(zhì)徑積m0、r0，并求平衡質(zhì)量mb的大小和相位時，其原理和方法同上，只需使T面通過框架振擺軸線OX即可。 四、步驟1、調(diào)節(jié)手柄17，使圓盤8與圓盤7剛好接觸，此時標(biāo)尺指示“ 零 ”點(diǎn)，即LC0。2、把試件10一端的聯(lián)軸器與主軸前端的撓性聯(lián)軸器11沿轉(zhuǎn)動方向靠好，避免起動時沖 擊；同時另一校正面T應(yīng)通過擺正軸線OX。3、起動電機(jī)使試件回轉(zhuǎn)。4、移動重塊19，使框架處于共振狀態(tài)，既框架往復(fù)振動的頻率等與框架自身的固有頻率。5、加補(bǔ)償力偶矩。先順時針調(diào)節(jié)手輪17，使LC有一定

13、讀數(shù)，這時框架保持一定的振幅。然后調(diào)節(jié)手輪18，當(dāng)C180°時m0與mC同向，框架振幅最大；當(dāng)C時，框架振幅最小，這時不平衡質(zhì)量的相位已基本找到。在繼續(xù)調(diào)節(jié)手輪17來改變LC值，使框架振幅進(jìn)一步降低。如此反復(fù)調(diào)節(jié)數(shù)次，直到指針20基本不動，此時框架振動消除，趨于靜止。6、 停車，讀出LC值，確定應(yīng)加平衡質(zhì)量mb的相位。7、 由已知的mC、rC、L和rb以及LC值，算出mb值。8、 使LC歸零，根據(jù)所得mb的大小和相位，將試件在T平面內(nèi)進(jìn)行校正，然后重新啟動，觀察框架是否平衡。9、 進(jìn)行另一平衡校正面T的測試，方法步驟同前。10、電源，試驗(yàn)結(jié)束。動平衡實(shí)驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)四 皮帶傳動實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)

14、驗(yàn)?zāi)康模海?） 觀察帶傳動的彈性滑動和打滑現(xiàn)象。（2） 證實(shí)預(yù)拉力對帶傳動能力的影響。（3） 測量帶傳動的效率。（4） 掌握轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速基本測量方法。（5） 繪制帶傳動滑動曲線和效率曲線圖二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶傳動實(shí)驗(yàn)臺F-1型和PC-B型兩種實(shí)驗(yàn)臺。帶傳動是一種利用中間撓性件的摩擦傳動，工作時存在彈性滑動。當(dāng)兩帶輪直徑相等時，彈性滑動系數(shù)在初拉力F一定的條件下，彈性滑動的系數(shù)大小取決于負(fù)載的大小，載荷越大，即帶傳遞的有效圓周力F越大，當(dāng)F超出摩擦力的最大值時，就會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。帶所能傳遞的最大有效圓周力Fmas與初拉力F0有關(guān)，F(xiàn)0越大，F(xiàn)mas也越大，因此增大初拉力，可提高帶傳

15、動能力。本實(shí)驗(yàn)設(shè)備是F-1型實(shí)驗(yàn)臺，主要由一臺直流電機(jī)和一臺直流發(fā)電機(jī)組成。（見圖1）直流電機(jī)安裝在可沿水平方向移動的支座上，發(fā)電機(jī)安裝在固定的支座上，為便于實(shí)驗(yàn)，主、從動輪的直徑相等。帶的初拉力F0由砝碼1產(chǎn)生，帶所傳遞的負(fù)載由直流電機(jī)5產(chǎn)生，通過帶圖1圖1帶初拉力F0由砝碼1產(chǎn)生，帶所傳遞的負(fù)載由直流電機(jī)5產(chǎn)生，通過帶6帶動從動輪8及發(fā)電機(jī)7旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的輸出端連接一組燈泡作為它的負(fù)載，改變燈泡的功率，就可改變發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，從而改變帶所傳遞的負(fù)載，即改變有效圓周力F。電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的外殼（定子）是由滾動軸承支承的，可繞軸心轉(zhuǎn)動，在定子上裝有測力杠桿3和9，杠桿上裝有拉砣和砝碼，可測出電動

16、機(jī)和發(fā)電機(jī)工作時的轉(zhuǎn)矩T1和T2，通過計算可得到帶的傳動效率和有效圓周力F。 三、實(shí)驗(yàn)步驟：1） 接通電源；2） 打開電源開關(guān)，實(shí)驗(yàn)臺指示燈亮，檢查一下，二個測力杠桿是否處于初始平衡狀態(tài)，如不平衡應(yīng)調(diào)至平衡；3） 慢慢地，順時針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋扭，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，使n11000轉(zhuǎn)/分；此時，電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的測力杠桿都失去平衡，移動各自的拉砣或增加各自的砝碼使其達(dá)到新的平衡。記下n1，n2，G1，l1，G2，l2 一組數(shù)據(jù)；4） 加負(fù)載（打開一個燈泡）再轉(zhuǎn)動調(diào)速旋扭，使n11000轉(zhuǎn)/分，移動拉砣或增加砝碼使主動電機(jī)和從動發(fā)電機(jī)上的測力杠桿又達(dá)到平衡，記下一組記下n1，n2，G1，l1，G2，l2

17、數(shù)據(jù)；5） 增加負(fù)載（再打開一個燈泡），調(diào)速 n11000轉(zhuǎn)/分，調(diào)平二個測力杠桿，又記下一組n1，n2，G1，l1，G2，l2 數(shù)據(jù)；6） 逐級增加負(fù)載，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，直到n1n230轉(zhuǎn)/分為止，因?yàn)榇藭r3%，帶傳動已進(jìn)入打滑區(qū)工作；7） 增加初拉力F0（增加砝碼1）在初拉力為F02情況下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理：1、 已知條件1）傳動帶類型 平型帶；2）初拉力 F0120N F0240N3）帶張緊方式 自動張緊；4）帶輪直徑 D1D2125mm5）測力杠桿臂長 L1L2350mm6）包角 180°2、 數(shù)據(jù)記錄表F0120N序號n1（rpm）n2（rpm）%G1（

18、N）l1（m）T1（Nm）G2（N）l2（m）T2（Nm）%12345678910F02 N序號n1（rpm）n2（rpm）%G1（N）l1（m）T1（Nm）G2（N）l2（m）T2（Nm）%123456789103、及傳動效率的數(shù)據(jù)處理1） 滑動系數(shù)的計算本實(shí)驗(yàn)臺i12） 傳動效率的計算 式中：n1，n2 主動輪，從動輪轉(zhuǎn)速 （r/mm） T1，T2 主動輪，從動輪轉(zhuǎn)矩 （Nm） T1G1×L1g×l1 （Nm）T2G2×L2g×l2 （Nm）式中：G1、G2 所加砝碼重力 （N） L1、 L2 測力杠桿長 0.35（m） l1、 l2 拉砣所在位置刻度 （m） g 拉砣重力 1.5N3） 繪制滑動系數(shù)和傳