《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報告解讀

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)件和運(yùn)動副簡圖符號”

2、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：1、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，選定原動件的位置，并按一

3、定的比例畫出正式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。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？2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)象的原因和用變位修

4、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)輪坯與刀具

5、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a = 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，

6、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒頂圓與齒根圓直徑以及變位齒 輪的齒頂圓與齒根圓直徑，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?2-3mm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

7、，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)m = 20 壓力角：a= 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r = 80mm 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ZXZ = 2r/mX = ha* ( Zmin Z ) /Z min基圓半徑RbRb = rcosa齒頂圓

8、半徑Ra標(biāo)準(zhǔn)齒輪：ra= r+ha*m變位齒輪：ra= r+ha*m+Xm齒根圓直徑Rf標(biāo)準(zhǔn)齒輪：rf = r-ha*m-c*m變位齒輪：rf = r-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

9、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0X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) 1 4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

10、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 Me的重塊，其質(zhì)心都與軸9相距re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

11、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)量可看成在所選的兩平衡校正面 T 和T"內(nèi)，由向量半徑分別為r。/和r°"的兩個不平衡質(zhì)量m。/和m°"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mo,和Fo"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mo"的離心力F。/對振擺支座OX形成力矩Mo,使框架

12、振動。與此同時， 力偶矩FcLc對OX軸的力偶矩分量Me也直接影響框架的振動。力矩 Mo的相 位©為，也即不平衡質(zhì)量mo,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F°/的大小和相位，本實(shí)驗(yàn)中動平衡機(jī)的 me、re已知。試件的 兩平衡校正面是預(yù)先選定的，故平衡面倒支架 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 mo"、ro"，并求平衡質(zhì) 量m

13、b"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Lc = 0。2、把試件1O 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)© c= © + 180°

14、;時mo與me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 至嘰在繼續(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me、re、L和嚀以及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)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1) 觀察帶傳動的

15、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)V廠 V2 _ D D 2n2 _ 口一 n2 _ n£ = = = =V1D1n1nq在初拉力F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

16、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。9_11涉一'制尢耳二11E3T,IL=U+ 35ni j、亠、»r產(chǎn)廠 / f . 、/ 上zo2曲馬L=0. 35id產(chǎn)生，通過帶I* ttBA庭流電動機(jī)9-tff1卜詭碼3tiff 茁流發(fā)電機(jī)圖14主動帶輪8從功帝乾帶初拉力Fo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

17、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，可測出電動機(jī)和發(fā)電機(jī) 工作時的轉(zhuǎn)矩Ti和T2,通過計算可得到帶的傳動效率和有效圓周力 F。2T2D210三、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ni 1000轉(zhuǎn)/分；此時，電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的測力杠桿

18、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ni 1000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 數(shù)據(jù)；5） 增加負(fù)載（再打開一個燈泡），調(diào)速ni" 1000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ni 七>30轉(zhuǎn)/分為止，因?yàn)榇?時£> 3%,帶傳動已

19、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Fo2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Fo1 = 20NFo2= 40N3)帶張緊方式自動張緊；4)帶輪直徑D1 = D2= 125mm5)測力杠桿臂長L1 = L2= 350mm6)包角180°2、數(shù)據(jù)記錄表Foi = 20N序號n1 (rpm)n2 (rpm)£ %G1 (N)11 (m)T1 (Nm)G2 (N)12 (m)T2 (Nm)n %12345678910F02 =N序號門1 (rpm)n2 (rpm)£ %G1 (N)11 (m)T1 (Nm)G2 (N)12 (m)T2 (Nm)n %12345678910123、£及傳動效率n的數(shù)據(jù)處理1）滑動系數(shù)&的計算i3i3n1 in2£ = 100%i3ni2）傳動效率n的計算i3i3i3i3式中：ni, n2主動輪，從動輪轉(zhuǎn)速（r/mm）Ti, T2 主動輪，從動輪轉(zhuǎn)矩（Nm）Ti = GiX Li + gx li ( Nm)T2 = G2X L2 + g x I2( Nm)式中：Gi、G2