機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書教師：李 偉2017年3月實(shí)驗(yàn)一 機(jī)構(gòu)展示與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)對機(jī)構(gòu)與機(jī)器的感性認(rèn)識；2. 通過實(shí)驗(yàn)了解各種常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)方法及主要內(nèi)容本陳列室陳列了一套CQYG-10B機(jī)械原理展示柜，主要展示平面連桿機(jī)構(gòu)、空間連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系、間歇機(jī)構(gòu)以及組合機(jī)構(gòu)等常見機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用。通過演示機(jī)構(gòu)的傳動原理，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)構(gòu)與機(jī)器的感性認(rèn)識。通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的講解與介紹，學(xué)生的觀察、思考和分析，對常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、類型、特點(diǎn)有一初步的了解。提高對學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的興趣。三、展示及分析（一）機(jī)構(gòu)的組成通過對蒸氣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)

2、模型的觀察，我們可以看到，機(jī)器的主要組成部分是機(jī)構(gòu)。簡單機(jī)器可能只包含一種機(jī)構(gòu)，比較復(fù)雜的機(jī)器則可能包含多種類型的機(jī)構(gòu)?？梢哉f，機(jī)器乃是能夠完成機(jī)械功或轉(zhuǎn)化機(jī)械能的機(jī)構(gòu)的組合。機(jī)構(gòu)是機(jī)械原理課程研究的主要對象。通過對機(jī)構(gòu)的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)它由構(gòu)件和運(yùn)動副所組成。機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動的單元體稱為一個(gè)構(gòu)件，它可以由一個(gè)零件組成也可以由幾個(gè)零件剛性地聯(lián)接而組成；運(yùn)動副是指兩構(gòu)件之間的可動聯(lián)接，常用的有轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋副、球面副和曲面副等。凡兩構(gòu)件通過面的接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副，通稱為低副；凡兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線的接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副，稱為高副。（二）平面連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是應(yīng)用廣泛的機(jī)構(gòu)，其中又以四桿機(jī)構(gòu)

3、最為常見。平面連桿機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)以能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡的要求，而且結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠。平面連桿機(jī)構(gòu)分成三大類：即鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)；單移動副機(jī)構(gòu)；雙移動副機(jī)構(gòu)。1. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，即根據(jù)兩連架桿為曲柄，或搖桿來確定。2. 單移動副機(jī)構(gòu)，它是以一個(gè)移動副代替鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的一個(gè)轉(zhuǎn)動副演化而成的?？煞譃椋呵瑝K機(jī)構(gòu)，曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)及擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。3. 雙移動副機(jī)構(gòu)是帶有兩個(gè)移動副的四桿機(jī)構(gòu)，把它們倒置也可得到：曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、雙滑塊機(jī)構(gòu)及雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)。通過平面連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例，我們可以歸納出平面連桿機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)實(shí)際中所解決的兩類

4、基本問題：一是實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律，二是實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動軌跡。（三）凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動要求，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，因此廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械中。凸輪機(jī)構(gòu)的類型很多，通常按凸輪的形狀和推桿（從動件）的形狀和運(yùn)動來分類。凸輪有盤行凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪；推桿按形狀分有尖頂、滾子和平底，按運(yùn)動形式分為直動和擺動推桿；封閉方式分為力封閉、形封閉等。（四）齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機(jī)構(gòu)。具有傳動準(zhǔn)確、可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、承載能力大、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器中。根據(jù)輪齒的形狀齒輪分為：直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪及蝸輪、蝸桿。根據(jù)主、從動輪的兩軸線相對位置，

5、齒輪傳動分為：平行軸傳動、相交軸傳動、交錯(cuò)軸傳動三大類。1平行軸傳動的類型有：外、內(nèi)嚙合直齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、人字齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等。2相交軸傳動的類型有圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，輪齒分布在一個(gè)截錐體上，兩軸線夾角常為90°。3交錯(cuò)軸傳動的類型有：螺旋齒輪機(jī)構(gòu)、圓柱蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，弧面蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等。在參觀這部分時(shí)，學(xué)生應(yīng)注意了解各種機(jī)構(gòu)的傳動特點(diǎn)，運(yùn)動狀況及應(yīng)用范圍等。4齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)齒輪基本參數(shù)有齒數(shù)z、模數(shù)m、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)h*a、頂隙系數(shù)c*等。（五）輪系的類型所謂輪系，是指由一系列齒輪所組成的齒輪傳動系統(tǒng)。輪系的類型很多，其組成也各種各樣，通過根據(jù)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各個(gè)齒輪

6、的軸線相對機(jī)架的位置是否都是固定的，而將輪系分為定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系大類。周轉(zhuǎn)輪系按自由度分為行星輪系和差動輪系，還可根據(jù)基本構(gòu)件的不同加以分類，包含一個(gè)系桿H，兩個(gè)中心輪K，稱之為2KH型周轉(zhuǎn)輪系；包含有三個(gè)中心輪，叫作3K型周轉(zhuǎn)輪系。在實(shí)際機(jī)構(gòu)中采用最多的是2KH型輪系。復(fù)合輪系可能既包含定軸輪系部分，也包含周轉(zhuǎn)輪系部分，或者是由幾部分周轉(zhuǎn)輪系組成。計(jì)算復(fù)合輪系傳動比的正確方法，是將其所包含的各部分定軸輪系和各部分周轉(zhuǎn)輪系加以分開，并分別應(yīng)用定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算公式求出它們的傳動比，然后加以聯(lián)立求解，從而求出該輪系的傳動比。（六）間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)廣泛用于各種需要非

7、連續(xù)傳動的場合。常見的有棘輪機(jī)構(gòu)；摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)；槽輪機(jī)構(gòu)；不完全齒輪機(jī)構(gòu)；凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)；萬向節(jié)及非圓齒輪機(jī)構(gòu)等。通過各種機(jī)構(gòu)的動態(tài)演示學(xué)生應(yīng)知道各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。（七）組合機(jī)構(gòu)由于生產(chǎn)上對機(jī)構(gòu)運(yùn)動形式，運(yùn)動規(guī)律和機(jī)構(gòu)性能等方面要求的多樣性和復(fù)雜性，以及單一機(jī)構(gòu)性能的局限性，以致僅采用某一種基本機(jī)構(gòu)往往不能滿足設(shè)計(jì)要求，因而常需把幾種基本機(jī)構(gòu)聯(lián)合起來組成一種組合機(jī)構(gòu)。組合機(jī)構(gòu)可以是同類基本機(jī)構(gòu)的組合，也可以是不同類型基本機(jī)構(gòu)的組成，常見的組合方式有串聯(lián)、并聯(lián)、反饋以及疊加等。四、按要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：(一) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱及型號(

8、三) 實(shí)驗(yàn)方法及主要內(nèi)容(四) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1 完成如下相關(guān)的習(xí)題1) 機(jī)器是由什么組成？機(jī)構(gòu)是由什么組成？什么叫構(gòu)件? 什么叫運(yùn)動副？2) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有哪三種基本類型？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可演化成哪些其他四桿機(jī)構(gòu)？試列舉應(yīng)用實(shí)例。3) 凸輪機(jī)構(gòu)是如何分類的？可分哪些類型?4) 齒輪機(jī)構(gòu)根據(jù)其齒形可分為哪些類型？根據(jù)兩軸線的位置又可分為哪些類型？分析各種類型的特點(diǎn)及應(yīng)用場合。5) 輪系有哪些類型？輪系有哪些功用并列舉應(yīng)用實(shí)例？2實(shí)驗(yàn)的體會與收獲實(shí)驗(yàn)二 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪與分析實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉并掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制的原理和方法，學(xué)會根據(jù)實(shí)際機(jī)械和模型繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的技能；2

9、加深和鞏固機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法，并檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動；3 加深對平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的了解。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1 以指定的34種機(jī)構(gòu)模型或機(jī)器為研究對象，進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制；2 分析所畫各機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)、運(yùn)動副類型和數(shù)目，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并驗(yàn)證它們是否具有確定的運(yùn)動；3 進(jìn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1 各種機(jī)器實(shí)物和模型；2 學(xué)生自備鉛筆、直尺、圓規(guī)、橡皮、草稿紙等；四、 實(shí)驗(yàn)原理機(jī)器和機(jī)構(gòu)都是由若干構(gòu)件及運(yùn)動副組合而成。而機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是由原動件的運(yùn)動規(guī)律、聯(lián)接各構(gòu)件的運(yùn)動副類型和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸（即各運(yùn)動副間相對位置尺寸）來決定的。因此，在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時(shí)，可以撇開構(gòu)件的形

10、狀和運(yùn)動副的具體構(gòu)造，而用一些簡單的線條來代替構(gòu)件。構(gòu)件的表示法見圖1。用規(guī)定的符號代表運(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。常用運(yùn)動符號示例見表11。五、 實(shí)驗(yàn)步驟1、確定組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)：緩慢轉(zhuǎn)動機(jī)器，沿著運(yùn)動傳遞的線路仔細(xì)看清各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(有些相互連接構(gòu)件間的相對運(yùn)動非常微小)，從而確定組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目。2、確定運(yùn)動副的類型：根據(jù)相互連接的兩構(gòu)件間的接觸情況及相對運(yùn)動特點(diǎn)，確定各個(gè)運(yùn)動副的類型。3、選定視圖平面：一般選擇與多數(shù)構(gòu)件運(yùn)動平面平行的平面為視圖平面。4、繪制機(jī)構(gòu)示意圖的草圖：憑目測在草稿紙上徒手按規(guī)定的運(yùn)動副代表符號，從原動件開始，按各構(gòu)

11、件的連接次序，用簡單的線條代表構(gòu)件，逐步畫出機(jī)構(gòu)示意圖的草圖。用數(shù)字1、2、3分別標(biāo)準(zhǔn)各構(gòu)件，用字母A、B、C分別標(biāo)準(zhǔn)各運(yùn)動副。5、計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際機(jī)構(gòu)的自由度相對照，觀察二者是否相符。機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式：F=3n-2PL-PH(式中： n為活動構(gòu)件的數(shù)目;PL為低副的數(shù)目; PH為高副的數(shù)目。)6、測量機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸：對轉(zhuǎn)動副測量回轉(zhuǎn)中心間的相對尺寸；對移動副測量導(dǎo)路方向線和與其有關(guān)的其他運(yùn)動副間的相對尺寸。7、選取適當(dāng)?shù)谋壤撸洪L度比例尺 8、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：按一定的比例尺。用制圖儀器畫成正式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。圖1 構(gòu)件的表示法表11常用運(yùn)動符號 六、實(shí)驗(yàn)安排 1、先

12、由指導(dǎo)教師對測繪過程進(jìn)行講解示范，然后分組進(jìn)行測繪。 2、每個(gè)同學(xué)應(yīng)測量4個(gè)機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪實(shí)驗(yàn)報(bào)告機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制1.機(jī)構(gòu)名稱： 2.機(jī)構(gòu)名稱： 比例尺 比例尺 計(jì)算自由度：機(jī)構(gòu)運(yùn)動是否確定？理由： 計(jì)算自由度：機(jī)構(gòu)運(yùn)動是否確定？理由：3.機(jī)構(gòu)名稱： 4.機(jī)構(gòu)名稱： 比例尺 比例尺 計(jì)算自由度：機(jī)構(gòu)運(yùn)動是否確定？理由： 計(jì)算自由度：機(jī)構(gòu)運(yùn)動是否確定？理由：七、思考題1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖在工程上有什么作用？2、正確的“機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖”應(yīng)能說明哪些內(nèi)容？ 3、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算對測繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖有何幫助？ 4、自由度大于或小于原動件數(shù)時(shí)會產(chǎn)生什么結(jié)果？ 實(shí)驗(yàn)三：齒輪參數(shù)的測定一、目的1. 熟悉齒

13、輪各部分名稱和幾何關(guān)系。2. 學(xué)會運(yùn)用一般測量工具測定漸開線齒輪的各基本參數(shù)，通過參數(shù)測量，從中掌握標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪的基本判別方法。3. 學(xué)會測量齒厚的一般方法。二、設(shè)備和工具被測齒輪、游標(biāo)卡尺，并自備計(jì)算器和稿紙。三、測量原理和方法通過改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對齒輪毛坯的徑向位置或改變標(biāo)準(zhǔn)刀具的齒槽寬切制出的齒形為非標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形的齒輪。切制輪齒時(shí)，改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對齒輪毛坯的徑向位置稱為徑向變位。改變標(biāo)準(zhǔn)刀具的齒槽寬稱為切向變位。最常用的是徑向變位，切向變位一般用于圓錐齒輪的變位。用展成法加工齒輪時(shí),若齒條形刀具的中線NN與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動，加工出來的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。若齒條形刀具的中線不

14、與齒輪毛坯的分度圓相切，而是與刀具中線平行的另一條分度線 （機(jī)床節(jié)線）與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動，則加工出來的齒輪稱為徑向變位齒輪。加工徑向變位齒輪時(shí)，齒條形刀具的中線相對被加工齒輪分度圓移動的距離稱為變位量,用xm表示,x稱為變位系數(shù)，m為模數(shù)。通常規(guī)定，刀具中線相對輪心移遠(yuǎn)時(shí)，x取正值,稱為正變位；刀具中線相對輪心移近時(shí)，x取負(fù)值，稱為負(fù)變位。變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，其模數(shù)、齒數(shù)、壓力角均無變化；但是正變位時(shí)，齒廓曲線段離基圓較遠(yuǎn)，齒頂圓和齒根圓也相應(yīng)增大，齒根高減小，齒頂高增大，分度圓齒厚與齒根圓齒厚都增大，但齒頂容易變尖；負(fù)變位時(shí)，齒廓曲線段離基圓較近，齒頂圓和齒根圓也相應(yīng)減小，

15、齒根高增大，齒頂高減小，分度圓齒厚和齒根圓齒厚都減小。徑向變位齒輪傳動可分為高變位齒輪傳動和角變位齒輪傳動。高變位齒輪傳動又稱變位零傳動，其特點(diǎn)是兩輪的變位系數(shù)x1+x2=0。因此，高變位齒輪傳動的嚙合角等于標(biāo)準(zhǔn)齒輪壓力角，即=；節(jié)圓與分度圓重合，即r=r；中心距a等于標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動的中心距a，即a=a。但由于變位齒輪齒頂高和齒根高發(fā)生了變化，高變位齒輪傳動可用于中心距等于標(biāo)準(zhǔn)中心距，而又需要提高小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度和減小磨損的場合。角變位齒輪傳動的特點(diǎn)是x1+x20，故，rr，aa。 與標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動相比，其嚙合角發(fā)生了變化。當(dāng)x1+x2>0 時(shí)，稱為正傳動，此時(shí)>，r>r,a&

16、gt;a。采用正傳動可以提高輪齒的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，改善輪齒的磨損，湊配中心距，但重合度有所減小。當(dāng)x1+x2<0 時(shí)，稱為負(fù)傳動，此時(shí)<，r<r，a<a。采用負(fù)傳動除重合度有所增大外，輪齒彎曲強(qiáng)度降低，磨損加劇。因此，除湊配中心距外，盡量不采用負(fù)傳動。變位齒輪的作用，即為什么要對標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行變位。原因有三個(gè)：1）一對嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，由于小齒輪齒根厚度薄，參與嚙合的次數(shù)又較多，因此強(qiáng)度較低，容易損壞，影響了齒輪傳動的承載能力。2）標(biāo)準(zhǔn)齒輪中心距用a表示，若實(shí)際需要的中心距（用A表示）A<a時(shí)，就根本無法安裝；若A>a,可以安裝，卻產(chǎn)生大的側(cè)隙，重合度也降低

17、，都影響了傳動的平穩(wěn)性。3）若滾齒切制的標(biāo)準(zhǔn)齒輪（壓力角為20度）齒數(shù)小于17，則會發(fā)生根切現(xiàn)象，影響實(shí)際使用。齒數(shù)Z、模數(shù) m、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)Cx、變位系數(shù)X等是齒輪的基本參數(shù)，這些參數(shù)可能過測量或計(jì)算而得。這些參數(shù)一旦被確定，則該齒輪的各部分尺寸即可確定。由圖31可知，當(dāng)游標(biāo)卡尺的兩卡腳分別與兩漸開線齒廓的不同位置相切時(shí)，兩切點(diǎn)間距和均為兩漸開線的公法線，根據(jù)漸開線性質(zhì)可知：，且必與基圓相切。卡腳與齒廓的切點(diǎn)位置與卡測數(shù)的多少有關(guān)，如果卡測齒數(shù)過多，則卡腳可能與兩齒頂相接觸而不是相切；相反，如果卡齒數(shù)過少，則兩卡腳可能與齒根接觸，也不一定是相切。這時(shí)所測出的兩觸點(diǎn)間的距離不是

18、真正的公法線長度。測量公法線長度時(shí)，最好使兩卡腳與兩齒廓的切點(diǎn)大致落在分度線附近。為此卡測齒線可按下表選?。簔1218192627363745465455636472k通過測量公法線長度、，齒數(shù)Z、頂圓直徑da則可求出齒輪的主要參數(shù)：m、x、和Cx。方法如下：1. 齒數(shù)Z：可直接由具體齒輪數(shù)出。2. 模數(shù)m和壓力角根據(jù)齒數(shù)Z由上表查出卡測數(shù)K（或由附表31）求得，并分別測出公法線長度、（亦可），由圖32可得，=Pb（k-1）+Sb （1）=Pb·k+Sb （2）由（2）與（1）相減得基圓齒距Pb=-=mcos 模數(shù) m= （3）其中：分度圓壓力角。一般=20°但也有=15&

19、#176;，故分別以=20°和15°代入式求出m值，如與標(biāo)準(zhǔn)值相符或極接近者，則此壓力角為該齒輪壓力角。所求得的m值為該齒輪的模數(shù)。測量時(shí)，千分尺的卡腳與齒廓工作段中部附近相切，即卡腳與齒輪兩個(gè)漸開線齒面相切在分度圓的附近。3. 變位系數(shù)根據(jù)測得的公法線長度和（由附表31求得），則可得齒輪變位系數(shù)X= （4）根據(jù)計(jì)算結(jié)果：如X=0，則為標(biāo)準(zhǔn)齒輪；如果X>0，則為正變位齒輪；如果X<0，則為負(fù)變位齒輪。對非機(jī)類專業(yè)，由于變位齒輪是超出其教學(xué)要求，故不要求非機(jī)類同學(xué)進(jìn)一步測定和計(jì)算變位齒輪的有關(guān)參數(shù)和尺寸。4. 分度圓直徑d：對直齒圓柱齒輪d=mz （5）5. 測量

20、齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df，當(dāng)齒數(shù)Z為偶數(shù)時(shí)，可直接量出和.。當(dāng)齒數(shù)Z為奇數(shù)時(shí)（6）（7）（H1和H2分別為從齒輪孔壁到齒頂和齒根之距（見圖33）6. 齒頂高系數(shù)齒頂高 （8）對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 （9）由（8）和（9）式得出齒頂高系數(shù) （10）如果求出的符合標(biāo)準(zhǔn)值：如=1則為正常齒，此時(shí)Cx=0.25，如=0.8，則為短齒，此時(shí)Cx=0.80。7. 齒厚測量齒厚測量常是切齒過程用以測量和檢驗(yàn)切削用量以及控制齒側(cè)間隙的一種方法。圓柱齒輪齒厚測量常用公法線長度或分度圓弦齒厚（或固定弦齒厚）。公法線長度的測量原理和它所用的工具如前所述。測量時(shí)，卡測齒數(shù)K及公法線長度Wk的理論值可由附表31求得。

21、分度圓弦齒厚的測量可用齒輪游標(biāo)卡尺來進(jìn)行（圖34）。齒輪游標(biāo)卡尺實(shí)際上是由垂直和水平方向上的兩把游標(biāo)卡尺組成。測量時(shí)，分度圓弦齒高按附表32求得，以齒頂為基準(zhǔn)，并按調(diào)整垂直方向上的游標(biāo)卡尺。然后在水平游標(biāo)卡尺上讀出分度圓弦齒厚。四、實(shí)驗(yàn)步驟單個(gè)齒輪參數(shù)的測量可按下列方框圖所示的方法和步驟進(jìn)行。附表31標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪公法線長度Wk與卡測齒數(shù)K（=20°）Z1218253334Wko（m=1mm）4.5824.6807.73010.79510.809K22344注：1. 當(dāng)m1時(shí)，公法線長度：Wk等于表中數(shù)值乘以該輪模數(shù)而得。2. 變位直齒圓柱齒輪公法線長度Wk=（Wko+0.684x

22、）m卡測齒數(shù)=0.111Z+0.5+1.75x附表32標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪分度圓弦齒厚和弦齒高（=20°，m=1mm，=1）Z12182533341.56631.56881.56981.57021.57021.5591.03421.02471.01871.0181注：當(dāng)m1時(shí)，實(shí)際的和值可用表中數(shù)值第乘以該模數(shù)m而得。五、思考題1. 決定齒廓形狀的基本參數(shù)有哪些？2. 測量公法線長度時(shí)，卡尺的卡腳若放在漸開線齒廓的不同位置上，對所測定的公法線長度和有無影響？為什么？3. 在測量頂圓直徑da和根圓直徑df時(shí)，對偶數(shù)齒和奇數(shù)齒的齒數(shù)的齒輪在測量方法上有什么不同？六、測量結(jié)果齒輪齒數(shù)Z跨測齒數(shù)K公

23、法線長度測量值測量次數(shù)123公法線長度平均值基節(jié)Pb=-m=20°=15°與標(biāo)準(zhǔn)比較后取值m公法線長度計(jì)算值Wk變位系數(shù)X=判斷齒輪屬標(biāo)準(zhǔn)齒輪屬變位齒輪齒輪的其他參數(shù)測量值計(jì)算值測量值計(jì)算值測量值計(jì)算值分度圓直徑d頂圓直徑da根圓直徑df分度圓弦齒厚S分度圓弦齒高h(yuǎn)o實(shí)驗(yàn)四 軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉并掌握軸、軸上零件的結(jié)構(gòu)形狀及功用、工藝要求和裝配關(guān)系；2. 熟悉并掌握軸及軸上零件的定位與固定方法，為軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供感性認(rèn)識；3. 了解軸承的類型、布置、安裝及調(diào)整方法，以及潤滑和密封方式；4. 掌握軸承組合設(shè)計(jì)的基本方法，綜合創(chuàng)新軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

24、1. 組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)箱。箱內(nèi)提供可組成圓柱齒輪軸系、小圓錐齒輪軸系和蝸桿軸系三類軸系結(jié)構(gòu)模型的成套零件，并進(jìn)行模塊化軸段設(shè)計(jì)，可組裝不同結(jié)構(gòu)的軸系部件。2. 實(shí)驗(yàn)箱按照組合設(shè)計(jì)法，采用較少的零部件，可以組合出盡可能多的軸系部件，以滿足實(shí)驗(yàn)的要求。實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)有齒輪類、軸類、套筒類、端蓋類、支座類、軸承類及聯(lián)接件類等8類40種168個(gè)零件。3. 測量及繪圖工具:直尺、游標(biāo)卡尺、鉛筆、三角板、稿紙等（除游標(biāo)卡尺外，其余需自帶）。三、實(shí)驗(yàn)原理1. 軸系的基本組成軸系是由軸、軸承、傳動件、機(jī)座及其它輔助零件組成的，以軸為中心的相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。傳動件是指帶輪、鏈輪、齒輪和其它做回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零

25、件。輔助零件是指鍵、軸承端蓋、調(diào)整墊片和密封圈等一類零件。2. 軸系零件的功用軸用于支承傳動件并傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，軸承用于支承軸，機(jī)座用于支承軸承，輔助零件起聯(lián)接、定位、調(diào)整和密封等作用。3. 軸系結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的要求（1）定位和固定要求：軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、可靠的工作位置；（2）強(qiáng)度要求：軸系零件應(yīng)具有較高的承載能力；（3）熱脹冷縮要求：軸的支承應(yīng)能適應(yīng)軸系的溫度變化；（4）工藝性要求：軸系零件要便于制造、裝拆、調(diào)整和維護(hù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 根據(jù)教學(xué)要求每組學(xué)生可自行選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（圓柱齒輪軸系、小圓錐齒輪軸系或蝸桿軸系等）；2. 熟悉實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的全套零部件，根據(jù)提供的軸系裝配方案（可參考圖1-圖6

26、或有教師提供），選擇相應(yīng)的零部件進(jìn)行軸系結(jié)構(gòu)模型的組裝；3. 分析軸系結(jié)構(gòu)模型的裝拆順序，傳動件的周向和軸向定位方法，軸的類型、支承形式、間隙調(diào)整、潤滑和密封方式；4. 通過分析并測繪軸系部件，根據(jù)裝配關(guān)系和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)畫出軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。圖1 小圓錐齒輪軸系裝配方案（正裝）圖2 小圓柱齒輪軸系裝配方案之一圖3 小圓柱齒輪軸系裝配方案之二圖4 大圓柱齒輪軸系裝配方案圖5 小圓錐齒輪軸系裝配方案（反裝）圖6 蝸桿軸系裝配方案五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求，復(fù)習(xí)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及軸承組合設(shè)計(jì)等內(nèi)容；2. 每組學(xué)生使用一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，根據(jù)給出的軸系結(jié)構(gòu)裝配示意圖之一，構(gòu)思軸系結(jié)構(gòu)裝配方案；3. 在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)

27、選取所需要的零部件，進(jìn)行軸系結(jié)構(gòu)模型的組裝；4. 分析總結(jié)軸系結(jié)構(gòu)模型的裝拆順序，傳動件的周向和軸向定位方法，軸承的類型、支承形式、間隙調(diào)整、潤滑和密封方式；5. 使裝配軸系部件恢復(fù)原狀，整理所用的零部件和工具，放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)規(guī)定位置，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后可以結(jié)束實(shí)驗(yàn)；6. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程及要求，每個(gè)學(xué)生寫出一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告(含回答思考題)，并繪制一份軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1、軸上各鍵槽是否在同一條母線上。 2、軸上各零件（如齒輪、軸承）能否裝到指定位置。 3、軸上零件的軸向、周向固定是否可靠。4、軸承能否拆下。5、 軸系結(jié)構(gòu)分析（組成零件功能表）序號 零件名稱數(shù)量 功能作用123456789

28、10111213實(shí)驗(yàn)五 減速器拆裝試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過對減速器的拆裝與觀察，了解減速器的整體結(jié)構(gòu)、功能及設(shè)計(jì)布局。（2）通過減速器的結(jié)構(gòu)分析，了解其如何滿足功能要求和強(qiáng)度、剛度要求、工藝（加工與裝配）要求及潤滑與密封等要求，分析了解各種附件的功能。（3）通過對減速器中某軸系部件的拆裝與分析，了解軸上零件的定位方式、軸系與箱體的定位方式、軸承及其間隙調(diào)整方法、密封裝置等。 （4）通過對不同類型減速器的分析比較，加深對機(jī)械零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識，為機(jī)械零、部件設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具（1）展開式雙級斜齒圓柱齒輪減速器拆裝模型，分流式兩級斜齒圓柱齒輪減速器拆裝模型。（2）觀察、比較

29、用減速器 WD130蝸桿減速器、NGW31擺線針輪減速器、JZQ250雙級斜齒圓柱齒輪減速器。（3）活動扳手、手錘、鋼直尺、游標(biāo)卡尺。三、減速器的類型與結(jié)構(gòu)減速器是一種由封閉在箱體內(nèi)的齒輪、蝸桿蝸輪等傳動零件組成的傳動裝置，裝在原動機(jī)和工作機(jī)之間用來改變軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)工作機(jī)的需要。由于減速器結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、使用維護(hù)方便，因而在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。減速器常見類型有以下三種：圓柱齒輪減速器、錐齒輪減速器和蝸桿減速器，分別見圖5-l 、所示。）單級圓柱齒輪減速器 ）錐齒輪減速器 ）下置式蝸桿減速器圖5-1 減速器的類型在圓柱齒輪減速器中，按齒輪傳動級數(shù)可分為單級、兩級和多級。蝸桿減速器又可

30、分為蝸桿上置式和蝸桿下置式。兩級和兩級以上的減速器的傳動布置形式有展開式、分流式和同軸式三種形式，分別見圖5-2 、所示。展開式用于載荷平穩(wěn)的場合，分流式用于變載荷的場合，同軸式用于原動機(jī)與工作機(jī)同軸的特殊的工作場合。減速器的結(jié)構(gòu)隨其類型和要求的不同而異，一般由齒輪、軸、軸承、箱體和附件等組成。實(shí)圖5-3為單級圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)圖。箱體為剖分式結(jié)構(gòu)，由箱蓋和箱座組成，剖分面通過齒輪軸線平面。箱體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，除適當(dāng)?shù)谋诤裢猓€要在軸承座孔處設(shè)加強(qiáng)肋以增加支承剛度。 ）展開式 ）分流式 ）同軸式 圖5-2 減速器傳動布置形式一般先將箱蓋與箱座的剖分面加工平整，合攏后用螺栓聯(lián)接并以定位銷

31、定位，找正后加工軸承孔。對支承同一軸的軸承孔應(yīng)一次鏜出。裝配時(shí)，在剖分面上不允許用墊片，否則將不能保證軸承孔的圓度誤差在允許范圍內(nèi)。箱蓋與箱座用一組螺栓聯(lián)接。為保證軸承孔的聯(lián)接剛度，軸承座安裝螺栓處做出凸臺，并使軸承座孔兩側(cè)聯(lián)接螺栓盡量靠近軸承座孔。安裝螺栓的凸臺處應(yīng)留有扳手空間。 為便于箱蓋與箱座加工及安裝定位，在剖分面的長度方向兩端各有一個(gè)定位圓錐銷。箱蓋上設(shè)有窺視孔，以便觀察齒輪或蝸桿蝸輪的嚙合情況。窺視孔蓋上裝有通氣 圖5-3 單級圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)圖器，使箱體內(nèi)外氣壓平衡，否則易造成漏油。 1起蓋螺釘；2通氣器；3視孔蓋；4箱蓋；為便于拆卸箱蓋，其上裝有起蓋螺釘。 5吊耳；6吊鉤；7

32、箱座；8油標(biāo)尺；為拆卸方便，箱蓋上設(shè)有吊耳或吊環(huán)螺 9油塞；10油溝；11定位銷釘。為搬運(yùn)整臺減速器，在箱座上鑄有吊鉤。箱座上設(shè)有油標(biāo)尺用來檢查箱內(nèi)油池的油面高度。最低處有放油油塞，以便排凈污油和清洗箱體內(nèi)腔底部。箱座與基座用地腳螺栓聯(lián)接，地腳螺栓孔端制成沉孔，并留出扳手空間。四、減速器的潤滑與密封減速器的潤滑主要指齒輪與軸承的潤滑，其潤滑方式及潤滑劑的選擇見第12章及第16章。減速器需密封的部位很多，可根據(jù)不同的工作條件和使用要求選擇不同的密封結(jié)構(gòu)。軸伸出端的密封和軸承靠箱體內(nèi)側(cè)的密封見第16章。箱體接合面的密封通常于裝配時(shí)在箱體接合面上涂密封膠或水玻璃。五、實(shí)驗(yàn)步驟（1）觀察減速器外部結(jié)構(gòu)

33、，判斷傳動級數(shù)、輸入軸、輸出軸及安裝方式。（2）觀察減速器的外形與箱體附件，了解附件的功能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和位置，測出外廓尺寸、中心距、中心高。（3）測定軸承的軸向間隙。固定好百分表，用手推動軸至一端，然后再推動軸至另一端，百分表所指示出的量值差即是軸承軸向間隙的大小。（4）擰下箱蓋和箱座聯(lián)接螺栓，擰下端蓋螺釘（嵌入式端蓋除外），拔出定位銷，借助起蓋螺釘打開箱蓋。（5）測定齒輪直齒圓柱齒輪齒數(shù)、模數(shù)，軸徑。用游標(biāo)卡尺測量其值。（6）仔細(xì)觀察箱體剖分面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（潤滑、密封、放油螺塞等），箱體內(nèi)軸系零部件間相互位置關(guān)系，確定傳動方式。數(shù)出齒輪齒數(shù)并計(jì)算傳動比，判定斜齒輪或蝸桿的旋向及軸向力、軸承型號及安裝方式。（7）取出軸系部件，拆零件并觀察分析各零件的作用、結(jié)構(gòu)、周向定位、軸向定位、間隙調(diào)整、潤滑、密封等問題。把各零件編號并分類放置。（8）分析軸承內(nèi)圈與軸的配合，軸承外圈與機(jī)座的配合情況。（9）拆、量、觀察分析過程結(jié)束后，按拆卸的反順序裝配好減速器。六、注意事項(xiàng)（1）減速器拆裝過程中，若需搬動，只準(zhǔn)搬動模型，并注意人身安全。（2）拆卸箱蓋時(shí)應(yīng)先拆開聯(lián)接螺釘與定位銷