機械設(shè)計基礎(chǔ)1實驗指導書

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗指導書 山東輕工業(yè)學院機械與汽車工程學院目 錄一、機構(gòu)運動簡圖測繪及分析實驗1二、軸系結(jié)構(gòu)分析與測繪實驗.10一 機構(gòu)運動簡圖測繪及分析實驗一、實驗?zāi)康氖煜C構(gòu)運動簡圖的繪制方法，掌握從實際機構(gòu)中測繪機構(gòu)運動簡圖的技能；鞏固機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析原理及自由度計算方法。二、實驗設(shè)備及工具1. 測繪用四種機構(gòu)實物模型；2. 測量用尺、分規(guī)、鉛筆及草稿紙。三、實驗原理機構(gòu)運動簡圖的常用符號如圖1-1至圖1-4所示（詳見機械制圖GB446084“機構(gòu)運動簡圖符號”）。（1）轉(zhuǎn)動副，如圖1-1所示。a）全為活動構(gòu)件時b）構(gòu)件1為機架時圖1-1 轉(zhuǎn)動副（2）移動副，如圖1-2所示。a）全為活動構(gòu)件時

2、b）構(gòu)件1為機架時圖1-2 移動副（3）高副，如圖1-3所示。 a）全為活動構(gòu)件時 b）構(gòu)件1為機架時圖1-3 高副（4）構(gòu)件圖例，如圖1-4所示a）具有兩個運動副元素時b）具有三個運動副元素時c）具有四個運動副元素時圖1-4 構(gòu)件圖例2、實驗原理機構(gòu)各部分的運動，是由其原動件的運動規(guī)律、該機構(gòu)中各運動副的類型（高副、低副，轉(zhuǎn)動副、移動副等）和機構(gòu)的運動尺寸來決定的，而與構(gòu)件的外形、斷面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及固聯(lián)方式等無關(guān)。所以，只要根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸，按一定的比例尺定出各運動副的位置，就可以用運動副的代表符號和簡單的線條把機構(gòu)的運動簡圖作出來。正確的機構(gòu)運動簡圖中各構(gòu)件的尺寸、運動副的類

3、型和相對位置以及機構(gòu)組成形式應(yīng)與原機構(gòu)保持一致，從而保證機構(gòu)運動簡圖與原機構(gòu)具有完全相同的運動特性，以便根據(jù)該圖對機構(gòu)進行運動及動力分析。所謂機構(gòu)運動簡圖就是從運動的觀點出發(fā)，用規(guī)定的符號和簡單的線條按一定的尺寸比例來表示實際機構(gòu)的組成及各構(gòu)件間相對運動關(guān)系。3、繪制機構(gòu)運動簡圖的方法及步驟（1）分析機構(gòu)的實際構(gòu)造和運動情況任選原動件并緩慢轉(zhuǎn)動，根據(jù)各構(gòu)件之間有無相對運動，分清機構(gòu)是由哪些構(gòu)件組成的；按照機構(gòu)運動的傳遞順序，仔細觀察各構(gòu)件之間相對運動的性質(zhì)，從而確定運動副的類型和數(shù)目。（2）合理選擇投影面和原動件位置，作機構(gòu)示意圖選擇恰當?shù)耐队懊?，一般選擇與大多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的平面為視

4、圖平面；合理選擇原動件的一個位置，以便簡單清楚地將機構(gòu)的運動情況正確地表達出來。撇開各構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)形狀，找出每個構(gòu)件上的所有運動副，用簡單的線條聯(lián)接該構(gòu)件上的所有運動副元素來表示每一個構(gòu)件。即用簡單的線條和規(guī)定符號來代表構(gòu)件和運動副，從而在所選投影面上作出機構(gòu)的示意圖。（3）計算機構(gòu)的自由度并檢驗機構(gòu)示意圖是否正確a、機構(gòu)自由度計算公式：F=3n-2PL-PH式中： n機構(gòu)活動構(gòu)件數(shù)PH平面低副個數(shù)PL平面高副個數(shù)b、核對計算結(jié)果機構(gòu)具有確定運動的條件為：機構(gòu)的自由度大于零且等于原動件數(shù)。因本實驗中各機構(gòu)模型均具有確定的運動，故各機構(gòu)計算自由度應(yīng)與其原動件數(shù)相同：否則說明所作示意圖有誤，應(yīng)對

5、機構(gòu)重新進行分析、作示意圖。注意：轉(zhuǎn)動副和移動副雖同為低副，但因其運動性質(zhì)不同，在作示意圖時一定不能混淆互換。可單單通過自由度計算，又不能發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動副與移動副相混淆的錯誤情況，故應(yīng)將所作圖中的各運動副類型與原機構(gòu)進行逐一核對檢查。（4）量取運動尺寸運動尺寸是指與機構(gòu)運動有關(guān)的、能確定各運動副相對位置的尺寸。在原機構(gòu)上量取機構(gòu)的運動尺寸，并將這些尺寸標注在機構(gòu)示意圖上。（5）繪制機構(gòu)運動簡圖選取適當?shù)拈L度比例尺，依照機構(gòu)示意圖，按一定順序進行繪圖，并將比例尺標注在圖上，即為機構(gòu)運動簡圖。長度比例尺的意義如下：例如：某構(gòu)件的長度LAB=1m，繪在圖上的長度AB=1000mm，則長度比例尺為：（6）標

6、注比例尺和運動尺寸，畫斜線表示機架，在原動件上畫箭頭表示運動方向。四、例題繪制出偏心輪機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。1、選擇手柄作為原動件并緩慢轉(zhuǎn)動，根據(jù)各構(gòu)件之間有無相對運動，分清機構(gòu)是由哪些構(gòu)件組成的。在圖1-5（a）中，機構(gòu)由1機架，2手柄（即曲柄，本例中取為原動件），3連桿，4滑塊（即從動件）組成。圖1-5（a） 圖1-5（b）2、從原動件開始，按照機構(gòu)運動的傳遞順序，仔細觀察各構(gòu)件之間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目。在圖1-5（a）中，曲柄2為原動件，則運動傳遞順序為：曲柄2，連桿3，滑塊4?；剞D(zhuǎn)件的回轉(zhuǎn)中心是相對回轉(zhuǎn)表面的幾何中心，而構(gòu)件2可以繞構(gòu)件1的偏心軸A作相對轉(zhuǎn)動

7、，故構(gòu)件3與構(gòu)件2在B點處也組成轉(zhuǎn)動副；構(gòu)件4與構(gòu)件3在C點處又組成轉(zhuǎn)動副；構(gòu)件4沿X-X方向在構(gòu)件1上作相對直線運動，組成移動副。3、合理選擇原動件的一個位置，以便簡單清楚地將機構(gòu)的運動情況正確地表達出來，如圖1-5（b）所示，用規(guī)定的符號和簡單的線條畫出機構(gòu)的示意圖。4、計算機構(gòu)自由度（1）機構(gòu)自由度計算公式：F=3n-2PL-PH本例所作示意圖中，n=3，PL=4，PH=0，代入上式得： F=3n-2PL-PH=3×2-2×4-0=1（2）核對計算結(jié)果觀察各構(gòu)件的運動可知該機構(gòu)的運動是確定的，則機構(gòu)的自由度應(yīng)大于零且等于原動件數(shù)，由計算得：F=1=原動件數(shù)，從而驗證以

8、上所作機構(gòu)示意圖的正確性。5、量取運動尺寸在構(gòu)件2、3上分別量取兩相臨轉(zhuǎn)動副中心之間的距離LAB、LBC；量取轉(zhuǎn)動副A到滑塊運動軌跡X-X之間的距離，并將所量尺寸標注在機構(gòu)示意圖上。6、作圖（略）五、實驗內(nèi)容1選擇一至兩種實際機械模型，順序測量各運動副間的相對位置，繪制機構(gòu)運動簡圖。2計算上述實物或模型的機構(gòu)自由度，并驗證其運動是否確定。3繪制上述實物或模型的結(jié)構(gòu)立體圖。4根據(jù)教材圖5-33、圖5-34的機構(gòu)運動簡圖，用硬紙板（或ABS板）和按扣作出機構(gòu)模型，并用這幾種機構(gòu)構(gòu)想出幾種概念產(chǎn)品。5完成實驗報告。機械模型： 附圖1-1 附圖1-2 附圖1-3 附圖1-4附圖1-5 附圖1-6 附圖

9、1-7一 機構(gòu)運動簡圖測繪及分析實驗報告姓名： 班級： 學號： 成績： 同組者姓名： 日期： （一） 實驗?zāi)康?#160;  （二）所測繪機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖（三）測繪的機構(gòu)運動簡圖（四）機構(gòu)的自由度計算及運動確定性判斷結(jié)果（五）回答思考題1、 機構(gòu)運動簡圖應(yīng)包括哪些內(nèi)容？2、 原動件選取不同、原動件位置不同對繪制機構(gòu)運動簡圖有什么影響？3、 在繪制機構(gòu)運動簡圖時，應(yīng)標注哪些尺寸？（六）收獲和體會二 軸系結(jié)構(gòu)分析與測繪實驗一 實驗?zāi)康?熟悉并掌握軸、軸上零件的結(jié)構(gòu)形式及功用、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；3了解軸承的類型、布置、安裝和調(diào)整方法以及

10、潤滑和密封方式。4培養(yǎng)鍛煉學生綜合運用所學知識的能力。二 實驗設(shè)備1軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析實驗箱。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。2測量及繪圖工具。如300mm鋼板尺、游標卡尺、內(nèi)外卡鉗、鉛筆、三角板等。三 實驗內(nèi)容1指導教師根據(jù)教學要求給每組指定實驗內(nèi)容（圓柱齒輪軸系、小圓錐齒輪軸系和蝸桿軸系）；2分析并測繪軸系部件，畫出軸系部件；3每人編寫出實驗報告。四 實驗步驟1明確實驗內(nèi)容，復(fù)習軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及軸承組合設(shè)計等內(nèi)容；2安裝軸系部件；3觀察與分析軸系的結(jié)構(gòu)特點；4繪制軸系裝配示意圖或結(jié)構(gòu)草圖；5測量一套軸系的主要裝配尺寸（如支承跨距）和零件主要結(jié)構(gòu)尺寸（支座不用測量）；6拆散軸系部件恢復(fù)原狀，整理工具，實驗結(jié)束；7根據(jù)裝配草圖和測量數(shù)據(jù)，繪制軸系部件裝配圖；8編寫實驗報告。五 軸系圖要求盡可能參看教材中有關(guān)軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與分析。圖2-1至圖2-7給出了不同軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。圖2-1 軸系1圖2-2