機械原理實驗指導(dǎo)書

1、目 錄實驗總則1實驗一、平面機構(gòu)運動簡圖繪制和分析2實驗二、機構(gòu)運動創(chuàng)新方案拼接實驗5實驗三、漸開線齒廓的范成原理8實驗四、漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定12實驗五、轉(zhuǎn)子動平衡實驗15實 驗 總 則一、實驗總目的開設(shè)本課程實驗的總目的可歸結(jié)為：1、驗證課堂講授的理論，鞏固概念.2、熟悉實驗設(shè)備，掌握實驗的基本技能。3、培養(yǎng)認真細致、一絲不茍的工作作風(fēng)。4、培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計和機械創(chuàng)新能力,使學(xué)生掌握實驗方案的擬定、測試原理和方法.為實現(xiàn)上述總目的，要教育學(xué)生提高認識，克服重理論輕實踐的思想。把做實驗當成是學(xué)好一門課程不可缺少的環(huán)節(jié)，當成是理論聯(lián)系實際的開端，當成是今后從事技術(shù)工作的基礎(chǔ)。對教師來講

2、，指導(dǎo)實驗要緊扣每個實驗的具體要求，抓住重點，循循善誘。二、實驗總規(guī)定1、認真閱讀實驗指導(dǎo)書中有關(guān)內(nèi)容，明確本次實驗的目的、原理和步驟等。教師在實驗前要進行檢查和提問。2、實驗室中除本次實驗所用設(shè)備、儀器和工具外，其他東西不得亂動。3、對設(shè)備、儀器和工具的性能不熟悉時，不要盲目操作，要注意安全。4、聽從教師指導(dǎo)，仔細觀察、測量和記錄，獨立完成實驗，認真寫出實驗報告。5、實驗中，如設(shè)備、儀器出現(xiàn)故障，應(yīng)立即停止操作，并報告指導(dǎo)教師處理。6、實驗完畢，應(yīng)將設(shè)備、工具等擦拭干凈，恢復(fù)原位。實驗一 平面機構(gòu)運動簡圖繪制和分析一、目的1、初步掌握正確繪制一般平面機構(gòu)運動簡圖的方法和技能。2、應(yīng)用計算機構(gòu)

3、自由度的方法分析平面機構(gòu)運動的確定性。二、設(shè)備和工具1、各種典型機構(gòu)的實物和模型。2、鋼板尺、鋼卷尺、內(nèi)外卡鉗、量角器。3、學(xué)生自備紙、筆等文具。三、原理任何機器和機構(gòu)都是由若干構(gòu)件和運動副組合而成的。從運動學(xué)的觀點來看，機構(gòu)的運動特性僅與構(gòu)件的數(shù)目、運動副的數(shù)目、種類、相對位置有關(guān)。此外，機構(gòu)運動特性與原動件也有關(guān)系，因此，可以撇開構(gòu)件的實際外形和運動副的具體構(gòu)造，而用統(tǒng)一規(guī)定的符號（參閱教材或GB4460-84）表示構(gòu)件和運動副，按一定的比例尺表示運動副的相對位置，繪出機構(gòu)運動簡圖。四、步驟1、使被測的機器或機構(gòu)模型運動起來，從原動件開始，循著運動傳遞的路線仔細觀察機構(gòu)的運動，分清各運動單

4、元，確定構(gòu)件的數(shù)目。2、根據(jù)相聯(lián)接兩構(gòu)件的接觸情況及相對運動的特點，確定各運動副的種類。3、選定最能清楚地表達各構(gòu)件相互關(guān)系的面為投影面，選定原動件的位置，按構(gòu)件聯(lián)接的順序，用規(guī)定的符號在草紙上以目測的比例畫出機構(gòu)示意圖兩張。在構(gòu)件旁標注數(shù)字1、2、3，在運動副旁標注字母A、B、C。4、仔細測量與機構(gòu)運動有關(guān)的尺寸（如轉(zhuǎn)動副間的中心距、移動副導(dǎo)路的位置或角度等），按規(guī)定的比例尺畫出機構(gòu)運動簡圖兩張。長度比例尺構(gòu)件實際長度（mm）AB構(gòu)件圖上長度(mm)5、分析機構(gòu)運動的確定性，即計算機構(gòu)的自由度并與實際機構(gòu)的自由度相對照，若與實際情況不符，要找出原因及時改正。五、測繪結(jié)果及分析六、思考題1、一

5、張正確的機構(gòu)運動簡圖應(yīng)包括哪些必要的內(nèi)容？2、繪制機構(gòu)運動簡圖時，原動件的位置能否任意選定？會不會影響運動簡圖的正確性？3、自由度大于或小于原動件數(shù)時會產(chǎn)生什么后果？附：實驗報告填寫內(nèi)容一、實驗?zāi)康?二、實驗設(shè)備 三、實驗原理 四、實驗步驟五、測繪結(jié)果及分析（將下表畫在實驗報告上并完成）編 號名 稱機構(gòu)示意圖自由度計算活動構(gòu)件數(shù)=低副數(shù)=高副數(shù)=自由度數(shù)=原動件數(shù)=編 號名 稱機構(gòu)運動簡圖自由度計算比例尺=活動構(gòu)件數(shù)=低副數(shù)=高副數(shù)=自由度數(shù)=原動件數(shù)=編 號名 稱機構(gòu)示意圖自由度計算活動構(gòu)件數(shù)=低副數(shù)=高副數(shù)=自由度數(shù)=原動件數(shù)=編 號名 稱機構(gòu)運動簡圖自由度計算比例尺=活動構(gòu)件數(shù)=低副數(shù)=

6、高副數(shù)=自由度數(shù)=原動件數(shù)=以上所畫圖中，如有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束應(yīng)在圖中指明。六、回答思考題實驗二 機構(gòu)運動創(chuàng)新方案拼接實驗一、實驗?zāi)康?加深學(xué)生對機構(gòu)組成原理的認識；進一步了解機構(gòu)組成及其運動特征；2訓(xùn)練學(xué)生的工程實踐動手能力；3培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和綜合設(shè)計的能力。二、實驗原理任何機構(gòu)都是由自由度為零的若干桿組，依次聯(lián)接到原動件（或已經(jīng)形成的簡單的機構(gòu)）和機架上的方法所組成。三、實驗方法與步驟1、掌握實驗原理。2、熟悉實驗設(shè)備的硬件組成及零件功能。3、自擬機構(gòu)運動方案或選擇指導(dǎo)書中提供的機構(gòu)運動方案作為拼接實驗內(nèi)容。4、將所選定的機構(gòu)運動方案根據(jù)機構(gòu)組成原理按桿組進行正確拆分。5、正

7、確拼裝桿組。6、將桿組按運動的傳遞順序依次接到原動件和機架上。四、正確拼裝桿組根據(jù)擬定的機構(gòu)運動學(xué)尺寸，利用機械運動創(chuàng)新方案拼接實驗臺提供的零件按機構(gòu)運動的傳遞順序進行拼接。拼接時，首先要分清機構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的運動平面，并且使各構(gòu)件的運動在相互平行的平面內(nèi)進行，其目的是避免各運動構(gòu)件發(fā)生干涉。然后，以機架鉛垂面為參考面，所拼接的構(gòu)件以原動構(gòu)件起始，依運動傳遞順序?qū)⒏鳁U組由里（參考面）向外進行拼接。凸輪副的聯(lián)接 圖21 凸輪副的聯(lián)接圖安裝步驟：1.根據(jù)機構(gòu)要求選擇零件； 2.將軸安裝在機架的合適位置； 3.安裝輪、桿件； 4.調(diào)整支架、各軸之間的距離； 5.緊固各部件； 6.檢查各轉(zhuǎn)動件是否轉(zhuǎn)

8、動正常；五、實驗內(nèi)容下列各種機構(gòu)均選自于工程實踐。根據(jù)機構(gòu)運動簡圖，任選一個機構(gòu)運動方案進行拼接設(shè)計實驗。1、自動車床送料機構(gòu)結(jié)構(gòu)說明：由凸輪與連桿組合而成的組合式機構(gòu)。工作特點：一般凸輪為主動件，能夠?qū)崿F(xiàn)較復(fù)雜的運動規(guī)律。應(yīng)用舉例：自動車床送料及進刀機構(gòu)。圖22所示，由平底直動從動件盤狀凸輪機構(gòu)與連桿機構(gòu)組成。當凸輪轉(zhuǎn)動時，推動桿5往復(fù)移動，通過桿4與擺桿3及滑塊2帶動從動件1（推料桿）作周期性往復(fù)直線運動。 圖22 自動車床送料機構(gòu) 圖23 雙向加壓機構(gòu)思考題：機架E的位置對系統(tǒng)力學(xué)和運動學(xué)的影響？2、雙向加壓機構(gòu)應(yīng)用舉例：齒輪連桿機構(gòu)，圖23所示為用于打包機中的雙向加壓機構(gòu)。擺桿6為主動

9、件，通過滑塊5帶動齒條4往復(fù)移動，使齒輪1回轉(zhuǎn)。與齒輪1嚙合的齒條2、3的移動方向相反，以完成緊包的動作。思考題：設(shè)計使桿6擺動的機構(gòu)并對比采用B點曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)越性？3、兩側(cè)停歇的移動機構(gòu)結(jié)構(gòu)說明：圖24所示機構(gòu)由六桿機構(gòu)ABCDEFG和曲柄滑塊GHI串聯(lián)組合而成，六桿機構(gòu)的從動桿FG與GH固接，并成為GHI機構(gòu)的主動件。這是利用連桿BC上E點的軌跡如細線所示，其上弧段mn和mn弧段均與半徑r的圓弧很接近，圓弧中心分別為F和F。今在的垂直平分線上取一點G作為機架，以為搖桿5，以為連桿4，則當E點運動到弧段、mn和弧段mn上時，搖桿5在和兩極限位置近似停歇。 圖24 兩側(cè)停歇的移動機構(gòu) 圖2

10、5曲柄滑動塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)的組合工作特點：主動曲柄1作勻速轉(zhuǎn)動，連桿上的E點作平面復(fù)雜運動，當運動到mn或mn近似為圓弧段時，鉸鏈F或F處于曲率中心，保持靜止狀態(tài)，擺桿6近似停歇，從而實現(xiàn)滑塊7往復(fù)上下限位置時的近似停歇。應(yīng)用舉例：可用于紡織機械的噴氣織機開口機構(gòu)中，滑塊7作為綜框，它要上、下極限位置時需停歇一段時間以便引入緯紗。思考題：產(chǎn)生停歇時各構(gòu)件長度應(yīng)為多少？要求速度分析。4、曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)說明：圖25所示機構(gòu)由偏置曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)串聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定齒條，上齒條作往復(fù)移動。工作特點：此組合機構(gòu)最重要的特點是上齒條的行程比齒輪3的鉸接中心點

11、C的行程大一倍。此外，由于齒輪中心C的軌跡對于點A偏置，所以上齒條和往復(fù)運動有急回特性。當主動件曲柄1轉(zhuǎn)動時，通過連桿2推動齒輪3與上、下齒條嚙合傳動。下齒條5固定，上齒條4作往復(fù)移動，齒條移動行程H=4R（R為齒輪3的半徑）。若將齒輪改用雙聯(lián)齒輪3和3，半徑分別為r3和r3。齒輪3與固定齒條嚙合，齒輪3與移動齒條嚙合，其行程為，由此可見，當r3r3時，H4R，故采用此種機構(gòu)可實現(xiàn)行程放大。 圖26 多桿放大行程機構(gòu)5、多桿放大行程機構(gòu)結(jié)構(gòu)說明：圖26所示，由曲柄搖桿機構(gòu)1-2-3-6與導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)3-4-5-6組成六桿機構(gòu)。曲柄1為主動件，從動件5作往復(fù)移動。工作特點：主動件1的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換

12、為從動件5的往復(fù)移動。如果采用曲柄滑塊機構(gòu)來實現(xiàn)，則滑塊的行程受到曲柄長度的限制。而該機構(gòu)在同樣曲柄長度條件下能實現(xiàn)滑塊的大行程。應(yīng)用舉例：用于梳毛機堆毛板傳動機構(gòu)。思考題：在構(gòu)件尺寸確定的情況下最大行程與何因素相關(guān)？6、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿與凸輪速度倍增機構(gòu)結(jié)構(gòu)說明：圖27所示，曲柄1為主動件，凸輪3和導(dǎo)桿2固聯(lián)。工作特點：當曲柄1從圖示位置順時針轉(zhuǎn)過90°時，導(dǎo)桿和凸輪一起轉(zhuǎn)過180°。假設(shè)凸輪轉(zhuǎn)軸與曲柄軸同心即為復(fù)合鉸鏈，當曲柄1從圖示位置順時針轉(zhuǎn)過90°時，從動件4移動距離為S，在壓力角許用值相同的條件下，后者凸輪的尺寸要增大一倍左右。圖2-7所示機構(gòu)常用于凸輪升程較

13、大，而升程角受到某些因素的限制不能太大的情況。該機構(gòu)制造安裝簡單，工作性能可靠。 要求：繪制凸輪或構(gòu)件4的速度曲線。 圖27 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿與凸輪速度倍增機構(gòu) 圖28鑄錠送料機構(gòu)7、鑄錠送料機構(gòu)結(jié)構(gòu)說明：圖28所示，滑塊為主動件，通過連桿2驅(qū)動雙搖桿ABCD，將從加熱爐出料的鑄錠（工件）送到下一道工序。工作特點：圖中實線位置為爐鑄錠進入裝料器4中，裝料器4即為雙搖桿機構(gòu)ABCD中的連桿BC，當機構(gòu)運動到虛線位置時，裝料器4翻轉(zhuǎn)180°把鑄錠卸放到下一道工序的位置。應(yīng)用舉例：加熱爐出料設(shè)備，加工機械的上料設(shè)備等。要求：根據(jù)各構(gòu)件極限尺寸設(shè)計工件翻轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)。六、機構(gòu)組成原理的拼接設(shè)計實驗報告

14、1、繪制實際拼裝的機構(gòu)運動方案簡圖，并在簡圖中標識實測所得的機構(gòu)運動學(xué)尺寸。2、簡要說明機構(gòu)桿組的拆組過程，并畫出所拆桿組簡圖。3、根據(jù)你所拆分的桿組，按不同的順序進行排列桿組，可能組合的機構(gòu)運動方案有哪一些？要求用簡圖表示出來，就運動傳遞情況作方案比較，并簡要說明理由。實驗三 漸開線齒廓的范成原理一、目的1、了解用范成法加工漸開線齒輪齒廓的原理；2、了解用上述方法加工時，齒廓產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因及避免根切的方法；3、了解刀具徑向變位對齒輪齒形和幾何尺寸的影響。二、設(shè)備和工具1、齒輪范成儀；2、學(xué)生自備繪A4圖紙、圓規(guī)、三角板、剪刀、鉛筆(或圓珠筆)、計算器。三、原理范成法是根據(jù)一對漸開線齒輪（

15、或齒輪與齒條）相互嚙合時，其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來切制齒輪的一種方法。如果把其中的一個齒輪(或齒條)作成刀具，另一個當作齒坯，使兩者作純滾動，則在各個瞬時所畫刀刃位置的包絡(luò)線，便在齒坯上形成了漸開線齒廓。為了能清楚地觀察到刀刃相對齒坯的各個位置形成包絡(luò)線的過程，通常用齒輪范成儀進行范成實驗。范成儀的結(jié)構(gòu)型式較多，例如刀具與齒坯間的傳動方式有摩擦傳動、鋼絲繩傳動和齒輪齒條嚙合傳動等，但基本原理是保證刀具與齒坯作純滾動，這一點是相同的。鋼絲繩傳動的齒輪范成儀，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，繪圖紙表示齒坯，固接在托盤1上，齒條刀具2安裝在溜板4的徑向?qū)Р壑校缮舷抡{(diào)節(jié)，用鎖緊螺母5固定。溜板4安裝在機

16、架3的水平導(dǎo)槽中，齒條刀具2可隨4作水平移動。鋼絲7將托盤1和齒條刀具2聯(lián)系起來，鋼絲圓弧代表被加工齒輪的分度圓，它與刀具節(jié)線E兩者作純滾動。在圖3-1中，刀具中線與節(jié)線E重合。通過調(diào)節(jié)齒條刀具相對齒坯的徑向位置，可以范成出標準齒輪和變位齒輪的齒廓。圖3-11-圖紙托盤；2-齒條刀具；3-機架；4-溜板；5-鎖緊螺母；6-調(diào)節(jié)螺釘7-鋼絲；8-定位銷；9-壓板；10-鎖緊螺母；11-半圓盤四、步驟1在繪圖紙上按照指導(dǎo)教師給出的齒輪參數(shù)，計算并繪出標準齒輪的齒根圓、基圓、分度圓、齒頂圓和變位齒輪的齒根圓、齒頂圓(變位系數(shù)x值由指導(dǎo)教師給出或者按不根切的最小變位系數(shù)確定)。用剪刀沿比齒頂圓稍大一些

17、的圓周剪下得到齒坯。2繪制標準齒輪齒廓(參看圖3-1)(1)將齒坯安裝到托盤1上，注意兩者圓心重合。(2)調(diào)整齒條刀具2的徑向位置，使刀具中線與齒坯分度圓相切。(3)將齒條刀具推至左(或右)極限位置，用筆在齒坯上畫出齒條刀具的齒廓線，然后向右(或左)每次移動刀具約3至5mm畫一次刀具齒廓線，直到繪出2至3個完整的齒廓為止。這些齒廓的包絡(luò)線即為標準漸開線齒輪的齒廓，如圖32所示：圖3-23觀察根切現(xiàn)象4繪制變位齒輪齒廓(1)將齒坯相對齒條刀具轉(zhuǎn)動120°，重新安裝齒坯。(2)調(diào)整刀具徑向位置，使齒條刀具中線相對于繪制標準齒輪時的位置后移xm距離(正變位)或前移xm距離(負變位)。(3)

18、按繪制標準齒輪齒廓的步驟，繪出有2至3個完整齒的變位齒輪齒廓。圖3-3為正變位齒廓。(4)觀察繪得的齒廓并與標準齒輪的齒廓作對照和分析。五、實驗結(jié)果已知數(shù)據(jù)： 基本參數(shù) m = 20 ，= 20 ，z= 8 ，C*=0.25 圖3-3六、思考題1用同把齒條刀具加工標準齒輪和變位齒輪時，定性比較下述幾何參數(shù)和尺寸的變化：m、da、d、df、db、ha、hf、s、e和p。2根切現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的?避免根切可采取哪些措施?附：實驗報告填寫內(nèi)容一、實驗?zāi)康?二、實驗設(shè)備 三、實驗原理 四、實驗步驟五、實驗結(jié)果（將下表畫在實驗報告上并完成）齒廓范成圖（貼在另一頁紙上）序號項 目計 算 公 式計 算 結(jié) 果

19、標準齒輪變位齒輪正變位負變位1分度圓直徑d = mz2變位量變位量 = xm3齒根圓直徑df = m(z-2ha*-2c*+2x)4齒頂圓直徑da = m(z+2ha*+2x)5基圓直徑db = mzCOS6齒距p = m7分度圓齒厚s = 8分度圓齒槽寬e = 六、回答思考題實驗四 漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定一、目的1掌握用簡單量具測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法；2加深理解漸開線的性質(zhì)及齒輪各參數(shù)之間相互關(guān)系的知識。二、設(shè)備和工具1被測齒輪兩個，齒數(shù)各為奇、偶數(shù)；2游標讀數(shù)精度為0.02mm的游標卡尺；3機械零件設(shè)計手冊；4學(xué)生自備計算器及紙、筆等文具。 圖4-1三、原理1測定模數(shù)m

20、和壓力角如圖41所示，當量具的測足在被測齒輪上跨k個齒時，其公法線長度為：Wk = (k - 1) pb + sb同理，若跨k+1個齒時，其公法線長度應(yīng)為：Wk+1 = kpb + sb所以 Wk+1 - Wk = pb （41）又因 pb = m cos pb Wk+1-Wk所以 m= = （42）cos cos式中pb為被測齒輪的基圓齒距，可從式(3-1)求得。從齒輪標準可以知道，可能是15°，也可能是20°，故分別用15°和20°代入式(4-2)算得兩個模數(shù)，其數(shù)值最接近于標準模數(shù)的一組m和，即是被測齒輪的模數(shù)m和 壓力角。為了使量具的測足能保證與

21、齒廓的漸開線部分相切，所需的跨齒數(shù)k不能隨意定。它受齒數(shù)、壓力角和變位系數(shù)等多種因素的影響，實驗時可初步參照表4l查出。表4-1z12181927283637454654556364727381k234567892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，所以它的公法線長度與標準齒輪的公法線長度也就不相等。兩者之差就是公法線長度的增量，它等于2xmsin。設(shè)Wk為被測齒輪跨k個齒的公法線長度，Wk'為同樣m、z和的標淮齒輪跨k個齒的公法線長度則 Wk- Wk'=2xmsin即 （43）式中：Wk'可從機械零件設(shè)計手冊中查得，代入式(4-3)即可求出變位系數(shù)

22、x。3測定齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*為了測定ha*和c*，應(yīng)先測出齒根圓直徑df。對于齒數(shù)為偶數(shù)的齒輪，df可用游標卡尺直接測出。對于齒數(shù)為奇數(shù)的齒輪，則需用間接法進行測量。由圖42df=Dk+2H由此可求得齒根高hf的測定值而齒根高的計算公式 (44)其中僅和為未知。因為不同齒制的和都是已知的標準值，故以正常齒制的 =1、=0.25和短齒制的0.8、 =03兩組標準值分別代入式(44)，看何者最接近于的測定值，則那一組的和即為所求。圖44四、步驟1數(shù)出齒數(shù)，按表41查取跨齒數(shù)。2每個齒輪選三個位置測出公法線長度Wk+1、Wk，齒根圓直徑df，取其平均值作為測量，按有關(guān)公式逐個計算齒輪的參

23、數(shù)并記入實驗報告中。五、測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果六、思考題1測量齒輪公法線長度的公式Wk=(k-1)pb+Sb是依據(jù)漸開線的哪條性質(zhì)推導(dǎo)而得的？2齒厚的上、下偏差均為負值，所以實際測到的公法線長度比理論值略小，會影響變位系數(shù)x測量的精確性，在生產(chǎn)實際中對此應(yīng)如何加以處理?3兩個齒輪的參數(shù)測定后，怎樣判斷它們能否正確嚙合?如能，又怎樣判斷它們的傳動類型?附：實驗報告填寫內(nèi)容一、實驗?zāi)康?二、實驗設(shè)備 三、實驗原理 四、實驗步驟五、測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果（將下表畫在實驗報告上并完成）（一）測量數(shù)據(jù)齒輪編號zk測量次數(shù)123平均值123平均值wk(mm)Wk+1(mm)df(mm)（二） 計算結(jié)果項 目計 算

24、 公 式計 算 結(jié) 果pbPb = wk+1-wkPb1 =Pb2 =m和aPbm = cos am1 =a1 =m2 =a2 =wk查機械零件設(shè)計手冊Wk1 =Wk2 =xwk-wkx = 2m sinax1 =x2 =hfmz-dfhf = 2hf1 =hf2 =h*a和c*hf = m(h*a+c*-x)h*a1 =c*1 =h*2 =c*2 =六、回答思考題實驗五 轉(zhuǎn)子動平衡實驗一實驗?zāi)康?鞏固轉(zhuǎn)子動平衡知識，加深轉(zhuǎn)子動平衡概念的理解：2掌握剛性轉(zhuǎn)子動平衡實驗的原理及基本方法。二實驗設(shè)備與工具1CS-DP-10型動平衡試驗機：2試件(試驗轉(zhuǎn)子)；3天平；4平衡塊(若干)及橡皮泥(少許)

25、。三實驗原理與方法本實驗采用的CS-DP-10型動平衡試驗機的簡圖如圖51所示。待平衡的試件1安放在框形擺架的支承滾輪上，擺架的左端與工字形板簧3固結(jié)，右端呈懸臂。電動機4通過皮帶帶動試件旋轉(zhuǎn)，當試件有不平衡質(zhì)量存在時，則產(chǎn)生的離心慣性力將使擺架繞工字形板簧做上下周期性的微幅振動，通過百分表5可觀察振幅的大小。 1轉(zhuǎn)子試件 2擺架 3工字形板簧 4電動機 5百分表 6補償盤 7差速器 8蝸桿圖51 CS-DP-10型動平衡試驗機簡圖試件的不平衡質(zhì)量的大小和相位可通過安裝在擺架右端的測量系統(tǒng)獲得。這個測量系統(tǒng)由補償盤6和差速器7組成。差速器的左端為轉(zhuǎn)動輸入端(n1)通過柔性聯(lián)軸器與試件聯(lián)接，右端

26、為輸出端(n3)與補償盤聯(lián)接。差速器由齒數(shù)和模數(shù)相同的三個圓錐齒輪和一個蝸輪(轉(zhuǎn)臂H)組成。當轉(zhuǎn)臂蝸輪不轉(zhuǎn)動時：n3nl，即補償盤的轉(zhuǎn)速n3與試件的轉(zhuǎn)速nl大小相等轉(zhuǎn)向相反；當通過手柄搖動蝸桿8從而帶動蝸輪以nH轉(zhuǎn)動時，可得出：n32nH-nl，即n3n1，所以搖動蝸桿可改變補償盤與試件之間的相對角位移。圖52所示為動平衡機工作原理圖，試件轉(zhuǎn)動后不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力F=2mr，它可分解為垂直分力Fy和水平分力Fx，由于平衡機的工字形板簧在水平方向(繞y軸)的抗彎剛度很大，所以水平分力Fx對擺架的振動影響很小，可忽略不計。而在垂直方向(繞x軸)的抗彎剛度小，因此在垂直分力產(chǎn)生的力矩M=Fy

27、·l=2mrlsin 的作用下，擺架產(chǎn)生周期性上下振動。圖52動平衡機工作原理圖由動平衡原理可知，任一轉(zhuǎn)子上諸多不平衡質(zhì)量，都可以用分別處于兩個任選平面I、內(nèi)，回轉(zhuǎn)半徑分別為r1、r1，相位角分別為.，的兩個不平衡質(zhì)量來等效。只要這兩個不平衡質(zhì)量得到平衡，則該轉(zhuǎn)子即達到動平衡。找出這兩個不平衡質(zhì)量并相應(yīng)的加上平衡質(zhì)量(或減去不平衡質(zhì)量)就是本試驗要解決的問題。設(shè)試件在圓盤I、II各等效著一個不平衡質(zhì)量m，和m，對x軸產(chǎn)生的慣性力矩為： Mt0 ；Mn=2 mrlsin( t )擺架振幅y大小與力矩M的最大值成正比： y2 mrl；而不平衡質(zhì)量m產(chǎn)生的慣性力以及皮帶對轉(zhuǎn)子的作用力均通過

28、x軸，所以不影響擺架的振動，因此可以分別平衡圓盤和圓盤I。本實驗的基本方法是：首先，用補償盤作為平衡平面，通過加平衡質(zhì)量和利用差速器改變補償盤與試件轉(zhuǎn)子的相對角度，來平衡圓盤II上的離心慣性力，從而實現(xiàn)擺架的平衡；然后，將補償盤上的平衡質(zhì)量轉(zhuǎn)移到圓盤上，再實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的平衡。具體操作如下：在補償盤上帶刻度的溝槽端部加一適當?shù)馁|(zhì)量，在試件旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下?lián)u動蝸桿手柄使蝸輪轉(zhuǎn)動(正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))，從而改變補償盤與試件轉(zhuǎn)子的相對角度，觀察百分表振動使其達到最小，停止轉(zhuǎn)動手柄。(搖動手柄要講究方法：蝸桿安裝在機架上，蝸輪安裝在擺架上，兩者之間有很大間隙。蝸桿轉(zhuǎn)動一定角度后，稍微反轉(zhuǎn)一下，脫離與蝸輪的接觸，這樣才能

29、使擺架自由振動，這時觀察振幅。通過間歇性地使蝸輪向前轉(zhuǎn)動和觀察振幅變化，最終可找到振幅最小的位置。)停機后在溝槽內(nèi)再加一些平衡質(zhì)量，再開機左右轉(zhuǎn)動手柄，如振幅已很小(百分表擺動±12格)可認為擺架已達到平衡。亦可將最后加在溝槽內(nèi)的平衡質(zhì)量的位置沿半徑方向作一定調(diào)整，來減小振幅。將最后調(diào)整到最小振幅的手柄位置保持不動，停機后用手轉(zhuǎn)動試件使補償盤上的平衡質(zhì)量轉(zhuǎn)到最高位置。由慣性力矩平衡條件可知，圓盤上的不平衡質(zhì)量m必在圓盤的最低位置。再將補償盤上的平衡質(zhì)量mp' 按力矩等效的原則轉(zhuǎn)換為位于圓盤上最高位置的平衡質(zhì)量mp，即可實現(xiàn)試件轉(zhuǎn)子的平衡。根據(jù)等效條件有： mprplmp'rp' l p rp' l pmpmp' (51) rpl式中各半徑和長度含義見圖52，其中rp=70mm，l210mm，l p 550rnm。而rp'由補償盤溝槽上的刻度讀出。補償盤上若有多個平衡質(zhì)量，且裝加半徑不同，可將每一平衡質(zhì)量分別等效后求和。在平衡了圓盤后，將試件轉(zhuǎn)子從平衡機上取下，重新安裝成以圓盤為驅(qū)動輪，再按上述方法求出圓盤