《機(jī)械原理》實驗指導(dǎo)書

《機(jī)械原理》課程課程編號：428014實驗指導(dǎo)書主撰人：聶時君審核人：朱連池單位：通信與控制工程系二O一三年五月目 錄實驗一、實驗二、實驗三實驗四、實驗五、

機(jī)構(gòu)認(rèn)知漸開線齒廓的范成實驗剛性轉(zhuǎn)子的動平衡實驗注：紅色標(biāo)記為本學(xué)期我們所要做的實驗項目，請大家寫好預(yù)習(xí)實驗報告。前 言實驗總體目標(biāo)通過實驗教學(xué)，應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：鞏固本課程所要求的基本理論知識，加強(qiáng)實踐認(rèn)識，提高實踐能力；技術(shù)。適用專業(yè)年級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)2年級實驗課時分配實驗項目實驗項目實驗要求實驗類型每組人數(shù)實驗學(xué)時實驗一預(yù)習(xí)實驗報告驗證12實驗二預(yù)習(xí)實驗報告綜合12實驗三預(yù)習(xí)實驗報告設(shè)計12實驗四預(yù)習(xí)實驗報告綜合12實驗五預(yù)習(xí)實驗報告綜合32實驗環(huán)境主要面向機(jī)械專業(yè)開展機(jī)械基礎(chǔ)實驗與機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計及制作的實踐教學(xué)。機(jī)械原理實驗室包括“常用機(jī)構(gòu)陳列柜參觀及創(chuàng)新設(shè)計盒功用熟悉”、“機(jī)構(gòu)運動簡圖測繪分析”、“漸開線齒闊范成原理”、“基本機(jī)構(gòu)運動參數(shù)測量與分析”、“回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動平衡”等。實驗總體要求首先，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗教材，明確實驗的目的與要求，掌握與實驗相關(guān)的理論知識，了解要做實驗對象的內(nèi)容；其次，了解實驗所用的設(shè)備和儀器，實驗時了解使用方法和操作過程，實驗后對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本課程的重點、難點及教學(xué)方法建議機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用，重點認(rèn)知真實機(jī)器上的常見機(jī)構(gòu)及其作用。度數(shù)與原動件數(shù)的關(guān)系。加深對機(jī)構(gòu)組成原理的認(rèn)識，進(jìn)一步了解機(jī)構(gòu)組成及其運動特性；提高工程實踐維和培養(yǎng)動手能力。掌握齒輪范成加工原理和齒輪參數(shù)的測量方法。機(jī)的原理結(jié)構(gòu)。實驗一 機(jī)構(gòu)運動簡圖的測繪和分析一、實驗?zāi)康牧私鈾C(jī)器的組成；了解常見機(jī)構(gòu)的類型、特點、用途、基本原理以及運動特性，對機(jī)構(gòu)有一個全面的感性認(rèn)識；培養(yǎng)對機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)興趣。二、實驗主要設(shè)備及使用要求機(jī)械原理陳列柜三、實驗原理、方法和手段機(jī)器是由各種各樣的機(jī)構(gòu)組成，機(jī)構(gòu)是機(jī)器的運動部分，即剔除了與運動無關(guān)的因素而抽象出來的運動模型。機(jī)械原理課程就是研究機(jī)構(gòu)的課程，它以高等數(shù)學(xué)、普通物理、機(jī)械制圖和理論力學(xué)等課程為基礎(chǔ)。通過機(jī)構(gòu)認(rèn)知了解常用機(jī)構(gòu)的組成、運動轉(zhuǎn)換形式以及在實際機(jī)械中的應(yīng)用情況，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。四、實驗內(nèi)容與步驟1、了解機(jī)器的組成、機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)運動簡圖的表達(dá)2、了解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本知識鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型單移動副四桿機(jī)構(gòu)的類型平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3、了解凸輪機(jī)構(gòu)的基本知識凸輪機(jī)構(gòu)的類型凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4、了解齒輪機(jī)構(gòu)的基本知識齒輪機(jī)構(gòu)的組成齒輪機(jī)構(gòu)的分類漸開線齒輪的參數(shù)及齒形5、了解輪系的而基本知識6、了解間歇運動機(jī)構(gòu)的基本知識棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪式間歇機(jī)構(gòu)7、了解組合機(jī)構(gòu)的基本知識機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合8、了解空間連桿機(jī)構(gòu)的基本知識五、思考題鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是如何進(jìn)行分類的？就各種類型舉出一個應(yīng)用實例。特性。漸開線齒輪的主要參數(shù)有哪些？簡要說明各參數(shù)對輪齒產(chǎn)生的影響。1~2個實例，說明輪系在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。六、注意事項及其它說明1、復(fù)習(xí)教材有關(guān)內(nèi)容，理解常見機(jī)構(gòu)組成的相關(guān)原理。2、預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書中關(guān)于常見機(jī)構(gòu)的類型、特點及用途。3、寫出預(yù)習(xí)實驗報告。要求寫出目的、實驗儀器用具、相應(yīng)實驗原理，詳細(xì)的實驗步驟。實驗二 機(jī)構(gòu)運動簡圖的測繪和分析一、實驗?zāi)康臋C(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類。項。有關(guān)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的知識。二、實驗主要設(shè)備及使用要求1、各種機(jī)構(gòu)模型。2、鋼板尺、卷尺、卡尺、角度尺。3、鉛筆、橡皮、三角板、圓規(guī)及草稿紙(此項自帶)。三、實驗原理、方法和手段從運動學(xué)觀點來看機(jī)構(gòu)的運動僅與組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運動副的數(shù)目、種類以及它們之間的相互位置有關(guān)，而與構(gòu)件的復(fù)雜外形、斷面大小、運動副的構(gòu)造無關(guān)，為了簡單明了的表示一個機(jī)構(gòu)的運動情況、可以不考慮那些與運動無關(guān)的因素(機(jī)構(gòu)外形，斷面尺寸、運動副的結(jié)構(gòu))。而用一些簡單的線條和所規(guī)定的符號表示構(gòu)件和運動副(規(guī)定符號見教材表2-1)并按一定的比例表示各運動副的相對位置，以表明機(jī)構(gòu)的運動特性。四、實驗內(nèi)容與步驟1、緩慢轉(zhuǎn)動被測機(jī)構(gòu)的原動件、找出從原動件到工作部分的機(jī)構(gòu)傳動路線。2、由機(jī)構(gòu)的傳動路線找出構(gòu)件數(shù)目、運動副的種類和數(shù)目。3、合理選擇投影平面，選擇原則：對平面機(jī)構(gòu)運動平面即為投影平面。對其它機(jī)構(gòu)選擇大多數(shù)構(gòu)件運動的平面作為投影平面。4、在草稿紙上徒手按規(guī)定的符號及構(gòu)件的聯(lián)接順序。逐步畫出機(jī)構(gòu)運動簡圖的草圖，然后用數(shù)字標(biāo)注各構(gòu)件的序號，用英文字母標(biāo)注各運動副。5、仔細(xì)測量機(jī)構(gòu)的運動學(xué)尺寸、如回轉(zhuǎn)副的中心距和移動副導(dǎo)路間的相對位置、標(biāo)注在草圖上。6、在圖紙上任意確定原動件的位置、選擇合適的比例尺把草圖畫成正規(guī)的運動簡

L ABL AB式中：L——比例尺(單位：米／毫米)LAB——構(gòu)件的實際長度(單位：米)AB——圖紙上表示構(gòu)件的長度(單位：毫米)7、分析機(jī)構(gòu)運動的確定性。計算機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，并將結(jié)果與實際機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)相對照，若與實際情況不符，要找出原因及時改正。五、思考題編號機(jī)構(gòu)名稱編號機(jī)構(gòu)名稱比例尺(m/mm)機(jī)F=3n-2PL-PH機(jī)構(gòu)構(gòu)=3×()-2×()-()運運=動動的原動件數(shù)：簡確圖定運動是否確定：性編號機(jī)構(gòu)名稱比例尺(m/mm)機(jī)機(jī)構(gòu)F=3n-2PL-PH構(gòu)運=3×()-2×()-()運動=動的簡確原動件數(shù)：圖定性運動是否確定：編號編號機(jī)構(gòu)名稱比例尺(m/mm)機(jī)F=3n-2PL-PH=3×()-2×()-()機(jī)構(gòu)構(gòu)=運動運的確動原動件數(shù)：定性簡圖運動是否確定：編號機(jī)構(gòu)名稱比例尺(m/mm)機(jī)F=3n-2PL-PH構(gòu) =3×()-2×()-()機(jī)運=構(gòu)動運的原動件數(shù)：動確簡定運動是否確定：圖性思考題解答一張正確的機(jī)構(gòu)運動簡圖應(yīng)包括哪些必要的內(nèi)容？繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖時，原動件位置能否任意選定？會不會影響運動簡圖的正確性？機(jī)構(gòu)自由度大于或小于原動件數(shù)時會產(chǎn)生什么結(jié)果？六、注意事項及其它說明1、復(fù)習(xí)教材有關(guān)內(nèi)容，理解機(jī)構(gòu)運動簡圖繪制的相關(guān)原理，運動副的類型和特點。熟悉運動簡圖繪制的全過程。2、預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書關(guān)于各運動模型的使用方法及注意事項。3、寫出預(yù)習(xí)實驗報告。要求寫出目的、實驗儀器用具、相應(yīng)實驗原理，詳細(xì)的實驗步驟。實驗三 漸開線齒廓的范成實驗一、實驗?zāi)康倪^程；方法；分析、比較漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的異同點。二、實驗主要設(shè)備及使用要求齒輪范成儀。自備：?320MM1張（圓心要標(biāo)記清楚橡皮、計算器。1、壓板2、大圓盤（輪坯）3、齒條型插齒刀具4、滑塊5、6固定螺母7、底板三、實驗原理、方法和手段心線方向作切削運動就可加工出齒輪，這種方法稱為范成法(滾切法)。加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪：齒條刀具線(模數(shù)線)與被加工齒輪分度圓相切。加工變位齒輪：齒條刀具中線與被加工齒輪分度圓二者分離。刀具中線相對齒坯中心外移為正變位，刀具中線內(nèi)移為負(fù)變位。四、實驗內(nèi)容與步驟一）實驗內(nèi)容1.已知被加工齒輪的模數(shù)m＝8mm，齒數(shù)z＝17，變位系數(shù)分別為x1＝0，x2＝-0.3125，x3＝+0.31252.判斷所畫齒輪齒廓曲線有無根切并指出。3.分析標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪的基本參數(shù)和幾何形狀哪些相同，哪些不同，為什么?二）實驗步驟分別計算其分度圓、基圓、齒頂圓、齒根圓直徑（傳動計算，并填入實驗報告表內(nèi)。?320MM120度，并輕輕畫出各自的楚，將各自的齒頂剪出，并在圓心處（圓心一定要找準(zhǔn)）?34MM的孔。以上步驟在實驗課前完成。m＝8mm的齒條刀具模型和?320MM圓形繪圖紙，分別將其安裝在齒輪范成4X1=0區(qū)間進(jìn)入被切削范圍。為確保輪坯中心2分度圓相切且垂直于角平分線；使刀具頂線與輪坯齒根圓相切。14，使刀具某一側(cè)刃線通過輪坯中心，畫出輪坯上的這條徑4移到左邊位置，準(zhǔn)備進(jìn)行切削。43-4m2-3個完整齒形為止。仔細(xì)觀察齒廓的形成過程，可清楚的看到被切去的部分成齒槽，留下的部分為由直線刀刃范成包絡(luò)而成的漸開線輪齒。到刀具側(cè)刃與事先畫好的輪坯徑向線共線時，表示輪齒的漸開線齒廓已全部切成，觀察這條徑向線內(nèi)的輪齒根部有無被切去的部分。1，將輪坯轉(zhuǎn)到負(fù)變位齒輪區(qū)間，按步驟3的要求調(diào)整、定位。但刀具應(yīng)靠近輪坯中心x2m，刀具頂線與齒根圓相切，這時與輪坯分輪廓。5x3m，繪制正變位齒輪的輪廓。觀察比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪、正變位齒輪、負(fù)變位齒輪的齒形變化和其齒厚、齒槽寬、周節(jié)、齒頂厚、基圓齒厚、齒頂圓直徑、齒根圓直徑有無變化，相對變化的特點以及根切現(xiàn)象、齒頂變尖現(xiàn)象。五、思考題測繪結(jié)果及分析m/mmhm/mmh*ac*項目模數(shù)zx1項目模數(shù)zx1xx3x2minM=3）齒輪尺寸計算名稱計算公式計算結(jié)果/mm標(biāo)準(zhǔn)齒輪正變位齒輪 負(fù)變位齒輪分度圓直徑基圓直徑變位系數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑齒距齒厚齒槽寬齒全高齒頂高齒根高齒形變化特點思考題解答齒條刀具的齒頂高和齒根高為什么都等于(h* c*)m？a在？避免根切的方法有哪些？本實驗的標(biāo)準(zhǔn)齒輪和負(fù)變位齒輪有無根切現(xiàn)象？為什么？六、注意事項及其它說明1、復(fù)習(xí)教材有關(guān)內(nèi)容，理解齒輪加工的相關(guān)原理。熟悉范成法加工齒輪的全過程。2、預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書關(guān)于實驗的方法及注意事項。3、寫出預(yù)習(xí)實驗報告。要求寫出目的、實驗儀器用具、相應(yīng)實驗原理，詳細(xì)的實驗步驟。實驗四 漸開線齒輪參數(shù)的測定實驗一、實驗?zāi)康?、掌握應(yīng)用游標(biāo)卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法。2、鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸、參數(shù)之間的關(guān)系和漸開線的性質(zhì)。二、實驗主要設(shè)備及使用要求待測齒輪兩個：齒數(shù)為奇數(shù)和偶數(shù)的齒輪各一個。量具：游標(biāo)卡尺。.kW’(m=1mm,=20)。計算器和筆（自備。三、實驗原理、方法和手段m1kWk=(k-1)PbSb，同理，若跨K+1個齒時，其公法線長度應(yīng)為Wk+1=kPb+Sb則：WK+1-Wk=Pb又因Pbmcos，若20，P W Wb kk故：m= cos = cos圖1x與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，變位齒輪的齒厚發(fā)生了變化，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個齒的公法線長度為同樣mz和的標(biāo)準(zhǔn)齒輪?？鐐€齒的公法線長度（查附表或教科書，則k k =2xmsinW Wk kx2msin四、實驗內(nèi)容與步驟z（奇數(shù)、偶數(shù)齒輪各做一個，并記下編號。dadf（各量三次，取平均值2所示。3da=D+2H1df=D+2H2圖2 圖3按附表（或教科書）k，測量公法線長度：WkWk+1（次，取平均值。W Wkk確定模數(shù)m并取標(biāo)準(zhǔn)值： m= cos (=20)xWk為平均值，k為標(biāo)準(zhǔn)值：W Wk kx=2msin6x0x0x=0因為考慮測量值的誤差，故x01時定為是變位齒輪，否著為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。五、思考題測定結(jié)果dadf跨齒數(shù)kWkWk+1Pb=Wk+1-Wk

齒輪編號：z=1 2 3

齒輪編號：z=1 2 3 平均值m m=

Pbcos=b

m=

Pbcos=bW’kW Wx k k

W Wk kx=2msin= x=2msin=結(jié) 論思考題解答公法線長度有無影響？為什么？齒輪的哪些誤差會影響本實驗的測量精度？的傳動類型？六、注意事項及其它說明1、復(fù)習(xí)教材有關(guān)內(nèi)容，理解模數(shù)和變位系數(shù)測定的相應(yīng)原理，熟悉實驗步驟。2、寫出預(yù)習(xí)實驗報告。要求寫出實驗?zāi)康?、實驗儀器用具、模數(shù)測定和變位系數(shù)測定的原理，實驗步驟。實驗五 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡實驗一、實驗?zāi)康牧私鈩悠胶鈱嶒炁_的工作原理及操作特點；掌握剛性轉(zhuǎn)子動平衡設(shè)計的原理和方法；掌握在動平衡機(jī)上對剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡測試的原理和方法。二、實驗主要設(shè)備及使用要求動平衡實驗臺1臺平衡用磁鋼若干筆、紙等文具(一)智能型動平衡測試實驗臺的主要技術(shù)參數(shù)1.輸入電源：單相三線AC220V±10% 50Hz2.工作環(huán)境：溫度-10℃～＜+40℃ 相對濕度＜85%（25℃）海撥＜4000m設(shè)有電流型漏電保護(hù)，I△n≤30mA，動作時間≤0.1s10A單相交流電機(jī)1120W0.982800r/mi4μF/451個：顯示轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速壓電傳感器：兩只，量程500N轉(zhuǎn)子直徑：Φ42mm兩支承間距離：50～400mm支承軸徑范圍：Φ3～42mm圓帶傳動處軸徑范圍：Φ25～80mm1625r/min、2400r/min兩檔(二)實驗臺電源儀表控制部分操作說明包括電源總開關(guān)（即漏電保護(hù)器、電源指示燈、一只數(shù)顯轉(zhuǎn)速表、電機(jī)開關(guān)和數(shù)據(jù)采集部分。AC220V市電接通。示燈亮，數(shù)顯轉(zhuǎn)速表可以正常顯示。開關(guān)”按鈕，指示燈亮，電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)。（三）實驗用磁鋼參數(shù)三、實驗原理、方法和手段動平衡設(shè)計原理D/b≥5D/b＜5的轉(zhuǎn)子（如多缸發(fā)動機(jī)的曲軸、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等，其特點是軸向?qū)挾容^大，偏心質(zhì)量可能分布在幾個不動平衡實驗臺工作原理/相位基準(zhǔn)信號。電測系統(tǒng)硬件完成振動信號處理任務(wù)，使系統(tǒng)具有良好的實時幕顯示或打印機(jī)輸出左右不平衡質(zhì)量大小和相位以及數(shù)據(jù)分析曲線。動平衡機(jī)的構(gòu)造等組成。現(xiàn)以THMPH-2(壓力傳感器在3面)，如圖1所示。光電傳感器；2.轉(zhuǎn)子； 3.硬支承擺架組件； 4.減振底座；5.傳動帶； 6.電機(jī)；7.零位標(biāo)志；四、實驗內(nèi)容與步驟經(jīng)過平衡設(shè)計的轉(zhuǎn)子在理論上是完全平衡的，但是由于制造和裝配上的誤差及材質(zhì)不均勻等原因，實際生產(chǎn)出來的轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)時還會出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，由于這種不平衡現(xiàn)象在設(shè)計階段是無法確定和消除的，因此需要用試驗的方法對其做進(jìn)一步平衡。這種平衡通常都是在動平衡機(jī)上進(jìn)行的，通過動平衡機(jī)測量出平衡基面上不平衡質(zhì)量的大小和相位，然后進(jìn)行配重或去重最終達(dá)到所要求的平衡精度。下面介紹實驗用THMPH-2型智能型動平衡實驗臺進(jìn)行測量的實驗步驟：1.系統(tǒng)標(biāo)定1.87g重的磁鐵分別放置在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子左右兩側(cè)的零度位置上，在標(biāo)定數(shù)據(jù)輸入窗口框內(nèi)，將相應(yīng)的數(shù)值分別輸入“左不平衡量1.87，左右方位均是零度，啟動動平衡試驗機(jī)，待轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運轉(zhuǎn)后，點擊“開始標(biāo)定”，下方的藍(lán)色進(jìn)度條會作相應(yīng)變化，上方顯示框顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速及正在標(biāo)定的次數(shù)，標(biāo)定值是多次測試的平均值。如下圖所示：標(biāo)定次數(shù)可以在“設(shè)置標(biāo)定次數(shù)”框內(nèi)手工輸入（）20感器的頂緊螺絲，可減少測試的誤差。動平衡測試本實驗臺在做動平衡實驗時，為了方便起見一般是用永久磁鐵配重，作加重平衡實驗，根據(jù)左、右不平衡量顯示