機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

PAGE1PAGE9機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆崭鶕?jù)各種機(jī)構(gòu)實(shí)物或模型繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法；驗(yàn)證機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式；分析某些四桿機(jī)構(gòu)的演化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具各類機(jī)構(gòu)的模型和實(shí)物；鋼板尺、量角器、內(nèi)外卡鉗等；三角尺、鉛筆、橡皮、草稿紙等（自備）。實(shí)驗(yàn)原理由于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)僅與機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件所組成的運(yùn)動(dòng)副數(shù)目、類型和相對(duì)位置有關(guān)。因此，可以撇開構(gòu)件的實(shí)際外形和運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造，用簡(jiǎn)單的線條來(lái)表示構(gòu)件，用規(guī)定的或慣用的符號(hào)來(lái)表示運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例畫出運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，這種簡(jiǎn)單的圖形即為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。實(shí)驗(yàn)步驟1．使被測(cè)機(jī)構(gòu)緩慢運(yùn)動(dòng)，從原動(dòng)件開始，循著傳動(dòng)路線觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，分清各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元，確定組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目；2．根據(jù)直接相聯(lián)接兩構(gòu)件的接觸情況及相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的種類；3．選擇能清楚表達(dá)各構(gòu)件相互關(guān)系的投影面，從原動(dòng)件開始，按傳動(dòng)路線用規(guī)定的符號(hào)，以目測(cè)的比例畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖，再仔細(xì)測(cè)量與機(jī)構(gòu)有關(guān)的尺寸，按確定的比例再畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，用數(shù)字1、2、3……分別標(biāo)注各構(gòu)件，用字母A、B、C……分別標(biāo)注各運(yùn)動(dòng)副；比例尺4．分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性，計(jì)算機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。思考題1．一張正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)包括哪些內(nèi)容？2．繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，原動(dòng)件的位置能否任意選擇？是否會(huì)影響簡(jiǎn)圖的正確性？3．機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算對(duì)測(cè)繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有何幫助？六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)編號(hào)比例尺自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖編號(hào)比例尺自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖編號(hào)比例尺自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖編號(hào)比例尺自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖編號(hào)比例尺自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖實(shí)驗(yàn)二漸開線齒輪的范成原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼梅冻煞庸u開線齒輪齒廓曲線的原理；了解齒廓產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因及避免根切的方法；了解刀具徑向變位對(duì)齒輪的齒形和幾何尺寸的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具齒輪范成儀；剪刀、繪圖儀；圓規(guī)、三角尺、兩種顏色的鉛筆或圓珠筆（自備）。實(shí)驗(yàn)原理范成法是利用齒輪嚙合時(shí)其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來(lái)加工齒輪的一種方法。加工時(shí)，其中一輪為刀具，另一輪為輪坯。他們之間保持固定的角速度比傳動(dòng)，好象一對(duì)真正的齒輪嚙合傳動(dòng)一樣，同時(shí)刀具還沿輪坯的軸向作切削運(yùn)動(dòng)，這樣制得的齒輪齒廓就是刀具的刀刃在各個(gè)位置的包絡(luò)線。為了能清楚地看到包絡(luò)線的形成，我們用范成儀來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)齒輪輪坯與刀具間的傳動(dòng)“切削”過(guò)程。齒輪范成儀構(gòu)造如圖2——1所示，半圓盤2繞固定于機(jī)架上的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤的周緣刻有凹槽，凹槽內(nèi)嵌有兩條鋼絲3，鋼絲繞在凹槽內(nèi)，其中心線形成的圓相當(dāng)于被加工齒輪的分度圓。兩條鋼絲的一端固定在圓盤2上的B、B‘點(diǎn)，另一端固定在拖板4的A、A’點(diǎn)，拖板可水平方向移動(dòng)，這與被加工齒輪相對(duì)齒條刀具的運(yùn)動(dòng)方向相同。在拖板4上還裝有帶有刀具的小拖板5，轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘7可以調(diào)節(jié)刀具中線至輪坯中心的距離。齒輪范成儀中，已知基本參數(shù)為：齒條刀具：壓力角，模數(shù)，齒頂高系數(shù)，徑向間隙系數(shù)被加工齒輪：分度圓直徑實(shí)驗(yàn)步驟1．根據(jù)已知基本參數(shù)分別計(jì)算被加工齒輪的基圓直徑db、最小變位系數(shù)xmin，標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的齒頂圓直徑da1和da2、齒根圓直徑df1和df2，將上述六個(gè)圓畫在一張繪圖紙上，并沿最大的圓周剪下制成被加工齒輪的“毛坯”；圖2——1齒輪范成儀結(jié)構(gòu)2．把齒輪“毛坯”安裝到范成儀的半圓盤上，注意對(duì)準(zhǔn)圓心；3．調(diào)整刀具，使其中線與被加工齒輪分度圓相切，此時(shí)刀具處于“切制”標(biāo)準(zhǔn)齒輪位置；4．“切制”齒廓時(shí)，把刀具移向范成儀的一端，然后每當(dāng)?shù)毒呦蛄硪欢艘苿?dòng)一個(gè)不大的距離（2~3mm），描下刀刃在圖紙上的位置，直到形成兩個(gè)完整的齒廓為止；5．調(diào)整刀具的位置，使其中線遠(yuǎn)離輪坯中心。移動(dòng)距離為避免根切的最小變位量mx，即刀具頂刃與變位齒輪齒根圓相切。重復(fù)上述“切制”過(guò)程，得到兩個(gè)完整的變位齒輪齒廓，為便于比較，此齒廓可以用另一種顏色畫出。思考題1．根切現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？如何避免根切？2．比較用同一把齒條形刀具加工的標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪下述幾何參數(shù)的變化：、m、d、da、df、db、ha、hf、S、Sb、Sa、Sf、e、P。3．這兩種齒輪的齒廓曲線是否全是漸開線？實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)已知參數(shù)齒條刀具：模數(shù)壓力角齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)被加工齒輪：分度圓直徑d=計(jì)算結(jié)果名稱計(jì)算公式標(biāo)準(zhǔn)齒輪變位齒輪齒數(shù)Z最小變位系數(shù)xmin基圓直徑db齒頂圓直徑da齒頂圓直徑df分度圓齒厚S齒距P實(shí)驗(yàn)三漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼糜螛?biāo)卡尺測(cè)定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法；通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，熟練掌握齒輪各幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具被測(cè)齒輪一對(duì)；游標(biāo)卡尺（精度0.02mm）；機(jī)械零件手冊(cè)；漸開線函數(shù)表、紙、筆、計(jì)算器（自備）。實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是用游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量，通過(guò)計(jì)算得出一對(duì)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)。漸開線直齒圓柱的基本參數(shù)有：齒數(shù)Z、模數(shù)m、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)ha*、徑向間隙系數(shù)C*、變位系數(shù)x。一對(duì)互相嚙合的齒輪的基本參數(shù)有：嚙合角、中心距a。以上各參數(shù)的測(cè)量原理和方法如下：1．測(cè)定模數(shù)m和壓力角如圖3——1所示，當(dāng)量具在被測(cè)齒輪上跨K個(gè)齒時(shí)，其公法線長(zhǎng)度應(yīng)為若所跨齒數(shù)為K+1時(shí)，則公法線長(zhǎng)度為所以（1）有因?yàn)樗裕?）Pb為齒輪基圓周節(jié)，可以從（1）式中求得，由齒輪標(biāo)準(zhǔn)可知，可能為150，也可能為200，故分別用150和200代入式（2），算得兩個(gè)模數(shù)，取數(shù)值接近于標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的一組m和為被測(cè)齒輪的模數(shù)和壓力角。為保證量具的卡腳與齒廓的漸開線部分相切，所需的跨齒數(shù)可參照表3——1。圖3——1公法線長(zhǎng)度測(cè)量示意圖表3——1跨齒數(shù)齒數(shù)Z12~1718~2728~3637~4546~5455~6364~7273~81跨齒數(shù)K234567892．測(cè)定變位系數(shù)x與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，變位齒輪的齒厚發(fā)生了變化，故它的公法線長(zhǎng)度與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的公法線長(zhǎng)度不等，兩公法線長(zhǎng)度之差為。設(shè)WK‘為被測(cè)齒輪跨K個(gè)齒的公法線長(zhǎng)度，WK為相同模數(shù)m，齒數(shù)Z和壓力角的標(biāo)準(zhǔn)齒輪跨K個(gè)的公法線長(zhǎng)度，所以有即（3）式中WK可以從機(jī)械零件手冊(cè)查出，將WK的值代入式（3）中即可求出變位系數(shù)x。3．測(cè)定齒頂高系數(shù)ha*和徑向間隙系數(shù)C*根據(jù)齒根高計(jì)算公式（4）式中df為被測(cè)齒輪齒根圓直徑，可用卡尺測(cè)得，然后求得齒根高。另一齒根高計(jì)算公式（5）式中ha*和C*為未知，因?yàn)椴煌X制齒輪的ha*和C*均為標(biāo)準(zhǔn)值，故分別將正常齒制ha*=1.0、C*=0.25和短齒制ha*=0.8、C*=0.3兩組標(biāo)準(zhǔn)值代入式（5），取最接近hf值的一組ha*和C*為所測(cè)定值。4.測(cè)定嚙合角和中心距a如所測(cè)定的兩個(gè)齒輪是一對(duì)互相嚙合的齒輪，則根據(jù)所測(cè)得的這對(duì)齒輪的變位系數(shù)x1和x2，按公式（6）和（7）計(jì)算出它們的嚙合角和中心距a。（6）（7）實(shí)驗(yàn)時(shí)可用游標(biāo)卡尺直接測(cè)定這對(duì)齒輪的實(shí)際中心距并與計(jì)算結(jié)果比較，求出中心距誤差，測(cè)定方法如圖3——2。圖3——2實(shí)際中心距測(cè)定示意圖 首先使這對(duì)齒輪作無(wú)側(cè)隙嚙合，然后分別測(cè)量齒輪內(nèi)孔的直徑及尺寸b，由此得： （8）實(shí)驗(yàn)步驟1．?dāng)?shù)出齒數(shù)，按表3——1查出跨齒數(shù)K； 2．分別在每個(gè)齒輪的三個(gè)位置測(cè)出公法線長(zhǎng)度、及齒根圓直徑，算出平均值作為測(cè)量結(jié)果；3.逐個(gè)計(jì)算齒輪參數(shù)，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。思考題兩個(gè)齒輪參數(shù)測(cè)定后，怎樣判斷它們能否嚙合及傳動(dòng)類型？測(cè)量齒根圓直徑時(shí)，對(duì)于齒數(shù)分別為奇數(shù)和偶數(shù)的齒輪測(cè)量方法有什么不同？標(biāo)準(zhǔn)齒輪單位模數(shù)的公法線長(zhǎng)度（mm）ZKWK1224.59631837.63242537.730533410.7950實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)齒輪編號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)齒數(shù)Z跨齒數(shù)K測(cè)量次數(shù)公法線長(zhǎng)度公法線長(zhǎng)度齒根圓直徑尺寸b孔徑中心距計(jì)算結(jié)果基圓周節(jié)模數(shù)m壓力角變位系數(shù)x齒頂高系數(shù)徑向間隙系數(shù)分度圓直徑d基圓齒厚嚙合角中心距中心距誤差實(shí)驗(yàn)五回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)?zāi)康撵柟毯万?yàn)證回轉(zhuǎn)件動(dòng)平衡的基本概念；了解補(bǔ)償質(zhì)徑積式動(dòng)平衡機(jī)的工作原理和操作方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具補(bǔ)償質(zhì)徑積式動(dòng)平衡機(jī)；試件；平衡質(zhì)量（螺釘、螺母、橡皮泥等）；普通天平、量角器、活動(dòng)扳手。圖5——1動(dòng)平衡機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖實(shí)驗(yàn)原理理論上已經(jīng)闡明：質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)不平衡，都可以認(rèn)為是分別處于兩個(gè)任選回轉(zhuǎn)平面和內(nèi)向徑分別為和的兩個(gè)不平衡質(zhì)量和所產(chǎn)生的。因此，在實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)定所選兩平衡校正平面內(nèi)的不平衡質(zhì)徑積和的大小和相位，并給予校正就可以達(dá)到要求的動(dòng)平衡。圖5——1為動(dòng)平衡機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖?？蚣?經(jīng)彈簧2與固定的底座3相聯(lián)，它只能繞道OX軸擺動(dòng)構(gòu)成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)?？蚣苌涎b有主軸4，由固定在底座上的電動(dòng)機(jī)14通過(guò)皮帶和皮帶輪12驅(qū)動(dòng)，主軸4上裝有齒輪8，與齒輪5齒數(shù)相等，相互構(gòu)成交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)。齒輪5、圓盤7固定在軸9上，圓盤8隨軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，還可通過(guò)調(diào)節(jié)手輪17沿軸9上下移動(dòng)，由此而改變兩圓盤間的距離，由指針16指示，，圓盤7、8的大小、質(zhì)量完全相等，上面各裝有一質(zhì)量為的重塊，質(zhì)心都與其回轉(zhuǎn)軸相距，但相位差，因此，當(dāng)圓盤7、8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的離心力便構(gòu)成一個(gè)可調(diào)的力偶矩，它與框架振擺平面間的夾角以表示，軸9上端的指針15即用來(lái)指示的作用平面和方向，指針相對(duì)圓盤的指向即為的轉(zhuǎn)向，齒輪6還可以沿主軸4移動(dòng)，移動(dòng)的距離與它的軸向?qū)挾认嗟?，比齒輪5的節(jié)圓圓周要大，當(dāng)調(diào)節(jié)手輪18，使齒輪6從左端移動(dòng)到右端時(shí)，齒輪5和軸9可以回轉(zhuǎn)一周以上，以此調(diào)節(jié)瞬時(shí)的值。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將待平衡的試件10架于兩個(gè)滾動(dòng)支承13上。通過(guò)撓性聯(lián)軸器11由主軸4帶動(dòng)，此時(shí)試件的不平衡質(zhì)量可以看成在所選的兩平衡校正面和內(nèi)，向徑分別為和的兩個(gè)不平衡質(zhì)量和。平衡時(shí)，可先令校正面通過(guò)振擺軸線OX。當(dāng)試件轉(zhuǎn)動(dòng)后，面上不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力矩為零，不引起框架振動(dòng)；而面上的不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力對(duì)于振擺軸線OX形成力矩使框架發(fā)生振動(dòng)，其大小為：振幅可由指針20指示。與此同時(shí)，主軸4帶動(dòng)齒輪5、6，因而圓盤7、8以相同的速度旋轉(zhuǎn)。對(duì)于OX軸的力偶矩分量為，也直接影響框架的振動(dòng)，此即用補(bǔ)償質(zhì)徑積產(chǎn)生補(bǔ)償力偶矩的一種方法。 使框架振動(dòng)的合力矩大小為： 當(dāng)M=0時(shí)，框架便靜止不動(dòng)。所以有： 或滿足上式的條件應(yīng)為： （1） （2） 因此，通過(guò)移動(dòng)圓盤8和齒輪6調(diào)節(jié)和值，可使框架靜止不動(dòng)，此時(shí)將動(dòng)平衡機(jī)所指示的和值代入以上兩式，即可求得的大小和相位。在本實(shí)驗(yàn)中動(dòng)平衡機(jī)的、是已知的，試件的兩平衡校正平面是預(yù)先選定的，故值也是已知的，故式（1）可寫成 （3）式中=常數(shù)當(dāng)選定所加平衡質(zhì)量的向徑后，的大小便為： 根據(jù)讀得的值便可直接求出值。 圖中重塊19可在框架1上移動(dòng)，作為調(diào)節(jié)整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率之用，使實(shí)驗(yàn)時(shí)框架接近共振狀態(tài)，以便提高平衡精度。 測(cè)量另一個(gè)平衡校正面內(nèi)的不平衡徑積并求平衡質(zhì)量的大小和相位時(shí)，其原理同上所述，只需使面通過(guò)框架振擺軸線OX軸即可。實(shí)驗(yàn)步驟記錄本實(shí)驗(yàn)臺(tái)系數(shù)c；開機(jī)，使一校正平面通過(guò)振擺軸線OX軸；移動(dòng)重塊19，使框架振幅最大； 4．加補(bǔ)償力矩，先調(diào)節(jié)手輪17