机械设计基础实验_2

实验一平面机构运动简图的绘制和结构分析

一、实验目的

1、掌握从实际机械中绘出机构运动简图的原则、方法和技巧。

2、进一步巩固机构结构分析的基本原理。

3、验证和巩固机构自由度的计算。

二、设备和工具

1、缝纫机

2、牛头刨床

3、蒸汽机模型

4、其它机构

5、钢尺、卡尺

6．铅笔、橡皮、稿纸(自备)

三、绘制机构运动简用的基本原理和方法

1、应用符号

由于机构的运动仅与机构中所有的构件数目和运动副的数目、种类、相对位置有关，因此在绘制机构运动简图时可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，而用规定的符号来代表运动副，用简单的线条来代表构件，并按一定的比例表示运动副的相对位置，以此说明实际机构的运动特征。表中为常用的符号。

2、绘制方法

（1）测绘时，使被测机构作缓慢的运动，从原动构件开始，按机构传动路线，仔细观察机构的运动，分清各个运动单位。从而确定组成机构的构件数目。

（2）根据联接的构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的种类，确定各类运动副的数目。

（3）要选择最能表示机构运动特性的平面作为视图平面（各构件运动平面）。

（4）在稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接次序，逐步画出机构运动简图的草图。然后用数字1、2、3、......分别标注各构件，用A、B、C、.....

分别标注各运动副。

（5） 仔细测量机构的各运动尺寸（如转动副间的中心距、移动副导路的位置），对于高副，则应仔细测出高副的轮廓曲线及其位置，把已测量的运动尺寸标注在草图上，然后，以一适当比例尺，作出正式的机构运动简图(如果不严格按比例绘制的机构运动简图即称机构示意图)。

比例尺l =

AB l (mm )

AB mm )

实际长度图上长度（

四、计算机构的自由度

对于平面机构的自由度，可按如下公式计算：

H l P P n F --=23

式中：n ——机构中活动构件的数目； l P ——机构中低副的数目；

P一一机构中高副的数目。

H

在计算中，要特别注意机构中出现的复合铰链、局部自由度、虚约束等情况，如计算的机构自由度与实际的自由度不一致时，应找出其原因，加以纠正。

五、实验内容及要求

1、阅读教科书有关章节。从所举实例中熟悉绘制机构运动简图的方法。

2、在稿纸上，绘制指定的机构运动简图。

（1）牛头刨床摆动导杆机构。如测绘出机构运动简图，则测量出各杆件的实际尺寸，按比例绘制其机构运动简图，计算其自由度并进行结构分析。

（2）蒸汽机机构。如测绘出机构运动简图，则测量出各杆件的实际尺寸，按比例绘制其机构运动简图，计算其自由度并进行结构分析。

（3）缝纫机踏板机构，送针挑线机构。画出其示意图，计算其自由度。

（4）牛头刨床变速机构。画出其示意图，计算其自由度。

（5）选测其它机构运动简图，并计算自由度。

完成实验后，将草图交给指导教师审阅，如有错误及时修改。

六、思考题

1、一个正确机构运动简图应能说明哪些内容?

2、绘制机构运动简图时，如任意选择原动件的位置会不会影响简图的正确性?

《平面机构运动简图绘制》实验报告

实验二渐开线齿轮范成原理

一、实验目的

1、掌握用范成法加工渐开线齿轮的．基本原理。

2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原和避免根切的办法。

3、比较变位齿轮和标准齿轮的异同点。

4、轮渐开线轮廓及齿根过渡曲线的形反过程。

二、实验设备和工具

1、齿轮范成仪

2、齿轮毛坯(以图纸代替)

3、三角尺、双色笔、圆规(自备)

三、原理和方法

范成法是利用一对齿轮相互啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的一种方法。加工时，一个齿轮为刀具，另一齿轮为轮坯，它们保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样加工出来的齿轮齿廓就是刀具刀刃在各位置的包络线。令若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦必为渐开线。由于在实际加工时看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实观轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程和被加工的齿轮齿廓。

范成仪所用的刀具为齿条插刀，仪器构造如图1所示。

细钢丝1的一端固定在长方形滑板材的A点，然后顺着AP饶过圆盘2一周(圆盘圆周挖有凹槽)，再经P引至B点，B点固定在滑板上，铁丝中点通过螺钉固定在圆盘上。滑板4安装在导轨7中，可以

图1 范成仪机构简图

沿AB方向作往复移动，而圆盘2可绕轴心O转动，由于细钢丝的这种缠绕方

式使得滑板4沿AB作直线运动时，圆盘2被迫作旋转运动。其旋转角o=V／f。V为滑板的移动速度，r为被加工齿轮的分度圆半径。这就保证了毛坯的分度圆与直线AB作纯滚动。如果将齿条刀5固定在滑板上，则AB就相当于齿条刀的节线，现圆盘2上固定一大圆盘3当作齿轮毛坯，当被加工齿轮分度圆与刀具节线AB作纯滚动，同时存在刀具上下的切削运动，就能切割出渐开线齿形。但是，在范成仪中，我们用铅笔描绘齿条刀齿廓的方法来代替刀具的上下切削运动。也就是齿条刀沿AB方向，每移动一距离用铅笔描绘一次齿条刀齿廓。这样重复进行，即可在大圆盘3上描绘(包络)出渐开线齿廓。如将齿条刀具的分度线与毛坯的分度圆相切，毛坯被切削成标准齿轮的齿廓。反之，则是变位齿轮的齿廓。

四、实验步骤

(一) 标准渐开线齿轮的绘制

1、根据已知的刀具参数和被加工齿轮的分度圆直径，计算被加工的标准齿轮基圆、齿根圆、齿顶圆的直径。

2、把代表轮坯的图纸放在圆盘2上，用圆环8压住。

3、几何找圆心法在轮坯上找出圆心，分别将分度圆、基圆、根圆、顶圆画出。

4、转动螺钉6，调节刀具，使刀具的中心线与毛坯的分度圆相切。

5、将滑板4推至最右端(或最左端)，作为起始位置。

6、向左(或向右)推动滑板，每移动一距离，即在代表轮坯的图纸上画一次齿条刀齿廓，重复进行，直到形成2～3个完整的轮齿时为止。

(二) 正变位齿轮的绘制

1、观察所形成的标准轮齿有无根切现象。如有根切，则分析原因，并计算最小移距系数、最小移距及正变位后齿轮的根圆、顶圆及基圆。

2、按所计算的移距调整齿条刀具的位置。重复上述过程切制出修正后轮齿2～3个。

3、比较所得标准齿轮和移距修正齿轮轮齿的齿厚、齿距、周节、齿顶厚、基圆齿厚、根圆直径、顶圆直径、分度圆直径、基圆直径的大小。

五、思考题

1、通过实验，分析你所观察到的根切现象，产生的原因是什么?避免根切