机械设计基础本科实验报告

实验一：平面机构认知实验

一、实验目的和要求

目的：通过观察机械原理陈列柜，认知各种常见运动副的组成及结构特点，认知各类常见机构分类、组成、运动特性及应用。加深对本课程学习内容及研究对象的了解。

要求：1、认真观察陈列柜，仔细揣摩分析

2、结合有关的实验展柜和教材的相关章节内容回答下列简答题，完成实验报告。

二、实验原理

分批地组织学生观看、听讲陈列柜的展出和演示。初步了解《机械设计基础》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、组成、运动特性及应用。

三、主要仪器设备及材料

JY-10B型机械原理陈列柜，共10柜，有近80个常用机构。

四、试验方法及步骤

第1柜机构的组成

1 机构的组成：蒸汽机、内燃机

2 运动副模型：平面运动副、空间运动副。

第2柜平面连杆机构

1 铰链四杆机构三种形式：①曲柄摇杆机构；②双曲柄机构；③双摇杆机构

2 平面四杆机构的演化形式

①对心曲柄滑块机构②偏置取冰滑块机构③正弦机构④偏心轮机构⑤双重偏心机构⑥直动滑杆机构⑦摇块机构⑧转动导杆机构⑨摆动导杆机构⑩双滑块机构

第3柜连杆机构的应用

1 鄂式破碎机、飞剪；

2 惯性筛；

3 摄影机平台、机车车轮联动机构；

4 鹤式起重机；

5 牛头刨床的主体机构；

6 插床模型。

第4柜空间连杆机构

RSSR 空间机构、4R 万向节、RRSRR机构、RCCR联轴节、RCRC揉面机构、SARRUT机构第5柜凸轮机构

盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮、槽状凸轮、等宽凸轮、等径凸轮和主回凸轮等多种形式；移动和摆动从动件；尖顶、棍子和平底从动件等；空间凸轮机构

第6 柜齿轮机构类型

1 平行轴齿轮机构；2相交轴齿轮机构；3交错轴齿轮机构

第7柜轮系的类型

根据轮系中各齿轮的几何轴线是否变动分：定轴轮系、周转轮系、复合轮系

第8柜轮系的功用：摆线针轮减速器、谐波传动减速器

第9柜间歇运动机构

间歇运动机构的类型：齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构、超越离合器、外槽轮机构、内槽轮机构、球面槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。

第10柜组合机构

反馈组合机构、叠加组合机构、串联组合机构、并联组合机构、复合组合机构

五、实验数据记录、处理及结果分析

思考题1：机构由哪几部分组成？

解答：机构由构件和运动副组成。其中，机构中的构件又可分成机架、原动件和从动件；而运动副又有低副和高副之分。

思考题2：平面连杆机构的特点是什么？

解答：优点：①平面连杆机构中的运动副都是低副，组成运动副的两构件之间为面接触，压强小、耐磨损，可承受较大的载荷；②低副的接触面容易加工，容易获得较高的制造精度；

③连杆的长度尺寸可做的较大，可在较长距离传递运动，适合于操纵机构；④低副的约束为几何约束，无需附加约束装置。

缺点：①低副有间隙，会引起运动误差积累，运动精度不高。②连杆机构设计复杂，难于实现复杂的运动规律。③连杆机构运动时产生惯性力难以平衡，所以不适用于高速的场合。思考题3：轮系的功用？

解答：1 实现大功率传动；2 获得较大传动比；3 用作运动合成；4 用作运动分解；5 实现变速传动； 6 实现换向运动。

六、讨论、心得

通过实验了解了机构的基本组成、分类及实际模型。

实验二：机构运动简图测绘及分析实验

一、实验目的和要求

掌握根据实际的机器绘制机构运动简图的方法，学会用机构运动简图表达机械系统设计方案。 二、实验原理

撇开实际机构中及运动关系无关的因素，并按一定比例及规定的简化画法表示各构件间相对运动关系的工程图形称为机构运动简图。 三、主要仪器设备及材料 1、测绘的机构

2、草纸、铅笔、橡皮、直尺、圆规等用品（自备）。 四、试验方法及步骤

1、分析机构的运动情况，判别运动副的性质

通过观察和分析机构的运动情况和实际组成，先搞清楚机构的原动部分和执行部分，使其缓慢运动，然后循着运动传递路线，找出组成机构的构件，弄清各构件之间组成的运动副类型、数目及各运动副的相对位置。 2、恰当地选择投影面

选择时应以能简单、清楚地把机构运动情况表示清楚为原则。一般选机构中多数构件的运动平面为投影面，必要时也可以就机械的不同部分选择两个或多个投影面，然后展开到同一平面上。

3、选择适当的比例尺

根据机构的运动尺寸，先确定各运动副的位置（如转动副的中心位置、移动副的导路方位及高副接触点的位置等），并画上相应运动副的符号，然后用简单的线条和规定的符号画出机构运动简图，最后要标出构件号数、运动副的代号字母及原动件的转向箭头。比例尺：

()

()

AB l l m AB mm μ=

实际长度图上长度

4、计算机构自由度并判断该机构是否具有确定运动

在计算机构自由度时要正确分析该机构中有几个活动构件、有几个低幅和几个高副。并在图上指出机构中存在的局部自由度、虚约束及复合铰链，在排除了局部自由度和虚约束后，再利用公式计算机构的自由度，并检查计算的自由度数是否及原动件数目相等，以判断该机构是

否具有确定的运动。机构自由度计算公式为

32L H F n P P =--

五、实验数据记录、处理及结果分析 见附页：实验报告 六、讨论、心得

通过对模型的实际测绘，了解并掌握了机构的运动简图的实际绘制方法。

附页：平面机构运动简图测绘实验报告

1 绘制机构运动简图

机构名称回转偏心泵比例尺：

机

构

运

动

简

图

原动件数：1

机构自由度计算：n=3； PL= 4；PH=0；F=3n-2PL-PH=3X3-2X4-0=1

该机构是否具有确定运动规律？因为：F=原动件数= 1 >0 所以：机构具有确定的运动机构名称牛头刨床机构比例尺：

机

构

运

动

简

图

原动件数：1

机构自由度计算：n=6； PL= 8；PH=1；F=3n-2PL-PH=3X6-2X8-1=1

该机构是否具有确定运动规律？因为：F=原动件数= 1 >0 所以：机构具有确定的运动2、思考题

（1）机构运动简图应包括哪些内容？

解答：比例尺、机架、原动件、从动件、运动副。

（2）自由度大于或小于原动件数目时，会产生什么结果？

解答：Ｆ=原动件数：机构各构件间的相对运动确定

原动件数

原动件数>F：构件间不能运动或产生破坏