机械原理实验指导书(1)

机械原理实验指导书机械工程教研室2013年3月目录实验一机构认知实验 (1)实验二机构运动简图测绘与分析实验 (2)实验三渐开线齿轮范成原理实验 (5)实验四渐开线齿轮参数测量实验 (8)实验五刚性转子动平衡实验 (14)实验六机械运转速度波动及调节实验 (20)实验一机构认知实验一、目的通过观察典型机构运动的演示，建立对机器和机构的感性认识。

了解常用机构的名称组成结构的基本特点及运动形式，为今后深入学习机械原理提供直观的印象。

二、设备1 ．机构示教柜，机械零件陈列柜。

2 ．各种典型的机构、机器（如缝纫机、动平衡机、简易冲床、颚式破碎机、内燃机模型、油泵模型等等）。

三、实验要求1 ．观察各种连杆机构的组成结构，运动构件上点的运动轨迹，各种运动副之异同，这些机构之间内在联系。

哪些是基本形式，哪些是基本形式演变而成的机构。

2 ．观察各种凸轮机构的原动件和从动件的结构特点及运动不同形式，哪些是平面凸轮，哪些是空间凸轮。

3 ．观察各种间歇机构的原动件和从动件的运动情况，哪些是平面机构，哪些是空间机构。

4 ．了解各种机构的名称及其运动情况。

四、思考与讨论题1 ．观察连杆机构陈列柜，思考与讨论下列问题：1 ）你所看到的平面连杆机构由哪些基本构件所组成？何谓曲柄、摇杆、连杆、基架？2 ）组成平面四杆机构的运动副有什么共同特点？你能说出它们的类型和名称吗？3 ）平面四杆机构有哪些基本类型？有哪些演变形式？你能说出它们的演变途径吗？4 ）观察连杆上某些点的运动轨迹，何谓连杆曲线？你看到了哪些典型的连杆曲线？2 ．观察凸轮机构陈列柜：1 ）凸轮机构由哪些构件组成，其中的运动副与连杆机构相比有和异同。

2 ）分别从凸轮的结构特点，从动件的运动形式，凸轮与从动件的锁合形式的区别，你能说出凸轮机构有哪些类型，它们分别叫什么名称吗？3 ）通过观察，你能确立直动从动件的最大升距和摆动从动件的最大摆角吗？3 ．观察间歇运动机构陈列柜，试说明：1 ）该柜中各机构中从动件的运动与连杆机构，凸轮机构相比有何不同之处？2 ）你能说出几种间歇机构的类型、名称吗？实验二机构运动简图测绘与分析实验一、实验目的1、掌握根据机器械或机构模型绘制机构运动简图的基本技能；2、通过实验进一步加深理解机构的组成原理，熟悉构件和运动副的代表符号、机构自由度的含义及自由度的计算；3、通过实验了解机构运动简图与实际机械结构的区别。

二、实验设备和工具1、机器（牛头刨床、插齿机、内燃机等），机构模型；2、测量工具：钢尺、内外卡规、量角器；3、绘图工具：三角板、圆规、铅笔、橡皮擦、草稿纸（学生自备）。

三、实验原理任何机构都是由若干构件和运动副组合而成的。

从运动学的观点看，机构的运动仅与构件数目、运动副的数目和种类及它们的相对位置有关。

因此，在绘制机构运动简图时可以撇开构件的实际外形和运动副的具体构造，而用统一规定的符号来表示构件和运动副，并按一定的比例尺绘出各运动副的相对位置和机构结构，以此表明实际机构的运动特征，从而便于进行机构的运动分析和动力分析。

凡没有按比例绘出的图称机构示意图，它只能定性的研究机构的某些运动特性（如自由度）；凡按比例尺绘出的图称机构运动简图，根据机构运动简图可定量地分析机构的运动特性。

常用运动副的代表符号见表1-1所示。

四、方法与步骤1、使被测绘的机器或机构模型缓慢地运动，从原动件开始，循着运动的传递路线仔细观察机构的运动，从而确定组成机构的构件数目。

2、根据相互连接的两构件间的相对运动的性质及接触情况，确定各个运动副的类型。

3、适当选择最能清楚表达各构件相互关系的面为投影面，选定原动件的位置，按构件的顺序，用规定的符号画出机构示意图。

然后用数字1，2，3……分别标出各构件，用字母A，B，C……分别标出各运动副。

4、计算机构的自由度并以此检查所绘机构运动简图草图是否正确。

应当注意，在计算自由度时应除去虚约束及局部自由度。

5、测量与机构运动有关的尺寸（转动副间的中心距、移动副导路的位置或角度等），按确定的比例尺画出机构运动简图。

1=图示长度（mm）比例尺实际长度（m）6、在草图上自检无误后，将图交指导教师签字。

五、实验安排1、先由指导教师对测绘过程进行讲解示范，然后分组进行测绘。

2、每个同学应至少测量5个机构。

其中齿轮插齿机插刀的主传动和牛头刨教具刨头的主传动必做，剩下3个机构自选。

六、思考题1、机构运动简图在工程上有什么作用？2、正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？3、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？4、自由度大于或小于原动件数时会产生什么结果？附：常用运动副的代表符号表1-1常用运动副的代表符号机构运动简图测绘实验报告一、实验目的二、实验内容三、机构运动简图绘制1、机构运动简图在工程上有什么作用？2、正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？3、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？4、自由度大于或小于原动件数时会产生什么结果？实验二 渐开线齿轮范成原理实验一、实验目的1、了解范成法加工渐开线齿轮的基本原理；观察渐开线部分和过渡曲线的形成过程。

2、观察标准齿轮和变位齿轮齿形，分析比较它们的异同点。

3、了解齿轮加工产生根切现象的原因及其避免根切的方法。

二、实验仪器及工具1、齿轮范成仪2、铅笔、圆规、A4纸、三角尺、剪刀等（自备）。

三、实验原理范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）相互啮合时互为包络线的原理加工齿轮的。

加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯。

刀具与轮坯在机床传动链作用下一方面按固定传动比传动，就像一对真正的齿轮互相啮合传动一样，另一方面齿轮刀具沿轮坯的轴向作往复切削运动和径向的让刀运动，为了切出齿高，轮胚沿径向作进给运动。

这样切出的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。

若用渐开线作为刀具的齿廓，可以证明其所包络出来的齿廓也是渐开线。

现在用渐开线齿条刀具加工齿轮，那么加工出的齿廓为渐开线齿廓。

因为在实际加工时，我们看不清刀刃形成包络线轮齿的过程，所以通过齿轮范成仪来表现这一过程。

用铅笔将刀具刀刃不同时刻的各个位置描绘在轮坯纸上，这样就能清楚地观察到轮齿范成的过程。

在形成过程中，为了保证被加工齿轮的齿根高，刀具的齿顶高应加高。

即： **()a a h h c m =+，如图2－l 所示。

图2-1 齿条刀具 四、齿轮范成仪使用方法简介范成仪由机座、圆盘、螺母、齿条刀、溜板、螺钉等组成。

圆形盘可绕轴心转动，齿条刀具安装在溜板上，当移动溜板时借助齿轮齿条的传动迫使轮坯（圆盘）上的分度圆与溜板上的齿条中线作纯滚动。

松开螺钉可改变齿条刀具相对于轮坯分度圆的距离，因此齿条刀具与圆盘的位置可以改变，如把齿条中线固定在与轮胚的分度圆相切的位置上，则可绘制出标准齿轮的齿廓；当齿条中线固定在与轮胚的分度圆切线有一段距离时，（即变位距离，其值xm 可在溜板两侧的刻度上读出），则为按变位距离的大小和方向绘出的正、负变位齿轮的齿廓。

根据给定参数制作出的轮胚纸安装在圆盘上，旋紧大螺母可将纸固定在圆盘上。

齿条刀具的基本参数为：模数15mm m =，压力角20α=，齿顶高系数*1a h =，顶隙系数*0.25c =。

切制齿轮齿数10z =，变为系数0.4x =±。

五、实验内容1、分别绘出标准齿轮和变位齿轮的完整齿形2~3个。

2、在绘制过程中，注意观察齿轮产生根切的现象及根切的部位，并分析产生根切的原因，然后绘制不产生根切的齿廓。

六、实验步骤1、轮坯纸的准备（1）根据给定参数计算分度圆大小，并分别计算出被加工的标准齿轮和正负变位（变位系数0.4x =±）齿轮的齿顶圆直径a d 、齿根圆直径f d 和基圆直径p d ，并在纸上画出分度圆d 、齿顶圆直径a d 和齿根圆直径f d 。

（2）将图纸按正变位齿顶圆直径大小剪下，最后剪下直径为26mm 的安装中心孔。

轮胚纸的制作应在实验课前完成。

2、标准齿轮的绘制（1）旋下大螺母，再将轮坯纸装于圆盘上，用螺母固定。

（2）拧开螺钉，调节齿条刀具的位置，要求刀具中线与轮坯的分度圆切线重合，再旋紧螺钉，固定刀具的位置。

（3）开始“切制”齿廓时，先将溜板和刀具推向一端，然后每当向另一端推进一个 间隔（2~3）mm ，就用铅笔描下刀具齿廓（即刀刃）所占据的所有位置。

依此进行，直到把刀具推到另一端为止，那么一系列的刀刃齿廓所包络的曲线就是渐开线齿形。

绘制出的标准齿廓如图2-2所示。

图2-2 标准齿廓 3、正变位齿轮的绘制（1）旋松螺母，将轮胚纸转至空白处重新固定；松开螺钉，将齿轮刀具的中线远离轮胚分度园一段距离xm ，然后将螺钉拧紧。

（2）重复标准齿轮绘制方法的第(3)步骤。

绘制出的标准齿廓如图2-3所示。

4、负变位齿轮的绘制其绘制方法和步骤与绘制正变位齿形基本相同，不同的只是齿条刀具位置的变化，这时刀具的中线与分度圆处于相交的位置，相对分度圆的切线位置向上移动距离xm 。

5、绘制完毕后取下图纸，并将范成仪恢复到原状态。

图2-3正变位齿廓 七、思考题1、齿条刀具的齿顶高和齿根高各等于多少？2、用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和轮胚之间相对位置和相对运动有何要求？为什么？3、 通过实验，你所观察到的根切现象是什么样的？是由什么原因引起的？避免根切的方法有哪些？渐开线齿轮范成原理实验报告一、实验目的二、实验仪器三、实验原理四、实验数据及处理原是参数：15mm m =， 20α=， *1a h =， *0.25c =，10z =，0.4x =±。

五、思考题1、齿条刀具的齿顶高和齿根高各等于多少？2、用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和轮胚之间相对位置和相对运动有何要求？为什么？3、通过实验，你所观察到的根切现象是什么样的？是由什么原因引起的？避免根切的方法有哪些？实验三 渐开线齿轮参数测量实验一、实验目的1、根据所学相关知识解决齿轮参数测定这一工程应用问题。

2、通过实验使学生熟练的掌握使用游标卡尺、齿轮公法线千分卡尺测量渐开线直齿圆柱齿轮几何参数的方法。

3、通过对渐开线直齿圆柱齿轮几何参数的测量和计算，进一步掌握有关齿轮各几何参数之间的相互关系。

4、通过实验使学生掌握对测量数据的处理方法，减小测量数据的误差。

二、实验预习的内容1、渐开线的形成及特性。

2、齿轮的各部分名称、基本参数和齿轮尺寸计算。

三、实验设备和工具1、被测量齿轮；2、游标卡尺，齿轮公法线千分卡尺；3、计算器。

四、原理和方法本实验要测量和计算的渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数z 、模数m 、分度圆压力角α、齿顶高系数*a h 、顶隙系数*c 和变位系数x 等。

1、确定齿轮的模数m 和压力角α要确定m 和α，首先应测出基圆齿距b p ，因渐开线的法线切于基圆，故由图3-1可知，基圆切线与齿廓垂直。