机械设计实验指导书

机械设计实验指导书

实验一机械零部件认知试验

一、实验目的

1．初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。

2．了解各种标准件的结构形式及相关的国家标准。

3．了解各种传动的特点及应用。

4．增强对各种零部件的结构及机器的感性认识。

二、实验设备与仪器

机械零件陈列柜。

图1-1 机械零件.机械原理陈列柜

三、实验内容

（一）螺纹联接

螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。基本要求是保证联接强度及联接可靠性，同学们应了解如下内容：

1．螺纹的种类；

2．螺纹联接的基本类型；

3．螺纹联接的防松；

4．提高螺纹联接强度的措施。

通过参观螺纹联接展柜，同学应区分出：①什么是普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹；②能认识什么是普通螺纹、双头螺纹、螺钉及紧定螺钉联接；③能认识摩擦防松与机械防松的零件。

（二）标准联接零件

标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB）成批生产，供应市场的零件。这类零件的结构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。通过实验学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了解各类零件有哪些标准代号，以提高学生们对标准化意识。

（三）键、花键及销联接

参观展柜时，同学们要仔细观察以上几种联接的结构，使用场合，并能分清和认识以上各类零件。

（四）机械传动

机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿轮传动及蜗杆传动等。各种传动都有不同的特点和使用范围，这些传动知识同学们在学习“机械设计”课程中都有详细讲授。在这里主要通过实物观察，增加同学们对各种机械传动知识的感性认识，为今后理论学习及课程设计打下良好基础。

(五)轴系零、部件

1.轴承：轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。根据摩擦性质不同轴承分为滚动轴承和滑动轴承两大类。

2．轴：轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。

(六)弹簧

弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用产生较大的弹性变形。在各类机械中应用十分广泛。弹簧的种类比较多，按承受的载荷不同可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧及弯曲弹簧四种；按形状不同又可分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧和平面盘簧等。观看时要注意各种弹簧的结构、材料，并能与名称对应起来。

(七)密封

机器在运转过程中及气动、液压传动中需要润滑剂、气、油润滑、冷却、传力保压等，在零件的接合面、轴的伸出端等处容易产生油、脂、水、气等渗漏。为了防止这些渗漏，在这些地方常要采用一些密封的措施。但密封方法和类型很多，如填料密封，机械密封、O形圈密封，迷宫式密封、离心密封、螺旋密封等。这些密封广泛应用在泵、水轮机、阀、压气机、轴承、活塞等部件的密封中。学生们在参观时应认清各类密封零件及应用场合。

（八）联轴器、离合器

联轴器和离合器是联接两轴使之一同回转并传递转矩的一种部件。前者只有在机器停车后用拆卸方法才能把两轴分离；后者不必用拆卸方法在机器工作时就能使两轴分离。

四、实验步骤

1、按照机械零件陈列柜所展示的零部件顺序，由浅入深、由简单到复杂进行参观认知，指导教师做简要讲解；

2、在听取指导教师讲解的基础上，分组（每2人1组）仔细观察和讨论各种机械零部件的结构、类型、特点及应用范围。

五、实验要求

课内完成实验内容，课后进行分析比较，写出心得体会，完成实验报告。

六、实验报告要求

实验报告要包括实验目的，实验内容，心得体会等项目。

七、思考题

1.标准件在机械产品中有什么重要意义？

2．螺纹联接如何防松？

3．举例说明联轴器与离合器的应用。

实验二齿轮范成原理

一、目的

1. 掌握用范成法切制渐开线齿廓的基本原理，了解齿廓曲线的渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程；

2. 了解渐开线齿轮的根切现象、齿轮变尖现象及其产生的原因；

3. 了解变位齿轮的切制方法，并比较变位齿轮与标准齿轮的异同点。

二、设备及工具

1. 齿轮范成仪。

2. 3号图纸一张，削尖的铅笔两支，三角板，橡皮，计算器（学生自备）。

三、实验原理

范成法加工渐开线齿廓，是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来切齿的。如将共轭齿廓中的一个齿廓磨成刀刃（即齿轮刀具），另一为齿轮毛坯，当刀具和齿轮毛坯的分度圆相切并作纯滚动时，齿轮刀具的刀刃就可在齿轮毛坯上切出齿廓。又因为两个任意半径的基圆的渐开线都互为包络线，故可以用任一具有渐开线齿廓的刀具范成加工任意基圆的渐开线齿廓。其中基圆半径为无穷大的齿条刀具的渐开线齿廓最简单，是一条直线，这就是加工渐开线齿轮用的齿条刀具的轮廓。

范成仪上齿条刀具齿廓和被加工齿廓的主要参数见下表：

图8—1是齿轮范成仪的简图，图中1为圆盘，它装在机架4上并绕0点转动，表示被加工齿轮的图纸将固定在此圆盘上。3为溜板，它在机架4的导轨上作水平移动。圆盘1与溜板3用齿轮、齿条联接，以保证溜板与圆盘作相对纯滚动，实验时，代表齿条刀具的有机

玻璃模型板2用螺钉装在溜板3上，松开螺钉5即可调整它与被加工齿轮的径向距离。

加工标准齿轮时，应保证齿条工具的中线与被加工齿轮的分度圆相切。加工变位齿轮时，

可按变位量xm 调整刀具中线与被加工齿轮中心的距离（其移动的距离 xm 值可在溜板上的刻度尺读出）。

四、实验步骤

1. 根据所用范成仪的齿条刀具基本参数和被加工齿轮的齿数Z 、变位系数X ，由齿条刀具加工齿轮不发生根切的条件求出最小变位系数X mino

17Z

17

min X -=

分别计算出分度圆直径、基圆直径以及标准齿轮、变位齿轮的根圆、顶圆直径，并将计算结果填在实验报告表中。

2. 在图纸上作出基圆、分度圆，并把它们分为三等分（即每部分的圆心角均为1200）。为了对心方便，需分别作出这三等分圆心角的角平分线，再作这些角平分线的垂线。然后，分别在这三等分上画出两个标准齿轮（m 1=8mm ，Z 1=20；m 2=16mm ，Z 2=10），一个正移距变位齿轮（m=16mm ，Z=10）的顶圆和根圆。（上述步骤必需在实验之前做好，并按外径φ210、孔径φ36将图纸剪成一穿孔圆纸片，实验时带来。）

3. 把代表轮坯的穿孔圆纸片在对准中心固定在圆盘上，使相应于标准齿轮部分的角平线垂直于齿条刀具的中线，并调节齿条刀具的中线与轮坯分度圆相切。

4. 先“切制” m 1=8mm ，Z 1=20r 的标准齿轮，后“切制”m 2=16mm ，Z 2=10的标准齿轮。开始“切制”齿廓时，将齿条刀具溜板推到最右（或最左）边，然后把溜板3向左（或向右）移动，每移动一个微小的距离（约2～3毫米）时，在图纸上用削尖的铅笔描下刀具刃的轮廓，直到形成2～3个完整的齿为止。

5. 切完m=16mm ，Z=10的标准齿轮后，调整齿条刀具离开轮坯中心，作正移距xm （毫米），再将图纸转到相应于正移距变位齿轮的部分，重复步骤3和4。