《机械设计基础》实验指导书(张)

北方民族大学

Beifang Ethnic University

《机械设计基础》课程实验指导书

北方民族大学教务处

北方民族大学

《机械设计基础》课程实验指导书

编著张书杰

北方民族大学教务处

二〇一〇年六月

前言

《机械设计基础》课程实验指导书是根据本课程教学大纲和教学的基本要求编写的。其主要目的是配合理论教学，提高教学效果，培养学生掌握实验技能和实验方法，验证设计理论；培养学生的观察能力、分析问题、解决问题与创新设计的能力。

本指导书分两大部分。第一部分是绪论，主要介绍本课程实验的作用和任务，实验的基础知识，实验教学项目和教学要求。第二部分是基本实验指导，包括机构认识实验；机构运动简图测绘实验；机械零件认识实验；轴系结构分析实验。

本实验指导书在编写过程中，参考了兄弟院校的实验教材及相关的著作，谨此深表谢意。

由于编者水平有限，书中难免存在缺点和疏漏，恳请师生批评指正。

目录

第一部分绪论 (1)

第二部分基本实验指导 (2)

实验一机构认识实验 (2)

实验二机构运动简图测绘实验 (4)

实验三机械零件认识实验 (6)

实验四轴系结构分析实验 (8)

第一部份绪论

一、本课程实验的作用与任务

通过实验使学生巩固并加深理解课堂所学的理论知识，提高学生的动手能力和创新能力。

了解平面机构的结构、组成、运动特点；掌握机构运动简图的绘制技能和正确标注运动尺寸，进一步加深理解机构的组成原理和机构自由度的含义，掌握机构自由度的计算方法及其具有确定运动的条件；了解机械零部件的工作原理；熟悉并掌握轴系零件结构形状与功用，工艺要求，尺寸装配关系，安装调整以及轴、轴上零件的定位固定方式。

二、本课程实验的基础知识

本课程实验的基础知识应包括：工程力学、工程制图、互换性与测量技术、机械工程材料及机械设计基础，实验前应熟悉这些相关知识，在此基础上依照实验目的和要求操作实验。

三、本课程实验教学项目及其教学要求

第二部份基本实验指导

实验一机构认识实验

一、实验目的

通过对机械中的常用机构观察与分析，增加对其直观认识。了解平面机构的结构、组成、运动特点，增加对其直观认识。为深入理解平面机构的理论知识打好基础。

二、主要仪器及耗材

声控示教陈列柜、录音机。

三、实验内容与步骤

《机械原理》示教陈列柜分十个柜，由有录音机声音控制运转演示，板面附有必要的图表和文字说明，演示形象逼真。内容如下：

第一柜机构的组成

单缸内燃机、蒸汽机、运动副（转动副、移动副、平面高副）

第二柜齿轮机构的类型

外啮合直齿圆柱齿轮传动、内啮合直齿圆柱齿轮传动、齿轮齿条传动、外啮合斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动、传递相交轴运动（直齿锥齿轮传动、斜齿锥齿轮传动、曲线齿齿轮传动）、传递交错轴运动（蜗杆蜗轮）

第三柜齿轮的基本参数

齿轮各部分的名称和符号

第四柜轮系的类型

定轴齿轮系、周转轮系、平面行星齿轮第、空间行星齿轮系

第五柜轮系的功用

大的传动比、分路传动、变速传动、换向传动、运动合成、运动分解

第六柜凸轮机构

尖顶直动盘形凸轮机构、滚子直动盘形凸轮机构、摆动从动件盘形凸轮机构、空间凸轮机构、力锁合凸轮（靠重力、弹簧力）、形锁合凸轮（沟槽凸轮、等宽凸轮、兴轭凸轮）

第七柜平面连杆机构的类型

曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、曲柄移动导杆机构、双转块机构、双滑块机构、曲柄摇杆机构

第八柜平面连杆机构的应用

大筛机构、铰链机构、铰链四杆机构、搅拌机、惯性筛机构、机车车辆机构、鹤式起重机、转动导杆机构（牛头刨床主运动机构、小型刨床）极位夹角、有急回特性的机构

第九柜间歇运动机构

棘轮机构、双动式棘轮机构（钩头双动式棘爪、直头双动式棘爪）双向棘轮机构、槽轮机构、内啮合槽轮机构、空间槽轮机械、六角车床上的槽轮机构、外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构

第十柜组合机构

创新设计：连动凸轮组合机构、凸轮齿轮组合机构、凸轮连杆组合机构

四、实验注意事项

1、保持安静。

2、仔细观察，认真听并做好记录。

3、积极参加讨论。

五、思考题

1、什么是机器、机构、运动副、构件、零件？

2、齿轮机构的类型。

3、齿轮各部分的名称、参数。

4、什么叫定轴齿轮系、周转轮系、混合轮系？

5、凸轮机构的类型有哪些？

6、铰链四杆机构的种类以及它们之间的联系。

7、铰链四杆机构应用于哪些机器中？

8、间歇运动机构的工作特点。

六、参考文献

1、杨可帧等主编.机械设计基础.第五版.北京：高等教育出版社，2006

2、申永胜主编.机械原理.北京：清华大学出版社，2005

3、杨家军等主编.机械设计基础.武汉：华中科技大学出版社，2002

4、钱向勇主编.机械原理与机械设计实验指导书.杭州：浙江大学出版社，2006

实验二机构运动简图测绘实验

一、实验目的

1、掌握根据实际机械或模型绘制机构运动简图的技能和正确标注运动尺寸。

2、进一步加深理解机构的组成原理和机构自由度的含义，掌握机构自由度的计算方法及其具有确定运动的条件。

3、了解机械运动简图与实际机械结构的区别。

二、实验原理

由于机构的运动仅与机械中所有的构件数和构件所组成的运动副的数目、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，而用简略的符号来代表构件和运动副，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殊，从而便于进行机构的运动分析和动力分析。

三、主要仪器及耗材

1、各种机器（牛头刨床、冲床等）或机构模型。

2、测量工具：钢尺、内外卡规、游标卡尺。

3、绘图工具（学生自备）：三角板、直尺、圆规、铅笔、橡皮擦、草稿纸（供测绘、画草图用）。

四、实验内容与步骤

1、使被测绘的机构或模型缓慢地运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动构件，从而确定组成机构的数目。对于两个构件的相对运动非常微小而不易察觉到的地方应特别加以注意，切不可误认为刚性联接。

2、根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的类型。

3、选择恰当的视图，并在草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，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，然后用箭头标出原动件。

4、计算机构的自由度并以此检查所绘机构运动简图的草图是否正确。应当注意，在计算自由度时应除去局部自由度及虚约束。

5、自由度检查无误后，仔细测量机构各运动副间相对位置（即运动尺寸），最后按一定比例尺将草图绘成正式的机构运动简图。

实际长度（米）

比例尺=—————————

图上尺寸（毫米）

计算平面机构自由度公式 F=3n—2P1—P h