机械原理实验指导书2015.9..

机械原理实验

常熟理工学院机械工程学院

机械基础部

2015.2

实验一平面机构运动简图的测绘

一．目的

1．初步掌握实际机构或机构模型的机构运动简图的测绘方法；

2．应用机构自由度计算方法及机构运动条件分析平面机构运动的确定性。

二．设备和工具

1．各种机构实物或模型；

2．钢板尺、钢卷尺、内卡钳、外卡钳、量角器等；

3．铅笔、橡皮、草稿纸（自备）。

三．原理

从运动学的观点看，机构运动特性与原动件的运动规律、构件的数目、运动副的数目、种类、相对位置有关。因此，可以撇开构件的实际外形和运动副的具体结构，而用简单的线条和规定的符号（见教材）代表构件和运动副。并按比例定出各运动副的相对位置，绘制出机构运动简图，以此来说明实际机构的运动特性。

四．步骤

1．了解被测机构或机构模型，并记录其编号。

2．确定构件数目。将被测的机构或机构摸型缓慢地运动，从原动件开始，循着运动传递的路线仔细观察机构运动。分清机构中哪些构件是活动构件、哪些是固定构件，从而确定机构中的原动件、从动件、机架及其数目。

3．判定各运动副的类型和数目。仔细观察各构件间的接触情况及相对运动的特点，判定各运动副是低副还是高副，并准确数出其数目。

4．绘制机构示意图。选定最能清楚地表达各构件相互运动关系的面为视图平面，选定原动件的位置，按构件联接的顺序，用简单的线条和规定的符号在草稿纸上徒手绘出机构示意图，然后在各构件旁标注数字1、2、3、------，在各运动副旁标注字母A、B、C、------。并确定机构类型。

5．绘制机构运动简图。仔细测量与机构运动有关的尺寸（如转动副间的中心距、移动副导路的位置或角度等），按选定的比例尺μι绘出机构运动简图。

μι= 构件实际尺寸(m)/ 构件图示尺寸(mm)

6．分析机构运动的确定性。计算机构的自由度数，并将结果与实际机构的原动件数相对照，若与实际情况不符，要找出原因及时改正。

五．思考题

1．一张正确的机构运动简图应包括哪些必要的内容？

2．绘制机构运动简图时，原动件位置能否任意选定？会不会影响运动简图的正确性？

3．机构自由度大于或小于原动件数时会产生什么结果？

实验二齿轮范成

一、目的

1．掌握用范成法加工渐开线齿轮的原理；

2．通过用齿条刀具范成渐开线齿廓的过程，了解齿轮的根切现象及避免根切的方法；

3．分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、设备和工具

1．渐开线齿廓范成仪，图1所示；

2．A4绘图纸一张、圆规、三角板、剪刀、铅笔、橡皮、计算器等（自备）。

图2-1

1.图纸托盘；

2.滑架；

3.机架；

4.齿条刀具；

5.调节螺钉；

6.定位螺钉；

7.刀架；

8.锁紧螺钉；

9.压环

三、原理

范成法（又称包络法或称展成法）的基本原理是一对齿轮或一个齿轮与齿条啮合时，一个齿轮的齿廓是另一个齿轮齿廓的包络线。因此，若将其中一个齿轮或齿条制成刀具，使刀具与轮坯的运动关系与一对齿轮（或齿轮与齿条）啮合一样（由齿轮加工机床保证），并加上必要的切削运动与进给运动，就可以在轮坯上连续切出所有的轮齿。

当齿条刀具中线与轮坯分度圆相切（即刀具调节到刻度“0”位置）时，便能切制出标准齿轮。

当齿条刀具离开轮坯中心移动时，切制出正变位齿轮。

当齿条刀具靠近轮坯中心移动时，切制出负变位齿轮。

四、步骤

1．测量图纸托盘直径（即为轮坯分度圆直径d）。

2．在齿条刀具上量取齿距p（相邻两齿同侧齿廓对应点之间的距离）。

3．计算模数m和齿数z

m= p / π（取标准模数）；z = d / m（取整数）

4．在纸坯上画出四个圆：分度圆d、齿顶圆d a、齿根圆d f、基圆d b（其公式参见教科书）。

5．将纸坯装在范成仪上，调整刀具对准刻度上的“0”位置，范成标准齿轮1 2个齿（如图2所示），注意观察有否根切。

图2-2

6． 为避免根切，范成正变位齿轮。 1） 计算变位量χmin m ，其中 χmin =

min

min z z

z -。 2） 计算并在轮坯上画出分度圆d 、齿顶圆d a 、齿根圆d f 、基圆d b （公式参见教科书或实验报告），其中分度圆d 、基圆d b 与标准齿轮相同。

3） 将纸坯装在范成仪上，移动刀具离开轮坯中心，移动量（变位量）为χmin m 。 4） 范成正变位齿轮1~2个齿（如图3），注意观察此时有否根切。

图2-3

五．思考题

1．用齿条刀具加工标准齿轮和变位齿轮时，刀具相对轮坯的位置及运动有何不同？

2． 用同一把齿条刀具加工标准齿轮和变位齿轮时，定性比较下述几何参数和尺寸的变化：m 、α 、d a 、d 、d f 、 d b 、s 、e 和p 。

3． 根切现象是如何产生的？避免根切可采取哪些措施？ 4．本实验

1．齿条刀具的基本参数

m = 10 ，α=20︒，ha* =1 ，c*=0.25 2．被加工齿轮基本参数

m = ，d = ，z =

3．实验结果比较

实验三直齿圆柱齿轮参数的测定

一、实验目的

1．掌握应用普通游标卡尺和公法线千分尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。

2．进一步巩固并熟悉齿轮各部分名称、尺寸与基本参数之间的关系及渐开线的性质。

二、实验内容

测定一对渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数，并判别它是否为标准轮。对非标准齿轮，求出其变位系数。

三、实验设备和工具

1．一对齿轮(齿数为奇数和齿数为偶数的各一个)。

2．游标卡尺，公法线千分尺。

3．渐开线函数表(自备)。

4．计算器(自备)。

四、实验原理及步骤

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h*a、顶隙系数C*、中心距α和变位系数x等。本实验是用游标卡尺和公法千分尺测量，并通过计算来确定齿轮的基本参数。

1．确定齿数z：齿数z可直接从被测齿轮上数出。

2．确定模数m

在图2-1中，由渐开线性质可知，齿廓间的公法线长度与所对应的基圆弧长相等。根据这一性质，用公法线千分尺跨过n个齿，测得齿廓间公法线长度为Wn′，然后再跨过n+1

个齿测得其长度为。

由图2-1可知

式中，Pb为基圆齿距，(mm)，与齿轮变位与否无关。

为实测基圆齿厚，与变位量有关。由此可见，测定公法线长度和后就可求出基圆齿距Pb，实测基圆齿厚Sb m和变位系数x。因此，准确测定公法线长度是齿轮基本参数测定中的关键环节。