机械设计基础实验1

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廓为止。这些齿廓线所形成的包络线即为标准渐开线齿轮的齿廓，如图 3-2 所示。
图 3-2 范成绘制出的标准齿轮
(3) 绘制变位齿轮齿廓
① 将齿坯取下，相对于托盘 1 转动大约 180°，重新安装固定齿坯。 ② 调整刀具的径向位置，使齿条刀具中线在相对于绘制标准齿轮时的位置，向远离 齿坯中心的方向移动一段距离 xm（正变位） 。
长度比例尺 L 构件的实际长度（单位 m或mm） 简图上所画构件的图示 长度（单位 mm）
5. 计算机构的自由度 平面机构自由度 F 的计算公式为：
F=3n−2PL−PH
式中：n 为活动构件的数目，PL 为低副数目，PH 为高副数目。 6. 分析机构运动的确定性 将计算得到的机构自由度数与所测绘机构的原动件数比较，两者应相等。若 与实际情况不符，要找出原因及时改正。 举例：绘制如图 1-1（a）所示的小型压力机的机构运动简图。 了解该小型压力机的工作原理是电机带动偏心轮 1′作顺时针转动，通过
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（a）
图 1—4；同时另一路运动自与偏心轮 1′固联的齿轮 1 输出，经齿轮 8 及与其固联的槽型凸轮 8′，传递给构件 4；两路运动经构件 4 合成，由滑块 6 带动压头 7 作上下移动，实现冲压工艺动作。显然该压力机的机 架是构件 0，原动件为组件 1-1′，其他为从动件。 仔细观察各连接构件之间的相对运动特点后可知，构件 0 和 1(1′)、1′和 2、 2 和 3、3 和 4、4 和 5、6 和 7 及 0 和 8(8′)之间构成转动副；而构件 0 和 3、4 和 6 及 0 和 7 之间构成移动副；高副为 1 和 8、8′和 5 之间形成。 选定视图投影面及比例尺μL=0.001m/mm,顺序确定转动副 A、H 和移动副导路 D、M 的位置，根据原动件 1′的位置及各杆长等绘出转动副 B、C、E、F、J 的位 置按规定符号绘出各运动副(包括高副 G、N)及各构件等，最后得到该压力机的机 构运动简图，如图 2—1（b）所示。 由上述分析可知，该机构活动杆件数为 8，转动副数为 7，移动副数为 3，高副 为 2。但构件 4 与凸轮 8′之间以滚子 5 实现滚动接触，故此处引进了一个局部自 由度，应排除(即设想将滚子与构件 4 焊成一体)。这样 n=7； PL=9； PH=2； 计 算自由度得
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三、实验内容 1.实验前认真预习教材中“渐开线标准齿轮的基本参数及几何尺寸”和“渐开线齿轮 的变位与加工”的有关内容，完成实验报告中的预习作业。 2.绘制标准齿轮及变位齿轮的齿廓图形各 2~3 个完整齿形，比较异同。 3.测量齿轮的有关尺寸，确定其主要参数，判断它为何种齿轮。 4.填写实验报告。 四、实验原理 范成法是根据渐开线齿轮与齿条（或一对渐开线齿轮）相互啮合时，其共轭齿廓互为 包络线的原理来切制齿轮的一种方法。如果把其中的齿条（或一个齿轮）作成刀具，另一 个齿轮当作齿坯，使两者作纯滚动，则在各个不同位置上，刀刃轮廓线在齿坯上所依次占 据的位置线就会形成包络线， 这种在齿坯上形成的包络线就是渐开线齿廓。为了能清楚地 观察到刀刃相对齿坯的各个位置形成包络线的过程， 了解用范成法加工形成渐开线齿廓的 原理，通常用齿轮范成仪模拟进行实验。 五、实验步骤 1.渐开线齿廓形成 (1) 根据指导教师给出的齿轮参数， 计算并在绘图纸上绘出标准齿轮的齿根圆、 基圆、 分度圆、齿顶圆和变位齿轮的齿根圆、齿顶圆（变位系数 x 值由指导教师给出或者按不根 切的最小变位系数确定） 。用剪刀沿比齿顶圆稍大一些的圆周剪下得到齿坯。 (2) 绘制标准齿轮齿廓 ① 将齿坯安装到托盘 1 上，注意两者圆心重合。 ② 调整齿条刀具 2 的径向位置，使刀具中线与齿坯分度圆相切。 ③ 将齿条刀具推至左（或右）极限位置，用笔在齿坯上画出齿条刀具的齿廓线，然 后向右（或向左）每次移动刀具约 3~5mm 画一次刀具齿廓线，直到绘出 2 至 3 个完整的齿
2、工作原理 由于弹性滑动率之值、打滑现象以及带传动的效率都与带所传递的载荷的大小有密切 的关系，本实验台用灯泡作负载。本实验台由主机和测量系统两大部分组成如图示。
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（1）主机 主电机是直流电动机，装在滑座上，可沿滑座滑动，电机轴上装有主动轮，通 过平带带动从动轮，从动轮装在直流发电机的轴上。在直流发电机的输出电路上， 并联了 8 个灯泡，每个 40 瓦，作为带传动的加载装置。砝码通过钢丝绳、定滑轮 拉紧滑座，从而使带张紧，并保证一定的初拉力。开启灯泡，可改变发电机的负 载电阻，随着开启灯泡的数目增多，发电机的负载逐步增大，带的受力增大，两 边的拉力差也增大，带的弹性滑动逐步增加。当带传递的载荷刚好达到带所能传 递的最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续增加时带则完全打滑。 （2）测量系统 测量系统由电机转速测量系统和测扭矩装置两部分组成。 A、光电测转速装置 在主动轮和从动的轴上分别安装一同步转盘，在转盘的同一半径上钻一小孔， 在小孔一侧固定有光电传感器，并使传感器的测头正对小孔。带轮转动时，就可 在数码管上直接读出带轮转速。 B、测扭矩装置 主动轮的扭矩 T1 和从动轮的扭矩 T2 均可通过电机外壳来测定。 电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中， 并可绕与转子重合的轴线摆 动。当电动机启动和发电机负载后，由于定子磁场和转子磁场的相互作用，电动 机的外壳将向转子旋转的反向倾倒，发电机的外壳将向转子旋转的同向倾倒，它 们的倾倒力矩可分别通过固定在定子外壳上的测力计所测得的力矩来平衡。即： 主动轮上的扭矩 T1 Q1 K 1 L1 ( N mm ) 从动轮上的扭矩 T2 Q 2 K 2 L21 ( N mm ) 式中 Q1 , Q 2 ——测力计上百分表的读数。
F=3×7-2×9-2=1
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实验二
一、实验目的
渐开线齿轮范成原理 与几何参数的测定实验
1.掌握用范成法加工渐开线齿轮的原理，了解根切现象。 2.了解变位修正法加工渐开线齿轮的基本概念，分析比较变位齿轮与标准齿轮的异 同，加深对变位齿轮的认识。 3.巩固渐开线齿轮基本尺寸的计算公式，掌握测定齿轮基本参数的方法。 二、实验设备和用具 1.渐开线齿廓范成仪
机械设计基础 实验指导书
曹淑伟
徐州师范大学机电工程学院
目
录
实验一．机构运动简图的测绘与分析实验 ………………………………1 实验二．渐开线齿轮范成原理实验 …………………………………………4 实验三．带传动实验…………………………………………………………7 实验四．减速器拆装实验……………………………………………………10 机构运动简图的测绘与分析实验报告 ……………………………………12 渐开线齿轮范成原理实验报告 ………………………………………………14 带传动实验报告 ……………………………………………………………16 减速器拆装实验报告 ………………………………………………………18
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实验一 机构运动简图的测绘与分析实验
一、实验目的 1. 学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图的方法； 2. 运用并熟悉一些常用的构件及运动副的代表符号； 3. 验证和巩固机构自由度的计算。 二、实验设备和工具 1．各种典型机构、机械的实物或模型； 2．钢板尺、钢卷尺、内卡钳、外卡钳、量角器； 3. 学生自带下列实验用品：纸、笔、圆规、橡皮等文具。 三、实验内容 分析机构的组成，绘制机构运动简图，计算机构自由度，理解各种运动副 的组成和特点，分析机构中的虚约束、局部自由度和复合铰链，判断机构具有 确定运动的条件。 四、实验原理 在分析和研究机构运动时，为了使问题简化，便于分析，可以不考虑构件的 外形、构件的截面尺寸和运动副的实际构造，只用简单线条和符号代表构件和运 动副，并按一定的比例来表示运动副的相对位置和与运动相关的尺寸，以此说明 实际机构的运动特征。 五、实验步骤 1.观察机构的运动并确定构件数 首先找出机构中的原动件，通过动力输入构件或转动手柄，使被测绘的机构 或机器(或模型)缓慢地运动，循着运动的传递路线仔细观察并判断哪些为连接构 件、工作构件、固定构件等，同时确定构件的数目。
图 3-1 齿廓范成仪简图
本实验所用范成仪其上的刀具模型为齿条刀， 结构如图 1 所示。 托板可绕机架上的固 定轴心转动， 齿条刀可沿水平方向移动， 且通过齿轮齿条的啮合关系保持托板与齿条刀之 间作无滑动的相对运动。 当齿条刀两端的短横线对准刻度尺的零位时， 齿条刀中线恰好和齿轮毛坯的分度圆相 切，此时切出的齿轮是标准齿轮。松开调节螺钉，可使齿条刀沿铅垂方向适当移动，移动 的距离可在刻度尺上读出，此时切出的齿轮便是变位齿轮。 2. φ290 mm 圆形图纸一张、铅笔、圆规、直尺、计算器 （学生自备） 。 3.被测标准齿轮或变位齿轮、游标卡尺。
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2. 判别各构件之间运动副的类别 按照运动的传递路线，根据两构件的接触情况及相对运动的特点，依次判断 相邻两构件之间组成运动副的类别，确定哪些是转动副、移动副及哪些是高副。 3. 绘制平面机构的示意图 正确选择投影面，将原动件放在一般位置上，按照运动的传递路线及代表运 动副、构件的规定符号绘制出机构运动的示意图，并对机构中的每一构件进行编 号，在构件旁标注数字 1、2、3…，在运动副旁标注字母 A，B，C…，在原动件 上标注箭头。绘制机构示意图可供定性分析机构运动特征时使用，也可为正确绘 制机构运动简图作好准备。 4. 测量与机构运动有关的尺寸并按比例绘制平面机构的运动简图 仔细测量与机构运动有关的尺寸，包括转动副间的中心距、移动副导路的位 置或角度等。选择适当的比例尺μL，按比例确定各运动副之间的相对位置，并以 简单的线条和规定的运动副符号，正确绘出机构运动简图。
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实验四
一、实验目的
减速器拆装实验
通过对一级或二级圆柱齿轮减速器的拆装和分析， 达到了解其中各零件的结 构，用途及减速器的装配、调整及润滑方法。 二、实验设备及工具 1、ZCJ—A 型拆装实验用减速器（一级或二级） 2、木锤、扳手、起子、拉马、塞规、钢直尺、外卡。 3、A4 图纸一张、铅笔（自备） 三、拆装及分析步骤 1、在拆开减速器前，观察其外形，外露零件的相互位置，判断减速器属于 何种类型。 2、拆开箱盖，观察齿轮、轴的结构特点及齿轮在轴上如何定位。 3、确定齿轮副的润滑形式。 4、通过对轴承结构的分析，了解其结构特点，明确如下问题： 1）轴承的受力情况如何？为什么采用该类型轴承？为什么这样布置？ 2）是否要调整轴承的间隙？如何调整？ 3）轴承盖的形式、结构。 4）如何保证轴的润滑？采用什么润滑剂？ 5）采用何种密封装置？ 5、分析减速器其它部分（如螺栓凸台、吊钩或吊环、加强筋、箱体结合面、 底座面及螺栓分布、通气器、油塞、油标、观察孔等）的结构特点、用途及优缺 点。 6、分析如何调整齿轮啮合。 7、分析轴承部分零件的装拆顺序。