机械原理实验指导书

1、江西农业大学工学院机械原理实验指导 林 金 龙工学院基础教研室2008.9学生实验守则1学生必须遵守实验室各项规章制度，进入实验室，要服从教师的指导和安排，在规定 的房间和设备仪器上操作。2实验前应根据教学要求做好预习，准备好实验用书、文具、纸张及计算器等。3按时到达实验室，不迟到，不早退，不无故缺课。4认真上好实验课，积极思考，仔细观察和测取数据，做到人人动手，互相配合，使实验获得正确可靠的结果。 5爱护实验设备和器材，了解有关设备仪器的性能和使用方法，严格按照安全操作规程，并在教师的指导下进行操作。 6设备仪器发生故障时，学生要及时报告指导教师和管理人员，保护现场。因违反实验室制度和操作规

2、范而造成设备仪器损坏的，除按学校有关规定做出书面检查外，还应根据损失大小予以经济赔偿。 7保持实验室环境卫生，注意安全，学生应衣着整洁，室内严禁打闹、吸烟、吐痰、吃零食及使用与实验无关用具，违者给予批评教育或处罚。 8实验完毕，将设备仪器恢复原位，清洁、整理现场，关好电源。 9认真完成实验报告，并按时上交指导教师以评定实验成绩。实验成绩将占期末总成绩的10%，不交实验报告者，原则上不准参加本课程期末考试。目 录实验一 机构认知实验2实验二 机构运动简图测绘与分析3实验三 渐开线齿轮范成原理实验5实验四 刚性转子动平衡实验9实验五 机械运动方案创新设计12实 验 报 告一15实 验 报 告二16

3、实 验 报 告 三20实 验 报 告 四22实 验 报 告 五23实验一 机构认知实验一、实验目的 1 初步了解机械原理课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用。 2增强对机构与机器的感性认识。二、实验设备1.机械原理陈列柜：JXY-10型，共十个展柜。三、实验内容 为配合机械原理课程的学习，增强对机构与机器的感性认识而设置了一个机构陈列室。该陈列室设有可演示的机构运动情况的示教板十块，示教板上的各个机构模型可定时连续按顺序逐一运转（由微型电机驱动）, 在演示时同步播放解说词的的录音.使大家边看机构的运动，边听解说，视听配合从而加深印象。同时展示柜上的各个机构模型可不定时间运转，重复演

4、示，以便于仔细观察运转情况。实验二 机构运动简图测绘与分析 一、实验目的1、掌握根据实际机器或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，机构自由度的含义及如何计算自由度；并判断该机构在何种条件下具有的确定运动； 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、运动简图的测绘及分析实验模型：简单机构模型、复杂机构模型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 任何机器和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、种

5、类和相对位置有关。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。 凡不用比例绘出的图称机构示意图，它只能定性地研究机构的某些运动特性（如自由度）：凡用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。 四、测线方法与步骤 1、使被测绘的机构或模型缓慢地运动，从原动件开始，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接触情况及相对运动的性质，确定各个运

6、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的简图的草图是否正确。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。长度比例尺实际长度l（米） l= 实际长度l（m）/ 图上长度（mm）图上长度单位（毫米）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

7、行讲解示范，然后分组进行测绘。 2、每个同学应至少测量三个机构，其中两个简图要求按比例绘制，另外一个（实际机器）可不按比例绘制机构结构简图可用目测法使各构件大致成比例，以利分析。 实验三 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，观察渐开线齿轮的轮廓曲线具体形成过程。 2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因及其避免的方法。 3、分析比较标准齿轮和变位齿轮齿形和尺寸的异同点。 二、实验仪器及工具 1、齿轮范成仪（三人一组，每组一台，每人备绘图纸一张，透明纸一张。） 2、铅笔、圆规、三角尺等（自备）。 三、实验原理 范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合的原理来加

8、工齿轮的。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯。刀具与轮坯在机床链作用下一方面作定传动比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样。另一方面作径向进给运动并沿轮坯的轴向作切削运动，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。现在用齿条渐开线（基因半径为无限大时渐开线为一倾斜直线）齿廓加工齿轮，那么刀具刀刃在各个位置的包络线就是渐开线，即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，用铅笔将刀具刀刃的各个位置描绘在轮坯纸上，这样我们就能清楚地观察到轮齿范成的过程。 在

9、形成过程中，为了能形成被加工齿轮的径向间隙，刀具的齿顶高应加高。即：ha=（ha*+c*）m，如图3l所示。图31 齿形参数四、齿轮范成仪的构造及使用方法简介： 范成仪构造如图32所示，由机座、扇形盘、旋纽、齿条刀、溜板、螺钉等组成。机座上有二孔，扇形盘2可绕轴心转动，齿条刀安装在溜板上，当移动溜板时借助于齿轮齿条的传动迫使轮坯（扇形盘）上的分度圆与溜板上的齿条中线作纯滚动齿条中线与分度圆上刻有数字，移动溜板时，可以看到它们一一对应，即表示齿轮分度圆在齿条中线上作无滑动滚动松开螺钉可改变齿条刀具相对于轮坯中心的距离，因此齿条刀可固定在相对扇形盘的任一位置，如把齿条中线安装在扇形盘的分度圆相切的

10、位置上，则可绘出标准齿轮的齿廓；当齿条中线安装在扇形盘的分度圆切线有一段距离时，（其移距值xm可在溜板两侧的刻度上直接读出），则可按变位值的大小和方向绘出各种正、负变位齿轮的齿廓。旋钮是用来压紧轮坯纸的。 齿条插刀的基本参数为： 模数m16mm，压力角a20，齿顶高系数ha*l，顶隙系数C*0.25。 大扇形齿轮分度圆直径：D272mm 小扇形齿轮分度圆直径：D160mm 本范成仪另配有一把模数m8mm的齿条刀图32 齿轮范成仪五、实验步骤； 1、轮坯纸的准备 （1）根据所用范成仪的扇形齿轮的分度圆直径d和齿条刀的模数m，求出被切齿轮的齿数Z。 （2）计算出被加工的标准齿轮和正负变位（变位系数

11、x=0.5）齿轮的齿顶圆直径da、齿根圆直径df和基圆直径db，并在纸上画出da和df。 （3）接着将图纸剪成比顶圆直径da大23mm的圆形，最后剪下直径为35mm的安装中心孔。 2、标准齿轮的绘制 （1）松开螺钉及旋下旋钮，安装好轮坯纸，然后旋上旋钮，此时暂不要旋紧。 （2）调节齿条插刀，要求刀具中线与轮坯的分度圆切线重合，此时旋紧旋扭及螺钉。并记下刀具此时在标尺的位置，作为绘制变位齿轮的基准。 （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23mm，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

12、的曲线就是渐开线齿形。图3-3标准齿形3、正变位齿轮的绘制 （1）松开螺钉及旅钮，将轮坯纸旋转，并要求刀具中线与分度圆切线重合，此时将旅钮旋紧，且将齿条刀平移远离轮坯中心一段距离xrn，其数据在标尺上读出，然后将螺钉拧紧。 （2）重复标准齿轮绘制方法的第(3)步骤。 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，其不同的只是齿条刀向轮坯中心移动一段距离xm。5、绘制完毕后取下图纸，并将范成仪恢复到原状态。图3-3变位齿形六、实验内容 1、 用m16的齿轮插刀分别绘出标准齿轮和变位齿轮的完整齿形1一2个。如图35所示，（17应齿轮必做，10齿齿轮选做） 图3-5 2、 在绘制过程

13、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。实验四 刚性转子动平衡实验一、实验目的1.学习刚性转子动平衡基本原理和转子平衡过程；2.了解平衡台的工作原理和操作方法；3培养操作、使用实验设备的动手能力和工程实践能力二、实验设备1.DYS-A动平衡原理实验台及其配套设备三、实验台及实验原理1.实验台基本结构动平衡实验台的组成由4部分。主要由机架、试件架、驱动机构和测量系统四部分组成。试件架通过一对弹性构件悬挂（或支撑）在机架上，能在垂直于试件转动轴线的水平平面自由摆动。实验时试件的两个轴颈安放在试件架上的两个滑动轴承上，通过联轴器、传动带由电机驱动作自

14、由转动。此时试件的不平衡质径积所产生的离心惯性力就迫使试件架往复摆动。传感器（电磁式）直接安装在试件架上，当试件往复摆动时，传感器就输出一周期信号，此信号送入测量系统进行测量。2.实验台技术参数直流电机功率：N =375W 圆盘试件转速：0450转/分转子直径：180mm 试件两轴颈支承距离：百分表量程：010mm光电传感器：0-1400转/分 外形尺寸：900360285重量：52kg实验五 机械运动方案创新设计 一、实验目的1.加强学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性，为机构创新设计奠定良好的基础。2.增强学生对机构的感性认识，培养学生的工程实践及动手能力；体会设计实际

15、机构时应注意的事项；完成从运动简图设计到实际结构设计的过渡。3.培养学生创新意识及综合设计的能力。二、实验设备和工具1机构运动创新方案拼接实验台2工具 ： 内六角扳手、活动扳手、固定扳手、卷尺和纸。三、实验原理 任何机构都是由自由度为零的若干杆组，依次联接到原动件（或已经形成的简单机构）和机架上的方法组成。五、 杆组的概念、正确拆分杆组及拼装杆组 1 杆组的概念 任何机构都是由机架、原动件和从动件系统，通过运动副联接而成。机构的自由度数应等于原动件数，因此封闭环机构从动件系统的自由度必等于零。而整个从动件系统又往往可以分解为若干个不可再分的，自由度为零的构杆组，称为组成机构的基本杆组，简称杆组

16、。基本杆组应满足的条件： F=3n-2PL-PH=0 其中活动构件数n，低副数PL和高副数PH必须是整数。由此可以获得各种类型的杆组。 2 正确拆分杆组 正确拆分杆组的三个步骤： 1）先去掉机构中的局部自由度和虚约束，有时还要将带高副加以低代； 2）计算机构的自由度，确定原动件； 3）从远离原动件的一端（即执行构件）先试拆分级杆组，若拆不出级杆组时，再试拆级杆组，即由最低级别杆组向高一级杆组依次拆分，最后剩下原动件和机架。 3 正确拼装机构 根据拟订的机构运动学尺寸，利用机构运动创新方案实验台提供的零件进行拼接，拼接时，首先要分析机构中各构件的运动情况，哪一个运动构件有可能与哪些零件或构件的运

17、动发生运动干涉，从而计划好各构件应占据的运动平面，以此避免运动构件间发生干涉。然后以机架铅垂面为参考面，由参考面始按预定拼接计划进行拼接。应注意各构件的运动平面是平行的，所拼接机构的外伸运动层面数以最少为佳，为此可进行交错层排列。四、实验方法与步骤 1掌握实验原理。 2功能根据“实验设备及工具”的内容介绍，熟悉实验设备的硬件组成及零功能件。 3自拟机构运动方案或选择指导书中提供的机构运动方案作为拼接实验内容。 4将所选的机构运动方案根据机构组成原理按杆组进行正确拆分。 5正确拼装杆组。 6将杆组按运动的传递顺序依次接到原动件和机架上。五、实验内容 下列各种机构均选自于工程实践。根据机构运动简图

18、，任选一个机构运动方案进行拼接设计实验。 1自动车床送料机构 结构说明：由凸轮与连杆组合而成的组合式机构。 工作特点：一般凸轮为主动件，能够实现较复杂的运动规律。 应用举例：自动车床送料及进刀机构。图1所示，由平底直动从动件盘状凸轮机构与连杆机构组成。当凸轮转动时，推动杆5往复移动，通过杆4与摆杆3及滑块2带动从动件1（推料杆）作周期性往复直线运动。图1 自动车床送料机构 图2 双向加压机构 2齿轮连杆机构 应用举例：双向加压机构，图2所示为用于打包机中的双向加压机构。摆杆6为主动件，通过滑块5带动齿条4往复移动，使齿轮1回转，与齿条1啮合的齿条2、3的移动方向相反，以完成紧包的动作。六、实验

19、报告:1、绘制实际拼装的机构运动方案简图，并在简图中标识实测所得的机构运动学尺寸。2、简要说明机构杆组的拆组过程，并画出所拆杆组简图。3、根据你所折分的杆组，按不同的顺序进行排列杆组，可能组合的机构运动方案有哪一些？要求用简图表示出来，就运动传递情况作方案比较，并简要说明理由。实 验 报 告一实验一、机构认知实验班 级姓 名学 号实验日期指导老师操作报告综合成绩1、思考问答题 （1）机械原理课程所研究的对象和主要内容是什么？ （2）平面四连杆机构有哪些类型？这些机构的运动副有什么特点？哪些四连杆机构能实现由转动转换为移动？并举出几个实例说明。 （3）用于传递两平行轴、两相交轴、两交错轴的回转运

20、动的齿轮机构有哪些？哪种齿轮机构能实现由转动运动转换为移动运动或者由移动转换为转动？并举出实例说明。2、实验心得与收获。实 验 报 告二实验二、机构运动简图测绘与分析班 级姓 名学 号实验日期指导老师操作报告综合成绩1、说明本次实验的主要步骤。2、原始机构运动简图或机构示意图（根据同学的具体情况尽可能的多测量几个机构，如位置不够可自行粘贴所测绘的机构）：3.机构运动简图（要求用铅笔、直尺和圆规作图）机构名称机 构 简 图实际尺寸N=PL=PH=自由度N=PL=PH=自由度=PL=PH=自由度机构名称机 构 简 图实际尺寸N=PL=PH=自由度N=PL=PH=自由度=PL=PH=自由度4.机构运动简图（要求用铅笔、直尺和圆规作图）5. 思考题 （1）一个正确