机械原理指导书二级减速器

1、实验一 机构创意组合实验一、实验目的1、加深机构组成原理的理解，为机构创新设计奠定良好的基础。 2、利用若干不同的杆组，拼接各种不同的平面机构，以培养机构运动创新设计意识及综合设计能力。 3、训练工程实践动手能力。二、实验设备及工具1、机构运动创新设计方案实验台及附件：齿轮、齿条、槽轮、凸轮、转动轴、连杆、各种连接组合零部件等。2、装拆工具：十字起子、活动板手、内六角板手、钢板尺、卷尺等。3（自备）草稿纸、笔、绘图工具等三、实验要求1、每2-3人一组，每一组实验前拟一份机构运动设计方案，实验后提交新设计方案；2、完成实验后各组将机械零部件“物还原位”，老师验收后方可离去；3、每人完成一份实验报

2、告。四、实验原理及方法根据平面机构的组成原理：任何平面机构都可以由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上而构成，故可通过选定的机构类型，拼装该机构并进行分析。五实验过程1、掌握平面机构组成原理；2、熟悉本实验中的实验装置，各种零部件、装拆工具的功用，了解机构的拼接方法。3、自拟平面机构运动方案，形成拼接实验内容；4、正确拼接各基本杆组；5、将各基本杆组按运动传递规律顺序拼接到原动件和机架上，拼接机构；6、绘制所拼机构运动简图，并进行机构自由度的计算；7、写出实验报告。六、补充知识1、杆组的概念由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、原动件和自由度为

3、零的从动件系统通过运动副联接而成。将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F=3n-2pL-pH=0其中构件数n，高副数PH和低副数PL都必需是整数。由此可以获得各种类型的杆组。当n=1,PL=1,PH=1时即可获得单构件高副杆组，常见的有如下几种：图1 单构件高副杆组当PH=0时，称之为低副杆组，即F=3n-2PL=0因此满足上式的构件数和运动副数的组合为：n=2,4,6，PL=3，6，9。最简单的杆组为n=2，PL=3，称为级组，由于杆组中转动副和移动副的配置不同，级组共有如下五种形式。n=4,PL=6的杆组形式

4、很多，机构创新模型已有图3所示的几种常见的级杆组。图2 平面低副级组图3 平面低副级组2、机构的组成原理根据如上所述，可将机构的组成原理概述为：任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到原动件和机架上的方法来组成。这是本实验的基本原理。七、实验步骤（补充）1、正确拆分杆组从机构中拆出杆组有三个步骤：1）先去掉机构中的局部自由度和虚约束；2）计算机构的自由度，确定原动件；3）从远离原动件的一端开始分杆组，每次拆分时，要求先试着拆分级组，没有级组时，再拆分级组等高一级组，最后剩下原动件和机架。拆组是否正确的判定方法是：拆去一个杆组或一系列杆组后，剩余的必需为一个完整的机构或若干个与机架相联的原动

5、件，不能有不成组的零散构件或运动副存在，全部杆组拆完后，只应当剩下与机架相联的原动件。如图4所示机构，可先除去k处的局部自由度；然后，按步骤2）计算机构的自由度：F=1，并确定凸轮为原动件；最后根据步骤3）的要领，先拆分出由构件4和5组成的级组，再拆分出由构件6和7及构件3和2组成的两个级组及由构件8组成的单构件高副杆组，最后剩下原动件1和机架9。图4 例图2、正确拼装杆组将机构创新模型中的杆组，根据给定的运动学尺寸，在平板上试拼机构。拼接时，首先要分层，一方面是为了使各构件的运动在相互平行的平面内进行，另一方面是为了避免各构件间的运动发生干涉，因此，这一点是至关重要的。试拼之后，从最里层装起

6、，依次将各杆组联接到机架上去。杆组内各构件之间的联接已由机构创新模型提供，而杆组之间的连接可参见下述的方法。1）移动副的联接图5表示构件1与构件2用移动副相联的方法。2）转动副的联接图6表示构件1与带有转动副的构件2的联接方法。图5 移动副的联接图6 转动副的联接3）齿条与构件以转动副的形式相联接方法。图7表示齿条与构件以转动副的形式相联接方法。图7 齿条与构件以转动副相联4）齿条与其他部分的固联图8表示齿条与其他部分固联的方法。图8 齿条与其他部分固联5）构件以转动副的形式与机架相连图9表示连杆作为原动件与机架以转动副形式相联的方法。用同样的方法可以将凸轮或齿轮作为原动件与机架的主动轴相连。

7、如果连杆或齿轮不是作为原动件与机架以转动副形式相连，则将主动轴换作螺栓即可。注意：为确保机构中各构件的运动都必须在相互平行的平面内进行，可以选择适当长度的主动轴、螺栓及垫柱，如果不进行调整，机构的运动就可能不顺畅。图9 构件与机架以转动副相联6）构件以移动副的形式与机架相联图10表示移动副作为原动件与机架的联接方法。图10 构件与机架以移动副的相联3、实现确定运动试用手动的方式驱动原动件，观察各部分的运动都畅通无阻之后，再与电机相联，检查无误后，方可接通电源。4、分析机构的运动学及动力学特性通过观察机构系统的运动，对机构系统的运动学及动力学特性作出定性的分析。一般包括如下几个方面：1）平面机构

8、中是否存在曲柄；2）输出件是否具有急回特性；3）机构的运动是否连续；4）最小传动角（或最大压力角）是否在非工作行程中；5）机械运动过程中是否具有刚性冲击和柔性冲击。实验二 慧鱼拆装实验一、实验目的1、培养学生用创造性思维方法，设计、搭建新型的机构或装置；2、加强学生对机电一体化的实践认识；3、培养学生的创新意识及综合设计能力。二、设备与工具1、慧鱼技术创意模型（1）计算机组合包（2）移动机器人包（3）汽车技术包（4）仿生生物包（5）太阳能包（6）工业机器人包（7）传感器包（8）气压传动件包（9）动力添加组（10）可调变压器（11）远红外遥摇控包桁架机构 2、486或586微机；3、摄子，5V、

9、9V电池；三、实验前的准备1、按模型组合包设备清单清点模型零件，并按类型分类置放于装料盘中；2、认真阅读模型组合包操作手册，并翻译有关外文资料；3、按组装指导图，搭接模型，掌握组合模型的拼接方法；四、实验步骤1、按要求或按条件选择设计题目；2、制定设计方案，绘制机构结构图及原理图；3、按设计方案搭接机构模型；4、实验完毕，拆卸全部零件，清点零件并按要求包装好。实验三 动平衡实验（车轮）一、实验目的1、熟悉车轮动平衡仪的工作原理、结构及其特点。2、掌握车轮动平衡仪的使用方法。二、实验内容 测量实验车车轮最大不平衡量。如不平衡量超出该型车轮技术条件要求，则进行平衡调整。三、实验仪器设备1、实验车轮

10、4个。2、车轮动平衡仪1台。3、常用工具1套，调整专用工具1套。四、实验准备工作1、检查并按标准充足轮胎气压。2、清除轮胎上的泥土及杂物等。凹花机； 3、取掉车轮轮辋上的旧平衡块。4、清洁动平衡仪的主轴和车轮总成锁紧锥套。五、实验步骤 1）根据轮辋中心孔的大小选择锥体，仔细地装上车轮，用大螺距螺母上紧。2）打开电源开关，检查指示与控制装置的面板是否指示正确。3）用卡尺测量轮辋宽度b、轮辋直径 d（也可由胎侧读出），用平衡机上的标尺测量轮辋边缘至机箱的距离a，再用键入可选择器旋钮对准测量值的方法，将a、b、c值输入到指示与控制装置中。4）按下启动键，车轮旋转，平衡测试开始，微机自动采集数据。5）

11、车轮自动停转，从指示装置读取车轮内、外两侧不平衡量和不平衡位置。6）用手慢慢转动车轮，当指示装置发出指示时停止转动。在轮辋的内侧或外侧的上部（时钟12点的位置）加装指示装置显示该侧平衡块质量。内、外侧要分别进行，平衡块装卡要牢固。7）安装平衡块后有可能产生新的不平衡，应重新进行平衡试验，直至不平衡量<5g，指示装置显示“00”或“ok”时才行。8）测试结束，关闭电源开关。六、注意事项1、主轴是动平衡仪的主要部件，因此检测时，无论是主轴还是动平衡仪本身都应避免强烈的振动或移动。2、不能用铁锤敲击动平衡仪的任何部件。七、结果整理与分析1、将实验数据记入实验报告(请自行设计记录表格)。2、试分

12、析车轮动平衡产生的主要原因。实验四齿轮范成原理虚拟实验一、实验目的1掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程。2了解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法。3分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。二、实验的主要内容在本实验中，每位学生应至少完成如下6个实验。表1齿轮范成实验数据序号模数齿数压力角（度）变位系数齿顶高系数径向间隙系数说明12017200.001.000.25标准齿轮，不发生根切2201720-0.701.000.25负变位齿轮，有小量根切32010200.0001.000.25标准齿轮，有明显根切42014200.701.000.25正变

13、位齿轮，没有根切5201714.50.001.000.25压力角不同，比较齿形62017200.000.800.30齿顶高系数不同，比较齿形另外，学生还可以取一些特殊的参数进行实验，如：齿数很少的齿轮，即齿数为4等；压力角很大、或很小，观察压力角的变化对齿形的影响。三、实验设备和工具1每12人一台计算机，安装“齿轮范成实验程序GearView2005”，并通过网络连接打印机。2学生自备笔、纸和相关的文具，并带机械原理或机械设计基础教材。四、实验原理由齿轮啮合原理可知：一对渐开线齿轮(或齿轮和齿条)啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络线。范成法就是利用这一原理来加工齿轮的。用范成法加工齿轮时，其中

14、一轮为形同齿轮或齿条的刀具，另一轮为待加工齿轮的轮坯。刀具与轮坯都安装在机床上，在机床传动链的作用下，刀具与轮坯按齿数比作定传动比的回转运动，与一对齿轮(它们的齿数分别与刀具和待加工齿轮的齿数相同)的啮合传动完全相同。在对滚中刀具齿廓曲线的包络线就是待加工齿轮的齿廓曲线。与此同时，刀具还一面作径向进给运动(直至全齿高)，另一面沿轮坯的轴线作切削运动，这样刀具的刀刃就可切削出待加工齿轮的齿廓。由于在实际加工时看不到刀刃包络出齿轮的过程，故通过齿轮范成实验来表现这一过程。在实验中所用的齿轮范成仪相当于用齿条型刀具加工齿轮的机床，待加工齿轮的纸坯与刀具模型都安装在范成仪上，由范成仪来保证刀具与轮坯的

15、对滚运动(待加工齿轮的分度圆线速度与刀具的移动速度相等)。对于在对滚中的刀具与轮坯的各个对应位置，依次用铅笔在纸上描绘出刀具的刀刃廓线，每次所描下的刀刃廓线相当于齿坯在该位置被刀刃所切去的部分。这样我们就能清楚地观察到刀刃廓线逐渐包络出待加工齿轮的渐开线齿廓，形成轮齿切削加工的全过程。五、实验方法和步骤1. 根据实验要求，设定六个齿轮参数，并按“确定”按钮确认。2. 按“>”按钮，程序进行范成加工过程模拟，此时，学生应注意观察齿轮范成加工过程，即渐开线齿廓形成过程。3. 加工完成后，程序自动弹出存盘对话框，如图1所示。图1实验数据存盘界面在文件名栏中填入一定序号，如：01、02、03、0

16、4。按13步骤做6个以上的实验。4. 生成实验报告完成了6个以上实验后，就可以生成实验报告。按“打印”按钮进入。程序显示如图5所示界面。界面中显示有学生的学号和姓名。还有“实验一”、“实验二”、“实验六”等。选定“实验一”，并按“读取”按钮从已做实验中选一个实验数据；再选“实验二”按钮，再选一个实验数据，这样，最多可选6个实验数据。学生在班级栏中填入班级。在简要说明中填入对实验数据的分析。就可形成实验报告。实验报告可直接在打印机上打印出来，也可以文件的形式存在子目录中。六、实验报告主要内容及要求1 实验报告中的应有六个实验数据；2 应对每个实验数据进行分析；3 对不同的实验数据进行比较，说明：

17、齿形的变化与齿数的关系、标准齿轮与变位齿轮的不同点，以及变位系数对齿形的影响。压力角的变化对齿形的影响等。输入的实验报告如图2所示。七、实验注意事项1 实验前应充分做好准备，了解齿轮范成的基本原理，以及虚拟实验程序的使用方法；2 实验时，应正确使用计算机和相关软件；实验一 机构运动简图测绘与分析实验报告（要求学校发的实验纸书写）姓名： 班级： 成绩： 实验日期： 教师签字： 一、实验目的：二、实验设备及工具三、实验内容：1、机构名称机 构 运 动 简 图比例尺自由度计算运动是否确定1n =pL =pH =F =2n =pL =pH =F =3n =pL =pH =F =4 n =pL =pH =F =四、思考题（1）