机械原理实验书

1、实验一：机构运动简图的测绘与分析一、目的1学会根据实际机械模型的结构测绘机构运动简图的技能；2 验证和巩固机构自由度的计算；3 进一步巩固对机构结构分析的了解。二、设备和工具1各种机器实物；2. 各种机构模型；3. 钢皮尺；4.外卡；5铅笔与橡皮（自备）；6.草稿纸（自备）。三、原理和方法1.应用符号由于机构的运动仅与机构中所有的构件数目和构件所组成的运动副的数目、种类、相对位置有关。因此，在机构运动简图中可以避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，并按一定购比例尺表示运动副的相对位置，由此说明实际机构的运动特征。常用的符号示例，可参阅郑文纬等主编的机械原理（

2、第七版）。2. 测绘方法（1）确定组成机构的构件数目测绘时使被测绘的机器或模型缓慢地运动。从原动构 件开始仔细观察机构运动，分清各个运动单位，从而确定组成机构的构件数目。（2）确定各个运动副的种类一一根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动的性质， 来确定各个运动副的种类。（3）绘制机构简图一一在草稿纸上不按比例尺用徒手按规定的符号及构件的联接次序逐步画出机构简图，然后用数字 I、2、3分别标注各构件，用拉丁字母 A、B C,分别 标注各运动副。绘制机构运动简图一一仔细测量机构的运动学尺寸（如回转副的中心距和移动副导路间的夹角等）任意假定原动构件的位置，并按一定的比例尺将机构简图画成机构运动简

3、图。,实际长度Iab （米）比例尺1二图上长度AB （毫米）3. 示例试绘出图1 1, a所示偏心轮机构模型的机构运动简图。（1）确定组成机构的构件数目ffl11 偈心轮机构当使原动构件（偏心轮）运动时，可以发现机构具有四个运动单元：机架I 相对静止；偏心轮2相对机架作回转运动；连杆3相对机架作平面复杂运动；滑块4相对机架作直线运动。（2）确定各个运动副的种类根据各相互联接的构件间 的接触情况可知，全部四个运动副均系低副：构件2相对机架1绕0点回转，组成一个回转副，其轴心在 0点；构件3相对构件2绕A点回转，组成第二个回转副，其轴心在A点；构件4相对构件3绕B点回转，组成第三个回转副，其轴心在

4、B点；构件4相对机架I沿直线CC作直移运动，组成一个移动副，其导路方向同c C。（3）绘制机构简图用徒手按规定的符号及构件的联接次序逐步画出机构简图，并用拉丁字母0、A、B、CC及数字I、2、3、4等分别标注相应的运动副和构件，如图1 1，b所示。（4）绘制机构运动简图仔细测量机构的运动学尺寸（如Ioa、Iab等），确定原动构件 2相对于机架I的位置（选择的位置务使简图表示得最清楚），并按一定的比例尺将机构简图画成机构运动简图。四、实验步骤1 绘制教师所指定的几种机器实物或机构模型的机构简图（应凭目测使图与实物成比 例）。2 计算各机构的自由度数，并将结果与实际机构相对照，观察是否相符。3根据

5、机构简图，对照机构的实物或模型测量与机构运动学有关的尺寸。以上工作必须在实验室内完成，并交指导教师审查签字才有效。4课后应按给定实验报告图框大小，选定合适的比例尺，用圆规、直尺绘出准确的机构 运动简图。5对上述机构进行结构分析（高副低代，绘制机构简图，分离杆组，确定机构级别等）。五、思考题1一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？2绘制机构运动简图时，原动构件的位置为什么可以任意确定？会不会影响简图的正确 性？3机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？机构运动简图测绘实验报告实验名称班级学生姓名成绩实验日期月日同组人姓名教师签名、机构运动简图测绘（一）机构名称1.徒手作出的机构简图2

6、测量机构的运动学尺寸尺寸符号尺寸（米）尺寸符号尺寸（米）3 机构的自由度计算活动构件数目n=低副数目Pl=高副数目Ph =机构的自由度 F=3 n 2Pl Ph4 核对计算结果与实际机构相对照，观察是否相符。米/毫米5 绘制机构运动简图6 进行机构分析（二）机构名称1徒手作出的机构简图2 测量机构的运动学尺寸尺寸符号尺寸（米）尺寸符号尺寸（米）3 机构的自由度计算活动构件数目n=低副数目Pl=高副数目Ph =机构的自由度F=3n 2Pl Ph4 核对计算结果与实际机构相对照，观察是否相符。米/毫米5 绘制机构运动简图6 进行机构分析、思考题讨论:二、心得和意见:实验二：机构运动方案设计及参数测

7、定、目的1通过观察铰链四杆闭链当其四个杆轮流作机架（闭链不拆）时的运动状态，验证铰链四杆机构有曲柄的充分必要条件；验证其传动角达到其最小值的条件和产生急回运动的原因;2. 通过观察曲柄摇杆的运动,二、设备和工具图11组合式可调平面连杆机构；2.钢皮尺；3圆规（自备）；4.铅笔（HB规格）三、实验步骤1.自选一组四个杆长数据，使最短杆1与最长杆长 度之和小于或等于其它两杆长度 之和，填写实验报告。（仪器规 格限制杆长取值范围 60180mm 为使实验效果明显，每两杆长度 之差至少10mm为防止杆件干涉，各杆件须在不同层面,表示该杆在第二层面，其余类推。2.看懂实验指导书中铰链四杆闭链的组装图图1

8、。3. 按实验指导书图2组装各杆，使其长度等于自选数据。（为保证一端的滑销与另一端的滑套轴线平行，可按实验指导书图3所示方法进行紧固，为保证组装后各杆平行，需注意滑销销轴与滑套有凸台的端面应在同侧还是异侧。）4. 按图1组装铰链四杆闭链。5. 按实验指导书图4所示，将铰链四杆闭链 的最短杆1的邻杆4的两端与机架固连，使该杆 成为机架的一部分， 旋转螺钉14防止脱落。拨动 最短杆1使其作定轴转动，带动铰链四杆机构机 构运动，观察两连架杆 1和3的转动情况，在实验报告中填空，并按比例绘制机构运动简图，图中将连架杆的转动情况按以下示范标注，实验KK6项填空，绘图。步骤68 （对应于试验报告 4 6项

9、）亦同样要求。6按实验指导书图 6所示，将铰链四杆闭链的最短杆 1的另一邻杆2与机架固连，使该杆成为机架的一部分，重 复实验步骤 5的操作，在 实验报告中第 4项填空， 绘图。7.按实验指导书图 5 所示，将铰链四杆闭链的 最短杆1与机架固连，使 该杆成为机架的一部分， 旋转螺钉14防止脱落，转 动安装在主动定铰链轴25上的摇把，使与其固连的 杆件作定轴转动，带动铰 链四杆机构运动，观察两 连架杆的转动情况，在实 验报告中第 5项填空，绘 图。&按实验指导书图 6 所示，将铰链四杆闭链的 不与最短杆1相邻的杆件3 与机架固连，使该杆成为 机架的一部分，旋转螺钉 14防止脱落，转动安装在

10、 主动定铰链轴 25上的摇 把，使与其固连的杆件作 定轴转动，带动铰链四杆 机构运动，观察两连架杆 的转动情况，在实验报告中第9.恢复步骤5或6的铰链7四杆机构，拨动最短杆 AB使其作定轴转动，带动该机构运动，观察图示杆BC和杆CD的夹角3 =/ BCD的变化情况，特别注意角 3达到最小值，最大值 时，最短杆AB的角位置，在实验报告上第 7项填空，并按比例绘制当角 3达到最小值，最大值时的机构运动简图，图中标出3 max 3 “讥10.拨动步骤9的铰链四杆机构的最短杆 AB,使其作定 轴转动，带动该机构运动，观察另一连架杆CD转动到两个极限位置（即改变转动方向时的位置）时，杆BC和最短杆AB之

11、间的夹角，观察分别对应于杆CD逆，顺时针行程的杆AB转角a 1和a 2。在试验报告第8项填空，并按比例绘制该 两极限位置的机构运动简图，图中标出a 1 和 a 2。11 自选另一组四个杆长数据，使最短杆与最长杆之和大于其它两杆长度之和，最长杆 长度小于其它三杆长度之和。重复实验步骤2-8的全部操作（不包括对应的试验报告），即重新组装铰链四杆闭链，各杆轮流作机架，观察两连架杆的转动情况，在试验报告第9项填空, 并按比例绘制该铰链四杆闭链的简图。33H38fit)3078 21347814 21214060 14 52Lb527879 302178313134-5243实验报告班级姓名实验日期年

12、月 日1第一组杆长数据：杆件编号1 （最短）234杆件长度（mm2 第一组杆长条件：最短杆长度 +最长杆长度 = （ mm其它两杆长度之和 += （mm最短杆与最长杆长度之和 其它两杆长度之和。3最短杆的邻杆4作机架时，机构运动简图（比例尺卩l=m/mm ）最短杆1作动另一连架杆3作动（填写转动情况并标在图上）4最短杆另一邻杆 2作机架时，机构运动简图（比例尺卩l=m/mm ）最短杆1作动另一连架杆3作动（填写转动情况并标在图上）5最短杆1作机架时，机构运动简图（比例尺卩l = m/mm ）一连架杆2作动另一连架杆4作动（填写转动情况并标在图上）6. 不与最短杆相邻的杆 3作机架时，机构运动简

13、图（比例尺卩l = m/mm ）一连架杆2作动另一连架杆4作动（填写转动情况并标在图上）7 .该铰链四杆机构当最短杆 AB的角位置“ =时，杆BC和杆CD的夹角3达到最小值；当角时，角3达到最大值。机构运动简图：（两位置用不同的线条绘在一幅图中，标出 3 max 和3 min ,比例尺l= m/mm ）&该教练四杆机构当连架杆 CD转动到一个极限位置时，杆 BC和最短杆AB之间的夹角 为，当杆CD转动到另一个极限位置时，杆 BC和AB之间的夹角为 。设分别对应于杆 CD逆，顺时针行程的杆 AB转角为a i和a 2, a 1180°机构运动简图：（两位置用不同的线条绘在幅图中，

14、标出a 1和a 2,比例尺i l=m/mm ）9.第二组杆长数据:杆件编号P 1 （最短）234杆件长度（mm第二组杆长条件：最长杆长度 其它三杆长度之和。最短杆长度 +最长杆长度 =(mm)其它两杆长度之和 +=(mm)最短杆与最长杆之和 其它两杆长度之和。闭链简图(比例尺 卩l= m/mm )采用第二组杆长数据时，不同杆件轮流作机架时的连架杆转动情况:作机架的杆件连架杆转动情况4杆1杆32杆1杆31杆2杆43杆2杆41 .实验步骤9中的角B是不是传动角？ 3 min是不是最小传动角？为什么？关注3 max的目的何在？2. 在实验步骤10中，若杆AB以等角速度转动，杆 CD逆，顺时针行程所需

15、时间是否相 同？为什么？3. 在实验步骤10中，若以杆CD为原动件，杆 AB能否单向连续转动？实验三：齿轮范成原理一、目的1掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理；2了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；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齿轮范成仪和简易插齿机；2圆规（自备）；3三角尺（自备）；4. 钢皮尺;5剪刀；6.绘图纸（规格 270毫米 270毫米）；7 铅笔（HB规格贰支自备）；&计算工具（自备）；9.标准渐开线样板。三、原理和方法1齿轮范成原理简述范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的。加工时 其中一轮为刀具，另

16、一轮为轮坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样所制得齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。今若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦必为渐开线。由于在实际加工 时，我们是无法明显地看到刀刃在各个位置形成包绍线的过程，若用齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。2 齿轮范成仪的结构齿轮范成仪所用的刀具模型为齿条插刀，仪器的构造如图21所示。它的结构可看成由轮坯与刀具两部分组成。（1）轮坯部分的结构做成扇形的构件 4,是模数 m=18毫米；齿数Z

17、=17齿轮的分度圆；另一半圆 5是模数 m=18毫米，齿数Z=9的齿轮的分度圆，它们一起装在同一轴上。（2）刀具部分的结构模数m=18毫米的齿条刀2用铰链装在变位溜板 3上，转动旋钮13可使刀具移动实现变 位，变位量大小可从刻度尺 I读出。变位溜扳3又装在啮合溜板11上，在不作变位时，可用 手柄10锁住变位溜板3。啮合溜板11是与分度圆作纯滚动运动。在无变位量（刻度尺零位对 齐）时，刀具2的分度线（中线）与啮台溜板11的一侧（即与分度园作纯滚动的一侧）在同一垂直平面上。$ F芟住量标尺34 ®5 9沓妁轨tU百一特豊74*raiitS 9-EiS 2 1四、实验步骤1 “切削”标准齿

18、轮(1) 按基本参数 m=9毫米，Z=9 , a =20 ° , ha*=1和C*=0.25计算被加工标准齿轮的分度圆、基圆、齿顶圆和齿根圆的半径。现将四个圆半径的计算结果列表如下:名称符号公 式 和 计 算 值分度圆半径rmz 18汉9r 一一- 81mm2 2基圆半径rbrb = r cos。= 81 汉 cos20 ”= 76.12 mm齿顶圆半径ram*18ra = 2(z +2ha ) = "2 (9 十2 汉 1) = 99mm齿根圆半径rfm*18仃=y(z_2ha -2c)=(9-2沢 1-2 7.25)=585mm(2)旋下螺钉7,打开刀具2,将代表轮坯的

19、图纸放在刀具2和压扳8的下面，再旋入螺钉7压紧轮坯纸。再将上述四个圆分别画在轮坯纸上，然后将纸剪成比齿顶因直径略大23毫米的圆形作为轮坯。(3) 调节变位量旋钮13,将刀具中线移至与被加工齿轮分度圆相切的位置，此时变位量标尺1的刻度应指到零的位置(或者使刀具的齿顶线与被加工齿轮的根圆相切)。再把锁紧旋纽10锁紧。(4) 开始"切制”齿廓时，应先转动分度圆到一边，并移动啮合溜板11到一端，转动手柄12使分度圆与啮合溜板 11压紧，再依次移动啮合溜扳11而形成范成运动。然后每当向另一端移动一个不大的距离时，即在代表轮坯的图纸上用削尖的铅笔轻轻画下刀具轮廓线，这样就可在轮坯纸上包络出被切齿

20、轮的齿形来，直到形成23个完整的齿时为止。在上述过程中应注意轮坯上齿廓形成的过程。(5) 用标准渐开线样板，检验齿轮的渐开线齿廓，观察有无限切现象。如有根切则分析其原因，并计算最小变位系数Xmin。2. “切削”变位齿轮(1)用齿条刀具制造齿轮时。不发生根切现象的最少齿数Zmin*Zmin2hF 当刀具的:=20 ,ha* =1时，Zmin=17。sin :(2) 对于齿数Z=9的齿轮，不根切的最小变位系数Xmin为：* Zmin Z179、一、Xmin - ha10.47因此，为了不发生根切。该齿轮应米用正变位，Zmin17其变X > Xmin。今取变位系数 X=0.50。(3) 按基

21、本参数 m=18， Z=9， a =20 ' ha =1， c =0.25和X=0.50计算被加工的变位齿轮的分度圆、基圆、齿顶圆和齿根圆的半径。现将各值的计算结果列表如下：名称符号公 式 和 计 算 值分度圆半径rmz 189r =小=小=81mm2 2基圆半径rbrb = r cos。= 81 汇 cos20 ”= 76.12 mm齿顶圆半径rara =r + (ha* 十 xu)m= 81+(1+0.5 0)x18=108mm齿根圆半径rfrf = r (ha* +c* x)m = 81 (1+025 05)18=675mm备注：此处为单一变位齿轮无法决定：值，故暂取：=0。(4

22、) 其它步骤方法与切制标准齿轮相同。只是应注意，需先放松锁紧旋钮10,转动变位量旋钮13,使刀具外移(正变位)或内移(负变位)至所需变位量(由变位量标尺1来读出) 本实验因是正变位，故使刀具外移Xm=0.50X 18=9mm的距离。再把锁紧旋钮 10锁紧，然后再按前述方法绘制齿廓。3. 比较所得标准齿轮和变齿轮的齿厚、齿间距、周节、齿顶厚、基圆齿厚、根圆、顶圆、 分度圆和基圆的相对变化特点。把比较结果写成实验报告。五、齿轮插刀制造渐开线齿轮齿轮插刀制造渐开线齿轮的基本原理和方法，可通过演示简易插齿机的切制过程来获得了解。1. 六、思考题1 齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（ha* c*）m

23、 ?2. 用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和轮坯之向的相对位置和相对运动有何要求？为什 么？3. 通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的？是由于什么原因引起的？避免根切 的方法有哪些？齿轮范成原理实验报告实验名称班级学生姓名成绩实验日期月日同组人姓名教师签名、原始数据项目mOf*ha* cz单位数值、计算数据项目符号标准齿轮（x=0）变位齿轮（x=0.5）分度圆齿厚s28.2634.81分度圆齿间距e28.2634.81周节P56.2669.62顶圆齿厚Sa基圆齿厚Sb齿根圆直径df117135齿顶圆直径da198216分度圆直径d162162基圆直径db152.24152.24三、齿廓图四

24、、实验结果比较项目齿厚齿间距周节顶圆 齿厚基圆 齿厚根圆 齿厚顶圆 直径分度 圆直 径基圆 直径符号sePSaSbdfdaddb标准齿轮正变位齿轮备注：只要说明相对变化特点，不要具体数字。五、思考题讨论六、心得和意见实验四：齿轮参数的测定一、目的1、掌握应用“游标卡尺”测定渐开线直齿轮各基本参数的方法。2、巩固并熟悉齿轮的各部分尺寸，参数关系和渐开线的几何性质。二、设备和工具1、变位齿轮一对2、游标卡尺（游标读数值为 0.02毫米）3、渐开线函数表（自备）4、计算工具（自备）三、原理和方法渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数Z、模数m、齿顶高系数ha*、径向间隙系数c*、分度圆压力角:和变位系

25、数X等。本实验是用游标卡尺来测量，并通过计算确定齿轮的基本 参数，测量方法如图 3 2所示。E31 渐开锲直为BHi齿轮1、确定模数m和压力角:（1）利用游标卡尺跨过 n个齿，测得齿廓之间的公法线距离为 Wn毫米；然后再跨过（n+1）个齿，测得其距离为 Wn+i毫米。为了保证使卡尺的两个量足与齿廓的渐开线部分相切，n值应根据被测齿轮的齿数 Z参照表3 一 1决定。表3 1按齿数Z确定跨齿数n齿数Z1217182627 3536 4445 53跨齿数 n23456备注：当按表中跨齿数 n测量变位齿轮时，如发现卡尺卡脚在齿廓顶部（或根部）接触 时，应减少（或增加）跨齿数。（2）由渐开线的性质可知，

26、齿廓之间的公法线ab （图3 1）与所对应的基圆上的圆弧(3 一 1)长度相等。因此Wn=(n-1)p b+Sb同理所以Wn+1 = n Pb+Sb(3 2)Wn+1 Wn= pb （毫米）（3）根据（33）求得的基圆周节 pb，可按下式算出模数 mPb(3 3)m= _兀 cosot（毫米）(3 4)m22.53456pb (a =20 °)5.9047.3808.856P 11.80914.76117.13pb (a =15°)6.0697.5869.10412.13815.17318.2072、确定变位系数x （被测齿轮可能是变位齿轮） 利用基圆齿厚公式来确定 x因为

27、由于式（3 一 4）中的压力角:可能是15°也可能是20°,故分别代入式（3 4）算出 其相应的模数 m,其数值最近于标准值的一组m和即为所求的值。（4）也可按求得的基圆周节pb,从表3 2来确定m和。表32按pb确定m和Sb=Scos ： +2rbinv :it=m(3 2xtg ： )cos = " 2rbinv :Sb可得式中兀Zinv :x= mcos：2x=2tg«Sb=Wn+1 n pb(35)因为*mzdfhf =m(haCX)二 一2 -(36)3、确定齿顶高系数ha*和径向间隙系数 C*ha和C利用齿顶高公式来确定式中df齿根圆直径，可

28、用游标卡尺测定。m、x和z均为已知。分别用ha =1 , c =0.25和ha =0.8 , c =0.3两组标准值代入式（3 一 6）,符合等式的一组, 即为所求的值。4、确定齿数z由实测用齿轮直接数得。5、确定齿顶降低系数利用齿顶高公式来确定因为ha二 m(ha* x _ uda mz(37)式中da齿顶圆直径，可用游标卡尺测定。m、ha*、x和z均为已知。将式（37）中各已知值代入即可得u6、计算啮合角：和中心距a算tg 工"i nv_：:inva * = 2(xi + X2)Zl - Z2mcos：(38)(3 9)a 算= 2(Z1 Z2)C0L7、用游标卡尺直接测量这对齿

29、轮的实际中心距a量测量方法如图32所示。首先使该对齿轮作无齿侧间隙啮合，然后分别测量齿轮的 孔径dki和dk2以及尺寸B 或 B 。此时即可得:1 / 、 a量=B（dki ' dk2）（3 10）21 / 、a量二 B（dk1 dk2）（311）2四、实验步骤 l 、直接计数齿轮的齿数 z1和z2。2、测量Wn、Wn+1和B 或B，对每一个尺寸应测量三次，各次测量位 置应相隔120°，取其平均值作为测量数据。3 、测量da、df、dk1和dk2，对每一个尺寸应测量三次，各次测虽位置度相隔60°，取其平均值作为测量数据。4 、计算m、鳥、x、ha*、c*和u值。5

30、、计算和a算。6 、计算a量，并与a算相比较。五、思考题 1 、决定齿廓形状的参数有哪些？2 、这一对齿轮传动是零传动、正传动还是负传动？3 、这一对齿轮变位切制时是否发生根切？为什么？4 、这对变位齿轮与标准齿轮传动相比较哪些尺寸变了？怎么变的？5 、在测量da和df时，对偶数齿与奇数齿的齿轮 ，在测量方法上有什么不同？齿轮参数测定实验报告实验名称班级学生姓名成绩实验日期月日同组人姓名教师签名、测量和计算数据齿 轮 编 号计算公式项目单位测量数据平均测量值或计算值测量数据平均测量值或计算值123123齿 数 z直接计数n=Wn+1 =W+1根圆直径df基圆周节Pb（3 3）模数m（34 ）或

31、表32压力角G表32基圆齿厚Sb（3 2）变位系数x（3 5）齿顶高系数ha*（3 6）径向间隙系数C*（3 6）齿轮孔径dkB '或 B "测量数据实际中心距a量量（310）或（311）啮合角G '（38）计算中心距a算（39）误差1 a算-a量1、思考题讨论二、心得和意见实验五：回转构件的动平衡一、目的1、通过实验巩固动平衡原理， 并掌握在机械式动平衡机上对回转构件进行动平衡的方法。2、通过参观演示，了解各种使用电子技术测量校正面内不平衡重的动平衡机的构造和工 作原理。二、设备和工具1、框架式机械动平衡试验机；2、DS 100型闪光式动平衡试验机；3、试件一一转子

32、；4、普通天平；5、平衡重量；6、外卡；7、钢皮尺。三、原理和方法 理论上已阐明：任何回转构件的动 不平衡，都可以认为是分别处于两个任意选定的回转平面T 和T内的不平衡重量 G0和G0所产生。因此，进行动平衡试验时.便可以不管被 平衡构件的实际不平衡重所在位置及大小如何，只需要根据构件实际外形的许可，选择两个回转平面，作为平衡校正平面， 且把不平衡重量看作处于该两平衡平面之中的G0和G0 ，然后针对G0和G0进行平衡就可以达到目的。本实验使用框架式机械动平衡试验机，它利用补偿重径积法测定两平衡平面中的不平衡重量G0和G0的大小和相位。框架式机械动平衡试验机的结构如图5一 1所示。澄5-1植架丸

33、杭被勖平衞坯豔料图示框架I经弹簧2与固定的底座3相联，它只能绕 OX轴线摆动，构成一个振动系统。 框架I上装有主轴4，由固定的底座3上的电动机14通过皮带轮12驱动。主轴4上装有螺旋 齿轮6,它和齿轮5齿数相等且互相啮合。齿轮 6还可以沿主轴4移动，移动的最大距离和它 的轴向宽度相等，且比齿轮5的节圆圆周要大。因此，调节手轮18使齿轮6从左极限位置移到右极限位置时， 齿轮5以及和它相固联的轴 9能随之回转一周以上，借此调整轴9与主轴4的相对转角 直， < 的大小由指针15指示。圆盘7固定在轴9上，通过调节手轮17可以使圆 盘8沿轴9上下移动，以调节两圆盘间的距离lc，lc由指针16指示。

34、圆盘7、8本身大小、重量完全相等，上面各装一重量为Gc的重块，其重心都与轴线相距 rc，但相位差180。安装时应使指针15处于包括两重量 Gc和轴9的平面内，且与 Gc所产生的离心力偶矩的旋向一致。将要平衡的试件10架于两个滚动支承 13上，通过挠性联轴器 11由主轴4带动。当选取 平面T 和T 为平衡校正面后，试件 10的不平衡重可以看作平面 T和T内回转半径r0和 r0 的不平衡重量 G 和G 所产生。平衡时可先令平衡平面T 通过摆轴ox。当试件转动后，T 面上不平衡重量 G0的离心力F0对轴线ox所产生的力矩为零，不引起框架发生振动； 而平衡平面T 上的不平衡重量 G0的离心力F0对轴线

35、ox形成力矩M。，使框架发生振动， 其振幅大小可由指针读出。M。的大小为：M° = F0 I cos(5 1)此时，由于主轴4还带动齿轮6、5,使圆盘7、8旋转，盘上重量Gc的离心力及构成一个力偶矩Pc lc，它对于轴线ox的分量为Mc,也直接影响框架的振动。Mc的大小为：Mc= Pc lc cos c( 5 2)按合力矩定理，框架在绕轴线ox振动时所受的合力矩 M为：M=M 0+M c= P0 I cos 巴。cos c式中M0的转向从图示轴线 ox的箭头处向O点看为逆钟向，故按力学规定取正值。如果合力矩M=0，则框架形成的振动系统即静止不动。此时M= P0 l cosPc lc

36、cos c=0或FFG0 r° 1 cos -Gc rcCos c=0卜 卜l满足上式条件应为：G0 r0 = Gcrc :(53)=c(5 4)因此，通过移动圆盘 3和齿轮6调节lc和；后，可使框架静止不动。此时读出lc和；的数值，由式(53)和(5 4)便可得知G0 r0和相位角 '的大小(Gc和rc是已知的)，因此式(53)可写成下式：FFG° r0 - A lc(5 5)Gc r式中A=J c(5 6)当选定加平衡重的回转半径 r 后，平衡重量的大小为：AcG = c r *G 的位置应为' 180。因此，操作时可在动平衡机停车后，使指针 11转到图

37、5 一 1所示与ox轴线相垂直的虚线位置，此时G 的位置就在平面 T 内回转中心的铅直上方。求平面T 内的不平衡重量 G0的方法与上述相同， 只须将试件10调头，使平面T 通过框架振动摆线ox即可。为了便于观察和提高测量精度，在框架1上装有重块13,移动13可改变整个振动系统的自振频率，使框架接近共振状态以将振幅放大。下面再介绍DS 一 100型闪光式平衡试验机的结构和工作原理。动平衡机的结构原理如图 52所示。S 5 2 动平街机惑理13它主要由机架、转子支架、驱动系统和测量系统四部分所组成。 转子支架用于支托试验转 子。而支架本身又支撑在弹簧上。当试验转子由驱动系统驱使转动时， 转子上的不

38、平衡重量所 产生的离心惯性力，迫使支架作水平方向的横向振动。在机架上靠近转子支架旁装有磁电式传感器，它的活动线圈与转子支架相联，传感器把转子支架的振动转变为电讯号，经过测量系统中电气线路的处理后，讯号输出至电表与光电管。在电表上显示出的是转子不平衡量的大小，光电管则在支架振幅最大时闪光。光电管（闪光灯）安装在转子旁，与转轴在同一水平面上， 因为闪光频率与支架的振动频率（或转子的旋转角频率）相同，因此，光电管每次闪光时，均照射在转子上同一位置处（在转子圆周上附有刻度） 在该实验机中，光电管所照射的地方与转子重心间的相位角是180°（当控制板上的“轻”、“重”开关指向“轻”时），即重心与

39、照射处在轴线的两侧；或是0°（当“轻”、“重”开关指向“重”时），即重心与照射处在轴线的同一侧。因此，可相应地在光电管照射处加上平 衡重或去除不平衡重以使转子获得平衡。在该机测量系统的电气线路中还没有解算装置，用以消除转子不同平衡面之间相互干扰， 以便对不同平衡面分别进行平衡。关于解算装置的工作原理，可参阅该机的说明书。动平衡机的机构外形如图 5一 3所示。陌53功子衝机皓枸外阳图控制箱面板布置如图 5 一 4所示。图£4橙制苗询验布莊图四、实验步骤（一）框架式机械动平衡试验机1、记录lc的零点及本实验台的系数 A。2、启动电动机使试件回转，注意试件一端的联轴节应与皮带轮顺着方向靠好，避免启动时冲击。3、移动重块19，使柜架振幅最大。4、 加补偿力矩，先调节手轮 17,使Ic有一些读数，这时框架振动，然后调节手轮 18，观 察