机械原理实验

机械原理实验前言

机械原理实验是理论学习基础上的一个极其重要的实践环节。通过实验可以使学生加深对《机械原理》课程的基本概念、基本理论的理解，从而提高学生分析和解决问题的能力。每个实验基本内容包括：实验目的、实验原理、操作步骤、实验内容等。

实验项目机构运动简图的测绘与分析平面连杆机构设计分析及运动分析渐开线齿轮范成原理渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定与分析

实验一机构运动简图的测绘与分析

一、实验目的通过对实际机构的模型进行机构测绘，掌握机构运动简图的测绘方法；进一步熟悉常用运动副的代表符号和巩固自由度的计算方法；增进对机构组成原理的了解。

二、实验设备与工具机械模型（如曲柄滑块泵、曲柄摇块泵、曲柄摇杆泵、颚式破碎机、简易冲床、铆钉机构等）；尺、笔、橡皮、纸(自备)。

从运动学观点来看机构的运动仅与组成机构的构件和运动副的数目、种类以及它们之间的相互位置有关，而与构件的复杂外形、断面大小、运动副的构造无关，为了简单明了的表示一个机构的运动情况、可以不考虑那些与运动无关的因素(机构外形，断面尺寸、运动副的结构)。而用一些简单的线条和所规定的符号表示构件和运动副并按一定的比例表示各运动副的相对位置，以表明机构的运动特性。

三、实验原理常用运动副的符号缓慢转动被测机构的原动件、找出从原动件到工作部分的机构传动路线。由机构的传动路线找出构件数目、运动副的种类和数目。合理选择投影平面，选择原则：对平面机构运动平面即为投影平面。对其它机构选择大多数构件运动的平面作为投影平面。在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接顺序。逐步画出机构运动简图的草图，然后用数字标注各构件的序号，用英文字母标注各运动副。四、实验步骤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相对位置、标注在草图上。在图纸上任意确定原动件的位置、选择合适的比例尺把草图画成正规的运动简图。比例尺的选定：

式中：

——比例尺(单位：m／mm)

——构件的实际长度(单位：m)

——图纸上表示构件的长度(单位：mm)

实验步骤示例

单击继续可观看实验步骤演示

机构运运动简简图绘绘制示示例一一单击此此处三个按按钮可观看看破碎碎机的的工作作过程程单击作图，，光标标放在在图上上可观看看机构构运动动简图图绘制制过程程机构运运动简简图绘绘制示示例二二单击运动或或作图图可观看看活塞塞泵的的工作作及作作图过过程机构运运动简简图绘绘制示示例三三单击运动或或作图图可观看看螺旋旋泵的的工作作及作作图过过程五、实实验内内容六、思思考题题一张正正确的的机构构运动动简图图应包包括哪哪些内内容？？绘制机机构运运动简简图时时，原原动件件的位位置能能否任任意选选择？？是是否会会影响响简图图的正正确性性？机构构自自由由度度的的计计算算对对测测绘绘机机构构运运动动简简图图有有何何帮帮助助？？每位位同同学学至至少少测测量量、、分分析析三三个个机机构构，，标标出出机机构构的的名名称称；；绘绘制制机机构构运运动动简简图图，，其其中中一一个个简简图图要要求求按按比比例例绘绘制制，，另另外外几几个个可可不不按按比比例例绘绘制制机机构构运运动动简简图图，，可可用用目目测测法法使使各各构构件件大大致致成成比比例例，，以以利利分分析析；；计计算算机机构构自自由由度度，，并并判判断断机机构构是是否否具具有有确确定定运运动动；；最最后后作作出出书书面面报报告告。。实验验二二平平面面连连杆杆机机构构设设计计分分析析及及运运动动分分析析掌握握机机构构运运动动参参数数测测试试的的原原理理和和方方法法。。了了解解利利用用测测试试结结果果，，重重新新调调整整、、设设计计机机构构的的原原理理；；体验验机机构构的的结结构构参参数数及及几几何何参参数数对对机机构构运运动动性性能能的的影影响响，，进进一一步步了了解解机机构构运运动动学学和和机机构构的的真真实实运运动动规规律律；；熟悉悉计计算算机机多多媒媒体体的的交交互互式式设设计计方方法法，，实实验验台台操操作作及及虚虚拟拟仿仿真真。。独独立立自自主主地地进进行行实实验验内内容容的的选选择择，，学学会会综综合合分分析析能能力力及及独独立立解解决决工工程程实实际际问问题题的的能能力力，，了了解解现现代代实实验验设设备备和和现现代代测测试试手手段段。。一、、实实验验目目的的二、、实实验验设设备备与与工工具具曲柄柄摇摇杆杆机机构构实实验验台台；；测试试分分析析及及运运动动仿仿真真软软件件、、计计算算机机。。1.曲柄柄摇摇杆杆机机构构的的设设计计分分析析试验台台配置置的计计算机机软件件，还还可用用三种种不同同的设设计方方法，，根据据基本本要求求，设设计符符合预预定运运动性性能和和动力力性能能要求求的曲曲柄摇摇杆机机构。。另外外试验验台还还提供供了连连杆运运动轨轨迹仿仿真，，可做做出不不同杆杆长，，连杆杆上不不同点点的运运动轨轨迹，，为平平面连连杆机机构按按运动动轨迹迹设计计提供供了方方便快快捷的的虚拟拟实验验方法法。三、实实验内内容2.曲柄摇摇杆机机构真真实运运动仿仿真分分析试验台配配置的计计算机软软件，通通过建模模可对该该机构进进行运动动模拟，，对曲柄柄摇杆及及整机进进行运动动仿真，，并做出出相应的的动态参参数曲线线，可与与实测曲曲线进行行比较分分析，同同时得出出速度波波动调节节的飞轮轮转动惯惯量及平平衡质量量，从而而使学生生对机械械运动学学和动力力学，机机构真实实运动规规律，速速度波动动调节有有一个完完整的认认识。3.曲柄摇杆杆机构动动态参数数测试分分析机构活动动构件杆杆长可调调、平衡衡质量及及位置可可调。机机构的动动态参数数测试包包括：用用角速度度传感器器采集曲曲柄及摇摇杆的运运动参数数，用加加速度传传感器采采集整机机振动参参数，并并通过A/D板进行数数据处理理和传输输，最后后输入计计算机绘绘制各实实测动态态参数曲曲线。可可清楚地地了解该该机构的的结构参参数及几几何参数数对机构构运动及及动力性性能的影影响。动画演示示连杆轨迹迹参数输入入曲柄曲线线摇杆曲线线调整量取取试验台台上的杆杆机构的的各杆长长度，并并做好记记录。打开计算算机，运运行有关关实验测测试分析析及运动动分析软软件。等实验设设备运行行稳定后后，由有有关实验验测试分分析及运运动分析析软件的的主界面面选定与与实验台台相对应应的实验验项目，，进入该该实验界界面。填写与“调整量取取试验台台上的杆杆机构的的各杆长长度”相对应的的有关数数据，调调定电动动机运转转速度。。四、、实实验验步步骤骤点击击该该实实验验界界面面中中“实测测”键，，计计算算机机自自动动进进行行数数据据采采集集及及分分析析，，并并作作出出相相应应的的动动态态参参数数的的实实测测曲曲线线。。点击击该该界界面面中中的的“仿真真”键，，计计算算机机对对该该机机构构进进行行运运动动仿仿真真，，并并作作出出动动态态参参数数的的理理论论曲曲线线。。分析析比比较较理理论论曲曲线线和和实实测测曲曲线线。。如如果果要要重重作作实实验验，，点点击击“返回回”键，，返返回回主主界界面面。。以以下下步步骤骤同同前前。。在理理论论曲曲线线和和实实测测曲曲线线上上，，每每隔隔600记录录一一组组数数据据（（位位移移、、速速度度、、加加速速度度））备备用用。。填写实验报报告。开机前的准准备：五、实验操操作注意事事项拆下有机玻玻璃保护罩罩用清洁布布将实验台台，特别是是机构各运运动构件清清理干净，，加少量N68～48机油至各运运动构件滑滑动轴承处处面板上调速速按钮逆时时针旋到底底（转速最最低）转到曲柄盘盘1～2周，检查各各运动构件件的运行状状况，各螺螺母紧固件件应无松动动，各运动动构件应无无卡死现象象注意的事项项：如因需要调调整实验机机构杆长的的位置时，，要特别注注意，当各各项调整工工作完成后后一定要用用扳手将拧拧紧的螺母母全部检查查一遍，用用手转到曲曲柄盘检查查机构运转转情况，方方可进行下下一步操作作实验三渐渐开线齿轮轮范成原理理掌握用范成成法加工渐渐开线齿廓廓的切齿原原理，观察察齿廓的渐渐开线及过过渡曲线的的形成过程程；了解渐开线线齿轮产生生根切现象象和齿顶变变尖现象的的原因及用用变位来避避免产生根根切的方法法；分析、比较较渐开线标标准齿轮和和变位齿轮轮的同异点点。一、实验目目的二、实验设设备与工具具渐开线齿轮轮范成仪；；园规、剪刀刀、铅笔、、绘图纸(自备)。齿轮与齿条条啮合时，，其相对运运动可视为为是齿轮分分度园沿齿齿条节线做做纯滚动。。如果将齿齿条换为齿齿条刀具，，图纸换为为齿坯使它它们保持上上述相对运运动，再使使齿条刀具具沿齿坯轴轴心线方向向作切削运运动就可加加工出齿轮轮，这种方方法称为范范成法(滚切法)。加工标准齿齿轮：齿条条刀具线(模数线)与被加工齿齿轮分度园园相切。加工变位齿齿轮：齿条条刀具中线线与被加工工齿轮分度度园二者分分离。刀具中线相相对齿坯中中心外移为为正变位，，刀具中线线内移为负负变位。三、实验原原理1.根据被加工工齿轮的齿齿数、模数数和压力角角计算标准准齿轮、移移距变位齿齿轮的基圆圆、分度圆圆、根圆及及顶圆直径径，并按计计算结果画画好图纸。。2.通过圆环和和螺母将剪剪好的圆环环形图纸压压紧在圆盘盘上，对准准中心，调调节刀具中中线使之与与齿轮毛坯坯分度圆相相切。3.将滑架3推至左边（（或右边））的极端位位置，从左左向右（或或从右向左左）推动滑滑架，每移移一个小的的距离（3-4mm），在代表表齿坯的图图纸上用铅铅笔描下齿齿条刀具刀刀刃的位置置，直到将将滑架推至至右边（或或左边）的的极端位置置为止。观观察有无根根切现象。。4.按上述位置置将齿条刀刀具退后（（即远离中中心O）—距离xm，然后用同同样的方法法画出相同同齿数、模模数、压力力角的变位位齿轮。观观察齿形，，有无齿顶顶变尖现象象。5.比较所得标标准齿轮和和移距变位位齿轮的齿齿厚、齿间间、调节、、顶圆齿厚厚、基圆齿齿厚，以及及根圆、顶顶圆、分度度圆和基圆圆的相对变变化特点。。四、实验步步骤加工过程模模拟双击标准齿轮及正变位可观看加工工过程四、实验内内容切制m＝20mm、z＝8的标准、正正变位（x1＝0.5）和负变位位（x2＝-0.5）渐开线齿齿廓，三种种齿廓每种种都须画出出两个完整整的齿形，，比较这三三种齿廓。。判断所画齿齿轮齿廓曲曲线是否是是渐开线，，有无根切切并指出。。分析标准齿齿轮与变位位齿轮的基基本参数和和几何形状状哪些相同同，哪些不不同，为什什么?五、思考题题根切现象是是怎样产生生的？如何何避免根切切？实验四渐渐开线直齿齿圆柱齿轮轮参数的测测定与分析析掌握应用游游标卡尺测测定渐开线线直齿圆柱柱齿轮基本本参数的方方法；巩固并熟悉悉齿轮的各各部分尺寸寸、参数之之间的关系系和渐开线线的性质。。一、实验验目的二、实验验设备与与工具待测齿轮轮、游游标卡尺尺；渐开线函函数表及及计算器器(自备)。三、实验验步骤及及原理1.确定齿数数Z2.测定模数数m和压压力角αα齿廓间的的公法线线长度AB与所对的的基圆上上的弧长长A0B0长度相等等。游标标卡尺跨跨过k个齿，测测得齿廓廓间公法法线长度度为，，然然后再跨跨过K+1个齿测测得其其长度度为。。测定公公法线线和和可可求出出基节节Pb，从而而确定定出齿齿轮的的压力力角α和模数数m。测定时时使游游标卡卡尺的的卡脚脚与齿齿廓工工作段段中部部附近近相切切，即即卡脚脚与齿齿轮两两个渐渐开线线齿面面相切切在分分度圆圆附近近。为为了减减少测测量误误差，，应在在齿轮轮的不不同部部位测测量三三次，，取其其平均均值。。注意（1）测定公法线长度和（2）确定定基节节Pb，模数数m和压力力角α当齿数数为偶偶数时时，可可用游游标卡卡尺直直接测测出，，当齿齿数为为奇数数时，，直接接测量量得不不到真真实值值，而而必须须采用用间接接测量量方法法，如如图所所示，，先量量出齿齿轮安安装孔孔直径径，再再分别别量出出孔壁壁到齿齿顶的的距离离H1，和孔孔壁到到齿根根的距距离H2。则可可按下下式求求出：：齿顶圆圆直径径da=D+2H1齿根圆圆直径径df=D+2H2计算算全全齿齿高高h:奇数数齿齿全全齿齿高高h=H1-H2偶数数齿齿全全齿齿高高h=1/2(da-df)3..测