机械基础实验指导书

机械工程基础实验指导书北方工业大学机械实验室2010年4月实验一尺寸测量实验1-1用立式光学计测量轴径一、实验目的1．了解立式光学计的测量原理。2．熟悉用立式光学计测量外径的方法。二、实验内容用立式光学计测量工件的外径三、测量器具1．立式光学计2．块规四、测量器具简介立式光学计是一种精度较高、结构简单的常用光学仪器。常用来检定5等、6等量块、光滑极限量规及测量相应精度的零件。（五）测量步骤：1、按被测零件的基本尺寸组合所需量块尺寸。一般是从所需尺寸的未位数开始选择，将选好的量块用汽油棉花擦去表面防锈油，并用绒布擦净．用少许压力将两量块工作面相互研合。2、将组合好的块规组放在工作台上，松开横臂紧固螺钉，转动调节螺母，使横臂连同光管缓慢下降至测头，与量块中心位置极为接近处（约0．lmm的间隙）将螺钉拧紧。3、松开光管紧固螺钉，调整手柄，使光管缓馒下降至测头与块规中心位置接触，并从目镜中看到标尺象，使零刻线外于指标线附近为止。调节目镜视度环，使标尺像完全清晰（可配合微调反光镜）。锁紧螺钉，调整微调旋钮，使刻度尺像准确对好零位。4、按压测帽提升杠杆2～3次，检查示值稳定性，要求零位变化不超过l／10格，如超过过多应寻找原因，并重新调零（各紧固螺钉应拧紧但不能过紧，以免仪器变形）。5、按下测帽提升杠杆，取下规块组，将被测部件放在工作台上（注意一定要使被测轴的母线与工作台接触，不得有任何跳动或倾斜）。6、按压测帽提升杠杆多次，若示值稳定，则记下标尺读数（注意正负号）。此读数即为该测点轴线的实际差值。7、在轴的三个横截面上，相隔90度的径向位置上共测六个点（如图1-1），并按其的验收极限判断其合格性。（六）注意事项1、测量前应先擦净零件表面及仪器工作台。2、操作要小心，不得有任何碰憧，调整时观察指针位置，不应超出标尺示值范围。图1-1工件测量位置3、使用量块时要正确推合，防止划伤量块测量面。4、取拿量块时最好用竹摄子夹持，避免用手直接接触量块．以减少手温对测量精度的影晌。5、注意保护量块工作面，禁止量块碰撞或掉落地上。6、量块用后，要用航空汽油洗净，用绸布擦干并涂上防锈油。7、测量结束前，不应拆开块规，以便随时校对零位。（七）测量数据处理及零件合格性的评定考虑到测量误差的存在，为保证不误收废品，应先根据被测轴径公差的大小，查表得到相应的安全裕度A，然后确定其验收极限。若全部实际尺寸都在验收极限范围内，则可判此轴径合格，即：Es-A≥Ea≥Ei+A式中：Es——零件的上偏差Ei——零件的下偏差Ea——局部实际尺寸A——安全裕度用立式光学计测量轴径实验记录仪器名称分度值(μm)示值范围(mm)测量范围(mm)器具的不确定度(μm)被测零件名称图样上给定的极限尺寸(mm)安全裕度A(μm)器具不确定度的允许值(μm)最大最小验收极限尺寸(mm)基本尺寸(mm)最大最小形位公差(μm)素线直线度公差素线平行度公差测量示意图测量数据实际偏差(μm)实际尺寸(mm)测量位置Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—ⅢⅠ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ测量方向实验1-2用内径百分表测量孔径一、实验目的熟悉内径百分表及内径的测量方法加深对内尺寸测量特点的了解二、测量器具名称l．内径百分表2．量块及其附件3．外径千分尺三．测量器具结构及工作原理介绍内径百分表是用相对法测量孔径的通用量具，适用于测量一般精度的深孔零件，其原理如图1-2所示。内径百分表主要由百分表1、接长杆2、活动测头3、等臂杠杆4、可换测量头5、定测头图1-2内径百分表工作原理及锁紧装置等组成。工件的尺寸变化通过活动测头3，传递给等臂转向杠杆4及接长杆2，然后由分度值为0．01毫米的百分表指示出来。为使内径百分表的测量轴线通过被测孔的圆心，内径百分表一般均设有定心装置，以保证测量的快捷与准确。内在百分表的分度值为0.01mm，测量范围有6～10mm、10～18mm、18～35mm、35～50mm、50～160mm、100～250mm、250～450mm等多种规格。根据不同的被测孔直径可选择相应测量范围的内径百分表及适当的可换测量头，通过比其精度高的量具调整零位后进行测量。四、测量步骤1．预调整：①将百分表装入量杆内，预压缩1毫米左右（百分表的小指针指在1的附近）后锁紧。②根据被测零件基本尺寸选择适当的可换测头装入量杆的头部，用专用扳手扳紧锁紧螺母。此时应特别注意可换测量头与活动测量头之间的长度须大于被测尺寸0.8～1毫米左右，以便测量时活动测量头能在基本尺寸的正、负一定范围内自由运动。2．对零位：因内径百分表是相对法测量的器具，故在使用前必须用其它量具根据被测件的基本尺寸校对内径百分表的零位。校对零位的常用方法有以下三种：①用量块和量块附件校对零位按被测零件的基本尺寸组合量块，并装夹在量块的附件中，将内径百分表的两测头放在量块附件两量脚之间，摆动量杆使百分表读数最小，此时可转动百分表的滚花环，将刻度盘的零刻线转到与百分表的长指针对齐。这样的零位校对方法能保证校对零位的准确度及内径百分表的测量精度，但其操作比较麻烦，且对量块的使用环境要求较高。②用标准环规校对零位按被测件的基本尺寸选择名义尺寸相同的标准环规，按标准环规的实际尺寸校对内径百分表的零位。此方法操作简便，并能保证校对零位的准确度。因校对零位需制造专用的标准环规，固此方法只适合检测生产批量较大的零件。③用外径千分尺校对零位按被测零件的基本尺寸选择适当测量范围的外径千分尺，将外径千尺对在被测基本尺寸外，内径百分表的两测头放在外径千分尺两量柱之间校对零位。图1-3测量示意图因受外径干分尺精度的影响，用其校对零位的准则度和稳定性均不高，从而降了内径百分表的测量精确度。但此方法易于操作和实现，在生产现场对精度要求不高的单件或小批量零件的检测，仍得到较广泛时应用。3．测量①手握内径百分表的隔热手柄，先将内径百分表的活动量头和定心护桥轻轻压入被测孔径中，然后再将固定量头放人。当测头达到指定的测量部位时，将表微微在轴向截面内摆动（如图1-3），读出指示表最小读数，即为该测量点孔径的实际偏差。测量时要特别注意该实际偏差的正、负符号：当表针按顺时针方向未达到零点的读数是正值，当表针按顺时针方向超过零点的读数是负值。②按图1-4所示，在孔轴向的三个截面及每个截面相互垂直的两个方向上，共测六个点，将数据记入测量报告单内，按孔的验收极限判解其合格与否。图1-4测量位置五、零件合格性的评定考虑到测量误差的存在，为保证不误收废品，应先根据被测孔径的公差大小，查表得到相应的安全裕度A，然后确定其验收极限，若全部实际尺寸都在验收极限范围内，则可判此孔径合格。即：Es-A≥Ea≥Ei+A式中：Es——零件的上偏差Ei——零件的下偏差 Ea——局部实际尺寸A——安全裕度用内径千分表测量孔径实验记录仪器名称分度值(μm)示值范围(mm)测量范围(mm)器具的不确定度(μm)被测零件名称基本尺寸(mm)图样上给定的极限尺寸(mm)器具不确定度的允许值(μm)最大最小安全裕度A(μm)验收极限尺寸(mm)最大最小形位公差(μm)圆度公差(μm)测量示意图测量数据实际偏差(μm)实际尺寸（mm）测量位置Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—ⅢⅠ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ测量方向实验二、形位误差的测量一、实验目的1．掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。2．加深对直线度误差含义的理解。3．掌握直线度误差的评定方法。二、实验内容用合象水平仪按节距法测量导轨在给定平面内的直线度误差，并判断其合格性。三、实验器具：1．合象水平仪、铣床工作台2．桥板四、测量原理及器具介绍为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差，常在给定平面（垂直平面或水平平面）内进行检测，常用的测量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等测定微小角度变化的精密量仪。由于被测表面存在直线度误差，测量器具置于不同的被测部位上时，其倾斜角将发生变化，若节距（相邻两点的距离）一经确定，这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函数关系，通过逐个节距的测量，得出每一变化的倾斜度，经过作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差值。合象水平仪因具有测量准确、效率高、价格便宜、携带方便等特点，在直线度误差的检测工作中得到广泛采用。合象水平仪的结构，主要由微动螺杆、螺母、底盘水准仪、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V形工作面和底座等组成。合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像复合放大，以提高读数时的对准精度，利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高读的精度和灵敏度,其工作原理见本指导书第二篇。合象水平仪置于被测工件表面上，若被测两点相对自然水平线不等高时，将引起两端的气泡像不重合，转动度盘使气泡像重合，此时合象水平仪的读数值即为该两点相对自然水平面的高度差，刻度盘读数与桥板跨距L之间的关系为：h=i·L·a框式水平仪是一种测量偏离水平面的微小角度变化量的常用量仪，它的主要工作部分是水准器。水准器是一个封闭的玻璃管，内表面的纵剖面具有一定的曲率半径，管内装乙醚或酒精，并留有一定长度的气泡。由于地心引力作用，玻璃管内的液面总是保持水平，即气泡总是在圆弧玻璃管的最上方。当水准器的下平面处于水平时，气泡处于玻璃管外壁刻度的正中间，若水准器倾斜一个角度α，则气泡就要偏离最高点，移动的格数与倾斜的角度α成正比。由此，可根据气泡偏离中间位置的大小来确定水准器下平面偏离水平的角度。框式水平仪的分度值有0.1mm/m，0.05mm/m，0.02mm/m三种。如果水平仪分度值为0.02mm/m，则气泡每移动一格，表示导轨面在1m长度上两测量点高度差为0.02mm五、实验步骤1、量出零件被测表面总长，将总长分为若干等分段（一般为6～12段）确定每一段的长度（跨距）L，并按L调整可调桥板两圆柱的中心距。2、将水平仪放于桥板上，然后将桥板从首点依次放在各等分点位置上进行测量。到终点后，自终点再进行一次回测，回测时桥板不能调头，同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据。如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应查明原因并加以消除后重测。测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接），测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置。3、从合象水平仪读数时，先从合像水平仪的侧面视窗处读得百位数，，再从其上端读数鼓轮处读得十位和个位数。从框式水平仪读数时，待气泡稳定后，从气泡边缘所在刻线读出气泡偏离的格数。4、把测得的值依次填入实验报告中，并用计算法按最小条件进行数据处理，求出被测表面的直线度误差。六、数据处理1、为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差。2、根据各测点的相对差，在坐标纸上描点。作图时不要漏掉首点（零点），且后一点的坐标位置是在前一点座标位置的基础上累加。用直线依次连接各点，得出误差折线。3、两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（或最低）点相切，在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一条平行线相切。这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域。两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值△a(角度格值)。4、差值f（μm）按下式折算成线性值，并按国家标准GB1184－1996确定被测表面直线度的公差等级。f=i·L·△a式中：i—水平仪的分度值L—桥板跨距△a一被测件的直线度误差值（格）例：用合象水平仪测量一长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mm解：数据处理的步骤如下：⑴先将各点的顺测值与回测值取平均⑵简化测量数据：a值可取任意数值，但要有利于相对差数字的简化，本例取a＝274格。测量数据测点序号i012345仪器读数ai顺测—273278285283270回测—275280287285272平均—274279286284271相对差△ai00+5+12+10-3坐标值yi00+5+7+17+14⑶将相对差中的各点读数格值在直角坐标系中逐一累加描点（如下图）。⑷求最小包容区：先过0点和第4点作一直线，再过第3点作一平行线。则两条平行线在纵坐标上的载距7格，即为该被测件的直线度误差值（格值）。⑸求直线度误差的线值：f=0.01×200×7=14(μm)⑹按GB1184－1996，直线度5级公差值为25μm。其测量出的误差值小于公差值，所以被测零件直线度误差合格。被测件直线度误差折线图直线度误差测量实验记录仪器名称分度值（mm／mm）被测零件直线度公差(μm)测点序号01234第一次相对读数第二次相对读数平均相对读数累积值（格）作图计算实验三、表面粗糙度的测量一、实验目的1．了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。2．学会使用双管显微镜。3．加深对微观不平度十点高度的Rz理解二、实验仪器JSG—1型双管显微镜，测量范围：0.8～63μm。三、实验步骤：⑴根据被测工件表面粗糙度的要求，选取合适的物镜组，选择时可参考表1。表1粗糙度（μm）所需物镜总放大倍数物镜组件与工件距离（mm）0.8～1.660×510×0.041.6～6.330×260×0.26.3～2014×120×2.520～637×60×9.5⑵把工件安放在工作台上，并使被测量面的切削痕迹与光带方向垂直，当测量圆柱工件时，应将工件放在V型工作台上。⑶用手托住双管显微镜横臂，松开螺钉，然后缓慢转动螺母，使横臂上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和轮廓表面不平的图象为止，再将螺钉紧固。⑷细调整：缓慢转动手轮进行细调，使图象清晰，而且位置在视场中央，同时调整光源镜头调节环，使光带最狭，图象清晰。⑸松开固定目镜的螺钉，转动整个目镜，使目镜中“+”字线中的一根线与波纹轮廓方向一致，然后，锁紧此螺钉。⑹旋转目镜千分尺刻度转筒，从目镜中观察，使“+”字线的水平线与光带的波峰（或波谷）相切，然后在目镜千分尺上记下读数，继续转动目镜千分尺转筒，使“+”字线的同一根线与光带的同一边缘上的波谷（或波峰）相切，记下第二个读数。⑺按规定的粗糙度等级选定基本长度1，利用工作台千分尺在被测轮廓上沿测量方向量取长度l，在l长度内，选择五个最高点和五个最低点，记下10个读数h1、h2、h3、……h10。由公式Rz=1×(h1+h3+h5+h7+h9)–(h2+h4+h6+h8+h10)2V5即可计算出RZ值。表面粗糙度测量实验记录仪器名称测量范围物镜放大倍数套筒分度值E(μm)被测零件轮廓最大高度Rz的允许值Rz＝(μm)测量计算：次序测量读数轮廓的最大高度：Rz=Rp+Rv＝Zpi（轮廓峰高）Zvi（轮廓谷深）12345Rp＝Rv＝实验四齿轮的测量实验4-1用公法线千分尺测量齿轮公法线长度变动量一．实验目的1．学会常用齿轮参数的测量方法。2．学会公法线千公尺的用法。3．加深理解齿圈径向跳动误差的定义。4．加深对齿轮齿厚偏差含义的理解。二．实验仪器公法线千分尺、检查仪、百分表等。三．测量项目及测量步骤（一）用公法线千分尺测量齿轮公法线长度变动量（ΔFW）图4-1公法线千分尺测量齿轮公法线四、实验步骤：1．根据齿轮的已知参数求出跨齿数n和公法线长度W。2．根据所得的公法线长度选择测量范围相适应的公法线千分尺，并用标准棒校对零线。3．逐次测量所有的公法线实际长度，记入表中。4．找出最大值Wmax与最小值Wmin，则：ΔFW=Wmax-Wmin。5．将ΔFW与所查出的公差FW比较写结论。齿轮公法线长度偏差测量实验记录仪器名称分度值（mm）测量范围（mm）被测齿轮参数模数m齿数z压力角α精度等级跨齿数＝＝公法线公称长度W＝（mm）齿厚上偏差Esns＝（mm）齿厚下偏差Esni＝（mm）公法线平均长度的上偏差Ebns＝Esns·conαn－0.72Frsinαn＝（mm）公法线平均长度的下偏差Ebni＝Esni·conαn＋0.72Frsinαn＝（mm）测量记录序号（均匀测量）12345公法线长度（mm）测量结果公法线平均长度＝（mm）公法线长度偏差Ew＝－W＝(mm)合格性结论实验4-2在齿轮跳动检查仪上测量齿圈径向跳动（ΔFr）一．实验目的1．学会常用齿轮参数的测量方法。2．学会齿圈径向跳动检查仪的使用方法。3．加深理解齿圈径向跳动误差的定义。二．实验仪器齿圈径向跳动检查仪、百分表等。图4-2齿圈径向跳动测量三、实验步骤：1．根据模数m，确定测量棒直径d=1.68m。2．将被测齿轮套在测量心轴上，心轴装在仪器的顶尖间，调整好百分表的测量位置。3．测量时，每测一齿，须抬起百分表测量杆，将测量棒换位，依次逐步测量一圈，将测得的数值记入报告中。4．取其跳动量的最大最小两个数值，两数之差即为ΔFr。齿轮齿圈径向跳动测量实验记录仪器名称分度值（μm）测量范围（mm）测量齿轮模数m齿数z压力角α齿轮精度等级齿轮径向跳动公差Fr（μm）测量记录1102113124135146157168179计结算果齿圈径向跳动合格性结论理由Fr＝μm实验4-3齿距偏差和齿距累积误差测量一．实验目的(1)学会使用齿距仪测量齿轮齿距偏差和齿距累积误差的方法及测量数据的处理方法(2)加深理解齿轮齿距偏差和齿距累积误差的定义。二．实验仪器本节按相对测量法用手提式齿距仪测量以Δfpt和ΔFp。此测量方法是以任一齿距作为基准齿距，来调整量仪指示表示值零位，然后用调整好示值零位的齿距仪沿整个齿圈逐齿地测量其他齿距对基准齿距的偏差，通过数据处理求解Δfpt和ΔFp的数值。手提式齿距仪如图4-3所示。它以被测齿轮的瞅瞅瞅圆定位，用固定量爪4和活动量爪3分别与相邻两个同侧齿面接触来进行测量。1－基体；2－定位支脚；3－活动量爪；4－位置可调整的固定量瓜;5－支脚2的固紧螺钉；6－量爪4的固紧螺钉；7－指示表图4-3手提式齿距仪三、测量步骤(1)调整固定量爪位置据被测齿轮的模数，调整固定量爪4的位置到模数标尺的相应刻线上，然后用螺钉6紧固。(2)调整基准齿距将齿距仪以底面上的三个圆销放置在平板上，使活动量爪3和固定量爪4能与被测齿轮相邻两个同侧齿面在分度圆附近接触，同时调整两个定位支脚2的位置，使它们与被测齿轮的齿顶圆接触，并拧紧四个螺钉5(注意：指示表指针应有一定的压缩量)。旋转指示表的表盘，使零刻线对准指针。然后将齿距仪的量爪和定位支脚稍稍移开齿轮，使其重新接触,以检查指示表示值的稳定性，重复三次，待指示表示值稳定后，重新调整示值零位。以所测齿距作为测量其余齿距的基准齿距(3)逐个测量齿距逐齿测量各个齿距相对于基准齿距的偏差ΔPi(对每个齿距测量两次，取两次指示表示值的平均值)，列表记录指示表的示值(测完所有的齿距后，复查指示表示值零位)。(4)处理测量数据可用计算法和图解法处理测量数据，求解Δfpt和△Fp的数值。1)计算法A按齿序记录指示表示值ΔFi(测量数据)；B将指示表示值逐个相加，除以齿数z，得，K表示测量时基准齿距对公称齿距的偏差；C从每个指示表示值ΔFi中减去K值，得到的数值表示各个实际齿距对公称齿距的偏差Δfpti。其中绝对值最大者为被测齿轮齿距偏差fpt的数值；D将各个实际齿距对公称齿距的偏差Δfpti逐齿累加，得到齿距累积误差ΔFpi，其中最大值与最小值之差为齿距累积误差ΔFp的数值。2)图解法E以齿距序号i为横坐标轴，示值累积值为纵坐标轴，在坐标纸上，按指示表示值绘出折线（图4-4所示）。F连接该折线首尾两点，得一直线。过该折线上的最高点和最低点作两条平行于首尾连线的直线，这两条平行直线沿纵坐标方向的距离即为齿距累积误差ΔFp的值。图4-4图解齿距误差ΔFp(5)判断合格性按齿轮图纸上给定的齿距极限偏差±fpt和齿距累积公差FP，判断被测齿轮的合格性。齿轮齿距与齿距累积偏差测量实验记录仪器名称分度值(mm)测量范围（mm）被测齿轮模数m齿数Z压力角α齿轮精度等级单个齿距极限偏差±fpt(μm)齿距累积总公差Fp(μm)测量记录与计算齿距齿序相对单个齿距偏差读数(μm)读数值累加(μm)单个齿距偏差(μm)齿距累积偏差(μm)123456789101112齿距齿序相对单个齿距偏差读数值（μm）读数值累加（μm）单个齿距偏差（μm）齿距累积偏差（μm）1314151617相对齿距偏差修正值K＝＝(μm)测量结果单个齿距偏差＝μm齿距累积总偏差＝＝μm合格性结论理由实验4-4、齿轮径向综合误差测量一、实验目的1.掌握用双面啮合综合检查仪测量齿轮径向综合误差的测量原理和测量方法。2.进一步理解齿轮径向综合误差与径向一齿综合误差的含义。二、实验设备双面啮合综合检查仪，被测齿轮，标准齿轮。三、实验原理径向综合误差是指被测轮与理想精确的测量齿轮双面啮合传动时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大值与最小值之差。径向一齿综合误差是指被测轮与理想精确的测量齿轮双面啮合传动时，在被测齿轮转一周节角内，双啮中心距变动的最大值。仪器的基本原理如图4-5所示。图4-5双面啮合综合检查仪原理图测量时，被测齿轮4套在仪器固定的心轴上。理想精确的齿轮套在径向浮动滑座的心轴上，借弹簧作用力使两轮双面啮合，此时，如被测齿轮有误差（如基节偏差，周节偏差，齿圈径向跳动误差等），发被测齿轮转动时，将推动理想精确的测量齿轮及径向滑座左右移动，使双啮中心距发生变动。变动量由指示表读出或由记录器记录。图4-6为双面啮合综合检查仪的外形图。图4-6双面啮合综合检查仪的外形图此仪器能测量圆柱齿轮，圆锥齿轮和蜗轮副，测量范围：模数1—10mm，中心距50—300毫米。仪器的底座直安放着径向浮动滑座11和固定滑座5，浮动滑座11与刻线尺9连接，它受压它弹簧的作用，使两齿轮紧密啮合。浮动滑座11的位置由偏心器12控制。固定滑座5与游标尺10相连接，它用手轮7调整位置。仪器的读数与记录装置由指示表2和记录装置1组成。四、实验步骤1、旋转偏心器12，使浮动滑座大约位于浮动范围中间。2、在浮动滑座11的心轴上装上理想精确的测量齿轮，在固定滑座5的心轴上装上被测齿轮。旋转手轮7，使两齿轮双面啮合，然后锁紧固定滑座。3、调节指示表2的位置，使指针压缩1—2圈并对准零位。4、调整记录装置中笔的位置，使笔尖与记录纸接触。5、放松偏心器，由弹簧力作用使两齿轮双面啮合。6、进行测量：用于缓慢转动被测轮一周，记下指示表指针的最大变动量即为。径向综合误差合格径向一齿综合误差合格。实验五、机构认知实验一、实验目的1.了解机器的组成原理，加深对机器总体感性认识2.了解机器的常用机构的结构、类型、特点及应用。3.了解机器的运动原理和分析方法，使学生对机器总体感性认识上升为理性认识。二、实验设备机械结构设计陈列教学柜三、实验方法

通过观察各种常用机构模型的动态展示，增强学生对机构与机器的感性认识。实验教师作以简单介绍，提出问题，供学生思考。学生通过观察，对机器的组成、常用机构的结构、类型、特点有一定的了解。(一)机器观察实物模型和机构，使学生认识到机器是由一个机构或几个机构按照一定运动要求组合而成的。因此掌握各种机构的运动特性，有利于研究任何机器的特性。在机械原理中，运动副是以两构件的直接接触形式的可动联接及运动特征来命名的。如：高副、低副、转动副、移动副等。(二)平面四杆机构四杆机构在平面连杆机构中结构最简单，应用最广泛。四杆机构分成三大类：即铰链四杆机构、单移动副机构、双移动副机构。1.铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。它们根据两连架杆为曲柄或摇杆来确定。2.单移动副机构：是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。分为：曲柄滑块机构，曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等。3.双移动副机构是带有两个移动副的四杆机构。将其倒置也可得到：曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构。(三)凸轮机构凸轮机构主要用于把主动构件的连续运动，转变为从动件按照预定规律的运动。适当设计凸轮廓线可以使从动件获得任意的运动规律。凸轮机构主要有三部分组成，即：凸轮、从动件及机架。凸轮有特定的廓线、从动件由凸轮廓线控制。凸轮机构结构简单、紧凑，因此广泛应用于各种机械。(四)齿轮机构齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。根据轮齿的形状齿轮分为：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗轮、蜗杆。根据主、从动轮的两轴线相对位置，齿轮传动分为：平行轴传动、相交轴传动、交错轴传动三大类。1．平行轴传动的类型有：外、内啮合直齿轮机构、斜齿圆柱齿轮机构、人字齿轮机构、齿轮齿条机构等。2．相交轴传动的类型有圆锥齿轮机构，轮齿分布在一个截锥体上，两轴线夹角常为903．交错轴传动的类型有：螺旋齿轮机构、圆柱蜗轮蜗杆机构，弧面蜗轮蜗杆机构等。齿轮机构具有传动准确、可靠、运转平稳、承载能力大、体积小、效率高等优点，广泛应用于各种机器中。齿轮基本参数有齿数z、模数m、分度圆压力角α、齿顶高系数h*a、顶隙系数c*等。仔细观察这部分，掌握渐开线的概念及渐开线的形成，基圆和渐开线发生线的概念及渐开线的性质。同时注意总结齿数、模数、压力角等参数变化对齿形的影响。(五)周转轮系通过观察各种周转轮系的动态模型演示，了解定轴轮系及周转轮系含义。周转轮系又分为行星轮系和差动轮系，注意区分它们的异同点。差动轮系将一个运动分解为两个运动或将两个运动合成为一个运动的原理。(六)其他常用机构其他常用机构常见的有棘轮机构、槽轮机构、摩擦式棘轮机构、不完全齿轮机构、万向节及非圆齿轮机构等。通过这些机构的动态演示了解各种机构的运动特点及应用范围。(七)机构的串、并联观察陈列柜中展示的实际应用的机器设备、仪器仪表的运动机构。进一步认识机器都是由一个或几个机构按照一定的运动要求串、并联组合而成的。所以只有掌握好各类基本机构的运动特性，才能更好地去研究任何机构乃至复杂机构的特。四、实验要求1．绘制机构简图。2．本次实验体会。实验六机械运动参数测定一、实验目的1、了解位移、速度、加速度的测定方法；角位移、角速度、角加速度的测定方法；转速及回转不均匀率的测定方法。2、通过实验，初步了解“MEC-B机械动态参数测试仪”及“光电脉冲编码器”、“同步脉冲发生器（或称角度传感器）”的基本原理，并掌握它们的使用方法。3、通过比较理论运动线图与实测线图的差异，增加对速度、角速度、特别是对加速度、角加速度的感性认识。二、实验原理1、实验机构（1）机构名称曲柄滑块机构和摆动导杆机构，如图6-1所示。（2）驱动装置其原动力采用直流调速电机，电机转速可在0~3600r/min范围作无级调速。经蜗轮减速器减速，机构曲柄的转速为0~120r/min。（3）信号采集利用往复运动的滑块推动光电脉冲编码器，输出与滑块位移相当的脉冲信号，经测试仪处理后可得到滑块的位移、速度和加速度。1.同步脉冲发生器2.蜗轮减速器3.曲柄4.连杆5.电机6.滑块7.齿轮8.光电脉冲编码器9.导块10.导杆(a)曲柄滑块机构(b)摆动导杆机构图6-1实验机构简图2、MEC-B机械动态参数测试仪测试系统的原理框图如图6-2所示。图6-2测试系统的原理框图在实验机构的运动过程中，滑块的往复移动通过光电脉冲编码器转换输出具有一定频率（频率与滑块往复速度成正比）0～5V电平的两路脉冲，接入测试仪数字量通道由计数器计数。也可采用模拟传感器，将滑快位移转换为电压值，接入测试仪模拟通道，通过A/D转换口转变为数字量。速度和加速度计算机构的速度和加速度数值由位移经数值微分和数字滤波得到。与传统的R-C电路测量法、或分别采用位移、速度、加速度测量仪器的系统相比较，具有测试系统简单、性能稳定可靠、附加相位差小、动态响应好等优点。三、实验内容与步骤1、滑块位移、速度、加速度测量（1）测试仪启动（2）同步脉冲发生器调整（3）采样周期预置（4）机构启动、采样、关闭（5）脉冲当量设定（6）位移、速度、加速度计算五、实验报告要求1、实验结果（1）曲柄滑块机构滑块的运动线图。（2）曲柄滑块机构曲柄的运动线图。2、实验结果分析与讨论（1）解释以上每条曲线的变化规律。（3）从运动线图上分析机构的急回运动特征。（4）利用计算机求出所测机构滑块的运动参数，绘出运动线图，并与实测曲线对比。3、实验结论

实验七机械产品拆装实验一、实验目的1．了解轴系部件结构知识；2．了解机械结构设计的基本要求，培养结构设计能力和创新意识。3．学习机械产品拆装方法二、实验设备及工具1．实验设备减速机轴系实验箱2．工具扳手、螺丝刀及其它工具。三、实验内容与方法1．实验内容（1）拆卸减速机传动系统；（2）对传动系统中部件的工作原理进行分析，根据结构分析画出结构图；（3）对轴系部件的加工工艺、安装工艺和润滑油路进行分析，并提出改进意见；（4）组装传动系统。2．实验方法与步骤（1）实验分组进行，每组2~3人；（2）

在拆卸过程中，一面拆卸一面对所拆卸的零部件结构和工作原理进行分析，并进行记录。为便于安装，在拆卸时应对零部件进行编号并画出必要的结构简图；（5）

拆卸、分析完成后对减速机进行组装并恢复原样，四、实验报告要求1．轴系部件的装配图，按1：1比例绘制；2．分析工作原理，对曲轴轴系部件（含离合器）进行结构分析（包括加工工艺、安装工艺、润滑油路）；3．提出改进意见；4．对实验的体会与建议；实验八机械传动方案设计实验一、机械传动系统方案设计的基本步骡

1．选定机械的工作原理和机械传动方案

机械为完成同一生产工作任务，可以根据不同的工作原理来实现。机械的工作原理不同，其传动方案也就不同。例如螺纹可以车削、攻丝、也可以滚压加工。即用同一工作原理，也可有不同的机械传动方案，例如，范成法加工齿轮，可以在滚齿机上用滚刀切制齿轮，也可以在插齿机上用插刀切制齿轮。

根据相同或不同机械工作原理拟定出的不同传动方案必然有优劣之分，故在设计时应评价选出最佳传动方案。

2．确定传动系统主要性能参数

确定各执行构件的运动参数，并选择原动机、确定其类型、运动参数和功率。

3．选择机构类型、确定各构件运动和几何参数

合理选择组成机械传动系统的各种机构类型、机械的组合方案，绘制机械传动系统的示意图。根据执行构件和原动机的运动参数、传动比以及各执行构件间运动协调配合的要求，确定各构件的运动参数和各构件的几何参数，绘制机械传动系统的机构运动简图。

4、机械的力分析计算

根据机械的生产阻力或原动机的额定转矩进行机械中力的分析计算以作为零件强度计算的依据。

5．各执行构件间的运动协调配合

在机械传动系统中，各执行构件之间必须保证严格的运动协调配合以实现生产工作纳先后顺序，完成正常的工作和任务。二、机械传动系统方案的拟定

机械传动系统的首要作用是将原动机的运动转变为执行构件所需的运动。而执行构件的运动形式和运动参数又是选定原动机的类型、运动参数和运动形式的依据。

1．执行构件的运动形式和运动参数

执行构件常见的运动形式有回转运动、直线运动、曲线运动及复合运动等四种。

(1)回转运动连续回转运动如车床、铣床、钻床等的主轴转动的运动参数为每分钟的转数；间歇回转运动的运动参数为每分钟转动次数、转角大小和运动系数等；往复摆动的运动参数为每分钟摆动次数、摆角大小和行程速比系数等。

(2)直线运动往复直线运动的运动参数为每分钟往复次数、行程大小和行程速比系数等；带停歇的往复直线运动的运动参数为—个工作循环中停歇次数、停歇位置、停歇时间、行程大小和工作速度等；带停歇的单向直线运动的运动参数为每次进给量的大小等。

(3)曲线运动定曲线运动的运动参数为坐标x、y、z的变化