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1、机械原理实验指导书西安文理学院机械电子工程系目录实验一 平面机构运动简图的测绘2实验二 齿轮范成原理实验4实验一 平面机构运动简图的测绘一、实验目的1.掌握根据实际机构模型正确绘制平面机构运动简图的方法和技能。2.验证和巩固机构自由度的计算，进一步理解机构自由度的概念。3.应用机构自由度的计算方法分析平面机构运动的确定性。二、实验设备和工具1若干机械实物或模型；2. 钢尺、游标卡尺；3自备三角板、圆规、铅笔和草稿纸等文具。三、实验原理机构的运动仅与机构所具有的构件数目、构件所组成的运动副的数目、类型及各运动副的相对位置有关，而与构件的复杂外形和运动副的具体构造无关。因此在绘制机构运动简图时，可
2、以用简单的线条和统一规定的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺表示各运动副的相对位置，画出能准确表达机构运动特性的机构运动简图。由于机构运动简图既简单而又能正确地反映一部复杂机器的运动特征，因此，正确地测量和绘制机构运动简图是机械设计课程中的重要组成部分。四、实验方法和步骤1.先了解测绘的机构模型的名称、用途和结构，并找出它的机架、原动构件和活动构件数目。缓慢驱动被测的机构模型，从原动件开始，根据运动传递路线，仔细观察相联接两零件间是否有相对运动，特别要注意那些运动很微小的构件，认清机架，原动件和从动件，弄清组成机构的活动构件数目。2.分析各构件之间相对运动的性质，确定各运动副的类型、运动
3、副的数目。根据运动传递的顺序，仔细分析相互连接两构件间的接触方式及相对运动形式，确定运动副类型和数目。3.合理选择机构运动简图的投影面。要以清楚地把机构的运动情况正确地表达出来为原则。一般选择与机构中多数构件的运动平面平行的平面为投影面。4.绘制机构的运动简图的草图。首先将原动件转到适当的位置，（避开构件之间重合）大致定出各运动副之间的相对位置，在草稿纸上，用规定的符号画出运动副，并用线条连接起来，然后用数字1、2、3及字母A、B、C分别标注相应的构件和运动副，并用箭头表示原动件的运动方向和运动形式，量出机构对应运动副间的尺寸，再将草图按比例画入实验报告中。5.计算自由度，并与实际机构对照，观
4、察原动件数与自由度是否相等。计算公式：6分析机构运动的确定性，即将前面计算的机构自由度与实际机构的自由度相对照，若与实际相符则机构具有确定的运动；若与实际情况不符，要找出原因及时改正。在实验报告纸上用三角板和圆规，将上述草图按选定的长度比例尺绘制出机构运动简图。实验二 齿轮范成原理实验一、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、实验仪器和工具1齿轮范成仪(每人一台)。2铅笔、橡皮、直尺、剪刀(学生自备)。三、实验原理由齿轮啮合原理可知：一对渐开线齿轮(
5、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，刀具还一方面作径向进给运动(直至全齿高)，另一方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
6、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。四、齿轮范成仪的结构及使用方法简介实验所用的范成仪有两种规格，它们的结构原理相同，仅介绍一种。范成仪结构如图41所示，由机座1，扇形盘2，旋钮3，齿条刀4，溜板5，螺母6等组成。机座上有两孔为O1和
7、O2；扇形盘可绕轴心(大扇绕O1，小扇O2)转动，扇形盘上装有扇形齿轮，溜板上装有齿条，它与扇形齿轮相啮合，在扇形齿轮的分度圆与溜板齿条的节线(分度线)上该有数字，移动溜板时可看到它们一一对应，即表示齿轮的分度圆与齿条的节线(分度线)作纯滚动。把一个分度圆直径与扇形齿轮的分度圆直径相等的待加工齿轮的纸坯固联在扇形盘上，把齿条型刀具固联在溜板上，随着扇形齿轮与溜板齿条的啮合传动，轮坯的分度圆与齿条型刀具的某条节线作纯滚动。旋钮3是用来固联纸坯，螺母6可把齿条刀具固联在溜板上，松开螺母后可调整刀具与轮坯的相对位置。如果齿条刀具的中线与轮坯的分度圆相切(此时刀具的标线与溜板两侧标尺的“O”线对齐)，
8、范成出标准齿轮的齿廓。如果改变齿条刀具与轮坯的相对位置，即刀具的中线与轮坯的分度圆不相切，有一段距离(距离xm值可在溜板两侧的标尺上直接读出)，则可按移距变位值的大小及方向分别范成出正变位齿轮或负变位齿轮。 图1 齿轮范成仪五、实验步骤1按照指导教师的要求剪好轮坯纸。2标准齿轮的绘制。(1)松开螺母6及旋钮3，将轮坯纸放在刀具下面，且在圆盘上面，然后旋上旋钮3，此时暂不要旋紧，将轮坯纸上已印好的X=O的区域转到下方正中。(2)调节齿条插刀，使刀具标线对准溜板两侧标尺上的O线，此时刀具中线与轮坯分度圆相切，然后旋紧旋钮3及螺母6。(3)开始“切制”齿廓时，先将溜板5推向左端，然后用左手将溜板向右
9、推进2-3mm，右手用铅笔在轮坯纸上描下刀具刀刃齿廓。随后依此重复，直到刀具推到右端为止，轮坯上所描下的一系列刀具齿廓所包络出的曲线就是渐开线齿形。最后用铅笔钩下一个你认为是完整的齿形(即用“”表示)3正变位齿轮的绘制(1)松开旋钮3，将轮坯纸旋转120，使纸坯上印好的X=0.5的区域位下方正中，旋紧旋钮3。松开螺母6，将齿条刀具远离轮坯中心xm距离，其数据可在标尺上读出，然后将螺母6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正变位齿轮基本相同，其不同的是将齿条刀具向着轮坯中心移动xm距离。5绘制完毕后取下图纸，并将范成仪恢复到原状态。六、实验内容本实
10、验所用的范成仪有一种规格；齿轮的压力角=20；齿顶高系数h*a=1；顶隙系数c*=0.25；分度圆直径为160mm与模数m=20mm。每个同学单独使用一台范成仪。实验时每个同学须完成以下内容：1范成标准齿轮使用该范成仪，同学们可看到所范成的齿廓有明显的根切现象，其原因这是齿数Z=8，少于不根切的最少齿数Zmin，范成时刀具的齿顶线超过啮合极限点N，而产生根切。2范成变位齿轮（x=0.5的正变位及x=-0.5的负变位）（或按具体范成仪范围）使用范成仪，使范成变位系数X=0.5的正变位齿轮，其齿廓有较小根切现象。这是因为在Z=8时不根切的最小变位系数而实验所用的变位系数x=0.5，xxmin。因此把刀具由加工标准齿轮的位置远离轮心平移xm距离后，刀具的齿顶线就可低于N点，使根切消除。七、思考题1.标准齿轮的齿形与正变位齿轮齿形、负变位齿轮齿形在齿根、齿顶、分度圆上有何变化？2.一对齿轮啮合时，为使小齿轮与大齿轮的强度一致，大小齿轮分别应采用什么变位？7