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1、机械根底试验常熟理工学院机械工程学院机械设计教研室2022.223试验一 平面机构运动简图的测绘一目的1. 初步把握实际机构或机构模型的机构运动简图的测绘方法；2. 应用机构自由度计算方法及机构运动条件分析平面机构运动确实定性。二设备和工具1. 各种机构实物或模型；2. 钢板尺、钢卷尺、内卡钳、外卡钳、量角器等；3. 铅笔、橡皮、草稿纸自备。三原理从运动学的观点看，机构运动特性与原动件的运动规律、构件的数目、运动副的数目、种类、相对位置有关。因此，可以撇开构件的实际外形和运动副的具体构造，而用简洁的线条和规定的符号见教材代表构件和运动副。并按比例定出各运动副的相对位置，绘制出机构运动简图，以此
2、来说明实际机构的运动特性。四步骤1. 了解被测机构或机构模型，并记录其编号。2. 确定构件数目。将被测的机构或机构摸型缓慢地运动， 从原动件开头， 循着运动传递的路线认真观看机构运动。分清机构中哪些构件是活动构件、哪些是固定构件，从而确定机构中的原动件、从动件、机架及其数目。3. 判定各运动副的类型和数目。认真观看各构件间的接触状况及相对运动的特点，判定各运动副是低副还是高副，并准确数出其数目。4. 绘制机构示意图。选定最能清楚地表达各构件相互运动关系的面为视 图平面，选定原动件的位置，按构件联接的挨次，用简洁的线条和规定的符号 在草稿纸上徒手绘出机构示意图，然后在各构件旁标注数字1、2、3、
3、，在各运动副旁标注字母 A、B、C、。并确定机构类型。5. 绘制机构运动简图。认真测量与机构运动有关的尺寸如转动副间的中心距、移动副导路的位置或角度等，按选定的比例尺 绘出机构运动简图。= 构件实际尺寸 (m)/ 构件图示尺寸 (mm)6. 分析机构运动确实定性。计算机构的自由度数，并将结果与实际机构的原动件数相比照，假设与实际状况不符，要找出缘由准时改正。五思考题1. 一张正确的机构运动简图应包括哪些必要的内容？2. 绘制机构运动简图时，原动件位置能否任意选定？会不会影响运动简图的正确性？3. 机构自由度大于或小于原动件数时会产生什么结果？试验二 齿轮范成一. 目的1. 把握用范成法加工渐开
4、线齿轮的原理；2. 通过用齿条刀具范成渐开线齿廓的过程， 了解齿轮的根切现象及避开根切的方法；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. 渐开线齿廓范成仪，图 1 所示；2. A4 绘图纸一张、圆规、三角板、剪刀、铅笔、橡皮、计算器等自备。图 11. 图纸托盘； 2.滑架； 3.机架； 4.齿条刀具； 5.调整螺钉；6.定位螺钉； 7.刀架； 8.锁紧螺钉； 9.压环三. 原理范成法又称包络法或称展成法的根本原理是一对齿轮或一个齿轮与齿 条啮合时，一个齿轮的齿廓是另一个齿轮齿廓的包络线。因此，假设将其中一个 齿轮或齿条制成刀具，使刀具与轮坯的运动关系与一对齿轮或齿轮与齿条 啮
5、合一样由齿轮加工机床保证，并加上必要的切削运动与进给运动， 就可以在轮坯上连续切出全部的轮齿。当齿条刀具中线与轮坯分度圆相切即刀具调整到刻度“ 0”位置时，便能切制出标准齿轮。当齿条刀具离开轮坯中心移动时，切制出正变位齿轮。当齿条刀具靠近轮坯中心移动时，切制出负变位齿轮。四步骤 1测量图纸托盘直径即为轮坯分度圆直径 d。2. 在齿条刀具上量取齿距 p相邻两齿同侧齿廓对应点之间的距离 。3. 计算模数 m 和齿数 zm= p / 取标准模数；z = d / m 取整数4. 在纸坯上画出四个圆：分度圆 d、齿顶圆 da式参见教科书。、齿根圆 d 、基圆 df其公b5. 将纸坯装在范成仪上，调整刀具
6、对准刻度上的“ 0”位置，范成标准齿轮 12 个齿如图 2 所示，留意观看有否根切。图 26. 为避开根切，范成正变位齿轮。z- z1） 计算变位量cminm ，其中 c=minm in。zm in2） 计算并在轮坯上画出分度圆 d、齿顶圆 da、齿根圆 df 、基圆 db公式参见教科书或试验报告，其中分度圆 d、基圆 db 与标准齿轮一样。3） 将纸坯装在范成仪上，移动刀具离开轮坯中心，移动量变位量为cminm。4） 范成正变位齿轮 12 个齿如图 3，留意观看此时有否根切。图 3五思考题1. 用齿条刀具加工标准齿轮和变位齿轮时， 刀具相对轮坯的位置及运动有何不同？2. 用同一把齿条刀具加工
7、标准齿轮和变位齿轮时，定性比较下述几何参数和尺寸的变化： m 、a 、d 、d 、d、 d、s 、e 和 p 。afb3. 根切现象是如何产生的？避开根切可实行哪些措施？4. 填写本试验相关数据（1） 齿条刀具的根本参数（2） 被加工齿轮根本参数（3） 试验结果比较m = 10，a = 20，ha* =1 ，c*=0.25m =，d =，z =项 目标准齿轮 mm正变位齿轮 mm分度圆直径 d齿顶圆直径 da齿根圆直径 df基圆直径 db齿距 p分度圆齿厚 s分度圆齿槽宽 e变位系数cmin试验三 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定一 目的1. 把握用游标卡尺测定正常齿制渐开线直齿圆柱齿轮根本参数的
8、方法。 培育学生解决这一生产实际问题的动手力量。2. 稳固齿轮各局部尺寸的计算公式及有关参数之间的关系。二设备和工具 1待测齿轮两个：齿数为奇数和偶数的齿轮各一个。2. 量具：游标卡尺。 .3. 附表：标准直齿圆柱齿轮的跨齿数 k 及公法线长度 W(m=1mm,a =20)。4. 计算器和笔自备。三原理1. 测定模数 m如图 1 所示，当卡脚在被测齿轮上跨 k 个齿时，其公法线长度为kbbW = (k-1) P + S ，同理，假设跨 K+1 个齿时，其公法线长度应为=+Wk PSk+1bb则-=WWPK+1kbb又因 P= p m cosa ，假设 a = 20 ，PW- W故m =bp c
9、osa=k +1kpacos图 12. 测定变位系数 x与标准齿轮相比，变位齿轮的齿厚发生了变化，两者之差就是公法线长度的增量，它等于 2 x m sin a。设 W 为被测齿轮跨 k 个齿的公法线长度，Wkk为同样 m、z 和a的标准齿轮。跨 k 个齿的公法线长度查附表或教科书 ，则 Wk- Wk= 2 x m sin aW- W 即x =kk2m sina四步骤1. 数出齿数 z奇数、偶数齿轮各做一个，并登记编号 。2. 量取齿顶圆直径 d ，齿根圆直径 d 各量三次，取平均值。af偶数：直接测量，如图 2 所示。奇数：间接测量，如图 3 所示 。d = D +2Ha1d= D +2Hf2
10、图 2图 33. 按附表或教科书查取跨齿数 k ，测量公法线长度： W 、W各kk+1量三次，取平均值。4. 确定模数 m 并取标准值 ：m =Wpk +1- Wcosa k( a=20)5. 计算变位系数 xWk为平均值， WkW为标准值：- W x =kk6. 推断是否为变位齿轮2m sina当 x 0 时，为正变位齿轮；当 x 0.1 时定为是变位齿轮，否着为标准齿轮。五思考题1. 测量公法线长度时，把卡尺的量足放在渐开线齿廓的不同位置上，对所测得的公法线长度有无影响？为什么？2. 齿轮的哪些误差会影响本试验的测量精度？3. 两个齿轮的参数测定后，怎样推断它们能否正确啮合？如能，又怎样推
11、断它们的传动类型？dadf跨齿数 kWkWk+1P =Wbk+1k-Wamm =pPcosba=m =pPcosba=Wkxx =W- W W- W 2m sin akk=x =2m sin akk=结论数据齿轮编号：z =齿轮编号： z =工程123平均值123平均值4. 填写测定结果试验四 轴系构造设计一目的1. 生疏并把握轴系构造设计中有关轴的构造设计、 滚动轴承组合设计的根本方法；2. 培育学生的工程实践力量、动手力量和设计力量。二设备及工具1. 组合式轴系构造设计分析试验箱试验箱供给能进展减速器圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系构造设计试验的全套零件。2. 测量及绘图工具高中高低
12、300mm 钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板三试验内容 每组选择以下任务之一试验已知条件题号齿轮类型载荷转速其他条件示 意 图12小直齿轮轻中低34大直齿轮中重低56小斜齿轮轻中中78大斜齿轮中重中9轻低锥齿轮轴10小锥齿轮中高锥齿轮与轴分开1112蜗杆轻重低中发热量小发热量大四试验步骤1. 选择设计任务，两人一组依据设计任务拟定装配方案。1 依据齿轮类型选择滚动轴承代号；2） 确定支承的轴向固定方式两端固定、一端固定一端游动 ；3） 依据齿轮圆周速度高、中、低确定轴承润滑方式脂润滑、油润滑；4） 选择端盖形式凸缘式、嵌入式并考虑透盖处密封方式毡圈、皮碗、油沟；5） 确定轴上零件的轴向
13、和周向定位与固定，轴承间隙调整等问题，并满足零件的装拆及工艺要求；2. 依据装配方案，选取适宜的零件，按装配挨次装配轴系部件。3. 依据装配结果，绘制轴系部件装配图。4. 试验完毕，拆卸全部零件，并按原位置放好。五思考题1. 在你的设计中，如何实现齿轮的固定及定位？2. 本设计中承受哪种轴承？为什么？3. 在你的设计中，轴承如何润滑及承受什么密封方法？4. 绘出轴系方案装配图。试验五 减速器拆装一、概述减速器是由封闭在箱体内的齿轮传动或蜗杆传动所组成的独立部件，为了 提高电动机的效率，原动机供给的回转速度一般比工作机械所需的转速高，因 此齿轮减速器、蜗杆减速器常安装在机械的原动机与工作机之间，
14、用以降低输 入的转速并相应地增大输出的转矩，在机器设备中被广泛承受。例如宝山钢铁 公司就有 10 多万台减速器，在其他机器中减速器也有大量应用。 作为机械类专业的学生有必要生疏减速器的构造与设计，本试验是为了解减速器的构造、主 要零件的加工工艺性，对于具体的减速器技术设计过程在“机械设计课程设计”这一课程中予以介绍。齿轮减速器、蜗杆减速器的种类繁多，但其根本构造有很多相像之处。本 试验为了使同学了解减速器的一般构造设计、主要零件加工工艺而设立的。实 验中应留意把握减速器的构造、主要零件的加工工艺。减速器的构造随其类型 和要求不同而异，其根本构造由箱体、轴系零件和附件三局部组成。图5-1、图 5
15、-2 为单级圆柱齿轮减速器，现结合该图简要介绍一下减速器的构造。图 5-1 减速器的构造图 5-2 减速器的构造1. 箱体构造减速器的箱体用来支承和固定轴系零件，应保证传动件轴线相互位置的正确性，因而轴孔必需准确加工。箱体必需具有足够的强度和刚度，以免引起沿齿轮齿宽上载荷分布不匀。为了增加箱体的刚度，通常在箱体上制出筋板。为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体通常制成削分式。剖分面一般取在轴线所在的水平面内即水平剖分，以便于加工。箱盖件 4和箱座件 20 之间用螺栓件 17、18、19 和件 31、32、33联接成一整体，为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，并增加轴承支座的刚性，应在轴承座旁
16、制出凸台。设计螺栓孔位置时，应留意留出扳手空间。箱体通常用灰铸铁 HTl50 或 HT200 铸成，对于受冲击载荷的重型减速器也可承受铸钢箱体。单件生产时为了简化工艺，降低本钱可承受钢板焊接箱 体。2. 轴系零件图中高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大， 将小齿轮与轴制成一体件10。大齿轮与轴分开制造，用一般平键件15作周向固定。轴上零件用轴肩，轴套件 22，封油环件 24、30与轴承端盖件 21、13、12、27作轴向固定。两轴均承受角接触轴承件 25、28作支承，承受径向载荷和轴向载荷的联合作用。轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有调整垫片组 件 16、29，以调整轴承游隙，保证轴承正常工作。
17、该减速器中的齿轮传动承受油池浸油润滑，大轮齿的轮齿浸入油池中，靠 它把润滑油带到啮合处进展润滑。滚动轴承承受润滑脂润滑，为了防止箱体内 的润滑油进入轴承，应在轴承和齿轮之间设置封油环件24、30。轴伸出的轴承端盖孔内装有密封元件，图中承受的内包骨架旋转轴唇型密封圈件11、23，对防止箱内润滑油泄漏以及外界灰尘、 异物浸入箱体， 具有良好的密封效果。3. 减速器附件（1） 定位销件 6：在精加工轴承座孔前，在箱盖和箱座的联接凸缘上配装定位销，以保证箱盖和箱座的装配精度，同时也保证了轴承座孔的精度。两定位圆锥销应设在箱体纵向两侧联接凸缘上，且不宜对称布置，以加强定位效果。（2） 观看孔盖板件 2：
18、为了检查传动零件的啮合状况，并向箱体内加注润滑油，在箱盖的适当位置设置一观看孔，观看孔多为长方形，观看孔盖板寻常用螺钉固定在箱盖上， 盖板下垫有有纸质密封垫片件 3；以防漏油。（3） 通气器件 1：通气器用来沟通箱体内、外的气流，箱体内的气压不会因减速器运转时的油温上升而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能，通气器多装在箱盖顶部或观看孔盖上，以便箱内的膨胀气体自由溢出。（4） 油面指示器件 9：为了检查箱体内的油面高度，准时补充润滑油，应在油箱便于观看和油面稳定的部位，装设油面指示器。油面指示器分油标和油尺两类，图中承受的是油尺。（5） 放油螺塞件 7：换油时，为了排放污油和清洗
19、剂，应在箱体底部、油池最低位置开设放油孔，寻常放油孔用油螺塞旋紧，放油螺塞和箱体结合面之间应加防漏垫圈件8。（6） 启箱螺钉件 5：装配减速器时，经常在箱盖和箱座的结合面处涂上水玻璃或密封胶，以增加密封效果，但却给开启箱盖带来困难。为此，在箱盖侧边的凸缘上开设螺纹孔，并拧人启箱螺钉。开启箱盖时，拧动启箱螺钉，迫使箱盖与箱座分别。（7） 起吊装置：为了便于搬运，需在箱体上设置起吊装置。图中箱盖上铸有两个吊耳，用于起吊箱盖。箱座上铸有两个吊钩，用于吊运整台减速器。二、试验目的1 生疏减速箱的根本构造，了解常用减速箱的用途及特点。2了解减速箱各组成零件的构造及功用，并分析其构造工艺性。3了解减速箱中
20、零件的装配关系及安装、调整过程。 4了解轴承和齿轮的润滑。 5学习减速箱的根本参数测定方法。 6为课程设计时，能设计一台合理的减速器打下良好的根底。三、试验设备与工具1二级圆柱齿轮减速器。 2锥齿轮圆柱齿轮减速器。 3蜗轮蜗杆减速器。4拆装工具。 5测量工具。四、试验步骤1. 课前认真阅读试验指导书，结合图 4-1 了解减速器的使用场合、作用及其主要构造特点。2. 观看减速器的外形，用手来回推动减速器的输入输出轴， 体会轴向窜动；翻开观看孔盖，转动高速轴，观看齿轮的啮合状况。留意观看孔开设的位置及尺寸大小；通气器的构造及特点；螺栓凸台位置并留意扳手空间是否合理 ； 轴承座加强筋的位置及构造；吊
21、耳及吊钩的型式；减速器箱体的铸造工艺特点以及加工方法。特别要留意观看箱体与轴承盖接合面的凸台构造。3. 观看定位销孔的位置，取出定位销，再用扳手旋下箱盖上的有关螺钉， 借助启盖螺钉将箱盖与箱体分别。利用起吊装置取下箱盖，并翻转180一旁放置平稳，以免损坏结合面。4. 观看箱体内轴及轴系零件的构造、各零、部件间的相互位置，分析传动零件所受的径向力和轴向力向机体根底传递的过程，并进展必要的测量，将测 量结果记于试验报告的表格中。画出传动示意图。5. 取出轴承压盖，将轴系部件取出并放在木板或胶皮上，具体观看轴系部件上齿轮、轴承、封油环等零件的构造，分析轴及轴上零件的轴向定位方法及 轴上零件的周向定位
22、方法；分析由于轴的热胀冷缩时轴承预紧力的调整方法和 零件安装、拆卸方法。6. 观看减速器润滑与密封构造装置， 分析齿轮与轴承的润滑方法及轴承的密封方法；油槽及封油环、甩油环的应用；加油方式、放油塞，油面指示器 的位置和构造。7. 利用钢皮尺、卡尺等简洁工具，测量减速箱各主要局部参数与尺寸。将测量结果记于试验报告的表 5-1、表 5-2 中。（1） 测出各齿轮的齿数，求出各级分传动比及总传动比。（2） 测出中心距，并依据公式计算出齿轮的模数，斜齿轮螺旋角的大小。（3） 齿轮与箱壁间的间隙，滚动轴承型号及安装方式等。（4） 测量各种螺钉直径，依据试验报告的要求测量其它有关尺寸，并记录于表 4-1
23、中。8. 按拆卸的相反挨次将减速器复原，并拧紧螺钉。留意：安放箱盖前要旋回启箱螺钉。9. 整理工具，经指导教师检查后，才能离开试验室。五、答复并完成1. 画出减速器传动示意图2. 减速器各主要局部的尺寸与参数的测量结果。表 5-1减速器箱体尺寸测量结果序 号1名称尺 寸 mm地脚螺栓孔直径2轴承旁联接螺栓直径3箱盖与箱座联接螺栓直径4观看孔螺钉直径5箱座壁厚6箱盖壁厚7箱座凸缘厚度8箱盖凸缘厚度9箱座底部凸缘厚度10轴承旁凸台高度11轴承旁联接螺栓距离12地脚螺栓间距表 5-2减速器的主要参数小齿轮大齿轮齿数高速级Z =1Z =2低速级Z =3Z =4高速级 i低速级 i总传动比 i传动比12第一根轴其次根轴第三根轴轴承型号安装方式表 5-3减速器主要零部件作用名 称用途通气器油标 放油螺塞定位销起吊装置六、简答题1. 轴承座孔两侧的凸台为什么比箱盖与箱座的联接凸缘高 ?2. 箱体凸缘的螺栓联接处均做成凸台或沉孔平面，为什么 ?3. 箱盖与箱体的联接凸缘宽度及地座凸缘宽度确实定，受何种因素影响?4. 滚动轴承的间隙是怎样调整的 ?5. 你所拆卸的减速器中，轴承用何种方式润滑 ? 如何防止箱体的润滑油混入轴承中?6. 箱体剖分面承受什么方法密封？