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1、机械原理实验前言前言 机械原理实验是理论学习基础上的一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。通过实验可以使个极其重要的实践环节。通过实验可以使学生加深对学生加深对机械原理机械原理课程的基本概念、课程的基本概念、基本理论的理解，从而提高学生分析和解基本理论的理解，从而提高学生分析和解决问题的能力。决问题的能力。每个实验基本内容包括：实验目的、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。实验原理、操作步骤、实验内容等。实验工程实验工程F机构运动简图的测绘与分析机构运动简图的测绘与分析 F平面连杆机构设计分析及运动分析平面连杆机构设计分析及运动分析 F渐开线齿轮范
2、成原理渐开线齿轮范成原理 F渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定与分析渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定与分析 实验一实验一 机构运动简图的测绘与分析机构运动简图的测绘与分析 一、实验目的一、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；动简图的测绘方法；进一步熟悉常用运动副的代表符号和稳固自由度的进一步熟悉常用运动副的代表符号和稳固自由度的计算方法；计算方法；增进对机构组成原理的了解。增进对机构组成原理的了解。二、实验设备与工具二、实验设备与工具u机械模型（如曲柄滑块泵、曲柄摇块泵、曲柄摇杆机械模型（如曲柄滑块泵、曲柄摇块泵、曲柄摇杆泵、
3、颚式破碎机、简易冲床、铆钉机构等）；泵、颚式破碎机、简易冲床、铆钉机构等）；u尺、笔、橡皮、纸尺、笔、橡皮、纸 (自备自备)。从运动学观点来看机构的运动仅与组成机构的构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运动情况、可以不考虑那些与运动无关的因素(机机构外形，断面尺寸、运动副的结构构外形，断面尺寸、运动
4、副的结构)。而用一些简。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，以说明机一定的比例表示各运动副的相对位置，以说明机构的运动特性。构的运动特性。三、实验原理三、实验原理常用运动副的符号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局部的缓慢转动被测机构的原动件、找出从原动件到工作局部的机构传动路线。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。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合理选择投影平面，选择原则：对平面机
5、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。影平面。在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接顺序。在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接顺序。逐步画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，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。用英文字母标注各运动副。四、实验步骤四、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。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
6、适宜的比例尺把草在图纸上任意确定原动件的位置、选择适宜的比例尺把草图画成正规的运动简图。图画成正规的运动简图。比例尺的选定：比例尺的选定：式中：式中：比例尺比例尺(单位：单位：mmm)构件的实际长度构件的实际长度(单位：单位：m)图纸上表示构件的长度图纸上表示构件的长度(单位：单位：mm)实验步骤例如实验步骤例如 单击继续可观看实验步骤演示单击继续可观看实验步骤演示 机构运动简图绘制例如一机构运动简图绘制例如一 单击此处三个按钮可观看破碎机的工作过程单击此处三个按钮可观看破碎机的工作过程 单击作图，光标放在图上单击作图，光标放在图上可观看机构运动简图绘制过程可观看机构运动简图绘制过程 机构运动
7、简图绘制例如二机构运动简图绘制例如二 单击运动或作图可观看活塞泵的工作及作图过程单击运动或作图可观看活塞泵的工作及作图过程 机构运动简图绘制例如三机构运动简图绘制例如三 单击运动或作图可观看螺旋泵的工作及作图过程单击运动或作图可观看螺旋泵的工作及作图过程 五、实验内容五、实验内容六、思考题六、思考题一张正确的机构运动简图应包括哪些内容？一张正确的机构运动简图应包括哪些内容？绘制机构运动简图时，原动件的位置能否任意选择？绘制机构运动简图时，原动件的位置能否任意选择？是否会影响简图的正确性？是否会影响简图的正确性？机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮
8、助？每位同学至少测量、分析三个机构，标出机构的名称；绘每位同学至少测量、分析三个机构，标出机构的名称；绘制机构运动简图，其中一个简图要求按比例绘制，另外几制机构运动简图，其中一个简图要求按比例绘制，另外几个可不按比例绘制机构运动简图，可用目测法使各构件大个可不按比例绘制机构运动简图，可用目测法使各构件大致成比例，以利分析；计算机构自由度，并判断机构是否致成比例，以利分析；计算机构自由度，并判断机构是否具有确定运动；最后作出书面报告。具有确定运动；最后作出书面报告。实验二实验二 平面连杆机构设计分析及运动分析平面连杆机构设计分析及运动分析 掌握机构运动参数测试的原理和方法。了解利用测试结果，掌握
9、机构运动参数测试的原理和方法。了解利用测试结果，重新调整、设计机构的原理；重新调整、设计机构的原理；体验机构的结构参数及几何参数对机构运动性能的影响，体验机构的结构参数及几何参数对机构运动性能的影响，进一步了解机构运动学和机构的真实运动规律；进一步了解机构运动学和机构的真实运动规律；熟悉计算机多媒体的交互式设计方法，实验台操作及虚拟熟悉计算机多媒体的交互式设计方法，实验台操作及虚拟仿真。独立自主地进行实验内容的选择，学会综合分析能仿真。独立自主地进行实验内容的选择，学会综合分析能力及独立解决工程实际问题的能力，了解现代实验设备和力及独立解决工程实际问题的能力，了解现代实验设备和现代测试手段。现
10、代测试手段。一、实验目的一、实验目的二、实验设备与工具二、实验设备与工具u曲柄摇杆机构实验台；曲柄摇杆机构实验台；u测试分析及运动仿真软件、计算机。测试分析及运动仿真软件、计算机。1.1.曲柄摇杆机构的设计分析曲柄摇杆机构的设计分析 试验台配置的计算机软件，还可用三种不同的设计试验台配置的计算机软件，还可用三种不同的设计方法，根据基本要求，设计符合预定运动性能和动方法，根据基本要求，设计符合预定运动性能和动力性能要求的曲柄摇杆机构。另外试验台还提供了力性能要求的曲柄摇杆机构。另外试验台还提供了连杆运动轨迹仿真，可做出不同杆长，连杆上不同连杆运动轨迹仿真，可做出不同杆长，连杆上不同点的运动轨迹，
11、为平面连杆机构按运动轨迹设计提点的运动轨迹，为平面连杆机构按运动轨迹设计提供了方便快捷的虚拟实验方法。供了方便快捷的虚拟实验方法。三、实验内容三、实验内容2.2.曲柄摇杆机构真实运动仿真分析曲柄摇杆机构真实运动仿真分析试验台配置的计算机软件，通过建模可对该机构试验台配置的计算机软件，通过建模可对该机构进行运动模拟，对曲柄摇杆及整机进行运动仿真，进行运动模拟，对曲柄摇杆及整机进行运动仿真，并做出相应的动态参数曲线，可与实测曲线进行并做出相应的动态参数曲线，可与实测曲线进行比较分析，同时得出速度波动调节的飞轮转动惯比较分析，同时得出速度波动调节的飞轮转动惯量及平衡质量，从而使学生对机械运动学和动力
12、量及平衡质量，从而使学生对机械运动学和动力学，机构真实运动规律，速度波动调节有一个完学，机构真实运动规律，速度波动调节有一个完整的认识。整的认识。3.3.曲柄摇杆机构动态参数测试分析曲柄摇杆机构动态参数测试分析机构活动构件杆长可调、平衡质量及位置可调。机构活动构件杆长可调、平衡质量及位置可调。机构的动态参数测试包括：用角速度传感器采集机构的动态参数测试包括：用角速度传感器采集曲柄及摇杆的运动参数，用加速度传感器采集整曲柄及摇杆的运动参数，用加速度传感器采集整机振动参数，并通过机振动参数，并通过A/DA/D板进行数据处理和传输，板进行数据处理和传输，最后输入计算机绘制各实测动态参数曲线。可清最后
13、输入计算机绘制各实测动态参数曲线。可清楚地了解该机构的结构参数及几何参数对机构运楚地了解该机构的结构参数及几何参数对机构运动及动力性能的影响。动及动力性能的影响。动画演示动画演示连杆轨迹连杆轨迹参数输入参数输入曲柄曲线曲柄曲线摇杆曲线摇杆曲线调整量取试验台上的杆机构的各杆长度，并做好记调整量取试验台上的杆机构的各杆长度，并做好记录。录。翻开计算机，运行有关实验测试分析及运动分析软翻开计算机，运行有关实验测试分析及运动分析软件。件。等实验设备运行稳定后，由有关实验测试分析及运等实验设备运行稳定后，由有关实验测试分析及运动分析软件的主界面选定与实验台相对应的实验工动分析软件的主界面选定与实验台相对
14、应的实验工程，进入该实验界面。程，进入该实验界面。填写与填写与“调整量取试验台上的杆机构的各杆长度调整量取试验台上的杆机构的各杆长度”相对应的有关数据，调定电动机运转速度。相对应的有关数据，调定电动机运转速度。四、实验步骤四、实验步骤点击该实验界面中点击该实验界面中“实测实测”键，计算机自动进行键，计算机自动进行数据采集及分析，并作出相应的动态参数的实测数据采集及分析，并作出相应的动态参数的实测曲线。曲线。点击该界面中的点击该界面中的“仿真仿真”键，计算机对该机构进键，计算机对该机构进行运动仿真，并作出动态参数的理论曲线。行运动仿真，并作出动态参数的理论曲线。分析比较理论曲线和实测曲线。如果要
15、重作实验，分析比较理论曲线和实测曲线。如果要重作实验，点击点击“返回返回”键，返回主界面。以下步骤同前。键，返回主界面。以下步骤同前。在理论曲线和实测曲线上，每隔在理论曲线和实测曲线上，每隔600600记录一组数据记录一组数据（位移、速度、加速度）备用。（位移、速度、加速度）备用。填写实验报告。填写实验报告。开机前的准备：开机前的准备：五、实验操作本卷须知五、实验操作本卷须知拆下有机玻璃保护罩用清洁布将实验台，特别是机构各拆下有机玻璃保护罩用清洁布将实验台，特别是机构各运动构件清理干净，加少量运动构件清理干净，加少量N68N684848机油至各运动构件滑机油至各运动构件滑动轴承处动轴承处面板上
16、调速按钮逆时针旋到底（转速最低）面板上调速按钮逆时针旋到底（转速最低）转到曲柄盘转到曲柄盘1 12 2周，检查各运动构件的运行状况，各螺周，检查各运动构件的运行状况，各螺母紧固件应无松动，各运动构件应无卡死现象母紧固件应无松动，各运动构件应无卡死现象注意的事项：注意的事项：如因需要调整实验机构杆长的位置时，要特别注意，当各如因需要调整实验机构杆长的位置时，要特别注意，当各项调整工作完成后一定要用扳手将拧紧的螺母全部检查一项调整工作完成后一定要用扳手将拧紧的螺母全部检查一遍，用手转到曲柄盘检查机构运转情况，方可进行下一步遍，用手转到曲柄盘检查机构运转情况，方可进行下一步操作操作实验三实验三 渐开
17、线齿轮范成原理渐开线齿轮范成原理 掌握用范成法加工渐开线齿廓的切齿原理，观察齿掌握用范成法加工渐开线齿廓的切齿原理，观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形成过程；廓的渐开线及过渡曲线的形成过程；了解渐开线齿轮产生根切现象和齿顶变尖现象的原了解渐开线齿轮产生根切现象和齿顶变尖现象的原因及用变位来防止产生根切的方法；因及用变位来防止产生根切的方法；分析、比较渐开线标准齿轮和变位齿轮的同异点。分析、比较渐开线标准齿轮和变位齿轮的同异点。一、实验目的一、实验目的二、实验设备与工具二、实验设备与工具u渐开线齿轮范成仪；渐开线齿轮范成仪；u园规、剪刀、铅笔、绘图纸园规、剪刀、铅笔、绘图纸(自备自备)。齿轮与齿条啮
18、合时，其相对运动可视为是齿轮分度园沿齿轮与齿条啮合时，其相对运动可视为是齿轮分度园沿齿条节线做纯滚动。如果将齿条换为齿条刀具，图纸换齿条节线做纯滚动。如果将齿条换为齿条刀具，图纸换为齿坯使它们保持上述相对运动，再使齿条刀具沿齿坯为齿坯使它们保持上述相对运动，再使齿条刀具沿齿坯轴心线方向作切削运动就可加工出齿轮，这种方法称为轴心线方向作切削运动就可加工出齿轮，这种方法称为范成法范成法(滚切法滚切法)。加工标准齿轮：齿条刀具线加工标准齿轮：齿条刀具线(模数线模数线)与被加工齿轮分度与被加工齿轮分度园相切。园相切。加工变位齿轮：齿条刀具中线与被加工齿轮分度园二者加工变位齿轮：齿条刀具中线与被加工齿轮
19、分度园二者别离。别离。刀具中线相对齿坯中心外移为正变位，刀具中线内移为刀具中线相对齿坯中心外移为正变位，刀具中线内移为负变位。负变位。三、实验原理三、实验原理1.1.根据被加工齿轮的齿数、模数和压力角计算标准齿轮、移距根据被加工齿轮的齿数、模数和压力角计算标准齿轮、移距变位齿轮的基圆、分度圆、根圆及顶圆直径，并按计算结果变位齿轮的基圆、分度圆、根圆及顶圆直径，并按计算结果画好图纸。画好图纸。2.2.通过圆环和螺母将剪好的圆环形图纸压紧在圆盘上，对准中通过圆环和螺母将剪好的圆环形图纸压紧在圆盘上，对准中心，调节刀具中线使之与齿轮毛坯分度圆相切。心，调节刀具中线使之与齿轮毛坯分度圆相切。3.3.将
20、滑架将滑架3 3推至左边（或右边）的极端位置，从左向右（或从右推至左边（或右边）的极端位置，从左向右（或从右向左）推动滑架，每移一个小的距离（向左）推动滑架，每移一个小的距离（3-4mm3-4mm），在代表齿坯），在代表齿坯的图纸上用铅笔描下齿条刀具刀刃的位置，直到将滑架推至的图纸上用铅笔描下齿条刀具刀刃的位置，直到将滑架推至右边（或左边）的极端位置为止。观察有无根切现象。右边（或左边）的极端位置为止。观察有无根切现象。4.4.按上述位置将齿条刀具退后（即远离中心按上述位置将齿条刀具退后（即远离中心O O）距离距离xmxm，然后，然后用同样的方法画出相同齿数、模数、压力角的变位齿轮。观用同样的
21、方法画出相同齿数、模数、压力角的变位齿轮。观察齿形，有无齿顶变尖现象。察齿形，有无齿顶变尖现象。5.5.比较所得标准齿轮和移距变位齿轮的齿厚、齿间、调节、顶比较所得标准齿轮和移距变位齿轮的齿厚、齿间、调节、顶圆齿厚、基圆齿厚，以及根圆、顶圆、分度圆和基圆的相对圆齿厚、基圆齿厚，以及根圆、顶圆、分度圆和基圆的相对变化特点。变化特点。四、实验步骤四、实验步骤加工过程模拟加工过程模拟双击标准齿轮及正变位可观看加工过程双击标准齿轮及正变位可观看加工过程 四、实验内容四、实验内容l切制切制m20mm、z8的标准、正变位（的标准、正变位（x10.5）和负变位（和负变位（x2-0.5）渐开线齿廓，三种齿廓每
22、种）渐开线齿廓，三种齿廓每种都须画出两个完整的齿形，比较这三种齿廓。都须画出两个完整的齿形，比较这三种齿廓。l判断所画齿轮齿廓曲线是否是渐开线，有无根切并判断所画齿轮齿廓曲线是否是渐开线，有无根切并指出。指出。l分析标准齿轮与变位齿轮的基本参数和几何形状哪分析标准齿轮与变位齿轮的基本参数和几何形状哪些相同，哪些不同，为什么些相同，哪些不同，为什么?五、思考题五、思考题根切现象是怎样产生的？如何防止根切？根切现象是怎样产生的？如何防止根切？实验四实验四 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定与分析渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定与分析 掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿
23、轮基本参数的方法；基本参数的方法；稳固并熟悉齿轮的各局部尺寸、参数之间的稳固并熟悉齿轮的各局部尺寸、参数之间的关系和渐开线的性质。关系和渐开线的性质。一、实验目的一、实验目的二、实验设备与工具二、实验设备与工具u待测齿轮待测齿轮、游标卡尺；、游标卡尺；u渐开线函数表及计算器渐开线函数表及计算器(自备自备)。三、实验步骤及原理三、实验步骤及原理1.1.确定齿数确定齿数Z Z 2.2.测定模数测定模数m m和压力角和压力角 齿廓间的公法线长度齿廓间的公法线长度ABAB与所对与所对的基圆上的弧长的基圆上的弧长A A0 0B B0 0长度相等。游标长度相等。游标卡尺跨过卡尺跨过k k个齿，测得齿廓间公
24、法线个齿，测得齿廓间公法线长度为长度为 ，然后再跨过，然后再跨过K+1K+1个齿测个齿测得其长度为得其长度为 。测定公法线测定公法线 和和 可求出基节可求出基节PbPb，从而确定出齿轮的压，从而确定出齿轮的压力角力角和模数和模数m m。测定时使游标卡尺的卡脚与齿廓工作段中部附近测定时使游标卡尺的卡脚与齿廓工作段中部附近相切，即卡脚与齿轮两个渐开线齿面相切在分度相切，即卡脚与齿轮两个渐开线齿面相切在分度圆附近。为了减少测量误差，应在齿轮的不同部圆附近。为了减少测量误差，应在齿轮的不同部位测量三次，取其平均值。位测量三次，取其平均值。注意注意（1 1）测定公法线长度）测定公法线长度 和和 （2 2
25、）确定基节）确定基节PbPb，模数，模数m m和压力角和压力角 当齿数为偶数时，可用游标卡尺直当齿数为偶数时，可用游标卡尺直接测出，当齿数为奇数时，直接测接测出，当齿数为奇数时，直接测量得不到真实值，而必须采用间接量得不到真实值，而必须采用间接测量方法，如下图，先量出齿轮安测量方法，如下图，先量出齿轮安装孔直径，再分别量出孔壁到齿顶装孔直径，再分别量出孔壁到齿顶的距离的距离H1H1，和孔壁到齿根的距离，和孔壁到齿根的距离H2H2。则可按下式求出：则可按下式求出：齿顶圆直径齿顶圆直径da=D+2H1 da=D+2H1 齿根圆直径齿根圆直径df=D+2H2 df=D+2H2 计算全齿高计算全齿高h
26、:h:奇数齿全齿高奇数齿全齿高h=H1-H2 h=H1-H2 偶数齿全齿高偶数齿全齿高h=1/2(da-df)h=1/2(da-df)3.3.测定齿顶圆和齿根圆及计算全齿高测定齿顶圆和齿根圆及计算全齿高 4.4.确定变位系数确定变位系数 判定一个齿轮是标准齿轮还是变位齿轮并求出判定一个齿轮是标准齿轮还是变位齿轮并求出其变位系数其变位系数X X假设假设x0 x0，则被测齿轮为正变位齿轮，则被测齿轮为正变位齿轮 假设假设x0 x0，则被测齿轮为负变位齿轮，则被测齿轮为负变位齿轮 对渐开线直齿圆柱齿轮进行测量，确定其基本参数对渐开线直齿圆柱齿轮进行测量，确定其基本参数(模数模数m m和压力角和压力角
27、)并判别它是否为标准齿轮，对并判别它是否为标准齿轮，对非标准齿轮，求出其变位系数非标准齿轮，求出其变位系数X X 四、实验内容四、实验内容五、思考题五、思考题两个齿轮参数测定后，怎样判断它们能否啮合及传动两个齿轮参数测定后，怎样判断它们能否啮合及传动类型？类型？测量齿根圆直径测量齿根圆直径 时，对于齿数分别为奇数和偶数时，对于齿数分别为奇数和偶数的齿轮测量方法有什么不同？的齿轮测量方法有什么不同？谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH