《機械設計基礎》實驗報告.doc

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廣西科技大學鹿山學院 實 驗 報 告 課程名稱： 指導教師： 班 級： 姓 名： 學 號： 成績評定： 指導教師簽字： 年 月 日 實驗一 機構運動簡圖的測繪與分析 一、實驗目的： 1、根據(jù)各種機械實物或模型，繪制機構運動簡圖； 2、學會分析和驗證機構自由度，進一步理解機構自由度的概念，掌握機構自由度的計算方法； 3、加深對機構結構分析的了解。 二、實驗設備和工具； 1、縫紉機頭； 2．學生自帶三角板、鉛筆、橡皮； 三、實驗原理： 由于機構的運動僅與機構中所有構件的數(shù)目和構件所組成的運動副的數(shù)目、類型、相對位置有關，因此，在繪制機構運動簡圖時，可以撇開構件的形狀和運動副的具體構造，而用一些簡略符號（見教科書有關“常用構件和運動副簡圖符號”的規(guī)定）來代替構件和運動副，并按一定的比例尺表示運動副的相對位置，以此表明機構的運動特征。 四、實驗步驟及方法： l、測繪時使被測繪的機械緩慢地運動，從原動件開始，仔細觀察機構的運 動，分清各個運動單元，從而確定組成機構的構件數(shù)目； 2、根據(jù)相聯(lián)接的兩構件的接觸特征及相對運動的性質，確定各個運動副的種類； 3、選定投影面，即多數(shù)構件運動的平面，在草稿紙上徒手按規(guī)定的符號及構 件的連接次序，從原動件開始，逐步畫出機構運動簡圖。用數(shù)字1、2、 3、……。分別標注各構件，用英文字母A、B、C、，……分別標注各運動副； 4、仔細測量與機構運動有關的尺寸，即轉動副間的中心距和移動副導路的方向等，選定原動件的位置，并按一定的比例畫出正式的機構運動簡圖。 五、實驗要求： l、對要測繪的縫紉機頭中四個機構即a．壓布、b走針、c．擺梭、d．送布，只繪出機構示意圖即可，所謂機構運動示意圖是指只憑目測，使圖與實物成比例，不按比例尺繪制的簡圖； 2、計算每個機構的機構自由度，并將結果與實際機構的自由度相對照，觀察計算結果與實際是否相符； 3、對繪制的機構進行結構分析（高副低代，分離桿組；確定機構級別等）。 六、思考題： 1、一個正確的機構運動簡圖應能說明哪些內容？ 2、機構自由度的計算對測繪機構運動簡圖有何幫助？ 實驗二 齒輪范成實驗 一、 實驗目的 1、掌握用范成法切制漸開線齒輪齒廓的基本原理； 2、了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和用變位修正來避免根切的方法； 3、分析比較標準齒輪和變位齒輪的異同點。 二、 設備和工具 1、齒輪范成儀； 2、圓規(guī)、三角板、繪圖紙、剪刀、兩支不同顏色的鉛筆或圓珠筆，計算器（ 學生自備） 三、 試驗原理和方法 范成法是利用一對齒輪互相嚙合時其共軛齒廓互為包絡線的原理來加工齒輪的一種方法。加工時其中一輪為刀具，另一輪為輪坯，它們保持固定的角速比傳動，完全和一對真正的齒輪互相嚙合傳動一樣，同時刀具沿輪坯的軸向作切削運動，這樣制得的齒輪的齒廓就是刀具刀刃在各個位置的包絡線。若用漸開線作為刀具齒廓，則其包絡線亦為漸開線。由于在實際加工時，看不到刀刃在各個位置形成包絡線的過程，故通過齒輪范成儀來實現(xiàn)輪坯與刀具間的傳動過程，并用鉛筆將刀具刀刃的各個位置記錄在繪圖紙上，這樣就清楚地觀察到齒廓形成的過程。 齒輪范成儀所用刀具模型為齒條插刀，儀器構造如下： 圓盤1繞其芯軸O轉動，在圓盤的后面裝了一個齒輪與橫拖板2上的齒條嚙合傳遞運動，橫拖板可以沿水平方向左右移動，通過齒條、齒輪的嚙合帶動圓盤轉動，在橫拖板上通過螺釘固定了一個齒條刀具模型3，齒條插刀的參數(shù)為：壓力角α＝20；齒頂高系數(shù)ha*＝1；徑向間隙系數(shù)C*＝0.25；摸數(shù)m ＝20；圓盤芯軸直徑＝20mm 四、實驗步驟 1、根據(jù)已知的刀具參數(shù)和被加工齒輪分度圓直徑，計算被加工齒輪的基圓、最小變位系數(shù)、最小變位量，標準齒輪的齒頂圓與齒根圓直徑以及變位齒輪的齒頂圓與齒根圓直徑，然后根據(jù)計算數(shù)據(jù)將上述六個圓畫在同一張圖紙上，并沿最大圓的圓周剪成圓形紙片，作為本實驗用的“輪坯”； 2、把“輪坯”安裝到儀器的圓盤上，必須注意對準中心； 3、調節(jié)刀具中線,使其與被加工齒輪分度圓相切，刀具處于切制標準齒輪時的安裝位置上； 4、“切制”齒廓時，先把刀具移向一端，使刀具的齒廓退出輪坯中標準齒輪的齒頂圓，然后每當?shù)毒呦蛄硪欢艘苿?-3mm時，即在代表輪坯的圖紙上用鉛筆沿刀具輪廓描下其位置，此時應注意鉛筆的落筆方向必須始終保持一致，直至形成一至兩個完整的輪齒為止，描畫的過程中應注意齒廓形成過程； 5、觀察根切現(xiàn)象，即觀察刀具齒頂線是否超過被加工齒輪的嚙合極限點； 6、重新調整刀具，即調整螺釘，使刀具中線對準與分度圓相切的位置，然后向后平行移動刀具，移動距離為避免根切的最小變位量，對好刀后，再用與切制標準齒輪的同樣方式移動橫拖板，加工變位齒輪。 五、原始數(shù)據(jù)： （1）齒條：模數(shù)m＝20 壓力角：α＝20 齒頂高系數(shù)ha*＝1 徑向系數(shù)c*＝0.25 （2）標準齒輪：分度圓半徑r＝80mm Z=8 1、 齒輪幾何參數(shù)計算： 名 稱 計算 計算公式 標準齒輪 正變位齒輪 備注 齒數(shù) 最小變位量 Z X Z＝2r/m X＝ha*（Zmin－Z）/Zmin 基圓半徑 Rb Rb＝rcosa 齒頂圓半徑 Ra 標準齒輪： ra＝r+ha*m 變位齒輪： ra＝r+ha*m+Xm 齒根圓直徑 Rf 標準齒輪： rf＝r-ha*m-c*m 變位齒輪： rf＝r-ha*m-c*m+Xm 移距數(shù)據(jù) X 六、思考題 1、通過實驗，說明你所觀察到的根切現(xiàn)象是怎樣的？是什么原因引起的？如何避免根切？ 2、 記錄得到的標準齒輪齒廓和變位齒輪齒廓是否相同？為什么？ 3、 比較用同一條齒條刀具加工出來的標準齒輪和正變位齒輪的幾何參 數(shù)：m、a、r、ra、rb、rf、ha、hf、h、p、s、sb、sa、sf中哪些變了？哪些沒變？為什么？　　 實驗三 回轉構件的動平衡實驗 一、實驗目的 1、 鞏固和驗證回轉構件動平衡的基本原理； 2、 掌握機械共振式動平衡機的基本工作原理和操作方法。 二、實驗設備和工具 1、DPJ機械共振式簡易動平衡機、JHP-A型動平衡實驗臺，本實驗采用DPJ機械共振式簡易動平衡機； 2、試件（在校正平面上具有校正孔的轉子）； 3、平衡質量（與校正孔相應的螺釘、螺母）； 4、外卡尺； 5、鋼皮尺； 6、活動螺絲扳手； 7、計算器； 8、量角器； 三、實驗原理和方法 本實驗是采用補償質徑積式機械共振式動平衡機，它的結構如圖所示：框架1經(jīng)彈簧2與固定的底座3相聯(lián)，它只能繞OX軸線擺動，構成一個振動系統(tǒng)?？蚣苌涎b有主軸4，由固定在底座上的電動機14通過皮帶和皮帶輪12驅動。主軸4上裝有齒輪6，它與齒輪5構成交錯軸斜齒輪嚙合傳動。齒輪5與圓盤7固定在軸9上，圓盤8繞軸9轉動，并且通過調節(jié)手輪17可使圓盤8沿軸9上下移動，以此來改變圓盤7與8之間的距離LC，LC由指針16指示。圓盤7與8大小、質量全相等，上面各裝了一質量為MC的重塊， 其質心都與軸9相距rC但相位差180，這樣圓盤7、8轉動時，由于兩個重塊的作用，導致兩個圓盤的質心不在回轉軸線9上，因此會各產(chǎn)生 一離心力FC，兩個離心力FC平行且相位剛好差180，構成一可調的力偶矩FCLC，它與擺架振擺面間的夾角以φC表示。軸9上端的指針15既用來指示FCLC的作用平面和方向，指針相對圓盤的指向既FCLC的轉向，通過調節(jié)手輪18來調節(jié)瞬時的φC值。 實驗時，待平衡的試件10架于兩個滾動支承13上，通過撓性聯(lián)軸器11由主軸4帶動它回轉。此時試件的不平衡質量可看成在所選的兩平衡校正面T＇和T＂內，由向量半徑分別為r0＇和r0＂的兩個不平衡質量m0＇和m0＂所產(chǎn)生。平衡時，可先令校正面T＂通過振擺支座OX軸，這樣試件轉動后，T＂上不平衡質量m0＇和F0＂產(chǎn)生的力矩為零 ，不引起框架振動。而T＇面上的不平衡質量m0＂的離心力F0＇對振擺支座OX形成力矩M0，使框架振動。與此同時，力偶矩FCLC對OX軸的力偶矩分量MC也直接影響框架的振動。力矩M0的相位φ為，也即不平衡質量m0＇的徑向與OX軸垂直線的夾角。通過移動圓盤8和齒輪6可調節(jié)LC和φC的值，來使框架消除振動，達到動平衡,由LC和φC的值便可得知F0＇的大小和相位，本實驗中動平衡機的mC、rC已知。試件的兩平衡校正面是預先選定的，故平衡面倒支架OX軸的距離L也已知。至于框架應滿足的動平衡條件由同學們自己推算，求出所加平衡質量mb＇。 測量另一個平衡校正面T＂內的不平衡質徑積m0＂、r0＂，并求平衡質量mb＂的大小和相位時，其原理和方法同上，只需使T＇面通過框架振擺軸線OX即可。 四、步驟 1、調節(jié)手柄17，使圓盤8與圓盤7剛好接觸，此時標尺指示“ 零 ”點，即LC＝0。 2、把試件10一端的聯(lián)軸器與主軸前端的撓性聯(lián)軸器11沿轉動方向靠好，避免起動時沖 擊；同時另一校正面T＂應通過擺正軸線OX。 3、起動電機使試件回轉。 4、移動重塊19，使框架處于共振狀態(tài)，既框架往復振動的頻率等與框架自身的固有頻率。 5、加補償力偶矩。先順時針調節(jié)手輪17，使LC有一定讀數(shù)，這時框架保持一定的振幅。然后調節(jié)手輪18，當φC＝φ＋180時m0與mC同向，框架振幅最大；當φC＝φ時，框架振幅最小，這時不平衡質量的相位已基本找到。在繼續(xù)調節(jié)手輪17來改變LC值，使框架振幅進一步降低。如此反復調節(jié)數(shù)次，直到指針20基本不動，此時框架振動消除，趨于靜止。 6、 停車，讀出LC值，確定應加平衡質量mb＇的相位。 7、 由已知的mC、rC、L和rb＇以及LC值，算出mb＇值。 8、 使LC歸零，根據(jù)所得mb＇的大小和相位，將試件在T＇平面內進行校正，然后重新啟動，觀察框架是否平衡。 9、 進行另一平衡校正面T＂的測試，方法步驟同前。 10、電源，試驗結束。 動平衡實驗臺 實驗四 皮帶傳動實驗 一、 實驗目的： （1） 觀察帶傳動的彈性滑動和打滑現(xiàn)象。 （2） 證實預拉力對帶傳動能力的影響。 （3） 測量帶傳動的效率。 （4） 掌握轉矩、轉速基本測量方法。 （5） 繪制帶傳動滑動曲線和效率曲線圖 二、 實驗設備與實驗原理： 實驗設備帶傳動實驗臺F-1型和PC-B型兩種實驗臺。帶傳動是一種利用中間撓性件的摩擦傳動，工作時存在彈性滑動。當兩帶輪直徑相等時，彈性滑動系數(shù) 在初拉力F一定的條件下，彈性滑動的系數(shù)ε大小取決于負載的大小，載 荷越大，即帶傳遞的有效圓周力F越大，當F超出摩擦力的最大值時，就會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。 帶所能傳遞的最大有效圓周力Fmas與初拉力F0有關，F(xiàn)0越大，F(xiàn)mas也越大，因此增大初拉力，可提高帶傳動能力。 本實驗設備是F-1型實驗臺，主要由一臺直流電機和一臺直流發(fā)電機組成。（見圖1） 直流電機安裝在可沿水平方向移動的支座上，發(fā)電機安裝在固定的支座上，為便于實驗，主、從動輪的直徑相等。 帶的初拉力F0由砝碼1產(chǎn)生，帶所傳遞的負載由直流電機5 產(chǎn)生，通過帶 圖1 圖1 帶初拉力F0由砝碼1產(chǎn)生，帶所傳遞的負載由直流電機5產(chǎn)生，通過帶 6帶動從動輪8及發(fā)電機7旋轉，發(fā)電機的輸出端連接一組燈泡作為它的負載，改變燈泡的功率，就可改變發(fā)電機的發(fā)電量，從而改變帶所傳遞的負載，即改變有效圓周力F。 電動機和發(fā)電機的外殼（定子）是由滾動軸承支承的，可繞軸心轉動，在定子上裝有測力杠桿3和9，杠桿上裝有拉砣和砝碼，可測出電動機和發(fā)電機工作時的轉矩T1和T2，通過計算可得到帶的傳動效率和有效圓周力F。 三、實驗步驟： 1） 接通電源； 2） 打開電源開關，實驗臺指示燈亮，檢查一下，二個測力杠桿是否處于初始 平衡狀態(tài)，如不平衡應調至平衡； 3） 慢慢地，順時針方向旋轉調速旋扭，電機開始轉動，使n1≈1000轉/分； 此時，電動機和發(fā)電機的測力杠桿都失去平衡，移動各自的拉砣或增加各自的砝碼使其達到新的平衡。記下n1，n2，G1，l1，G2，l2 一組數(shù)據(jù)； 4） 加負載（打開一個燈泡）再轉動調速旋扭，使n1≈1000轉/分，移動拉砣或增加砝碼使主動電機和從動發(fā)電機上的測力杠桿又達到平衡，記下一組記下n1，n2，G1，l1，G2，l2 數(shù)據(jù)； 5） 增加負載（再打開一個燈泡），調速 n1≈1000轉/分，調平二個測力杠桿，又記下一組n1，n2，G1，l1，G2，l2 數(shù)據(jù)； 6） 逐級增加負載，重復以上實驗步驟，直到n1－n2＞30轉/分為止，因為此時 ε＞3%，帶傳動已進入打滑區(qū)工作； 7） 增加初拉力F0（增加砝碼1）在初拉力為F02情況下重復以上實驗。 四、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理： 1、 已知條件 1）傳動帶類型 平型帶； 2）初拉力 F01＝20N F02＝40N 3）帶張緊方式 自動張緊； 4）帶輪直徑 D1＝D2＝125mm 5）測力杠桿臂長 L1＝L2＝350mm 6）包角 180 2、 數(shù)據(jù)記錄表 F01＝20N 序號 n1（rpm） n2（rpm） ε% G1（N） l1（m） T1（Nm） G2（N） l2（m） T2（Nm） η% 1 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 2 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 4 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 6 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 7 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 8 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 9 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 10 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 F02＝ N 序號 n1（rpm） n2（rpm） ε% G1（N） l1（m） T1（Nm） G2（N） l2（m） T2（Nm） η% 1 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 2 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 4 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 6 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 7 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 8 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 9 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 10 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 3、ε及傳動效率η的數(shù)據(jù)處理 1） 滑動系數(shù)ε的計算 本實驗臺i＝1 2） 傳動效率η的計算 式中：n1，n2 主動輪，從動輪轉速 （r/mm） T1，T2 主動輪，從動輪轉矩 （Nm） T1＝G1L1＋gl1 （Nm） T2＝G2L2＋gl2 （Nm） 式中：G1、G2 ——所加砝碼重力 （N） L1、 L2 ————測力杠桿長 0.35（m） l1、 l2 ————拉砣所在位置刻度 （m） g —— 拉砣重力 1.5N 3） 繪制滑動系數(shù)ε和傳動效率η曲線 實驗五 兩級斜齒圓柱齒輪減速器裝訴實驗 一、實驗目的： （1）了解和掌握減速器結構。 （2）掌握減速器各軸的軸上零件定位，固定的原理和方式，軸承及健的配合， 裝訴工序和各部件功能。 （3）掌握減速器各部位零件作用，為機械零件課程設計作好充分準備。 二．實驗要求 （1） 完成減速器整體裝拆，各軸承的軸上零件的裝訴工序。 （2） 測量各軸軸上零件幾何尺寸，軸段幾何尺寸。 （3） 畫出減速器各軸的軸上零件裝配圖。 三． 實驗設備 （l）兩級斜齒圓柱齒輪減速器。 （2）千分尺、游標卡尺、直尺等。 （3）裝拆工具。 四．實驗步驟 （1）觀察整個減速器外形。 （2）將減速器箱座與箱蓋拆開，觀察減速器的內部結構，各軸的軸上 零件位置， 畫出各軸的裝配結構草圖。 （3）將軸上零件逐步拆開，用直尺、游標卡尺、千分尺、 測量齒輪、套筒、 軸承、軸承擋圈、軸等外形幾何尺寸，并將這些尺寸標注在草圖的相應位置上。 （4）將拆下零件裝配在相應軸上，并將減速器裝配好。 五．實驗報告要求 （1）說明視窗孔、油標等作用和位置及允許范圍。 （2）根據(jù)指導教師意見畫出一個軸系裝配圖，標上合理公差，說明哪個位置通過何種方式實現(xiàn)周向定位和固定。軸向定位和固定。 六.思考題 1． 觀察兩級斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸其上兩個斜齒輪的齒斜方向是相同還是相反？如果相同，有何作用？ 2. 箱座與箱蓋接合面銷釘作用是什么？ 2． 箱座與箱蓋間的接合面有無密封墊？是否應采用密封墊？為什么？