實(shí)驗(yàn)二機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書課程編號：02106220、02106420、02107220、02106520課程名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（A）、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（C）實(shí)驗(yàn)總體狀況：序號實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)類型每組人數(shù)01機(jī)構(gòu)認(rèn)識實(shí)驗(yàn)1演示1802機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪實(shí)驗(yàn)1綜合103齒輪范成原理實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證104齒輪范成原理虛擬實(shí)驗(yàn)1綜合105剛性轉(zhuǎn)子動平衡實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證51006機(jī)械運(yùn)動方案創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)16設(shè)計(jì)207凸輪機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)16綜合808“慧魚”機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)6綜合1809連桿圖譜和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)2設(shè)計(jì)210機(jī)械零件認(rèn)識實(shí)驗(yàn)1演示1811齒輪傳動設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)2設(shè)計(jì)212帶傳動實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證5713機(jī)械傳動方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)6綜合814滑動軸承實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證5715減速器結(jié)構(gòu)分析及拆裝實(shí)驗(yàn)23綜合5716機(jī)器拆裝與結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)4綜合8注：1、實(shí)驗(yàn)01和10可合并在一起，分兩個(gè)單元進(jìn)行；2、實(shí)驗(yàn)03和04應(yīng)根據(jù)學(xué)時(shí)和專業(yè)方向從中選擇一個(gè)。實(shí)驗(yàn)一 機(jī)構(gòu)認(rèn)識實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.初步了解機(jī)械原理課程所研究的各種常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例。2.增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)構(gòu)與機(jī)器的感性認(rèn)識。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳列室展示各種常用機(jī)構(gòu)的模型，通過模型的動態(tài)展示，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)構(gòu)與機(jī)器的感性認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)教師只作簡單介紹，提出問題，供學(xué)生思考，學(xué)生通過觀察，增加對常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、類型、特點(diǎn)的理解，培養(yǎng)對課程理論學(xué)習(xí)和專業(yè)方向的興趣。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具機(jī)構(gòu)陳列室機(jī)構(gòu)展柜和各種機(jī)構(gòu)模型。四、實(shí)驗(yàn)原理(一)對機(jī)器的認(rèn)識：通過實(shí)物模型和機(jī)構(gòu)的觀察，學(xué)生可以認(rèn)識到：機(jī)器是由一個(gè)機(jī)構(gòu)或幾個(gè)機(jī)構(gòu)按照一定運(yùn)動要求組合而成的。所以只要掌握各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性，再去研究任何機(jī)器的特性就不困難了。在機(jī)械原理中，運(yùn)動副是以兩構(gòu)件的直接接觸形式的可動聯(lián)接及運(yùn)動特征來命名的。如：高副、低副、轉(zhuǎn)動副、移動副等。(二)平面四桿機(jī)構(gòu)：平面連桿機(jī)構(gòu)中結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的是四桿機(jī)構(gòu)，四桿機(jī)構(gòu)分成三大類：即鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)；單移動副機(jī)構(gòu)；雙移動副機(jī)構(gòu)。1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，即根據(jù)兩連架桿為曲柄，或搖桿來確定。2.單移動副機(jī)構(gòu)，它是以一個(gè)移動副代替鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的一個(gè)轉(zhuǎn)動副演化而成的?？煞譃椋呵瑝K機(jī)構(gòu)，曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)及擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。3.雙移動副機(jī)構(gòu)是帶有兩個(gè)移動副的四桿機(jī)構(gòu)，把它們倒置也可得到：曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、雙滑塊機(jī)構(gòu)及雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)。(三)凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)常用于把主動構(gòu)件的連續(xù)運(yùn)動，轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹?yán)格地按照預(yù)定規(guī)律的運(yùn)動。只要適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪廓線，便可以使從動件獲得任意的運(yùn)動規(guī)律。由于凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，因此廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械，儀器及操縱控制裝置中。凸輪機(jī)構(gòu)主要有三部分組成，即：凸輪(它有特定的廓線)、從動件(它由凸輪廓線控制著)及機(jī)架。凸輪機(jī)構(gòu)的類型較多，學(xué)生在參觀這部分時(shí)應(yīng)了解各種凸輪的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，找出其中的共同特點(diǎn)。(四)齒輪機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機(jī)構(gòu)。具有傳動準(zhǔn)確、可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、承載能力大、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器中。根據(jù)輪齒的形狀齒輪分為：直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪及蝸輪、蝸桿。根據(jù)主、從動輪的兩軸線相對位置，齒輪傳動分為：平行軸傳動、相交軸傳動、交錯軸傳動三大類。1平行軸傳動的類型有：外、內(nèi)嚙合直齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、人字齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等。2相交軸傳動的類型有圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，輪齒分布在一個(gè)截錐體上，兩軸線夾角常為90。3交錯軸傳動的類型有：螺旋齒輪機(jī)構(gòu)、圓柱蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，弧面蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等。在參觀這部分時(shí)，學(xué)生應(yīng)注意了解各種機(jī)構(gòu)的傳動特點(diǎn)，運(yùn)動狀況及應(yīng)用范圍等。4齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)：齒輪基本參數(shù)有齒數(shù)z、模數(shù)m、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)h*a、頂隙系數(shù)c*等。在參觀這部分時(shí)學(xué)生們一定要知道，什么是漸開線?漸開線是如何形成的?什么是基圓、發(fā)生線? 并注意觀察基圓、發(fā)生線、漸開線三者間關(guān)系，從而得出漸開線有什么性質(zhì)?再就觀察擺線的形成，要了解什么是發(fā)生圓? 什么是基圓? 動點(diǎn)在發(fā)生圓上位置發(fā)生變化時(shí)，能得到什么樣軌跡的擺線?同時(shí)還要通過參觀總結(jié)出：齒數(shù)、模數(shù)、壓力角等參數(shù)變化對齒形有何影響?(五)周轉(zhuǎn)輪系：通過各種類型周轉(zhuǎn)輪系的動態(tài)模型演示，學(xué)生應(yīng)該了解什么是定軸輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系？根據(jù)自由度不同，周轉(zhuǎn)輪系又分為行星輪系和差動輪系。它們有什么差異和共同點(diǎn)？差動輪系為什么能將一個(gè)運(yùn)動分解為兩個(gè)運(yùn)動或?qū)蓚€(gè)運(yùn)動合成為一個(gè)運(yùn)動?周轉(zhuǎn)輪系的功用、形式很多，各種類型都有它自己的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。在我們今后的應(yīng)用中應(yīng)如何避開缺點(diǎn)，發(fā)揮優(yōu)點(diǎn)等等都是需要學(xué)生實(shí)驗(yàn)后認(rèn)真思考和總結(jié)的問題。(六)其他常用機(jī)構(gòu)：其他常用機(jī)構(gòu)常見的有棘輪機(jī)構(gòu)；摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)；槽輪機(jī)構(gòu)；不完全齒輪機(jī)構(gòu)；凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)；萬向節(jié)及非圓齒輪機(jī)構(gòu)等。通過各種機(jī)構(gòu)的動態(tài)演示學(xué)生應(yīng)知道各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。(七)機(jī)構(gòu)的串、并聯(lián)：展柜中展示有實(shí)際應(yīng)用的機(jī)器設(shè)備、儀器儀表的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。從這里可以看出，機(jī)器都是由一個(gè)或幾個(gè)機(jī)構(gòu)按照一定的運(yùn)動要求串、并聯(lián)組合而成的。所以在學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程中一定要掌握好各類基本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性，才能更好地去研究任何機(jī)構(gòu)(復(fù)雜機(jī)構(gòu))特性。五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1、 認(rèn)真閱讀和掌握教材中相關(guān)部分的理論知識；2、 現(xiàn)場觀察各種機(jī)構(gòu)模型及其運(yùn)動規(guī)律和特點(diǎn)，聽錄音和實(shí)驗(yàn)教師講解；3、 認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求根據(jù)現(xiàn)場觀察結(jié)果，分析至少六種常見機(jī)構(gòu)，包括機(jī)構(gòu)的組成、基本原理和運(yùn)動特點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)規(guī)則。各種模型觀察和分析后，放回原處，不得損化或任意放置。實(shí)驗(yàn)二 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.初步掌握根據(jù)實(shí)際機(jī)器或機(jī)構(gòu)模型繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的技能。2.驗(yàn)證和鞏固機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法。3.通過實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的比較，鞏固對機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的了解。二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容分析機(jī)構(gòu)的組成，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，理解各種運(yùn)動副的組成和特點(diǎn)，分析機(jī)構(gòu)中的虛約束、局部自由度和復(fù)合鉸鏈，判斷機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1.若干個(gè)機(jī)器和機(jī)構(gòu)模型；2.自備三角尺、圓規(guī)、鉛筆、稿紙等。四、實(shí)驗(yàn)原理機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖是工程上常用的一種圖形，是用符號和線條來清晰、簡明的表達(dá)出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，使人看了對機(jī)器的動作一目了然。在機(jī)器中各種機(jī)構(gòu)盡管它們的外形和功用各不相同，但只要是同種機(jī)構(gòu) 其運(yùn)動簡圖都是相同的。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動僅與機(jī)構(gòu)所具有的構(gòu)件數(shù)目和構(gòu)件所組成的運(yùn)動副的數(shù)目、類型、相對位置有關(guān)。因此在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時(shí)，可以不考慮構(gòu)件的復(fù)雜外形，運(yùn)動副的具體構(gòu)造，而用簡單的線條和規(guī)定的符號(參看附表GB4460)來代表構(gòu)件和運(yùn)動副，并按一定的比例尺寸表示各運(yùn)動副的相對位置，畫出能準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1.選擇58種機(jī)構(gòu)模型和機(jī)器(根據(jù)不同專業(yè)要求，規(guī)定必畫和選畫模型)；2.選好模型后緩慢地轉(zhuǎn)動被測的機(jī)器或模型，從原動件開始觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，認(rèn)清機(jī)架，原動件和從動件；3.根據(jù)運(yùn)動傳遞的順序，仔細(xì)分析相互連接兩構(gòu)件間的接觸方式及相對運(yùn)動形式，確定組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動副類型和數(shù)目；4.合理選擇投影面，一般選擇能夠表達(dá)機(jī)構(gòu)中多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動平面為投影面；5.繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖的草圖。首先將原動件固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，（避開構(gòu)件之間重合）大致定出各運(yùn)動副之間的相對位置，用規(guī)定的符號畫出運(yùn)動副，并用線條連接起來，然后用數(shù)字1、2、3及字母A、B、C分別標(biāo)注相應(yīng)的構(gòu)件和運(yùn)動副，并用箭頭表示原動件的運(yùn)動方向和運(yùn)動形式，量出機(jī)構(gòu)對應(yīng)運(yùn)動副間的尺寸，再將草圖按比例畫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中；6.計(jì)算自由度，并與實(shí)際機(jī)構(gòu)對照，觀察原動件數(shù)與自由度是否相等；計(jì)算公式：F=3n-2PL-PH；7對機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并判斷機(jī)械的級別。舉例：繪制如圖2-1（a）所示的小型壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。（a） 圖21 （b）解 該小型壓力機(jī)的工作原理是電機(jī)帶動偏心輪1作順時(shí)針轉(zhuǎn)動，通過構(gòu)件2、3將主運(yùn)動傳給構(gòu)件4；同時(shí)另一路運(yùn)動自與偏心輪1固聯(lián)的齒輪1輸出，經(jīng)齒輪8及與其固聯(lián)的槽型凸輪8，傳遞給構(gòu)件4；兩路運(yùn)動經(jīng)構(gòu)件4合成，由滑塊6帶動壓頭7作上下移動，實(shí)現(xiàn)沖壓工藝動作。顯然該壓力機(jī)的機(jī)架是構(gòu)件0，原動件為組件1-1，其他為從動件。仔細(xì)觀察各連接構(gòu)件之間的相對運(yùn)動特點(diǎn)后可知，構(gòu)件0和1(1)、1和2、2和3、3和4、4和5、6和7及0和8(8)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動副；而構(gòu)件0和3、4和6及0和7之間構(gòu)成移動副；高副為1和8、8和5之間形成。選定視圖投影面及比例尺L=0.001m/mm,順序確定轉(zhuǎn)動副A、H和移動副導(dǎo)路D、M的位置，根據(jù)原動件1的位置及各桿長等繪出轉(zhuǎn)動副B、C、E、F、J的位置按規(guī)定符號繪出各運(yùn)動副(包括高副G、N)及各構(gòu)件等，最后得到該壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，如圖21（b）所示。由上述分析可知，該機(jī)構(gòu)活動桿件數(shù)為8，轉(zhuǎn)動副數(shù)為7，移動副數(shù)為3，高副為2。但構(gòu)件4與凸輪8之間以滾子5實(shí)現(xiàn)滾動接觸，故此處引進(jìn)了一個(gè)局部自由度，應(yīng)排除(即設(shè)想將滾子與構(gòu)件4焊成一體)。這樣n=7； PL=9； PH=2； 計(jì)算自由度得F=37-29-2=1六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求編號機(jī)構(gòu)名稱運(yùn) 動 簡 圖自由度計(jì)算判 斷原動件數(shù)及機(jī)構(gòu)級別1n= PL=PH= F=2n= PL=PH= F=3n= PL=PH= F=4n= PL=PH= F=5n= PL=PH= F=6n= PL=PH= F=7n= PL=PH= F=8n= PL=PH= F=思考題1.一個(gè)正確的“機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖”能說明那些問題？2.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算對測量繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖有何幫助？七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)遵守實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)規(guī)則。各種模型觀察和分析后，放回原處，不得損化或任意放置。實(shí)驗(yàn)三 齒輪范成原理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用范成法加工漸開線齒輪的基本原理，觀察漸開線齒輪齒廓曲線的形成過程。2了解漸開線齒輪齒廓的根切現(xiàn)象和用徑向變位避免根切的方法。3分析比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪齒形的異同。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)所用的范成儀有三種規(guī)格；齒輪的壓力角=20；齒頂高系數(shù)h*a=1；頂隙系數(shù)c*=0.25；但齒數(shù)z與模數(shù)m不同，它們分別是：A、m=20 Z=10；B、m=15 Z=10；C、m=16 Z=17。每個(gè)同學(xué)只用其中一種范成儀。實(shí)驗(yàn)時(shí)每個(gè)同學(xué)須完成以下內(nèi)容：1范成標(biāo)準(zhǔn)齒輪使用A、B兩種范成儀的學(xué)生可看到所范成的齒廓有明顯的根切現(xiàn)象，其原因這是齒數(shù)Z=10，少于不根切的最少齒數(shù)Zmin，范成時(shí)刀具的齒頂線超過嚙合極限點(diǎn)N，而產(chǎn)生根切。使用C種范成儀的學(xué)生所范成的齒廓沒有根切現(xiàn)象，這是因?yàn)樗冻傻凝X輪的齒數(shù)Z=17=Zmin，范成時(shí)刀具的齒頂線通過N點(diǎn)，因而沒有根切。2范成變位齒輪使用A、B兩種范成儀的學(xué)生范成變位系數(shù)X=0.5的正變位齒輪，其齒廓沒有根切現(xiàn)象。這是因?yàn)樵赯=10時(shí)不根切的最小變位系數(shù)而實(shí)驗(yàn)所用的變位系數(shù)x=0.5，x>xmin。因此把刀具由加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置遠(yuǎn)離輪心平移xm距離后，刀具的齒頂線就低于N點(diǎn)，因而根切消除。使用C種范成儀的學(xué)生范成變位系數(shù)x=-0.5的負(fù)變位齒輪，其齒廓有根切現(xiàn)象。這是因?yàn)樵诜冻蒢=17的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)刀具的齒頂通過N點(diǎn)，而將刀具向輪心平移xm距離，刀具的齒頂線超過N點(diǎn)，因而產(chǎn)生根切。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1齒輪范成儀(每人一臺)。2鉛筆、橡皮、剪刀(學(xué)生自備)。齒輪范成儀的結(jié)構(gòu)及使用方法：實(shí)驗(yàn)所用的范成儀有三種規(guī)格，它們的結(jié)構(gòu)原理相同，僅介紹一種。范成儀結(jié)構(gòu)如圖31所示，由機(jī)座1，扇形盤2，旋鈕3，齒條刀4，溜板5，螺母6等組成。機(jī)座上有兩孔為O1和O2；扇形盤可繞軸心(大扇繞O1，小扇O2)轉(zhuǎn)動，扇形盤上裝有扇形齒輪，溜板上裝有齒條，它與扇形齒輪相嚙合，在扇形齒輪的分度圓與溜板齒條的節(jié)線(分度線)上該有數(shù)字，移動溜板時(shí)可看到它們一一對應(yīng)，即表示齒輪的分度圓與齒條的節(jié)線(分度線)作純滾動。把一個(gè)分度圓直徑與扇形齒輪的分度圓直徑相等的待加工齒輪的紙坯固聯(lián)在扇形盤上，把齒條型刀具固聯(lián)在溜板上，隨著扇形齒輪與溜板齒條的嚙合傳動，輪坯的分度圓與齒條型刀具的某條節(jié)線作純滾動。旋鈕3是用來固聯(lián)紙坯，螺母6可把齒條刀具固聯(lián)在溜板上，松開螺母后可調(diào)整刀具與輪坯的相對位置。如果齒條刀具的中線與輪坯的分度圓相切(此時(shí)刀具的標(biāo)線與溜板兩側(cè)標(biāo)尺的“O”線對齊)，范成出標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒廓。如果改變齒條刀具與輪坯的相對位置，即刀具的中線與輪坯的分度圓不相切，有一段距離(距離xm值可在溜板兩側(cè)的標(biāo)尺上直接讀出)，則可按移距變位值的大小及方向分別范成出正變位齒輪或負(fù)變位齒輪。圖3-1 齒輪范成儀四、實(shí)驗(yàn)原理由齒輪嚙合原理可知：一對漸開線齒輪(或齒輪和齒條)嚙合傳動時(shí)，兩輪的齒廓曲線互為包絡(luò)線。范成法就是利用這一原理來加工齒輪的。用范成法加工齒輪時(shí)，其中一輪為形同齒輪或齒條的刀具，另一輪為待加工齒輪的輪坯。刀具與輪坯都安裝在機(jī)床上，在機(jī)床傳動鏈的作用下，刀具與輪坯按齒數(shù)比作定傳動比的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，與一對齒輪(它們的齒數(shù)分別與刀具和待加工齒輪的齒數(shù)相同)的嚙合傳動完全相同。在對滾中刀具齒廓曲線的包絡(luò)線就是待加工齒輪的齒廓曲線。與此同時(shí)，刀具還一面作徑向進(jìn)給運(yùn)動(直至全齒高)，另一面沿輪坯的軸線作切削運(yùn)動，這樣刀具的刀刃就可切削出待加工齒輪的齒廓。由于在實(shí)際加工時(shí)看不到刀刃包絡(luò)出齒輪的過程，故通過齒輪范成實(shí)驗(yàn)來表現(xiàn)這一過程。在實(shí)驗(yàn)中所用的齒輪范成儀相當(dāng)于用齒條型刀具加工齒輪的機(jī)床，待加工齒輪的紙坯與刀具模型都安裝在范成儀上，由范成儀來保證刀具與輪坯的對滾運(yùn)動(待加工齒輪的分度圓線速度與刀具的移動速度相等)。對于在對滾中的刀具與輪坯的各個(gè)對應(yīng)位置，依次用鉛筆在紙上描繪出刀具的刀刃廓線，每次所描下的刀刃廓線相當(dāng)于齒坯在該位置被刀刃所切去的部分。這樣我們就能清楚地觀察到刀刃廓線逐漸包絡(luò)出待加工齒輪的漸開線齒廓，形成輪齒切削加工的全過程。五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1按照指導(dǎo)教師的要求剪好輪坯紙。2標(biāo)準(zhǔn)齒輪的繪制。(1)松開螺母6及旋鈕3，將輪坯紙放在刀具下面，且在圓盤上面，然后旋上旋鈕3，此時(shí)暫不要旋緊，將輪坯紙上已印好的X=O的區(qū)域轉(zhuǎn)到下方正中。(2)調(diào)節(jié)齒條插刀，使刀具標(biāo)線對準(zhǔn)溜板兩側(cè)標(biāo)尺上的O線，此時(shí)刀具中線與輪坯分度圓相切，然后旋緊旋鈕3及螺母6。(3)開始“切制”齒廓時(shí)，先將溜板5推向左端，然后用左手將溜板向右推進(jìn)2-3mm，右手用鉛筆在輪坯紙上描下刀具刀刃齒廓。隨后依此重復(fù)，直到刀具推到右端為止，輪坯上所描下的一系列刀具齒廓所包絡(luò)出的曲線就是漸開線齒形。最后用鉛筆鉤下一個(gè)你認(rèn)為是完整的齒形(即用“”表示)3正變位齒輪的繪制(1)松開旋鈕3，將輪坯紙旋轉(zhuǎn)120，使紙坯上印好的X=0.5的區(qū)域位下方正中，旋緊旋鈕3。松開螺母6，將齒條刀具遠(yuǎn)離輪坯中心xm距離，其數(shù)據(jù)可在標(biāo)尺上讀出，然后將螺母6擰緊。(2)重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)齒輪繪制方法的第(3)步驟。4負(fù)變位齒輪的繪制其繪制方法和步驟與正變位齒輪基本相同，其不同的是將齒條刀具向著輪坯中心移動xm距離。5繪制完畢后取下圖紙，并將范成儀恢復(fù)到原狀態(tài)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求漸開線齒輪范成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級姓名組別 日期(一)齒輪的基本參數(shù)mzh*axx1x2x32000.5-0.5(二)記錄有關(guān)數(shù)據(jù)(單位：mm)標(biāo)準(zhǔn)正變位負(fù)變位變位量xm分別計(jì)算下列參數(shù)分度圓直徑d齒頂圓直徑da齒根圓直徑df從齒廓圖上量出下列參數(shù)分度圓齒厚齒頂圓齒厚齒根圓齒厚(三)比較和結(jié)論用上面數(shù)據(jù)，將下面各項(xiàng)與標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行定性比較得出相應(yīng)的結(jié)論：正變位負(fù)變位正變位負(fù)變位1.分度圓齒厚3.齒根圓齒厚2.齒頂圓齒厚4.根切七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)遵守實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)規(guī)則。實(shí)驗(yàn)四齒輪范成原理虛擬實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用范成法加工漸開線齒輪的基本原理，觀察漸開線齒輪齒廓曲線的形成過程。2了解漸開線齒輪齒廓的根切現(xiàn)象和用徑向變位避免根切的方法。3分析比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪齒形的異同。二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容在本實(shí)驗(yàn)中，每位學(xué)生應(yīng)至少完成如下6個(gè)實(shí)驗(yàn)。表1齒輪范成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號模數(shù)齒數(shù)壓力角（度）變位系數(shù)齒頂高系數(shù)徑向間隙系數(shù)說明12017200.001.000.25標(biāo)準(zhǔn)齒輪，不發(fā)生根切2201720-0.701.000.25負(fù)變位齒輪，有小量根切32010200.0001.000.25標(biāo)準(zhǔn)齒輪，有明顯根切42014200.701.000.25正變位齒輪，沒有根切5201714.50.001.000.25壓力角不同，比較齒形62017200.000.800.30齒頂高系數(shù)不同，比較齒形另外，學(xué)生還可以取一些特殊的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如：齒數(shù)很少的齒輪，即齒數(shù)為4等；壓力角很大、或很小，觀察壓力角的變化對齒形的影響。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1每12人一臺計(jì)算機(jī)，安裝“齒輪范成實(shí)驗(yàn)程序GearView2005”，并通過網(wǎng)絡(luò)連接打印機(jī)。2學(xué)生自備筆、紙和相關(guān)的文具，并帶機(jī)械原理或機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材。四、實(shí)驗(yàn)原理由齒輪嚙合原理可知：一對漸開線齒輪(或齒輪和齒條)嚙合傳動時(shí)，兩輪的齒廓曲線互為包絡(luò)線。范成法就是利用這一原理來加工齒輪的。用范成法加工齒輪時(shí)，其中一輪為形同齒輪或齒條的刀具，另一輪為待加工齒輪的輪坯。刀具與輪坯都安裝在機(jī)床上，在機(jī)床傳動鏈的作用下，刀具與輪坯按齒數(shù)比作定傳動比的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，與一對齒輪(它們的齒數(shù)分別與刀具和待加工齒輪的齒數(shù)相同)的嚙合傳動完全相同。在對滾中刀具齒廓曲線的包絡(luò)線就是待加工齒輪的齒廓曲線。與此同時(shí)，刀具還一面作徑向進(jìn)給運(yùn)動(直至全齒高)，另一面沿輪坯的軸線作切削運(yùn)動，這樣刀具的刀刃就可切削出待加工齒輪的齒廓。由于在實(shí)際加工時(shí)看不到刀刃包絡(luò)出齒輪的過程，故通過齒輪范成實(shí)驗(yàn)來表現(xiàn)這一過程。在實(shí)驗(yàn)中所用的齒輪范成儀相當(dāng)于用齒條型刀具加工齒輪的機(jī)床，待加工齒輪的紙坯與刀具模型都安裝在范成儀上，由范成儀來保證刀具與輪坯的對滾運(yùn)動(待加工齒輪的分度圓線速度與刀具的移動速度相等)。對于在對滾中的刀具與輪坯的各個(gè)對應(yīng)位置，依次用鉛筆在紙上描繪出刀具的刀刃廓線，每次所描下的刀刃廓線相當(dāng)于齒坯在該位置被刀刃所切去的部分。這樣我們就能清楚地觀察到刀刃廓線逐漸包絡(luò)出待加工齒輪的漸開線齒廓，形成輪齒切削加工的全過程。五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)定六個(gè)齒輪參數(shù)，并按“確定”按鈕確認(rèn)。2. 按“>”按鈕，程序進(jìn)行范成加工過程模擬，此時(shí)，學(xué)生應(yīng)注意觀察齒輪范成加工過程，即漸開線齒廓形成過程。3. 加工完成后，程序自動彈出存盤對話框，如圖1所示。圖1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存盤界面在文件名欄中填入一定序號，如：01、02、03、04。按13步驟做6個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)。4. 生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成了6個(gè)以上實(shí)驗(yàn)后，就可以生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。按“打印”按鈕進(jìn)入。程序顯示如圖5所示界面。界面中顯示有學(xué)生的學(xué)號和姓名。還有“實(shí)驗(yàn)一”、“實(shí)驗(yàn)二”、“實(shí)驗(yàn)六”等。選定“實(shí)驗(yàn)一”，并按“讀取”按鈕從已做實(shí)驗(yàn)中選一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；再選“實(shí)驗(yàn)二”按鈕，再選一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣，最多可選6個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生在班級欄中填入班級。在簡要說明中填入對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。就可形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告可直接在打印機(jī)上打印出來，也可以文件的形式存在子目錄中。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求1 實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的應(yīng)有六個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；2 應(yīng)對每個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；3 對不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，說明：齒形的變化與齒數(shù)的關(guān)系、標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪的不同點(diǎn)，以及變位系數(shù)對齒形的影響。壓力角的變化對齒形的影響等。輸入的實(shí)驗(yàn)報(bào)告如圖2所示。七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)充分做好準(zhǔn)備，了解齒輪范成的基本原理，以及虛擬實(shí)驗(yàn)程序的使用方法；2 實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)正確使用計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件；實(shí)驗(yàn)五 剛性轉(zhuǎn)子動平衡實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鞏固剛性轉(zhuǎn)子動平衡的理論知識。2了解閃光式動平衡試驗(yàn)機(jī)的工作原理和轉(zhuǎn)子動平衡的基本方法和操作技能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1平衡兩個(gè)不平衡量所在軸位置不同的試件。試件(一)，不平衡量在兩校正面之間。試件(二)，不平衡量在兩校正面之外。2根據(jù)所給試驗(yàn)轉(zhuǎn)子的已知條件進(jìn)行動平衡計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對照分析比較。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用具1DS5型，DS100型閃光式動平衡試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)轉(zhuǎn)子。2架盤天平及砝碼，活動板手及螺絲刀等。3配重螺母、墊圈、橡皮泥等。四、閃光式動平衡試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理閃光式動平衡試驗(yàn)機(jī)是一種工業(yè)用試驗(yàn)機(jī)，它采用電子技術(shù)測量校正面上不平衡量的大小和相位，用電流表顯不平衡量的大小，用閃光燈顯示不平衡量的相位，因此平衡精度較高。現(xiàn)以DS5型為例來說明該類試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，其他型號的閃光式動平衡試驗(yàn)機(jī)與此類同。圖51 DS5型試驗(yàn)機(jī)部分結(jié)構(gòu)示意圖試驗(yàn)機(jī)由床身，傳動系統(tǒng)，擺架系統(tǒng)，傳感器和電測系統(tǒng)等五部分組成，見圖51。1床身床身用于安裝機(jī)件，床面采用導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同長度的試驗(yàn)轉(zhuǎn)子。2傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)由電動機(jī)，塔形帶輪和傳動帶等所構(gòu)成。轉(zhuǎn)子由電動機(jī)通過傳動帶來驅(qū)動。塔形帶輪有三個(gè)不同的直徑，可使用試驗(yàn)轉(zhuǎn)子獲得不同的轉(zhuǎn)速。3擺架系統(tǒng)床身上裝有兩個(gè)距離，高度都可調(diào)整的擺架，擺架上裝有V型軸瓦用于支承不同直徑的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。擺架采用簧片懸掛方式，用兩個(gè)簧片懸掛固定在托架上，構(gòu)成了一個(gè)彈性系統(tǒng)。它可以非常靈敏地作水平方向的擺動，以傳輸微小和不失真的機(jī)械振動。當(dāng)試驗(yàn)轉(zhuǎn)子在V型軸瓦上由傳動系統(tǒng)驅(qū)使高速傳動時(shí)，轉(zhuǎn)子上的不平衡量所產(chǎn)生的離心力的水平分力就會迫使擺架作水平方向振動，其振幅與不平衡量的大小成正比。4傳感器在左、右擺架的后面各裝有一個(gè)電感式傳感器。傳感器中的測振絲一端與擺架相連，另一端與線圈相連。當(dāng)擺架作水平振動時(shí)就由測絲帶動線圈往復(fù)移動切割磁力線，從而在線圈中產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢，其幅值與擺架的振幅成正比，即與轉(zhuǎn)子校正面上的不平衡量成正比。其頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同。這樣，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)校正面上不平衡量所產(chǎn)生的離心力經(jīng)過擺架轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動量，又經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電訊號。5電測系統(tǒng)電測系統(tǒng)包括電路，操作面板和閃光燈，見圖52，圖53。傳感器線圈傳感器磁鋼面的分離橋式整流左右測振絲前置放大試驗(yàn)轉(zhuǎn)子彈性擺架選頻放大量值指示微 分限 幅閃光燈圖52 閃光式動平衡機(jī)工作原理示意圖圖53 DS5型試驗(yàn)機(jī)操作面板示意圖左、右兩個(gè)傳感器輸出的交變電訊號進(jìn)入面的分離電路進(jìn)行分離，它的作用是消除轉(zhuǎn)子兩個(gè)校正面之間的相互影響(在單件平衡時(shí)該電路不起作用，在大批量試件平衡時(shí)，須按一定的方法調(diào)整操作面板上的“左面”，“右面”兩個(gè)旋紐后該電路才起作用)。然后訊號輸入前置放大電路，再輸入到雙T選頻放大電路，經(jīng)選頻放大器選擇到對應(yīng)于平衡轉(zhuǎn)速頻率的訊號后(調(diào)整操作面板上的頻率調(diào)節(jié)旋紐選頻)，一路輸入到橋式整流電路，經(jīng)整流后輸入到電表作讀數(shù)指示。電表的示值與轉(zhuǎn)子校正面上不平衡量的大小成正比。這樣可測量并顯示出轉(zhuǎn)子校正面上不平衡量的值。(注：電表每格讀數(shù)代表多大的不平衡量，對于不同形狀，不同重量的轉(zhuǎn)子都必須經(jīng)過定標(biāo)后才能確定。定標(biāo)方法這里不作介紹。)經(jīng)選頻后放大后的電訊號，另一路傳輸?shù)矫}沖形成電路，經(jīng)限幅、整形、微分、削波后只留下負(fù)脈沖波輸入閃光燈，觸發(fā)閃光燈閃光，閃光燈照射在轉(zhuǎn)子的水平面處，閃光頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同。亦即轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，擺架振動一次，電路輸出一個(gè)負(fù)脈沖，閃光燈亮一次，而且閃光燈在擺架水平振幅最大時(shí)閃光，因此閃光燈每次均照亮轉(zhuǎn)子的同一位置。若事先在轉(zhuǎn)子上作好相位標(biāo)記，就可看到閃光燈所照亮位置的相位標(biāo)號，它就是轉(zhuǎn)子校正面上不平衡量所在的相位，(操作面板上的“輕重”開關(guān)指向“重”)或與不平衡量所在相位成180的相位，(操作面板上的“輕重”開關(guān)指向“輕”)。因此利用閃光燈的成像原理就可指示出轉(zhuǎn)子校正面上不平衡的相位。操作面板上各器件的名稱及功用如下：（1）微安表：用來指示轉(zhuǎn)子校正面上不平衡量的大小。（2）轉(zhuǎn)速范圍旋紐：旋紐檔位須和試驗(yàn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)，否則選頻電路不能發(fā)揮作用DS5型有三檔轉(zhuǎn)速范圍，分別為：n=20003000 r/min：n=30006000 r/min ：n=600010000 r/minDS100型有兩檔轉(zhuǎn)速范圍，分別為：n=1700 r/min：n=2700 r/min（3）頻率調(diào)節(jié)旋紐用于選頻調(diào)節(jié)。旋動該旋紐，使電表讀數(shù)達(dá)最大值，該示值為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率下擺架水平振動的幅值。（4）“左靜右”變換旋紐用于左，右校正面平衡量的轉(zhuǎn)換。旋紐指向“左”，電表與閃光燈顯示的是左校正面上不平衡量的大小與相位。 旋紐指向“右”，電表與閃光燈顯示的是右校正面上不平衡量的大小與相位。旋紐指向“靜”，用于靜平衡單面平衡時(shí)的測量與顯示。（5）“輕重”變換旋紐當(dāng)對試驗(yàn)轉(zhuǎn)子采用“去重”平衡時(shí)，旋紐拔向“重”，此時(shí)閃光燈顯示的相位是“偏重”所在的相位，應(yīng)在該相位上去除重量平衡。 當(dāng)對試驗(yàn)轉(zhuǎn)子采用“加重”平衡時(shí)，旋紐拔向“輕”，此時(shí)閃光燈顯示的相位是“偏輕”抽在的相位，應(yīng)在該相位上加上重量平衡。 （6）衰減器旋紐衰減器的作用是把較大的不平衡量所產(chǎn)生的電訊號衰減后輸入電表，以免電表負(fù)荷超過滿量程而損壞。其衰減倍數(shù)分別為1、2、5、10、20、接地等。（7）閃光燈調(diào)節(jié)旋紐閃光燈泡壽命較短，因而在看相位時(shí)開啟閃光燈，不看時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉閃光燈，用此旋紐來開，關(guān)閃光燈。DS100型的閃光燈調(diào)節(jié)旋紐在擺架上。（8）“左面”，“右面”，“左量”，“右量”旋紐在成批試件平衡時(shí)，應(yīng)調(diào)整好這些旋紐以實(shí)現(xiàn)面分離和定標(biāo)，單件平衡時(shí)這些旋紐應(yīng)放在原始位置不動。（9）指示燈（10）電源開關(guān)五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1 接通總電源，打開操作面板上的電源開關(guān)，指示燈，預(yù)熱510分鐘。2 將試驗(yàn)轉(zhuǎn)子放在擺架上，裝好傳動帶，V型軸瓦處加注潤滑油。3 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)帶輪直徑，轉(zhuǎn)子裝傳動帶處直徑算出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，將操作面板上的轉(zhuǎn)速范圍旋紐置于與試件轉(zhuǎn)速相適應(yīng)的檔位。4 衰減器旋紐調(diào)至接地檔，“輕重”旋紐置于“輕”(本實(shí)驗(yàn)采用加重平衡)。5 啟動電機(jī)，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。6 把衰減器旋紐調(diào)至適當(dāng)檔位，使電表指針不超過滿量程且有較大值。轉(zhuǎn)動頻率調(diào)節(jié)旋紐使電表讀數(shù)呈最大值(調(diào)定后一般不須再動)。7 開啟閃光燈，分別記錄左，右校正面上不平衡量的電表示值，衰減檔位，相位標(biāo)號。8 關(guān)閉閃光燈，停機(jī)。9 分別在左，右校正面上按所指示的相位加配，每次加重適量，以免相位改變。記錄下所加配量。10 重復(fù)5、6、7、8、9步驟，直至衰減旋紐置于1時(shí)電表示值小于10格，且轉(zhuǎn)子上的相位編號已顯示不穩(wěn)定時(shí)平衡結(jié)束。11 分別拆下左，右校正面上同一相位處的全部配重，在天平上稱出其質(zhì)量并作記錄。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求剛性轉(zhuǎn)子動平衡實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級_姓名_同組者學(xué)號_6085 轉(zhuǎn)子總質(zhì)量m原始不平衡量W1 相位： W2相位：配重回轉(zhuǎn)半徑r=試件一W1W2 160 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄次序左平面右平面所加配重殘余不平衡量衰減檔位所加配重殘余不平衡量衰減檔位重量相位電表示值相位重量相位電表示值相位123456789轉(zhuǎn)子總質(zhì)量m原始不平衡量W1 相位： W2相位：配重回轉(zhuǎn)半徑r=5545試件二W2W1 180實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄次序左 平 面右 平 面所加配重殘余不平衡量衰減檔位所加配重殘余不平衡量衰減檔位重量相位電表示值相位重量相位電表示值相位123456789(一)動平衡計(jì)算1.試件一2.試件二(二)對照分析比較七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)規(guī)則。實(shí)驗(yàn)六 機(jī)械運(yùn)動方案創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康某晒Φ脑O(shè)計(jì)往往始于方案的創(chuàng)新，而機(jī)械運(yùn)動方案的選擇至今缺乏實(shí)用性的理論導(dǎo)向。本實(shí)驗(yàn)的核心是以“機(jī)械運(yùn)動方案創(chuàng)意設(shè)計(jì)模擬實(shí)施實(shí)驗(yàn)臺”為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)臺多功能零件及通用零件，進(jìn)行積木式組合調(diào)整，從而讓學(xué)生自己構(gòu)思創(chuàng)新設(shè)計(jì)，模擬安裝真實(shí)工況，動態(tài)演示觀察自己設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況和使用性能，通過直觀調(diào)整布局、連接方式及尺寸的更改來驗(yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)和組裝實(shí)驗(yàn)為一體，用試驗(yàn)和實(shí)物安裝方法使該機(jī)構(gòu)靈活可靠地按照設(shè)計(jì)方案和參數(shù)運(yùn)行，來實(shí)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)、動手和創(chuàng)新能力的提升。1、 加深學(xué)生對平面設(shè)計(jì)的原理、組成的認(rèn)識，了解平面機(jī)構(gòu)組成及其運(yùn)動特性。2、 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法去構(gòu)思、驗(yàn)證。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案及研究、分析機(jī)械運(yùn)動的初步能力。3、 培養(yǎng)學(xué)生的工程的實(shí)踐創(chuàng)新和動手能力。二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容1、 掌握平面機(jī)構(gòu)組成原理；2、 熟悉本實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，零部件功用和安裝、拆卸工具；3、 自擬平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案，形成安裝機(jī)械運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；4、 將自擬的平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案正確拆分成基本桿組5、 正確安裝各基本桿組6、 將基本桿組按運(yùn)動傳遞規(guī)律順序聯(lián)接到原動件和機(jī)架上。針對設(shè)計(jì)的題目，初步擬定機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案，尺寸及電路，繪出草圖。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具(一)ZMS-A機(jī)械運(yùn)動方案創(chuàng)意設(shè)計(jì)模擬實(shí)施實(shí)驗(yàn)臺零件如下：1. 齒輪：模數(shù)2，壓力角20，齒數(shù)28、35、42、56，中心距組合為：63、70、77、84、91、98、mm；2. 齒條：模數(shù)2，壓力角20，單根齒條全長420mm；3. 凸輪：基圓半徑20mm，升回型，從動件行程為30mm；4. 槽輪：4槽槽輪；5. 撥盤：可形成兩銷撥盤或單銷撥盤；6. 鏈輪：用于鏈傳動機(jī)構(gòu)裝配；7. 鏈條：用于鏈傳動機(jī)構(gòu)裝配；8. 主動軸：軸端有圓頭和扁頭兩種結(jié)構(gòu)形式另一端主要與皮帶輪連接；9. 從動軸：軸端有圓頭和扁頭兩種結(jié)構(gòu)形式。圓頭與連桿孔配合形成轉(zhuǎn)動副，扁頭與連桿槽配合形成移動副；10. 轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊）：用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副或移動副；11. 復(fù)合鉸鏈（或滑塊）：用于三構(gòu)件形成復(fù)合轉(zhuǎn)動副或形成轉(zhuǎn)動副加移動副；12. 復(fù)合鉸鏈（或滑塊）：用于四構(gòu)件形成復(fù)合轉(zhuǎn)動副；13. 主動滑塊座：裝入直線電機(jī)齒條軸上形成往復(fù)直線運(yùn)動；14. 主動滑塊插件：插入主動滑塊插孔中，使主動運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動；15. 活動鉸鏈座：用于在滑塊導(dǎo)向桿（或連桿）以及連桿的任意位置形成移動副；轉(zhuǎn)動副加移動副；16. 活動鉸連座：用于在滑塊導(dǎo)向桿（或連桿）以及連桿的任意位置形成17. 連桿：有七種長度不等的連桿；18. 連桿：有兩種可形成三個(gè)回轉(zhuǎn)副的連桿；19. 壓緊墊圈：內(nèi)孔直徑5.1mm，外徑20mm，使連桿與轉(zhuǎn)動副軸固緊，無相對轉(zhuǎn)動且無軸向竄動；20. 帶墊片墊圈：內(nèi)孔直徑5.1mm，外徑9.6mm，裝配在件19與配合件之間，連桿與轉(zhuǎn)動副軸能相對轉(zhuǎn)動；21. 緊固墊片：內(nèi)孔直徑16mm，外徑22，限制軸的回轉(zhuǎn)；22. 層面限位套：限定不同層面間的平面間的平面運(yùn)動構(gòu)件距離，防止運(yùn)動構(gòu)件之間的干涉；23. 高副鎖緊彈簧：保護(hù)凸輪與從動件間的高副接觸；24. 齒條護(hù)板：保證齒輪與齒條間的正確嚙合；25. T型螺母：用于電機(jī)座與行程開關(guān)座的固定；26. 行程開關(guān)碰塊：用于直線電機(jī)往復(fù)位置；27. 皮帶輪、皮帶：用于機(jī)構(gòu)主動件為轉(zhuǎn)動時(shí)的運(yùn)動傳遞；28. 張緊輪：用于以帶的張緊；29. 張緊輪轉(zhuǎn)臂：調(diào)整張緊輪位置，使張其張緊或放松皮帶；30. 張緊輪銷軸：安緊張緊輪；31. 螺栓：M1015；32. 螺栓：M1020；33. 螺栓：M815：特制，用于在連桿任意位置固定緊活動鉸鏈座；螺栓；34. 螺釘：M58；35. 平頭緊定螺釘：M66；36. 六角螺母：M10、M12、M8（薄型）37. 直線電機(jī)：10mm/s，配直線電機(jī)控制器，根據(jù)主動滑塊移動的距離，調(diào)節(jié)兩行程開關(guān)的相對位置來調(diào)節(jié)齒條或滑塊往復(fù)運(yùn)動距離，但調(diào)節(jié)距離不得大于400mm；（注意：機(jī)構(gòu)拼接未運(yùn)動前，應(yīng)先檢查行程開關(guān)與裝在主動滑塊座上的行程開關(guān)碰塊的相對位置，以保證換向運(yùn)動能正確實(shí)施，防止機(jī)件損壞；38. 旋轉(zhuǎn)電機(jī)：10r/min，沿機(jī)架上的長形孔可改變電機(jī)的安裝位置；39. 實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架。(二)、組裝、拆卸工具：一字螺絲刀、十字螺絲刀、呆板手，內(nèi)六角扳手、鋼尺、卷尺。(三)、實(shí)驗(yàn)自備用紙。四、實(shí)驗(yàn)原理由于平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)目與機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目相等，因此機(jī)構(gòu)均由機(jī)架、原動件和自由度為零的從動件，通過運(yùn)動副聯(lián)接而成。將從動件系統(tǒng)分成若干個(gè)不可再分的自由度為零的運(yùn)動鏈，稱為基本桿組。由此可將機(jī)構(gòu)有組成原理概述為：任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組成連接到原動件和機(jī)架上去的方法來組成。五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1、 實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架：實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架是由機(jī)架底座立柱，左右導(dǎo)槽，上下垂立導(dǎo)軌、導(dǎo)軌滑塊及旋轉(zhuǎn)（或直線）電機(jī)、電機(jī)控制電路等組成（見實(shí)物）實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架中6根鉛垂立柱導(dǎo)軌，均可沿X方向移動，導(dǎo)軌采用雙螺釘滑動固定定位。移動前應(yīng)旋松在電機(jī)一側(cè)安裝在上、下橫梁上的立柱緊固螺釘，并用雙手移動立柱到需要的位置后，應(yīng)將立柱與上（或下）橫梁靠緊再旋緊立柱緊固螺釘（注：立柱緊固螺釘只需旋松即可，不允許將其旋下。）立柱上的滑塊可在立柱上沿Y方向移動，再移動立柱上的滑塊，只需將滑塊上的內(nèi)六角緊定螺釘旋松，可沿立柱導(dǎo)軌槽上、下移動緊固即可。按上述方法移動導(dǎo)軌和滑塊，就可在機(jī)架X、Y平面內(nèi)確定固定鉸鏈的位置，滑塊上的滑動軸承，在松下緊固螺釘后，可左右換置，方便機(jī)構(gòu)的組裝。旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過減速器減速輸出為10r/min，直線電機(jī)通過減速裝置輸出為10mm/s,并通過調(diào)整機(jī)座螺釘來調(diào)整電機(jī)位置，此裝置比較安全，可靠。2、主、從動軸的安裝可將主（或從）動軸件8或件9，從前（或后）插入機(jī)架件36滑塊滑動軸承內(nèi)孔中，加入墊圈22或M12螺母將軸聯(lián)接好后，主（或從）動軸相對機(jī)架不能轉(zhuǎn)動，與機(jī)架成為剛性聯(lián)接；除去墊圈21后，將軸聯(lián)接好后，則主（或從）動軸與機(jī)架可以產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，主動軸可與帶輪裝配提供主動力。3、連桿間的轉(zhuǎn)動副、移動副的安裝：將兩連桿（件17或18）間，裝入件10兩端分別插入連桿配合孔中，在端孔旋入M5螺釘及專用墊圈（件19）壓緊，兩連桿無相對運(yùn)動，只能作為聯(lián)接和特殊連桿使用。在前裝配基礎(chǔ)上松開M5螺釘加入另一種特殊墊圈（件20）在件19下兩連桿可產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動副安裝即可完成；如果將件10的銑平端插入連桿的長槽中，再用M5螺釘分別加上專用墊圈件19或特殊墊圈件20，即可得到固定塊或滑動塊即移動副4、復(fù)合副的安裝1）轉(zhuǎn)一移動副的安裝方法之一：由件10、16、17或18，M5螺釘，19、20墊圈及32（M1020）螺釘組成，安裝時(shí)將件16與件17槽配裝，用32件固定即可組成移動副。將件16與件10配合裝配并用M5螺釘加件19、20墊圈即可組成轉(zhuǎn)動副。2）轉(zhuǎn)一移動副的安裝方法二：此種安裝將有連桿（2件）17或18，件15及M5螺釘墊圈19、20組成，安裝時(shí)將件15凸塊裝入連桿配合槽中，并用M5螺釘加墊片19、20，即可組成移動副。將件15圓頭插入連桿配合孔中，并用M5螺釘加墊片19、20，即可組成轉(zhuǎn)動副。3）轉(zhuǎn)一移動副的安裝方法三：采用三件連桿，可安裝成兩個(gè)轉(zhuǎn)動副或轉(zhuǎn)一移動副，必須有三件連桿件17或18，復(fù)合鉸鏈（件11），M5螺釘及墊圈件19，20，22組成。安裝時(shí)將件11一頭插入連桿配合孔中在伸出部位上裝配上件22，再插入另一連桿的配合孔中，用M5螺釘加墊圈件19，20，即可組成兩個(gè)轉(zhuǎn)動副，將件11另一端插入另一連桿中，用M5螺釘加墊圈件19、20，即可組成另一個(gè)轉(zhuǎn)動副，如果插入另一連桿的配合槽中，用M5螺釘加墊圈件19、20，即可組成移動副。5、主（從）動軸與齒輪、鏈輪及凸輪的安裝：將主（從）動軸件8或件9插入齒輪或鏈輪、凸輪的主孔中，并用M66的平頭緊固螺釘固定即可。6、凸輪副的安裝：凸輪副由凸輪、主（從）動軸、件8或件9（三件），從動件（采用連桿）、鎖合件（拉簧）及M5螺釘、M10螺栓、M10螺母及墊圈19、20組成。安裝時(shí)把主（從）動軸、件8或件9（三件）插入三個(gè)滑動塊的滑動軸承孔中，并調(diào)整好合適的距離，固定好滑塊，以一個(gè)作為主動軸，其余兩件作為從動軸，在主動軸上裝好凸輪，并用緊固螺釘定位。另兩件從動軸帶扁的一端插入從動件（連桿）的配合槽中，并用M5螺釘及墊片19、20裝配，使其于連桿組成移動副，把M10螺栓插入連桿的配合孔中，裝上拉簧，并用M10螺母壓緊，拉簧的另一端套入離其最近的從動軸即可。方向、大小由操作者根據(jù)需要選定。7、間歇機(jī)構(gòu)（槽輪機(jī)構(gòu)的安裝）：選用兩件主（從）動軸、件8或件9，主（從）動軸分別插入滑塊的滑動軸承孔中，以一件作為主動軸裝上槽輪撥盤，并用緊定螺釘固定好，槽輪裝在從動軸上，并用緊定螺釘定位好，調(diào)整好槽輪與撥盤的中心距固定好滑塊即可。8、齒輪與齒條嚙合的安裝：1）齒條和機(jī)架的安裝：將齒條護(hù)板分別安裝在齒條兩側(cè)，并用螺釘固定，將兩從動軸分別固定在滑塊的軸承孔中，使其平行。兩從動軸的另一端插入齒條組合件的配合槽中，并用M5螺釘及墊片19、20擰緊，此時(shí)齒條可相對機(jī)架作直線移動。2）將與齒條配合的齒輪（主動件），安裝在另一滑塊的軸承孔中，調(diào)整好嚙合中心距即可完成。9、主動滑塊與直線電機(jī)軸的安裝：將主動滑塊座件13直接裝入直線電機(jī)軸（齒條）上，并裝上主動滑塊插件14及行程開關(guān)碰塊26，調(diào)整好開關(guān)距離位置，開動電機(jī)，主動滑塊即可作直線往復(fù)移動。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求機(jī)構(gòu)安裝試驗(yàn)完畢后，同學(xué)要寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容如下：1繪制實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖2設(shè)計(jì)的要求和有關(guān)數(shù)據(jù)3計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度及桿件數(shù)4總結(jié)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)5指出設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處及不足之處，簡述進(jìn)一步改進(jìn)的設(shè)想6完成本實(shí)驗(yàn)的感受。機(jī)械運(yùn)動方案創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告班 級 姓 名 合作者 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師 時(shí)間：20 到20 學(xué)年第 學(xué)期第 周（一）問題提出（二）設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)（三）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（要求標(biāo)出原動件，構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動副符號及參數(shù)）（四）機(jī)構(gòu)照片（復(fù)印件）（五）機(jī)構(gòu)有 個(gè)活動構(gòu)件。有 個(gè)低副，其中轉(zhuǎn)動副 個(gè)，移動副個(gè)，有 個(gè)高副，其中齒輪副 個(gè)，蝸桿蝸輪副 個(gè)，凸輪副 個(gè)。 個(gè)復(fù)合鉸鏈，在 處。有 個(gè)局部自由度，在 處。有 個(gè)虛約束，在 處。（六）機(jī)構(gòu)自由主度數(shù)目計(jì)算F=3n2PLPH（七）機(jī)構(gòu) 個(gè)原動件，在 處，用 驅(qū)動，模擬 的運(yùn)動；在 處，用 驅(qū)動，模擬 的運(yùn)動；在 處，用 驅(qū)動，模擬 的運(yùn)動。這些機(jī)構(gòu)在哪些機(jī)械中使用過？（八）針對設(shè)計(jì)要求，按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡述機(jī)構(gòu)運(yùn)動結(jié)果是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。并用計(jì)算機(jī)模擬機(jī)構(gòu)運(yùn)動，計(jì)算出運(yùn)動參數(shù)（如位移、速度、加速度）（九）指出在機(jī)構(gòu)中自己所創(chuàng)新之處。（十）指出機(jī)構(gòu)不足之處，簡述進(jìn)一步改進(jìn)的設(shè)想。（十一）完成本實(shí)驗(yàn)后自己有何感受，對本實(shí)驗(yàn)有何建議等。七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)規(guī)則。實(shí)驗(yàn)七凸輪機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用解析法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu);2了解凸輪加工原理和方法;3了解凸輪尺寸測量技術(shù);4了解回轉(zhuǎn)體動平衡原理和平衡方法;5了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動線圖,以及凸輪加工誤差、類型和尺寸變化對真實(shí)運(yùn)動規(guī)律的影響。二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容1解析法設(shè)計(jì)凸輪；2線切割加工凸輪；3測量凸輪實(shí)際尺寸；4凸輪動平衡；5凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)的測定；6理論數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的分析比較。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具主要設(shè)備：線切割機(jī)、坐標(biāo)測量儀、動平衡實(shí)驗(yàn)機(jī)、凸輪綜合實(shí)驗(yàn)臺。材料：鋁板（10mm）。工具：常用裝拆工具和測量工具。四、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)給定凸輪機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動參數(shù)，用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，用線切割機(jī)加工凸輪，測量凸輪實(shí)際尺寸，比較理論尺寸和理論尺寸的誤差，對凸輪進(jìn)行動平衡，由凸輪實(shí)驗(yàn)臺測量從動件真實(shí)運(yùn)動規(guī)律，并和理論運(yùn)動規(guī)律比較，分析誤差及產(chǎn)生誤差的原因。凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺由凸輪傳動部分、傳感器、測控箱、計(jì)算機(jī)四部分組成。4.1凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理凸輪傳動部分 其原動力采用直流調(diào)速電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速可在03600r/min范圍作無極調(diào)速。經(jīng)蝸桿減速器減速，被測凸輪安裝在減速器輸出軸上，轉(zhuǎn)速為0100r/min。直動從動件上固聯(lián)齒條（擺動從動件上固聯(lián)扇形齒輪）與安裝在傳感器軸上的齒輪嚙合。調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。1電機(jī) 2減速器 3凸輪 4直動從動件 4擺動從動件 5調(diào)整螺桿6齒輪 7齒條 8扇形齒輪 9碼盤圖1 凸輪實(shí)驗(yàn)臺主體結(jié)構(gòu)圖4.2參數(shù)測量原理測控系統(tǒng)的原理框圖如圖4所示。其功能調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速、收集傳感器數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理顯示。機(jī)構(gòu)的速度（角速度）、加速度（角角速度）數(shù)值由位移（角位移）經(jīng)數(shù)值微分和數(shù)字濾波得到。圖4測控系統(tǒng)原理框圖測試系統(tǒng)工作原理：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中用位移傳感器來檢測凸輪從動件的位移，通過A/D轉(zhuǎn)換器把信號轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能識別的數(shù)字信號，編碼盤與凸輪同軸，每轉(zhuǎn)過一格(2度)使得光電傳感器形成一個(gè)脈沖信號輸入單片機(jī), 每一個(gè)脈沖單片機(jī)采集一次位移值, 并且在LCD上顯示當(dāng)前位移值。同時(shí)也根據(jù)脈沖的時(shí)間間隔來計(jì)算速度，且在液晶屏上顯示。同時(shí)單片機(jī)通過RS232接口把這些信息同步的傳送給PC機(jī)。在PC機(jī)上通過相配套的軟件可以記錄，顯示并保存凸輪轉(zhuǎn)動一周的180個(gè)位移數(shù)據(jù)，并且顯示位移，角速度、角加速度曲線，根據(jù)給定的基圓直徑和偏距值繪制凸輪輪廓，從而可以檢測實(shí)際加工后的凸輪是否與設(shè)計(jì)要求符合。最后可通過與PC機(jī)相連的打印機(jī)打印檢測結(jié)果。在不使用PC機(jī)的時(shí)候，可以通過4 五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1 根據(jù)已知條件：凸輪轉(zhuǎn)向，從動件運(yùn)動規(guī)律，基圓半徑（尖端、平底從動件rb=50mm,滾子從動件rb=54.5mm，并可根據(jù)位移量調(diào)整，保證凸輪最大向徑不超過80mm。），偏置量e20mm，滾子半徑rr=4.5mm,擺桿長度100mm,機(jī)架長度130mm145mm，升程h30mm,擺角20，從動件的型式（尖端、滾子、平底）。參閱教材，列出相應(yīng)方程式，輸入計(jì)算機(jī)，由凸輪設(shè)計(jì)軟件得出凸輪的相關(guān)數(shù)據(jù)。2用線切割機(jī)加工凸輪（見金工實(shí)習(xí)指導(dǎo)書）；3 用坐標(biāo)測量儀測量凸輪實(shí)際尺寸（見互換性與技術(shù)測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書）；4 對凸輪進(jìn)行動平衡 (見動平衡試驗(yàn))；5 由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺測量凸輪實(shí)際運(yùn)動參數(shù)，并和理論運(yùn)動參數(shù)比較。 凸輪坯料安裝尺寸如