机械原理,设计,基础实验指导书.doc

机械原理机械设计机械设计基础实验指导书嘉兴学院机电工程学院2013年8月前 言机械原理、机械设计、机械设计基础课程是机类、非机类各专业的技术基础课。本课程由课堂理论教学、实验以及课程设计三个教学环节组成。实验在加深学生对理论知识的理解，培养学生实践动手能力以及发现问题、分析问题与解决问题等方面，有着十分重要的作用。本实验指导书是在参考了有关院校同类教材（讲义）的相关内容，并结合我校实际，经重新整理编写的。分机械原理实验（含实验一、二、三、四、五、六）和机械设计实验（含实验七、八、九、十、十一）两部分，各专业、各门课程可根据需要选取相应的实验项目。学生在实验前，要认真预习教材及本实验指导书的相关内容，特别是仪器设备使用和操作方法。 目 录机械原理实验部分：实验一、机构运动简图测绘 1实验二、机构（曲柄滑块、导杆、凸轮）运动参数测量实验 3 实验三、 渐开线齿轮齿廓范成形成原理实验 14实验四、 机构方案设计实验 16实验五、 机械传动原理方案设计实验 21实验六、机械动平衡实验 27机械设计实验部分：实验七、带传动实验 38实验八、机械性能综合测试实验 41实验九、液体动压滑动轴承实验 45实验十、轴系结构设计实验 50实验十一、减速器装拆实验 51 实验一、机构运动简图测绘一、实验目的1）通过对一些机械（例如缝纫机、泵等）的典型机构的拆装与测量，掌握机构运动简图的绘制方法；2）加深对机构组成原理的理解； 3）掌握机构自由度的计算方法，实验验证机构具有确定运动的条件；4）掌握机构的演化方法。二、实验原理机构的运动与组成机构的构件数目、构件之间的联接方式及相对位置、运动副数目及类型有关。在绘制机构运动简图时，只要知道构件的运动尺寸，而撇开构件的形状和运动副的具体构造，就可用一些简略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，以此来表示机构的运动特征。三、实验设备1）典型机械实物若干台；2）量具；3）铅笔、三角尺、橡皮、草稿纸等。四、实验方法及步骤1)先在待测绘的机构上确定一个基准点，手动使得机械缓慢地运动。从原动件开始，依据运动链，仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，以确定组成机构的构件数目；2)根据两构件间的接触情况及相对运动的特点，确定采用的运动副的类型； 3)在草稿纸上，徒手按机械原理课程规定的符号，按照构件的连接顺序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图的草图，并用数字1、2、3、分别表示各构件，用字母A、B、C、分别表示各运动副；4)借助工具，详细测量与机构运动有关的尺寸运动尺寸（例如某构件两铰链之间的直线距离）；5）取一合适的比例尺，按照测量出的尺寸，在绘图纸上，先选定原点位置，从原动件开始，对原动件为转动构件者，任意选定其方位角，对原动件为移动件者，先绘出导路方向线，依据构件之间的联接顺序，绘制出各个构件并标号，形成正式的机构运动简图。6）对指定的几种机器或机构，按比例尺绘制出两种以上机构运动简图，其余可凭目测，绘制出相应的机构示意图；7）计算出各个机构的自由度，并与实际机构相对照；8）对上述机构进行必要的机构演化及结构分析(例如，高副低代、分离杆组、确定杆组和机构级别等)。五、实验数据处理1）按照选定的比例尺，准确绘制出机构运动简图、机构示意图、可能的演化机构图；2）正确计算出机构的自由度。六、实验注意事项及要求）实验中要态度端正，认真操作，一丝不苟；）要独立思考，独立操作，实事求是，养成良好的科学素养；）遵守实验纪律，严格按照操作要求操作，爱护实验设备，注意操作安全；）按照实验过程，撰写实验报告一份；5）测绘中的一些数据，可填入如下的表格内。机构运动简图 比例尺l = (m/mm)机构运动尺寸所含杆组机构自由度计算F=机构级别七、实验结果分析与讨论围绕以下几个思考题，对实验过程进行分析与总结：1)通过实验，阐述机构运动简图的内涵。机构运动简图应准确反映机构中的哪些内容?2)计算机构的自由度对测绘机构运动简图有何帮助?机构具有确定运动的条件是什么?3)如何判断高副与低副？在什么条件下，机构的高副与低副可互代？4)分析所测绘机构的结构及性能的优缺点，可否改进，提出可代替的结构及性能更好的机构，联想一下，你是否可创意出新的机构? 实验二、机构（曲柄滑块、导杆、凸轮）运动参数测量实验一、实验目的 1）通过实验，掌握几种典型机构的运动参数（位移、速度、加速度）的测定方法； 2）初步了解和掌握光电脉冲编码器、同步脉冲发生器（或称角度传感器）的基本原理和使用方法； 3）增加对机构运动特性的感性认识； 4）了解曲柄滑块机构与曲柄导杆机构结构、性能等方面的差异；5）掌握凸轮轮廓曲线的测量方法；6）加深对凸轮机构从动杆的运动规律、凸轮轮廓曲线的理解，指导正确选择运动规律； 7）比较不同凸轮廓线或接触副，对凸轮直动从动杆运动规律的影响。二、实验设备（系统）及原理 （一）系统组成本实验设备是一套多用途机构运动参数测量系统，系统组成如图1所示。 图1 实验系统组成框图图中的实验机构可为曲柄滑块机构、导杆机构或凸轮机构。 实验系统的主要技术参数： 直流电机额定功率 100W 电机调速范围 0-2000r/min 蜗轮减速箱速比 1/20 电源 220V/50Hz实验台尺寸 500×380×230（长×宽×高）实验前，通过拆装，分别构成曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、平底直动从动杆凸轮机构、滚子直动从动杆凸轮机构。其中，这四种机构的某些参数（例如曲柄长度、连杆长度、滚子偏心距等）可在一定范围内调整。可构成的四种机构的机构简图及传感器安装部位如图2所示。1-同步脉冲发生器 2-涡轮减速器 3-曲柄 4-连杆 5-电动机6-滑块 7-齿轮 8-光电编码器 9-导块 10-导杆 11-凸轮 12、14-从动件13-弹簧 15-光栅盘图2 四种机构的机构简图及传感器安装部位该系统使用的组合机构实验仪操作面板如图3所示。 图3 组合机构实验仪操作面板示意图（二）系统工作原理 组合机构实验仪测试原理如图4所示。 图4 系统测试原理框图 本实验仪由单片机最小系统组成。外扩 16 位计数器，接有 3 位 LED 数码显示器，可实时显示待测机构运动时，曲柄轴的转速，同时可与 P C 机进行通讯。在实验机构动态运动过程中，滑块的往复移动通过光电脉冲编码器转换，输出具有一定频率（频率与滑块往复速度成正比）、伏电平的两路脉冲，接入微处理器外扩的计数器计数，通过微处理器进行初步处理运算后，输入 P C 机进行处理，通过软件、CRT显示出相应的数据和运动曲线图。 机构中还有两路信号送入单片机最小系统，即角度传感器（同步脉冲发生器）送出的两路脉冲信号。其中一路是角度脉冲，用于定角度采样，获取机构运动线图；另一路是零位脉冲，用于标定采样数据时的零点位置。 机构的速度、加速度数值经数值微分和数字滤波得到。三、实验方法及步骤 （一）系统联接及启动 1）连接RS232通讯线 将计算机 Rs232 串行口，通过标准的通讯线，连接到组合机构实验仪背面的 Rs232 接口。如果采用多机通讯转换器，则需要首先将多机通讯转换器通过 Rs232 通讯线连接到计算机，然后用双端插头电话线，将 QTD- 型组合机构实验仪连接到多机通讯转换器的任一个输入口。2）启动系统系统主控界面如图5所示。 图5 系统主控界面如果使用多机通讯转换器，应根据用户计算机与多机通讯转换器的串行接口通道，在程序界面的右上角串口选择框中选择合适的通道号（COM1或COM2）。根据运动学实验在多机通讯转换器上所接的通道口，点击“重新配置”键，选择该通道口的应用程序为运动学实验，配置结束后，在主界面左边的实验项目框中，点击该通道“运动学”键，此时，多机通讯转换器的相应通道指示灯应该点亮，运动学实验系统应用程序将自动启动，如图 6 所示。如果多机通讯转换器的相应通道指示灯不亮，检查多机通讯转换器与计算机的通讯线是否连接正确，确认通讯的通道是否是键入的通讯口（COM1或COM2）点击图 6 中间的运动机构图象，将出现如图 7 所示的运动学机构实验系统界面，点击串口选择，正确选择（COM1，COM2，）点击数据选择键，等待数据输入。 图6 系统操作界面 图7 系统操作界面 如果选择的是组合机构实验台与计算机直接连接，则在图 5 主界面右上角串口选择框中选择相应串口号（COM1或COM2）。在主界面左边的实验项目框中点击“运动学”键。同样在图7界面中点击串口选择键，正确选择（COM1或COM2），并点击数据和采集键，等待数据输入。 （二）测量操作1曲柄滑块机构测量位移、速度、加速度： 1）按图 2(a) 组装曲柄滑块机构并安装传感器； 2）将光电脉冲编码器输出的5芯插头及同步脉冲发生器输出的 5 芯插头分别插入组合机构实验仪上相对应接口上；3） 打开电源，LED数码管显示"0"；4）机构工作。将电机调速电位器逆时针旋转至最低速位置，然后接通电源，并顺时针转动调速电位器，使转速逐渐加至所需的值（否则易烧断保险丝，甚至损坏调速器），显示面板上实时显示曲柄轴的转速。机构运转正常后，就可在计算机上进行操作了； 5）先熟悉系统软件的界面及各项操作的功能；6）选择好串口，并在弹出的采样参数设置区内选择相应的采样方式和采样常数。可以选择定时采样方式，采样的时间常数有2ms、5ms、10ms、15ms、20ms、25ms、30ms、35ms、40ms、50ms 10个选择档，例如采样周期25ms。也可以选择定角采样方式，采样的角度常数有2度、4度、6度、8度、10度5个选择档，例如选择每隔 4 度采样一次；7）在“标定值输入框”中输入标定值 0.05 (标定值计算方法见附录)； 8）按下“采样”按键，开始采样。（稍许等待，实验仪正在进行对机构运动的采样，并回送采集的数据给 PC机，PC机对收到的数据进行一定的处理，得到运动的位移值）； 9）采样结束后，界面将出现“运动曲线绘制区”，绘制当前的位移曲线，且在左边的“数据显示区”内显示采样的数据； 10）按下“数据分析”键。则“运动曲线绘制区”将在位移曲线上再逐渐绘出相应的速度和加速度曲线。同时在左边的“数据显示区”内也将增加各采样点的速度和加速度值； 11) 打开打印窗口，可以打印数据和运动曲线。 测量转速及回转不匀率： 1) 同“位移、速度、加速度测量 ”的 1) 至 5) 步； 2) 选择好串口，并点击“数据采集 Q 在弹出的采样参数设计区内，选择最右边的一栏，角度常数选择有5档（2度、4度、6度、8度、10度），选择其一，例如选择 6 度； 3) 同“滑块位移、速度、加速度测量 ”的 7)、8)、9) 步，不同的是“数据显示区”不显示相应的数据； 4) 打印。 2曲柄导杆滑块运动机构 按照图 2(b)组装实验机构，同曲柄滑块机构测量操作步骤。测量结束后，可比较曲柄滑块机构与曲柄导杆滑块机构运动参数的差异。 3平底直动从动杆凸轮机构 按照图 2(c) 组装实验机构，同前操作步骤，检测从动杆的运动规律（注意将曲柄转速控制在每分40转以下）。 4滚子直动从动杆凸轮机构 按照图 2(d)组装实验机构，同前操作步骤，检测从动杆的运动规律（注意将曲柄转速控制在每分40转以下）。测量结束后，比较平底接触与滚子接触运动特性的差异。 调节滚子的偏心量，分析偏心位移变化对从动杆运动的影响。四、实验要求 1）认真操作，不许在计算机上玩与实验无关的软件； 2）撰写实验报告一份；围绕以下思考题，总结本次实验：1）分析曲柄滑块机构机架长度及滑块偏置尺寸运动参数的影响；2）已知曲柄长度为57mm连杆长度47mm，滑块偏矩20mm，利用计算机求出相应的运动参数，给出运动线图和实测曲线相比较，并分析产生差异的原因；3）判断曲柄滑块机构是否有急回特性；4）计算行程速比系数，判断加速度峰值发生在什么地方？附录1：主控界面介绍 由标题栏、菜单栏、工具栏、数据显示区、运动曲线绘制和采样参数设定区、广告信息显示区、运动分析结果显示区、状态栏等八部分组成。 1）菜单栏 各菜单功能的简要说明： 打开 打开以前保存在数据库内的采集所得数据（位移、速度、加速度数据） 保存 保存当前的采集所得数据（位移、速度、加速度数据） 退出 程序的退出操作 端口1 采集前的端口1的选择（地址3F8H（十六进制） 端口2 采集前的端口2的选择（地址2F8H（十六进制） 数据分析 对当前采集到的位移数据进行分析，得出运动的速度、加速度曲线及有关参数 动画显示 曲柄滑块机构 用软件编写曲柄滑块的运动动画窗口 曲柄导杆机构 用软件编写曲柄导杆的运动动画窗口 打印 弹出如下打印窗口 数据打印 可打印采集到的所有位移数据及相应的速度加速度数据，也可打印部分数据，即只打印由用户自己所选的采样点数的位移数据及相应的速度加速度数据 曲线打印 同数据打印一样，可打印全部曲线和部分曲线。打印回转不匀率曲线，当进行回转不匀率的采样操作时可选此项 帮助主题 曲柄滑块/导杆机构运动参数测试仪的详细介绍。 2）工具条a、打开按钮，同打开菜单操作 b、保存按钮，同保存菜单操作c、数据分析按钮，同数据分析菜单的操作d、曲柄导杆机构的动画显示按钮e、打印按钮，同打印菜单f、显示帮助主题按钮 3）数据显示区 显示采集所得和分析所得的全部数据，以便使用者查看之用。 当“采集”按键作用后（采集完成）在此区显示采集点数和运动位移值。 当“数据分析”按键作用后，在此区内将加入分析所得的速度和加速度数据。 4）运动曲线绘制和采样参数设定区 程序刚打开时此区显示的是运动曲线绘制控件，当选择好串口（“端口选择”作用后）后此区变为采样参数设定表框。a、定时采样的采样时间常数选择 b、定角度采样的角度常数选择 c、回转不匀率角度常数选择 采样完成后此区又回到运动曲线绘制控件并绘出采样数据相应的位移曲线，“数据分析”按键作用后，将同时绘出速度曲线和加速度曲线，最终显示在此区的是三条曲线（位移、速度、加速度曲线）。 5）公司广告信息显示区 6）运动分析结果显示区 显示当前运动采样的位移、速度、加速度的最大值、最小值和平均值，回转不匀率采样所得的转速的最大值、最小值、平均值及回转不匀率值。 7）状态栏 显示程序运行时的动态信息。如在绘制曲线时，在状态栏中将实时显示当前的位移或速度、加速度值。附录2：系统软件操作说明 1在使用前确定所要做的是定时采样还是定角采样方式，或是要进行测定机构当前的回转不匀率。 2启动此曲柄滑块导杆机构，打开测试仪的电源按钮，此时测试仪先显示的是数字随后便正确显示当前的转速。 3调节曲柄滑块导杆机构上的旋钮使转速调到自己所需的转速，待稳定后便可开在 PC 上的软件系统上进行操作了，其步骤如下： 1）打开本软件系统； 2）选择端口号。如选择端口； 3）在采样参数设计区选择采样方式和采样常数。并在“标定值输入框”中输入标定值 0.05； 4）按“采样”键； 5）等待一段时间。（这段时间用于单片机处理数据以及单片机向 PC 机传输数据； 6）如果采集数据传送（PC与单片机通讯）正确，单片机传送到 PC 机的位移数据便会显示在“数据显示区”内，同时 PC 机会根据位移数据在“运动曲线绘制区”画出位移的曲线图，同时在“运动分析结果显示区”显示出位移的最大值、最小值、平均值。如果出现异常，请重新采集数据； 7）按“数据分析”键。则在“运动曲线绘制区”内将动态的绘出相应的速度曲线和加速度曲线 ，同时在“运动分析结果显示区”显示出速度、加速度的最大值、最小值、平均值； 8）保存当前采集的数据到数据库内； 9）打印当前采集和分析的数据和曲线；若在3）中选择的是进行角度分析（即回转不匀率的采样方式）时，将跳过 7）、8 ）两步。附录3：光电脉冲编码器 光电脉冲编码器如图8所示。1-发光体 2-聚光镜 3-光电盘 4-光栏板 5-光敏管 6-主轴 图8 光电脉冲编码器组成及原理光电脉冲编码器又称增量式光电编码器，它是采用圆光栅通过光电转换将轴转角位移转换成电脉冲信号的器件。它由发光体、聚光透镜 、光电盘、光栏板、光敏管 和光电整形放大电路组成 。光电盘和光栏板用玻璃材料经研磨、抛光制成。在光电盘上用照相腐蚀法制成有一组径向光栅，而光栏板上有两组透光条纹，每组透光条纹后都装有一个光敏管，它们与光电盘透光条纹的重合性差 1/4 周期。光源发出的光线经聚光镜聚光后，发出平行光。当主轴带动光电盘一起转动时，光敏管就接收到光线亮、暗变化的信号，引起光敏管所通过的电流发生变化，输出两路相位差 90。的近似正弦波信号，它们经放大、整形后得到两路相差 90。的主波 d 和 d'。d 路信号经微分后加到两个与非门输入端作为触发信号；d' 路经反相器反相后得到两个相位相反的方波信号，分送到与非门剩下的两个输入端作为门控信号，与非门的输出端即为光电脉冲编码器的输出信号端，可与双时钟可逆计数的加、减触发端相接。当编码器转向为正时（如顺时针），微分器取出 d 的前沿A，与非门1打开，输出一负脉冲，计数器作加计数；当转向为负时，微分器取出 d 的加一前沿 B，与非门1打开，输出一负脉冲，计数器作减计数。某一时刻计数器的计数值，即表示该时刻光电盘（即主轴）相对于光敏管位置的角位移量，如图 9、10所示。 图9 电路原理图 图10 信号波形图实验结果示例如图11、12所示。 图11 实验结果示例图12 实验结果示例作业编程示例： 1）打开编程窗口，出现工程1-forml(code)的窗口；2）把“学生编程开始”的t0=和a=删掉；3）选择“参考程序开始”下的程序，把它粘帖在“学生编程开始”这里，然后去掉“参考程序开始”的“，”点，最后根据实际被测机构实际尺寸修改a.d.to； 4）点去掉后关闭工程1-forml(code)的窗口，点击“工程1-Microsoft visual basic设计”窗口中的“运行”采单。再点击下拉菜单中的“启动”，出现forml这一窗口，窗口中显示“位移，速度，加速度”运算结果数据，输入“学号”，然后“保存”；5）“保存”并关闭“VB”软件，这时出现一个对话窗口“Microsoft visual basic”选择“否（N）”，返回“作业”窗口；6）点击“打开动画窗口”按扭，选择“学号”栏目下的“调入编程结果”，把已保存的文件打开，如果数据正确，会出现“调入数据成功”的小窗口，点击“开始”按扭，在“数据显示”栏显示“位移，速度，加速度”的极限值，并出现通过学生编程计算得出的机构运动的动态图形显示。注：（1）“标准计算结果”键暂无效； （2）数据显示栏中曲柄长，连杆长，曲柄转速需手动输入机构当时相应值。实验三、渐开线齿轮齿廓范成形成原理实验一、实验目的 1) 通过实验，加深对齿轮齿廓曲线意义的理解；2）掌握渐开线齿轮齿廓范成形成的基本原理； 2) 通过实验观察，明白渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法； 3) 分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点； 4) 掌握计算机在实验中的应用方法。二、实验设备1) 齿轮范成仪；2）计算机及齿轮范成软件。三、实验原理 齿轮范成法是利用一对齿轮或齿轮与齿条互相啮合时，齿轮的共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮。先按照啮合参数，将其中一个齿轮制作成切削刀具，另一个为齿轮毛坯。加工时，将刀具与毛坯正确安装后，以一定的固定的传动比使刀具和毛坯转动（若为齿条，则其一为移动），如同一对真正的齿轮互相啮合传动一样。那么，有齿的刀具就会在无齿的毛坯上切削出轮齿，切削出的齿廓实质上是刀具刃口在毛坯上各个位置的包络线。若用渐开线作为刀具齿廓，得到的包络线必为渐开线。四、实验方法及步骤本实验分两种情况：第一种，采用齿轮范成仪目前实验用齿轮范成仪是采用齿条刀具来范成加工齿轮的，可按照如下步骤进行实验：1） 取一张实验报告纸，预先剪成半圆毛坯，并画出基圆、分度圆、齿顶圆和齿根圆；2） 将半圆毛坯纸固定在范成仪工作台面上；3） 移动齿条刀具（分手动和传动两种），每隔35mm，在毛坯纸上用铅笔画出齿条刀具的轮廓线；4） 拆下毛坯纸，即在其上形成齿轮的齿廓曲线。 5）通过范成仪上的调节螺杆，改变齿轮的变位系数，重复上述步骤，可范成出变位齿轮齿廓曲线。第二种，采用计算机模拟齿轮范成原理实验方法和步骤如下： 1）启动计算机，调用相应程序； 2）按界面菜单提示，输入一组齿轮参数（例如m=17、Z=8、变位系数x=0、=200），运行程序即可在计算机显示器上看到，齿条（分度线）与齿坏（分度圆）相切作纯滚动时，在各个位置齿条刀刃留下的包络线渐开线齿廓曲线； 3）自选参数，观察m、Z、x、的变化后，所形成的渐开线齿廓曲线形状的变化情况；4）改变参数，观察齿顶是否变尖、是否存在根切现象。五、实验数据处理将实验结果记录在如下的表格内。原始数据齿条（刀具）：模数m= 压力角= 齿顶高系数ha*= 径向间隙系数c*= 毛坯（待加工齿轮）：分度圆半径d= 齿轮几何尺寸名称计算结果标准齿轮变位齿轮齿数z最小变位系数Xmin基圆半径rb齿顶圆半径ra齿根圆半径rf六、实验要求1）若采用齿轮范成仪实验，绘出一张清晰的齿廓曲线图；2）采用计算机实验后，打印出一张齿廓曲线图；3）撰写实验报告一份，报告中要附有齿廓曲线图。实验结束后，围绕以下思考题，总结本次实验： 1) 实验得到的标准齿轮齿廓与正变位齿轮齿廓形状是否相同?为什么？2) 在实验中，你所观察到的根切现象发生在基圆之内还是在基圆之外？分析产生的原因并提出如何避免根切。3) 比较用同一齿条刀具加工出的标准齿轮与正变位齿轮的参数哪些变了？哪些没有变？为什么？4) 谈谈实验后的创意体会。实验四、机构方案设计实验一、实验目的1）加深对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性；2）训练学生的工程实践动手能力，培养学生创新意识及综合设计能力。二、实验设备1机构运动创新方案实验台组件，包括：1) 凸轮：基圆半径为18mm，从动推杆的行程为30mm；2) 齿轮：模数2，压力角20，齿数28或42，两齿轮中心距为70mm；3) 齿条：模数2，压力角20，单根齿条全长为200mm，两齿条可拼接使用；4) 槽轮拔盘：两个土动销或壹个主动销；5) 槽轮：四槽；6) 主动轴：轴上带有平键；7) 从动轴：轴上未带平键，有圆头和扁头两种结构形式；8) 主动滑块：专用于机构主动运动为往复直线移动时情况；9) 滑块导向杆 (或连杆)；10) 连杆：有两种结构形式，且长度不等；11) 转动副轴或滑块：用于两构件形成转动副或形成移动副；12) 带垫片螺栓：规格M5，用于防止连杆与转动副轴的轴向串动，二者能相对转动；13) 压紧螺栓：规格M5，用于防止连杆与转动副轴的轴向串动，二者相对固定或转动；14) 层面限位套：用于不同构件运动平面之间的距离限定，以免发生运动的干涉；15) 皮带轮(皮带)：专用凸轮与从动杆之间的高副形成；16) 高副锁紧弹簧：用于凸轮与从动杆之间的高副形成；17) 直线电机：10mms，不允许改变直线电机的安装位置；直线电机控制器：前面板上有电源开关和保护电机的熔断器(2.5A)。后面板上有220V、50HZ的电源插座，行程开关插座(三芯插头、缺口朝上插入)和电机电源插座(四芯插头、缺口朝上插入)。直线电机控制使用注意事项：根据主动滑块移动的距离，通过改变直线电机的两行程开关的相对位置来调节齿条(相当于滑块)往复运动间距，可调节的最大行程不得大于400mm。 故障排除：当接通电源开关，电机不运行，可能是前面板上保护电机的熔断器(2.5A)烧断。拨掉220V、50HZ的电源插头后，再旋开熔断器保护盖，更换新2.5A熔断器。 注意：未拼接机构运动前、预设直线电机的工作行程后，请务必调整直线电机行程开关相对齿条底部的高度，以确保电机行程开关能灵活动作，从而防止电机自齿条断齿并脱离电机主体，防止所组装的零件被损坏和人身的安全。18) 旋转电机：10min，沿机架上的长形孔可改变转动电机的位置。电机上连有220V、50HZ的电源线及插头，连线上串接有手柄开关，可方便开、断电机电源；19) 若干标准件紧固件；20) 实验台机架。2实验用工具： 一字起子、活动扳手、M6内六角扳手，卷尺、笔和纸。三、实验方法与步骤根据上述“实验设备及工具”的内容介绍，熟悉实验设备及零件的作用；自拟机构运动方案；将所选定的机构运动方案，根据机构组成原理，按杆组进行拆分，然后再拼装。 根据拟定的机构运动学尺寸，利用机构运动创新方案实验台提供的零件按机构运动的传递顺序进行拼接。拼接时，首先要分清机构中各构件所占据的运动平面，并且使各构件的运动在相互平行的平面内进行，其目的是避免各运动构件发生于涉。然后，以机架铅垂面为参考面，所拼接的构件以原动构件起始，依运动传递顺序将各杆组由里(参考面)向外进行拼接。为满足构件运动层面的需要，在拼接第一层构件(除齿轮、槽轮和凸轮外)之前，首先在轴上装入10mm的层面限位套一个，然后再继续您所设想的拼接。1）实验台机架图1 实验台机架如图1所示。实验台机架中有5根铅垂立柱，可沿X方向移动。用双手推动、并尽可能使立柱在移动过程中保持铅垂状态。立柱移动到预定的位置后，用螺栓将立杆上、下两端锁紧(安全注意事项：不允许将立柱上、下两端的螺栓卸下，在移动立柱前只需将螺栓拧松即可)。立柱上的滑块可能性沿Y方向移动。将滑块移动到预定的位置后，用螺栓将滑块紧定在立柱上。按图示方法即可在x、y平面内确定一个固定点，这样活动构件相对机架的连接位置就确定了。2）主、从动轴相对机架按照图2安装。 图2 转轴与机架的联接图3）转动副的联接如图3所示，连接后，两连杆应能作相对旋转运动。图3 转动副图4）移动副的联接如图4所示，连接后，连杆与转动副轴可作相对直线运动。图4 移动副图 5）齿轮与主(从)动轴的联接按照图5所示联接后。图5 齿轮与主(从)动轴6）凸轮与主(从)动轴的联接如图6所示。 图6 凸轮与主(从)动轴7）凸轮副的联接如图7所示。 图7 凸轮副8）滑块导向杆相对机架如图8所示，连接后，滑块导向杆相对机架作直线运动。 图8 滑块导向杆相对机架9）槽轮副如图9所示。槽轮副连接图图9 槽轮副连接图10) 主动滑块与直线电机轴的联接如图10所示，滑块作为主动件时，将其与直线电机轴联接。 图10 主动滑块与直线电机轴四、实验要求1）绘出各种机构设计方案的机构简图，计算出机构自由度；2）撰写实验报告一份；3）通过实验，谈谈你的体会。实验五、机械传动原理方案设计实验一、实验目的1）实践认识典型机构；2）动手设计满足不同运动要求的传动系统；3）对系统进行检测分析（位移、速度、加速度）。二、实验原理机械传动系统是机器的重要组成部分。利用不同机构（例如杆机构、齿轮机构、间歇机构、带及链传动等）的组合，可获得工作（执行）机构的运动和动力。执行机构常见的运动形式有回转运动、直线运动和曲线运动。通过对传动系统进行运动学和动力学分析，可保证执行构件满足运动要求（例如工作行程与回程的速度、惯性力等）。 三、实验设备机械实验台主要由底座(安装平台)、平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构（包含槽轮机构、不完全齿轮机构、棘轮机构等）、齿轮传动机构、带(链)传动等以及驱动装置组成。可根据设计需要，进行拼装。1） 安装平台（底座） 1-走条 2-左垂直支撑 3-横梁组件 4-内六角圆柱头螺钉 5-右垂直支撑6-支承角钢 7-直流电机 8-电机及带轮 9-走条螺母 10-底板图1 底座如图1所示。由固定在底板10上的左、右垂直支撑、走条1等构件组成。左、右垂直支撑2、5有四条垂直于底板且相互平行的直槽用于固定横梁组件3。横梁组件可在水平、垂直方向根据安装需要有级调整。走条可在X、Y方向调整安装位置。在直流电机7装有带轮8并用螺栓通过走条螺母9固定在走条，可沿走条1上的直槽方向调整。2） 梁组件如图2所示。梁组件由横梁1、支承套2以及六角头螺栓等组成。横梁两端各有螺孔用于与左、右垂直支撑固定用, 梁中有一横槽用于安装构件的横梁固定套或基座等。左端的方槽用于安装滑块。两端的圆孔用于横梁固定套通过用。支承套2起加强横梁并保证横槽宽度的作用。1-横梁 2-支承套 3-六角头螺栓 图2 横梁组件3）回转副 1-杆 2-平垫 3-回转销轴 1-回转轴 2-锁紧螺母 3-平垫 4-横梁固定套4-杆 5-锁紧螺母 5-螺母 6-键 7-挡圈 8-螺钉图3 回转副 图4 回转副 1-曲柄 2-导杆销轴 3-导杆销套 1-平垫 2-滑块轴 3-线位移连接块4-平垫 5-锁紧螺母 4-锁紧螺母 5-滑块图5 回转副 图6 回转副如图3、4、5、6所示。 回转副由杆、的套与回转销轴3组成，两个嵌件锁紧螺母5用于控制轴向间隙。用于连杆与导杆、连杆与摇杆之间的连接。回转副主要由横梁固定套4的内套与回转轴1构成。横梁固定套上的槽可在横梁组件的槽中根据需要移动，并可用小圆螺母5固定。回转轴的左端可通过连接套与光栅角位移相连另一端通过键6与回转件相连。锁紧螺母2用于控制轴向间隙。用于回转件的运动与安装。 回转副主要由导杆销套3、固定在曲柄1的导杆销2等组成。用于导杆的连接，导杆销套既可在导杆销轴转动又可在导杆槽内滑动。嵌件锁紧螺母5用于调整导杆销套在导杆销轴上的轴向间隙。 回转副主要由铰接在滑块5孔内的滑块轴2、嵌件锁紧螺母4等组成。滑块可在横梁组件的槽内滑动。嵌件锁紧螺母用于调整滑块在滑块轴上的轴向间隙。线位移连接块3用于连接直线位移传感器。3） 光栅角位移传感器的安装方法如图7所示。 1-光栅角位移传感器 2-六角头螺栓 3-角位移传感器座 4-连接块 5-弹性连接套 6-卡箍图7 光栅角位移传感器的安装将光栅角位移传感器1的止口套在角位移传感器座3上，并用十字槽盘头螺钉固定。根据被检测件的位置调整横梁组件的相对位置，通过连接块4用六角头螺栓固定在横梁组件上。弹性连接套5分别为L=53、60、73三种规格，根据传感器与被检测件间的轴向距离选定后用螺丝刀将卡箍6拧紧。5）直线位移传感器的安装方法如图8所示。1-直线位移