安工机械设计基础实验指导书.doc
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1、机构运动简图测绘一、实验目的1 . 学会根据各种机械实物或模型,绘制机构运动简图;2 . 分析和验证机构自由度,进一步理解机构自由度的概念,掌握机构自由度的计算方法;二、实验设备和工具1 .各类机构模型及实物机械(如:内燃机模型.油泵模型等);2 .钢皮尺,内外卡钳.量角器(根据需要选用);3 .三角板.铅笔.橡皮.草稿纸(自备);三、实验原理和方法1. 实验原理由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关,因此,在绘制机构运动简图时,可以撇开构件的形状和运动副的具体构造,而用一些简略的符号(见教科书或机械设计手册中有关“常用构件和运动副简图符号”的规定
2、)来代替构件和运动副,并按一定的比例尺表示运动副的相对位置,以此表明机构的运动特征。表11为常用符号示例。2.实验方法(1)测绘时使测绘的机械缓慢的运动,从原动构件开始,仔细观察机构的运动,分清各个运动单元,从而确定组成机构的构件数目。(2)根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动的特点,确定各个运动副的种类。(3)在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接次序,从原动机构开始,逐步画出机构运动的简图的草图。用数字1、2、3、分别标注各构件,用拉丁字母A、B、C分别标注各运动副。(4)仔细测量与机构有关的尺寸,即转动副间的中心距和移动副导路的方向等,选定原动件的位置,并按一定的比例尺画成正式的机
3、构运动简图。比例尺l=实际长度lAB(m)/图上长度AB(mm)四、步骤和要求1.对绘制指定的几种机器或机构模型的机构运动简图,其中至少有一种需按确定的比例尺绘制,其余的可凭目测,使图与实物大致成比例,这种不按比例尺绘制的简图通常称为机构示意图。2.计算机构自由度数,并将结果与实际机构的自由度对照,观察计算结果与实际是否相符。五、思考题1.一个正确的“机构与动简图”应能说明那些内容?2.机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助?机构演示室本演示室是为了加强对机构与机器的认识,配合机械原理课程而设置的,它实际上是一部直观的、活动的机械原理教材。因此,这里只作一些必要的提示,提出问题供大家思考,
4、希望同学通过观察现象,能归纳总结出一些规律来。机构示教板共8板:1、机器与机构;2、平面四连杆机构基本知识;3、平面连杆机构的应用;4、凸轮机构;5齿轮机构类型;6、机构参数;7、周转轮系;8、停歇和间歇运动机构,这些都是最基本的机构,它们各自具有不同的运动特性(如构件上一点的轨道、速度、加速度、构件的位置、角速度、角加速度;机构的传动精度等等)和动力特性,可用它们来实现预期的动作要求,演示的机器有:单缸内燃机、蒸汽机、缝纫机等。机器中将最基本的机构巧妙地组合在一起,以完成预期复杂的运动要求。通过参观机构演示室,以便使同学们了解各类机构及其结构特点,了解机构在机器中起的作用,增加对有关机器和机
5、构方面的感性认识。一、学习目的1.结合机构示教板,弄清什么是构件、什么是运动副。2.了解常用机构的结构特性和运动特征。3.了解机器的工作原理及其组成,分析机器中包含有哪些机构,它们之间怎样配合运动。二、学习要点1.具体分析一台机器,在运转中对机器进行观察和分析,画出机构示意图,注意各构件间的尺寸要与实物成比例。2.分析机构时,着重注意“构”与“零件”的区别,运动副元素的几何形状对机构运动的影响。3.观察并分析常用机构的运动特征,如运动形式(转动、摆动、移动),周期、轨迹等。三、总结与思考接示教板面来思考。第一板作为本演示室的序言,简单的介绍一下。1.什么是机器,什么是机构,运动副又是什么?第二
6、板向大家介绍平面四连杆机构和其它传动机构比较在运动转换上有什么特点?在动力传递上有什么优点?从中体会平面连杆机构广泛地应用在自动操作及工程运动机械的原因。2.铰链四杆机构变更机架以后,有时会改变连架杆的运动形式(摆动变转动或相反),试问在变更机架的前后,这两根相邻杆之间的相对运动关系改变了没有?如果连架杆相对机架能转3600C时,各杆长度间有什么关系?3.已知曲柄摆杆机构,如何确定摇杆两极限位置?4.连杆机构有哪几种机构形式?第三板:平面连杆机构应用第三板有两个内容,第一部分是机构运动简图及其画法,第二部分是平面连杆机构应用。1.机器用运动简图表达后,运动简图表示的运动与实际机器的运动是否相当
7、?要使两者运动相当,关键条件是什么?2.总结一下铰链四杆机构中有哪些特性可为实际工程需要所采用的。第四板:凸轮机构1.凸轮机构有哪些构件组成?凸轮机构的类型有几种?有哪些运动形式?2.凸轮机构能否变更机架?其运动形式有何变化?3.凸轮机构在运动及动力的传递上有什么特点?为什么被广泛地采用在基础更新中?4.凸轮廓线是根据从动件的运动要求确定的,当轮廓线倾斜到何种程度时将推不动从动件(自锁)?这时可采取什么措施来避免出现自锁?第五版:齿轮机构第六版:齿轮机构的基本参数1.齿轮机构有哪几种类型?传动轴线的特点是什么?2.从实际齿轮的形状出发,指出各部分尺寸、名称、及其与齿轮基本参数之间的关系?3.齿
8、轮的模数相同,齿数不同时,齿在分度圆上的厚度是否相同?为什么?4.齿轮的模数不同,齿数相同时,齿在分度圆上的厚度是否相同?为什么?5.齿轮的模数和齿数的乘积相同时,齿在分度圆上的厚度是否相同?为什么?渐开线形状是否相同,为什么?第七版:轮系1.什么叫周转轮系?如何在混合轮系中分出周转轮系来?2.周转轮系有哪些运动特性被应用在机器中?第八版:停歇和间隙运动机构1.运动副形状或运动副位置怎样的配置,才能够形成停歇或间歇运动机构。2.停歇间歇机构在机器中有哪些应用?齿轮的范成一、实验目的1.掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓的基本原理;观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形成过程;2.了解渐开线齿轮产生根切和齿
9、顶变尖现象的原因及用变位修正来避免根切的方法3.分析、比较标准齿轮和变位齿轮的异同二、实验设备和用具1.齿轮范成仪;2.圆规,三角尺,剪刀,计数器,两支不同颜色的铅笔或圆珠笔,220圆形绘图纸一张(学生自备);三、实验原理和方法范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的一种方法。加工时,其中一轮为刀具,另一轮为轮胚,二者对滚时,好象一对齿轮互相啮合传动一样;同时刀具还沿轮胚的轴向做切削运动,最后在轮胚上被加工出来的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。为了看清楚齿廓形成的过程,可以用图纸做轮胚。在不考虑切削和让刀运动的情况下,刀具与轮胚对滚时。刀刃在图纸上所印出的各个位
10、置的包络线,就是被加工齿轮的齿廓曲线。目前生产中大量使用渐开线齿廓,故刀具齿廓必然亦为渐开线 。为了逐步地再现上述加工中刀刃在相对轮胚每个位置形成包络线的详细过程,通常采用齿轮范成仪来实现。齿轮范成用的仪器虽有多种形式,但其基本原理是相同的,现就某一范成仪(如图所示)简介如下。本范成仪所用的两把刀具模型为齿条形插齿刀,其参数为m=20和m=8,a=200, ha*=1, c*=0.25。仪器构造简图如图所示。圆盘2代表齿轮加工机床的工作台;固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮胚,它们可以绕机架5上的轴线O转动。齿条3代表切齿刀具,安装在滑板4上,移动滑板时,齿轮齿条使圆盘2与滑板4作纯滚动。
11、齿条刀具3可以相对于圆盘2作径向移动,当齿条刀具中线与轮胚分度圆之间移距为xm时(由滑板4上的刻度指标),分度圆则跟与刀具中线相平行的刀具节线相切并作纯滚动,且按移距的大小和方向切制出正变位或负变位齿轮的齿廓。四、实验步骤和要求1.被加工齿轮的模数m=20,z=8,z=20,和变位系数分别为X1=0,X2=+0.53,分别计算其分度圆、基圆、齿顶圆与齿根圆直径,填入实验报告表内。2.将220圆形绘图纸分成三等份,即圆心角各为1200,并轻轻画出各自的角平分线;再画出分度圆、基圆及各自的齿顶圆与齿根圆,其参数及尺寸应分别标注清楚。3.取m=20mm的齿条刀具模型和220mm圆形绘图纸,安装在齿轮
12、范成仪上。将刀具滑板4先移到中间,使X1=0区间进入被切削范围。为确保“轮胚”中心与圆盘2中心对准,必须使其角平分线与范成仪上的径向线对准,并使刀具中线与“轮胚”分度圆相切且垂直于角平分线;使刀具顶线与“轮胚”齿根圆相切。来回移动刀架滑板4,直到满足以上要求,再拧紧蝶形螺母,通过压板1压紧“轮胚”,固定紧齿条刀具。移动滑板4,使刀具某一侧刃线通过“轮胚”中心,画出“轮胚”上的这条径向线。再将滑板4移到左边位置,准备进行“切削”。4.每当把滑板4向右推动一个较小的距离时,在代表轮胚的圆形图纸上,用铅笔笔尖始终紧贴着刀具轮廓描下刀刃的位置,表示齿条插刀切削一次的刀刃痕迹。应控制使其间距匀称,表示等
13、速范成。重复描绘,直到形成23个完整的轮齿时为止。5.仔细观察齿廓形成过程,可清楚地看到被切去的部分成为齿槽,留下的部分即为直线刀刃范成包络而成的渐开线轮齿。当刀具侧刃与事先画好的轮胚径向线共线时,表示轮齿的渐开线齿廓已全部切成,观察这条径向线内的轮齿根部有无被切去的部分。6.将滑板退回到左边位置,松开压板1,将“轮胚”转到正变位齿轮区间,按步骤3的要求调整、定位。但刀具应靠近“轮胚”中心X2m,刀具顶线与齿根圆相切,这时与“轮胚”分度圆相切的是与刀具中线平行的另一条“刀具节线”。重复上一步骤,绘制出正变位齿轮的轮廓。7.与上一步骤类似,但使齿条刀具远离“轮胚”中心X3m,绘制负变位齿轮的齿廓
14、。观察比较标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮的齿形变化和其齿厚、齿槽宽、周节、齿顶厚、基圆齿厚、齿顶圆直径、齿根圆直径有无变化,相对变化的特点以及根切现象、齿顶变尖现象。带传动实验一实验目的1.了解带传动实验台的组成和工作原理。2.观察带传动中的弹性滑动和打滑现象。3.分别作出不同负载下带传动的效率曲线和滑动曲线。二实验设备及工作原理1.机械机构本实验台机械部分,主要有两台直流电机组成,如图1所示。其中一台为原动机,另一台则作为负载的发电机。 图1实验台机械结构1从动直流发电机 2从动带轮 3传动带 4主动带轮 5主动直流发电机6牵引绳 7滑轮 8砝码 9拉簧 10浮动支座 11固定支座 12电
15、测箱13拉力传感器 14标定杆对原动机,由可控硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压,实现无级调速。对发电机,每按一下“加载”按键,即并上一个负载电阻,使发电机负载逐步增加,电枢电流增大,随之电磁转矩也增大,即发电机的负载转矩增大,实现了负载的改变。两台电机均为悬挂支承,当传递载荷时,作用于电机定子上的力矩T1(主动电机力矩)、T2(从动电机力矩)迫使拉钩作用于拉力传感器(序号13),传感器输出的电信号正比于T1、T2的原始信号。原动机的机座设计成浮动结构(滚动滑槽),与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成带传动预拉力形成机构,改变砝码大小,即可准确地预定带传动的预拉力F0。两台电机的转速传感器(
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