机械基础实验(机械类)

目录绪论………………………………………………………………………………1训练一机构运动简图测绘……………………………………………………3训练二齿轮范成原理…………………………………………………………6实验三动平衡实验……………………………………………………………9实验四速度波动调节实验……………………………………………………12实验五机构创意组合实验……………………………………………………17实验六平面机构创新设计及运动测试分析实验……………………………18实验七平面机构设计及运动仿真分析实验…………………………………19实验八螺栓联接静动态实验…………………………………………………21实验九螺旋传动效率实验……………………………………………………25实验十带传动实验……………………………………………………………29实验十一液体动压轴承实验…………………………………………………31实验十二机械传动性能综合测试实验………………………………………37实验十三滚动轴承综合性能测试分析实验…………………………………41实验十四机械传动设计及多轴搭接实验……………………………………43实验十五减速器拆装实验……………………………………………………451绪论机械基础课（工程制图、机械设计基础、创造工程学等）是实践性和理论性均很强的课程，实验教学不能依附于理论教学，但是更不能与理论教学完全脱节，实验教学必须以理论教学为基础，以培养学生综合实践能力与开拓创新能力为目的。我们按照从机械认识、机械设计到机械研究创新的认识规律，构建了以学生自我训练为主，培养高素质创新人才的更为宽广和开放的“五个层次”实验课程体系：引导认知、基本训练、基础实验、综合实验和创新实践。将工程制图、机械设计基础、创造工程学等课程的实验教学环节融为一体。“五个层次”实验课程体系架构如下：几何体认知、机械发展与未来认知引导认知机械原理认知、机械设计认知机械创新设计认知构形设计和绘图、计算机绘图室基本训练机构运动简图测绘齿轮范成原理动平衡实验基础实验速度波动调节实验带传动实验，液体动压轴承实验（包括综合性、设计性和研究创新性实验项目）机械传动方案综合及性能分析实验平面机构创新设计及运动测试分析实验机构创意组合实验，螺纹传动综合性能分析实验综合实验机械传动设计及多轴搭接实验滚动轴承组合设计及综合性能分析实验静态与动态螺栓联接综合实验平面机构设计及运动仿真分析实验减速箱结构分析及装拆实验创新实践————学生机械创新设计作品制作2“五个层次”的实验作为一个有机的整体，又各具相对独立的系统和明确的目标：（1）引导认知——在学习机械基础课程之前设置的“启蒙作业”：通过实物和模型的动态展示，让学生得到有关机械设计与创新的“启蒙教育”。（2）基本训练——机械创新设计必不可少的基本技能的训练：通过构形设计和绘图→计算机绘图→机构运动简图测绘等项目的训练，培养学生空间想像能力、构形能力、图形表达能力，机构综合能力，为机械创新设计打下坚实的基础。（3）基础实验——机械系统基本原理、基本实验方法的初步剖析：让学生通过基础实验掌握机械系统基本原理、基本实验方法，培养学生工程实践能力、分析问题和解决问题的能力。（4）综合实验——综合设计能力和开拓创新能力培养的提升性实验：机械创新设计是综合性很强的实践活动，包括机电液的综合、方案和结构的设计、功能与结构研究创新，按综合性→设计性→研究创新性的机械创新设计过程，由我中心实验教师自行设计了一组以学生自我训练为主、培养高素质创新人才的综合性、设计性和研究创新性实验项目，培养学生综合设计能力，开拓创新能力，分析问题和解决问题的能力。（5）创新实践——创新实验教学的蓓蕾工程：根据以学生为主体、以实现学生自我训练为主、重视学生个性发展、适应高素质创新人才培养的实验教学模式，通过让学生根据自己的特长和兴趣，进行机械创新设计制作，并参加各类大奖赛。培养学生综合设计能力，工程实践能力，开拓创新能力，提出问题和解决问题的能力。根据“五个层次”实验课程体系和机械类机械设计基础实验教学的要求，编写了这本适应高素质创新人才培养的《机械基础实验》教材。其内容涵盖基本训练、基础实验和综合实验。由于时间仓促，本教材还有许多不足之处尚未弥补，如有疏漏的地方，望请指正。3训练一机构运动简图测绘一、训练目的：1．掌握对实际机械或模型的机构运动简图测绘的基本技能。2．了解机构运动简图与实际机械结构的区别，加深和巩固机构自由度计算等理论知识。二、训练工具1．机构模型一组、钢尺一把等；2．草稿纸、铅笔等（自备）。三、训练要求：1．实验前，认真预习教材及有关参考资料，弄清机构运动简图、机构示意图的概念及绘制机构运动简图时的注意事项。2．每人测绘四个机构简图，（其中两个机构运动简图，二个机构示意图）。要求包括四连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等,其中至少有一个根据实物绘制的简图。3．每人完成一份实验报告（运动简图、机构自由度计算、体会与建议等）。四、原理及方法：机构运动简图是反映机构运动情况的简单图形，由于机构运动情况仅与机构中的构件数及其所组成的各运动副的数目、种类、相对位置有关。因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体结构，而用简单的线条和规定符号来代替构件、运动副，并按一定的比例尺定出运动副的相对位置，这样绘制的图形叫做机构运动简图。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特征，它不仅可以简明地表示机构的运动情况，而且还可以根据该图对机构进行运动及动力分析。不按比例绘出的图形称为机构结构简图或机构示意图，它只能定性研究机构的某些运动特性。下面以平面机构为例说明机构运动简图测绘的步骤及方法。五、训练步骤：在绘制机构运动简图时，要把该机构的实际构造和运动情况搞清楚，首先要定出其运动输入（原动）部分和运动输出（工作）部分，然后再沿着运动传递的4路线，把运动输入和输出之间各个传动部分搞清楚，这样才能正确绘出机构运动简图。下面我们以图1－１（a）所示偏心轮机构模型为例，进行机构运动简图的测绘及机构自由度计算。1．认清组成机构的构件数。测绘时，缓慢转动手柄使机构运动，注意观察机构中哪些构件是活动构件，哪个构件是固定构件，哪个是运动输入构件，哪个是运动输出构件，并逐一编排构件序号。如图2－１中所示１、２、３、４等。2．判断各构件间组成的运动副的性质及种类和数目。缓慢转动手柄，根据相联两构件的接触及相对运动情况，确定各个运动副的性质和种类。如偏心轮2与固定构件1是圆柱面接触，其相对运动是绕A点转动，故构件2与构件1在A点组成转动副；同样构件3与构件2在偏心轮2上B点、滑块4与构件3在销轴中心C点组成转动副；滑块4沿固定构件1的方向x－x移动，故滑块4与构件1组成移动副。此机构有三个转动副和一个移动副，共有四个低副。3．选择视图面绘出机构示意图。选择视图面的原则是以与大多数构件运动平面相平行的平面作为视图面。在草稿纸上首先定出与机架组成运动副的大致位置，然后按规定的符号及构件的联接次序徒手画出机构示意图。对于组成转动副的构件，不管其实际形状如何，都只用两转动副之间的连线代表，例如AB代表构件２，BC代表构件3。对于组成移动副的构件，不管其截面形状如何，一般用滑块或导杆表示，例如滑快4代表构件4，并通过滑快上转动副C的中心线x－x代表构件4与构件1相对移动的方向线。机架打斜线表示，如构件1。原动件上打箭头表示，如构件2。5对于组成高副的构件，也必须按照表1－1中规定的符号表示（或画出接触处两运动副元素的实际形状来表示）。4．计算自由度并校核计算结果是否正确由机构自由度的计算公式可得：根据计算所得机构自由度F=1，该机构只有一个原动件即偏心轮，所以机构的原动件数与自由度数相等。该机构具有确定的运动。若计算机的自由度与原动件数不符时，必须检查所绘制的简图或机构自由度计算是否有误，直至计算结果符合实际情况。5．测量机构的运动学尺寸并按比例绘机构运动简图。仔细测量机构的有关运动学尺寸（如转动副的中心距、移动副方向线、线间的夹角等），如测量AB杆、BC杆的长度、滑快4的移动方向线x－x至转动副A的距离。将数据记录好，然后选择恰当的长度比例尺μl（m/mm）,按比例画出机构运动简图（图1－1b）.）（简图上所画的构件长度）构件的实际长度（mmm6．绘制机构运动简图，完成实验报告。六、课外训练作业1．试绘制2-3个牛头刨模型或实物的机构运动简图，并进行机构结构分析；2．试绘制2-3个油泵模型或实物的机构运动简图，并进行机构结构分析；3．试绘制2-3个其他机构模型或实物的机构运动简图，并进行机构结构分析。10)0042(33)2(3FpppnFh6训练二齿轮范成原理一、训练目的1、掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓的基本原理，观察齿廓形成的过程；2、了解渐开线齿廓产生根切现象、原因及避免根切的方法，建立变位齿轮概念；3、要求仔细观察插齿机插齿的范成原理及范成过程；3、比较标准齿轮和变位的异同点，分析了解它们的齿形变化及各参数的关系。二、训练工具1．插齿机、齿轮范成仪；2．范成齿廓的齿轮毛坯的图纸；3．学生自备：计算器、圆规、削尖的铅笔、三角板、橡皮擦及小刀等物。三、训练要求1．每组一人，绘制标准齿轮和变位齿轮的齿廓图各一张；齿廓图要求至少有两个以上完整的齿廓曲线2．每人一份实验报告。四、原理及方法范成法是利用一对齿轮啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为毛坯，毛坯和刀具之间仍然保持固定速比的传动，它们的对滚运动如同一对互相啮合的齿轮的运动，同时刀具还沿毛坯轴向作切削运动，这样加工所得到的齿轮的齿廓曲线就是刀具的刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作为刀具的齿廓曲线，则包络线亦必为渐开线。由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现毛坯与刀具之间的形成过程。为了保证毛坯与齿条刀具的固定速比的传动，也就要求毛坯的（即转动的齿轮圆盘）分度圆与齿条刀具的节线相切、齿条刀具的移动速度与毛坯分度圆的圆周速度相等。在齿条刀具上并标有范成标准齿轮时两条对“零”的刻度线。切制标准齿轮时，应使齿条刀具的分度线（中线）与齿轮毛坯的分度圆相切，即齿条刀具准确对“零”刻度线，这就可以利用范成仪来加工一个标准齿轮的图形。7齿轮加工示意图切制变位齿轮时，应使齿条刀具的分度线（中线）向前或向后平行移动一段距离xm(x为变位系数、m为加工齿轮时刀具的模数)。即齿条刀具的刀顶线与变位齿轮毛坯的齿根圆相切并留下铅笔所画的位置。这样可以加工一个变位齿轮的图形。刀具的齿顶线若超出极限啮合点N1时齿廓的齿根部位产生了根切，齿根已切好的渐开线齿廓被切去一部分，这种现象就称为根切现象。为了避免根切现象，8使齿条刀具的分度线（中线）向后（远离齿轮毛坯中心）平行移动一段距离xm，使刀具的齿顶线不超出极限啮合点N1就可以，作一个正变位齿轮的范成实验。取移距值要适宜，当移距值超过一定极限时，齿顶会变尖。（一般齿顶圆的齿厚应保证在0.25m~0.4m）。齿轮不产生根切的最小变位系数的计算公式：xmin=(zmin-z)ha*∕zmin.。所以，只需将齿条刀具平行向齿轮毛坯齿顶部移动距离不小于xminm，这样加工出来的变位齿轮可避免根切现象。五、训练步骤1．根据已知的刀具基本参数a、m、ha*、C*和被加工齿轮的分度圆直径，计算出被加工的标准齿轮的齿数、基园、齿根圆及齿顶圆的直径。2．拧下范成仪齿轮上的压板，将毛坯图纸的中心与范成仪的中心重合，然后将压板拧紧。3．调节刀具的中线，使与被加工齿轮的分度圆相切（或调节刀具的齿顶线，使与毛坯的齿根圆相切），此时，刀具处在切制标准齿轮的位置上。4．开始“切制”齿廓时，即将所有的准备工作都做好了，此时将齿条刀和毛坯作纯滚动的移动到一端，然后向另一端走刀（移动），移动的距离不要太大，太大了会使渐开线出现不圆滑，造成产品报废现象，标准移动距离为不使渐开线出现毛刺为宜。当移动了一个不大的距离使齿条刀刃切入毛坯齿顶圆时，