机械设计基础实验指导书及报告(09测控)

机械设计基础B实验指导书及实验报告班级姓名指导教师重庆工商大学机械工程学院目录实验一平面机构运动简图绘制和分析实验二齿轮范成原理实验实验三回转构件的动平衡实验四滑动轴承性能实验实验五齿轮传动效率测定实验实验六减速器装拆和结构分析实验实验一平面机构运动简图绘制和分析一.目的要求：1．掌握绘制真实机器机构运动简图的方法和技能。2．应用机构自由度方法分析平面机构运动的确定性。二.设备和工具：1．小型压力机；2．新型偏心轮滑阀式真空泵，机构模型。3．同学自备纸、铅笔等文具。三.步骤：1．分析机器：（1）了解机器的用途及工作要求；找出原动件，最终执行构件及工作传动部分。（2）分析机器工作原理；（3）观察分析各构件间的相对运动形式及运动副类型；2．画出机构运动示意图（注意要标注原动件），对各机构件编号（1、2、3、…），对各运动副标符号（A、B、C…）；3．计算机构的自由度，并将机构运动示意图与实际机构对照，观察是否相符。4．测量并标注各运动副间尺寸及滑道定位尺寸（如果只要求画机构示简图可不进行测量，但应凭目测使简图与实物大致成比例）。4．按比例尺绘制正规机构运动简图。四.思考题：1．机构运动简图有什么用途？一个正确的“机构运动简图”应包含哪些内容？2．绘制机构运动简图时，原动件的位置为什么可以任意选定？会不会影响运动简图的正确性？3．机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？实验一平面机构运动简图绘制和分析实验报告1．测绘和分析计算机械名称：运动副与运动副联接的构件机构运动示意图符号名称自由度计算n=P1=Ph=F=机械名称：运动副与运动副联接的构件机构运动示意图符号名称自由度计算n=P1=Ph=F=机械名称：运动副与运动副联接的构件机构运动示意图符号名称自由度计算n=P1=Ph=F=2．思考题讨论：实验二齿轮范成原理实验一．目的要求：1．掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理。观察渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程。2．了解渐开线齿轮的根切现象，并分析比较；标准齿轮和变位齿轮的异同点。二．设备：1．齿轮范成仪齿条刀具的主要参数：m=20mma=20°ha*=1C*=0.25被切齿轮的主要参数：m=20mma=20°Z=10ha*=1C*=0.252．学生自备(1)削尖的铅笔一支；（2）胶皮擦一块。三．范成仪的构造及工作原理图2-1为齿轮范成仪简图，圆盘1表示被加工齿轮的毛坯；安装在机架4上，并可绕机架上的固定轴O转动；代表切齿刀具的齿条2在溜板上，当移动溜板时轮坯1上的分度圆与溜板3上的齿条节线作纯滚动。松开螺钉5即可调整齿条刀具相对于轮坯中心的距离。因此，齿条可以安装在相对于圆盘1的各个位置上。如果把齿条中线移动到与圆盘1的分度圆相切的位置时，则可以绘出标准齿轮的齿廓，当齿条2的中线与圆盘1的分度圆间有距离时；（其移距量xm可以在溜板3的刻度上，直接读出来）；则可按移距的大小和方向，绘出各种正移距或负移距变位齿轮。范成法是利用一对齿轮互相啮合时，共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时其中一轮为刀具；另一轮为毛坯。而由机床的传动链迫使它们保持固定的角速比旋转，完全和一对齿数比相同的齿轮互相传动一样。同时刀具还沿轮坯轴线方向作切削运动，这样所切出的齿轮的齿廓，就是刀具刀刃在各个位置的包络线。若把渐开线作为刀具齿廓，则其包络线必亦为渐开线。由于在实际加工时；看不到形成包络线的刀刃的一系列位置。故通过范成仪来实现上述的刀具与轮坯间的范成运动。用铅笔画出刀具刀刃的一系列位置，就能清楚地观察到齿轮的范成过程。四．步骤1．根据齿条刀具的模数m；和被加工齿轮的齿数Z；计算出被加工齿轮的分度圆直径，基圆直径。以及标准齿轮、正、负变位齿轮的根圆；顶圆直径。将计算结果填在实验报告中。在附图上画出分度圆、基圆；并将附图中心角分为三等分；分别画出标准齿轮、正、负变位齿轮的顶圆；（相当于车削的三个齿轮毛坯）。2．固定在圆盘上，注意两者圆心重合；并使标准齿轮部分正对齿条，（相当于将标准齿轮的毛坯固定在滚齿机上）。调节齿条刀具，使齿条分度线与毛坯分度圆相切，固定齿条于溜板上。3．作齿轮，将齿条刀具溜板推到最左边，然后每当把溜板向右移动一个微小的距离（2-3mm）时，在代表轮坯的图纸上用铅笔描下刀具刃口的位置，直到形成2-3个完整的齿形为止。4．图纸转动到正变位齿轮部分，正对着齿条；并固定于圆盘上（相当于将正变位齿轮毛坯固定在滚齿机上），将齿条分度线仍与轮坯分度圆相切后，再调节齿条刀具分度线远离轮坯中心移动xm毫米；使刀具分度线与轮坯分度圆相距xm毫米。然后重复步骤3。5．图纸转动到负变位齿轮部分，正对着齿条；并固定于圆盘1上（相当于将负变位齿轮毛坯固定在滚齿机上）。将齿条分度线仍与轮坯分度圆相切后，再调节齿条刀具分度线靠近轮坯中心移动xm毫米，使刀具分度线与轮坯分度圆相距xm毫米，然后重复步骤3。6．较所得的标准齿轮和变位齿轮在分度上的齿厚、齿间、周节以及齿顶厚、根圆、顶圆、分度圆和基圆的相对变化特点，填写在实验报告表中。五．思考题1．齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（ha*+C*）m？2．用同一把齿条刀具叫工标准齿轮和变位齿轮时，定性比较下述几何参数和尺寸的变化：peshhdddmfafa和,,,,,,,,。实验二齿轮范成原理实验报告1．刀具参数：m==ha*=*c=2．齿轮尺寸计算和比较表：被加工齿轮齿数Z=正变位系数X=负变位系数X=名称计算公式计算结果结果比较标准齿轮正变位齿轮负变位齿轮正变位齿轮负变位齿轮分度圆直径基圆直径顶圆直径根圆直径分度圆齿距分度圆齿厚分度圆齿间宽齿总高齿根高齿顶高附上所画的齿形图，并注明尺寸。3．思考题讨论：4．心得体会和意见实验三回转构件的动平衡一．目的1．巩固动平衡原理；2．掌握在共振式动平衡机上进行回转构件平衡的基本技术。二．设备和工具1．共振式动平衡机；2．试件；3．天平；4．平衡重量；5．量角器、圆规、三角板（学生自备）。三．原理和方法IIIIIIBCOD图《4—1》本实验室所用动平衡机是机械共振式平衡。其构造如图4-1所示；其中A为待平衡的转子，B为一个框架；二者组成绕轴线0-0（垂直于纸面）摆动的振子。振子与弹簧C组成一个振动系统，其振幅可用百分表D测得。由动平衡原理可知，任一回转构件上的诸多不平衡重，都可用分别处于两个任选平面I-I；Ⅱ-Ⅱ内（称为平衡基面）回转半径分别为rI与rⅡ两个不平衡重Q1与QⅡ来代替。只要能平衡掉这两个等效不平衡重，则该转子即达到动平衡。如何确定此二等效不平衡重径积QIrI和QⅡrⅡ的大小和方位，然后加上（或减去）相应的平衡重径积使转子达到平衡，就是本实验所要解决的问题。当转子A在框架B上回转时，二等效不平衡重分别产生二等效离心惯性PI与PⅡ；在力距PIL的作用下将引起振动系统的受迫振动（PⅡ与包含0-0轴的平面Ⅱ-Ⅱ内；故不影响振子绕0-0轴的振动）。当转子的角频率接近系统的自振频率时，即达到共振，振幅最大。由微振原理得知共振振幅与干扰力距的幅值成正比。即：共振振幅A1QI/g·rIω2KLⅡⅠⅡⅠlllllAL式中：ωK为共振时转子的角速度，即振动系统的自振角频率。对于一定的系统，它是一个定值，g和L亦是定值。故上式可表示为：A1=μQIrI(4-1)式中：μ为比例系数。重径积QIrI是一个向量，其方向与重量QI在此位置的向径rI一致；振幅A1也是一个向量；它滞后于相应的不平衡重径积QIrI一个X角。在（4-1）式中，振幅A1的大小用百分表指针摆动格数表示可读得。若求得系数μ的值，则可为算出QIrI的大小。为了求得μ值并确定QIrI的方位；在I-I平面上任选一方位，其向径为r试之处加上一个已知试重Q试；然后再测系统的振幅A2，显然这个振幅A2是由QIrI+Q试r试=QⅡrⅡ重径积所引起的。A2=μQⅡrⅡ=μ（QⅡrⅡ+Q试r试）=μQIrI+Q试r试设：以A试表示相应于试验重径积Q试r试的振幅；即：A试=μQ试r试A2=A1+A试（4-2）把同一试重在平面I-I内掉过去时180°，所在半径为一r试处；又可测得在QIrI+Q试(-r试)=Qmrm作用下的相应振幅A3的大小。A3=μQmrm=μ（QIrI-Q试r试）=μQIrI-μQ试r试∴A3=A1-A试（4-3）将（4-2）式+（4-3）式得：2A1=A2+A3（4-4）因为各振幅A1；A2；A3的大小可测得（三种情况下的百分表指针摆动格数）。再利用它们之间应符合（4-4）式关系；即可作出A1；A2；A3的矢量封闭多边形，作法如下：（见图4-2）取振幅比例尺μA（格/mm）；任作一线AB=2A1/μA（mm）。以A为圆心，以A3μA（mm）为半径作弧；以B为圆心，以A3μA（mm）为半径作弧；两弧交点为C（或C‘）；连AC（AC’）和BC（BC‘）。根据2A1=A2+A3∴AB=AC+CB（或AB=AC‘+BC‘）取：AB中点D；则AD=DB=A1/μA由：A2+A1+A试及A3=A1-A试可知DC代表A试；可计算出A试的大小如下：A试=DC·μA（或A试=DC‘·μA）又∵A试=μQ试r试∴μ=A试/Q试r试（4-5）r试CA2A试A3—фADBrIA1A1A试+фA2A3C´r试图《4—2》∴QIrI的大小可求得：QIrI=A1/μ=AD·μA/（DC·μA/Q试r试）=（AD/DC）·Q试·r试由于各个振幅A1；A2；A3；A试对于其相应的重径积QIrI；QⅡr1；QⅢr1；Q试r试滞后同一角度a。所以各振幅之间的相对方位关系与各相应重径积之间的相对方位完全相同。由图4-2可知A1；与A试的夹角为+Φ（或-Φ）；Φ值可在图4-2中用量角器量得。所以QIrI方位与Q试r试方位的夹角也为+Φ（或-Φ）；因r试方位已知，故可知rI方位，在r试方位逆时针（或顺时针）方向转过Φ角的位置，它的对称位置（在回转面内再转180°）即为安装平衡重Q平的方位r平。平衡重Q平的大小计算：Q平=QIrI/r平=（AD/DC）·（r试/r平）·Q试本试验机r平=r试式中：r=50mm∴Q平=(AD/DC)·Q试(4-6)取下Q试在r平位置上，安装Q平；则转子在I-I平衡基面的偏重QI（r平的两个可能的位置，用试探法确定其正确位置。方法是：装上Q平之后，检查系统的共振振幅，若明显减小表示Q平的位置正确）平衡后理想情况是不再振动。但是实际上由于各方面的误差仍会残留较小的残余不平衡重径积（Qr）余该值在一定程度上反应了平衡精度在（Qr）余大于平衡机的灵敏度时，则相应的重径积可按下式决定：（Qr）余=（A余/A试）·Q试/r试（4-7）式中：A余为加上Q平后测得的残余振幅。四．实验步骤1．转动转子，直到其转速达到ωK以上，然后让其自由回转。2．观察百分表，记下最大振幅A1。3．重复1、2、两步骤两次，并计算三次测得的A1的平均值。4．在转子的平衡面上任选一个方便的位置加上Q4；并重复步骤1、2、三次，计算出A2的平均值。5．Q试掉过180°安装，并重复1、2步骤三次计算A3的平均值。6．取振幅比例尺μA（格/mm），作出振幅封闭多边形（图4-2）；按（4-5）算出μ及按（4-6）算出Q平；量出Φ角大小。7．在第二次试重安装位置（-r试位置）起沿逆（顺）时针方向转过Φ角加上Q平；重复步骤1、记下A余。8．按公式（4-7）计算（Qr）余五.思考题1．当转子的I-I平面已平衡后，在平面Ⅱ-Ⅱ平面时；是否仍一定要使I-I平面通过摆动轴线？为什么？掉头后可否不在Ⅱ-Ⅱ平面上（原通过摆动轴线的平面）；而在另外任一平面上进行平衡？2．试验法适用于哪些类型的转子，转子经动平衡后是否满足静平衡要求？为什么？实验三回转构件的动平衡实验报告1．幅测定：2．振幅向量图：μA=振幅顺序A1A2A3123平均值3.计算结果：项目Q试A试μQ平ΦA余Qr）余单位克格格/mm克度格克/mm数值4．思考题讨论：5．心得和意见：实验四滑动轴承性能实验一．目的及要求：1．观察滑动轴承工作中的摩擦状态。2．测定油膜压力；绘制径向油膜压力分布曲线；考察影响油压分布的因