机械设计基础实验指导书及报告

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1、机械设计基础实验指导书及报告姓 名学 号自然班级成 绩任课教师兰州理工大学机电学院K实验一机构运动简图测绘与分析12、实验二齿轮齿廓范成原理43、实验三轴系结构测绘与分析74、实验四减速器拆装8实验报告10实验须知1. 开课后根据自己课程安排要及时选课，不要多选或者少选；2. 如有特殊情况不能参加实验，应提前向实验室老师请假。进行必要调换。否则一律按自己选定 的时间参加实验，并在规左的时间内完成实验：3. 参加实验的同学在实验前要做好本次实验的预习；4. 携带实验指导书及实验相关的用具：5. 在实验的过程中，要遵守实验室的各种规章制度：爱护仪器设备：注意节约原材料：不要做与 实验无关的事情：6

2、各种实验设备在使用前要仔细检査，实验做完后要及时切断电源，将仪器设备工具等整理摆放 好，发现丢失或损坏应立即报告；7.要遵守设备仪器的操作规程，注意人身和设备的安全：&要保持实验室内和仪器设备的清洁和整齐美观。工作台面要干净并要搞好室内卫生：9. 在离开实验室前，应由指导教师在相关的实验数据的记录纸上签字，以求确认对设备仪器的完 好和已完成了在实验室内应完成的工作；10. 对实验结果要进行分析、整理和计算，认真填写实验报告；11. 按要求及时交实脸报告：12. 由于结课后实验报告要由实验室统一保管，因此做过的实验报告若有丢失其成绩只能按不及格 处理：13. 考核按五级记分制，即优秀、良好、中等

3、、及格和不及格。没有实验成绩以及实验成绩不合格 的同学不能参加正式考试（确有特殊原因者可申请补做或重做实验）。兰州理工大学机电学院2015年11月实验一机构运动简图的测绘与分析一、实验目的1、能够熟练的掌握测绘实际机器和模型机构运动简图的基本技能：2、学会分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的讣算方法:3、加深对机构结构的了解。二、实验设备及工具1、冲床机构模型；2、简易油泵:3、各种实用及典型模型；4、钢板尺：铅笔、橡皮、草稿纸（自备）。三、原理机械中实际的机构结构都比较复杂，但机构的运动与构件外形、断面尺寸和运动副大小无关， 而机构的运动仅与机构中所有构件的数目

4、和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关。因 此在进行机构运动简图测绘时，可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体结构，用简单的线条和符 号来分别代替构件和运动副，并按一泄的比例尺表示运动副的相对位宜，以此说明机构的实际运动 特性的图形，我们称它为机构运动简图。机构示意图可不要求严格按比例绘制，这是机构运动简图 和机构示意图的唯一区别。四、实验步骤和方法1、测绘时使机构缓慢地运动，从原动构件开始仔细观察机构的运动，分淸各个运动单元。从 而确定组成机构的构件数目。2、根拯相联接的构件间的接触情况及相对运动的性质，确左各个运动副的类型。3、要选择最能表现机构特征的平而作为视图平而。一般情况下选择

5、多数构件所在平而作为视 图平面。4、在稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接次序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图的 草图。然后用数字1、2、3分别标注各构件，用A、B、C分别标注各运动副。5、计算机构的自由度并检验机构简图是否正确。6、仔细测量机构的运动尺寸（如转动副间的中心距和務动副导路间夹角）。对于高副则应仔细 测出高副的轮廓曲线及其位置。注意假左原动机构的位置。然后以适当的比例尺将草稿画成正式的 机构运动简图。五、举例试绘岀如图1所示偏心轮机构的运动简图。1、原动件1 （偏心轮）运动时，可以看岀机构有四个构件：机架4相对静止（固左构件）；偏 心轮1相对机架作回转运动；连杆2相对机架作复杂

6、的平而运动：滑块3相对机架作直线运动；所 以该机构有3个活动构件。(b) 图12、据观察所知，该机构共有四个运动副，且均为低副。构件1相对机架4绕A点转动，组成 回转副，轴心在A点，构件2相对构件1绕B点转动组成第二个回转副，轴心在B点，构件3相对 构件2绕C点转动组成第三个回转副，轴心在C点，构件3相对机架4沿直线AB作直线运动，组 成一个移动副。3、画机构草图。画此机构草图时应注意偏心轮的画法。由于偏心轮1只与构件2和构件4联 接，偏心轮1与连杆2组成回转副，其相对转动中心在B点，我们可以设想在偏心轮2与构件1的 相对回转中心也在B点，与替换前的相对运动状况是一样的，所以我们可以将原转动副

7、缩小用狡链 B表示，另外，偏心轮1又与构件4组成回转副，其回转中心在A点，用较链A表示。因此偏心轮 只含有两个回转副（或養链），根据构件表示法可知：此种构件可用联接两回转副中心的直线来表 示，及偏心轮1可以用偏心距AB来表示。4、根据草图验算机构的自由度：活动构件数目：n二3低副数目：Pl二4高副数目：P=0所以该机构的自由度 F = 3n-2PL-PH =3x3 2x4 = 1这与实际机构的运动情况是符合的。5、测量运动尺寸，所谓的运动尺寸一泄是两个运动副之间的尺寸，而不是外形尺寸。注意尺 寸一泄测量全，保证能够在任意位垃都能画出机构运动简图。选择合适的比例尺，然后按比例尺依 次地确左运动副

8、相对于机架的位置，将运动简图画出，如图1右图所示。六、思考题1、一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？2、绘制机构运动简图时，原动构件的位置是否可以任意选左？会不会影响简图正确性？3、机构自由度的计算对测绘运动简图有何帮助？实验二齿轮齿廓范成原理一、实验目的1. 掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理；2. 通过观察齿条刀具用范成法加工渐开线齿廓的过程，了解齿轮根切现象及采用变位修正来避 免根切的方法：3. 了解变位后对轮齿尺寸产生的影响。二、设备与工具1. 齿廓范成仪；2. 钢板尺：3. 剪刀;铅笔、橡皮、3号绘图纸（自备）三、原理和结构1移距量标尺2齿条刀3.務距溜板4. 17齿分度圆

9、5.9齿分度圆6卡盘7.紧定螺钉8压板9.9齿基圆10锁紧旋钮11啮合溜板12啮合拉紧手柄13移距量调节旋纽图1齿解范成仪范成法是利用一对齿轮互相啮合时苴共馳齿廉互为内包络线的原理来加工齿轮的。加工时其中 一齿轮为刀具，另一齿轮为轮坯。它们保持固定的角速度比转动。完全和一对真正的齿轮互相啮合 传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样得到的齿轮齿廓就是刀具刀刃在个位置上 的曲线簇的包络线。若用渐开线作为刀具齿屎，根据齿廓的共轨原理，则英包络线必为渐开线。由 于在实际加工时看不到刀具刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿廉范成仪来实现这一过 程。在实验中所用的齿解范成仪相当于用齿条型刀具

10、加工齿轮的机床，待加工齿轮的纸坯与刀具模 型都安装在范成仪上，由范成仪来保证刀具与轮坯的的传动（待加工齿轮的分度圆线速度与刀具的 移动速度相等）。依次用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸，每次所描下的刀刃廓线相当于 齿坯在该位置被刀刃所切去的部分。这样我们就能淸楚地观察到刀刃廉线逐渐包络出待加工齿轮齿 解的过程。本实验所用的范成仪见图1是以齿轮与齿条啮合原理设汁的。它的结构是由轮坯和刀具两部分 组成。轮坯部分的结构：扇形构件4是模数18齿数17的齿轮分度圆。在另外一个盘上是模数18齿 数9的分度圆5与基圆9.它们都可以一起绕圆心转动。刀具部分的结构：模数18的齿条刀2用狡链装在移距溜板（径向

11、移动溜板）3上，转动旋钮 13可使刀具移距，移距量由移距疑标尺1指示。移距溜板3又装在啮合溜板11 o当不移距时可 用锁紧旋钮10将移距溜板3锁紧在啮合溜板（横向移动溜板）11 o当无移距量时，刻度尺零位 对齐。实验时取下紧左螺钉7和压板8,打开刀具2,将轮坯纸放在放在压板8和刀具2的下而。拧 紧紧定螺钉7压紧轮坯纸。转动啮合拉紧手柄12使对应的分度圆4或5与啮合溜板11压紧，啮合 溜板靠摩擦力带动分度圆一起转动，从而形成范成运动。每移过一个位置用铅笔在轮坯纸上记录刀 具的廓线，这样就在轮坯纸包络出齿形。如果刀具有移距就会绘出变位齿轮。四、实验步骤和方法给定条件：齿条刀：mi=8 和 m2=2

12、0;=20 ; ha=l； c*=0.25轮 坯：（1） Z】=20;（2） Z2=81.20齿、8齿标准齿轮的绘制（1）按给定条件计算m】=8、Zi=20和m2=20、Zz=8的分度圆直径d、基圆直径施、齿顶圆直径 止、齿根圆宜径山，并在绘图纸画出这些圆（尺寸一宦要准确）。半个圆即可。然后用剪刀在距齿 顶圆外3-5mm处将图纸多余处剪掉。（2）取下紧定螺钉7和压板8,打开刀具2,将轮坯纸放在放在压板8和刀具2的下而。轮坯 纸的中心一立要和轮坯的中心重合。转动卡盘使轮坯纸放在适当的位置，拧紧紧左螺钉7压紧轮坯 纸。（3）将所要范成的齿轮分度圆对准啮合溜板，使啮合拉紧手柄12向压紧方向转动。直至

13、分度 圆和啮合溜板之间做纯滚动。松开锁紧旋钮10,转动移距量调肖旋钮调巧齿条刀2,使齿条刀的中 线与轮坯纸的分度圆相切，然后拧紧锁紧旋钮10o（4）将齿条刀移到右手极限位置，按范成运动用铅笔依次记录刀具刀刃的位置。直至将齿条 刀移到左手的极限位置。可绘出1一3个完整的齿形。2. 9变位齿轮的绘制在范成仪绘制变位齿轮齿解的方法基本上和上而所讲的步骤和方法相同，不同的是为了避免根 切，刀具应向外移动一段距离使刀具的齿顶线不超过理论啮合线上的理论极限啮合点Ni见图2。最小移距系数:Xmin= haCZmin-Z)/ Zmin最小移距量:按最小移距系数汁算9齿变位齿轮的分度圆直径d、基圆直径db、齿顶

14、圆直径止、齿根圆直 径比对刀时直接将刀具的齿顶线对准轮坯纸上的齿顶圆即可。此时刀具的齿顶线和理论啮合线上 的理论极限啮合点N|重合。刀具的中线和轮坯的分度圆相离，距离为Amin。五、思考题1. 范成法加工渐开线齿轮时，什么情况下会发生根切？若要避免根切可采取哪些措施？2. 用范成法加工齿轮时齿娜曲线是如何形成的？3. 用齿条刀加工标准齿轮时，刀具和轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求？为什么？实验三轴系结构测绘与分析一、实验目的1、了解轴、轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；2、熟悉轴上零件的组装、泄位、调整、润滑与密封方法：3、通过组装测绘掌握正确设计轴系结构的方法。二、实验设备1

15、、轴系结构设汁与分析实验箱。箱内提供可组成圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系和蜗轮蜗杆 轴系三类轴系结构模型的成套零件：2、游标卡尺：3、钢板尺：铅笔、三角板等。三、实验内容1、按照指导教师给每组所指泄实验内容（圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系或蜗轮蜗杆轴系）， 组装轴系结构：2、分析并绘制轴系装配草图；3、测量轴系的主要尺寸。四、实验步骤1、根据传动方案，选择合适的传动件、轴、轴承、轴承座、端盖、密封件等进行组装：2、对所组装的轴系进行结构分析：首先对轴系的总体结构进行分析，明确轴系的工作要求， 了解轴上各部件结构的作用、轴上各零件的用途，了解轴承的类型和布置方式、轴上零件及轴系的 泄位和固左方法。分

16、析轴上零件的受力和传力路线。3、绘制轴系结构草图：4、测量轴系主要装配尺寸和零件主要结构尺寸（如传动件的最大外圆、宽度、轴承的支点距 离、传动件及轴承与轴的配合尺寸等）；5、拆卸所组装的轴系，将零件整理装箱：6、根据结构图及测量数据，在3号图纸上用1： 1比例绘制轴系结构装配图，要求装配关系表 达正确，注明必要尺寸（如传动件的最大外圆、宽度、轴承的支点距离、传动件及轴承与轴的配合 尺寸等）。填写标题栏和明细表：7、写岀实验报告。五、思考题1、传动件的轴向力是如何传递到支座上的？2、轴承采用什么固定及调整方式？实验四减速器拆装实验一、实验目的1、了解减速器的结构，并分析其结构工艺性；2、了解减速

17、器中各个零件的用途结构形状及装配关系：3、了解减速器的拆装和调整过程。二、实验设备和工具1、减速器2、游标卡尺3、卡钳4、钢板尺5、活扳手三、实验方法步骤1、开盖前先观察减速器外部形状，判断传动方式、级数、输入输出轴；2、用活扳手拧下机盖与机座联接螺栓及轴承端盖螺钉，拔出左位销，将拆卸下的螺钉、螺栓、 垫圈、螺母及销钉等放在盒子中，再拧动启盖螺钉，打开机盖。3、仔细观察机体内各个零件的结构和位置、轴系零件的圧位方式、轴承的类型、布置方法以 及润滑密封方式。机体附件（如通气孔、油标、油塞、启盖螺钉、立位销等）的用途、结构和安装 位置的要求。4、卸下轴承端盖，将轴和轴上零件一起从机体中取出来，按合

18、理的顺序拆卸轴上零件。5、根据实验报告要求，测量减速器的尺寸。6、按原样将减速器装配好，装配向心推力滚动轴承时，应注意是正装？还是反装？应注意滚 动轴承的合理拆装方法。经指导老师检查后，才能合上机希，并在装配上下机体的联结螺栓之前， 应先安装好定位销，然后安装联接螺栓，并逐个拧紧。四、注意事项1、实验前必须认真预习实验指导书；2、实验时应记录有关测量数据，作岀实验报告。3、切勿盲目拆装、拆卸前应仔细观察零、部件的结构和位巻，考虑好合理的拆装顺序。4、爱护工具、仪器及设备，小心仔细地拆装、切勿敲打。拆下的零、部件要妥善放好，以免 丢失和损坏。五、思考题1、如何减轻机体的重量和减少机体的加工而积？

19、2、轴承座两侧的上下机体联接螺栓如何布置？支承该螺栓的凸台高度应如何确泄？3、减速器的附件如左位销、启盖螺钉、汕标、油塞、通气器等的作用是什么？应如何布宜？4、如何考虑窥视孔的位置和大小？5、如何调整轴承的轴向游隙？6、轴承是如何润滑和密封的？7、机盖的结合而上有汕沟，机盖应采取什么样的相应措施，才能使机盖上的汕进入油沟？8、为了使润滑油经汕沟进入轴承，轴承盖的结构应如何设计？9、在什么条件下，滚动轴承的内侧要用挡油环或封油环？其构造和安装位宜如何？图1两级圆柱齿轮减速器实验一机构运动简图测绘与分析班级 18级材控卓越姓名牛伟名 学号同组成员实验日期： 年 月 日一、机构名称：摆动滑块机构机构

20、编号:机构自由度F=1二、机构名称：额式破碎机机构编号：机构自由度F=1三、机构名称：曲柄滑块机构机构自由度F=1四、机构名称：简易牛头刨床机构编号:五、机构名称：曲柄摇杆机构机构编号:ojx. 2 2机构自由度F二1六.思考题1. 一个正确的“机构运动简图”能反映机构那些内容？答：能反映运动副的个数、类型及其相对位垃：机构个数：原动件到执行机构的运动传递 关系.过程。2. 机构运动简图的定义是什么？机构运动简图与机构运动示意图的区别是什么？（1）:机构运动简图的立义是用简单的线条和符号来分別代替构件和运动副，并按一泄的比 例尺表示运动副的相对位置，以此说明机构的实际运动特性的图形。（2）最大

21、的区别是机构示意图可不要求严格按比例绘制。表明机构的运动状态或各构件的相 互关系3. 机构自由度的计算对机构设汁有何意义？答：可通过对机构构件的分析计算，得知机构是否具有确定的运动。4机构的基本组成有哪些？答：机架，原动件，从动件。成绩:实验二齿轮齿廓范成原理实验报告班级姓名学号实验日期： 年 月 日设备编号一、齿条刀具的主要参数需称压力角a齿顶髙系数径向间隙系数/数值二、计算数据1. ini=8 Zi=20 标准齿轮项目计算公式单位计算结果分度圆直径d基圆直径db齿顶1员1直径da齿根圆直径山分度圆齿厚S分度圆齿槽宽e三.m2=20. Z2=8齿轮实验结果计算及比较项目计算公式标准齿轮计算结

22、果（mm）变位齿轮计算结果（mm）备注分度圆直径d齿顶圆直径（L齿根圆直径df基圆直径&齿距P基圆齿距Pb分度圆齿厚S分度圆齿槽宽e最小变位系数Xmin齿形比较注：“齿形比较”仅左性地说明两个齿轮的齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚的差别，不用汁算公式来 计算：备注中填写变位齿轮相对标准齿轮的变化：增加用“+”号表示；减少用“一”号表示；不 变用“0”表示。附齿廉范成图四、思考题1 范成法加工渐开线齿轮时，在什么情况下会发生根切？若要避免根切可釆取哪些措施?2 用范成法加工齿轮时齿那曲线是如何形成的?3用齿条刀具加工标准齿轮时，刀具和轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求？为什么？五. 实验的心得体会和意见

23、成绩:实验三轴系结构测绘与分析实验报告班级姓名学号同组成员实验日期： 年 月 日模型编号：一、主要尺寸表名称参数及尺寸齿轮或蜗轮齿数：模数：齿形：轴承型号：内径：外径：宽度：轴承座内径：外径：宽度：轴承盖内径：外径：宽度：密封件内径：外径：宽度:二 绘制轴系装配图（另附图纸）轴系类型：要求：1. 按比例尺绘制轴系装配图；2. 标注主要尺寸（如传动件的最大外圆、宽度、轴承的支点距离、传动件及轴承与轴的配合 尺寸等）：3编写零件明细表。三、轴系结构分析说明（说明轴上零件的怎位、固泄方式，滚动轴承的安装、调整、润滑与密封方法）。四、实验的心得体会和意见成绩:实验四减速器拆装实验报告班级姓名学号同组成

24、员实验日期：年 月 日模型名称及编号：一、测量的数据名称符号数据（mm）中心距aia2中心高H机座壁厚6机盖壁厚6 1机座上凸缘厚度b机座上凸缘宽度B机座下凸缘厚度b2机盖凸缘厚度bl凸台高度h下筋板厚度m上筋板厚度ml地脚螺栓直径Mdf轴承旁螺栓直径Mdl盖与座螺栓直径Md2轴承端盖螺栓直径Md3大齿轮顶圆（蜗轮外圆）与内机壁距离A 1齿轮端而（蜗轮轮毂）与内机壁距离A2轴承内端而至内机壁距离A3二、减速器主要零件的名称与用途序号名称用途123456789101112131415三、思考题1 拆装的减速器，指出哪些地方不合理。为什么？如何改进设计？2. 减速器的外形尺寸有哪些？装配尺寸有哪些？配合尺寸有哪些?四、实验的心得体会和意见成绩: