机械设计基础实验指导书(修订版)

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1、机械设计基础实验指导书（修订版）实验一机构测绘实验（2学时）一、实验目的（1）进行机构和简单机械的认知能力的培养。（2）通过对实际机械或机构模型的直接测绘掌握绘制机构运动简图的方法。（3）验证机构自由度的计算。（4）加深对机构组成原理的了解。二、实验设备与工具（1）各种机器实物和机构模型。（2）钢板尺、内外卡钳等测量工具（根据需要选用）。（3）铅笔、三角板、圆规、橡皮、草稿纸（学生自备）。三、实验步骤（1）找出机构主动件和从动件，驱动主动件使机构缓慢运动，观察机构的组成情况和运动情况。（2）从主动件开始，确认活动构件及其数目，以及固定件（机架）。（3）从主动件

2、开始，按照运动的传递顺序，仔细观察两连接构件之间的接触性质及相对运动，以确认运动副的类型。最后找出各运动副的数目。（4）合理选择视图平面，在草纸上徒手画出机构示意图。并从主动件开始，依次用数字表示各构件，用字母表示各运动副。（5）计算机构自由度，并检验与机构主动件数目是否一致。（6）仔细测量机构的运动学尺寸，以确定机构位置。（7）选取适当的比例尺：长度比例尺μl=实际长度（mm）/图示（mm）（8）绘制机构运动简图，按一定比例尺，用制图仪器画出机构运动简图。25实验二齿轮范成原理实验（1学时）一、实验目的：1．掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理，观察轮齿渐开

3、线部分和过渡曲线的形成过程；2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；3．分析比较渐开线标准齿轮和变化齿轮的异同点。二、设备和工具：1．齿轮范成仪（参数见表2-1）2．圆规、三角板、铅笔等自备；3．充作毛坯的绘图纸（260）。三、原理和方法：1．原理：范成法是利用一对齿轮传动时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮轮齿的方法。加工时其中一轮为刀具，另一轮为毛坯，它们之间仍保持固定的角速比的传动（强制的），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。这样所制得齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。今若用渐开线作刀具齿廓，

4、则其包络线亦必为渐开线。刀具可以是轮形插刀，也可以半径为无穷大的齿条刀具。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轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。2．范成仪的构造：（图2-1）范成仪构造如图2-1所示：圆盘1绕其固定轴心O转动。在圆盘的周缘上刻有凹槽，槽内绕有钢丝2，钢丝绕在凹槽内以后，其中心线所形成的圆应等于被加工齿轮的分度圆（d=Zm）。钢丝的一端固定在横拖板3上的a处，另一端固定b处。横拖板3可在机架4上沿水平方向移动，通过钢丝的作用使圆盘相

5、对于横拖板的运动和被加工齿轮相对于齿条的运动一样，即齿轮的节圆和齿条的节线作纯滚，运动学的关系V=rω25。齿条5装在横拖板上，齿条上有两个槽孔借螺钉6加以固定，齿条刀具中线相对于轮坯中心的位置可借齿条上的槽孔相对于横拖板沿垂直方向移动。范成仪所用齿条刀具基本参数，被加工齿轮分度直径和齿数，见表2-1。基本参数齿条刀具模数m(mm)压力角（）（刀具角）齿顶高系数h*a顶隙系数c*1210202010．25被加工齿轮分度圆直径被加工齿轮的齿数四、实验步骤：1．根据已知的刀具参数（m、、h*a、c*）和被加工齿轮的分度圆直径d，计算被加工齿轮（标准齿轮、正变位齿轮

6、、负变位齿轮）的齿数和基圆、根圆、顶圆直径，并将上述四个圆画在绘图纸上，然后将纸剪成比顶圆直径图大12（mm）的圆形作为轮坯。2．把代表轮坯的图纸放在圆盘1上，对准中心后用螺钉8将压板7固定好。3．调整刀具中心线相对被加工齿轮的位置，加工标准齿轮时刀具中线和机床节线重合，与齿轮分度圆作纯滚动。由于中线和节线难于对准，因此实际实验操作时可以用刀具齿顶线对被加工齿轮的根圆相切来调整；正（负）变位齿轮加工时，应使刀具变位移距，移距量X=xm，刀具远离轮坯中心为正变位，反之为负变位。实验做三次，变位系数取值，①=0标准齿轮、②=+0.5正变位齿轮、③=-0.5负变位齿

7、轮。4．开始“切制”齿廓时，先移动横拖板，将刀具推至范成仪的一端，然后每当向另一端移动一个不大的距离（10mm左右）时，即在代表轮坯的图纸上用铅笔描下刀具刀刃位置，直到形成2-3个完整的轮齿时为止。此时应注意轮坯上齿廓的形成过程。5．对标准齿轮和负变位齿轮，注意观察有无根切现象。如有根切，则分析其原因，并计算不根切最小变位系数。6．标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮依次实验时，完成一个后，再依次进行。7．比较所得标准齿轮和变位齿轮的齿厚、齿间距、周节、齿顶厚、基圆齿厚、根圆、顶圆、分度圆和基圆的相对变化特点。五、思考题：1．齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（

8、h*a+c*）m？2．为什么齿条刀具能