实验一：机构运动简图测绘 一、实验目的 1·对运动副、零件、构件及结构等概念建立实感： 2.培养依照实有机械绘制其机构运动简图的能力： 3.熟悉机构自由度的计算方法。 二、实验设备及用具 1。油泵模型： 2。牛头刨床模型： 3,自动送料冲床模型： 4,其他机构模型。 学生自备：圆规、分规、有刻度的三角板（或直尺）、铅笔、橡皮及草稿纸。 三、基本原理 机构的运动与机构中构件的数目、运动副的类型、数目以及运动副的相对位置有关，而与构件的外形、 组成构件的零件数目及固联方式、运动副的具体结构等无关。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构造，而用简单的线条及符号来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示各运动副 的相对位置，即可表明机构中运动传递的情况。 四、绘制机构运动简图的方法 1·了解要绘制的机械的名称及功用，认清机械的原动件及工作构件（执行机构）。 2,缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件，运动副的数目及其性质。在 了解活动构件及运动副数时，要注意到如下两种情况： (1)当两构件间的相对运动很小时，易误认作为一个构件。 (2）由于制造的不精确，同一个构件各部分之间有稍许松动时，易误认作为两个构件。碰到这种情况， 要仔细分析，正确判断。 3,要选择最能表示机构特征的平面为视图平面：同时，要将原动件放在一适当的位置，以使机构运动 简图最为清晰。 4.按GB4460一84中规定的符号绘制机构运动简图，在绘制时，应从原动件开始，先画出运动副， 再用线联接属于同一构件的各运动副，即得各相应的构件。原动件的运动方向用箭头标出。在绘制时，在不影 响机构运动特征的前提下，允许移动部分的相对位置，以求图形清晰。初步绘制时可按大致比例作图（称之为 机构示意图)。图作完后，从原动件开始分别用1、2、3、…标明各构件，再用A、B、C…标 明各运动副
实验一：机构运动简图测绘 一、实验目的 1 ．对运动副、零件、构件及结构等概念建立实感； 2 ．培养依照实有机械绘制其机构运动简图的能力； 3 ．熟悉机构自由度的计算方法。 二、实验设备及用具 1 ．油泵模型； 2 ．牛头刨床模型； 3 ．自动送料冲床模型； 4 ．其他机构模型。 学生自备：圆规、分规、有刻度的三角板（或直尺）、铅笔、橡皮及草稿纸。 三、基本原理 机构的运动与机构中构件的数目、运动副的类型、数目以及运动副的相对位置有关，而与构件的外形、 组成构件的零件数目及固联方式、运动副的具体结构等无关。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构造，而用简单的线条及符号来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示各运动副 的相对位置，即可表明机构中运动传递的情况 。 四、绘制机构运动简图的方法 1 ．了解要绘制的机械的名称及功用，认清机械的原动件及工作构件（执行机构）。 2 ．缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件，运动副的数目及其性质。在 了解活动构件及运动副数时，要注意到如下两种情况： （ 1 ）当两构件间的相对运动很小时，易误认作为一个构件。 （ 2 ）由于制造的不精确，同一个构件各部分之间有稍许松动时，易误认作为两个构件。碰到这种情况， 要仔细分析，正确判断。 3 ．要选择最能表示机构特征的平面为视图平面；同时，要将原动件放在一适当的位置，以使机构运动 简图最为清晰。 4 ．按 GB4460 — 84 中规定的符号绘制机构运动简图，在绘制时，应从原动件开始，先画出运动副， 再用线联接属于同一构件的各运动副，即得各相应的构件。原动件的运动方向用箭头标出。在绘制时，在不影 响机构运动特征的前提下，允许移动部分的相对位置，以求图形清晰。初步绘制时可按大致比例作图（称之为 机构示意图）。图作完后，从原动件开始分别用 1 、 2 、 3 、 …… 标明各构件，再用 A 、 B 、 C...... 标 明各运动副
5,仔细测量机构的各运动学尺寸（如，转动副间的中心距，移动副导路的位置等），对于高副则应仔 细测出高副的轮廓曲线及其位置。然后以一适当比例尺作出正式的机构运动简图。 五、计算机构的自由度 对于平面机构其自由度可按如下公式计算： F=32-22g-P& 式中：一一机构中活动构件的数目： A一一机构中低副的数目： P一一机构中高副的数目。 在计算时要注意机构中出现的复合较链，局部自由度，虚约束等特殊情况。若计算的机构自由度与实际 机构的自由度不一致时，应找出错误原因，加以纠正。 六、思考题 1·为什么说作为一个工程技术人员，必须熟练的掌握机构运动简图的绘制？ 2,一个正确的机构运动简图应说明哪些内容？ 3,在绘制机构运动简图时，原动件取在不同位置，会不会影响简图的正确性？ 4,机构自由度的计算对测绘机构运动简图有如何帮助？
5 ．仔细测量机构的各运动学尺寸（如，转动副间的中心距，移动副导路的位置等），对于高副则应仔 细测出高副的轮廓曲线及其位置。然后以一适当比例尺作出正式的机构运动简图。 五、计算机构的自由度 对于平面机构其自由度可按如下公式计算： 式中： n ——机构中活动构件的数目； ——机构中低副的数目； ——机构中高副的数目。 在计算时要注意机构中出现的复合铰链，局部自由度，虚约束等特殊情况。若计算的机构自由度与实际 机构的自由度不一致时，应找出错误原因，加以纠正。 六、思考题 1 ．为什么说作为一个工程技术人员，必须熟练的掌握机构运动简图的绘制？ 2 ．一个正确的机构运动简图应说明哪些内容？ 3 ．在绘制机构运动简图时，原动件取在不同位置，会不会影响简图的正确性？ 4 ．机构自由度的计算对测绘机构运动简图有如何帮助？
实验二：渐开线齿轮范成原理 一、实验目的 1·掌握范成法切制渐开线齿轮的原理，观察齿轮渐开线齿廓及齿根过渡曲线的形成过程。 2。了解齿轮轮齿的根切现象，产生的原因和发生根切后的齿形。 3,了解应用变位法避免根切及变位后所范成的齿形。 4.比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。 二、实验设备及用具 1.齿轮范成仪(m=20)剪刀。 2.图纸出一张、铅笔、圆规、三角板。（学生自备） 3.Y们一79插齿机一台。 三、基本原理 范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，其共轭齿廓互为包络的原理来加工轮齿的一种方法。 加工时其中一轮（或齿廓条）为刀具，另一轮为毛坯，它们保持固定的速比关系，完全和一对真正的齿轮（或 齿轮齿条)在啮合时传动一样。同时刀具还沿轮坯轴向作切削运动，这样所切制的齿轮的齿廓就是刀刃齿廓各 个位置线的包络线。若用渐开线作为刀具的齿廓，可以证明其所包络出来的齿廓也为渐开线。在范成过程中， 轮齿的齿根过渡曲线是用刀具的齿顶尖角（齿条轮插刀）或齿顶圆角（齿条插刀）加工出来的。为了形成被加 工齿轮的径向间隙。刀具的齿项高应加高，即h如=（破+cm=125m如图一所示。 四、齿轮范成仪的构造 齿轮范成仪的结构简图如图二所示，所用刀具为渐开线齿条刀2，刀具用螺母7固定在溜板3上，可 随溜板3一道在导轨内左右移动。圆盘4相当于被加工的毛坯，并绕着固定铰链0回转，为保持齿条刀和 被加工齿轮间的固定速比关系（齿条刀的移动速度=被加工齿轮的分度圆线速度），圆盘4和溜板3之间 用二条钢带6来传动。 五、实验方法和步骤 用a=200、m=20、后=1的齿条刀来加工，轮廓分度圆的直径为，=200mm。 1,标准齿形的绘制：
实验二：渐开线齿轮范成原理 一、实验目的 1 ．掌握范成法切制渐开线齿轮的原理，观察齿轮渐开线齿廓及齿根过渡 曲线的形成过程。 2 ．了解齿轮轮齿的根切现象，产生的原因和发生根切后的齿形。 3 ．了解应用变位法避免根切及变位后所范成的齿形。 4 ．比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。 二、实验设备及用具 1 ．齿轮范成仪（ m=20 ）剪刀。 2 ．图纸 一张、铅笔、圆规、三角板。（学生自备） 3 ． YJ — 79 插齿机一台。 三、基本原理 范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，其共轭齿廓互为包络的原理来加工轮齿的一种方法。 加工时其中一轮（或齿廓条）为刀具，另一轮为毛坯，它们保持固定的速比关系，完全和一对真正的齿轮（或 齿轮齿条）在啮合时传动一样。同时刀具还沿轮坯轴向作切削运动，这样所切制的齿轮的齿廓就是刀刃齿廓各 个位置线的包络线。若用渐开线作为刀具的齿廓，可以证明其所包络出来的齿廓也为渐开线。 在范成过程中， 轮齿的齿根过渡曲线是用刀具的齿顶尖角（齿条轮插刀）或齿顶圆角（齿条插刀）加工出来的。为了形成被加 工齿轮的径向间隙。刀具的齿顶高应加高，即 如图一所示。 四、齿轮范成仪的构造 齿轮范成仪的结构简图如图二所示，所用刀具为渐开线齿条刀 2 ，刀具用螺母 7 固定在溜板 3 上，可 随溜板 3 一道在导轨内左右移动。圆盘 4 相当于被加工的毛坯，并绕着固定铰链 回转，为保持齿条刀和 被加工齿轮间的固定速比关系（齿条刀的移动速度 = 被加工齿轮的分度圆线速度），圆盘 4 和溜板 3 之间 用二条钢带 6 来传动。 五、实验方法和步骤 用 a = 、 m=20 、 =1 的齿条刀来加工，轮廓分度圆的直径为 =200mm 。 1 ．标准齿形的绘制：
中线 图一 oRo -5压纸板 6好册 4因盘 一3净技 2力奥 一1支装 777777277.20 77 图二 (1)计算被加工齿轮的齿数乙，齿顶圆直径。，基圆直径4，。需在图纸上画出齿轮顶圆、分度 圆、基圆、齿根圆、并按齿顶毛圆266剪出： (2)将图纸装在圆盘4上，注意对准中心，用压板5压紧： (3)调整齿条刀的位置，使齿条的中线与轮坯的分度圆相切： (4)将溜板3移至一极端位置，然后向另一端缓慢移动溜板。 (注意只能向一个方向移动，不得来回移动，否则由于间隙将会影响到所绘制齿廓的精确性)，每移动 一个小距离后，即用削尖的钢笔或圆珠笔紧贴齿条刀的齿廓在图纸上绘出刀刃位置线。如此继续进行，直至溜 板移至另一极端位置为止。这时将在图纸上形成2一3个完整的轮齿。最后按齿顶圆剪去多余的毛边。在绘 制过程中，要注意观察轮齿齿廓和齿根曲线的形成过程，并观察有无根切现象。 2.正变位齿轮的绘制 (1)按下式计算齿轮的最小变位系数
图 一 图 二 （ 1 ）计算被加工齿轮的齿数 Z ，齿顶圆直径 ，基圆直径 。需在图纸上画出齿轮顶圆、分度 圆、基圆、齿根圆、并按齿顶毛圆 剪出； （ 2 ）将图纸装在圆盘 4 上，注意对准中心，用压板 5 压紧； （ 3 ）调整齿条刀的位置，使齿条的中线与轮坯的分度圆相切； （ 4 ）将溜板 3 移至一极端位置，然后向另一端缓慢移动溜板。 （注意只能向一个方向移动，不得来回移动，否则由于间隙将会影响到所绘制齿廓的精确性），每移动 一个小距离后，即用削尖的钢笔或圆珠笔紧贴齿条刀的齿廓在图纸上绘出刀刃位置线。如此继续进行，直至溜 板移至另一极端位置为止。这时将在图纸上形成 2 — 3 个完整的轮齿。最后按齿顶圆剪去多余的毛边。在绘 制过程中，要注意观察轮齿齿廓和齿根曲线的形成过程，并观察有无根切现象。 2. 正变位齿轮的绘制 （ 1 ）按下式计算齿轮的最小变位系数
xmh=五。2mn-之 Znn 取齿轮的实际变位系数x=min或稍大于xmin(消除根切) 《2)计算齿轮的齿顶圆（不考虑齿顶削减）dQ=m(Z+2h饭+2x)。图纸上画出齿顶圆、分度圆、 基圆、齿根圆，并按齿顶毛圆266。 mm剪出： (3)将图纸装在圆盘4上，注意对准中心，用压板5压紧： (4)调整齿条刀的位置，使齿条的中线从轮坯的分度圆外移动◆”距离（即作正变位）；其余操作 步骤同前。 3负变位齿轮的绘制也类同。 六：要求： (1)认真预习实验指导书： (2)计算好标准、正变位、负变位三种齿形的齿顶圆、齿根圆、分度圆和基圆直径并且把各圆画在毛 圆266mm的图纸上（如图A、B缩小图所示三等分）：
取齿轮的实际变位系数 = 或稍大于 （消除根切） （ 2 ）计算齿轮的齿顶圆（不考虑齿顶削减） ） 。图纸上画出齿顶圆、分度圆、 基圆、齿根圆，并按齿顶毛圆 mm 剪出； （ 3 ）将图纸装在圆盘 4 上，注意对准中心，用压板 5 压紧； （ 4 ）调整齿条刀的位置，使齿条的中线从轮坯的分度圆外移动 距离（即作正变位）；其余操作 步骤同前。 3 负变位齿轮的绘制也类同。 六：要求： （ 1 ）认真预习实验指导书； （ 2 ）计算好标准、正变位、负变位三种齿形的齿顶圆、齿根圆、分度圆和基圆直径并且把各圆画在毛 圆 mm 的图纸上（如图 A 、 B 缩小图所示三等分）；
m=202/0 标准齿形 XMO 置■C州a0 EIGO+EX 张屏玛苹里 齿形齿（缩小） 由于Z=10,标准齿轮产生根切，（图示的黑影部分）故负变位齿形产生更严重的根切现象，工程上不 产生此种齿形！ 七、思考题 1.什么叫正变位？什么叫负变位？ 齿条刀具的齿顶和齿根高为什么都等于（以+心）m 3.正变位、负变位过大的齿轮会出现哪些不良现象？ 4.为什么齿条刀具能切出齿轮的渐开线齿廓？ 5.通过实验、说明你所观察到的根切现象是怎样的？是由于什么原因？根切现象发生在基圆内还是发生 在基圆之外？避免根切的方法有哪些？
齿形齿（缩小） 由于 Z=10 ，标准齿轮产生根切，（图示的黑影部分）故负变位齿形产生更严重的根切现象，工程上不 产生此种齿形！ 七、思考题 1. 什么叫正变位？什么叫负变位？ 2. 齿条刀具的齿顶和齿根高为什么都等于 ? 3. 正变位、负变位过大的齿轮会出现哪些不良现象？ 4. 为什么齿条刀具能切出齿轮的渐开线齿廓？ 5. 通过实验、说明你所观察到的根切现象是怎样的？是由于什么原因？根切现象发生在基圆内还是发生 在基圆之外？避免根切的方法有哪些？
“渐开线齿轮范成原理”实验报告 年月日 班级姓名指导教师 一、原始数据 齿条刀具基本参数 被加工齿轮的参数 参数 m 分度圆直径d=mm G 陆 组别 20 20° 1 0.25 2-d 齿数 二、齿轮几何参数计算 序 计算结果 结果比较 标准齿正变位负变位正变位负变位 号 项目名称 计算公式 轮 1 最小变位系数 &min=睹Zn-2 Zmin 2 实取变位系数 X 3 分度圆半径 4 基圆半径 1 mcos a 5 齿顶高 点2=®+刘洲 6 齿根高 h,=(aa+c*-x刈m 7 全齿高 h=hathf 8 齿顶圆半径 Ya=r+ha 9 齿根圆半径 If=1-hf 10 份度圆周节 t=m 11 分度圆齿厚 8-m+2m 12 分度圆齿槽宽 g=1-5 13 齿顶圆齿厚 a=28
“渐开线齿轮范成原理”实验报告 年 月 日 班级 姓名 指导教师 一、原始数据 齿条刀具基本参数 被加工齿轮的参数 参数 组别 m 分度圆直径 d= mm A 20 1 0.25 齿数 二、齿轮几何参数计算 序 号 项目名称 计算公式 计算结果 结果比较 标准齿 轮 正变位 负变位 正变位 负变位 1 最小变位系数 2 实取变位系数 X 3 分度圆半径 4 基圆半径 5 齿顶高 6 齿根高 7 全齿高 8 齿顶圆半径 9 齿根圆半径 10 分度圆周节 11 分度圆齿厚 12 分度圆齿槽宽 13 齿顶圆齿厚
-2ra(ivaa-ina） 14 基圆齿厚 Sb =Scosa +dbinva 注：在结果比较栏，尺寸比标准齿轮大的填入”+”号，小的填入”-”号，一样的填入”0” 三、附绘制的齿廓图（注上有关的尺寸） 四、思考题讨论
14 基圆齿厚 注：在结果比较栏，尺寸比标准齿轮大的填入“ + ”号，小的填入“ - ”号，一样的填入“ 0 ” 三、附绘制的齿廓图（注上有关的尺寸） 四、思考题讨论
实验三：带传动 一、概述 带传动实验台是小型化教学实验设备系列产品之一，它具有体积小、直观性强，便于学生动手操作等特 点。 实验台动力采用直流调速电动机，用可控硅进行无级调速，直流发电机和一组灯泡作为负载。单相交流 电(220v)作为电源，即可进行实验。 实验台可以进行以下实验： 1、分析带传动中初拉力对其传动能力的影响： 2、使学生掌握扭矩、效率等机械量的测量方法。 二、实验台的结构及工作原理 (一)实验台的结构 实验台结构如图一所示： 23456 7 8 91012 13 8 14 15 18 16 图一实验台结构示意图 1一一砝码2一一主动轮测力杠杆3一一百分表4一一主动轮弹簧系数标定盘5一一电动机6一一 主动轮7一一主动轮转速计8一一从动轮转速计9一一负载灯泡10一一传动带11一一发电机12一一从 动轮13一一从动轮测力杠杆及弹簧系数标定盘14一一从动轮测力百分表15一一测力弹簧16一一实验台 底座17一一负载灯泡开关18一一操作面板19一一滑动支架 传动带10装在主动带轮6和从动带轮12上，它们分别装在直流电动机5和直流发电机11的主轴 上，直流电动机和直流发电机均由一对可转动的滚动轴承悬架支承起来，其定子均可绕轴线任意摆动，在定子 上分别装有测力杠杆2和百分表3以测量其工作转矩。直流电动机安装在滑动支架上，在砝码1重力用下使 发电动机向左移动，传动带被张紧产生予拉力，直流电动机、发电机的主轴转速由光电测速计7和8自动显 示，直流发电机工作负载用灯泡9的开关17制，以改变发电机的输出大小
实验三：带传动 一、概述 带传动实验台是小型化教学实验设备系列产品之一，它具有体积小、直观性强，便于学生动手操作等特 点。 实验台动力采用直流调速电动机，用可控硅进行无级调速，直流发电机和一组灯泡作为负载。单相交流 电（ 220v ）作为电源，即可进行实验。 实验台可以进行以下实验： 1 、分析带传动中初拉力对其传动能力的影响； 2 、使学生掌握扭矩、效率等机械量的测量方法。 二、实验台的结构及工作原理 （一）实验台的结构 实验台结构如图一所示： 图一实验台结构示意图 1 ——砝码 2 ——主动轮测力杠杆 3 ——百分表 4 ——主动轮弹簧系数标定盘 5 ——电动机 6 —— 主动轮 7 ——主动轮转速计 8 ——从动轮转速计 9 ——负载灯泡 10 ——传动带 11 ——发电机 12 ——从 动轮 13 ——从动轮测力杠杆及弹簧系数标定盘 14 ——从动轮测力百分表 15 ——测力弹簧 16 ——实验台 底座 17 ——负载灯泡开关 18 ——操作面板 19 ——滑动支架 传动带 10 装在主动带轮 6 和从动带轮 12 上，它们分别装在直流电动机 5 和直流发电机 11 的主轴 上，直流电动机和直流发电机均由一对可转动的滚动轴承悬架支承起来，其定子均可绕轴线任意摆动，在定子 上分别装有测力杠杆 2 和百分表 3 以测量其工作转矩。直流电动机安装在滑动支架上，在砝码 1 重力用下使 发电动机向左移动，传动带被张紧产生予拉力，直流电动机、发电机的主轴转速由光电测速计 7 和 8 自动显 示，直流发电机工作负载用灯泡 9 的开关 17 制，以改变发电机的输出大小
(二)工作原理 电动机的动力经过传动带10带动发电机转动，由于电动机在排斥性电磁力矩作用下，定子机壳和转子 产生相反方向的翻转，发电机在吸附性电磁力矩作用下，定子和转子同向翻转。其电动机翻转转矩由测力杠杆 2、3、4测出，测量原理如图二所示。 5 6 3 8 图二测量原理图 1一弹簧座2一测力弹簧3一力臂4一百分表5一弹簧系数标定盘及力矩支点6一电动机7一轴承 座8一活动支架 支反 R=K△ 式中：K一为测力弹簧片刚性系数（见实验台标签）(N/格) 凸一为测力杠杆百分表读数（格） 故转矩T=LR=LK△(N.m) 式中：L为转子中心到杠杆压头的距离. 所以主动带轮的驱动转矩 工为 =(m( 从动轮的负载转矩 T2为：
（二）工作原理 电动机的动力经过传动带 10 带动发电机转动，由于电动机在排斥性电磁力矩作用下，定子机壳和转子 产生相反方向的翻转，发电机在吸附性电磁力矩作用下，定子和转子同向翻转。其电动机翻转转矩由测力杠杆 2 、 3 、 4 测出，测量原理如图二所示。 图二 测量原理图 1 —弹簧座 2 —测力弹簧 3 —力臂 4 —百分表 5 —弹簧系数标定盘及力矩支点 6 —电动机 7 —轴承 座 8 —活动支架 支反力 (N) 式中： K —为测力弹簧片刚性系数（见实验台标签）（ N/ 格） —为测力杠杆百分表读数（格） 故转矩 T=LR=LK (N.m) 式中： L 为转子中心到杠杆压头的距离 . 所以主动带轮的驱动转矩 为： (N.m) (1) 从动轮的负载转矩 为：
