機械設計基礎實驗指導書2013

1、實 驗 報 告課程名稱：精密機械設計基礎班 級學 號姓 名實驗一 百分表拆裝與結構分析一、實驗類型：綜合適用專業(yè)：測控技術與儀器二、實驗目的了解鐘表式百分表的結構及工作原理。熟悉課堂所學的導軌、齒輪、支承、彈性元件和示數(shù)裝置等零部件在儀器儀表中的應用及基結構特點。掌握儀表拆裝的基本技能及常用工具的使用。三、實驗內容百分表的拆卸。百分表的安裝及調整。結構分析。實驗用設備儀器及材料百分表一塊。小螺絲刀及表起子、鑷子。毛刷、酒精、鐘表油。起針鉗、培養(yǎng)皿。實驗原理圖四、實驗方法及步驟注意事項：1、實驗前要認真閱讀實驗指導書；2、不要求拆的地方不得隨意拆卸；3、拆下的零件要輕拿輕放在塑料合內，防止丟失和

2、損壞。尤其要注意測力彈簧、游絲和指針。百分表的拆卸順序：用小螺絲刀旋下百分表后蓋上的三個固定螺絲釘，取下后蓋，觀察其內部結構，分析每個零件的作用。先取下測力彈簧、杠桿、滑輪，以防丟失。將伸向表蓋外圈的鐵片的壓緊螺絲釘擰松后，將它向機心方向撥動，然后翻轉百分表，取下外圈。和下面的弧形彈簧（易丟失）。取下大小指針（易丟失）、內表盤、圓環(huán)彈簧片。從表的正面旋下三個螺絲釘，將殼體與座板分開。取下測桿上的測帽及限位螺絲釘、限位塊及防轉導軌上的螺絲釘，取下導軌和防震彈簧，抽出測桿，取出限位塊和齒條。旋下齒輪Z1的上軸承板固定螺絲釘，取下Z1和軸承板，觀察Z1的齒形和齒數(shù)。注意：不要拆卸大軸承板及其相連的齒

3、輪和游絲。百分表安裝：可按與拆卸步驟相反的順序安裝。（1）安裝下支撐板（底板）時，應使游絲預緊/2；（2）安裝下支撐板時，應保證齒條與齒輪嚙合的齒側間隙；（3）裝指針時，應保證對指針位置的要求。裝表質量檢查：1、測桿移動需靈活，無卡滯現(xiàn)象；2、當測桿在自上狀態(tài)時，指針應位于測量桿軸線上方15-25個分度內。轉數(shù)指針對刻度盤時，大指針應位于測量桿軸線上方10個分度內。3、檢查游絲是否預緊。4、齒條與齒輪嚙合的齒側間隙應在0.01-0.06毫米之間。五、實驗結果分析：分表中游絲的作用是什么？游絲應如何安裝？防震彈簧如何起到防震作用？3、百分表在下述各處采用了什么聯(lián)接形式？（1）片齒輪與軸；（2）導

4、軌與殼體；（3）防塵帽與殼體；（4）指針套與齒輪軸；（5）測頭鋼球與測頭；4已知百分表中齒輪Z1=20，Z2=120，中心輪Z3=12，大齒輪Z4=120，根據百分表的傳動要求，計算出齒輪的模數(shù)。是不是標準模數(shù)？為什么選取這樣的模數(shù)？實驗二 齒輪范成原理一、 實驗目的：掌握范成法制造漸開線齒輪的基本方法；了解漸開線齒輪產生根切想象的原因和避免根切的方法。二、 實驗內容：1描繪切削標準齒輪齒廓2描繪切削變位齒輪齒廓三、實驗用設備儀器及材料：齒輪范成儀，繪圖工具等。四、實驗原理圖：010101010012345678五、實驗方法及步驟：在齒輪范成儀上固定齒坯，在上面畫好齒頂圓、分度圓、齒根圓；調解

5、齒條刀具的位置，使齒條刀具的分度線和齒坯的分度圓相切；將刀具移動到最左邊，在齒坯上用鉛筆描下齒條的齒廓；將齒條向右移動一個不大的距離，在用鉛筆描下齒條的齒廓，直到在齒坯上出現(xiàn)23個完整的齒廓形狀為止。2正變位齒輪：根據公式求出移距系數(shù)，得到移距量；將齒坯逆時針轉120度按移距值調整刀具；按前述方法繪制2-3個正變位齒輪齒廓。六、實驗結果分析：表1 原始數(shù)據：項目模數(shù)m壓力角ha*C*齒數(shù)z數(shù)值單位mm度mm個表2 計算數(shù)據項目單位計算公式計算結果標準齒輪正變位齒輪標準齒輪正變位齒輪分度圓半徑mmr =mz/2基圓半徑mmmzcos/2頂圓半徑mmm(z+2ha*)/2根圓半徑mmm(z-2(h

6、a*+c*)/2最小移距系數(shù)Xmin=ha*(17-z)/17實取移距系數(shù)移距值mm表3 實驗結果比較項目齒厚S齒間寬e周節(jié)p齒頂厚Sa分度圓直徑d齒頂圓直徑da齒根圓直徑df標準齒輪正變位齒輪實驗三直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定與分析一、 實驗目的1掌握應用普通游標卡尺和公法線千分尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法。2進一步鞏固并熟悉齒輪各部分名稱、尺寸與基本參數(shù)之間的關系及漸開線的性質。二、實驗內容測定一對相嚙合的漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)，并判別它是否為標準輪。對非標準齒輪，求出其變位系數(shù)。三、實驗設備和工具1齒輪;2游標卡尺，公法線千分尺;3漸開線函數(shù)表(自備);4計算器(自備)四、實驗

7、原理及步驟漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有：齒數(shù)Z、模數(shù)m、分度圓壓力角齒頂高系數(shù)h*a、徑向間隙系數(shù)C*等。本實驗是用游標卡尺和公法千分尺測量，并通過計算來確定齒輪的基本參數(shù)。1確定齒數(shù)z齒數(shù)z可直接從被測齒輪上數(shù)出。2確定模數(shù)m和分度圓壓力角a在圖1中，由漸開線性質可知，齒廓間的公法線長度與所對應的基圓弧長相等。根據這一性質，用公法線千分尺跨過n個齒，測得齒廓間公法線長度為Wn，然后再跨過n+1個齒測得其長度為。由圖51可知式中，Pb為基圓齒距， (mm)，與齒輪變位與否無關。為實測基圓齒厚，與變位量有關。由此可見，測定公法線長度和后就可求出基圓齒距Pb，實測基圓齒厚Sb，進而可確定出齒輪的

8、壓力角a、模數(shù)m和變位系數(shù)x。因此，準確測定公法線長度是齒輪基本參數(shù)測定中的關鍵環(huán)節(jié)。圖1 公法線長度測量（1）測定公法線長度和首先根據被齒輪的齒數(shù)Z，按下列公式計算跨齒數(shù)。式中：a 壓力角；z 被測齒輪的齒數(shù)我國采用模數(shù)制齒輪，其分度圓標準壓力角是20°和15°。若壓力角為20°可直接參照下表確定跨齒數(shù)n。z121819272836374546545563647273818290n2345678910公法線長度測量按圖1所示方法進行，首先測出跨n個齒時的公法線長度。測定時應注意使千分尺的卡腳與齒廓工作段中部附近相切，即卡腳與齒輪兩個漸開線齒面相切在分度圓附近。為

9、減少測量誤差，值應在齒輪一周的三個均分位置各測量一次，取其平均值。為求出基圓齒距Pb，還應按同樣方法量出跨測n+1齒時的公法線長度。（2）確定基圓齒距Pb，實際基圓齒厚SbPb=Sb=Wn-(n-1)Pb（3）確定模數(shù)m和壓力角根據求得的基圓齒距Pb，可按下式計算出模數(shù)：m=Pb/(cos)由于式中可能是15°也可能是20°，故分別代入計算出兩個相應模數(shù)，取其最接近于標準值的一組m和。3測定齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df及計算全齒高h為減少測量誤差，同一數(shù)值在不同位置上測量三次，然后取其算術平均值。當齒數(shù)為偶數(shù)時，da和df可用游標卡尺直接測量，如圖2所示。當齒數(shù)為奇數(shù)時，

10、直接測量得不到da和df的真實值，而須采用間接測量方法，如圖3所示，先量出齒輪安裝孔值徑dk，再分別量出孔壁到某一齒頂?shù)木嚯xH1，和孔壁到某一齒根的距離H2。則da和df可按下式求出；齒頂圓直徑da da= dk+2H1 (mm) 齒根圓直徑df df= dk+2H2(mm)計算全齒高h奇數(shù)齒全齒高h h=H1-H2 (mm)偶數(shù)齒全齒高hh=( da- df) (mm)圖2偶數(shù)齒測量 圖3奇數(shù)齒測量6確定h*a、C*由于按實側，計算所得的da，df，h值中包含有（h*a、C*）、加工誤差，而加工允差為負值，所以da，df，h的設計值大于實測值。h=+(加工誤差)（2h*aC*）m由實測h，m

11、且h*a，C*為標準值正常齒ha*=1， C*短齒 ha*， C*將上面兩組ha*和C*代入公式，求出的h與最接近的一組就是所求的ha*,C*值。7計算核對齒輪的設計幾何尺寸根據確定的Z，m，ha*，C*就可算出標準齒輪幾何尺寸。五、思考題1、測量公法線長度時，游標卡尺卡腳放在漸開線齒廓工作段的不同位置上（但保持與齒廓相切），對測量結果有無影響，為什么？2、同一模數(shù)、齒數(shù)、壓力角的標準齒輪的公法線長度是否相等？基圓齒距是否相等？為什么？六、實驗報告表1 測量數(shù)據記錄表項目符號單位測量用公式圓周三均分處測量值平均測量值123齒數(shù)Z個跨齒數(shù)n個公法線長度mm公法線長度mm孔壁到齒頂距H1mm孔壁到

12、齒根距H2mm孔內徑dkmm頂圓直徑 damm根圓直徑 dfmm全齒高 hmm基圓齒距Pbmm基圓齒厚Sbmm齒頂高系數(shù)ha*徑向間隙系數(shù)C*表2 基本幾何參數(shù)計算 (理論計算值，按書上公式計算)項目符號單位計算公式計算結 果實算值標準值模數(shù)mm=Pb/(cos)壓力角度（直接寫值到標準值）基圓齒距Pbmmm·cos分度圓直徑dmm齒頂圓直徑dammm(z + 2 ha*)齒根直徑dfmmm(z - 2 (ha*+c*)全齒高hmmm(z - 2 (ha*+c*)寫出模數(shù)和壓力角確定過程：寫出齒頂高系數(shù)和徑向間隙系數(shù)確定過程：實驗四 機構運動簡圖測繪實驗一、實驗目的1.初步掌握根據實

13、際機器或機構模型繪制機構運動簡圖的技能。2.驗證和鞏固機構自由度的計算方法。3.通過實驗機構的比較，鞏固對機構結構分析的了解。二、實驗設備和工具1.若干個機器和機構模型；2.自備三角尺、圓規(guī)、鉛筆、稿紙等。三、實驗原理機構的運動簡圖是工程上常用的一種圖形，是用符號和線條來清晰、簡明的表達出機構的運動情況，使人看了對機器的動作一目了然。在機器中各種機構盡管它們的外形和功用各不相同，但只要是同種機構 其運動簡圖都是相同的。機構的運動僅與機構所具有的構件數(shù)目和構件所組成的運動副的數(shù)目、類型、相對位置有關。因此在繪制機構運動簡圖時，可以不考慮構件的復雜外形，運動副的具體構造，而用簡單的線條和規(guī)定的符號

14、(參看附表GB4460)來代表構件和運動副，并按一定的比例尺寸表示各運動副的相對位置，畫出能準確表達機構運動特性的機構運動簡圖。四、實驗方法和步驟1.選擇58種機構模型和機器，(根據不同專業(yè)要求，規(guī)定必畫模型，選畫模型)。2.選好模型后緩慢地轉動被測的機器或模型，從原動件開始觀察機構的運動，認清機架，原動件和從動件。3.根據運動傳遞的順序，仔細分析相互連接兩構件間的接觸方式及相對運動形式，確定組成機構的構件數(shù)目及運動副類型和數(shù)目。4.合理選擇投影面，一般選擇能夠表達機構中多數(shù)構件的運動平面為投影面。5.繪制機構的運動簡圖的草圖。首先將原動件固定在適當?shù)奈恢?，（避開構件之間重合）大致定出各運動副

15、之間的相對位置，用規(guī)定的符號畫出運動副，并用線條連接起來，然后用數(shù)字1、2、3及字母A、B、C分別標注相應的構件和運動副，并用箭頭表示原動件的運動方向和運動形式，量出機構對應運動副間的尺寸，再將草圖按比例畫入實驗報告中。6.計算自由度，并與實際機構對照，觀察原動件數(shù)與自由度是否相等；計算公式：7對機構進行結構分析，并判斷機械的級別。8舉例繪制如圖31(a)所示的小型壓力機的機構運動簡圖。(a) 圖 (b)【解】該小型壓力機的工作原理是電機帶動偏心輪1作順時針轉動，通過構件2、3將主運動傳給構件4；同時另一路運動自與偏心輪1固聯(lián)的齒輪1輸出，經齒輪8及與其固聯(lián)的槽型凸輪8，傳遞給構件4；兩路運動經構件4合成，由滑塊6帶動壓頭7作上下移動，實現(xiàn)沖壓工藝動作。顯然該壓力機的機架是構件0，原動件為組件1-1，其他為從動件。仔細觀察各連接構件之間的相對運動特點后可知，構件0和1(1)、1和2、2和3、3和4、4和5、6和7及0和8(8)之間構成轉動副；而構件0和3、4和6及0和7之間構成移動副；高副為1和8、8和5之間形成。選定視圖投影面及比例尺=0.001m/mm,順序確定轉動副A、H和移動副導路D、M的位置，根據原動件1的位置及各桿長等繪出轉動副B、C、E、F、J的位置按規(guī)定符號繪出各運動副(包括高副G、N)及各構件等，最后得到該壓力機的機構運動簡圖，如