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作者：PanHongliang
认知实验
一、实验目的
1．了解机器的组成原理，加深对机器总体的感性认识。仅供个人学习
2．了解机器中常用机构的结构、类型、特点及应用。
3．了解常用的机械零件的结构、类型、特点和应用，对其具有感性认识。
二、实验仪器设备
机械原理和机械设计展示柜
三、实验内容与步骤
1．参观实验室中机械原理展示柜，主要了解机构的组成、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系机构、间歇机构和一些常见机构的组合。
2．参观实验室中机械设计展示柜，主要了解常用的机械零件如齿轮、蜗杆蜗轮、螺栓联接、带传动、链传动、联轴器、轴和轴承等。
四、思考题
1．机器是由什么组成？机构是由什么组成？什么是运动副？
2．铰链四杆机构有哪三种基本类型？铰链四杆机构可以演化为哪些其他四杆机构？
3．凸轮机构是如何分类的？可以分为哪些类型？ 4．齿轮机构根据齿形可以分为哪些类型？
5．轮系有哪些类型？轮系有哪些功用并列举应用实例？ 6．螺栓联接的基本类型有哪些？螺纹的种类有哪些？ 7．带传动和链传动有什么特点？ 8．常见的滚动轴承的类型有哪些？
机构运动简图的绘制
一、实验目的
1．熟悉并掌握机构运动简图绘制的原理和方法，学会根据实际机械和模型绘制机构运动简图的技能。
2．加深和巩固机构自由度的计算方法，并判断机构是否具有确定运动。
二、实验仪器设备
各类机构模型及实物机械（如：内燃机模型，缝纫机模型等）；
三、实验原理
由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关。因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号（见教科书或《机械设计手册》中有关“常用构件和运动副简图符号”的规定）来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特征。
四、实验内容与步骤
1．以内燃机模型为例，绘制内燃机的机构运动简图。确定组成机构的构件数：缓慢转动机器，沿着运动传递的线路仔细看清各构件间的相对运动（注意：有些相互连接构件间的相对运动非常微小），从而确定组成机构的构件数目。
2．确定运动副的类型：根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动特点，确定各个运动副的类型。
3．选定视图平面：一般选择与多数构件运动平面平行的平面为视图平面。 4．绘制机构示意图的草图：凭目测在草稿纸上徒手按规定的运动副代表符号，从原动件开始，按各构件的连接次序，用简单的线条代表构件，逐步画出机构示意图的草图。
5．计算机构的自由度数，并判断机构是否具有确定的运动。
6．测量机构运动尺寸：对转动副测量回转中心间的相对尺寸，对移动副测量导路方向线和与其有关的其他运动副间的相对尺寸。
7．选取适当的比例尺，并按照该比例尺绘制内燃机的机构运动简图。 8．选取实验室中其他任意的机械或实物模型，重复上述步骤绘制另一机构运动简图，并计算其自由度，判断机构是否具有确定的运动。（该模型可以忽略尺寸和比例）
五、数据处理与分析
1．绘制内燃机模型的机构运动简图，计算其自由度，并分析其是否具有确定的运动。
2．任意选取实验室的机械或实物的模型绘制其机构运动简图，计算自由度，并分析其是否具有确定的运动。（可以忽略尺寸和比例）
六、思考题
1．一个正确的“机构与动简图”应能说明那些内容？ 2．怎样选择机构运动的平面才是正确的？
减速器拆装实验
一、实验目的
1．熟悉、了解二级圆柱齿轮减速器的结构。
2．了解二级圆柱齿轮减速器中各零件作用，结构形状及装配关系。 3．加深了解轴承部件的结构。 4．初步了解反求的设计思想。
二、实验仪器设备
1．二级圆柱齿轮减速器
2．活动扳手，300mm钢板尺，游标卡尺，内、外卡钳
三、实验内容与步骤
1．观察了解二级圆柱齿轮减速器的外部形状，判断传动方式，级数，输入输出轴，观察有哪些箱体附件，各起什么作用。
2．拧下端盖及箱盖与底座联接螺栓，拨出定位销，借助起盖螺钉打开减速器箱盖。
3．边拆卸边观察，并就箱体形状，轴系定位固定，润滑密封方式。箱体附件（如：通气塞，游标，油塞，起盖螺钉，定位销等）的结构作用，位置要求和零件材料等进行分析。
4．测量各种螺钉的直径和长度，（1）地脚螺钉直径，（2）轴承旁连接螺栓，（3）箱盖与箱座凸缘连接螺栓。通过测量对不同地方应选择多大的螺栓有个感性认识。观察螺钉扳手回旋空间尺寸，孔的大小，深度，加工方法，比较一下不同位置的螺栓直径及作用，放松形式。
5．测量箱体有关尺寸，观察铸造箱体拨模斜度，加强筋的位置与作用，吊钩位置，以及箱体结构工艺性要求。
6．了解轴承部件的安装，拆卸，固定，调整对结构要求，并绘制轴承部件草图，（轴承部件包括轴，轴承，轴承端盖，调整垫片，密封圈，档油板等）。注意观察轴的结构，阶梯变化，轴上零件的轴向和周向固定方式以及各级轴承选用
区别。
7．测量齿轮的参数，并用反求设计的思想对齿轮参数进行修正。 8．在上述各个尺寸测量的过程中，注意利用反求工程的思想进行设计和测量。
9．完成减速器装配：将各传动轴装入箱座内，（检查是否有无安装上的零件），确定无误后盖上箱盖，插入定位销，装上联接螺栓及轴承盖。
四、数据处理与分析
1．绘制二级圆柱齿轮减速器的传动示意图。 2．将各测得的结果填入表格内。
齿轮传动数据
名称 中心距 法面模数 压力角 螺旋角 齿轮齿数 Z2 d1(mm) 分度圆直径 d2(mm) 传动比 总传动比 i in 箱体参数数据
序号 1 2 3 4 5 名称 箱座壁厚 箱盖凸缘厚度 箱座凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓间距 符号 δ b b1 df S1 尺寸（mm） 代表符号 a(mm) mn(mm) α β Z1 高速级 低速级 6 7 8 9 10 箱盖与箱座联接螺栓直径 观察孔螺钉直径 下箱体肋板厚度 上箱体肋板厚度 输入轴轴承压盖外径 d d2 m m1 D0 五、思考题
1．轴上零件是如何定位和固定的？
2．箱体的中心高度的确定应考虑哪些因素？ 3．减速器中哪些零件需要润滑？如何选择润滑剂？
4．如何选择减速器主要零件的配合与精度？如齿轮、联轴器与轴的配合，滚动轴承与轴及箱体孔的配合。
带传动效率实验
一、实验目的
1．了解带传动实验台的组成和工作原理。 2．观察带传动中的弹性滑动和打滑现象。 3．作出带传动的效率曲线和滑动曲线。
二、实验仪器设备
智能带传动实验台
三、实验原理
打滑现象是带传动主要特点之一，且负载越大打滑越明显，其直接影响带传动的效率，因此，通过实验观察带传动在不同负载下的打滑现象和传动效率。
实验台机械部分，有两台直流电机组成。其中一台为原动机，另一台则作为负载的发电机，每按一下“加载”按键，使发电机负载逐步增加。两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1（主动电机力矩）、T2（从动电机力矩）迫使拉钩作用于拉力传感器，检测T1、T2信号，并在面板上显示出来。主动轮n1和被动轮n2由转速传感器，并在面板上显示。由此可算出带传动效率η和滑动系数ε：
四、实验内容与步骤
1．挂上砝码，对带传动施加预拉力。
2．接通电源，并按一下“清零”键，待力矩显示为“0”后。顺时针旋转调旋钮，电机由起动，逐渐增速，同时观察面板上主动轮转速显示，当主动电机转速达到预定转速时（建议预定转速为1200～1300 转/分左右），停止转速调节。记录面板上的主动轮转速、主动轮转矩，从动轮转速、从动轮转矩。
3．按“加载”键一次，第一个加载指示灯亮，再调节“电机转速”微调旋钮，尽可能使电机转速与设定转速一致，待显示基本稳定后记下主、被动轮的转矩及转速值。
4．重复上述操作，直至7个加载指示灯亮，记录下八组数据。
5．实验结束后，将实验台电机调速电位器开关关断，关闭实验机构的电源。
五、数据处理与分析
1．实验数据
实验数据
序号 主动轮 从动轮 传动效率η% 转速n1 1 2 3 4 5 6 7 8 力矩T1 被动轮n2 力矩T2 滑动系数ε% 2．绘制滑动曲线ε一T2和传递效率曲线η一T2
六、思考题
1．为什么开始时效率低？您对此现象作何解释？
2．你认为这次实验结果理想吗？如果不理想，那么你认为问题可能出现在哪里？请写出得出这个结论的理由
齿轮范成实验
一、实验目的
1．掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓的基本原理；观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形成过程。
2．了解渐开线齿轮产生根切和齿顶变尖现象的原因及用变位修正来避免根切的方法。
3．分析、比较标准齿轮和变位齿轮的异同。
二、实验仪器设备
1．齿轮范成仪；
2．圆规，三角尺，剪刀，铅笔，Φ220圆形绘图纸一张（学生自备）等常用绘图工具；
三、实验原理
范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的一种方法。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮胚，二者对滚时，如同一对齿轮互相啮合传动一样。同时刀具还沿轮胚的轴向做切削运动，最后在轮胚上被加工出来的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。为了看清楚齿廓形成的过程，可以用图纸做轮胚。在不考虑切削和让刀运动的情况下，刀具与轮胚对滚时。刀刃在图纸上所印出的各个位置的包络线，就是被加工齿轮的齿廓曲线。目前生产中大量使用渐开线齿廓，故刀具齿廓必然亦为渐开线。为了逐步地再现上述加工中刀刃在相对轮胚每个位置形成包络线的详细过程，通常采用齿轮范成仪来实现。
四、实验内容与步骤
1．被加工齿轮的模数m=20mm，z=8和变位系数分别为X1=﹢0.5，X2=—0.5，分别计算其分度圆、基圆、齿顶圆与齿根圆半径等参数，填入实验报告表内。（表5-1）
2．将圆形绘图纸分成三等份，并轻轻画出各自的角平分线；再画出分度圆、
基圆及各自的齿顶圆与齿根圆，其参数及尺寸应分别标注清楚。
3．将绘制好的齿坯装在圆盘上，并压在齿条刀具下后用压环螺母固定。 4．松开齿条刀具上的锁紧螺钉，调整刀具径向位置，使刀具的节线与齿坯分度圆相切，拧紧锁紧螺钉。
5．将齿条刀具推至左边（或右边）极限位置，用笔在轮坯上画出齿条刀具的齿廓曲线，然后向右（或左）每次移动刀具2～3mm画一次刀具齿廓曲线，直到绘出2～3个完整的齿廓为止。这些齿廓的包络线即为标准渐开线齿轮的齿廓。
6．调整刀具径向位置，与上一步骤类似，使齿条刀具的分度线相对于绘制标准齿轮的位置下移10mm距离（正变位）或上移10mm距离（负变位），分别绘制正变位和负变位齿轮的齿廓。
五、数据处理与分析
1．原始数据
m= 20mm，α=20°，h*a=1，c*=0.25，z=8 2．齿轮几何参数计算
表5-1齿轮几何参数计算
计算结果 工程 分度圆半径 变位系数 变位量 基圆半径 齿顶圆半径 齿根圆半径 计算公式 标准齿轮 r=mz/2 / x·m rb=mzcosα/2 ra=mz/2+ham+xm rf=mz/2-ham-c*m+xm **正变位齿轮 负变位齿轮 3．粘贴绘制后的齿廓曲线图纸。
六、思考题
1．通过实验，说明根切现象是什么原因引起的？如何避免根切？ 2．比较用同一条齿条刀具加工出来的标准齿轮和变位齿轮的几何参数：m、α、r、ra、rb、rf、ha、hf、h、p、s、e中哪些变了？哪些没变？为什么？
齿轮效率实验
一、实验目的
1．了解封闭（闭式）齿轮传动实验台的结构特点和工作原理。 2．在封闭齿轮传动实验台上测定齿轮的传动效率。
二、实验仪器设备
CLS-II型齿轮传动实验台
三、实验原理
1．封闭功率流方向的确定
由实验台原理图可知，实验台空载时，悬臂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上一定载荷之后，悬臂齿轮箱会产生一定角度的翻转，这时扭力轴将有一力矩T9 作用于齿轮（其方向为顺时针），万向节轴也有一力矩T9′用于齿轮9′（其方向也顺时针，如忽略磨擦，T9′=T9）。当电机顺时针方向以角速度ω转动时，T9 与ω的方向相同，T9ˊ与ω方向相反，故这时齿轮9为主动轮，齿轮9ˊ为从动轮，同理齿轮 5ˊ为主动轮，齿轮5为从动轮，封闭功率流的大小为：
Pa=T9N9/9550=P9ˊ(KW)
该功率流的大小决定于加载力矩和扭力轴的转速，而不是决定于电动机。电机提供的功率仅为封闭传动中损耗功率，即：P1=P9-P9η总
故η总=（P9-P1）/P9=（T9-T1）/T9 单对齿轮η=[（T9- T1）/ T9]1/2 2．封闭力矩T9的确定
当悬臂齿轮箱杠杆加上载荷后，齿轮9，齿轮9‘就会产生扭矩，其方向都是顺时针，对齿轮9‘中心取矩，得到封闭扭矩T9：
T9=WL/2（N·m）
W—所加砝码重力（N） L—加载杠杆长度
L=0.3m
平均效率为：（本实验台电机为顺时针）
η=[（T9- T1）/ T9]1/2
T1—电机输出转矩（电测箱输出转矩显示值）
四、实验内容与步骤
1．打开电源前，应先将电动机调速旋钮逆时针轻旋到头，避免开机时电动机突然启动。
2．打开电源，按一下“清零键”进行清零，此时，转速显示“0”，电动机转矩显示“.”，说明系统处于“自动校零”状态，校零结束后，转矩显示为“0”。
3．在保证卸掉所有加载砝码后，调整电动机调速旋纽，使电动机转速为600r/min.
4．在砝码吊篮上加上第一个砝码，并微调转速使其始终保持在预定转速（600r/min）左右，在待显示稳定后（一般调速或加载后，转速和转矩显示值跳动2-3次即可达到稳定值），记录输出转速和转矩的数值。
5．在砝码吊篮上加上第二个砝码，从复上述操作并记录输出转速和转矩的数值。
6．重复上述操作，直至加上8个砝码，记录相应数值，实验结束。 7．记录下各组数据后，应先将电机转速慢慢调速至零，然后卸去砝码，再关闭实验台电源。
8．由记录数据，作出齿轮传动的传动效率η- T9曲线。
五、数据处理与分析
1．实验数据
实验数据
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 砝码重量W 10N 20N 30N 40N 50M 60N 70N 80N 转速n 电机转矩T1 负载力矩T9 齿轮效率η 2．绘制传动效率（η-T9）曲线
六、思考题
1．哪些因素影响齿轮传动的效率？加载力矩的测量中存在哪些误差？
机械设计综合实验
一、实验目的
1、熟悉并掌握轴、轴上零件的结构开关及功用、工艺要求和装配关系； 2、并掌握轴及轴上零件的定位与紧固方法；
3、了解轴承的类型、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。
二、实验仪器设备
轴承装置及轴系结构设计分析实验箱。
三、实验内容与步骤
1、了解实验箱零件，构思轴系结构的配置方案 （1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；
（2）确定支承轴向固定方向（两端固定：一端固定、一端流动）； （3）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封要求； （4）考虑轴上零件的定位与紧固，轴承间隙调节等问题； （5）绘制轴系结构方案示意图。 2、组装轴系部件
根据轴系结构方案，从实验箱中选择取合适零件并组装成轴系部件，检查所设计组装的轴承装置是否正确。
3、绘制轴系结构草图。
4、分析所设计的轴系结构的特点。
5、重复上述步骤，至少设计2个不同的轴系结构。
六、数据处理与分析
所设计的轴系结构的草图和实物照片附图。
七、思考题
分析你所设计的轴系结构的优缺点。
版权申明
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