实验三 机械原理陈列柜演示实验
一、实验设备：
实验设备JY-10B型机械原理陈列柜
二、实验目的：
1、通过观察机械原理机构陈列柜内典型机构的组成，掌握表示机构各构件的最简单画法及了解构件之间的相对运动关系。
2、掌握用机构运动简图的规定符号正确绘制机构运动简图的方法。 3、掌握机构自由度的计算方法，正确判断机构具有确定运动的条件。
4、了解机构运动简图和机构运动草图的区别以及在机械设计和生产实际中的应用。 5、掌握常见机构的运动
三、实验相关知识点：
1、构件：独立运动单元。
2、运动副：两个构件直接接触组成的可动的联接。 3、高副：两个构件通过点或线接触构成的运动副。 4、低副：两个构件通过面接触而构成的运动副。
5、平面运动副：构成运动副的两个构件之间相对运动为平面运动。 6、空间运动副：构成运动副的两个构件之间相对运动为空间运动。 7、运动链：构件通过运动副的联接而构成的相对可运动的系统。 8、开链：组成运动链的构件未构成首末封闭的系统。 9、闭链：组成运动链的构件构成首末封闭的系统。
10、机构：在运动链中，如果将其某一构件加以固定而成为机架，此时运动链便成为机构。 11、机构运动简图：根据机构的运动尺寸，按一定比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副及常用机构运动简图的代表符号和构件的表示方法将机构的运动传递情况表示出来。这种用以表示机构运动传递情况的简化图形称为机构简图。
12、机构示意图（运动草图）：不严格按比例尺绘制简图，但机件的顺序和相对位置确定。 13、机构具有确定的运动条件：机构自由度等于机构原动件数目。 14、平面机构自由度计算公式：F=3n-（2pl + ph - p’）- F’
n—活动构件数 pl—低副数 ph—高副数 p’—虚约束 F’ —局部自由度
15、复合铰链：m个构件，有（m-1）个转动副。
16、局部自由度：计算自由度时要去除局部自由度数（例如：滚子-1）。
17、虚约束：机构中有些运动副带入的约束，对机构的运动起重复约束的作用，成为虚约束，计算自由度时要去除。
四、实验内容及要求：
观察机械原理机构陈列柜内典型机构的组成，掌握常见机构的运动，每柜中选取绘制两种或三种机构的机构运动简图，并计算其自由度。
1、选择适当的投影面绘图，被挡住部分可用实线绘制。 2、与机构运动分析无关的部分不必绘出。
3、要求用尺规等仪器正式按照比例尺作图，用最简洁的线条依次连接各运动副，使运动副之间的相对位置和距离与实际相符。
4、从原动件开始按顺序标出各构件编号（1、2---）和运动副代号（A、B---），在原动件上标注箭头，表示运动方向。
5、注明活动构件数目、高副和低副数目、虚约束、局部自由度数目，并计算机构的自由度，验证是否与原动件数目相符。
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五、 实验步骤：
1、分析机械的组成情况和运动情况：确定机械是由多少个构件组成？哪个是原动件和机架？哪部分是执行构件和传动部分？
2、沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目； 3、适当地选择运动简图的视图平面；
4、选择适当比例尺，绘制机构运动简图。在原动件上标出代表其转动方向的箭头，并从原动件起，按传动路线标出各构件的编号（1、2、3、······）和运动副的代号(A、B、C、······）。
5、绘制完机构运动简图和计算其自由度后，由指导教师签字认可，方可离去。
六、 注意事项：
1、上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。
2、课堂上只要求画出各机构简图的草图，草图应画在自带的白纸上。
七、思考题：
1、什么是机构运动示意图？什么是机构运动简图？主要区别？ 2、偏心轮、凸轮的主要表示方法？
八、常用运动副的代表符号（参考GB138-74）
参见教材
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实验四 渐开线齿轮范成实验
一、实验目的
1．掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理；
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．分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
二、实验设备和工具
1．CJDJ-B型齿轮范成仪、CQF-B型齿轮范成仪； 2．圆规(自备)； 3．三角尺(自备)； 4．剪刀；
5．绘图纸（规格270毫米?270毫米）； 6．铅笔（HB规格贰支自备）； 7．计算工具（自备）；
三、实验原理和方法
图1 渐开线齿轮范成仪
1．齿轮范成原理简述 范成法又称展开法，共扼法或包络法。范成法加工就是利用机构本身形成的运动来加工的一种方法。对齿轮传动来说，一对互相啮合的齿轮其共扼齿廓是互为包络的。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。加工时其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，它们仍保持固定的角速比传动，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。今若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦必为渐开线。由于在实际加工时，我们是无法明显地看到刀刃在各个位置形成包绍线的过程，若用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．齿轮范成仪的结构
齿轮范成仪所用的刀具模型为齿条插刀，仪器的构造如图1所示。它的结构可看成由轮坯与刀具两部分组成。工作台（图纸托盘1）绕定轴转动，齿轮2带动有齿条的滑架3在水平底座4的水平导向条上作水平移动；齿条刀具5通过螺钉7固定在滑架3上，松开螺钉7可使齿条刀具5作上下移动，实现刀具的变位运动。
当齿条刀具5的中线与被加工齿轮分度圆相切时，此时滑架3的齿条中线与刀具中线重
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合（齿条刀具5上的标尺刻度与滑架3上的零刻度线对准）。推动滑架3时，工作台上的被加工齿轮分度圆与齿条刀具中线作纯滚动，这是切制标准齿轮的状态。
改变刀具5的位置可使刀具中线与滑架3齿条中线分离，即齿条刀具5的中线远离或接近被加工齿轮分度圆，移动的距离为xm可由端部的标度尺上读出，从而可切制变位齿轮。
四、实验步骤
1、按m=20mm、z=8、α=20°、ha*=1、c*=0.25、x=0.6分别计算标准、正变位二种渐开线齿廓的分度圆直径d、齿顶圆直径da 、齿根圆直径df 、基圆直径db，在厚白纸上画出中心线、分度圆、基圆及齿顶圆和齿根圆 （注意：半个圆画标准齿轮的，另半个圆画变位齿轮的）。根据齿轮的齿顶圆大小剪好齿轮轮坯，然后在其中心剪出Ф34mm的圆孔。
2、绘制标准齿轮齿廓
（1）. 将纸质“轮坯”安装到范成仪的圆盘上，使标准齿区正对齿条位置，旋紧螺母用压板压紧圆纸,必须注意对准中心。
（2）. 调节刀具位置，使刀具中线与被加工齿轮分度圆相切，并将齿条刀与滑板固紧。 （3）.将齿条刀推至一边极限位置，依次移动齿条刀（单向移动，每次不超过1mm），并依次用铅笔描出刀具刃廓各瞬时位置，要求绘出两个以上完整齿形。
3、绘制正变位齿轮齿廓
（1） .松动压紧螺母，转动轮坯圆纸，将正变位扇形区正对齿条位置，并压紧圆纸； （2） .将齿条刀中线调整到远离齿坯分度圆xm mm处，并将齿条刀与滑板固紧； （3） .绘制出两个以上完整齿形（重复2（3）步） ，观察此齿形与标准齿形的区别。
五、实验结果
序号 项 目 *??20?ha?1c*?0.25x?0.6计算结果 公 式 标准齿轮 1 分度圆直径d 2 基圆直径db 变位齿轮（x= 0.6） 160 (80) 150.35(75.175) d?mzdb?mzcos? * d a?d?2ham160 (80) 150.35(75.175) 3 齿根圆直径df *da?d?2(ha?x)m110 (55) 134 (67) 4 齿顶圆直径da *df?d?2(ha?c*)m df?d?2(h?c?x)m*a*200 (100) 224 (112) 六、思考题 **(h?c)m？ a1．齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于
2．用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和轮坯之向的相对位置和相对运动有何要求？为
什么？
3．什么叫根切？通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的？是由于什么原因引起的？避免根切的方法有哪些？
4．范成法切出的齿廓曲线全部是渐开线吗?在图上画出其渐开线部分及根切部分。 5．齿轮正变位后，分度圆齿厚增加时，其齿顶圆齿厚是否也相应地增加？ 6．标准齿条型刀具的齿廓与普通齿条相比，有什么不同？
7．能否用?=0?的齿条刀具加工出分度圆上?=20?的渐开线齿轮？为什么？
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实验五 渐开线齿轮基本参数测定与分析实验
实验设备及用具：
l、变位齿轮一对 2、游标卡尺（游标读数值为0.02毫米） 3、渐开线函数表（自备） 4、计算工具(自备)
一、实验目的
1、掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法； 2、了解齿轮基本参数m, ?，ha*，c*，x与基本尺寸之间的关系。
二、 实验内容
每人测量两个齿轮的基本参数m, ?, ha*, c*及x。
三、 实验原理和方法
1、确定齿轮的模数m和压力角?
直齿圆柱齿轮公法线长度的概念：如图所示，若卡尺跨测三个齿时，两个卡脚与两条反向的渐开线相切，两切点之间的连线，就称为跨三个齿的公法线长度，用W3来表示。跨测k个齿时就得到跨k个齿的公法线长度，用Wk来表示。
由渐开线性质和图上可以看出，当跨测三个齿时，
它包含两个基圆齿距和一个基圆齿厚，即 W3=2Pb+Sb
因此当跨测k个齿时， Wk＝(k-1)Pb＋Sb （1） 当跨测k＋1个齿时 Wk＋1＝kPb＋Sb 则 Wk＋1－Wk＝Pb 又因 Pb＝?mcos? 测得Pb，查附表2即可得m和? 跨齿数k可按下式计算 ：
k＝(?/180)z＋0.5 也可查附表1 2、确定齿轮的变位系数
将标准齿轮的Pb和Sb带入式（1）得到跨测k个齿时的公法线长度 Wk＝mcos? [(k－0.5)?＋zinv?]
变位齿轮与标准齿轮的基圆齿距相等，但基圆齿厚不同；将变位齿轮的Sb带入式（1）得到跨测k个齿时的公法线长度
Wk变＝ mcos? [(k－0.5)?＋zinv?]＋2xmsin? ＝ Wk＋2xmsin? 则 x= (Wk变-Wk)/2msin? （2） 3、确定齿轮的齿顶高系数ha* 和顶隙系数C*
?da?d?2ha?d?2(ha?x)m 得： ha??da?d?x或ha?=（da?d）/2m?x （3）
2m?df?d?2hf?d?2(ha?c??x)m 得：c??d?df2m? （4） ?x-ha四、 实验要求
实验课前：认真复习关于齿轮各部分几何尺寸与基本参数的关系；根据实验原理拟定出实验方案，制定好全部测量数据记录表；考虑被测齿轮有加工误差、测量误差，每个数据均应测量三次以上，取其平均值；
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