機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)1前言

機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)是理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的一個(gè)極其重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生加深對(duì)《機(jī)械原理》課程的基本概念、基本理論的理解，從而提高學(xué)生分析和解決問題的能力。每個(gè)實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等。

2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的測(cè)繪與分析漸開線齒輪范成原理漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測(cè)定與分析家用縫紉機(jī)主要機(jī)構(gòu)拆裝實(shí)驗(yàn)平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的測(cè)繪與分析

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^對(duì)實(shí)際機(jī)構(gòu)的模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)測(cè)繪，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的測(cè)繪方法；進(jìn)一步熟悉常用運(yùn)動(dòng)副的代表符號(hào)和鞏固自由度的計(jì)算方法；增進(jìn)對(duì)機(jī)構(gòu)組成原理的了解。

4二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工具機(jī)械模型（如曲柄滑塊泵、曲柄搖塊泵、曲柄搖桿泵、顎式破碎機(jī)、簡易沖床、鉚釘機(jī)構(gòu)等）；尺、筆、橡皮、紙(自備)。

5

從運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)來看機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)僅與組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目、種類以及它們之間的相互位置有關(guān)，而與構(gòu)件的復(fù)雜外形、斷面大小、運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)造無關(guān)，為了簡單明了的表示一個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況、可以不考慮那些與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素(機(jī)構(gòu)外形，斷面尺寸、運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu))。而用一些簡單的線條和所規(guī)定的符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副并按一定的比例表示各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，以表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。

三、實(shí)驗(yàn)原理6常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)7緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件、找出從原動(dòng)件到工作部分的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線。由機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)路線找出構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的種類和數(shù)目。合理選擇投影平面，選擇原則：對(duì)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平面即為投影平面。對(duì)其它機(jī)構(gòu)選擇大多數(shù)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的平面作為投影平面。在草稿紙上徒手按規(guī)定的符號(hào)及構(gòu)件的聯(lián)接順序。逐步畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的草圖，然后用數(shù)字標(biāo)注各構(gòu)件的序號(hào)，用英文字母標(biāo)注各運(yùn)動(dòng)副。四、實(shí)驗(yàn)步驟8仔細(xì)測(cè)量機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸、如回轉(zhuǎn)副的中心距和移動(dòng)副導(dǎo)路間的相對(duì)位置、標(biāo)注在草圖上。在圖紙上任意確定原動(dòng)件的位置、選擇合適的比例尺把草圖畫成正規(guī)的運(yùn)動(dòng)簡圖。比例尺的選定：

式中：

——比例尺(單位：m／mm)

——構(gòu)件的實(shí)際長度(單位：m)

——圖紙上表示構(gòu)件的長度(單位：mm)

9實(shí)驗(yàn)步驟示例

單擊繼續(xù)可觀看實(shí)驗(yàn)步驟演示

10機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制示例一

單擊此處三個(gè)按鈕可觀看破碎機(jī)的工作過程

單擊作圖，光標(biāo)放在圖上可觀看機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制過程

11機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制示例二

單擊運(yùn)動(dòng)或作圖可觀看活塞泵的工作及作圖過程

12機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制示例三

單擊運(yùn)動(dòng)或作圖可觀看螺旋泵的工作及作圖過程

13五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容六、思考題一張正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖應(yīng)包括哪些內(nèi)容？繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)，原動(dòng)件的位置能否任意選擇？是否會(huì)影響簡圖的正確性？機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算對(duì)測(cè)繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖有何幫助？每位同學(xué)至少測(cè)量、分析三個(gè)機(jī)構(gòu)，標(biāo)出機(jī)構(gòu)的名稱；繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，其中一個(gè)簡圖要求按比例繪制，另外幾個(gè)可不按比例繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，可用目測(cè)法使各構(gòu)件大致成比例，以利分析；計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)；最后作出書面報(bào)告。14實(shí)驗(yàn)二漸開線齒輪范成原理

掌握用范成法加工漸開線齒廓的切齒原理，觀察齒廓的漸開線及過渡曲線的形成過程；了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象和齒頂變尖現(xiàn)象的原因及用變位來避免產(chǎn)生根切的方法；分析、比較漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的同異點(diǎn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工具漸開線齒輪范成儀；園規(guī)、剪刀、鉛筆、繪圖紙(自備)。16齒輪與齒條嚙合時(shí)，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)可視為是齒輪分度園沿齒條節(jié)線做純滾動(dòng)。如果將齒條換為齒條刀具，圖紙換為齒坯使它們保持上述相對(duì)運(yùn)動(dòng)，再使齒條刀具沿齒坯軸心線方向作切削運(yùn)動(dòng)就可加工出齒輪，這種方法稱為范成法(滾切法)。加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪：齒條刀具線(模數(shù)線)與被加工齒輪分度園相切。加工變位齒輪：齒條刀具中線與被加工齒輪分度園二者分離。刀具中線相對(duì)齒坯中心外移為正變位，刀具中線內(nèi)移為負(fù)變位。三、實(shí)驗(yàn)原理171.測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具中線上的齒厚（s=pm/2）或齒距（p=pm）計(jì)算出模數(shù)并與標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列相對(duì)照，從而確定刀具的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m。(被加工齒輪的相應(yīng)參數(shù)與刀具一致）2.調(diào)整齒條刀具的刻度線的中線與溜板上的白線對(duì)齊，固定刀具，量出圓盤中心到刀具中線的最短距離，此值即為被加工齒輪的分度圓半徑，根據(jù)量得的分度圓半徑和模數(shù)m計(jì)算出被加工齒輪的齒數(shù)z。(分度圓半徑由范成運(yùn)動(dòng)可事先確定）3.將繪圖紙（φ180）固定在圓盤上，將滑架3推至左邊（或右邊）的極端位置，從左向右（或從右向左）推動(dòng)滑架，每移一個(gè)小的距離（3-4mm），在代表齒坯的圖紙上用鉛筆描下齒條刀具刀刃的位置，直到將滑架推至右邊（或左邊）的極端位置為止。這時(shí)繪制出標(biāo)準(zhǔn)齒輪，觀察有無根切現(xiàn)象。4.按上述位置將齒條刀具退后（即遠(yuǎn)離中心O）—距離xm，然后用同樣的方法畫出相同齒數(shù)、模數(shù)、壓力角的變位齒輪。觀察齒形，有無齒頂變尖現(xiàn)象。5.比較所得標(biāo)準(zhǔn)齒輪和移距變位齒輪的齒厚、齒間、調(diào)節(jié)、頂圓齒厚、基圓齒厚，以及根圓、頂圓、分度圓和基圓的相對(duì)變化特點(diǎn)。四、實(shí)驗(yàn)步驟18加工過程模擬雙擊標(biāo)準(zhǔn)齒輪及正變位可觀看加工過程

19四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容切制m＝15mm、z＝10的標(biāo)準(zhǔn)、正變位（x1＝0.6）漸開線齒廓，兩種齒廓每種都須畫出兩個(gè)完整的齒形，比較這兩種齒廓。判斷所畫齒輪齒廓曲線是否是漸開線，有無根切并指出。分析標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪的基本參數(shù)和幾何形狀哪些相同，哪些不同，為什么?五、思考題根切現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？如何避免根切？

20切制出的齒輪范成效果如圖所示。21實(shí)驗(yàn)三漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測(cè)定與分析

掌握應(yīng)用游標(biāo)卡尺測(cè)定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法；鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸、參數(shù)之間的關(guān)系和漸開線的性質(zhì)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工具待測(cè)齒輪、游標(biāo)卡尺；漸開線函數(shù)表及計(jì)算器(自備)。23三、實(shí)驗(yàn)步驟及原理1.確定齒數(shù)Z

2.齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df的測(cè)定。

（a）z=偶數(shù)（b）z=奇數(shù)圖一齒輪齒頂圓直徑和齒根圓直徑的測(cè)量24如圖一（a）所示：當(dāng)齒數(shù)Z為偶數(shù)時(shí)，可用游標(biāo)卡尺直接量出da和df。如圖一（b）所示：當(dāng)齒數(shù)Z為奇數(shù)時(shí)，可測(cè)量H1、H2以及dk，再由如下公式計(jì)算da和df。

da=dk+2H1df=2［H2-（H1+dk/2）］=2H2-2H1-dk

3、公法線長度wk、wk+1的測(cè)定

如圖二所示，分別測(cè)出K個(gè)齒之間的距離和K+1個(gè)齒之間的距離（測(cè)量時(shí)游標(biāo)卡尺的兩卡腳應(yīng)切于齒廓工作段，兩卡腳分別與齒廓的兩條反向漸開線相切）基節(jié):基圓齒厚:

圖二公法線長度測(cè)量25測(cè)定時(shí)使游標(biāo)卡尺的卡腳與齒廓工作段中部附近相切，即卡腳與齒輪兩個(gè)漸開線齒面相切在分度圓附近。為了減少測(cè)量誤差，應(yīng)在齒輪的不同部位測(cè)量三次，取其平均值。式中m、α都已標(biāo)準(zhǔn)化，常為20°或15°，分別將α=20°和α=15°代入上式算出兩種可能的m值。取最接近于標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的為該齒輪的壓力角，同時(shí)模數(shù)m取標(biāo)準(zhǔn)值。

，式中

也可查表獲得，當(dāng)時(shí)約為0.0149。

注意B.確定變位系數(shù)XA.確定模數(shù)m和壓力角α26

C.確定齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)

和有兩種標(biāo)準(zhǔn)分別是正常齒制（這時(shí)=1.25）和短齒制（這時(shí)=1.1）。由上式算出的（）的數(shù)值如果與1.25更接近則和為正常齒制，如果與1.1更接近則和為短齒制。四.實(shí)驗(yàn)要求1.每一測(cè)量數(shù)據(jù)必須在不同的位置測(cè)量三次（測(cè)量位置按圓周方向大致均勻分布），取其平均值。2.游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)以毫米為單位(這時(shí)小數(shù)點(diǎn)后面為兩位，最后一位是偶數(shù)，因?yàn)榫仁?.02)27實(shí)驗(yàn)四家用縫紉機(jī)主要機(jī)構(gòu)拆裝實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饪p紉機(jī)四大機(jī)構(gòu)的拆裝及基本原理

；了解各零件結(jié)構(gòu)用途及縫紉機(jī)的調(diào)整潤滑方法

；提高對(duì)于機(jī)械的拆裝及調(diào)試能力。

281.縫紉機(jī)機(jī)頭的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及工作原理

①縫紉機(jī)機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡圖如下：

（1）上輪（2）上軸（3）挑線凸輪（4）挑線桿（5）小連桿（6）針桿（7）送布凸輪（8）牙叉（9）牙叉滑塊（10）針距座（11）送布曲柄（12）送布軸（13）牙架（14）送布牙（15）抬牙曲柄（16）抬牙軸（17）擺軸偏心凸輪（18）擺軸（19）大連桿（20）擺軸滑塊（21）下軸曲柄（22）下軸（23）擺梭托，擺梭

二、實(shí)驗(yàn)原理29引線機(jī)構(gòu)：（1）、（2）、（3）、（5）、（6）

挑線機(jī)構(gòu)：（1）、（2）、（3）、（4）

鉤線機(jī)構(gòu)：（1）、（2）、（19）、（18）、（20）、（21）、（22）、（23）

送布機(jī)構(gòu)：（1）、（2）、（7）、（8）、（9）、（10）、（11）、（12）、（13）

（14）、（15）、（16）、（17）、（18）

圖上未畫的壓緊桿部分也屬于送布機(jī)構(gòu)

還有自成一體的第五大機(jī)構(gòu)：繞線機(jī)構(gòu)。由于它是輔助機(jī)構(gòu)，故未在圖上畫出。②縫紉機(jī)線跡形成過程

縫紉機(jī)線跡是由位于縫料上方的面線和位于縫料下方繞在梭心上的底線絞合在一起所形成的雙絞線，其線跡和手工縫制的線跡不一樣。梭心裝在擺梭軸上，縫紉開始前，先把底線引到縫紉機(jī)臺(tái)板上，然后將縫料放到臺(tái)板上相應(yīng)位置，調(diào)定壓緊桿壓力，放下壓緊桿壓住縫料，開始縫紉。線跡形成過程如下：簡單地說：a、送布牙向前送布到位b、挑線桿拉出面線備用c、針桿和機(jī)針下降刺布d、機(jī)針將面線帶到布下e、機(jī)針上升并形成線環(huán)f、擺梭逆時(shí)針轉(zhuǎn)鉤線環(huán)g、線環(huán)被鉤大繞過轉(zhuǎn)軸h、擺梭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)脫鉤i、挑線桿收緊面線線環(huán)j、面線線環(huán)套住了底線k、繼續(xù)收線形成絞合點(diǎn)l、周而復(fù)始形成了線跡

30三.拆裝技術(shù)要求拆裝技術(shù)要求簡述：①壓緊桿壓腳抬起后與針板平面約6.5mm。②上軸曲柄與送布凸輪螺釘處成28°-30°角。（從面向上輪方向看）③針桿最低時(shí)，針與擺梭尖距離約2-2.8mm。④送布牙牙齒與針板槽應(yīng)有一定間隙，保持相互不碰撞。⑤大連桿蓋側(cè)面的鑄造側(cè)線的粗細(xì)應(yīng)與大連桿的一致。⑥針桿下端面與針板平面的距離，最低位置時(shí)約為10.6mm（針桿頂端與機(jī)殼孔平面大致平齊）。四.實(shí)驗(yàn)要求

1．拆下的零件入柜，并擺放整齊有序，必要時(shí)可先局部裝配。2．小零件要防止丟失或漏裝。3．邊思考邊拆裝。4．動(dòng)作要輕柔不可損壞零件。5．裝配時(shí)每裝一個(gè)零件都要檢查配合處是否運(yùn)動(dòng)靈活。31三.思考題1．畫出縫紉機(jī)四大機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖并求其自由度。2．簡述縫紉機(jī)線跡形成過程。3．引線機(jī)構(gòu)屬于平面機(jī)構(gòu)中哪一種基本機(jī)構(gòu)？4．鉤線機(jī)構(gòu)由平面機(jī)構(gòu)中哪兩種基本機(jī)構(gòu)組成？5．如何調(diào)大針距？6．簡述夾線器的作用。7．簡述離合器的作用。8．簡述針桿拆卸過程（敘述中要提到機(jī)殼背面的工藝孔的運(yùn)用）。32實(shí)驗(yàn)四平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、認(rèn)識(shí)典型機(jī)構(gòu)2、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)滿足不同運(yùn)動(dòng)要求的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)3、拼裝機(jī)構(gòu)系統(tǒng)4、對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)分析（位移、速度、加速度分析）二.實(shí)驗(yàn)原理機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中了解常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新的過程。為了實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的需求（運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力），我們必須利用不同機(jī)構(gòu)的組合系統(tǒng)來完成。因此對(duì)于常用機(jī)構(gòu)，如桿機(jī)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)應(yīng)有充分的了解，在此基礎(chǔ)上，我們可以利用它們的特點(diǎn)組合成我們需要的傳動(dòng)系統(tǒng)。33執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見的運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)將以此為目標(biāo)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不僅僅有運(yùn)動(dòng)形式的要求，而且有運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的要求。因此我們必須對(duì)設(shè)計(jì)好的傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析（速度、加速度分析），使執(zhí)行構(gòu)件滿足運(yùn)動(dòng)要求（如工作行程與回程的速度要求，慣性力要求，工作行程要求等）。任何傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)都有其特點(diǎn)，適應(yīng)于不同的工作要求和安裝位置，我們應(yīng)該學(xué)會(huì)在設(shè)計(jì)和拼裝中進(jìn)行系統(tǒng)分析和評(píng)估。三、實(shí)驗(yàn)臺(tái)