实验二机构运动简图测绘

机械设计基础实验指导书课程编号：02106220、02106420、02107220、02106520课程名称：机械设计基础（A）、机械设计基础（B）、机械设计基础（C）实验总体状况：序号实验名称实验时数实验类型每组人数01机构认识实验1演示1802机构运动简图测绘实验1综合103齿轮范成原理实验1验证104齿轮范成原理虚拟实验1综合105刚性转子动平衡实验1验证51006机械运动方案创意设计实验16设计207凸轮机构综合实验16综合808“慧鱼”机构综合设计实验6综合1809连杆图谱和机构设计虚拟实验2设计210机械零件认识实验1演示1811齿轮传动设计虚拟实验2设计212带传动实验1验证5713机械传动方案设计实验6综合814滑动轴承实验1验证5715减速器结构分析及拆装实验23综合5716机器拆装与结构分析实验4综合8注：1、实验01和10可合并在一起，分两个单元进行；2、实验03和04应根据学时和专业方向从中选择一个。实验一 机构认识实验一、实验目的1.初步了解机械原理课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用实例。2.增强学生对机构与机器的感性认识。二、实验内容陈列室展示各种常用机构的模型，通过模型的动态展示，增强学生对机构与机器的感性认识。实验教师只作简单介绍，提出问题，供学生思考，学生通过观察，增加对常用机构的结构、类型、特点的理解，培养对课程理论学习和专业方向的兴趣。三、实验设备和工具机构陈列室机构展柜和各种机构模型。四、实验原理(一)对机器的认识：通过实物模型和机构的观察，学生可以认识到：机器是由一个机构或几个机构按照一定运动要求组合而成的。所以只要掌握各种机构的运动特性，再去研究任何机器的特性就不困难了。在机械原理中，运动副是以两构件的直接接触形式的可动联接及运动特征来命名的。如：高副、低副、转动副、移动副等。(二)平面四杆机构：平面连杆机构中结构最简单，应用最广泛的是四杆机构，四杆机构分成三大类：即铰链四杆机构；单移动副机构；双移动副机构。1.铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，即根据两连架杆为曲柄，或摇杆来确定。2.单移动副机构，它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。可分为：曲柄滑块机构，曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等。3.双移动副机构是带有两个移动副的四杆机构，把它们倒置也可得到：曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构。(三)凸轮机构：凸轮机构常用于把主动构件的连续运动，转变为从动件严格地按照预定规律的运动。只要适当设计凸轮廓线，便可以使从动件获得任意的运动规律。由于凸轮机构结构简单、紧凑，因此广泛应用于各种机械，仪器及操纵控制装置中。凸轮机构主要有三部分组成，即：凸轮(它有特定的廓线)、从动件(它由凸轮廓线控制着)及机架。凸轮机构的类型较多，学生在参观这部分时应了解各种凸轮的特点和结构，找出其中的共同特点。(四)齿轮机构：齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。具有传动准确、可靠、运转平稳、承载能力大、体积小、效率高等优点，广泛应用于各种机器中。根据轮齿的形状齿轮分为：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗轮、蜗杆。根据主、从动轮的两轴线相对位置，齿轮传动分为：平行轴传动、相交轴传动、交错轴传动三大类。1平行轴传动的类型有：外、内啮合直齿轮机构、斜齿圆柱齿轮机构、人字齿轮机构、齿轮齿条机构等。2相交轴传动的类型有圆锥齿轮机构，轮齿分布在一个截锥体上，两轴线夹角常为90。3交错轴传动的类型有：螺旋齿轮机构、圆柱蜗轮蜗杆机构，弧面蜗轮蜗杆机构等。在参观这部分时，学生应注意了解各种机构的传动特点，运动状况及应用范围等。4齿轮机构参数：齿轮基本参数有齿数z、模数m、分度圆压力角、齿顶高系数h*a、顶隙系数c*等。在参观这部分时学生们一定要知道，什么是渐开线?渐开线是如何形成的?什么是基圆、发生线? 并注意观察基圆、发生线、渐开线三者间关系，从而得出渐开线有什么性质?再就观察摆线的形成，要了解什么是发生圆? 什么是基圆? 动点在发生圆上位置发生变化时，能得到什么样轨迹的摆线?同时还要通过参观总结出：齿数、模数、压力角等参数变化对齿形有何影响?(五)周转轮系：通过各种类型周转轮系的动态模型演示，学生应该了解什么是定轴轮系？什么是周转轮系？根据自由度不同，周转轮系又分为行星轮系和差动轮系。它们有什么差异和共同点？差动轮系为什么能将一个运动分解为两个运动或将两个运动合成为一个运动?周转轮系的功用、形式很多，各种类型都有它自己的缺点和优点。在我们今后的应用中应如何避开缺点，发挥优点等等都是需要学生实验后认真思考和总结的问题。(六)其他常用机构：其他常用机构常见的有棘轮机构；摩擦式棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构；凸轮式间歇运动机构；万向节及非圆齿轮机构等。通过各种机构的动态演示学生应知道各种机构的运动特点及应用范围。(七)机构的串、并联：展柜中展示有实际应用的机器设备、仪器仪表的运动机构。从这里可以看出，机器都是由一个或几个机构按照一定的运动要求串、并联组合而成的。所以在学习机械原理课程中一定要掌握好各类基本机构的运动特性，才能更好地去研究任何机构(复杂机构)特性。五、实验方法和步骤1、 认真阅读和掌握教材中相关部分的理论知识；2、 现场观察各种机构模型及其运动规律和特点，听录音和实验教师讲解；3、 认真完成实验报告。六、实验报告主要内容及要求根据现场观察结果，分析至少六种常见机构，包括机构的组成、基本原理和运动特点。七、实验注意事项实验中应严格遵守实验室实验规则。各种模型观察和分析后，放回原处，不得损化或任意放置。实验二 机构运动简图测绘实验一、实验目的1.初步掌握根据实际机器或机构模型绘制机构运动简图的技能。2.验证和巩固机构自由度的计算方法。3.通过实验机构的比较，巩固对机构结构分析的了解。二、实验的主要内容分析机构的组成，绘制机构运动简图，计算机构自由度，理解各种运动副的组成和特点，分析机构中的虚约束、局部自由度和复合铰链，判断机构具有确定运动的条件。三、实验设备和工具1.若干个机器和机构模型；2.自备三角尺、圆规、铅笔、稿纸等。四、实验原理机构的运动简图是工程上常用的一种图形，是用符号和线条来清晰、简明的表达出机构的运动情况，使人看了对机器的动作一目了然。在机器中各种机构尽管它们的外形和功用各不相同，但只要是同种机构 其运动简图都是相同的。机构的运动仅与机构所具有的构件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，可以不考虑构件的复杂外形，运动副的具体构造，而用简单的线条和规定的符号(参看附表GB4460)来代表构件和运动副，并按一定的比例尺寸表示各运动副的相对位置，画出能准确表达机构运动特性的机构运动简图。五、实验方法和步骤1.选择58种机构模型和机器(根据不同专业要求，规定必画和选画模型)；2.选好模型后缓慢地转动被测的机器或模型，从原动件开始观察机构的运动，认清机架，原动件和从动件；3.根据运动传递的顺序，仔细分析相互连接两构件间的接触方式及相对运动形式，确定组成机构的构件数目及运动副类型和数目；4.合理选择投影面，一般选择能够表达机构中多数构件的运动平面为投影面；5.绘制机构的运动简图的草图。首先将原动件固定在适当的位置，（避开构件之间重合）大致定出各运动副之间的相对位置，用规定的符号画出运动副，并用线条连接起来，然后用数字1、2、3及字母A、B、C分别标注相应的构件和运动副，并用箭头表示原动件的运动方向和运动形式，量出机构对应运动副间的尺寸，再将草图按比例画入实验报告中；6.计算自由度，并与实际机构对照，观察原动件数与自由度是否相等；计算公式：F=3n-2PL-PH；7对机构进行结构分析，并判断机械的级别。举例：绘制如图2-1（a）所示的小型压力机的机构运动简图。（a） 图21 （b）解 该小型压力机的工作原理是电机带动偏心轮1作顺时针转动，通过构件2、3将主运动传给构件4；同时另一路运动自与偏心轮1固联的齿轮1输出，经齿轮8及与其固联的槽型凸轮8，传递给构件4；两路运动经构件4合成，由滑块6带动压头7作上下移动，实现冲压工艺动作。显然该压力机的机架是构件0，原动件为组件1-1，其他为从动件。仔细观察各连接构件之间的相对运动特点后可知，构件0和1(1)、1和2、2和3、3和4、4和5、6和7及0和8(8)之间构成转动副；而构件0和3、4和6及0和7之间构成移动副；高副为1和8、8和5之间形成。选定视图投影面及比例尺L=0.001m/mm,顺序确定转动副A、H和移动副导路D、M的位置，根据原动件1的位置及各杆长等绘出转动副B、C、E、F、J的位置按规定符号绘出各运动副(包括高副G、N)及各构件等，最后得到该压力机的机构运动简图，如图21（b）所示。由上述分析可知，该机构活动杆件数为8，转动副数为7，移动副数为3，高副为2。但构件4与凸轮8之间以滚子5实现滚动接触，故此处引进了一个局部自由度，应排除(即设想将滚子与构件4焊成一体)。这样n=7； PL=9； PH=2； 计算自由度得F=37-29-2=1六、实验报告主要内容及要求编号机构名称运 动 简 图自由度计算判 断原动件数及机构级别1n= PL=PH= F=2n= PL=PH= F=3n= PL=PH= F=4n= PL=PH= F=5n= PL=PH= F=6n= PL=PH= F=7n= PL=PH= F=8n= PL=PH= F=思考题1.一个正确的“机构运动简图”能说明那些问题？2.机构自由度的计算对测量绘制机构运动简图有何帮助？七、实验注意事项实验中应遵守实验室实验规则。各种模型观察和分析后，放回原处，不得损化或任意放置。实验三 齿轮范成原理实验一、实验目的1掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程。2了解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法。3分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。二、实验内容本实验所用的范成仪有三种规格；齿轮的压力角=20；齿顶高系数h*a=1；顶隙系数c*=0.25；但齿数z与模数m不同，它们分别是：A、m=20 Z=10；B、m=15 Z=10；C、m=16 Z=17。每个同学只用其中一种范成仪。实验时每个同学须完成以下内容：1范成标准齿轮使用A、B两种范成仪的学生可看到所范成的齿廓有明显的根切现象，其原因这是齿数Z=10，少于不根切的最少齿数Zmin，范成时刀具的齿顶线超过啮合极限点N，而产生根切。使用C种范成仪的学生所范成的齿廓没有根切现象，这是因为所范成的齿轮的齿数Z=17=Zmin，范成时刀具的齿顶线通过N点，因而没有根切。2范成变位齿轮使用A、B两种范成仪的学生范成变位系数X=0.5的正变位齿轮，其齿廓没有根切现象。这是因为在Z=10时不根切的最小变位系数而实验所用的变位系数x=0.5，xxmin。因此把刀具由加工标准齿轮的位置远离轮心平移xm距离后，刀具的齿顶线就低于N点，因而根切消除。使用C种范成仪的学生范成变位系数x=-0.5的负变位齿轮，其齿廓有根切现象。这是因为在范成Z=17的标准齿轮时刀具的齿顶通过N点，而将刀具向轮心平移xm距离，刀具的齿顶线超过N点，因而产生根切。三、实验设备和工具1齿轮范成仪(每人一台)。2铅笔、橡皮、剪刀(学生自备)。齿轮范成仪的结构及使用方法：实验所用的范成仪有三种规格，它们的结构原理相同，仅介绍一种。范成仪结构如图31所示，由机座1，扇形盘2，旋钮3，齿条刀4，溜板5，螺母6等组成。机座上有两孔为O1和O2；扇形盘可绕轴心(大扇绕O1，小扇O2)转动，扇形盘上装有扇形齿轮，溜板上装有齿条，它与扇形齿轮相啮合，在扇形齿轮的分度圆与溜板齿条的节线(分度线)上该有数字，移动溜板时可看到它们一一对应，即表示齿轮的分度圆与齿条的节线(分度线)作纯滚动。把一个分度圆直径与扇形齿轮的分度圆直径相等的待加工齿轮的纸坯固联在扇形盘上，把齿条型刀具固联在溜板上，随着扇形齿轮与溜板齿条的啮合传动，轮坯的分度圆与齿条型刀具的某条节线作纯滚动。旋钮3是用来固联纸坯，螺母6可把齿条刀具固联在溜板上，松开螺母后可调整刀具与轮坯的相对位置。如果齿条刀具的中线与轮坯的分度圆相切(此时刀具的标线与溜板两侧标尺的“O”线对齐)，范成出标准齿轮的齿廓。如果改变齿条刀具与轮坯的相对位置，即刀具的中线与轮坯的分度圆不相切，有一段距离(距离xm值可在溜板两侧的标尺上直接读出)，则可按移距变位值的大小及方向分别范成出正变位齿轮或负变位齿轮。图3-1 齿轮范成仪四、实验原理由齿轮啮合原理可知：一对渐开线齿轮(或齿轮和齿条)啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络线。范成法就是利用这一原理来加工齿轮的。用范成法加工齿轮时，其中一轮为形同齿轮或齿条的刀具，另一轮为待加工齿轮的轮坯。刀具与轮坯都安装在机床上，在机床传动链的作用下，刀具与轮坯按齿数比作定传动比的回转运动，与一对齿轮(它们的齿数分别与刀具和待加工齿轮的齿数相同)的啮合传动完全相同。在对滚中刀具齿廓曲线的包络线就是待加工齿轮的齿廓曲线。与此同时，刀具还一面作径向进给运动(直至全齿高)，另一面沿轮坯的轴线作切削运动，这样刀具的刀刃就可切削出待加工齿轮的齿廓。由于在实际加工时看不到刀刃包络出齿轮的过程，故通过齿轮范成实验来表现这一过程。在实验中所用的齿轮范成仪相当于用齿条型刀具加工齿轮的机床，待加工齿轮的纸坯与刀具模型都安装在范成仪上，由范成仪来保证刀具与轮坯的对滚运动(待加工齿轮的分度圆线速度与刀具的移动速度相等)。对于在对滚中的刀具与轮坯的各个对应位置，依次用铅笔在纸上描绘出刀具的刀刃廓线，每次所描下的刀刃廓线相当于齿坯在该位置被刀刃所切去的部分。这样我们就能清楚地观察到刀刃廓线逐渐包络出待加工齿轮的渐开线齿廓，形成轮齿切削加工的全过程。五、实验方法和步骤1按照指导教师的要求剪好轮坯纸。2标准齿轮的绘制。(1)松开螺母6及旋钮3，将轮坯纸放在刀具下面，且在圆盘上面，然后旋上旋钮3，此时暂不要旋紧，将轮坯纸上已印好的X=O的区域转到下方正中。(2)调节齿条插刀，使刀具标线对准溜板两侧标尺上的O线，此时刀具中线与轮坯分度圆相切，然后旋紧旋钮3及螺母6。(3)开始“切制”齿廓时，先将溜板5推向左端，然后用左手将溜板向右推进2-3mm，右手用铅笔在轮坯纸上描下刀具刀刃齿廓。随后依此重复，直到刀具推到右端为止，轮坯上所描下的一系列刀具齿廓所包络出的曲线就是渐开线齿形。最后用铅笔钩下一个你认为是完整的齿形(即用“”表示)3正变位齿轮的绘制(1)松开旋钮3，将轮坯纸旋转120，使纸坯上印好的X=0.5的区域位下方正中，旋紧旋钮3。松开螺母6，将齿条刀具远离轮坯中心xm距离，其数据可在标尺上读出，然后将螺母6拧紧。(2)重复标准齿轮绘制方法的第(3)步骤。4负变位齿轮的绘制其绘制方法和步骤与正变位齿轮基本相同，其不同的是将齿条刀具向着轮坯中心移动xm距离。5绘制完毕后取下图纸，并将范成仪恢复到原状态。六、实验报告主要内容及要求渐开线齿轮范成原理实验报告班级姓名组别 日期(一)齿轮的基本参数mzh*axx1x2x32000.5-0.5(二)记录有关数据(单位：mm)标准正变位负变位变位量xm分别计算下列参数分度圆直径d齿顶圆直径da齿根圆直径df从齿廓图上量出下列参数分度圆齿厚齿顶圆齿厚齿根圆齿厚(三)比较和结论用上面数据，将下面各项与标准齿轮进行定性比较得出相应的结论：正变位负变位正变位负变位1.分度圆齿厚3.齿根圆齿厚2.齿顶圆齿厚4.根切七、实验注意事项实验中应遵守实验室实验规则。实验四齿轮范成原理虚拟实验一、实验目的1掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察渐开线齿轮齿廓曲线的形成过程。2了解渐开线齿轮齿廓的根切现象和用径向变位避免根切的方法。3分析比较标准齿轮与变位齿轮齿形的异同。二、实验的主要内容在本实验中，每位学生应至少完成如下6个实验。表1齿轮范成实验数据序号模数齿数压力角（度）变位系数齿顶高系数径向间隙系数说明12017200.001.000.25标准齿轮，不发生根切2201720-0.701.000.25负变位齿轮，有小量根切32010200.0001.000.25标准齿轮，有明显根切42014200.701.000.25正变位齿轮，没有根切5201714.50.001.000.25压力角不同，比较齿形62017200.000.800.30齿顶高系数不同，比较齿形另外，学生还可以取一些特殊的参数进行实验，如：齿数很少的齿轮，即齿数为4等；压力角很大、或很小，观察压力角的变化对齿形的影响。三、实验设备和工具1每12人一台计算机，安装“齿轮范成实验程序GearView2005”，并通过网络连接打印机。2学生自备笔、纸和相关的文具，并带机械原理或机械设计基础教材。四、实验原理由齿轮啮合原理可知：一对渐开线齿轮(或齿轮和齿条)啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络线。范成法就是利用这一原理来加工齿轮的。用范成法加工齿轮时，其中一轮为形同齿轮或齿条的刀具，另一轮为待加工齿轮的轮坯。刀具与轮坯都安装在机床上，在机床传动链的作用下，刀具与轮坯按齿数比作定传动比的回转运动，与一对齿轮(它们的齿数分别与刀具和待加工齿轮的齿数相同)的啮合传动完全相同。在对滚中刀具齿廓曲线的包络线就是待加工齿轮的齿廓曲线。与此同时，刀具还一面作径向进给运动(直至全齿高)，另一面沿轮坯的轴线作切削运动，这样刀具的刀刃就可切削出待加工齿轮的齿廓。由于在实际加工时看不到刀刃包络出齿轮的过程，故通过齿轮范成实验来表现这一过程。在实验中所用的齿轮范成仪相当于用齿条型刀具加工齿轮的机床，待加工齿轮的纸坯与刀具模型都安装在范成仪上，由范成仪来保证刀具与轮坯的对滚运动(待加工齿轮的分度圆线速度与刀具的移动速度相等)。对于在对滚中的刀具与轮坯的各个对应位置，依次用铅笔在纸上描绘出刀具的刀刃廓线，每次所描下的刀刃廓线相当于齿坯在该位置被刀刃所切去的部分。这样我们就能清楚地观察到刀刃廓线逐渐包络出待加工齿轮的渐开线齿廓，形成轮齿切削加工的全过程。五、实验方法和步骤1. 根据实验要求，设定六个齿轮参数，并按“确定”按钮确认。2. 按“”按钮，程序进行范成加工过程模拟，此时，学生应注意观察齿轮范成加工过程，即渐开线齿廓形成过程。3. 加工完成后，程序自动弹出存盘对话框，如图1所示。图1实验数据存盘界面在文件名栏中填入一定序号，如：01、02、03、04。按13步骤做6个以上的实验。4. 生成实验报告完成了6个以上实验后，就可以生成实验报告。按“打印”按钮进入。程序显示如图5所示界面。界面中显示有学生的学号和姓名。还有“实验一”、“实验二”、“实验六”等。选定“实验一”，并按“读取”按钮从已做实验中选一个实验数据；再选“实验二”按钮，再选一个实验数据，这样，最多可选6个实验数据。学生在班级栏中填入班级。在简要说明中填入对实验数据的分析。就可形成实验报告。实验报告可直接在打印机上打印出来，也可以文件的形式存在子目录中。六、实验报告主要内容及要求1 实验报告中的应有六个实验数据；2 应对每个实验数据进行分析；3 对不同的实验数据进行比较，说明：齿形的变化与齿数的关系、标准齿轮与变位齿轮的不同点，以及变位系数对齿形的影响。压力角的变化对齿形的影响等。输入的实验报告如图2所示。七、实验注意事项1 实验前应充分做好准备，了解齿轮范成的基本原理，以及虚拟实验程序的使用方法；2 实验时，应正确使用计算机和相关软件；实验五 刚性转子动平衡实验一、实验目的1巩固刚性转子动平衡的理论知识。2了解闪光式动平衡试验机的工作原理和转子动平衡的基本方法和操作技能。二、实验内容1平衡两个不平衡量所在轴位置不同的试件。试件(一)，不平衡量在两校正面之间。试件(二)，不平衡量在两校正面之外。2根据所给试验转子的已知条件进行动平衡计算，并与实验结果对照分析比较。三、实验设备和用具1DS5型，DS100型闪光式动平衡试验机，试验转子。2架盘天平及砝码，活动板手及螺丝刀等。3配重螺母、垫圈、橡皮泥等。四、闪光式动平衡试验机的结构及工作原理闪光式动平衡试验机是一种工业用试验机，它采用电子技术测量校正面上不平衡量的大小和相位，用电流表显不平衡量的大小，用闪光灯显示不平衡量的相位，因此平衡精度较高。现以DS5型为例来说明该类试验机的结构和工作原理，其他型号的闪光式动平衡试验机与此类同。图51 DS5型试验机部分结构示意图试验机由床身，传动系统，摆架系统，传感器和电测系统等五部分组成，见图51。1床身床身用于安装机件，床面采用导轨结构以适应不同长度的试验转子。2传动系统传动系统由电动机，塔形带轮和传动带等所构成。转子由电动机通过传动带来驱动。塔形带轮有三个不同的直径，可使用试验转子获得不同的转速。3摆架系统床身上装有两个距离，高度都可调整的摆架，摆架上装有V型轴瓦用于支承不同直径的转子旋转。摆架采用簧片悬挂方式，用两个簧片悬挂固定在托架上，构成了一个弹性系统。它可以非常灵敏地作水平方向的摆动，以传输微小和不失真的机械振动。当试验转子在V型轴瓦上由传动系统驱使高速传动时，转子上的不平衡量所产生的离心力的水平分力就会迫使摆架作水平方向振动，其振幅与不平衡量的大小成正比。4传感器在左、右摆架的后面各装有一个电感式传感器。传感器中的测振丝一端与摆架相连，另一端与线圈相连。当摆架作水平振动时就由测丝带动线圈往复移动切割磁力线，从而在线圈中产生按正弦规律变化的感应电动势，其幅值与摆架的振幅成正比，即与转子校正面上的不平衡量成正比。其频率与转子的旋转频率相同。这样，转子高速旋转时校正面上不平衡量所产生的离心力经过摆架转变成机械振动量，又经过传感器转变成电讯号。5电测系统电测系统包括电路，操作面板和闪光灯，见图52，图53。传感器线圈传感器磁钢面的分离桥式整流左右测振丝前置放大试验转子弹性摆架选频放大量值指示微 分限 幅闪光灯图52 闪光式动平衡机工作原理示意图图53 DS5型试验机操作面板示意图左、右两个传感器输出的交变电讯号进入面的分离电路进行分离，它的作用是消除转子两个校正面之间的相互影响(在单件平衡时该电路不起作用，在大批量试件平衡时，须按一定的方法调整操作面板上的“左面”，“右面”两个旋纽后该电路才起作用)。然后讯号输入前置放大电路，再输入到双T选频放大电路，经选频放大器选择到对应于平衡转速频率的讯号后(调整操作面板上的频率调节旋纽选频)，一路输入到桥式整流电路，经整流后输入到电表作读数指示。电表的示值与转子校正面上不平衡量的大小成正比。这样可测量并显示出转子校正面上不平衡量的值。(注：电表每格读数代表多大的不平衡量，对于不同形状，不同重量的转子都必须经过定标后才能确定。定标方法这里不作介绍。)经选频后放大后的电讯号，另一路传输到脉冲形成电路，经限幅、整形、微分、削波后只留下负脉冲波输入闪光灯，触发闪光灯闪光，闪光灯照射在转子的水平面处，闪光频率与转子的旋转频率相同。亦即转子每转一圈，摆架振动一次，电路输出一个负脉冲，闪光灯亮一次，而且闪光灯在摆架水平振幅最大时闪光，因此闪光灯每次均照亮转子的同一位置。若事先在转子上作好相位标记，就可看到闪光灯所照亮位置的相位标号，它就是转子校正面上不平衡量所在的相位，(操作面板上的“轻重”开关指向“重”)或与不平衡量所在相位成180的相位，(操作面板上的“轻重”开关指向“轻”)。因此利用闪光灯的成像原理就可指示出转子校正面上不平衡的相位。操作面板上各器件的名称及功用如下：（1）微安表：用来指示转子校正面上不平衡量的大小。（2）转速范围旋纽：旋纽档位须和试验转子的转速相适应，否则选频电路不能发挥作用DS5型有三档转速范围，分别为：n=20003000 r/min：n=30006000 r/min ：n=600010000 r/minDS100型有两档转速范围，分别为：n=1700 r/min：n=2700 r/min（3）频率调节旋纽用于选频调节。旋动该旋纽，使电表读数达最大值，该示值为转子转速频率下摆架水平振动的幅值。（4）“左静右”变换旋纽用于左，右校正面平衡量的转换。旋纽指向“左”，电表与闪光灯显示的是左校正面上不平衡量的大小与相位。 旋纽指向“右”，电表与闪光灯显示的是右校正面上不平衡量的大小与相位。旋纽指向“静”，用于静平衡单面平衡时的测量与显示。（5）“轻重”变换旋纽当对试验转子采用“去重”平衡时，旋纽拔向“重”，此时闪光灯显示的相位是“偏重”所在的相位，应在该相位上去除重量平衡。 当对试验转子采用“加重”平衡时，旋纽拔向“轻”，此时闪光灯显示的相位是“偏轻”抽在的相位，应在该相位上加上重量平衡。 （6）衰减器旋纽衰减器的作用是把较大的不平衡量所产生的电讯号衰减后输入电表，以免电表负荷超过满量程而损坏。其衰减倍数分别为1、2、5、10、20、接地等。（7）闪光灯调节旋纽闪光灯泡寿命较短，因而在看相位时开启闪光灯，不看时应立即关闭闪光灯，用此旋纽来开，关闪光灯。DS100型的闪光灯调节旋纽在摆架上。（8）“左面”，“右面”，“左量”，“右量”旋纽在成批试件平衡时，应调整好这些旋纽以实现面分离和定标，单件平衡时这些旋纽应放在原始位置不动。（9）指示灯（10）电源开关五、实验方法和步骤1 接通总电源，打开操作面板上的电源开关，指示灯，预热510分钟。2 将试验转子放在摆架上，装好传动带，V型轴瓦处加注润滑油。3 根据电机转速，电机带轮直径，转子装传动带处直径算出转子转速，将操作面板上的转速范围旋纽置于与试件转速相适应的档位。4 衰减器旋纽调至接地档，“轻重”旋纽置于“轻”(本实验采用加重平衡)。5 启动电机，使转子旋转。6 把衰减器旋纽调至适当档位，使电表指针不超过满量程且有较大值。转动频率调节旋纽使电表读数呈最大值(调定后一般不须再动)。7 开启闪光灯，分别记录左，右校正面上不平衡量的电表示值，衰减档位，相位标号。8 关闭闪光灯，停机。9 分别在左，右校正面上按所指示的相位加配，每次加重适量，以免相位改变。记录下所加配量。10 重复5、6、7、8、9步骤，直至衰减旋纽置于1时电表示值小于10格，且转子上的相位编号已显示不稳定时平衡结束。11 分别拆下左，右校正面上同一相位处的全部配重，在天平上称出其质量并作记录。六、实验报告主要内容及要求刚性转子动平衡实验报告班级_姓名_同组者学号_6085 转子总质量m原始不平衡量W1 相位： W2相位：配重回转半径r=试件一W1W2 160 实验数据记录次序左平面右平面所加配重残余不平衡量衰减档位所加配重残余不平衡量衰减档位重量相位电表示值相位重量相位电表示值相位123456789转子总质量m原始不平衡量W1 相位： W2相位：配重回转半径r=5545试件二W2W1 180实验数据记录次序左 平 面右 平 面所加配重残余不平衡量衰减档位所加配重残余不平衡量衰减档位重量相位电表示值相位重量相位电表示值相位123456789(一)动平衡计算1.试件一2.试件二(二)对照分析比较七、实验注意事项实验中应严格遵守实验室实验规则。实验六 机械运动方案创意设计实验一、实验目的成功的设计往往始于方案的创新，而机械运动方案的选择至今缺乏实用性的理论导向。本实验的核心是以“机械运动方案创意设计模拟实施实验台”为基础，指导学生使用实验台多功能零件及通用零件，进行积木式组合调整，从而让学生自己构思创新设计，模拟安装真实工况，动态演示观察自己设计的机构的运动情况和使用性能，通过直观调整布局、连接方式及尺寸的更改来验证和改进设计，使设计和组装实验为一体，用试验和实物安装方法使该机构灵活可靠地按照设计方案和参数运行，来实现学生设计、动手和创新能力的提升。1、 加深学生对平面设计的原理、组成的认识，了解平面机构组成及其运动特性。2、 培养学生运用实验的方法去构思、验证。确定机构运动方案及研究、分析机械运动的初步能力。3、 培养学生的工程的实践创新和动手能力。二、实验的主要内容1、 掌握平面机构组成原理；2、 熟悉本实验中的实验设备，零部件功用和安装、拆卸工具；3、 自拟平面机构运动方案，形成安装机械运动的实验内容；4、 将自拟的平面机构运动方案正确拆分成基本杆组5、 正确安装各基本杆组6、 将基本杆组按运动传递规律顺序联接到原动件和机架上。针对设计的题目，初步拟定机械系统运动方案，尺寸及电路，绘出草图。三、实验设备及工具(一)ZMS-A机械运动方案创意设计模拟实施实验台零件如下：1. 齿轮：模数2，压力角20，齿数28、35、42、56，中心距组合为：63、70、77、84、91、98、mm；2. 齿条：模数2，压力角20，单根齿条全长420mm；3. 凸轮：基圆半径20mm，升回型，从动件行程为30mm；4. 槽轮：4槽槽轮；5. 拨盘：可形成两销拨盘或单销拨盘；6. 链轮：用于链传动机构装配；7. 链条：用于链传动机构装配；8. 主动轴：轴端有圆头和扁头两种结构形式另一端主要与皮带轮连接；9. 从动轴：轴端有圆头和扁头两种结构形式。圆头与连杆孔配合形成转动副，扁头与连杆槽配合形成移动副；10. 转动副轴（或滑块）：用于两构件形成转动副或移动副；11. 复合铰链（或滑块）：用于三构件形成复合转动副或形成转动副加移动副；12. 复合铰链（或滑块）：用于四构件形成复合转动副；13. 主动滑块座：装入直线电机齿条轴上形成往复直线运动；14. 主动滑块插件：插入主动滑块插孔中，使主动运动为往复直线运动；15. 活动铰链座：用于在滑块导向杆（或连杆）以及连杆的任意位置形成移动副；转动副加移动副；16. 活动铰连座：用于在滑块导向杆（或连杆）以及连杆的任意位置形成17. 连杆：有七种长度不等的连杆；18. 连杆：有两种可形成三个回转副的连杆；19. 压紧垫圈：内孔直径5.1mm，外径20mm，使连杆与转动副轴固紧，无相对转动且无轴向窜动；20. 带垫片垫圈：内孔直径5.1mm，外径9.6mm，装配在件19与配合件之间，连杆与转动副轴能相对转动；21. 紧固垫片：内孔直径16mm，外径22，限制轴的回转；22. 层面限位套：限定不同层面间的平面间的平面运动构件距离，防止运动构件之间的干涉；23. 高副锁紧弹簧：保护凸轮与从动件间的高副接触；24. 齿条护板：保证齿轮与齿条间的正确啮合；25. T型螺母：用于电机座与行程开关座的固定；26. 行程开关碰块：用于直线电机往复位置；27. 皮带轮、皮带：用于机构主动件为转动时的运动传递；28. 张紧轮：用于以带的张紧；29. 张紧轮转臂：调整张紧轮位置，使张其张紧或放松皮带；30. 张紧轮销轴：安紧张紧轮；31. 螺栓：M1015；32. 螺栓：M1020；33. 螺栓：M815：特制，用于在连杆任意位置固定紧活动铰链座；螺栓；34. 螺钉：M58；35. 平头紧定螺钉：M66；36. 六角螺母：M10、M12、M8（薄型）37. 直线电机：10mm/s，配直线电机控制器，根据主动滑块移动的距离，调节两行程开关的相对位置来调节齿条或滑块往复运动距离，但调节距离不得大于400mm；（注意：机构拼接未运动前，应先检查行程开关与装在主动滑块座上的行程开关碰块的相对位置，以保证换向运动能正确实施，防止机件损坏；38. 旋转电机：10r/min，沿机架上的长形孔可改变电机的安装位置；39. 实验台机架。(二)、组装、拆卸工具：一字螺丝刀、十字螺丝刀、呆板手，内六角扳手、钢尺、卷尺。(三)、实验自备用纸。四、实验原理由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数目相等，因此机构均由机架、原动件和自由度为零的从动件，通过运动副联接而成。将从动件系统分成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组。由此可将机构有组成原理概述为：任何平面机构均可以用零自由度的杆组成连接到原动件和机架上去的方法来组成。五、实验方法和步骤1、 实验台机架：实验台机架是由机架底座立柱，左右导槽，上下垂立导轨、导轨滑块及旋转（或直线）电机、电机控制电路等组成（见实物）实验台机架中6根铅垂立柱导轨，均可沿X方向移动，导轨采用双螺钉滑动固定定位。移动前应旋松在电机一侧安装在上、下横梁上的立柱紧固螺钉，并用双手移动立柱到需要的位置后，应将立柱与上（或下）横梁靠紧再旋紧立柱紧固螺钉（注：立柱紧固螺钉只需旋松即可，不允许将其旋下。）立柱上的滑块可在立柱上沿Y方向移动，再移动立柱上的滑块，只需将滑块上的内六角紧定螺钉旋松，可沿立柱导轨槽上、下移动紧固即可。按上述方法移动导轨和滑块，就可在机架X、Y平面内确定固定铰链的位置，滑块上的滑动轴承，在松下紧固螺钉后，可左右换置，方便机构的组装。旋转电机通过减速器减速输出为10r/min，直线电机通过减速装置输出为10mm/s,并通过调整机座螺钉来调整电机位置，此装置比较安全，可靠。2、主、从动轴的安装可将主（或从）动轴件8或件9，从前（或后）插入机架件36滑块滑动轴承内孔中，加入垫圈22或M12螺母将轴联接好后，主（或从）动轴相对机架不能转动，与机架成为刚性联接；除去垫圈21后，将轴联接好后，则主（或从）动轴与机架可以产生相对旋转运动，主动轴可与带轮装配提供主动力。3、连杆间的转动副、移动副的安装：将两连杆（件17或18）间，装入件10两端分别插入连杆配合孔中，在端孔旋入M5螺钉及专用垫圈（件19）压紧，两连杆无相对运动，只能作为联接和特殊连杆使用。在前装配基础上松开M5螺钉加入另一种特殊垫圈（件20）在件19下两连杆可产生相对转动，转动副安装即可完成；如果将件10的铣平端插入连杆的长槽中，再用M5螺钉分别加上专用垫圈件19或特殊垫圈件20，即可得到固定块或滑动块即移动副4、复合副的安装1）转一移动副的安装方法之一：由件10、16、17或18，M5螺钉，19、20垫圈及32（M1020）螺钉组成，安装时将件16与件17槽配装，用32件固定即可组成移动副。将件16与件10配合装配并用M5螺钉加件19、20垫圈即可组成转动副。2）转一移动副的安装方法二：此种安装将有连杆（2件）17或18，件15及M5螺钉垫圈19、20组成，安装时将件15凸块装入连杆配合槽中，并用M5螺钉加垫片19、20，即可组成移动副。将件15圆头插入连杆配合孔中，并用M5螺钉加垫片19、20，即可组成转动副。3）转一移动副的安装方法三：采用三件连杆，可安装成两个转动副或转一移动副，必须有三件连杆件17或18，复合铰链（件11），M5螺钉及垫圈件19，20，22组成。安装时将件11一头插入连杆配合孔中在伸出部位上装配上件22，再插入另一连杆的配合孔中，用M5螺钉加垫圈件19，20，即可组成两个转动副，将件11另一端插入另一连杆中，用M5螺钉加垫圈件19、20，即可组成另一个转动副，如果插入另一连杆的配合槽中，用M5螺钉加垫圈件19、20，即可组成移动副。5、主（从）动轴与齿轮、链轮及凸轮的安装：将主（从）动轴件8或件9插入齿轮或链轮、凸轮的主孔中，并用M66的平头紧固螺钉固定即可。6、凸轮副的安装：凸轮副由凸轮、主（从）动轴、件8或件9（三件），从动件（采用连杆）、锁合件（拉簧）及M5螺钉、M10螺栓、M10螺母及垫圈19、20组成。安装时把主（从）动轴、件8或件9（三件）插入三个滑动块的滑动轴承孔中，并调整好合适的距离，固定好滑块，以一个作为主动轴，其余两件作为从动轴，在主动轴上装好凸轮，并用紧固螺钉定位。另两件从动轴带扁的一端插入从动件（连杆）的配合槽中，并用M5螺钉及垫片19、20装配，使其于连杆组成移动副，把M10螺栓插入连杆的配合孔中，装上拉簧，并用M10螺母压紧，拉簧的另一端套入离其最近的从动轴即可。方向、大小由操作者根据需要选定。7、间歇机构（槽轮机构的安装）：选用两件主（从）动轴、件8或件9，主（从）动轴分别插入滑块的滑动轴承孔中，以一件作为主动轴装上槽轮拨盘，并用紧定螺钉固定好，槽轮装在从动轴上，并用紧定螺钉定位好，调整好槽轮与拨盘的中心距固定好滑块即可。8、齿轮与齿条啮合的安装：1）齿条和机架的安装：将齿条护板分别安装在齿条两侧，并用螺钉固定，将两从动轴分别固定在滑块的轴承孔中，使其平行。两从动轴的另一端插入齿条组合件的配合槽中，并用M5螺钉及垫片19、20拧紧，此时齿条可相对机架作直线移动。2）将与齿条配合的齿轮（主动件），安装在另一滑块的轴承孔中，调整好啮合中心距即可完成。9、主动滑块与直线电机轴的安装：将主动滑块座件13直接装入直线电机轴（齿条）上，并装上主动滑块插件14及行程开关碰块26，调整好开关距离位置，开动电机，主动滑块即可作直线往复移动。六、实验报告主要内容及要求机构安装试验完毕后，同学要写实验报告。实验报告内容如下：1绘制实验机构的运动简图2设计的要求和有关数据3计算机构的自由度及杆件数4总结设计的特点5指出设计的创新之处及不足之处，简述进一步改进的设想6完成本实验的感受。机械运动方案创意设计实验报告班 级 姓 名 合作者 实验指导教师 时间：20 到20 学年第 学期第 周（一）问题提出（二）设计要求和有关数据（三）机构运动简图（要求标出原动件，构件数目，运动副符号及参数）（四）机构照片（复印件）（五）机构有 个活动构件。有 个低副，其中转动副 个，移动副个，有 个高副，其中齿轮副 个，蜗杆蜗轮副 个，凸轮副 个。 个复合铰链，在 处。有 个局部自由度，在 处。有 个虚约束，在 处。（六）机构自由主度数目计算F=3n2PLPH（七）机构 个原动件，在 处，用 驱动，模拟 的运动；在 处，用 驱动，模拟 的运动；在 处，用 驱动，模拟 的运动。这些机构在哪些机械中使用过？（八）针对设计要求，按照实验结果简述机构运动结果是否达到设计要求。并用计算机模拟机构运动，计算出运动参数（如位移、速度、加速度）（九）指出在机构中自己所创新之处。（十）指出机构不足之处，简述进一步改进的设想。（十一）完成本实验后自己有何感受，对本实验有何建议等。七、实验注意事项实验中应严格遵守实验室实验规则。实验七凸轮机构综合实验一、实验目的1掌握用解析法设计凸轮机构;2了解凸轮加工原理和方法;3了解凸轮尺寸测量技术;4了解回转体动平衡原理和平衡方法;5了解机构的运动线图,以及凸轮加工误差、类型和尺寸变化对真实运动规律的影响。二、实验的主要内容1解析法设计凸轮；2线切割加工凸轮；3测量凸轮实际尺寸；4凸轮动平衡；5凸轮机构运动参数的测定；6理论数据与实际数据的分析比较。三、实验设备和工具主要设备：线切割机、坐标测量仪、动平衡实验机、凸轮综合实验台。材料：铝板（10mm）。工具：常用装拆工具和测量工具。四、实验原理根据给定凸轮机构的基本运动参数，用解析法设计凸轮廓线，用线切割机加工凸轮，测量凸轮实际尺寸，比较理论尺寸和理论尺寸的误差，对凸轮进行动平衡，由凸轮实验台测量从动件真实运动规律，并和理论运动规律比较，分析误差及产生误差的原因。凸轮机构实验台由凸轮传动部分、传感器、测控箱、计算机四部分组成。4.1凸轮机构结构及工作原理凸轮传动部分 其原动力采用直流调速电机，电机转速可在03600r/min范围作无极调速。经蜗杆减速器减速，被测凸轮安装在减速器输出轴上，转速为0100r/min。直动从动件上固联齿条（摆动从动件上固联扇形齿轮）与安装在传感器轴上的齿轮啮合。调整机构用于调整凸轮机构的基本尺寸。机构结构简图如图1所示。1电机 2减速器 3凸轮 4直动从动件 4摆动从动件 5调整螺杆6齿轮 7齿条 8扇形齿轮 9码盘图1 凸轮实验台主体结构图4.2参数测量原理测控系统的原理框图如图4所示。其功能调节电机转速、收集传感器数据，并进行处理显示。机构的速度（角速度）、加速度（角角速度）数值由位移（角位移）经数值微分和数字滤波得到。图4测控系统原理框图测试系统工作原理：实验系统中用位移传感器来检测凸轮从动件的位移，通过A/D转换器把信号转化为单片机能识别的数字信号，编码盘与凸轮同轴，每转过一格(2度)使得光电传感器形成一个脉冲信号输入单片机, 每一个脉冲单片机采集一次位移值, 并且在LCD上显示当前位移值。同时也根据脉冲的时间间隔来计算速度，且在液晶屏上显示。同时单片机通过RS232接口把这些信息同步的传送给PC机。在PC机上通过相配套的软件可以记录，显示并保存凸轮转动一周的180个位移数据，并且显示位移，角速度、角加速度曲线，根据给定的基圆直径和偏距值绘制凸轮轮廓，从而可以检测实际加工后的凸轮是否与设计要求符合。最后可通过与PC机相连的打印机打印检测结果。在不使用PC机的时候，可以通过4 五、实验方法和步骤1 根据已知条件：凸轮转向，从动件运动规律，基圆半径（尖端、平底从动件rb=50mm,滚子从动件rb=54.5mm，并可根据位移量调整，保证凸轮最大向径不超过80mm。），偏置量e20mm，滚子半径rr=4.5mm,摆杆长度100mm,机架长度130mm145mm，升程h30mm,摆角20，从动件的型式（尖端、滚子、平底）。参阅教材，列出相应方程式，输入计算机，由凸轮设计软件得出凸轮的相关数据。2用线切割机加工凸轮（见金工实习指导书）；3 用坐标测量仪测量凸轮实际尺寸（见互换性与技术测量实验指导书）；4 对凸轮进行动平衡 (见动平衡试验)；5 由凸轮机构实验台测量凸轮实际运动参数，并和理论运动参数比较。 凸轮坯料安装尺寸如