2,7機械設計基礎實驗指導書6個(力學、工藝、零件)

1、機械設計基礎實驗指導書 西安鐵路職業(yè)技術學院 力 學 實 驗 室 目錄 實驗一 硬度及沖擊實驗 1 實驗二拉伸與壓縮實驗12 實驗三扭轉實驗 16 實驗四漸開線齒廓范成原理 18 實驗五漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測量 . 21 實驗六減速器的結構分析和裝配 24 實驗報告（一） 25 實驗報告（二）27 實驗報告（三）29 實驗報告（四）33 實驗報告（五）35 實驗須知 為了培養(yǎng)學生嚴肅認真和一絲不茍的工作作風， 保證教學實驗順利進行， 達到實驗教學的要求和目的，每個學生應做到如下幾點： 一、做好實驗前的準備工作： 1、認真預習實驗指導書，并復習教材中的有關內容，明確本次實驗的目 的、方法和步

2、驟。 2、根據(jù)實驗所要求的內容結合所學有關理論知識，弄清楚與本次實驗有 關的基本原理。 3、對實驗中所用到的儀器、設備和工具有一定的了解，規(guī)定學生自備的 物品一定要準備齊。 4、除了解實驗指導書中規(guī)定的實驗方案外，亦可多設想其它方案。 二、遵守實驗室的規(guī)章制度： 1、實驗時應嚴肅認真， 保持安靜和整潔， 不準亂拋紙屑， 不準隨地吐痰， 嚴禁吸煙。 2、愛護儀器和設備，嚴格遵守操作規(guī)程，如發(fā)現(xiàn)故障應及時報告。 3、凡與本次實驗無關的儀器與設備切勿任意動用。 4、實驗完畢，應將設備及儀器擦拭干凈，并恢復到原來正常狀態(tài)。 三、認真做好實驗： 1、認真聽好指導老師對本次實驗的講解，實驗時，應有嚴格科學

3、作風， 認真細致地按照實驗指導書中所要求的實驗方法和步驟進行。 2、對于帶電或貴重的儀器及設備， 在接電或布置后， 應請指導老師檢查， 檢查通過后，才能開始實驗。 3、在實驗過程中， 應密切注意觀察實驗現(xiàn)象， 記錄下全部所需測量數(shù)據(jù)， 隨時進行分析，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應及時總結。 4、實驗是培養(yǎng)學生動手操作技能的重要環(huán)節(jié)，因此每個學生都必須自己 動手，完成所有的實驗環(huán)節(jié) 5、實驗所測的數(shù)據(jù)和圖表，應以實事求是的科學態(tài)度，當場記錄清楚， 不要拼湊和抄襲，所得結果交指導老師審閱認可后可才能離開實驗室，若不 符合實驗要求應重做。 6、學生在完成規(guī)定實驗項目后， 如果希望觀察一些與本實驗有關的其它現(xiàn)象，

4、 或用另外方案來進行測試，經老師同意可以進行。 III 19 實驗 硬度及沖擊實驗 I.硬度實驗 一、實驗目的 1. 進一步加深硬度概念 2. 簡要地了解硬度計構造和作用原理。 3. 初步掌握布氏硬度計、洛氏硬度計測定方法和操作步驟 （一）布氏硬度試驗（ HB） 1. 布氏硬度實驗的基本原理 布氏硬度測定原理是采用一定直徑 D 的淬火鋼球（或硬質合金球）作壓 頭。在一定載荷 F 作用下將壓頭壓入試樣表面。 經保持一定時間后卸掉載荷， 然后用放大鏡測量試樣表面壓痕直徑 D值。根據(jù)載荷F、鋼球直徑D和壓痕直 徑 d 的數(shù)值，可直接在布氏硬度表（表 1-2 ）中查得布氏硬度值。 2. 布氏硬度實驗的

5、技術要求 （1）試樣表面應無氧化皮或其它污物，具有平整光潔的平面 （2）試樣測試面應保持垂直于壓頭的施載方向 （3）用讀數(shù)測微尺測量壓痕直徑 d 時，應從相互垂直的兩個方向上測量，然 后取其平均值 （4）材料試驗后，壓痕直徑d必須在0.25D0.60D范圍之內（D為鋼球直徑） （5）測試時， 壓痕中心離試樣邊緣應大于壓痕直徑 d 的 2.5 倍；兩壓痕中心 間距離應大于壓痕直徑 d 的 4 倍 3. 布氏硬度試驗設備 布氏硬度試驗主要設備有布氏硬度計和讀數(shù)顯微鏡。常見的布氏硬度計 有液壓式和機械式兩大類。圖1-1為HB-3000型機械式布氏硬度計。試驗時， 將試樣 4 放在工作臺 3 上，按順

6、時針方向轉動手輪 2，使工作臺上升至試樣與 壓頭 5 接觸，并在手輪打滑后再開電動機 1，經二級蝸輪蝸桿減速器減速后， 驅動連桿 10 與遙桿 8 向下運動， 此時壓頭在砝碼 11 通過大杠桿 9 小杠桿 7 及壓軸 6 作用下，以一定大小的載荷壓入試樣。停留一定時間后，電動機自 動反轉，曲柄連桿帶動遙桿上升而卸除載荷。在關閉電動機后，反時針方向 轉動手輪，使工作臺下降并取下試樣。最后用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑 d，如 圖1-2所示，根據(jù)d的大小查表即可求得布氏硬度值。 i-電動機1-*& 工fli僧I-越* m頭B-JSW 圖1-1 L： IxA ”57 *呻卜申斛榊*啊n桂畫 圖1-2 測量

7、壓痕直徑示意圖 4. 實驗操作步驟 (1) 根據(jù)試驗的材料和預計的硬度，選擇F/D2值。再結合試樣厚度按照表 1-1來選擇鋼球直徑、載荷和載荷保持時間。 表1-1布氏硬度試驗規(guī)范 金屬類型 布氏硬度范圍 HBS 試件厚度 mm 載荷F與鋼球 直徑D的關系 鋼球直接D , mm 載荷F, Kgf (N) 載荷保持時 間 t (s) 63 10 3000 (30kN) 黑 140450 42 F=30D2 5.0 750(7.5kN) 10 色 6 10.0 1000(10kN) 屬 140 63 F=10D 2 5.0 250 (2.5kN) 10 130 42 2 F=30D 5.0 750(

8、7.5kN) 30 有 2 2.5 187.5(1875) 93 10 1000(10kN) 色 35 130 63 F=10D 2 5.0 250 (2.5kN) 30 金 6 10 250(2.5kN) 835 63 F=2.5D 2 5.0 62.5 (625) 60 3 2.5 15.6 (156) (2) 將壓頭5裝在主軸襯套內，先暫將壓頭固定螺釘輕輕地旋轉壓靠在壓頭 桿扁平處。 （3）將試樣和工作臺面擦干凈，將試樣置于工作臺上，然后按順時針旋轉手 輪2,使工作臺緩慢上升，直到試樣上升使鋼球壓緊并聽到咔一聲為止。接著 講壓緊固定螺釘旋緊。 （4）施加載荷將鋼球壓入試樣，首先打開電源開

9、關，電源指示燈亮，然后啟 動按鈕開關，并且立即做好擰緊壓緊螺釘?shù)臏蕚?，當加荷指示燈亮時，立即 迅速擰緊壓緊螺釘，使圓盤隨曲柄一起回轉，又自動反向旋轉直到停止。從 加荷指示燈亮到熄滅止為全負荷保持時間。 （5）當載荷保持時間過后，即可逆時針旋轉手輪，降下工作臺，取下試樣。 用讀數(shù)測量放大鏡在兩個相互垂直的方向上測出壓痕直徑di和d2的數(shù)值， 算出平均值，然后對照表1-2查得不是硬度值。 表1-2壓痕直徑與布氏硬度對照表 壓痕直徑 (d 10，2d 5 或 4d 2.5 )mm 在載荷F （N）下 布氏硬度值 壓痕直徑 (d 10，2d 5 或 4d 2.5 )mm 在載荷F（ N）下 布氏硬度值

10、 294.2D 2 98D 2 24.5D 2 294.2D 2 98D 2 24.5D 2 2.40 653 218 3.50 302 101 25.2 2.45 627 208 3.52 298 99.5 24.9 2.50 601 200 3.54 295 98.3 24.6 2.55 578 193 3.56 292 97.2 24.3 2.60 555 185 3.58 288 96.1 24.0 2.65 534 178 3.60 285 95 23.7 2.70 515 171 3.62 282 93.9 23.5 2.75 495 165 3.64 278 92.8 23.2

11、2.80 477 159 3.66 275 91.8 22.9 2.85 461 154 3.68 272 90.7 22.7 2.90 444 148 3.70 269 89.7 22.4 2.95 429 143 3.72 266 88.7 22.2 3.00 415 138 3.74 263 87.7 21.9 3.02 409 136 34.1 3.76 260 86.8 21.7 3.04 404 134 33.7 3.78 257 85.8 21.5 3.06 398 133 33.2 3.80 255 84.9 21.2 3.08 393 131 32.7 3.82 252 84

12、.0 21.0 3.10 388 129 32.3 3.84 249 83.0 20.8 3.12 383 128 31.9 3.86 246 82.1 20.5 3.14 378 126 31.5 3.88 244 81.3 20.3 3.16 373 124 31.1 3.90 246 80.4 20.1 3.18 368 123 30.7 3.92 239 79.6 19.9 3.20 363 121 30.3 3.94 236 78.7 19.7 3.22 359 120 29.9 3.96 234 77.9 19.5 3.24 354 118 29.5 3.98 231 77.1 1

13、9.3 3.26 350 117 29.2 4.00 229 76.3 19.1 3.28 345 115 28.8 4.02 226 75.5 18.9 3.30 341 114 4.04 224 74.7 18.7 3.32 337 112 28.1 4.06 222 73.9 18.5 3.34 333 111 27.7 4.08 219 73.2 18.3 3.36 329 110 27.4 4.10 217 72.4 18.1 3.38 325 108 27.1 4.12 215 71.7 17.9 3.40 321 107 26.7 4.14 213 71.0 17.7 3.42

14、317 106 26.4 4.16 211 70.2 17.6 3.44 313 104 26.1 4.18 209 69.5 17.4 3.46 309 103 25.8 4.20 207 68.8 17.2 3.48 306 102 25.5 4.22 204 68.2 17.0 4. 24 202 67. 5 16. 9 4. 92 148 49. 2 12. 3 4. 26 200 66. 8 16. 7 4. 94 146 48. 8 12. 2 4. 28 198 66. 2 16. 5 4. 96 145 48. 4 12. 1 4. 30 197 65. 5 16. 4 4.

15、98 144 47. 9 12. 0 4. 32 195 64. 9 16. 2 5. 00 144 47. 5 11. 9 4. 34 193 64. 2 16. 1 5. 05 140 46. 5 11. 6 4. 36 191 63. 6 15. 9 5. 10 137 45. 5 11. 4 4. 38 189 63. 0 15. 8 5. 15 134 44. 6 11. 2 4. 40 187 62. 4 15. 6 5. 20 131 43. 7 10. 9 4. 42 185 61 . 8 15. 5 5. 25 128 42. 8 10. 7 4. 44 184 61 . 2

16、 15. 3 5. 30 126 41. 9 10. 5 4. 46 182 60. 6 15. 2 5. 35 123 41. 0 10. 3 4. 48 180 60. 1 15. 0 5. 40 121 40. 2 10. 1 4. 50 179 59. 5 14. 9 5. 45 118 39. 4 9. 9 4. 52 177 59. 0 14. 7 5. 50 116 38. 6 9. 7 4. 54 175 58. 4 14. 6 5. 55 114 37. 9 9. 5 4. 56 174 57. 9 14. 5 5. 60 111 37. 1 9. 3 4. 58 172 5

17、7. 3 14. 3 5. 65 109 36. 4 9. 1 4. 60 170 56. 8 14. 2 5. 70 107 35. 7 8. 9 4. 62 169 56. 3 14. 1 5. 75 105 35. 0 8. 8 4. 64 167 55. 8 13. 9 5. 80 103 34. 3 8. 6 4. 66 166 55. 3 13. 8 5. 85 101 33. 7 8. 4 4. 68 164 54. 8 13. 7 5. 90 99. 2 33. 1 8. 3 4. 70 163 54. 3 13. 6 5. 95 97. 3 32. 4 8 . 1 4. 72

18、 161 53. 8 13. 4 6. 00 95. 5 31. 8 8 . 0 4. 74 160 53. 3 13. 3 4. 76 158 52. 8 13. 2 4. 78 157 52. 3 13. 1 4. 80 156 51 . 9 13. 0 4. 82 154 51 . 4 12. 9 4. 84 153 51 . 0 12. 8 4. 86 152 50. 5 12. 6 4. 88 150 50. 1 12. 5 4. 90 149 49. 6 12. 4 注：表中壓痕直徑為巾10mm鋼球試驗數(shù)值，如用巾5mm或 巾2. 5鋼球試驗時，則所得壓 痕直徑應分別增加2倍或4倍

19、。例如用 巾5mm鋼球在750kgf載荷作用下所得壓痕直徑為 1.65mm,則在 查表時應采用3.30mm(即1.65 X 2=3.30)，而其相應硬度值為341。 (二)洛氏硬度試驗 1. 洛氏硬度實驗的基本原理 洛氏硬度試驗方法是以一個錐頂角為 120度的金剛石圓錐體或直徑為 1.558mm( 1/16in )的鋼球為壓頭，在先后兩次載荷(初載荷與主載荷)作用 下，壓入被測試金屬表面，然后卸除主載荷，在保留初載荷情況下，測出由 主載荷引起的塑性變形的壓入深度 h,再由h值確定洛氏硬度值。H值愈大時, 被測試金屬的洛氏硬度值愈低；反之，則愈高。在實際實驗時，都是由硬度 計的指示器表盤上直接讀

20、出所測的硬度值。 洛氏硬度試驗時，可用不同壓頭和不同的主載荷組成不同的洛氏硬度標 尺。最常用的是HRA HRB HRCE種其中HRC適用于測量硬度值高于230HBS 的較硬金屬；HRB適用于測量硬度值低于230HBS的較軟金屬；HRAg用于測 量硬脆的金屬材料或淺層表面硬化的金屬 洛氏硬度試驗操作迅速簡便，且壓痕較小，可以測定成品或較薄金屬的 硬度，故目前生產上應用廣泛。 退火狀態(tài)碳鋼的硬度一般是隨著含碳量的增加而逐漸增加。 2. 洛氏硬度實驗的技術要求 （1）清理試樣表面。被測表面應無油脂、氧化皮、裂紋、凹坑、顯著的 加工痕跡以及其它外來污物。 （2）根據(jù)試樣材料選擇壓頭及載荷。根據(jù)試樣形狀

21、選擇合適的工作臺。 工作臺表面、試樣的支承面和壓頭表面均應清潔。 （3）把試樣穩(wěn)固地放在硬度計工作臺上， 按洛氏硬度計的操作順序進行 試驗。試驗中必須保證載荷平穩(wěn)地垂直施加于試樣的測試表面，不得有沖擊 或震動。然后有指示器上讀得硬度值并作好記錄。 （4）移動試樣，并在另一位置繼續(xù)進行試驗，兩相鄰壓痕中心距離或任 一壓痕中心距試樣邊緣距離一般不得小于 3mm前后共測三點，計算后兩次試 驗得出硬度值的平均值，并作好記錄。 3. 洛氏硬度試驗設備 見圖 1-3 4. 實驗操作步驟 （1）將試樣穩(wěn)妥地安放在工作臺上，試樣與工作臺面緊貼，試樣倍測部 位表面盡可能水平光潔。 （2）順時針方向緩慢地旋轉手輪

22、， 使試樣頂住壓頭直至小指針指于紅點。 然后轉動指示器調整盤，使大指針對正標記“ C”或“B點。 （3）然后將操縱手柄向后推到，加上主載荷，待大指針停止轉動后，并 使總載荷保留 10 秒時間，再將手柄扳回卸除主載荷。 （4）按指示器大指針所指刻度線讀取度數(shù)。 以金剛石圓錐體作壓頭的按 刻度盤外圈標記為“ C的黑色格子讀數(shù)，以鋼球作壓頭的按內圈標記為“ B” 的紅色格子讀數(shù)。 (5) 逆時針方向旋轉手輪，降下工作臺，取下試樣，或移動試樣選擇新 的部位，繼續(xù)進行試驗。 圖1-3 H-100洛氏型硬度計 t一手柄百一試 冃一圧 橙承春農拯Iflttff】【一嘰円H-fta U沖擊試驗 、實驗目的 1

23、. 了解沖擊試驗機的主要構造及操作方法。 2. 初步掌握金屬材料韌性的測定方法。 3. 初步建立碳鋼的含碳量與其沖擊韌度間的關系 、實驗概述 次沖擊彎曲試驗是測定金屬材料韌性的常用方法。它是將一定尺寸和 形狀的金屬試樣放在試驗機的支座上， 再將一定重量的擺錘升高到一定高度， 使其具有一定位能，然后讓擺錘自由下落將試樣沖斷。擺錘沖斷試樣所消耗 的能量即為沖擊吸收功Ak ,Ak值的大小代表金屬材料韌性的高低。但習慣上 仍采用沖擊韌度值ak表示金屬材料韌性。沖擊韌度ak是用沖擊吸收功Ak除 以樣式斷口處的 原始橫切面積S來表示的。 退火狀態(tài)碳鋼的韌性隨著含碳量的增加而下降。 三、實驗設備及用品 沖擊

24、試驗主要設備和用品為沖擊試驗機和測量試樣尺寸用的游標卡尺。 沖擊試驗機有手動和半自動兩種。圖1-4為手動擺錘式沖擊試驗機的外形結 構。 圖1-4 牟瓏慷悴式“擊訂乜血 .1一期度盤- 四、實驗操作步驟 - - 1. 在實驗之前先將操作手柄置于“預備”位置 2. 按試樣材料的估計沖擊韌性值選定擺錘并安裝好后置于擺錘支架上。 3. 將沖擊試樣放在支座鉗口 1上，再把擺錘抬到試驗高度。然后將擺錘 提高到H1高度的位置，而且固定牢靠。 4. 待以上準備工作完畢后便可進行沖擊試驗，由操作者將操作手柄扳至 “沖擊”擋B位置，隨即擺錘從一定高處H1自由落下，沖擊打斷試樣后從另 一邊升至一高度H2。此時測量裝

25、置上的撥針隨擺錘而同步轉向另一邊升起， 將指針轉到相應的數(shù)值上，其所指的數(shù)值即打斷試樣后所消耗的能量值。 5. 試樣沖斷后，將操作手柄扳到“制動”擋C位置，制止擺錘來回擺動， 以防傷人。 五、沖擊試樣及實驗材料 按GB2284和GB2106-80規(guī)定，沖擊試驗標準試樣有夏比 U型缺口試 樣和夏比V型缺口試樣兩種。習慣上前者簡稱為梅式試樣，后者為夏式試樣。 兩種試樣的尺寸及加工要求如圖1-5和圖1-6所示。 圖1 5夏比U型缺口試樣 圖1-6夏比V型缺口試樣 (1) 檢查試樣有無缺陷，試樣缺口部位一般不能劃傷或銹蝕。 (2) 用精度不低于0.02mm的量具測量試樣缺口處的斷面尺寸，并記下 測量數(shù)

26、據(jù)。 (3) 檢查擺捶空打時的指針是否指零(即擺捶自由地處在鉛垂位置時， 使指針緊靠撥針并對最大打擊能量處，然后揚起擺捶空打，指針指示零位) 其偏離不應超過最小分度的1/4。 （4）放置沖擊試樣。試樣應緊貼支座，并使試樣缺口背向擺捶的刀刃， 然后用找正樣板使試樣處于支座的中心位置。 （5）按沖擊試驗機的操作順序將沖擊試樣沖斷。 （6）讀出指針在刻度盤上指出的沖擊吸收功 Ak 值，并做好記錄。 （7）觀察試樣的斷口特征。 六、實驗注意事項 （1）在試驗機擺捶運動的平面內，嚴禁站人，以防因擺捶運動或沖斷的 試樣飛出傷人。 （2）未經許可不準隨便搬動擺捶和控制手柄。 （3）在裝置沖擊試樣時，應將擺捶

27、用支架支住。切不可將擺捶抬高到預 備位置，以防擺錘偶然落下時造成嚴重事故。 （4）當手柄在“預備”位置，擺捶已上揚至預定的試驗高度后，應平穩(wěn) 緩慢地將手放開，并使插銷插入擺軸的槽內，以防放手過急而沖斷插銷。 （5）當試樣被沖斷而擺捶尚在擺動時， 不能將手柄撥回至 “預備”位置， 以防插銷的頭部與擺捶發(fā)生摩擦或插銷有可能插入擺捶的槽內而被沖斷。 （6）試樣沖斷時如有卡錘現(xiàn)象，則數(shù)據(jù)無效。 實驗二拉伸和壓縮實驗 、實驗目的 1. 觀察低碳鋼和鑄鐵拉伸和壓縮過程中的變形情況； 2. 測定低碳鋼拉伸時的機械性質：屈服極限c s、強度極限c b、延伸率S 及斷面收縮率測定鑄鐵拉伸時的機械性質：強度極限c

28、bo 3. 比較低碳鋼與鑄鐵在拉伸和壓縮時的不同力學性能。 、實驗設備和工具 1. 萬能材料試驗機 2. 劃線機 3. 游標卡尺 三、試件 1. 拉伸試件 按GB22 76規(guī)定，本實驗試件采用圓棒長試件。 取d0=10,L0=100,如圖 2-1所示: 2. 壓縮試件 低碳鋼和鑄鐵試件形狀尺寸相同，一般規(guī)定 1.5 h/d 2所示.低碳 鋼有直線段，有明顯的屈服階段，測力指針暫時不動或擺動，而扭轉角很快 增加，最終破壞時，可看到低碳鋼試件的扭轉角非常大，沿橫截面扭斷，而鑄 鐵試件的扭轉角很小，沿4555螺旋面扭斷。 五、實驗步驟 1. 測量試件：用游標卡尺測量標距兩端及中間三個橫截面處的直徑，

29、取最 小值 2. 實驗機準備 （1）選擇合適的測力度盤，定好轉速（低碳鋼屈服前慢速，屈服后快速） （2）調整測力指針，對準“零”點； （3）調整好自動繪圖儀； 3. 安裝試件 先將試件的一端安裝于試驗機的固定夾頭上 , 調整試驗機的活動夾頭 并夾緊試件另一端 , 檢查試驗機的零點 , 沿試件表面畫一母線以定性觀察變 形現(xiàn)象. 4. 進行實驗 （1）低碳鋼試件：開動實驗機慢速加載，注意觀察測力盤指針的轉動， 當指針不動或擺動時，說明材料開始屈服，記錄屈服載荷TS,改用快速加載， 試件斷裂后停機，記錄最大載荷 Tb； （2）鑄鐵試件：采用慢速加載直至試件斷裂； 5. 實驗結果處理 根據(jù)屈服載荷Ts

30、及最大載荷Tb分別計算材料的屈服極限T s,強度極限 T b T s=TS/WPT P=TP/WP （鑄鐵只需計算強度極限T b） 六、注意事項 1. 認真閱讀實驗機的構造原理、使用方法和注意事項。 2. 為了防止實驗機損傷，最大載荷不得超過測力度盤的80 % . 3. 裝夾拉伸試件防止裝偏或夾持部分過短。 4. 低碳鋼屈服變形前要慢速加載 , 過了屈服階段后改用快速加載 . 七、思考題 .低碳鋼和鑄鐵扭轉的破壞情況有什么不同？原因是什么？ 實驗四 漸開線齒廓范成原理 一、實驗目的 1、了解用范成法切制漸開線齒廓的基本原理。 2、通過觀察漸開線齒輪的輪廓曲線具體形成過程，了解齒輪的根切現(xiàn)象 及

31、避免根切的方法。 3、分析比較標準齒輪與正負變位齒輪齒形變化的異同點。 二、實驗儀器和工具 1、齒輪范成儀。 2、鉛筆、圓規(guī)、三角板、剪刀、計算器等（自備） 。 3、300 X 300mm2的厚圖紙兩張。（或A3紙） 三、齒輪范成法原理 范成法是利用一對齒輪（或齒輪齒條）互相嚙合時，共軛齒廓互為包絡 線的原理來加工齒輪的。加工時，其中一輪為刀具，另一輪為輪坯，刀具和 輪坯在機床鏈作用下保持定傳動比傳動，完全和一對真正的齒輪相互嚙合傳 動一樣；刀具作徑向進給運動的同時，還沿輪坯的軸向作切削運動。這樣切 出的齒廓就是刀刃在各個位置的包絡線。若用漸開線作刀具的齒廓，可以證 明其所包廓就是刀刃在各個位

32、置的包絡線。若用漸開線作刀具的齒廓，可以 證明其所包絡出的齒廓必為漸開線，今用齒條漸開線（基圓半徑為無限大時 漸開線為一傾斜直線）齒廓加工齒輪，那么刀具刀刃在各個位置的包絡線就 是漸開線，即加工出的齒廓為漸開線齒廓。因為在實際加工時，看不到刀刃 形成包絡輪齒的過程，所以通過齒輪范成儀來表現(xiàn)這一過程，用鉛筆將刀刃 在各個位置描繪在輪坯紙上，這樣就能清楚地觀察到輪齒范成的過程。 4-1 四、齒輪范成儀的構造及使用方法簡介 CFY- 1型齒輪范成儀所用的刀具模型為齒條插刀，其結構如圖 所示。 主要參數(shù): 模數(shù)（m） 16 16 8 8 齒數(shù)（z） 17 10 34 20 壓力角 a 齒頂高系數(shù)ha

33、1,徑向間隙系數(shù)c 0.25 實驗時首先將紙坯用壓環(huán)固定在圓盤（相當于工作臺）上，它可繞軸o轉動, 齒條刀具裝在可左右移動的溜板上，當移動溜板時借助于齒輪齒條傳動迫使 輪坯分度圓與齒條中線作純滾動，通過調節(jié)齒條刀具相對齒坯的徑向位置， 可以范成出標準齒輪和變位齒輪的齒廓。 圖4-1 五、實驗步驟 1、輪坯的準備與安裝 （1）根據(jù)被切齒輪的參數(shù)計算出加工齒輪的分度圓、齒頂圓、齒根圓和基 圓直徑，并將“四圓”畫在繪圖紙上。 （2）剪一直徑比齒頂圓大 3mm的圓形圖紙，并在中心剪一直徑為 36mm 的圓孔（安裝用） （3）將圓形圖紙（輪坯）安裝在固定軸上，用壓環(huán)和圓螺母壓緊。 2、繪制標準齒輪齒廓

34、（1）將齒坯安裝到圓盤上，注意兩者圓心重合 (2)調整齒條刀具位置， 使刀具中線與齒坯分度圓相切， 從兩端刻度線看 (3) 將齒條刀具推到左(或右)極限位置，稍稍松動范成儀的壓坯，將齒 坯(圖紙)旋轉到適當位置，使刀具上右(左)起第二齒處于齒坯中間一適 當位置，用鉛筆在紙上畫出齒條刀具的齒廓線，然后向右(或左)每次移動 刀具約35mm,畫一次刀具齒廓線(每次僅畫出中間三個齒的輪廓即可) 直至形成 23 個完整的輪齒時為止。這些齒廓的包絡線即為標準漸開線齒輪 的齒廓。 3、觀察根切現(xiàn)象 4、繪制變位齒輪齒廓 (1) 將齒坯相對于齒條刀具轉動適當角度(約 120),重新固定齒坯。 (2) 調整刀具

35、徑向位置,使齒條刀具中線相對于繪制標準齒輪時的位置后 移xm距離(正變位)或前移xm距離(負變位)。 (3) 按繪制標準齒輪齒廓的步驟繪出有 23個完整齒的變位齒輪齒廓。 (4) 觀察繪得的齒廓并與標準齒輪的齒廓作對照和分析。 六、思考題 (1) 加工標準齒輪與變位齒輪時,嚙合線的位置及嚙合角的大小是否有變 化？為什么？ (2) 通過實驗,說明你所觀察到的根切現(xiàn)象是怎樣的？是由于什么原因引 起的？避免根切的方法有哪些？ Wk (K 1)Pb Sb， 同理若跨過 k+1個齒時，其 公法線長度為 Wk 1 Wk Pb 又因為 Pbmcos 所 以 m Wk 1 Wk 或m Wk Wk 1 1.測定

36、模數(shù)m和壓力角a 如圖5-1所示，當量具的測足在被測齒輪上跨過 COScos k個齒時，其公法線長度為 UI3-2 實驗五 漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測量 、實驗目的 1掌握用普通量具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和各部分尺寸與基本參數(shù)之間的關 系及漸開線的性質。 、實驗工具 1. 被測齒輪兩個 2. 游標卡尺一把 3. 計算器、紙和鉛筆（學生自備） 三、實驗原理 式中Pb為被測齒輪的基圓齒距，可測后求 得，但壓力角可能是15,也可能是20,故分別用 20和15代入上式算得兩個模數(shù)，其數(shù)值最接近 于標準模數(shù)的一組m和a,即是被測齒輪的模數(shù) m和壓力角a

37、。 為了使量具的測足能保證與齒廓的漸開線部分相切，跨齒數(shù)不能任意定, 實驗時可初步參照下表查出。 齒數(shù)（Z） 918 1927 28 36 37 45 46 54 55 63 跨齒數(shù)（K） 2 3 4 5 6 7 2.測定變位系數(shù)x 與標準齒輪相比，變位齒輪的齒厚發(fā)生了變化，所以變位齒輪的公法線長度將改變, 其變化量為2 msin 。 設WK為被測齒輪跨k個齒的公法線長度， Wk為同樣mz和a的標準齒輪跨k個 齒的公法線長度，則 WK WK 2 msin 2msin 式中Wk，可從手冊中查得或按下式求出 20WK m 2.9521 k 0.5 +0.014z k 0.111z 0.5 15WK

38、=m 3.0345 k 0.50.00594z k 0.083z 0.5 K值四舍五入取整 3.測定齒頂高系數(shù) h；和徑向間隙系數(shù) C* 首先測出齒根圓直徑，對偶數(shù)齒的齒輪可直接測出，對奇數(shù)齒的齒輪，則需間接測 量： df Dk 2H （Dk -齒輪軸孔直徑；H軸孔外圓到齒根距離）由此可求得齒根高的測定值 u mz dfu u* hf-,而齒根高的計算公式 hf m ha c x，公式中齒頂高系數(shù)和 z 頂隙系數(shù)為未知量，以正常齒的h； 1, c* 0.25和短齒的h； 0.8和c* 0.3兩 組標準值分別代入上式，看何者最接近于hf測定值，則那一組 h；和c即為所求。 四、實驗步驟 1 輸出

39、齒數(shù)，查取跨齒數(shù) 2每個齒輪選三個位置測出公法線長度 Wk、Wk U或W 1）,齒根圓 直徑df，取其平均值作為測量結果 3. 按有關公式逐個計算齒輪的參數(shù)并記入實驗報告中 五、思考題 1 決定齒廓形狀的基本參數(shù)有哪些？ 2.在測量根圓直徑df時，對偶數(shù)齒和奇數(shù)齒的齒數(shù)的齒輪在測量方法 上有什么不同？ 35 實驗六 減速器的結構分析和裝配 一、實驗目的 1熟悉減速器的基本構造，了解各組成構件的結構、功用； 2了解軸系零件的裝配關系及軸承部件的調整、潤滑和密封。 二、實驗設備和工具 1單級齒輪減速器 2鋼板尺、活扳手、手錘、銅棒、軸承拆卸器 三、實驗步驟 1觀察減速器外形。它有哪些箱體附件，它們

40、的安裝位置及功用，測出外廓 尺寸、中心距和中心高。 2擰下箱蓋和端蓋螺釘（嵌入式端蓋除外） ，拔出定位銷，擰動起蓋螺釘， 打開箱蓋。 3數(shù)出齒輪齒數(shù)，計算傳動比。 4取出軸系零件、邊拆邊觀察軸上零件的定位、固定方式、結構以及軸承的 類型、潤滑、密封方式、支座的支承形式。 5繪出低速軸軸系零件裝配示意圖。 6將減速箱按原樣裝配好。 實驗報告(一) 實驗名稱 日期 班級 姓名 學號 成績 I.硬度實驗 、實驗目的 、實驗設備和儀器 三、試樣材料和實驗結果 1.布氏硬度 項目 試驗材料 及處理狀態(tài) 試驗規(guī)范 試驗結果 鋼球直徑 D (mn) 載荷F (N) F/D2 載荷停留 時間 (s) 壓痕直徑(mm) 硬度值 HBS di d2 d平均 2.洛氏硬度 項目 式驗材料 及處理狀態(tài) 試驗規(guī)范 測得硬度值 壓頭 初載荷 F(N) 主載荷 F(N) 硬度 標尺 第一次 第二次 第三次 平均值 U沖擊試驗 、實驗目的 、試驗設備和儀器 三、實驗結果 式驗材料及 其處理狀 態(tài) 試驗 溫度 試樣缺口處斷面尺寸 沖擊吸 收功Ak (J) 沖擊韌性a k (J/cm2) 高 (cm) 寬 (cm) 斷面積 (cm