機械原理實驗指導(dǎo)書9

1、機械原理實驗常熟理工學(xué)院機械工程學(xué)院機械基礎(chǔ)部2015.21實驗一平面機構(gòu)運動簡圖的測繪一目的1 初步掌握實際機構(gòu)或機構(gòu)模型的機構(gòu)運動簡圖的測繪方法；2 應(yīng)用機構(gòu)自由度計算方法及機構(gòu)運動條件分析平面機構(gòu)運動的確定性。二設(shè)備和工具1 各種機構(gòu)實物或模型；2 鋼板尺、鋼卷尺、內(nèi)卡鉗、外卡鉗、量角器等；3 鉛筆、橡皮、草稿紙（自備）。三原理從運動學(xué)的觀點看，機構(gòu)運動特性與原動件的運動規(guī)律、構(gòu)件的數(shù)目、運動副的數(shù)目、種類、相對位置有關(guān)。因此，可以撇開構(gòu)件的實際外形和運動副的具體結(jié)構(gòu)，而用簡單的線條和規(guī)定的符號（見教材）代表構(gòu)件和運動副。并按比例定出各運動副的相對位置，繪制出機構(gòu)運動簡圖，以此來說明實際

2、機構(gòu)的運動特性。四步驟1了解被測機構(gòu)或機構(gòu)模型，并記錄其編號。2 確定構(gòu)件數(shù)目。將被測的機構(gòu)或機構(gòu)摸型緩慢地運動，從原動件開始，循著運動傳遞的路線仔細觀察機構(gòu)運動。分清機構(gòu)中哪些構(gòu)件是活動構(gòu)件、哪些是固定構(gòu)件，從而確定機構(gòu)中的原動件、從動件、機架及其數(shù)目。3 判定各運動副的類型和數(shù)目。仔細觀察各構(gòu)件間的接觸情況及相對運動的特點，判定各運動副是低副還是高副，并準確數(shù)出其數(shù)目。4 繪制機構(gòu)示意圖。選定最能清楚地表達各構(gòu)件相互運動關(guān)系的面為視圖平面，選定原動件的位置，按構(gòu)件聯(lián)接的順序，用簡單的線條和規(guī)定的符號在草稿紙上徒手繪出機構(gòu)示意圖，然后在各構(gòu)件旁標注數(shù)字1、 2、 3、 - ，在各運動副旁標注

3、字母A、 B、 C、 - 。并確定機構(gòu)類型。5 繪制機構(gòu)運動簡圖。仔細測量與機構(gòu)運動有關(guān)的尺寸（如轉(zhuǎn)動副間的中心距、移動副導(dǎo)路的位置或角度等） ，按選定的比例尺 繪出機構(gòu)運動簡圖。 =構(gòu)件實際尺寸( m)/構(gòu)件圖示尺寸( mm)6 分析機構(gòu)運動的確定性。計算機構(gòu)的自由度數(shù)，并將結(jié)果與實際機構(gòu)的原動件數(shù)相對照，若與實際情況不符，要找出原因及時改正。五思考題1一張正確的機構(gòu)運動簡圖應(yīng)包括哪些必要的內(nèi)容？2 繪制機構(gòu)運動簡圖時，原動件位置能否任意選定？會不會影響運動簡圖的正確性？3 機構(gòu)自由度大于或小于原動件數(shù)時會產(chǎn)生什么結(jié)果？2實驗二齒輪范成一、目的1掌握用范成法加工漸開線齒輪的原理；2通過用齒條

4、刀具范成漸開線齒廓的過程，了解齒輪的根切現(xiàn)象及避免根切的方法；3分析比較標準齒輪和變位齒輪的異同點。二、設(shè)備和工具1漸開線齒廓范成儀，圖1 所示；2 A4 繪圖紙一張、圓規(guī)、三角板、剪刀、鉛筆、橡皮、計算器等（自備）。圖 2-11.圖紙托盤；2.滑架；3.機架；4.齒條刀具；5.調(diào)節(jié)螺釘；6.定位螺釘；7.刀架； 8.鎖緊螺釘；9.壓環(huán)三、原理范成法（又稱包絡(luò)法或稱展成法）的基本原理是一對齒輪或一個齒輪與齒條嚙合時，一個齒輪的齒廓是另一個齒輪齒廓的包絡(luò)線。因此，若將其中一個齒輪或齒條制成刀具，使刀具與輪坯的運動關(guān)系與一對齒輪（或齒輪與齒條）嚙合一樣（由齒輪加工機床保證） ，并加上必要的切削運動

5、與進給運動，就可以在輪坯上連續(xù)切出所有的輪齒。當(dāng)齒條刀具中線與輪坯分度圓相切（即刀具調(diào)節(jié)到刻度“0 ”位置）時，便能切制出標準齒輪。當(dāng)齒條刀具離開輪坯中心移動時，切制出正變位齒輪。當(dāng)齒條刀具靠近輪坯中心移動時，切制出負變位齒輪。四、步驟1測量圖紙托盤直徑（即為輪坯分度圓直徑d）。2在齒條刀具上量取齒距p（相鄰兩齒同側(cè)齒廓對應(yīng)點之間的距離）。3計算模數(shù)m 和齒數(shù)zm= p /（取標準模數(shù)）； z = d /m （取整數(shù)）4在紙坯上畫出四個圓：分度圓d、齒頂圓da、齒根圓df、基圓db（其公式參見教科書）。5 將紙坯裝在范成儀上，調(diào)整刀具對準刻度上的“0”位置，范成標準齒輪1 2 個齒（如圖 2

6、所示），注意觀察有否根切。3圖 2-26 為避免根切，范成正變位齒輪。1） 計算變位量min m ，其中min =zminz 。zmin2） 計算并在輪坯上畫出分度圓d、齒頂圓da、齒根圓d f 、基圓 db（公式參見教科書或?qū)嶒瀳蟾妫?，其中分度圓d、基圓 db 與標準齒輪相同。3） 將紙坯裝在范成儀上，移動刀具離開輪坯中心，移動量（變位量）為min m。4） 范成正變位齒輪1 2 個齒（如圖3），注意觀察此時有否根切。圖 2-3五思考題1 用齒條刀具加工標準齒輪和變位齒輪時，刀具相對輪坯的位置及運動有何不同？2 用同一把齒條刀具加工標準齒輪和變位齒輪時，定性比較下述幾何參數(shù)和尺寸的變化：m

7、、 、 da、 d 、 df 、 db 、 s 、 e 和 p 。3 根切現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？避免根切可采取哪些措施？4 本實驗1齒條刀具的基本參數(shù)4m = 10， ha*1 ， c*2被加工齒輪基本參數(shù)m =， d =， z =3實驗結(jié)果比較項 目標準齒輪（ mm）正變位齒輪（mm）分度圓直徑d齒頂圓直徑da齒根圓直徑df基圓直徑 db齒距 p分度圓齒厚s分度圓齒槽寬e變位系數(shù)min5實驗三直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定一、實驗?zāi)康?掌握應(yīng)用普通游標卡尺和公法線千分尺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、尺寸與基本參數(shù)之間的關(guān)系及漸開線的性質(zhì)。二、實驗內(nèi)容測定一對漸開

8、線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)，并判別它是否為標準輪。對非標準齒輪，求出其變位系數(shù)。三、實驗設(shè)備和工具1一對齒輪( 齒數(shù)為奇數(shù)和齒數(shù)為偶數(shù)的各一個)。2游標卡尺，公法線千分尺。3漸開線函數(shù)表(自備 )。4計算器(自備 )。四、實驗原理及步驟漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有：齒數(shù)Z 、模數(shù)m、分度圓壓力角 齒頂高系數(shù)h*a 、頂隙系數(shù) C* 、中心距 和變位系數(shù) x 等。本實驗是用游標卡尺和公法千分尺測量，并通過計算來確定齒輪的基本參數(shù)。1確定齒數(shù)z：齒數(shù)z 可直接從被測齒輪上數(shù)出。2確定模數(shù)m在圖 2-1 中，由漸開線性質(zhì)可知，齒廓間的公法線長度與所對應(yīng)的基圓弧長相等。根據(jù)這一性質(zhì)，用公法線千分尺跨過

9、n 個齒， 測得齒廓間公法線長度為Wn ， 然后再跨過n+1個齒測得其長度為。由圖 2-1 可知式中， Pb 為基圓齒距，(mm) ，與齒輪變位與否無關(guān)。為實測基圓齒厚，與變位量有關(guān)。由此可見，測定公法線長度和后就可求出基圓齒距 Pb，實測基圓齒厚Sbm 和變位系數(shù)x。因此，準確測定公法線長度是齒輪基本參數(shù)測定中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。6圖 3-1公法線長度測量（ 1）測定公法線長度和首先根據(jù)被齒輪的齒數(shù)Z，按下列公式計算跨齒數(shù)。式中： 壓力角； z被測齒輪的齒數(shù)我國采用模數(shù)制齒輪，其分度圓標準壓力角是20°和 15°。若壓力角為20°可直接參照下表確定跨齒數(shù)n。z12 18

10、19 27 28 3637 4546 54556364 7273 8182 90n2345678910公法線長度測量按圖1 所示方法進行，首先測出跨n 個齒時的公法線長度。測定時應(yīng)注意使千分尺的卡腳與齒廓工作段中部附近相切，即卡腳與齒輪兩個漸開線齒面相切在分度圓附近。為減少測量誤差，值應(yīng)在齒輪一周的三個均分位置各測量一次，取其平均值。為求出基圓齒距Pb，還應(yīng)按同樣方法量出跨測n+1 齒時的公法線長度。（ 2）確定基圓齒距Pb， P b=（ 3）確定模數(shù) m和壓力角根據(jù)求得的基圓齒距Pb ，可按下式計算出模數(shù)：m=Pb/( cos )由于式中 可能是15°也可能是20°，故分

11、別代入計算出兩個相應(yīng)模數(shù)，取其最接近于標準值的一組m和 。3測定齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df 及計算全齒高h為減少測量誤差，同一數(shù)值在不同位置上測量三次，然后取其算術(shù)平均值。7當(dāng)齒數(shù)為偶數(shù)時，d a和 df 可用游標卡尺直接測量，如圖2 所示。當(dāng)齒數(shù)為奇數(shù)時，直接測量得不到da和 df 的真實值，而須采用間接測量方法，如圖3所示，先量出齒輪安裝孔值徑 D，再分別量出孔壁到某一齒頂?shù)木嚯x H1，和孔壁到某一齒根的距離 H2。則 d a和 df 可按下式求出；齒頂圓直徑dad =S+2H(mm)a1齒根圓直徑df df =S+2H2(mm)計算全齒高h奇數(shù)齒全齒高h h =H1-H 2(mm)偶

12、數(shù)齒全齒高h h =(d a-d f )(mm)圖 3-2 偶數(shù)齒測量圖 3-3 奇數(shù)齒測量4確定變位齒輪傳動類型和變位系數(shù)x標準齒輪的理論公法線長度Wn=mcos(n-0.5) +Zinv Wn'Wn2xsin若實測得齒輪的公法線長度Wn ( 由于齒輪在實際使用中，用齒厚的加工允差( 負值 ) 來保證有齒側(cè)間隙，公法線長度就有了一定的減簿量，所以要注意加上此減簿量，其值根據(jù)估計的齒輪精度，查公差數(shù)值表確定) 與同樣跨齒數(shù)的標準齒輪公法線長度Wn 不一致時，所測的齒輪就是變位齒輪。x(Wn ' Wk ) / 2m sin5. 確定 h* a、 C*由于按實側(cè)，計算所得的af，

13、h值中包含有（*a*），d， dh、 C正常齒*h=1，C =0.25a短齒h *=0.8 ，C * =0.3就可判定ha* ,C * 的值計算核對齒輪的設(shè)計幾何尺寸8*根據(jù)確定的Z， m， ， h a ， C ， x，就可算出幾何尺寸。五、思考題1. 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有哪些？2. 測量公法線長度時， 游標卡尺卡腳放在漸開線齒廓工作段的不同位置上 （但保持與齒廓相切） ，對測量結(jié)果有無影響，為什么？3同一模數(shù)、 齒數(shù)、 壓力角的標準齒輪的公法線長度是否相等？基圓齒距是否相等？為什么？9實驗四機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計一、實驗?zāi)康?. 加深學(xué)生對平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)組成的認識，了解平面機構(gòu)

14、組成及運動特點。2. 培養(yǎng)學(xué)生的機構(gòu)綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力。二、實驗設(shè)備及工具1. CQJP D 機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺1）齒輪：模數(shù)2，壓力角20°，齒數(shù)為28、 35、 42、 56，中心距組合為：63 、 70、 77 、84、 91、 98；2）凸輪：基圓半徑20 ，升回型，從動件行程為30；3）齒條：模數(shù) 2，壓力角 20°，單根齒條全長為400；4）槽輪： 4 槽槽輪；5）撥盤：可形成兩銷撥盤或單銷撥盤；6）主動軸：軸端帶有一平鍵，有圓頭和扁頭兩種結(jié)構(gòu)型式（可構(gòu)成回轉(zhuǎn)或移動副）；7）從動軸：軸端無平鍵，有圓頭和扁頭兩種結(jié)構(gòu)型式（可構(gòu)成回轉(zhuǎn)副或移

15、動副）；8）移動副：軸端帶扁頭結(jié)構(gòu)形式（可構(gòu)成移動副）；9）轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊）：用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副或移動副；10）復(fù)合鉸鏈（或滑塊）：用于三構(gòu)件形成復(fù)合轉(zhuǎn)動副或形成轉(zhuǎn)動副+移動副；11）復(fù)合鉸鏈：用于四構(gòu)件形成復(fù)合轉(zhuǎn)動副；12）主動滑塊插件：插入主動滑塊座孔中，使主動運動為往復(fù)直線運動；13）主動滑塊座：裝入直線電機齒條軸上形成往復(fù)直線運動；14）活動鉸鏈座：用于在滑塊導(dǎo)向桿( 或連桿 ) 以及連桿的任意位置形成轉(zhuǎn)動移動副；15）活動鉸鏈座：用于在滑塊導(dǎo)向桿( 或連桿 ) 以及連桿的任意位置形成轉(zhuǎn)動副或移動副；16）滑塊導(dǎo)向桿（或連桿）；17）連桿：有六種長度不等的連桿；18）連桿：可形成三

16、個回轉(zhuǎn)副的連桿；19）壓緊螺栓：規(guī)格M5，使連桿與轉(zhuǎn)動副軸固緊，無相對轉(zhuǎn)動且無軸向竄動；20）帶墊片螺栓： 規(guī)格 M5，防止連桿與轉(zhuǎn)動副軸的軸向分離，連桿與轉(zhuǎn)動副軸能相對轉(zhuǎn)動；21）層面限位套：限定不同層面間的平面運動構(gòu)件距離，防止運動構(gòu)件之間的干涉；1022）緊固墊片：限制軸的回轉(zhuǎn)；23）高副鎖緊彈簧：保證凸輪與從動件間的高副接觸；24）齒條護板：保證齒輪與齒條間的正確嚙合；25） T 型螺母26）行程開關(guān)碰塊27） V 帶輪：用于機構(gòu)主動件為轉(zhuǎn)動時的運動傳遞；28）張緊輪：用于皮帶的張緊；29）張緊輪支承桿：調(diào)整張緊輪位置，使其張緊或放松皮帶；30）張緊輪軸銷：安緊張緊輪；31、 32、

17、33）螺栓：特制，用于在連桿任意位置固緊活動鉸鏈座；34）直線電機：10 /s ，配直線電機控制器，根據(jù)主動滑塊移動的距離，調(diào)節(jié)兩行程開關(guān)的相對位置來調(diào)節(jié)齒條或滑塊往復(fù)運動距離，但調(diào)節(jié)距離不得大于400 ；注意：機構(gòu)拼接未運動前，應(yīng)先檢查行程開關(guān)與裝在主動滑塊座上的行程開關(guān)碰塊的相對位置，以保證換向運動能正確實施，防止機件損壞；35）旋轉(zhuǎn)電機：10r/min ，沿機架上的長形孔可改變電機的安裝位置；36）實驗臺機架37）標準件、緊固件若干（A 型平鍵、螺栓、螺母、緊定螺釘?shù)龋?. 組裝、拆卸工具：一字起子、十字起子、固定扳手、內(nèi)六角扳手、鋼板尺、卷尺。三、實驗原理、方法與步驟1. 實驗原理任

18、何平面機構(gòu)都是由若干個基本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上而構(gòu)成的。2. 實驗方法與步驟1） 掌握平面機構(gòu)組成原理；2） 熟悉本實驗中的實驗設(shè)備，各零、部件功用和安裝、拆卸工具；3） 自擬平面機構(gòu)運動方案，形成拼接實驗內(nèi)容；4） 將自擬的平面機構(gòu)運動方案正確拆分成基本桿組；5） 正確拼接各基本桿組；6） 將基本桿組按運動傳遞規(guī)律順序聯(lián)接到原動件和機架上。11四、基本桿組的拆分與拼裝機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺提供的運動副拼接方法參見以下各圖所示。1 ）實驗臺機架：圖 1 實驗臺機架圖實驗臺機架中有5 根鉛垂立柱，均可沿X 方向移動。移動前應(yīng)旋松在電機側(cè)安裝在上、下橫梁上的立柱緊固螺釘，并用雙手移動立

19、柱到需要的位置后，將立柱與上（或下）橫梁靠緊再旋緊立柱緊固螺釘（立柱與橫梁不靠緊旋緊螺釘時會使立柱在X 方向發(fā)生偏移） 。注：立柱緊固螺釘只需旋松即可，不允許將其旋下。立柱上的滑塊可在立柱上沿Y 方向移動，要移動立柱上的滑塊，只需將滑塊上的內(nèi)六角平頭緊定螺釘旋松即可（該緊定pu 螺釘在靠近電機側(cè)）。按上述方法移動立柱和滑塊，就可在機架的X 、 Y 平面內(nèi)確定固定鉸鏈的位置。2）主、從動軸與機架的連接（下圖各零件編號與“機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺組件清單”序號相同，后述各圖均相同）圖 2 主、從動軸與機架的連接12按上圖方法將軸聯(lián)接好后，主（或從）動軸相對機架不能轉(zhuǎn)動，與機架成為剛性聯(lián)接；若件2

20、2 不裝配，則主（或從）動軸可以相對機架作旋轉(zhuǎn)運動。3） 轉(zhuǎn)動副的連接：圖 3 轉(zhuǎn)動副連接圖按圖示聯(lián)接好后，采用件19 聯(lián)接，連桿與件9 無相對運動；采用件20 聯(lián)接，連桿與件9可相對轉(zhuǎn)動，從而形成兩連桿的相對旋轉(zhuǎn)運動。4）移動副的連接：+··圖 4 移動副連接圖5 ）活動鉸鏈座（件14）的安裝：圖 5 活動鉸鏈座連接圖13如圖聯(lián)接，可在連桿任意位置形成鉸鏈，且件9 如圖裝配，就可在鉸鏈座（件14）上形成回轉(zhuǎn)副或形成回轉(zhuǎn)移動副。6）活動鉸鏈座（件15）的安裝：圖 6 活動鉸鏈座的連接圖如圖連接，可在連桿任意位置形成鉸鏈，從而形成回轉(zhuǎn)副。7） 復(fù)合鉸鏈軸（件10 ）的安裝：

21、（或轉(zhuǎn) -移動副）用壓緊螺栓：或：（用帶墊片螺栓）+ +圖 7 復(fù)合鉸鏈軸的連接圖將復(fù)合鉸鏈軸銑平端插入連桿長槽中時構(gòu)成移動副，而聯(lián)接螺栓均應(yīng)用帶墊片螺栓。8） 復(fù)合鉸鏈軸（件11）的安裝：14+圖 8復(fù)合鉸鏈軸的連接圖復(fù)合鉸鏈軸聯(lián)接好后，可構(gòu)成三構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，也可構(gòu)成復(fù)合鉸鏈+移動副。復(fù)合鉸鏈軸聯(lián)接好后，可構(gòu)成四構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈。9 ）齒輪與主（從）動軸的連接圖：圖 9 齒輪與主（從）動軸的連接圖10）凸輪與主（從）動軸的連接圖：圖 10 凸輪與主（從）動軸的連接圖1511）凸輪副連接圖：圖 11 凸輪副連接圖按圖示連接后，連桿與主（從）動軸間可相對移動，并由彈簧23 保持高副的接觸

22、。12）槽輪機構(gòu)連接：圖 12 槽輪機構(gòu)連接圖注：撥盤裝入主動軸后，應(yīng)在撥盤上擰入緊定螺釘37，使撥盤與主動軸無相對運動；同時槽輪裝入主（從）動軸后，也應(yīng)擰入緊定螺釘37，使槽輪與主（從）動軸無相對運動。13）齒條相對機架的連接：圖 13 齒條相對機架的連接圖16如圖連接后，齒條可相對機架作直線移動；旋松滑塊上的內(nèi)六角螺釘，滑塊可在立柱上沿Y 方向相對移動（齒條護板保證齒輪工作位置）。14）主動滑塊與直線電機軸的連接：圖 14 主動滑塊與直線電機軸的連接圖當(dāng)由滑塊作為主動件時，將主動滑塊座與直線電機軸（齒條）固連即可，并完成如圖示連接就可形成主動滑塊。五、實驗內(nèi)容機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計實驗， 其運動

23、方案可由學(xué)生構(gòu)思平面機構(gòu)運動簡圖進行創(chuàng)新構(gòu)思并完成方案的拼接，達到開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維的目的。實驗也可選用實用機械中應(yīng)用的各種平面機構(gòu)，根據(jù)機構(gòu)運動簡圖，進行拼接實驗。該實驗臺提供的配件可完成不少于40 種機構(gòu)運動方案的拼接實驗。實驗時每臺架可由3 4 名學(xué)生一組，完成不少于每人1 種的不同機構(gòu)運動方案的拼接設(shè)計實驗。實驗內(nèi)容也可從下列實用機械中的各種機構(gòu)中選擇拼接方案，完成實驗。1. 內(nèi)燃機機構(gòu)圖 15 內(nèi)燃機機構(gòu)F=3n2PL PH =37 2 10 0=1機構(gòu)組成：曲柄滑塊與搖桿滑塊組合機構(gòu)。工作特點：當(dāng)曲柄1 作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，滑塊6 作往復(fù)直線移動，同時搖桿DE 作往復(fù)擺動帶17動滑塊5

24、作往復(fù)直線移動。該機構(gòu)用于內(nèi)燃機中，滑塊6 在壓力氣體作用下作往復(fù)直線運動（故滑塊6 是實際的主動件），帶動曲柄1 回轉(zhuǎn)并使滑塊5 往復(fù)運動使壓力氣體通過不同路徑進入滑塊6 的左、 右端并實現(xiàn)進排氣。2. 牛頭刨床機構(gòu)(a)(b)圖 16 牛頭刨床機構(gòu)F=3n2PL PH=35 27 0=1圖 b) 為將圖a）中的構(gòu)件3 由導(dǎo)桿變?yōu)榛瑝K，而將構(gòu)件4 由滑塊變?yōu)閷?dǎo)桿形成。機構(gòu)組成：牛頭刨床機構(gòu)由擺動導(dǎo)桿機構(gòu)與雙滑塊機構(gòu)組成。在圖a）中，構(gòu)件2、 3、 4組成兩個同方位的移動副，且構(gòu)件3 與其它構(gòu)件組成移動副兩次；而圖 b) 則是將圖a)中 D 點滑塊移至A 點，使 A 點移動副在箱底處，易于潤滑

25、，使移動副摩擦損失減少，機構(gòu)工作性能得到改善。圖a）和圖b) 所示機構(gòu)的運動特性完全相同。工作特點：當(dāng)曲柄1 回轉(zhuǎn)時，導(dǎo)桿3 繞點 A 擺動并具有急回性質(zhì)，使桿5 完成往復(fù)直線運動，并具有工作行程慢進，非工作行程快回的特點。3. 齒輪曲柄搖桿機構(gòu)圖 17 齒輪 - 曲柄搖桿機構(gòu)F=3n2P L PH=34 2 5 1=1機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)組成，其中齒輪5 與搖桿2 形成剛性聯(lián)接。18工作特點： 當(dāng)曲柄1 回轉(zhuǎn)時， 連桿 2 驅(qū)動搖桿3 擺動， 從而通過齒輪5 與齒輪4 的嚙合驅(qū)動齒輪 4 回轉(zhuǎn)。由于擺桿3 往復(fù)擺動，從而實現(xiàn)齒輪4 相對擺桿3 的往復(fù)回轉(zhuǎn)。4. 齒輪曲柄擺

26、塊機構(gòu)圖 18 齒輪 - 曲柄擺塊機構(gòu)F=3n 2P L PH=3 4 2 5 1=1機構(gòu)組成：該機構(gòu)由齒輪機構(gòu)和曲柄擺塊機構(gòu)組成。其中齒輪1 與桿 2 可相對轉(zhuǎn)動，而齒輪 4 則裝在鉸鏈B 點并與導(dǎo)桿 3 固聯(lián)。工作特點：桿 2作圓周運動，為曲柄，通過連桿使擺塊擺動從而改變連桿的姿態(tài)使齒輪4帶動齒輪1 作相對曲柄的同向回轉(zhuǎn)與逆向回轉(zhuǎn)。5. 雙滑塊機構(gòu)圖 19 雙滑塊機構(gòu)F=3n2P L PH=33 2 4 0=1機構(gòu)組成：該機構(gòu)由導(dǎo)路互相垂直的雙滑塊組成，也可看成由曲柄滑塊機構(gòu)A-B-C構(gòu)成，從而將滑塊4 視做虛約束。工作特點：當(dāng)曲柄1 作勻速轉(zhuǎn)動時，滑塊3 、 4 均作直線運動，同時，桿件

27、2 上任一點的軌跡為一橢圓。應(yīng)用舉例：橢圓畫器和劍桿織機引緯機構(gòu)。6. 沖壓機構(gòu)19圖 20 沖壓機構(gòu)F=3n2PLPH=33 2 4 0=1 （將對稱部分看作虛約束）機構(gòu)組成：該機構(gòu)由齒輪機構(gòu)與對稱配置的兩套曲柄滑塊機構(gòu)組合而成，AD桿與齒輪1固聯(lián)， BC 桿與齒輪2 固聯(lián)。組成要求：z1=z2 ；l AD = l BC ；工作特點：齒輪1 勻速轉(zhuǎn)動，帶動齒輪2 反向同速回轉(zhuǎn)，從而通過連桿3、4 驅(qū)動桿5 上下直線運動完成預(yù)定功能。5該機構(gòu)可拆去桿件5，而 E 點運動軌跡不變，故該機構(gòu)可用于因受空間限制無法安置滑槽但又須獲得直線進給的自動機械中。而且對稱布置的曲柄滑塊機構(gòu)可使滑塊運動受力狀態(tài)

28、好。應(yīng)用：此機構(gòu)可用于沖壓機、充氣泵、自動送料機中。或： F=3n2P L PH=34 2 5 1=1 （將 5 看作虛約束）7. 篩料機構(gòu)圖 21 篩料機構(gòu)F=3n2P L PH=35 2 7 0=1機構(gòu)組成：該機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)構(gòu)成。工作特點： 曲柄 1 勻速轉(zhuǎn)動， 通過搖桿3 和連桿4 帶動滑塊5 作往復(fù)直線運動，由于曲柄搖桿機構(gòu)的急回性質(zhì)，使得滑塊5 速度、加速度變化較大，從而更好地完成篩料工作。五、實驗內(nèi)容1. 機構(gòu)的組成原理是什么？何為基本桿組？2. 為何要對平面高副機構(gòu)進行“高副低代”？如何進行“高副低代”？3. 將你所拼裝的機構(gòu)運動方案畫運動簡圖表示出來。20實驗

29、五曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)動態(tài)測試實驗一、實驗?zāi)康?. 利用計算機對平面機構(gòu)動態(tài)參數(shù)進行采集、處理，作出實測的動態(tài)參數(shù)曲線，并通過計算機對該平面機構(gòu)的運動進行數(shù)模仿真，作出相應(yīng)的動態(tài)參數(shù)曲線，從而實現(xiàn)理論與實際的緊密結(jié)合。2. 利用計算機對平面機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，然后，通過計算機對該平面機構(gòu)的運動進行仿真和測試分析，從而實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計與計算機仿真和測試分析有效的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。3. 利用計算機的人機交互性能，使學(xué)生可在軟件界面說明文件的指導(dǎo)下，獨立自主地進行實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。二、實驗設(shè)備簡介圖 1（一）主要技術(shù)參數(shù)：1. 曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)：曲柄原始參數(shù)：曲柄滑塊

30、曲柄 AB 的長度 L AB ：可調(diào) 0.040.06m 。曲柄質(zhì)心S1到 A 點的距離 L AS1 =0。平衡質(zhì)點P1到 A 點的距離L AP1 ：可調(diào) 0.040.05m 。曲柄 AB的質(zhì)量（不包括M P1） M 1=2.45kg 。曲柄 AB繞質(zhì)心 S1 的轉(zhuǎn)動慣量（不包括M P1） JS1=0.0045kgm2。P1 點上的平衡質(zhì)量M P1：可調(diào)。1) 滑塊2原始參數(shù)：21滑塊 2 質(zhì)量 M 2=0.15kg 。曲柄 A 點到 C 點的距離L AC =0.18m 。2) 導(dǎo)桿原始參數(shù)：導(dǎo)桿 CD 的長度 L CD ：可調(diào) 0.200.26m 。導(dǎo)桿質(zhì)心 S3 到 C 點的距離 L CS

31、3=0.145m 。導(dǎo)桿 CD 的質(zhì)量 M 3=0.9kg 。導(dǎo)桿繞質(zhì)心 S3 的轉(zhuǎn)動慣量 JS3=0.00768kgm 2。3) 連桿原始參數(shù)：連桿 DE 的長度 L DE ：可調(diào) 0.270.31m 。連桿質(zhì)心 S4 到 D 點的距離 L BS4 =0.15m 。連桿 DE 的質(zhì)量 M 4=0.55kg 。連桿繞質(zhì)心 S4 的轉(zhuǎn)動慣量 JS4=0.0045kgm 2。4) 滑塊 5 原始參數(shù)：滑塊質(zhì)量 M 5=0.3kg 。偏距值（上為正） e：可調(diào) 0 0.035m 。5) 其余原始參數(shù)：浮動機架的總質(zhì)量M 6 =36.8kg 。加速度計的方向角 ：可調(diào)0360 0。電動機（曲柄）的額定

32、功率P： 90w 。電動機（曲柄）的特性系數(shù)G=9.724rpm/Nm 。許用速度不均勻系數(shù) ：按機械要求選取。仿真計算步長D ：按計算精度選取。圖 22. 曲柄滑塊機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)：221) 曲柄原始參數(shù)：曲柄 AB 的長度 L AB ：可調(diào) 0.040.06m 。曲柄質(zhì)心S1到 A 點的距離 L AS1 =0。平衡質(zhì)點P1到 A 點的距離L AP1 ：可調(diào) 0.040.05m 。曲柄 AB的質(zhì)量（不包括M P1） M 1=1.175kg 。曲柄 AB繞質(zhì)心S1 的轉(zhuǎn)動慣量（不包括M P1） JS1=0.015kgm 2 。P1 點上的平衡質(zhì)量M P1：可調(diào)。2) 連桿原始參數(shù)：連桿 BC

33、的長度 L BC ：可調(diào) 0.270.31m 。連桿質(zhì)心S2 到 B 點的距離 L BS2=L BC/2。連桿 BC 的質(zhì)量 M 2=0.3kg 。連桿繞質(zhì)心S2 的轉(zhuǎn)動慣量 JS2=0.00081kgm 2 。3) 滑塊原始參數(shù)：滑塊質(zhì)量 M 3 =0.2kg 。偏距值（上為正） e：可調(diào) 0 0.035m 。4) 機架原始參數(shù)：浮動機架的總質(zhì)量M 4= 36.8kg 。加速度計的方向角 ：可調(diào)0360 。5) 動力原始參數(shù)：電動機（曲柄）的額定功率 P： 90w 。電動機（曲柄）的特性系數(shù) G=9.724rpm/Nm 。許用速度不均勻系數(shù) ：按機械要求選取。仿真計算步長 D ：按計算精度選

34、取。23（二）功能及特點：1）可測量曲柄，滑塊的運動學(xué)參數(shù)和機架振動參數(shù)，并通過計算機多媒體虛擬儀表顯示其速度，加速度波形圖。2）可通過計算機多媒體軟件模擬仿真曲柄，滑塊的真實運動規(guī)律和機架振動規(guī)律并顯示其速度，加速度波形圖，可與實測曲線比較分析。3）配有專用的多媒體教學(xué)軟件，學(xué)生可在軟件界面的說明文件的指導(dǎo)下獨立自主地進行實驗。4）曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)可拆裝為曲柄滑塊機構(gòu)，因而可進行兩種機構(gòu)的實驗。5）多媒體軟件還包括曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計和連桿曲線的動態(tài)圖，將測試、仿真與設(shè)計分析結(jié)合起來。6）機構(gòu)中活動構(gòu)件桿長、滑塊位置可調(diào)節(jié)，平衡質(zhì)量位置可調(diào)節(jié)，飛輪質(zhì)量可調(diào)節(jié)，使機構(gòu)運動特性達到最佳。（三）測試原

35、理圖：曲柄角位移傳感搖桿角位移傳感機架振動加速度傳感零脈沖計數(shù)脈計數(shù)脈沖DHF-7 電荷放大器濾波電沖濾波電路PC6360 多功能模入接口卡計算機測試電路圖見附圖一。三、實驗內(nèi)容：（一） 曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)實驗內(nèi)容：1. 曲柄運動仿真和實測：能通過數(shù)模計算得出曲柄的真實運動規(guī)律，作出曲柄角速度線圖和角加速度線圖，通過曲柄上的角位移傳感器和A/D 轉(zhuǎn)換器進行采集，轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計算機顯示出實測的曲柄角速度圖和角加速度線圖。通過分析比較，使學(xué)生了解機構(gòu)結(jié)構(gòu)對曲柄的速度波動的影響。2. 滑塊運動仿真和實測：通過數(shù)模計算得出滑塊的真實運動規(guī)律，作出滑塊相對曲柄轉(zhuǎn)角24和速度線圖，加速度線圖，通過滑塊

36、上的位移傳感器，曲柄上的同步轉(zhuǎn)角傳感器和A/D 轉(zhuǎn)換板進行數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換和處理，輸入計算機，顯示出實測的滑塊相對曲柄轉(zhuǎn)角的速度線圖和加速度線圖。通過分析比較，使學(xué)生了解機構(gòu)結(jié)構(gòu)對滑塊的速度波動和急回特性的影響。3. 機架振動仿真和實測：通過模數(shù)計算，先得出機構(gòu)的質(zhì)心( 即激振源 ) 的位移及速度，并作出激振源在設(shè)定方向上的速度線圖，激振力線圖 （即不平衡慣性力）。通過機座上可調(diào)節(jié)加速度傳感器和A/D 轉(zhuǎn)換板，進行數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計算機，顯示出實測的機架振動指定方向上的速度線圖，加速度線圖。通過分析比較，使學(xué)生了解激振力對機架振動的影響。（二） 曲柄滑塊機構(gòu)實驗內(nèi)容：1. 曲柄滑塊機

37、構(gòu)設(shè)計：是通過計算機進行的輔助設(shè)計，包括按行程速比系數(shù)設(shè)計和連桿運動軌跡設(shè)計的兩種方法。連桿運動軌跡是通過計算機進行虛擬仿真實驗，給出連桿上不同點的運動軌跡，根據(jù)工作要求，選擇適合的軌跡曲線及相應(yīng)曲柄滑塊機構(gòu)。為按運動軌跡設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)，提供方便快捷的試驗設(shè)計方法。2. 曲柄運動仿真和實測：能過數(shù)模計算得出曲柄的真實運動規(guī)律，作出曲柄角速度線圖和角加速度線圖，進行速度波動調(diào)節(jié)計算，通過曲柄上的角位移傳感器和A/D 轉(zhuǎn)換器進行采集，轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計算機顯示出實測的曲柄角速度圖和角加速度線圖。通過分析比較，使學(xué)生了解機構(gòu)結(jié)構(gòu)對曲柄的速度波動的影響。3. 滑塊運動仿真和實測：通過數(shù)模計算得出滑

38、塊的真實運動規(guī)律，作出滑塊相對曲柄轉(zhuǎn)角的速度線圖，加速度線圖。通過滑塊上的線位移傳感器，曲柄上的角位移傳感器和A/D 轉(zhuǎn)換板進行數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換和處理，輸入計算機，顯示出實測的滑塊相對曲柄轉(zhuǎn)角的速度線圖和加速度線圖。通過分析比較，使學(xué)生了解機構(gòu)結(jié)構(gòu)對滑塊的速度波動和急回特性的影響。4. 機架振動仿真和實測：通過模數(shù)計算，先得出機構(gòu)的質(zhì)心( 即激振源 ) 的位移，并作出激振源在設(shè)定方向上的速度線圖，激振力線圖（即不平衡慣性力），并指出需加平衡質(zhì)量。通過機座上可調(diào)節(jié)加速度傳感器和A/D 轉(zhuǎn)換板，進行數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換和處理，并輸入計算機，顯示出實測的機架振動指定方向上的速度線圖，加速度線圖。通過分析比較

39、，使學(xué)生了解激振力對機架振動的影響。四、軟件界面操作說明：（一）軟件界面切換流程圖1. 曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)綜合實驗?zāi)K界面切換流程圖25封面曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)動畫演示界面曲柄滑塊機構(gòu)動畫演示界面曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)原始參數(shù)輸入界面曲柄運動仿真與測滑塊運動仿真與測機架振動仿真與測試分析界面2. 曲柄滑塊機構(gòu)綜合實驗?zāi)K界面切換流程圖封面曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)動畫演示界面曲柄滑塊機構(gòu)動畫演示界面曲柄滑塊機構(gòu)原始參數(shù)輸入界面(設(shè)計對話框 )曲柄運動仿真機架振動仿真連桿運動軌跡滑塊運動仿真與測試分析界（二）軟件界面操作說明1. 曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)綜合實驗?zāi)K1）曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)動畫演示界面該界面顯示實際曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)的三維動畫和該實驗?zāi)K的實驗內(nèi)容、實驗步驟及界面操作說明（見圖3）。各控鍵說明如下：2