《機械設計基礎b》
實驗指導書
主編楊乾華
西南科技大學製造科學與工程學院
2023年10月
目錄實驗一機構認知實驗3
實驗二機構運動簡圖測繪實驗 5
實驗三齒輪范成原理實驗8
實驗四帶傳動實驗11
實驗五滑動軸承實驗13
實驗六軸系結構與分析實驗18
附錄 jcy機械傳動效能綜合測試實驗台20
一、實驗目的
2．增強學生對各種常用機構的型別、結構特點、基本原理和運動特性的感性認識，建立起機器、機構、零部件之間的直觀聯絡。
二、實驗儀器和裝置
1. 陳列室展示的各種常用機構模型
2．陳列室展示的各種常用機器、機構、零件的實物
三、實驗簡介
1. 實驗原理
實驗教師只作簡單介紹，適當提出問題，供學生思考，增強學生對機構與機器的感性認
識。2. 實驗方法
老師講解，同學們通過觸控、觀察，對常用機構的結構、型別、特點有一定的了解，激
發學習機械基礎課程的熱情。
四、實驗步驟及內容
1．對機器的認識
通過實物模型和機構的觀察，學生可以認識到：機器是由乙個機構或幾個機構按照一定運動要求組合而成的。所以只要掌握各種機構的運動特性，再去研究任何機器的特性就不困難了。
在機械原理中，運動副是以兩構件的直接接觸形式的可動聯接及運動特徵來命名的。如：高副、低副、轉動副、移動副等。
2．平面四桿機構
平面連桿機構中結構最簡單，應用最廣泛的是四桿機構，四桿機構分成三大類：即鉸鏈四桿機構；單移動副機構；雙移動副機構。
（1）鉸鏈四桿機構分為：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構，即根據兩連架桿為曲柄，或搖桿來確定。
（2）單移動副機構，它是以乙個移動副代替鉸鏈四桿機構中的乙個轉動副演化而成的。可分為：曲柄滑塊機構，曲柄搖塊機構、轉動導桿機構及擺動導桿機構等。
（3）雙移動副機構是帶有兩個移動副的四桿機構，把它們倒置也可得到：曲柄移動導桿機構、雙滑塊機構及雙轉塊機構。
3．凸輪機構
凸輪機構常用於把主動構件的連續運動，轉變為從動件嚴格地按照預定規律的運動。只要適當設計凸輪廓線，便可以使從動件獲得任意的運動規律。由於凸輪機構結構簡單、緊湊，因此廣泛應用於各種機械，儀器及操縱控制裝置中。
凸輪機構主要有三部分組成，即：凸輪(它有特定的廓線)、從動件(它由凸輪廓線控制著)及機架。
凸輪機構的型別較多，學生在參觀這部分時應了解各種凸輪的特點和結構，找出其中的共同特點。
4．齒輪機構
齒輪機構是現代機械中應用最廣泛的一種傳動機構。具有傳動準確、可靠、運轉平穩、承載能力大、體積小、效率高等優點，廣泛應用於各種機器中。根據輪齒的形狀齒輪分為：
直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪及蝸輪、蝸桿。根據主、從動輪的兩軸線相對位置，齒輪傳動分為：平行軸傳動、相交軸傳動、交錯軸傳動三大類。
（1）平行軸傳動的型別有：外、內嚙合直齒輪機構、斜齒圓柱齒輪機構、人字齒輪機構、齒輪齒條機構等。
（2）相交軸傳動的型別有圓錐齒輪機構，輪齒分布在乙個截錐體上，兩軸線夾角常為90°。
（3）交錯軸傳動的型別有：螺旋齒輪機構、圓柱蝸輪蝸桿機構，弧面蝸輪蝸桿機構等。
在參觀這部分時，學生應注意了解各種機構的傳動特點，運動狀況及應用範圍等。
（4）齒輪機構引數
齒輪基本引數有齒數z、模數m、分度圓壓力角α、齒頂高係數h*a、頂隙係數c*等。
參觀這部分時，學生需要掌握：什麼是漸開線?漸開線是如何形成的?什麼是基圓和漸開線發生線? 並注意觀察基圓、發生線、漸開線三者間關係，從而得出漸開線有什麼性質?
（5）觀察擺線的形成，要了解什麼是發生圓? 什麼是基圓? 動點在發生圓上位置發生變化時，能得到什麼軌跡的擺線?
同時還要通過參觀總結出：齒數、模數、壓力角等引數變化對齒形有何影響?
5．周轉輪系
通過各種型別周轉輪系的動態模型演示，學生應該了解什麼是定軸輪系？什麼是周轉輪系？根據自由度不同，周轉輪系又分為行星輪系和差動輪系。
它們有什麼差異和共同點？差動輪系為什麼能將乙個運動分解為兩個運動或將兩個運動合成為乙個運動?
周轉輪系的功用、形式很多，各種型別都有它自己的缺點和優點。在我們今後的應用中應如何避開缺點，發揮優點等等都是需要學生實驗後認真思考和總結的問題。
6．其他常用機構
其他常用機構常見的有棘輪機構；摩擦式棘輪機構；槽輪機構；不完全齒輪機構；凸輪式間歇運動機構；萬向節及非圓齒輪機構等。通過各種機構的動態演示學生應知道各種機構的運動特點及應用範圍。
7．機構的串聯、併聯
展櫃中展示有實際應用的機器裝置、儀器儀表的運動機構。從這裡可以看出，機器都是由乙個或幾個機構按照一定的運動要求串、併聯組合而成的。所以在學習機械原理課程中一定要掌握好各類基本機構的運動特性，才能更好地去研究任何機構(複雜機構)特性。
五、實驗報告
1. 及時保質保量完成實驗報告書上所規定的內容。
六、預習要求
1. 複習機構構成的有關內容。
2. 實驗前應當了解各類機構的簡化符號和有關引數。
七、注意事項
1. 為了安全起見，在進行實驗時請同學們不要隨意搬動展示物，防止砸傷碰傷。
2. 請不要隨意拆卸、猛烈搖動展示物。
八、思考題
1．機器是由什麼構成的？
2．複雜機構是由什麼構成的？
3．談談你對機械創新的看法。
一、實驗目的
2．掌握依據實物繪製出機構運動簡圖的方法，熟悉並運用各種運動副、構件及機構的代表符號；
3．進一步培養抽象思維的能力，即通過檢視抽象圖形（運動簡圖）想象出實物機器的
運動關係的能力。
4．繪製家用縫紉機的挑線機構及擺梭機構等的機構運動簡圖。並以縫紉機的機針運動
為基準，記錄各機構運動間的相位關係。
5．培養學生依照實物機械繪製其機構運動簡圖的技能。
6．熟悉機構自由度的計算及以此判斷機構的運動情況。
二、實驗儀器和裝置
1. 縫紉機機頭等各一台
2．螺絲刀、活扳手、鋼板尺、卡尺各一把
3. 紙、筆（自備
三、實驗簡介
1. 實驗原理
縫紉機兩個典型機構的運動原理：
1) 引線機構的運動原理（圖一）
偏心輪1轉動，小連桿3連線軸4和針杆5，使針杆及機針6做直線往復運動。
擺梭機構的運動原理（圖二）
2) 當上軸旋轉時，曲軸1帶動大連桿2上下運動，再通過鉸鏈使擺軸3擺動，擺軸上
的撥叉使擺梭軸5上的曲柄滑塊4移動，從而使擺梭6擺動。
2. 實驗方法
1) 首先要仔細觀察運轉中的機構都有哪幾種運動形式，確定構件的數目。
2) 用兩面比較的方法選擇投影面，正確的投影面應能夠在簡圖中清楚地反映出各運動
副之間的相互位置，並能夠準確地標註出相關構件的比例尺寸。否則，所選的投影面就是錯誤的。
3) 初步確定主動件的位置。當主動件固定時，從動件也都有乙個固定的位置與之相對
應。所確定的主動件的正確位置，應該是使從動件都能從簡圖上清楚地反映出來，構件重疊（即線條重疊），構件、移動副與轉動副交叉（即圓圈與實線交叉）都是錯誤的。
4) 在草紙上繪製出機構運動的示意圖。所謂的運動簡圖，教科書上已經詳細敘述過了，
這裡舉兩個簡例，如圖
三、圖四所示。
5) 在可能的條件下，用最合適的工具及量具對機構進行裝拆測量。在測量時，要求運
用現有的量具精確的將構件及相互位置尺寸量出來，（本實驗要求測量誤差小於1mm）測孔徑時，應在孔中游動卡尺，取其最大值。（圖五）測兩孔邊距時，應游動直尺取其最小值。（圖六）
圖五圖六
最小傳動角是根據測得尺寸所畫的簡圖用量角器量出來的（或計算），若測得構件尺寸不准，則是錯誤的。
3. 實驗流程
1) 仔細觀察所要測繪的機構。
2) 對所要測繪的機構繪製出草圖，尤其是各件在機架上的相對位置。
3) 作具體測繪並作好資料記錄。
4) 採用標準簡化符號處理簡圖的有關內容。
四、實驗步驟及內容
1. 簡要了解縫紉機的工作原理和機構特徵。
2． 詳細地了解縫紉機的兩個典型機構（挑線機構、擺梭機構）的工作原理，且進行機構的拆裝、尺寸測量，繪製簡圖。
3． 在機構運動簡圖上進行自由度的計算，找出最小傳動角。
4． 注意觀察下列機構：a、縫紉機的擺梭機構，b、縫紉機的挑線機構，c、單滑塊搖桿機構等。
五、實驗報告
1. 即時保質保量完成實驗報告書上所規定的內容。
2. 在實驗報告上按尺寸繪製運動簡圖時有如下幾點要求：
1) 將從動件定在的位置，繪出主動件在乙個位置時的機構運動簡圖，不應繪上主動件在2個以上位置的簡圖，那樣線條太多、交叉、重疊，簡圖不簡。
2) 擺梭機構只註明前半部分四桿機構的，後半部分不標。
3) 比例尺寸：
六、預習要求
1. 複習機構簡圖測繪的有關內容。
2. 實驗前應當熟悉機構簡化符號和有關規則。
七、注意事項
1. 為了安全起見，在進行測繪前請將所測器件放置牢固，防止砸傷碰傷。
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