《機械設計基礎》
實驗指導書
二o一五年五月
目錄 2
實驗一機構認知實驗 3
一、實驗目的 3
二、實驗方法 3
三、實驗內容 3
四、實驗要求 5
五、實驗報告 5
實驗二機構運動簡圖的測繪及分析 6
一、實驗目的 6
二、實驗裝置和工具 6
三、實驗原理 6
四、實驗方法與步驟 6
1、觀察機構的運動，弄清構件的數目 6
2、判別運動副型別 6
3、合理選擇檢視 6
4、畫出機構運動簡圖的草圖，計算機構的自由度 7
5、畫正式的機構運動簡圖 7
五、實驗報告 7
實驗三漸開線齒廓的范成實驗 10
一、實驗目的 10
二、實驗裝置和用具 10
三、實驗原理 10
四、實驗步驟 11
五、實驗報告： 12
實驗四機械零件認識實驗 15
一、實驗目的 15
二、實驗方法 15
三、實驗內容 15
四、實驗要求 17
五、實驗步驟 17
六、實驗報告 18
七、思考題 18
實驗五標準直齒圓柱齒輪引數的測定 19
一、實驗目的： 19
二、實驗裝置和工具： 19
三、實驗方法： 19
四、實驗步驟： 20
五、實驗報告： 20
實驗一機構認知實驗
一、實驗目的
1、初步了解《機械原理》課程所研究的各種常用機構的結構、型別、特點及應用例項，以便對所學理論知識產生一定的感性認識。
2、分析常用機構基本構造及原理，了解常用機構的實際使用情況。
二、實驗方法
通過觀察所展示的各種常用機構的模型，增強學生對機構與機器的感性認識。實驗教師只作簡單介紹，提出問題，供學生思考；學生通過觀察，對常用機構的結構、型別、特點有一定的了解；以便對學習《機械原理》課程產生一定的興趣。
三、實驗內容
觀摩陳列機構包括：連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、槽輪機構、棘輪機構、齒輪間歇機構、空間機構以及其他教學模型等。陳列了大多數常用的機構，要求對相應的機構進行了結構和基本受力分析，對連線和安裝的基本方法的作簡要說明，有些常用的機構還給出了簡單的應用舉例。
通過本實驗的觀摩，學生可以對照書本所學的基本內容，初步領會機械原理的一些常用機構的基本設計與應用原理，從而達到舉一反三的教學目的，對其所學的課本理論知識進一步鞏固和深化。
（一）對機器的認識
通過對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成的可動連線及運動特徵來命名的。如：高副、低副、轉動副、移動副等。
（二） 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：它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。
（三）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。
（四） 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。
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?
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?
（五）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。
（六）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。
（七）機構的串、併聯
通過實際應用的機器裝置、儀器儀表的運動機構，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。
四、實驗要求
1、學生必須帶上課本，以便於與書本內容進行對照觀察。
2、進入實驗室必須保持安靜，不得大聲喧嘩，以免影響其他同學。
3、服從實驗人員的安排，認真領會機構的構造原理。
五、實驗報告
對常用的機構，分別寫出4～6個模型的名稱，並說明其對應的實物應用情況。
1、 掌握機構運動簡圖測繪的基本方法；
2、 鞏固機構自由度的計算。並驗證機構具有確定運動的條件；
3、 通過對機構進行結構分析，了解結構的組成原理
機器和機構模型、量具、鉛筆、橡皮和草稿紙
機構運動與機構中的構件的數目、構件組成運動副的形式以及各運動副的相對位置有關，而與構件的複雜外形和運動副的具體結構無關，因此，在工程上對機構進行結構分析、運動分析和力分析時可以用機構運動簡圖來進行。
機構運動簡圖既簡單有能正確地反映一部機器的運動特徵，因此，正確地測量和繪製機構運動簡圖是機械設計的重要組成部分。
緩慢移動被測的及其或機構模型，從原動件開始，根據運動傳遞路線，仔細觀察相連線的兩構件是否有相對運動，特別要注意那些運動很微小的構件，從而弄清楚組成機構的構件數目。
一般，從原動件開始，遵循運動傳遞的順序，仔細觀察各相鄰構件之間的相對運動性質。由此確定機構中運動副的型別、數目
一般選擇與機構的多數構件運動平面平行的平面作為投影面。必要時也可以就機構的不同部分選擇兩個或者兩個以上的投影面，然後展開到一張圖面上。或者把主運動簡圖上難於表示清楚的部分，另繪一張區域性簡圖。
對於齒輪機構則可選擇與運動平面相垂直的平面作為投影面。總之，以簡單清楚的把機構的運動情況表示出來為原則。
將原動件轉到某一位置（即可看清多數活動構件和運動副的位置）。在草稿紙上按照規定的符號，目測尺寸使實物與圖形大致成比例，徒手畫出機構運動簡圖的草圖，然後計算機構的自由度，並將草圖與實物對照，觀察是否和實物相符合。
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機械設計基礎實驗指導
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機械設計基礎課程設計指導書
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