机构运动简图的测绘和分析.pdf

机构运动简图的测绘和分析机构运动简图的测绘和分析 一一.实验目的实验目的 1.掌握根据实际机构或模型的结构测绘平面机构运动简图的基本方法；2.掌握平面机构自由度的计算及其验证机构具有确定运动的条件；3.掌握对机构进行分析的方法。二二.设备和工具设备和工具 1.各种机器实物或机构模型；2.钢皮尺；3.自备绘图工具。三三.原理和方法原理和方法 1.测绘原理 从运动的观点来看，各种机构都是由构件通过各种运动副的联接所组成，机构运动仅与组成机构的构件数目和构件所组成的运动副的类型、数目、相对位置有关。因此，在测绘机构运动简图时可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，而用简略的符号来代表构件和运动副，并按一定比例表示运动副的相对位置，以此表明实际机构的运动特征。正确的机构运动简图应该符合下列条件：（1）机构运动简图上各构件的尺寸、运动副的相对位置及其性质应保持与原机构的特性一致。（2）机构运动简图应保持与原机构的组成特点及运动特点。2.测绘方法（1）分析机构的运动，认清固定件、原动件和从动件。（2）由原动件出发，按照运动传递的顺序，仔细分析相联接的两构件间的接触方式及相对运动的性质，从而确定构件数目、运动副的类型和数目。（3）合理选择投影面。一般选择机构多数构件的运动平面作为投影面，如果一个投影面不能将机构的运动情况表达清楚，可另行补充辅助投影面。（4）适当确定原动件的位置，选定适当的比例定出各运动副之间的相对位置，并用构件和运动副的符号绘制机构运动简图。示例：绘制图 1 所示偏心轮机构运动简图（1）当使原动件（偏心轮）运动时可发现机构具有四个运动单元，机架 1相对静止，偏心轮 2相对机架作回转运动，连杆 3相对机架作平面平行运动，滑块 4相对机架作直线运动 （a）（b）图 1 （2）根据各相互联接的构件间的接触情况可知，全部四个运动副均系低副：构件 2 相对机架 1 绕O点回转，组成一个转动副，其轴心在O点；构件 3 相对构件 2 绕A点回转，组成第二个转动副，其轴心在A点；构件 4 相对构件 3 绕 B 点回转，组成第三个转动副，其轴心在B点；构件 4 相对机架 1 沿CC作直线移动，组成一个移动副，其导路方向同CC。（3）该机构为平面机构，选择构件的运动平面为投影面。（4）适当确定原动件 2 相对机架 1 的位置（如图 1（a）所示），首先画出偏心轮 2 与机架 1 组成的转动副O以及滑块 4 与机架 1 组成移动副的导路CC，然后以一定比例画出连杆 3 与偏心轮 2 组成的转动副轴心A（A是偏心轮有几何中心）。线段OA称为偏心距，即曲柄的长度。再用同一比例画出滑块 4 与连杆 3 组成的转动副轴心B，B应在CC上。线段AB代表连杆 3 的长度。最后用构件和运动副的符号相联接，并用数字标注各构件。如图 1（b）所示。（5）计算机构自由度F。机构自由度计算公式 F3n2PLPH 其中，n活动构件数，PL低副数目，PH高副数目 四四.注意事项注意事项 1.画机构运动简图，必须按照一定的比例。2.固定件即机架要画斜线，以便同活动构件相区别。3.原动件需画上箭头表示运动方向，以便同从动件相区别。4.机构运动简图上的构件必须用数字表出（包括固定件）。5.机构运动简图上的运动副必须用英文字母标明。6.注意正确定出转动副的位置，充分理解下面一句话“回转件的回转中心是它相对回转表面的几何中心”。五五.实验步骤实验步骤 1.在草稿纸上徒手绘制指定的若干机构的简图（运动副的相对位置只需目测，使图形与实物大致成比例）。其中每位必须画指定的模型。2.对其中一个机构按一定比例绘制。3.计算各机构的自由度数，并将结果与实际结构相对照，说明此机构是否具有确定运动。4.整理、书写实验报告。机构运动简图测绘机构运动简图测绘实验报告实验报告 姓名 学号 成绩 实验日期 机构名称 自由度计算 F=原动件数目 运动链能否成为机构 齿轮范成原理实验齿轮范成原理实验 一一、实验目的实验目的 1.掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理。2.了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。3.分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。二二、设备和工具设备和工具 齿轮范成仪仪器结构如图所示：托盘 1 绕其固定轴心转动，在托盘的周缘刻有凹槽，凹槽内绕有钢丝。钢丝绕在凹槽内以后，其中心线形成的圆应等于被加工齿轮的分度圆。钢丝两端分别固定在滑架 4 上。滑架 4 可在底座 2 上沿水平方向左右移动。三三、实验原理实验原理 范成法是利用一对齿轮互相啮合时共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为齿坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动，这样所制作的齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦为渐开线。由于在实际加工时看不到各个位置形成的包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具之间的传动过程，并用笔将加工齿轮工程中，刀具刀刃的各个位置绘制在纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。在切制标准齿轮时，将刀具中线调节至与被加工齿轮分度圆相切的位置；当切制变位齿轮时，应重新调整刀具中线的位置，使刀具中线与齿轮的分度圆之间的距离为变位量 xm 的值（x 变位系数），这样切出的齿轮就是变位齿轮。齿条插刀的参数为：压力角 a20，模数 m20mm。01234 1 托盘 2 底座 3 齿条刀具 4 滑架 四四、实验步骤实验步骤 1.计算所加工的标准齿轮和变位齿轮的各种参数填入下表。计算结果 名称 符合 计算公式 标准齿轮 变位齿轮 齿数 z 10 10 最小变位系数 xmin 基圆直径 db 齿顶圆直径 da 齿根圆直径 df 分度圆齿厚 S 2.绘制标准齿轮 a 通过圆环将圆形图纸压紧在齿轮范成仪的圆盘上，并注意使图纸中心与圆盘中心重合。b 调整刀具使其中心线与分度圆相切，即此时刀具处在切制标准齿轮的位置上。c 绘制时，首先将齿条推至左边（或右边）极端位置，用手推动齿条使其移动。每移动一格则用笔沿齿条轮廓在图纸上画下该齿廓在齿坯上的投影线，直到形成 2 一 3 个完整的齿形为止。此过程中要注意轮坯上齿廓的形成过程。d 观察所得的齿廓是否有根切现象，找出原因，以便进行变位。3.绘制变位齿轮 按上述位置把齿条刀退后（远离齿轮中心）距离 xm，然后按标准齿轮相同方法绘出 23 个齿即可。渐开线齿轮渐开线齿轮参数测量参数测量 一一、实验目的实验目的 1.掌握渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的测量方法。2.加深巩固齿轮参数之间的相互关系和渐开线性质的知识。二二、实验原理实验原理 利用游标卡尺测量齿轮的公法线长度 Wk及 Wk+1,齿轮的顶圆直径 da,根圆直径 df,根据这些数据并运用一些基本公式去推求齿轮的基本参数(m、z、h*a、C*)。1.测量公法线长度 Wk及 Wk+1求出 m、。如上图所示:游标卡尺的两个卡脚与渐开线齿廓部分相切,两切点之间的长度即为公法线长度。首先跨过 k 个齿测出 Wk,然后再跨过 k+1 个齿测出 Wk+1,根据渐开线上任意一点的法线必与基圆相切的基本性质可知,公法线长度 Wk应等于对应基圆上的弧长 ab。显而易见Wk=(k-1)Pb+Sb Wk+1=kPb+Sb 故基节 Pb=Wk+1-Wk 又 Pb=pmcos m=(Wk+1-Wk)/cos 分别设上式中的为 20和 15,求出模数 m,由标准模数表确定 m 的值及相应的。也可根据 Pb由基节表直接查取 m 及的值。见附表。为保证卡尺的两个卡脚与齿廓的渐开线部分相切,跨测齿数 k 可由下表查取。1017 1826 2735 3644 4553 5462 6371 7280 2 3 4 5 6 7 8 9 2.测量齿根圆直径 df，齿顶圆直径 da，求出 h*a、c*。如上图所示，测得顶圆直径 da，根圆直径 df。若被测齿轮的齿数为偶数时,可直接测得da、df。若被测齿轮的齿数为奇数时,可间接测得 da、df。此时,da=D+2H1 df=D+2H2 由根圆公式可知:df=m(z-2h*a-2c*)对于模数制:正常齿:h*a=1 c*=0.25 短 齿:h*a=0.8 c*=0.3 判断被测齿轮是正常齿还是短齿,将两组值分别代入根圆公式,最接近实测值的一组即为所求的 h*a、c*。三三、实验内容实验内容 选用奇数齿和偶数齿的齿轮各一个进行测量。确定基本参数:齿数 Z、模数 m、压力角、齿顶高系数 h*a、顶隙系数 C*。四四、实验步骤实验步骤 1.测量前将被测齿轮擦净。数出齿数 Z，并确定跨测齿数 k。2.测量 Wk、Wk+1、da、df，(D、H1、H2)。对每个尺寸在不同位置测量三次，读数精确到小数点后两位,取平均值作为测量数据。3.根据测量数据,求出被测齿轮的基本参数:、m、h*a、c*4.分析讨论所求结果,整理实验报告。渐开线齿轮参数测定实验报渐开线齿轮参数测定实验报告告 班级学号 姓 名 实验日期 同组人 指导教师 成 绩 (一)实验数据及计算结果 单位：mm 奇数：Z=K=偶数：Z=K=项 目 1 2 3 平均值 1 2 3 平均值 da df H1 H2 D Wk 测 量 数 据 Wk+1 Pb m h*a c*计 算 结 果 附表 基节 Pb=p m cosa 的数值（毫米）Pb=p m cosa 模 数 m 径 节 DP a=22.5 a=20 a=17.5 a=15 a=14.5 1 25.4000 2.902 2.952 2.996 3.034 3.041 1.058 24 3.071 3.123 3.170 3.210 3.218 1.155 22 3.352 3.410 3.461 3.505 3.513 1.25 20.3200 3.628 3.690 3.745 3.793 3.817 1.270 20 3.686 3.749 3.805 3.854 3.863 1.411 18 4.095 4.165 4.228 4.282 4.292 1.5 16.9333 4.354 4.428 4.494 4.552 4.562 1.588 16 4.609 4.688 4.758 4.819 4.830 1.75 14.5143 5.079 5.166 5.243 5.310 5.323 1.814 14 5.265 5.355 5.435 5.505 5.517 2 12.7000 5.805 5.904 5.992 6.069 6.083 2.117 12 6.144 6.250 6.343 6.424 6.439 2.25 11.2889 6.530 6.642 6.741 6.828 6.843 2.309 11 6.702 6.816 6.918 7.007 7.023 2.5 10.1600 7.256 7.380 7.490 7.586 7.604 2.54 10 7.372 7.498 7.610 7.708 7.725 2.75 9.2364 7.982 8.118 8.239 8.345 8.364 2.822 9 8.191 8.331 8.455 8.563 8.583 3 8.4667 8.707 8.856 8.989 9.104 9.125 3.175 8 9.215 9.373 9.513 9.635 9.657 3.25 7.8154 9.433 9.594 9.738 9.862 9.885 3.5 7.2571 10.159 10.332 10.487 10.621 10.645 3.629 7 10.533 10.713 10.873 11.012 11.038 3.75 6.7733 10.884 11.070 11.236 11.379 11.406 4 6.3500 11.610 11.809 11.986 12.138 12.166 4.233 6 12.286 12.496 12.683 12.845 12.875 4.5 5.6444 13.061 13.285 13.483 13.655 13.687 5 5.0800 14.512 14.761 14.981 15.173 15.208 5.080 5 14.744 15.000 15.221 15.415 15.451 (续上表)Pb=p m cosa 模 数 m 径 节 DP a=22.5 a=20 a=17.5 a=15 a=14.5 5.5 4.6182 15.963 16.237 16.479 16.690 16.728 5.644 4.5 16.381 16.662 16.910 17.127 17.166 6 4.2333 17.415 17.713 17.977 18.207 18.249 6.350 4 18.431 18.746 19.026 19.269 19.314 6.5 3.9077 18.866 19.189 19.475 19.724 19.770 7 3.6286 20.317 20.665 20.973 21.242 21.291 7.257 3.5 21.063 21.424 21.743 22.022 22.072 8 3.1750 23.220 23.617 23.969 24.276 24.332 8.467 3 24.575 24.996 25.369 25.693 25.753 9 2.8222 26.122 26.569 26.966 27.311 27.374 9.236 2 3/4 26.807 27.266 27.673 28.027 28.092 10 2.54 29024 29.521 29.962 30.345 30.415 10.160 2.5 29.489 30.000 30.441 30.831 30.902 11 2.3091 31.927 32.473 32.958 33.830 33.457 11.289 2 1/4 32.766 33.327 33.824 34.257 34.336 12 2.1167 34.829 35.426 35.954 36.414 36.498 12.700 2 36.861 37.492 38.052 38.539 38.627 13 1.9538 37.732 38.378 38.950 39.449 39.540 14 1.8143 40.634 41.330 41.947 42.484 42.581 14.514 1 3/4 42.126 42.847 43.487 44.043 44.145 15 1.6933 43.537 44.282 44.943 45.518 45.623 16 1.5875 46.439 47.234 47.939 48.553 48.665 16.933 1.5 49.147 49.989 5.0734 51.384 51.502 18 1.4111 52.244 53.139 53.931 54.622 54.748 20 1.2700 58.049 59.043 59.924 60.691 60.831 20.320 1 1/4 58.978 59.987 60.883 61.662 61.804 22 1.1545 63.854 64.947 65.916 66.760 66.914 25 1.1060 72.561 73.803 74.905 75.864 76.038 25.400 1 73.722 74.984 76.103 77.077 77.255