机械原理实验指导书
第三篇机械原理实验指导书
实验一典型机构认知及机构运动简图测绘
1.1典型机构认知
1.1.1 实验目的
1）通过参观各种机器、机构实物和教
具模型，初步了解本课程所要研究与学
习的基本内容，增强学生对各种常用机
构（如连杆、凸轮、齿轮、槽轮和棘轮
等机构）的感性认识。
2）深入理解构件、运动副、自由度等
基本概念，正确掌握机器与机构之间的
区别；培养学生具有区分机构中的构件、运动副和绘制机构运动简图的能力。
1.1.2 实验内容
1）倾听录音机简单介绍机械原理课
程的基本内容。
2）观看各种常用机构，各种典
型组合机构和机器的展示，听其介110
绍机械的组成、作用和特点。1.1.3 实验步骤
1）认真观察各种机构，以及机构中的构件是采用何种运动副进行连接
的。
2）初步了解各种机构的组成、特点及功用等。
1.1.4 思考题
1）机构分为几类，各有何特点？2）实现直线运动的机构有几种，试举例说明。
3）运动副分为哪几类？
1.2机构运动简图测绘
1.2.1 实验目的
1）掌握机构运动简图的定义，做到会根据各种机构实物或模型，按照规定的机构运动简图常用符号能绘制出机构运动简图。并要求能够看懂机构简图。
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2）掌握机构自由度的计算方法，根据机构的自由度会分析并验证机器或机构是否能动，是否具有确定的运动。
1.2.2 实验内容
1）将机构运动起来，观察其各构件的运动及联接情况，选择机构中多数构件的运动平面为投影面，并选择适当的比例尺，定出各运动副之间的相对位置，并以简单的线条和各种运动副符号将机构运动简图画出来。机构运动简图常用符号见表1.1。
2）计算机构自由度，并指出机构具有确定运动的条件。
1.2.3 实验步骤
1）了解被测绘机构的名称和用途。
2）启动机器，仔细观察并正确判定机架、主动件和从动件；从主
动件开始，按照运动传递顺序，正112
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确判定各相邻构件之间的相对运动关系，进而确定出运动副的类型和数目。
3）
量取各构件的实际尺寸。 4）恰当地选择投影面（一般选择机构的多数构件的运动平面为投影面）和适当的比例尺，定出各运动副之间的相对位置，并以简单的线条和各种运动副符号从原动件开始，按照运动传递顺序，依次画出各构件和运动副，最终将机构运动简图画出来。
5）计算机构自由度，判定机构运动是否确定。
表1.1机构运动简图常用符号
类别
名称
符号 构件的连
接
轴、杆、连杆等构件
机架
组成部分的永久连接
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1.2.4思考题
1）机构自由度如何计算，机构具有确定运动的条件是什么？
2）绘制机构运动简图与绘制工程图有何区别？
3）一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？
1.2.5实验报告格式
机械原理机构简图测绘实验报告
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实验二渐开线齿廓的范成原理
2.1 实验目的
1）掌握用范成法切制齿轮齿廓的原理。
2）了解渐开线齿廓的根切现象及防止方法。
3）分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
2.2 实验原理
范成法亦称包络法或展成法，是目前齿118
轮加工中最常用的一种方法。它是利用一对齿轮啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络的原理来加工齿廓的。用范成法加工齿轮齿廓时，常用的刀具有齿轮型刀具（如齿轮插刀）和齿条型刀具（如齿条插刀和齿轮滚刀）两大类。用渐开线齿轮插刀加工时，齿轮插刀如同一个有刀刃的外齿轮去切削齿坯，齿轮插刀一方面与齿坯对滚，另一方面沿齿坯的齿宽方向作往复的切削运动，当切削运动结束后，刀具的渐开线齿廓就在齿坯上包络出与刀具渐开线齿廓共轭的渐开线齿廓来。用齿条插刀加工齿轮时，刀具与齿坯的范成运动相当于齿轮与齿条的啮合传动，其加工原理与齿轮插刀加工齿轮原理相同。
本实验是模拟齿条插刀加工齿轮的原理来加工齿轮的。实验中采用齿轮范成仪来描绘标准、正变位、负变位渐开线齿轮齿廓的加工过程，并通过对三种渐开线齿廓的分析比较，了解渐开线齿廓的根切现象及防止
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方法，进而了解标准齿轮和变位齿轮的异同点。
图2.1 齿轮范成仪
齿轮范成仪的结构如图2.1所示。主要由机架1、描绘齿条2及圆盘3共三个基本构件组成。圆盘背后有一个与其同心刚性固结的齿轮为传动齿轮（m=2，Z=100），描绘齿条背后有一个与其刚性固结的齿条为传动齿条，它与传动齿轮相啮合。传动齿条和描绘齿条一起移动时，就
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带动传动齿轮及圆盘转动，描绘齿条相对
于圆盘运动的各个位置在圆盘上的轨迹，
就包络出齿坯的齿廓（圆盘相当于齿坯，
描绘齿条相当于刀具）。用笔所画的每一
个齿条位置线则代表刀痕，即相当于刀具
切削一次齿坯。
描绘齿条与圆盘中心的安装距离是可调的，当描绘齿条的中线与齿坯的分度圆相切安装
时，所绘出的齿轮是标准齿轮；若描绘齿
条的中线与齿坯的分度圆远离时，切出来
的齿轮位是正变位齿轮；若描绘齿条的中
线与齿坯的分度圆相割时，切出来的齿轮
是负变位齿轮。
2.3 实验步骤
1）按已知的模数（描绘齿条
上的模数m=20mm），分度圆直径
（圆盘上要绘制出齿轮的分度圆
直径d=200mm），计算出齿轮齿数
Z。再按照刀具的标准参数计算出
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