机械设计实验指导书机械工程学院前言《机械设计实验指导书》是根据《机械设计》教学大纲要求，对机械类、近机类本科教学基本要求，结合我院的实际情况编写的。

机械设计实验是配合理论学习开设的一门重要的实践课程。

通过实验可以使学生加深对《机械设计》课程的基本概念、基本理论的理解，初步掌握机械设计的基本技能，提高学生分析问题和解决问题的能力。

每个实验项目包括：实验目的、实验原理、实验方法和操作步骤等内容。

在编写过程中，参考了有关的教材、仪器设备使用说明及兄弟院校实验教材。

全书由赵小军老师编写，并绘制所有插图，最后整理完成。

编写过程中，得到机制教研室全体教师的大力支持和帮助，在此表示感谢。

由于编者水平有限，书中难免有误漏，不妥之处，恳请读者批评指正。

目录目录错误!未定义书签。

学生实验守则错误!未定义书签。

实验一、平面机构运动简图测绘与分析错误!未定义书签。

实验二、机械传动的特性与运动分析错误!未定义书签。

实验三、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定错误!未定义书签。

实验四、渐开线齿轮齿廓的范成错误!未定义书签。

实验五、减速器的拆装及结构分析错误!未定义书签。

实验六、轴系结构设计错误!未定义书签。

实验七、轴系结构的测绘与分析错误!未定义书签。

学生实验守则1．学生必须遵守实验室各项规章制度，进入实验室，要服从教师的指导和安排，在规定的房间和设备仪器上操作。

2．实验前应根据教学要求做好预习，准备好实验用书、文具、纸张及计算器等。

3．按时到达实验室，不迟到，不早退，不得无故缺课。

4．认真上好实验课，积极思考，仔细观察和测取数据，做到人人动手，互相配合，使实验获得正确的结果。

5．爱护实验设备和器材，了解有关设备仪器的性能和使用方法，严格按照安全操作规程，并在教师的指导下进行操作。

6．设备仪器发生故障时，学生要及时报告指导教师和管理人员，保护现场。

因违反实验室制度和操作规范而造成设备仪器损坏的，除按学校有关规定做出书面检查外，还应根据损失大小予以经济赔偿。

7．保持实验室环境卫生，注意安全，学生应衣着整洁，室内严禁打闹、吸烟、吐痰、吃零食及使用与实验无关用具，违者给予批评教育或处罚。

8．实验完毕，将设备仪器恢复原位，清洁、整理现场，关好电源。

9．认真完成实验报告，并按时上交指导教师以评定实验成绩。

实验成绩将占期末总成绩的20%，试验成绩不及格者，原则上不准参加本课程期末考试。

实验一、平面机构运动简图测绘与分析一、实验目的1、通过本实验把这门课程的绪论部分和课程具体内容有机的联系起来，做到理论联系实际。

2、通过本实验使学生更具体的了解本课程的具体内容，初步了解平面机构和机械传动及通过零部件结构特点、组成、运动和传动特点。

使学生对于学习本科程的具体内容及学习方法做到心中有数。

二、实验设备和工具1、机械原理陈列柜。

2、直尺和游标卡尺各一把。

3、圆规、三角板。

三、实验步骤1、机构运动原理：实验室有两种模型陈列柜：一组为机械原理部分，另一组为机械设计部分。

首先让同学观看机械原理部分（平面机构的结构、组成、运动特点），然后观看机械传动部分。

实验时让平面机构和机械传动动起来，仔细观察其运动原理并对每一部分进行介绍。

（1）机器的组成及特征单缸内燃机、颚式破碎机、缝纫机、运动副（转动副、移动副、平面高副）。

（2）平面连杆机构四杆铰链机构、曲柄滑块机构、大筛机构、铰链机构、搅拌机、惯性筛机构、机车车辆机构、鹤式起重机、转动导杆机构（牛头刨床主运动机构、小型刨床）曲柄摇块机构、曲柄移动导杆机构、双转块机构、双滑块机构、曲柄摇杆机构的极位夹角、有急回特性的机构、夹紧机构。

（3）凸轮机构内燃机配气机构、靠模车削机构、自动送料机构、分度转位机构、力锁合凸轮（靠重力、弹簧力）、形锁合凸轮（沟槽凸轮、等宽凸轮、共轭凸轮）。

（4）齿轮传动外啮合直齿圆柱齿轮传动、内啮合直齿圆柱齿轮传动、齿轮齿条传动、外啮合斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动、传递相交轴运动（直齿锥齿轮传动、斜齿锥齿轮传动、曲线齿齿轮传动）、传递交错轴运动（蜗杆蜗轮）。

（5）齿轮的基本性质齿轮各部分的名称和符号、渐开线的形式、正确啮合条件、仿开法切制齿轮、展成法切制齿轮、轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、渐开线曲面形成、斜齿条的压力角、斜齿圆柱齿轮的受力分析、圆锥齿轮的受力分析、齿轮轴、实体式齿轮、腹板式圆柱圆锥齿轮、铸造轮辐式圆柱齿轮。

（6）轮系定轴齿轮系（A、B）、平面行星齿轮第（A、B）、空间行星齿轮系、行星减速轮传动、减速器。

2（1）测绘时使测绘的机构缓慢地运动，从原动构件开始仔细观察机构运动，分清各运动单位，确定原动件、机架、传动部件和执行部件。

从而确定组成机构的构件数目，运动副的数目。

（2）根据联接构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的种类。

（3）要选择最能表现机构特征的平面作为视图平面。

（4）在稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接次序逐步画出机构运动简图的草图。

然后用数字1、2、3 …… 分别标出各构件，用A、B、C …… 分别标出各运动副。

（5）仔细测量机构各运动尺寸（如转动副间的中心距、移动副导路的位置），对于高副则应仔细测出高副的轮廓曲线及其位置，然后以适当的比例做出机构运动简图。

3、计算自由度：自由度计算公式：F=3N×2PL-PH（1）用双转动副杆联接两构件上距离保持不OO O OO1O1O1O1O1O变的两点带入一个虚约束。

机构运动过程中，如果两构件上某两点之间的距离始终保持不变，则若用双转动副杆将这两点相连，将带入一个虚约束。

下图机构的自由度是：F=3×3-2×4=1,（2）两构件上运动轨迹重合的点用转动副联接将带入一个虚约束。

在机构中，如果用转动副联接的时两构件上运动轨迹重合的点，将带入一个虚约束。

右图机构的自由度是：F=3×3-2×4=1,（3）机构中对运动不起作用的对称部分存在虚约束。

机构的自由度F=3×3-2×3-2=1编号机构名称比例尺(m/mm)机构运动简图机构运动的确定性F = 3n-2P L-P H= 3×( )-2×( )-( ) =原动件数：运动是否确定：四、思考题1、构件、机构、零件有什么区别？2、机构在什么情况下存在虚约束？3、机构在什么情况下存在局部自由度？实验二、机械传动的特性与运动分析一、实验目的1、初步了解课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。

2、了解各种标准件的结构形式及相关的国家标准。

3、了解各种传动的特点及应用。

4、增强对各种零部件的结构及机器的感性认识。

二、实验设备和工具1、机械零件陈列柜。

2、直尺和游标卡尺各一把。

三、实验步骤观看通用零部件，每种零部件上都有说明。

所以这一部分可以采取教师介绍的方法和同学自己观看的办法，让学生初步了解各种通用零部件的结构特点及用处。

1、间歇运动机构棘轮机构、双动式棘轮机构（钩头双动式棘爪、直头双动式棘爪）双向棘轮机构、槽轮机构、内啮合槽轮机构、空间槽轮机械、六角车床上的槽轮机构、外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。

2、带传动平带传动（张紧轮装置）、V带传动、（带定期张紧紧装置、滑道式）、V带传动（带定期张紧装置，摆架式）、V带传动（带的自动张紧装置）、园型带传动（张紧轮装置）、同步带传动、V带轮的结构4种。

3、螺纹联接和螺旋传动螺纹的牙型（三角形、矩形、梯形、锯齿形）、螺纹的旋向（右旋、左旋）、螺纹的线数，螺距和导程、螺栓联接、双头螺栓联接、螺钉联接、紧定螺钉联接、常用标准螺纹联接件（六角头螺栓、螺柱、螺钉、紧定螺钉、六角螺母、垫圈）、常用的防松方法（弹簧垫圈、对顶螺母、尼龙圈锁紧螺母、槽形螺母和开口销、圆螺母用带翅垫片、止动垫片、冲点法防松、粘合防松、永久防松、串联钢丝）承受横向载荷的减载装置（用减载销、用减载套筒、用减载键）、螺栓承受偏心载荷、凸台与沉头座的应用、斜面垫圈的应用、受横向载荷的螺栓组联接、改善螺纹牙间载荷分布、柔性螺栓、螺母下装弹性元件、金属垫片和密封环密封、螺旋千斤顶、机床刀架进给机构、插管式外循环滚动螺旋。

4、链传动链传动、齿形链、滚子链、双排滚子链、滚子链接头型式（A 、B 、C ）、链轮结构（A 、B 、C ）、链传动的张紧（A 、B ）。

5、轴和轴毂联接传动轴、直轴（光轴、阶梯轴、空心轴）、曲轴、挠性钢丝轴、圆螺母定位、弹性档圈固定、紧定螺钉固定、压板轴端固定装置、平键联接、导向平键联接、楔键联接、半圆键联接、花键联接。

6、轴承滚动体的种类、调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、轴承的直径系列、内圈轴向固定的常用方法、外圈轴向锁紧方法、全固式支承、固游式支承、整体式径向滑支轴承、部分式径向滑动轴承、油孔、油沟。

向心球轴承角接触球轴承角接触滚子轴承推力球轴承7、其它常用零部件套筒联轴器、凸缘联轴器、万向联轴器、齿轮联轴器、弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、牙嵌式离合器、磨擦离合器、牙嵌式安全离合器、滚柱式超越离合器、圆截面压缩弹簧、圆截面拉伸、盘簧、板弹簧、圆截面扭转弹簧。

四、思考题1、带传动中打滑和弹性滑动有什么区别？2、轴毂连接的方式有那些？实验三、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定一、实验目的1、掌握用常用量具测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。

2、通过测量和计算，加深理解齿轮各参数之间的相互关系和渐开线的性质。

二、实验设备和工具1、齿轮参数测定箱。

2、游标卡尺和公法线千分尺各一把。

3、计算器。

三、实验原理1、通过测量齿顶圆直径a d 与齿根圆直径f d计算出全齿高h ，再用试算法确定齿轮的m 、*a h 与*c 。

如实4-1图a 所示，偶数齿齿轮的a d 与f d可直接用游标卡尺测量；如实3-1图b 所示，奇数齿齿轮的a d 与f d须间接测量12a d D H =+，22f d D H =+则12()/2a f h d d H H =-=-式中,D 为齿轮内孔直径（mm ）；1H 为齿轮齿顶圆至内孔壁的径向距离（mm ）；2H 为齿轮齿根圆至内孔壁的径向距离（mm ）。

a )偶数齿齿轮b )奇数齿齿轮3-1图齿轮d a 与d f 的测量方法根据**(2)a h h c m =+，分别将*1a h =、*0.25c =（正常齿）或*0.8a h =、*0.3c =（短齿）代入进行试算，所求得的模数**/(2)a m h h c =+接近标准值者即为该齿轮的实际模数（一定要圆整成标准值）。

对于变位齿轮，由于**(2)a h h c m σ=+-,按上述方法确定m 时可能会与标准值差异较大而难以圆整。

这时可先假定一个m 的标准值，再根据cos b p m πα=与后述确定压力角α值结合起来验证。