《機械設計基礎》
馬雪潔陳君梅編
廣東科學技術職業學院
機電工程學院
前言《機械設計基礎課程實訓指導書》是根據本院《機械設計基礎》課程的教學改革編寫並與教材配套使用的實驗實訓指導書。
本指導書根據高職教育的特點，注重學生動手能力、分析和解決問題能力的培養，從培養能力要求出發，來安排實驗實訓及考核。每個實驗實訓考核由現場操作考核和分析報告評價兩部分組成，各佔50％；考核分別為優秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。
進行實訓，必須首先做好實訓前的準備工作，亦即認真預習實訓指導書，明確實訓目的、原理，步驟，了解實訓所用裝置、儀器、量具等，實訓小組各成員，應認真地進行分工合作，各盡其職，保證順利完成實訓任務。
每次實訓時，學生應遵守實訓室規則，嚴格按操作規程操作儀器，實訓過程要愛護裝置，注意人身安全，保持實驗室安靜、清潔。未經教師同意，不得動用實訓室內的其它裝置。
由於編者水平有限、疏漏錯誤之處在所難免，懇請使用本指導書的教師和同學批評指正。
編者 2009.12
目錄實訓一整機的認識和分析專項能力訓練
——認識機器1
實訓二平面機構運動簡圖識讀和繪製專項能力訓練
——機構運動簡圖的測繪和分析………………3
實訓三創新思維專項能力訓練
——平面機構創意設計8
實訓四測繪及資料分析專項能力訓練
漸開線直齒圓柱齒輪的引數測定…………………23
實訓五常見機器機構分析、識別和設計專項能力訓練
減速器拆裝26
實訓六軸系零部件的拆裝與分析專項能
——軸系結構分析與拆裝………………………30
實訓七機械傳動系統的分析與創新設計能力訓練
——機械傳動系統創意組裝實訓………38
實訓一整機的認識和分析專項能力訓練
——認識機器
一、實訓目的
通過參觀機械、汽車實訓室，認真**常用機構的演示過程，了解機器與機構的組成和運動原理，了解機器常用機構的運動特性，了解常用零部件的結構特點，加強對機器與機構及機械零部件的認識。配合《機械設計基礎》課程的學習，使學生對機構和機械零部件有乙個感性認識。
二、實訓裝置
機械基礎實驗室內的裝置和模型、汽車實訓室的汽車模型、機械加工實訓室裡的車床、銑床、鑽床等、生活中常用的小家電、自行車、洗衣機等等。
三．實訓內容
1、認識了解機器、機構、機械、構件、零件，了解機器的組成。
2、認識了解生活中常用的機構：如小汽車前面的刮雨刷、公共健身器材、公共汽車門的開啟的運動路線等。
3、認識了解常用的幾種傳動：帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等。
4、認識了解軸、軸承、聯軸器、離合器、彈簧等。
四、實訓步驟
1、認真聽老師講解
2、仔細觀察實物的運動過程
3、小組討論，分析機器、機構的運動路線
四、注意事項
1、注意安全；
2、不要亂動各種模型，以防損壞；
五、思考題
1、簡述何謂機器、機構、機械，以普通車床為例說明機器由哪幾部分組成，各部分的作用是什麼？
2、分析車床的主運動是如何實現的？畫出主運動的運動路線圖。
3、觀察生活中的機器、機構。指出一種機構，說明它的主動件、從動件各是什麼？實現什麼樣的運動？
實訓二平面機構運動簡圖識讀和繪製專項能力訓練
——機構運動簡圖的測繪和分析
一、實訓目的
1、學會根據各種機械實物或模型繪製機構運動簡圖。
2、掌握平面機構自由度的計算，理解機構具有確定運動的條件。
3、提高對機構及機器的感性認識。
4、掌握機構的組成原理，掌握對機構進行分析的方法，為機構的分析與創新設計打下良好基礎。
二、實訓裝置及工具
1、各類典型機械的實物，如普通車床、縫紉機、牛頭刨床等。
2、各類典型機械的模型，如內燃機模型、攪拌機模型、顎式破碎機等。
3、鋼捲尺、游標卡尺、內外卡鉗、量角器等（根據需要選用）。
4、自備工具：三角板、鉛筆、橡皮、圓規、草稿紙。
三、實訓內容
1、根據實訓原理，對給定機構模型進行機構運動簡圖測繪。
2、計算機構的自由度。
四、實訓原理
從運動的觀點來看，各種機構都是由構件通過各種運動副的聯接所組成，機構運動僅與組成機構的構件數目和構件所組成的運動副的型別、數目、相對位置有關。因此，在測繪機構運動簡圖時，可以撇開構件的複雜外形和運動副的具體構造，而用簡略的符號來代表構件和運動副，並按一定比例表示運動副的相對位置，以此表明實際機構的運動特徵。
正確的機構運動簡圖應該符合下列條件：
（1）機構運動簡圖上各構件的尺寸、運動副的相對位置及其性質應保持與原機構的特性一致。
（2）機構運動簡圖應保持原機構的組成特點及運動特點。
五、實驗步驟
1.分析機構的運動，認清固定件、原動件和從動件。
2.分析機構的實際構造和運動情況
測繪時使被測繪的機械緩慢地運動，從原動件開始仔細觀察機構的運動，分清機構是由哪些構件組成的，從而確定組成機構的構件數目；仔細觀察各構件之間相對運動特點，根據相互連線的兩構件間的接觸情況及相對運動的特點，從而確定各個運動副的種類。
3.作機構示意圖
合理選擇投影面。一般選擇機構多數構件的運動平面作為投影面。如果乙個投影面不能將機構的運動情況表達清楚，可另行補充輔助投影面；在草稿紙上徙手按規定的符號及構件的連線次序，從原動件開始，逐步畫出機構運動簡圖的草圖（用數字1、2、3……分別標註各構件,用英文本母a、b、c ……分別標註運動副）。
4.計算機構的自由度並檢驗機構示意圖是否正確
a、機構自由度計算公式：f=3n-2pl-ph
式中： n——機構活動構件數
ph——平面低副個數
pl——平面高副個數
b、核對計算結果
機構具有確定運動的條件為：機構的自由度大於零且等於原動件數。因本實驗中各機構模型均具有確定的運動，故各機構計算自由度應與其原動件數相同；否則說明所作示意圖有誤，應對機構重新進行分析，作示意圖。
注意：轉動副和移動副雖同為低副，但因其運動性質不同，在作示意圖時一定不能混淆互換。可單單通過自由度計算，又不能發現轉動副與移動副相混淆的錯誤情況，故應將所作圖中的各運動副型別與原機構進行逐一核對檢查。
5．繪製機構運動簡圖
選取適當的比例尺，依照機構示意圖，按一定順序進行繪圖，並將比例尺和尺寸標註在圖上，即為機構運動簡圖。注意：畫斜線表示機架，在原動件上畫箭頭表示運動方向。
長度比例尺的意義如下：
例如：某構件的長度lab=1m，繪在圖上的長度ab=1000mm，則長度比例尺為：
六.示例：
繪製圖2-1（a）所示偏心輪機構運動簡圖
（ab）
圖2-1
（1）當使原動件（偏心輪）運動時可發現機構具有四個運動單元，
機架1——相對靜止，偏心輪2——相對機架作迴轉運動，連桿3——相對機架作平面平行運動，滑塊4——相對機架作直線運動。
（2）根據各相互聯接的構件間的接觸情況可知，全部四個運動副均系低副：構件2相對機架1繞o點迴轉，組成乙個轉動副，其軸心在o點；構件3相對構件2繞a點迴轉，組成第二個轉動副，其軸心在a點；構件4相對構件3繞b點迴轉，組成第三個轉動副，其軸心在b點；構件4相對機架1沿c－c作直線移動，組成乙個移動副，其導路方向同c－c。
（3） 該機構為平面機構，選擇構件的運動平面為投影面。
（4） 適當確定原動件2相對機架1的位置（如圖2-1（a）所示），首先畫出偏心輪2與機架1組成的轉動副o以及滑塊4與機架1組成移動副的導路c－c，然後以一定比例畫出連桿3與偏心輪2組成的轉動副軸心a（a是偏心輪的幾何中心）。線段oa稱為偏心距，即曲柄的長度。再用同一比例畫出滑塊4與連桿3組成的轉動副軸心b，b應在c－c上。
線段ab代表連桿3的長度。最後用構件和運動副的符號相聯接，並用數字標註各構件。如圖2-1（b）所示。
（5）計算機構自由度f。機構自由度計算公式
f＝3n－2pl－ph
其中，n－－活動構件數，
pl－－低副數目，
ph－－高副數目
六、思考題
1、機構運動簡圖應包括哪些內容？
2、原動件選取不同、原動件位置不同對繪製機構運動簡圖有什麼影響？
3、在繪製機構運動簡圖時，應標註哪些尺寸？
實訓三創新思維專項能力訓練
平面機構創意設計
一．實訓目的
1．加深學生對機構組成原理的認識，進一步了解機構組成及其運動特徵。
2．訓練學生的工程實踐動手能力。
3．培養學生創新意識和綜合設計的能力。
二．實訓裝置、零部件及工具
1．機械運動創新方案拼接實驗台元件
1）凸輪：基圓半徑為18mm，從動推桿的行程為30mm。
高副鎖緊彈簧：用於凸輪與從動杆之間的高副形成。
2）齒輪：模數2，壓力角20°，齒數34或42，兩齒輪中心距為76mm。
3）齒條：模數2，壓力角20°，單根齒條全長為422mm，兩齒條可拼接使用。
4）槽輪拔盤：兩個主動銷。
5）槽輪：四槽。
6）主動軸：支承主動構件，傳遞動力。
7）轉動副軸（或滑塊）：用於兩構件或三構件形成轉動副或兩構件形成移動副時作滑塊用，也可以使它們相對固定。
8）從動軸：支承和固定從動構件。
9）主動滑塊外掛程式：與主動滑塊座配用，可組成作直線運動的主動滑塊。
10）主動滑塊座：與直線電機齒條軸固定，支承並固定主動滑塊外掛程式。
11）連桿（或滑塊導向杆）：中間有10mm寬的長形孔，可調節連桿長度，或作為滑塊導向杆使用。
12）轉動副軸（或滑塊）—4：用於兩構件形成轉動副或兩構件形成移動副時作滑塊用。
13）轉動副軸（或滑塊）—2：與固定轉軸塊（20#）配用，可在連桿長形孔中的某一位置固定並形成轉動副。
14）轉動副軸（或滑塊）—1：用於兩構件形成轉動副或兩構件形成移動副時作滑塊用。
15）帶墊片螺栓：用於防止連桿與轉動副軸的軸向竄動，二者能相對轉動。
16）壓緊螺栓：與壓緊連桿墊片配用，用於防止連桿與轉動副軸的軸向竄動，二者相對固定。
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