机械原理8课时实验指导书.docx
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机械原理8课时实验指导书
机械原理实验指导书
班级:
姓名:
学号:
应用科技学院机械创新设计实验室
孙亮波,郭中龄编写
2009年6月
前言
一、实验课目的
本课程实验课目的在于:
验证、巩固和加深课堂讲授的基本理论,加强理论联系实际及独立进行机构创新设计的能力;掌握一些最基本的机械实验方法、测量技能及用实验法来测定一些机械参数的能力;以及培养学生踏实细致、严肃认真的科学作风。
因此,实验课是一个不可缺少的重要环节,每个学生必须认真对待,在课前进行预习,在课后分析试验结果,写成正规的实验报告。
实验课为评定学生成绩的一部分。
二、实验前的准备工作
为了保证实验顺利进行,要求在实验前做好准备工作,教师在实验前要进行检查和提问,如发现有不合格者,提出批评,甚至停止实验的进行,实验准备工作包括下列几方面内容:
1.预习好实验指导书:
明确实验的目的及要求;搞懂实验的原理;了解实验进行的步骤及主要事项,做到心中有底。
2.准备好实验指导书中规定自带的工具、纸张。
3.准备好实验数据记录表格。
表格应记录些什么数据自拟。
三、遵守实验室的规章制度
1.验前必须了解实验设备、仪器的使用性能、操作规程及使用须知,否则不得操作。
2.严格按照规定,精心操作设备、仪器。
如有损坏,按规定处理。
3.实验室内与本实验无关的设备与仪器,一律不得乱动。
4.在实验室严守纪律,不得高声谈笑,保持室内整洁。
5.实验完毕后,用过设备、仪器放回原处,并整理清洁、经教师同意后才得离开。
四、实验报告
实验报告是对实验所有数据、现象进行整理,分析得出一定结论与看法的书面文件。
学生在实验后必须按照要求,整理并分析处理所的结果,写成正规的实验报告。
为了写好实验报告,提出以下几点:
1.实验结果记录应经实验指导教师过目签字,并随实验报告一起交上。
2.报告中的结果分析及讨论应力求具体,应针对试验具体情况,防止不切实际的空谈。
3.实验报告要求每人一份。
4.实验报告应在实验完毕后一星期内,由课代表汇集交老师。
桂林电子科技大学应用科技学院
机构创新设计实验室
二OO九年六月
目录
实验一机构运动简图的测绘(实验类型:
综合)3
实验二平面机构创新设计(实验类型:
设计)15
实验三齿轮与凸轮机构创新设计(实验类型:
设计)20
实验五平面机构创新设计(实验类型:
设计)18
附录:
实验课总结35
实验一机构运动简图的测绘
实验指导书
一、实验目的
1.熟悉机构运动简图的画法,掌握从实际机构中测绘其运动简图的技能。
2.巩固机械结构的分析原理及自由度计算方法。
3.加深理解四杆机构的演化过程及验证曲柄存在的条件。
二、实验设备及工具
1.设备:
CQJP-D机构运动创新设计方案拼装及仿真实验台。
2.工具:
钢尺、长尺。
3.自带工具:
铅笔、草稿纸。
三、实验原理
由于机构的运动与机构中构件数目、种类、相对位置有关。
因此,在机构中可以撇开其组成零件的实际结构形状,用简单的线条和规定符号来代替构件和运动副的相对位置,来表明实际机构的组成特点及运动特性。
四、机构运动简图的测绘示例
如下图2-1所示:
(a)为一偏心轮机构。
试绘出其机构运动简图,计算自由度。
(一)机构简图的测绘步骤:
图2-1偏心轮机构
(a)偏心轮机构示意图(b)偏心轮机构运动简图
1.机架2.手柄及偏心轮3.连杆4.活塞
1.认清构件数目
转动机构手柄,使其运动,此时观察机构中哪些是活动件,哪些是固定件,并逐一标注构件号码,如1—机架,2—手柄及偏心轮,3—连杆,4—活塞。
2.判断各构件间运动副性质
反复转动手柄,判定构件2与构件1的相对运动是绕轴A转动,故2与1在A点组成转动副;构件3与2的相对运动是绕偏心轮2的圆心B转动,故3与2在B点组成转动副;构件4与3绕销C相对转动,故4与3在C点组成转动副;构件4与1沿水平方向X—X相对移动,故4与1组成方位线为X—X的移动副。
3.画出运动副及构件符号
对于只有两个转动副的构件,不管其实际形状如何,都只用两转动副之间的连线来代表。
例如AB代表构件2,BC代表构件3,对于具有移动副的构件,不管其截面形状如何,常用滑块表示。
例滑块4代表构件C,并通过滑块上转动副C的中心,画出中心线X—X代表4与1相对移动的方向线。
机架用斜线来表示。
以便与活动件区别,例构件1。
原动件用箭头表示,以便与从动件相区别,例构件2。
图1-1(b)为机构简图。
4.测量构件实际尺寸,并按比例尺绘出简图
测量AB杆和BC杆长度及滑块4移动方向线X—X至转动副A的距离。
选择适当的比例尺μL(m/mm),按比例尺画出机构简图。
有时,只要了解机构运动特征,而不需要进行定量分析时可不按比例绘制简图,只需大致绘制相对位置关系即可,称为示意图。
(二)机构自由度计算
1.计算机构自由度
式中:
—活动构件数;
—转动副和移动副总数(低副数);
—高副数。
在图1-1机构中,
(构件2、3、4是活动构件),
(转动副A、B,移动副C),
,代入上式得:
2.核对计算结果是否正确
根据计算所得
,给予机构原动件一手柄,当手柄转动时,可观察到机构各构件运动均是确定的,故知计算结果符合实际情况。
3.对机构进行分组并确定机构类型
五、实验内容:
选择试验台上陈列机构,或自己组装一个完成某种功能的机构,测绘其机构运动简图。
六、回答下列问题:
1.一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容?
2.什么情况下机构中存在“死点”?
上面机构中是否存在“死点”?
怎样避免?
机构运动简图的测绘
实验报告
一、实验数据
序号
机构名称
机构运动简图
自由度计算
1
μ=(m/mm)
2
μ=(m/mm)
序号
机构名称
机构运动简图
自由度计算
3
μ=(m/mm)
4
μ=(m/mm)
二、实验结果分析
三、问答题:
1.一个正确的“机构简图”应能说明哪些内容?
2.什么情况下机构中存在“死点”?
上面机构中是否存在“死点”?
怎样避免?
成绩
实验二连杆机构设计与性能分析
实验指导书
一、实验目的
1,培养学生对连杆机构的理解掌握与创新设计能力,加强学生的工程实践背景的训练,拓宽学生的知识面,培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力;
2,通过机构的拼接,在培养工程实践动手能力的同时,要求学生在拼装一个已有模型之外,自己通过对现实生产和生活中的连杆机构机械产品的观察和理解,通过试验台设备进行拼装和仿真。
通过解决问题,培养学生理论联系实际,学以致用,锻炼学生独立思考能力和动手能力;
3,加深学生对连杆机构组成原理的认识,进一步掌握连杆机构的创新设计方法。
二、实验设备和工具
CQJP-D机构运动创新设计方案拼装及仿真实验台,包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具(扳手、起子)。
构件包括机架、连杆、圆柱齿轮、齿条、凸轮及从动件、槽轮及拨盘和皮带轮等,运动副包括转动副、移动副、齿轮副、槽轮副等。
三、实验原理
根据平面机构的组成原理,平面机构是由各个杆组依次联结到机架和原动件上形成的。
机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零,且原动件数和机构的自由度相等。
所拼接的机构必须满足以上两个条件。
将主要由连杆构成的连杆机构(可加入一个其他类型构件如齿轮、凸轮、槽轮等)进行拼装,计算分析其自由度后,输入动力源进行机构仿真。
四、实验前的准备工作
1.要求预习本实验,初步了解机构创新模型各零部件的功能;
2.自行设计一个连杆机构运动方案,初步确定拼接方案。
五、注意事项
以手动方式输入运动,确认机构拼接无误后,经指导教师许可后再用电机驱动。
无人在场时请关闭电源。
六、实验内容
根据平面机构的组成原理,由学生自行设计机构,并按照机构具有确定运动的条件,检验所设计的机构能否具有确定的运动,然后再根据所设计的机构进行拼接。
拼接完成后,检验所设计的机构是否能够完成预期的运动。
本次实验分两部分组成:
第一部分为选做,即从19种已陈列机构中选出一个连杆机构进行拼装仿真;第二部分为自选,即自己设计一个连杆机构,要求有功能分析和自由度分析,经老师检查无误后进行拼装仿真。
七、实验步骤
1.根据所组装的机构,选择所需运动副、构件、动力源,及所需工具。
2.根据设计方案,用相应的运动副依次联结各个构件。
应确保所联结的各个构件在互相平行的平面内运动。
3.选定原动件,根据机构具有确定运动的条件,验证所拼接的机构是否能够运动。
4.在原动件上接入动力源。
在机构运动之前,以手动方式输入运动,确认机构拼接无误后,经指导教师许可后再用电机驱动。
无人在场时请关闭电源。
八、思考题
1,请论述在创新设计中,你的设计思路。
如从功能的增加或改进,到方案对比评价,机构分析与确定,机构拼装过程的问题与解决等。
2,在拼接机构时,为何需确保各个构件的运动与设计时一致?
连杆机构创新设计
实验报告
一、画出所拼机构的运动方案简图,并简要说明其结构特点和工作原理及应用场合;
二、思考讨论题
1,请论述在创新设计中,你的设计思路。
如从功能的增加或改进,到方案对比评价,机构分析与确定,机构拼装过程的问题与解决等。
2,在拼接机构时,为何需确保各个构件的运动与设计时一致?
成绩
实验三齿轮、凸轮、槽轮机构创新设计
实验指导书
一、实验目的
1,培养学生对齿轮、凸轮、槽轮机构的理解掌握与创新设计能力,加强学生的工程实践背景的训练,拓宽学生的知识面,培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力;
2,通过机构的拼接,在培养工程实践动手能力的同时,要求学生在拼装一个已有模型之外,通过对现实生产和生活中的齿轮、凸轮或槽轮机构机械产品的观察和理解,通过试验台设备进行拼装和仿真。
通过解决问题,培养学生理论联系实际,学以致用,锻炼学生独立思考能力和动手能力。
3,加深学生对连杆机构组成原理的认识,进一步掌握连杆机构的创新设计方法。
二、实验设备和工具
CQJP-D机构运动创新设计方案拼装及仿真实验台,包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具(扳手、起子)。
构件包括机架、连杆、圆柱齿轮、齿条、凸轮及从动件、槽轮及拨盘和皮带轮等,运动副包括转动副、移动副、齿轮副、槽轮副等。
三、实验原理
根据平面机构的组成原理,平面机构是由各个杆组依次联结到机架和原动件上形成的。
机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零,且原动件数和机构的自由度相等。
所拼接的机构必须满足以上两个条件。
将机构(可加入一个其他类型构件如齿轮、凸轮、槽轮等)进行拼装,计算分析其自由度后,输入动力源进行机构仿真。
四、实验前的准备工作
1.要求预习本实验,初步了解机构创新模型各零部件的功能;
2.自行设计一个齿轮、凸轮或槽轮机构运动方案,初步确定拼接方案。
五、注意事项
以手动方式输入运动,确认机构拼接无误后,经指导教师许可后再用电机驱动。
无人在场时请关闭电源。
六、实验内容
根据平面机构的组成原理,由学生自行设计机构,并按照机构具有确定运动的条件,检验所设计的机构能否具有确定的运动,然后再根据所设计的机构进行拼接。
拼接完成后,检验所设计的机构是否能够完成预期的运动。
本次实验分两部分组成:
第一部分为选做,即从19种已陈列机构中选出一个齿轮、凸轮或槽轮机构进行拼装仿真;第二部分为自选,即自己设计一个相关内容机构,要求有功能分析和自由度分析,经老师检查无误后进行拼装仿真。
七、实验步骤
1.根据所组装的机构,选择所需运动副、构件、动力源,及所需工具。
2.根据设计方案,用相应的运动副依次联结各个构件。
应确保所联结的各个构件在互相平行的平面内运动。
3.选定原动件,根据机构具有确定运动的条件,验证所拼接的机构是否能够运动。
4.在原动件上接入动力源。
在机构运动之前,以手动方式输入运动,确认机构拼接无误后,经指导教师许可后再用电机驱动。
无人在场时请关闭电源。
八、思考题
1,请论述在创新设计中,你的设计思路。
如从功能的增加或改进,到方案对比评价,机构分析与确定,机构拼装过程的问题与解决等。
2,在拼接机构时,为何需确保各个构件的运动与设计时一致?
齿轮、凸轮、槽轮机构创新设计
实验报告
一、画出所拼机构的运动方案简图,并简要说明其结构特点和工作原理及应用场合;
二、思考讨论题
1,请论述在创新设计中,你的设计思路。
如从功能的增加或改进,到方案对比评价,机构分析与确定,机构拼装过程的问题与解决等。
2,在拼接机构时,为何需确保各个构件的运动与设计时一致?
成绩
实验四机构组合创新设计
实验指导书
一、实验目的
1,培养学生对机械系统运动方案的整体认识,加强学生的工程实践背景的训练,拓宽学生的知识面,培养学生的创新意识、综合设计及工程实践动手能力;
2,通过机构的拼接,在培养工程实践动手能力的同时,可以发现一些基本机构及机械设计中的典型问题,通过解决问题,可以对运动方案设计中的一些基本知识点融会贯通,对机构系统的运动特性有一个更全面更深入的理解;
3,加深学生对机构组成原理的认识,进一步掌握机构运动方案构型的各种创新设计方法。
二、实验设备和工具
CQJP-D机构运动创新设计方案拼装及仿真实验台,包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具(扳手、起子)。
构件包括机架、连杆、圆柱齿轮、齿条、凸轮及从动件、槽轮及拨盘和皮带轮等,运动副包括转动副、移动副、齿轮副、槽轮副等。
三、实验原理
根据平面机构的组成原理,平面机构是由各个杆组依次联结到机架和原动件上形成的。
机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零,且原动件数和机构的自由度相等。
所拼接的机构必须满足以上两个条件。
四、实验前的准备工作
1.要求预习本实验,初步了解机构创新模型各零部件的功能;
2.自行设计一运动方案,初步确定拼接方案。
五、注意事项
以手动方式输入运动,确认机构拼接无误后,经指导教师许可后再用电机驱动。
无人在场时请关闭电源。
六、实验内容
根据平面机构的组成原理,综合应用所学的连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、槽轮机构等,由学生自行设计一个较复杂的机构,并要求说明其所代表的机械产品,能实现的功能,要求有详细的分析和计算说明。
并按照机构具有确定运动的条件,检验所设计的机构能否具有确定的运动,然后再根据所设计的机构进行拼接。
拼接完成后,检验所设计的机构是否能够完成预期的运动。
七、实验步骤
1.根据所组装的机构,选择所需运动副、构件、动力源,及所需工具。
2.根据设计方案,用相应的运动副依次联结各个构件。
应确保所联结的各个构件在互相平行的平面内运动。
3.选定原动件,根据机构具有确定运动的条件,验证所拼接的机构是否能够运动。
4.在原动件上接入动力源。
在机构运动之前,以手动方式输入运动,确认机构拼接无误后,经指导教师许可后再用电机驱动。
无人在场时请关闭电源。
八、思考题
1,请论述在创新设计中,你的设计思路。
如从功能的增加或改进,到方案对比评价,机构分析与确定,机构拼装过程的问题与解决等。
2,在拼接机构时,为何需确保各个构件的运动与设计时一致?
机构创新设计
实验报告
一、画出所拼机构的运动方案简图,并简要说明其结构特点和工作原理及应用场合;
二、思考讨论题
1,请论述在创新设计中,你的设计思路。
如从功能的增加或改进,到方案对比评价,机构分析与确定,机构拼装过程的问题与解决等。
2,在拼接机构时,为何需确保各个构件的运动与设计时一致?
成绩
附录
实验课总结
学生收获与心得体会
学生对改进实验课的意见与建议
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