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机械设计基础实验报告


机械设计基础 实验报告







班 学

级 号

2012 年 5 月 8 日

目 录
实验一、机构学(现场课) 实验二、齿轮参数测定 实验三、零件设计(现场课) 实验四、减速器拆装

机械

设计基础实验报告

渐开线齿轮参数测定及啮合传动实验指导书
一、实验目的 1. 测定渐开线直齿圆柱齿轮的几何参数; (1)通过测量公法线长度确定模数 m 和压力角 ? : (2)通过测量齿顶圆直径 da 和齿根圆直径 df,确定齿顶高系数 ha*和顶隙系 数 c*; (3)通过标准齿轮公法线长度与实测公法线长度的比较,判断齿轮的变位类 型,并计算变位系数 x,确定齿轮是否根切; 2. 观察直齿圆柱齿轮的啮合传动过程,测定重合度。 3. 确定变位齿轮的传动类型 二、实验仪结构及实验原理 1. 实验仪结构,如图 1 所示:

图1

实验仪结构图

齿轮轴 1、2 固定在台板上,其中心距为 100±0.027mm,齿轮 1 的轴颈上可 分别安装 2#、3#、5#、6#实验齿轮,齿轮 2 的轴颈上可分别安装 1#、4#实验齿轮, 1#齿轮可分别与 2#、3#齿轮啮合,4#齿轮可分别与 5#、6#齿轮啮合,共组成四对不 同的齿轮传动。 实验仪还配有 4 块有机玻璃制的透明面板, 面板相当于齿轮箱体的 一部分,面板上刻有齿顶圆、基圆、啮合线等,两孔同时安装在齿轮轴 1、2 的轴 颈上。面板 I 和面板 II 分别用于齿轮 1~2 和齿轮 1~3 两对啮合传动,面板 III 和 面板 IV 分别用于齿轮 4~5 和齿轮 4~6 两对啮合传动。 2. 渐开线直齿圆柱齿轮参数测定原理 渐开线齿轮的基本参数有五个:z、m、 ? 、ha*、c*,其中 m、 ? 、ha*、c*均
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应取标准值,z 为正整数。对于变位齿轮,还有一个重要参数,即变位系数 x,变 位齿轮及变位齿轮传动的诸多尺寸均与 x 有关。 (1)通过测量公法线长度确定模数 m 和压力角 α,见图 2。 ① 确定跨齿数 k:确定跨齿数是为了保证在测量时,跨 k 及 k+1 个齿时卡尺 的量爪均能与齿廓渐开线相切,并且最好能切于分度圆附近。按式 k ?

?z
180?

? 0.5 计

算出跨齿数初值,跨齿测量时要检查是否切于分度圆附近。如果切点偏于齿顶圆, 则减少跨齿数,直至切于分度圆附件为止;如果切点偏于齿根圆,则增加跨齿数, 直至切于分度圆附件为止。 ② 测量公法线长度 Wk? 和 Wk??1 。并注意卡尺在测量时不要倾斜,造成卡脚与 齿廓的局部接触,卡尺面应与齿轮面平行。 ③ 确定模数 m、压力角 ? :

图2
Wk? ? ( k ? 1 ) p b ? s b

用游标卡尺测公法线长度
Wk? s ?1 ? k p b? b

根据渐开线性质:发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被滚过的弧长。

? 所以 pb ? Wk? ?1 ? Wk ? ? m cos ?
式中因 ? 一般只为 20。或 15。 , m 应符合标准模数系列, 由此可试算确定齿轮的 模数 m 和压力角 ? 。 (2)通过测量齿顶圆直径 da 与齿根圆直径 df,确定齿顶高系数 ha*和顶隙系 数 c*:

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a)偶数齿齿轮

b)奇数齿齿轮

图 3 齿轮 da 与 df 的测量 偶数齿齿轮的 da、df 可直接用游标卡尺测得,如图 3(a)示。奇数齿齿轮的 da、df 须间接测量,如图 3(b)示。 da=D+2H1 则: h=(da-df)/2= H1-H2 对于标准齿轮 h= (2ha*+c*) m, 分别将 ha*=1、 c*=0.25 (正常齿制) 或 ha*=0.8、 c*=0.3(短齿制)代入,若等式成立,即可确定齿轮是正常齿或是短齿,进而确定 ha*、c*。若等式都不成立,则齿轮是变位齿轮,根据等式接近成立的原则,可确 定齿轮是正常齿还是短齿,进而确定 ha*、c*。 (3)计算变位系数 x: 标准齿轮的公法线长度 Wk =mcos ? [(k-0.5)π+zinv ? ] 变位齿轮的公法线长度 Wk? = mcos ? [(k-0.5)π+zinv ? ]+2xmsin ? 若测得 Wk? 与计算值 Wk 相等,则 x=0,该齿轮为标准齿轮; 若 Wk? ≠ Wk ,则齿轮为变位齿轮,变位系数 x: x ? (4)计算不根切的最小变位系数 xmin: 要保证变位齿轮不产生根切,应满足: (ha * ? x min)m ? 标准齿轮不根切的最小齿数为: z min ? 所以: xmin ? ha *( zmin ? z ) / zmin 3. 渐开线齿轮啮合传动过程
2ha * sin 2 ? mz 2 sin α 2 Wk? ? Wk zm sin ?

df=D+2H2

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图4

渐开线齿轮的啮合过程

一对渐开线出轮啮合传动,其理论啮合线是两基圆的内公切线 N1N2,其实际 啮合线是两齿顶圆与理论啮合线交点之间的线段 B2 B1 (见图 4) ,两轮轮齿在 B2 点开始进入啮合, 接触点为从动轮的齿顶圆齿廓与主动轮齿根部位齿廓。 随着传动 的进行,两齿廓的啮合点将沿着主动轮的齿廓,由齿根逐渐移向齿顶;沿着从动轮 的齿廓,由齿顶逐渐移向齿根。当啮合进行到 B1 点时,两轮齿廓即将脱离啮合。 为使两轮能够连续啮合传动,实际啮合线 B2 B1 长度应大于(至少等于)齿轮的法 向齿距 Pn(亦即基节 Pb) ,重合度 εa: ? a ? B2 B1 / pb ? 1 5. 变位齿轮传动类型及啮合参数的确定原理。 按照相互啮合的两齿轮变位系数和(x1+x2)值的不同,可将变位齿轮传动分为 三种基本类型: (1)x1+x2=0,且 x1=x2=0 即标准齿轮传动。 (2)x1+x2=0,且 x1=-x2≠0 称等变位齿轮传动,又称高度变位齿轮传动,亦 称零传动。 (3)x1+x2≠0,称不等变位齿轮传动,又称角度变位齿轮传动。 其中:① x1+x2>0,称正传动; ② x1+x2<0,称负传动。 三、实验步骤 1. 数出各轮齿数 z,确定测量公法线长度的跨齿 k。 按式 k ?

?z
180?

? 0.5 计算出跨齿数初值,跨齿测量时要检查是否切于分度圆附
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近。如果切点偏于齿顶圆,则减少跨齿数,直至切于分度圆附件为止;如果切点 偏于齿根圆,则增加跨齿数,直至切于分度圆附件为止。现推荐各齿轮的跨齿数 为:k1=4;k2=2;k3=3;k4=3;k5=2;k6=3。
? 2. 分别测出各齿轮的公法线长度 Wk 、 Wk +1,对每一个测量尺寸应测量三次,

各次测量位置应相隔 120 ,取其平均值作为测量数据,下同。 3. 通过 Pb= Wk? +1- Wk? =π mcosα 确定各齿轮 m、 ? ; 4. 测量各偶数齿齿轮的 da、df ; 5. 测量各奇数齿齿轮的 D、H1、H2 ,算出 da、df ; 6. 计算齿高,通过 h=(2ha*+c*)m 确定 ha*、c*; 7. 计算标准齿轮公法线长度 Wk =mcos ? [(k-0.5)π+zinvα];
Wk 与 Wk? 比较:

?

若 Wk? = Wk ,齿轮为标准齿轮 x=0; 若 Wk? ≠ Wk ,齿轮为变位齿轮,x=( Wk? - Wk )/(2msin ? ) 8. 通过 xmin ? ha *( zmin ? z ) / zmin 判断各齿轮有无根切; 9. 分别将齿轮 1、2,齿轮 1、3,齿轮 4、5,齿轮 4、6 装在实验仪台板的齿 轮轴上,再装上相应的面板(将其刻画面朝下),转动各对中的小齿轮,观察齿轮传 动的啮合过程,注意啮合点位置的变化及其与啮合线的位置关系; 10. 初测这四对齿轮的实际啮合线长度 B2 B1 (当齿项顶圆与理论啮合线交点 B2 超出 N1 点位置时,实际啮合线长度为 N1 B1 ),并计算重合度 εa; 11. 判断这四对齿轮传动的类型,比较其特点。 四、注意事项 1. 实验仪台板、被测齿轮及卡尺等应轻拿轻放,不要掉下,以免砸脚及损坏 实验器材。 2. 有机玻璃面板应将刻度面朝下(贴近齿轮端面)安装,板面应避免划痕。 3. 实验时应携带渐开线函数表、计算器、刻度尺等。 4. 实验步骤 1~8 为单个齿轮进行,9~11 为装在实验台板上进行。

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渐开线齿轮参数测定及啮合传动实验 实验报告
一、渐开线齿轮参数测定 被测齿轮 z 跨齿数 k
Wk? Wk??1

1#

2#

3#

4#

5#

6#

m(mm)

?
da(mm) df(mm) ha* c* Wk x xmin

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二、外啮合直齿圆柱齿轮传动的几何参数计算值
参数名称 变位系数 x 传动类型 实际啮合线长 (测试) B2 B1 重合度 εa 符号 齿轮 1—2 齿轮 1—3 齿轮 4—5 齿轮 4—6

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三、思考题 1.测量齿轮的公法线长度应注意什么? 2. 如何判断所测齿轮是否根切?这六个齿轮中有根切的是哪个 (些) 齿轮? 3 通过两个齿轮参数的测定,如何判断该对齿轮能否啮合?如能啮合,又怎 样辨别他们的传动类型?

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减速器拆装实验指导书
一、实验目的
1、熟悉、了解减速器的结构、功用。 2、分析装配关系,加深对轴系部件结构的理解。 3、练习基本参数的测定及装拆方法。

二、设备及工具
1、各类减速器; 2、卡尺及钢板尺; 3、减拆工具若干。

三、实验步骤
1、观察分析减速器外型及特点;

2、按序把箱盖打开,分析其结构; 3、按要求测量有关几何参数,填入报告中; 4、减速器复原。

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实 验 报 告
减速器名称: 一、外廓最大尺寸(MM)
长×宽×高 。

二、箱体有关尺寸(MM)
1、上箱体壁厚δ 1: 2、轴承凸台高度和宽度:高 h 3、上下箱体凸椽高度和宽度。 上箱体:高 b1 下箱体:高 b 4、上下箱体筋板厚:上 m1 宽 宽 。 。 下m 。 下箱体壁厚δ
2

。 。

宽 l1

5、齿轮端面距箱体内侧面(最小处)距离。 第一级Δ
1

第二级

。 。 。 。 个 。

6、大齿轮顶圆距上箱体内表面距离 7、大齿轮顶圆或蜗轮顶圆距下箱体内底面距离 8、视孔盖尺寸:长 9、定位销尺寸:直径 宽 长度

三、测量各种螺钉尺寸(MD×L)
1、轴承旁螺钉 2、上下箱体凸椽联接螺螺钉 3、轴承端盖螺钉 4、起箱螺钉 5、地角螺钉孔 个。 。 。 。 。

四、记录下列数据
1、齿数: Z1 2、模数:M1-2 3、齿宽:B1 4、中心距:高速级 5、传动比:高速级 B2 Z2 M3-4 B3 低速级 低速级 总传动比 -1Z3 。 B4 。 。 。 Z4 。

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五、比例绘制轴系部件

六、思考题
1、如何保证装配精度?

2、减速器中哪些零件需要润滑?采用什么方式进行润滑的?

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