轴向结构设计实验报告

 

第二篇：机械设计实验报告(S)

机械设计实验报告

                                    

                

                                                       

          专   业：                    

          姓   名：                     

学  号：                     

20##年5月8日

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d_a和齿根圆直径d_f，确定齿顶高系数h_a*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、、h_a*、c*，其中m、、h_a*、c*均应取标准值，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 测量公法线长度和。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  用游标卡尺测公法线长度

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

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d_a与齿根圆直径d_f，确定齿顶高系数h_a*和顶隙系数c*：

a）偶数齿齿轮             b）奇数齿齿轮

                       图3  齿轮d_a与d_f的测量

    偶数齿齿轮的d_a、d_f可直接用游标卡尺测得，如图3（a）示。奇数齿齿轮的d_a、d_f须间接测量，如图3（b）示。

                d_a=D+2H₁                d_f=D+2H₂

则： h=（d_a－d_f）/2= H₁－H₂

对于标准齿轮h=（2h_a*+c*）m，分别将h_a*=1、c*=0.25（正常齿制）或h_a*=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h_a*、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h_a*、c*。

（3）计算变位系数x：

 标准齿轮的公法线长度=mcos [(k－0.5)π+zinv]

 变位齿轮的公法线长度= mcos [(k－0.5)π+zinv]+2xmsin

 若测得与计算值相等，则x=0，该齿轮为标准齿轮；

 若≠，则齿轮为变位齿轮，变位系数x： 

 （4）计算不根切的最小变位系数x_min：

要保证变位齿轮不产生根切，应满足：sin²α

标准齿轮不根切的最小齿数为：

所以：

3. 渐开线齿轮啮合传动过程

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（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，实际啮合线长度应大于（至少等于）齿轮的法向齿距P_n（亦即基节P_b），重合度ε_a：

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。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、+1，对每一个测量尺寸应测量三次，各次测量位置应相隔，取其平均值作为测量数据，下同。

3. 通过P_b= ₊₁－=πmcosα确定各齿轮m、；

4. 测量各偶数齿齿轮的d_a、d_f ；

5. 测量各奇数齿齿轮的D、H₁、H₂，算出d_a、d_f ；

6. 计算齿高，通过h=（2h_a*+c*）m确定h_a*、c*；

7. 计算标准齿轮公法线长度=mcos [(k－0.5)π+zinvα]；

   与比较：

  若=，齿轮为标准齿轮 x=0；

  若≠，齿轮为变位齿轮，x=（－）/（2msin）

8. 通过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 (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)，并计算重合度ε_a；

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。

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

二、外啮合直齿圆柱齿轮传动的几何参数计算值

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？

CQX--B创意组合式轴系结构设计

一、    实验目的：

1、熟悉和掌握轴的结构及其设计。

2、掌握轴上零部件常用的轴向及周向定位与固定方法。

3、掌握轴承组合设计的基本方法。

4、综合创新轴系结构设计方案。

二、实验项目：

1、轴系结构装拆实验。

2、轴系结构分析。

3、轴承组合设计。

三、实验设备及工具：

1、创意组合式轴系结构设计实验箱，箱内有56种168件轴系零部件（见零部件明细表），可以组合出七类四百余种轴系结构方案（见轴系结构设计方案选择表）。

2、装配工具：

实验箱配套工具：双头扳手12×14及10×12、挡圈钳、三吋螺丝刀。

其它工具：300mm钢板尺、200mm游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。

四、实验内容：

1、本实验箱提供的零部件可组装出轴系结构设计方案七类共408种，指导教师可根据下表选择安排实验内容，也可由学生在下表中填空选择，可实现全班每个学生设计方案不重样。            

                        Ⅰ类

                         Ⅱ类

                           Ⅲ类

                          Ⅳ类

                             Ⅴ类

                             Ⅵ类

                            Ⅷ类

选定了设计方案，即确定了所用轴承类型，轴上零部件种类，轴承组合设计方案及其调整、润滑、密封方式，轴上零部件的轴向、周向定位与固定方法等。

2、绘制轴系结构设计装配图。

3、编写实验报告。

 五、实验步骤

1、复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的教材内容，预习实验指导书，明确实验内容与要求。

2、参照“轴系结构设计方案选择表”，构思、选定轴系结构方案：

（1）根据齿轮（或蜗杆）类型，确定轴上有无轴向力，选择支承轴系的滚动轴承类型；

（2）确定轴系支承的轴向固定方式（双支点单向固定；单支点双向固定）及轴承的正、反装方式；

（3）根据齿轮圆周速度确定轴承的润滑方式（油润滑、脂润滑）及油环的种类；

（4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处的密封方式（毡圈式、皮碗式、间隙式、迷宫式）、轴的支座及套杯形式；

（5）考虑轴上零件的定位和固定、轴承间隙调整、联轴器类型等问题；

（6）绘制轴系结构设计方案示意图。

3、打开计算机，调出“创意组合式轴系结构设计仿真软件”，按轴系结构设计方案示意图，点击[零件库]选择需用零件，再点击[装配演示]自动装配成轴系，接着点击[爆炸演示]拆卸成零件，最后点击[装配训练]进行轴系装配。

4、根据轴系结构设计方案示意图，在实验箱中选取需用零件组装成轴系，检查所设计组装的轴系结构是否正确。

5、绘制轴系结构草图。

6、测量零件结构尺寸，并做好记录。

7、拆卸轴系，将所有零件放入实验箱内规定位置，交还所借工具。

8、根据轴系结构草图及测量数据，在3号图纸上用1：1比例绘制轴系结构装配图，要求装配关系表示正确，注明必要的尺寸（如支承的跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸等），填写标题拦和明细表。

六、实验结果

1、轴系装配图（3号图纸，另附）

2、回答问题

1．轴系结构分析结沦(选择填空题，可多选)

1）你组装的轴系序号足轴系                （Ⅰ；Ⅱ；Ⅲ；Ⅳ：Ⅴ；Ⅵ；Ⅷ）。

    2)该轴上的传动件为             (直齿轮；斜齿轮；锥齿轮；蜗杆)，传动件间的作用力有               (径向力；圆周力；轴向力)
    3)当轴工作时，两支点轴承受到的作用力有             (径向力；轴向力)。

4)左支点轴承的类型为                 ，代号为                 ，该类轴承                        (只能承受径向力；只能承受轴向力；既可承受径向力又可承受单向轴向力；既可承受径向力又可承受双向轴向力)。右支点轴承的类型为             ，代号为                    ，该类轴承  　　　                                         （只能承受径向力；只能承受轴向力；既可承受径向力又可承受单向轴向力；既可承受径向力又可承受双向轴向力）。该两轴承的安装属                   （正装；不分正反装；反装)。左支点轴承的作用是限制轴向                (左；左和右；右)边的窜动，右支点轴承的作用是限制轴向              (左；左和右；右)边的窜动。

    5)轴的支承方案为             (双固式；固游式；双游式)，其中左支点为          (单向固定；双向固定；游动)支点，右支点为              (单向固定；双向固定；游动)支点。其靠轴承              (整体轴向移动；内外圈分离)来适应轴的热胀冷缩变形，以防轴承内发生严重的摩擦。该支承方案适用                (长轴；短轴)和温度变化                  （较大；较小)的轴。

    6)若本轴系中的齿轮采用齿轮箱中的润滑油润滑，则从结构上可以判断轴承采取的是       （油；脂；油或脂)润滑，因为在轴承和齿轮之间           (无；有)挡油环。挡油环的                                                

(将油和脂隔开；防止齿轮上的高温润滑油沿齿槽方向进入轴承)。

7)为了防止外部的灰尘进入减速箱内和内部的润滑剂泄漏，本轴系采取的密封方法是           (接触式密封；非接触式密封)

8)该轴系中轴上的零件的周向固定方式是          ，轴向固定方式是

            和            。

9)轴系模型中齿轮与轴、轴承内圈与轴颈、联轴器与轴的配合都很松，有很大的大的间隙，这是为了实验装拆方便，在实际机器中它们应为         (过盈；间隙；过渡)配合。

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。

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δ₁：          下箱体壁厚δ₂           。

2、轴承旁凸台高度和宽度：高h          宽l₁           。

3、上下箱体凸椽高度和宽度。

   上箱体：高b₁          宽           。

   下箱体：高b          宽           。

4、上下箱体筋板厚：上m1          下m           。

5、齿轮端面距箱体内侧面（最小处）距离。

   第一级Δ₁        第二级            。

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            宽            。

9、定位销尺寸：直径       长度        个         。

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        Z₂        Z₃        Z₄        。

2、模数：M_1－2        M_3－4           。

3、齿宽：B₁        B₂        B₃        B₄        。

4、中心距：高速级            低速级            。

5、传动比：高速级      低速级      总传动比         。

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？