机械设计基础课程设计指导
课程设计目的及要求如下：
1. 培养正确的设计思想，训练综合运用所学的理论知识解决工程实际问 题的能力。
2. 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置的设计过程和进行方式。
3. 设计基本技能的训练。如计算、绘图、熟悉和运用设计资料、手册、图册、标准和规范等。
4. 研究分析设计题目和工作条件，明确设计要求和设计内容。
5. 认真复习与设计有关的章节内容，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进设计。
6. 设计态度严肃认真，一丝不苟，反对照抄照搬，抄袭他人设计，容忍错误等问题。
7. 通过设计在设计思想，设计方法和设计技能等方面得到良好的训练。
一、设计题目：
单级圆柱齿轮减速器（用于带式输送机传动装置中）
二、运动简图：
三、原始条件：
设F--输送带工作拉力；Ｖ--输送带速度；Ｄ--卷筒直径为已知，两班制连续单向运转，载荷轻微变化，使用期限１５年。输送带速度允差±５％。
四、课程设计设计过程：
1. 进行传动方案的设计（已拟定完成）
2. 电动机功率及传动比分配
3. 主要传动零件的参数设计(V带、V带轮、轴、齿轮及标准件的选用
4. 减速器结构、箱体各部分尺寸确定，结构工艺性设计
5. 装配图的设计要点及步骤等
6. 设计和绘制零件工作图
7. 整理和编写设计说明书
五、设计的工作量：
1. 装配图1张(A1或A0号图纸)；
2. 零件工作图若干张(传动零件、轴或机体等)
3. 计算说明书一份，约6000一8000字
六、课程设计过程步骤
（一）、选择电动机
1. 选择电动机的类型、结构形式和转速，计算电动机的功率，确定电动机的型号。
一对齿轮效率0.97，一对轴承效率0.99 ，联轴器效率0.99 ，带传动效率0.96
1）所需电动机输出的功率
Pd=Pw/η (kw)
Pw ── 工作机器的输出功率(kw)
η ── 由电动机到工作机的总效率
2) 若已知工作机器的阻力F(N)，圆周速度υ(m/s)，则Pw=F*V/1000 (kW)
3）由Pd查表选择电动机型号(查课程设计附表）
（二）、总传动比i 及其分配i1、i2
由电机转速n1和滚筒转速n3确定总传动比i =n1/n3
分配：i1为V带的传动比；
i2为齿轮的传动比；
总传动比：i=i1* i2
（三）、V型带及带轮的设计计算
1 .V型带的设计
1）传动比i1=
2) 工作情况系数
3）计算功率
4）选V型带型号
5）小带轮直径
6）大带轮直径
7）验算V带速度
8）初定中心距
9）初算V带长度
10）确定V带长度
11）确定中心距
12）计算小带轮包角
13）查包角修正系数
14）查带长修正系数
15）单根传递功率P
16）单根带传递功率增量
17）计算V带根数 Z
18）计算V带对轴的拉力F0
2. 计算两带轮的宽度B
（四）齿轮传动的设计计算
根据：传递功率P；传动比I； 小齿轮的转速n; 工作时间、闭式传动。
1、选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。
2、按齿面接触疲劳设计
1) 确定Z1、Z2 和齿宽系数
2) 算实际传动比 、传动比误差
3) 计算转矩T
4) 确定载荷系数K
5) 确定许用接触应力
6) 查表确定 两齿轮的极限应力
7) 计算应力循环次数NL
8) 查表确定 两齿轮的接触疲劳寿命系数极限应力ZNT1、 ZNT2。
9) 查接触疲劳寿命的安全系数
10) 求出d1、确定标准模数m
3. 校核齿根弯曲疲劳强度
1) 两齿轮的分度圆直径
2) 两齿轮齿宽
3) 查表两轮的齿形系数和应力修正系数
4) 计算许用弯曲应力
5) 查极限弯曲应力、弯曲寿命系数、应力修正系数、弯曲疲劳安全系数
6) 计算弯曲许用应力
7) 计算弯曲应力
8) 计算齿轮传动的中心距
9) 计算齿轮的圆周速度
4. 两齿轮的几何尺寸计算
1) 齿顶圆直径
2) 齿根圆直径
3) 分度圆直径
4) 基圆直径
5) 齿顶高、齿根高、齿全高
6) 齿顶径向间隙
7) 齿厚、齿槽宽、齿距
8) 两齿轮的中心距
9) 齿顶圆的压力角
10) 计算重合度
（五）轴的设计
1.各轴的功率计算
2.各轴的转速计算
3.各轴的转矩计算
4、轴的概略设计
1）高速轴的概略设计
a) 材料、热处理、
b) 按扭转计算最小直径
c) 装V带轮处长度、外伸端直径与长度、
d) 装两轴承和两轴承盖处的直径和长度（试选轴承与轴承盖）
e) 装齿轮处的直径和长度
f) 齿轮与箱体的距离
g) 轴的总长度
2）低速轴的概略设计
a) 步骤与高速轴类同
b) 注意：变速箱等宽、高速轴轴承的中心与 低速轴轴承的中心要在同一条直线上，也就是要求两根轴轴承中心等宽度。
c) 设计到这里开始作草图（查表： 轴承及轴承盖各参数、套筒的结构尺寸、齿轮的按装、连轴器的结构尺寸等）
5. 轴的结构设计
1）轴上的键槽宽度和长度确定
2）轴肩、轴环宽度与高度、各圆角半径和倒角大小
3）轴上零件的固定方法和紧固件
4）轴上各零件的润滑方法和密封件的尺寸安装
5）作出轴的结构草图
6. 轴系零、部件的设计
1）设计小带轮的轮槽及带轮结构
2）设计大带轮的轮槽及带轮结构，画出结构图并标注
3）齿轮的结构设计
a) 小齿轮的结构设计及标注（齿轮轴或实体齿轮）
b) 大齿轮的结构设计及标注（孔板式齿轮）
（六）低速轴的强度校核计算
1. 求出齿轮的受力Ft、Fr、Fa
2. 作出低速轴的空间受力简图
3. 作出水平平面的受力图、求解水平面的约束力
4. 作出水平面的弯矩图、求出最大弯矩
5. 作出竖直平面的受力图、求解竖直平面的约束力
6. 作出竖直面的弯矩图、求出最大弯矩
7. 作出合成弯矩图
8. 作出扭矩图
9. 求出当量弯矩
10. 代入强度条件、核算危险截面强度
（七）轴承寿命计算、联轴器与键的计算
1. 高速轴上轴承的寿命计算
a) 轴承型号：
b) 查表查出： 基本额定动载荷C；
c) 查出温度系数
d) 计算轴承受的径向载荷P;
e) 用工作小时数Lh表示轴承的寿命。
f）
g）能否满足使用要求
2. 低速轴上联轴器的计算
a) 计算名义转矩T
b) 查表确定工作情况系数K
c) 得出：计算转矩Tc
d) 查出所使用联轴器的许用转矩和许用转速
e) 是否满足Tc<=[T] n <=[n]
3. 低速轴上键的强度计算
a) 查出键的结构尺寸b*h*L
b) 校核键的挤压强度
（八）减速器润滑方式和润滑油的选择
1.润滑方式选择
2.润滑剂的选择
（九）减速器结构装配的绘制
1. 减速器箱体结构及装配草图的绘制
（按课程设计表计算箱体尺寸）
2. 减速器箱体结构及装配图的绘制
3. 标注尺寸公差及配合、写出技术特性、零件按顺序编号
4. 编写技术要求、零件明细表和标题栏
（十）设计和绘制零件工作图
1. 大齿轮的加工零件图
2. 从动轴的加工零件作图
（十一）整理和编写设计说明书
1. 设计说明书内容
2. 设计说明书格式
第二篇：机械设计基础实验指导书(修改2)
机械设计基础实验指导书
（含机械原理、机械设计两部分）
二O##年二月
目 录
实验须知····················································· 2
实验一 机构、机械零部件认知实验················· 3
实验二 机构运动简图测绘与分析实验·············· 6
实验三 渐开线齿轮范成实验·························· 8
实验四 齿轮几何参数测定实验······················· 11
实验五 机构创意组合实验····························· 15
实验六 组合式轴系结构设计与分析实验··········· 16
实验七 减速器拆装与结构分析实验················· 18
实验八 带传动的特性测试与分析实验·············· 22
实 验 须 知
为了培养学生严肃认真和一丝不苟的工作作风，保证教学实验顺利进行，达到实验教学的要求和目的，每个学生应做到如下几点：
一、做好实验前的准备工作
1、认真预习实验指导书，并复习教材中的有关内容，明确本次实验的目的、方法和步骤。
2、根据实验所要求的内容结合所学有关理论知识，弄清楚与本次实验有关的基本原理。
3、对实验中所用到的仪器、设备和工具有一定的了解，规定学生自备的物品一定要准备齐。
4、除了解实验指导书中规定的实验方案外，亦可多设想其它方案。
二、遵守实验室的规章制度
1、实验时应严肃认真，保持安静和整洁，不准乱抛纸屑，不准随地吐痰，严禁吸烟。
2、爱护仪器和设备，严格遵守操作规程，如发现故障应及时报告。
3、凡与本次实验无关的仪器与设备切勿任意动用。
4、实验完毕，应将设备及仪器擦拭干净，并恢复到原来正常状态。
三、认真做好实验
1、认真听好指导老师对本次实验的讲解，实验时，应有严格科学作风，认真细致地按照实验指导书中所要求的实验方法和步骤进行。
2、对于带电或贵重的仪器及设备，在接电或布置后，应请指导老师检查，检查通过后，才能开始实验。
3、在实验过程中，应密切注意观察实验现象，记录下全部所需测量数据，随时进行分析，若发现异常现象，应及时总结。
4、实验是培养学生动手操作技能的重要环节，因此每个学生都必须自己动手，完成所有的实验环节。
5、实验所测的数据和图表，应以实事求是的科学态度，当场记录清楚，不要拼凑和抄袭，所得结果交指导老师审阅认可后可才能离开实验室，若不符合实验要求应重做。
6、学生在完成规定实验项目后，如果希望观察一些与本实验有关的其它现象，或用另外方案来进行测试，经老师同意可以进行。
四、实验报告的一般内容与要求
实验报告是实验的总结，通过书写实验报告，可以提高学生的分析能力，因此每个学生必须独立完成实验报告，并要求学生对每个实验应该做到原理清楚，方法正确，数据准备可靠，会简单处理和分析测试数据。要有自己的观点和见解，并加以讨论，实验报告要求书写工整。
一般实验报告应具有下列基本内容：
1、实验名称、实验日期、实验者及同组人员。
2、实验所用的仪器和设备的名称、型号（及编号），精度及量程等。
3、实验目的、原理、方法及步骤简述。
4、实验数据及其处理：实验数据应包括全部的测量原始数据，并注明测量单位，最好以表格形式，列出数据的运算过程，进行数据处理和误并分析。
5、讨论及实验心得体会：根据实验所得到的结果及实验中观察到的现象，结合基本原理进地分析讨论。如实验对象有理论解，则希望能与理论结果进行比较，最后写出心得体会。
6、提出建议和期望：通过实验课教学实践，根据自己的收获，客观地进行评价，或提出建议和期望。
五、实验成绩
1、根据学生参加实验的态度和表现，在老师审阅报告的基础上，按优秀、良好、中等、及格、不及格五级评定实验成绩。
2、未完成所规定的实验或实验成绩不及格者，应补做或重做实验，否则不准参加本课程的期终考试。
3、本课程的实验成绩，按比例计入本课程的总评成绩。
实验一 机构、机械零部件认知实验
一、实验目的
1、初步了解课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用。
2、了解机械零、部件的类型和结构，了解其特点和应用。
3、了解机械零、部件的常用材料和工作原理。
4、增强对机构与机器、机械零、部件的感性认识，为理论学习打好基础
二、方式和要求
1、实验方式以学生观察、自学为主，教师辅导答疑为辅，并进行现场讨论、分析
此为开放式教学形式，学生可利用课余时间来陈列室参观、学习。
2、学生可根据理论教学的时间不同，结合教科书的有关章节，随时到实验室观，回答思考题，可阶段性回答，也可一次性回答。
3、在观察过程中，应着重了解：
（1）常用机构的运动特点和应用。
（2）机构简图的表示。
（3）机械零、部件的类型、结构，掌握其特点和应用。
（4）机械零、部件的常用材料和工作原理。
（5）机械零、部件的失效形式。
（6）加深对标准件如：滚动轴承、螺纹等零件代号的理解，为正确选用打好基础
三、实验内容
1、机械原理陈列柜内容
机械原理陈列柜，展出十柜各种典型机构，实际上是一部直观、活动的教材，所陈列的机构，采用微电机驱动，点动开关控制运行，并配有录音讲解与机械同步运行，陈列内容主要有：
第一柜：机械的组成 两种机器及各种运动
第二柜：齿轮机构的类型 平面和空间的齿轮机构的常见类型
第三柜：齿轮的基本参数 渐开线形成、齿轮各部分名称及五个基本参数
第四柜：轮系的类型 平面和空间轴轮系，周转轮系的类型
第五柜：轮系的功能 轮系的六种功能，摆线针轮潜波减速器等
第六柜：凸轮机构 凸轮机构类型、推杆形状、凸轮机构封闭方式
第七柜：平面连杆机构类型 铰链四连杆机构的基本类型及其演化方式
第八柜：平面连杆机构应用 平面连杆机构在八种机构上的应用示例
第九柜：间隙运动机构 棘轮机构、槽轮机构、不完全有轮机构
第十柜：联动凸轮、凸轮齿轮、凸轮连杆齿轮连杆机构等组合机构。
2、机械零件陈列柜内容
机械零件陈列柜，展出十柜各种典型机械零件，实际上是一部现实的教材，所陈列典型零件为了观察方便有的进行了剖切，并配有文字，图表说明，主要内容有：
第一柜：螺纹联接与应用
第二柜：键、花键、无键、销、铆、焊、胶接
第三柜：带传动
第四柜：链传动
第五柜：齿轮传动
第六柜：蜗杆传动
第七柜：滑动轴承与润滑密封
第八柜：滚动轴承与装置设计
第九柜：轴的分析与设计
第十柜：弹簧、联轴器、离合器、减速器。
实验二 机构运动简图测绘与分析实验
一、实验目的
1、掌握根据实际机械或模型绘制机构运动简图的技能和正确标注运动尺寸。
2、进一步加深理解机构自由度的含义，掌握机构自由度的计算方法及其具有确定运动的条件。
3、了解机械运动简图与实际机械结构的区别。
4、通过对机构进行结构分析，进一步加深理解机构的组成原理。
二、实验内容
对一些典型机构或机器的实物或模型进行机构运动简图的测绘，计算其自由度，验证其运动是否确定，并通过机构运动简图进行机构结构分析。
三、实验设备和工具
1、典型机构或机器的实物或模型若干件。
2、测量工具：钢尺、内外卡规等。
3、绘图工具（学生自备）：三角板、直尺、圆规、铅笔、橡皮擦、草稿纸（供测绘、画草图用）。
四、测绘原理和方法
1、测绘原理
机构是各种机器用来传递运动和力的基本组成部分，它由若干个构件按一定的方式联接而成，并实现确定的运动。从运动的观点来看，机构的运动仅与机构中构件的数目，各构件组成的运动副的类型、数目以及各运动副之间的相对位置有关，而与构件的复杂外形和运动副的具体结构无关。因此，在进行机构分析和机构设计时，常常不考虑那些与机构运动无关的因素，而仅用简单线条和规定符号来表示运动副和构件，并按一定比例表示各运动副间的相对位置。这种能正确表达机构运动特性的简单图形称为机构运动简图。
2、测绘方法
（1）使被测绘的机构或模型缓慢地运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动构件，从而确定组成机构的数目。对于两个构件的相对运动非常微小而不易察觉到的地方应特别加以注意，切不可误认为刚性联接。
（2）根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的类型。
（3）选择恰当的视图，并在草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，用字母A、B、C……分别标出各运动副。
（4）计算机构的自由度并以此检查所绘机构运动简图的草图是否正确。应当注意，在计算自由度时应除去局部自由度及虚约束条件。
计算平面机构自由度公式 F=3n—2P1—Ph
式中： n——活动构件；
P1——低副数目；
Ph——高副数目。
（5）自由度检查无误后，仔细测量机构各运动副间相对位置（即运动尺寸），最后按一定比例尺将草图绘成正式的机构运动简图。
实际长度（米）
比例尺=
图上尺度（毫米）
五、实验步骤
1、目测各运动副之间的相对位置，使实物与图形大致成比例，在草稿纸上用铅笔徒手绘出指定的几种机构的示意图。
2、在自选的几种机构示意图中任选两种，按适当的比例绘制机构运动简图。
3、计算所测绘机构的自由度，并验证此机构是否具有确定的运动。
4、对所测绘的机构进行结构分析。
（1） 检查并去除机构中的局部自由度和虚约束。
（2） 用低副代替机构中的高副。
（3） 从机构中分离杆组。
任何机构都包含机架、原动件和从动件系统三个部分。分离杆组是将该从动件系统分解为若干个不可再分的、自由度为零的构件组。
4） 确定机构的级别。
平面机构的级别是按其中最高级杆组的级别确定。
实验三 渐开线齿轮范成实验
一、实验目的
1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理。
2、了解工厂中实际加工渐开线齿轮（滚齿加工与插齿加工）的生产过程。
3、熟悉渐开线齿轮各参数的计算公式以及不同参数对齿形的影响。
4、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。
5、分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。
二、实验内容
1、 用 m＝8 或m=16的齿轮插刀分别绘出标准齿轮和变位齿轮的完整齿形 1 一 2 个
2、 在绘制过程中，注意观察齿轮产生根切的现象及根切的部位，并分析产生根切的原因然后绘制不产生根切的齿廓。
三、实验仪器和工具
1、齿轮范成仪。
2、铅笔、圆规、三角板、剪刀等（自备）。
3、300×300mm2的厚图纸两张。
四、齿轮范成法原理
范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，刀具和轮坯在机床链作用下保持定传动比传动，完全和一对真正的齿轮相互啮合传动一样；刀具作径向进给运动的同时，还沿轮坯的轴向作切削运动。这样切出的齿廓就是刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作刀具的齿廓，可以证明其所包廓就是刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作刀具的齿廓，可以证明其所包络出的齿廓必为渐开线，今用齿条渐开线（基圆半径为无限大时渐开线为一倾斜直线）齿廓加工齿轮，那么刀具刀刃在各个位置的包络线就是渐开线，即加工出的齿廓为渐开线齿廓。因为在实际加工时，看不到刀刃形成包络轮齿的过程，所以通过齿轮范成仪来表现这一过程，用铅笔将刀刃在各个位置描绘在轮坯纸上，这样就能清楚地观察到轮齿范成的过程。
五、齿轮范成仪的构造及使用方法简介
齿轮范成仪所用的刀具模型为齿条插刀，其结构示意图如下图所示。圆盘1绕其固定轴心O转动，在圆盘1上固定有周边切有齿的扇形齿2，扇形齿轮上的两种不完全齿轮具有相同的模数（m=2），但分度圆不同（大齿轮分度直径d=256，小齿轮d=160）。齿条3固定在横板4上，并可沿机座7作水平方向移动，齿条移动时带动扇形齿转动，齿条与齿啮合的中心线所形成的圆（以O为圆心）等于被加工齿轮的分度圆。通过齿条、扇形齿的作用使圆盘相对于横拖板的运动与被加工齿轮相对于齿条刀具的运动一样。松开紧固螺钉5；刀具6可以在横拖板4上沿垂直方向移动，从而可以调节刀具中线至被加工轮坯中心的距离，这样就能加工标准或变位齿轮，变位移距可以从刻度上读出。
六、实验步骤
1、轮坯纸的准备
（1）根据所用范成仪的扇形齿轮的分度圆直径 d 和齿条刀的模数 m，求出被切齿轮的齿数 Z。
（2）计算出被加工的标准齿轮和正负变位（变位系数x=±0.5）齿轮的齿顶圆直径da、齿根圆直径df和基圆直径db，并在纸上画出da和df。
（3）接着将图纸剪成比顶圆直径da大 2－3mm的圆形，最后剪下直径为 35mm的安装中心孔。
2、标准齿轮的绘制
（1）松开螺钉及旋下旋钮，安装好轮坯纸，然后旋上旋钮，此时暂不要旋紧。
（2）调节齿条插刀，要求刀具中线与轮坯的分度圆切线重合，此时旋紧旋扭及螺钉。并记下刀具此时在标尺的位置，作为绘制变位齿轮的基准。
（3）开始“切制”齿廓时，先将溜板和刀具推向一端，然后每当向另一端推进一个间隔 2－3mm，就用铅笔描下刀具齿廓（即刀刃）所占据的所有位置。依此进行，直到把刀具推到另一端为止，那么一系列的刀刃齿廓所包络的曲线就是渐开线齿形。
3、正变位齿轮的绘制
（1）松开螺钉及旅钮，将轮坯纸旋转，并要求刀具中线与分度圆切线重合，此时将旅钮旋紧，且将齿条刀平移远离轮坯中心一段距离 xm，其数据在标尺上读出，然后将螺钉拧紧。
（2）重复标准齿轮绘制方法的第(3)步骤。
4．负变位齿轮的绘制
其绘制方法和步骤与绘制正变位齿形基本相同，其不同的只是齿条刀向轮坯中心移动一段距离 xm。
5、绘制完毕后取下图纸，并将范成仪恢复到原状态。
实验四 齿轮几何参数测定实验
一、实验目的
1. 熟悉齿轮各部分名称和几何关系。
2. 掌握用普通量具测定出渐开线齿轮各基本参数的技能，通过参数测量，从中掌握标准齿轮与变位齿轮的基本判别方法。
3. 学会测量齿厚的一般方法。
二、实验工具
本实验使用一套（8个）8级精度m=5的标准圆柱齿轮作为测量对象，利用精度为0.02mm的游标卡尺和游标测齿轮卡尺各一把作为测量工具，并自备计算器和稿纸。
三、实验原理及步骤
齿数Z、模数 m、压力角α、齿顶高系数
、顶隙系数Cx、变位系数x等是齿轮的基本参数，这些参数可能过测量或计算而得。这些参数一旦被确定，则该齿轮的各部分尺寸即可确定。
实验原理：
由右图可知，当游标卡尺的两卡脚分别与两渐开线齿廓的不同位置相切时，两切点间距
和
均为两渐开线的公法线，根据渐开线性质可知：＝
＝
，且必与基圆相切。
卡脚与齿廓的切点位置与卡测数Ｋ的多少有关，如果卡测齿数过多，则卡脚可能与两齿顶相接触而不是相切；相反，如果卡齿数过少，则两卡脚可能与齿根接触，也不一定是相切。这时所测出的两触点间的距离不是真正的公法线长度。测量公法线长度时，最好使两卡脚与两齿廓的切点大致落在分度线附近。为此卡测齿数Ｋ可按下表选取：
先将游标卡尺跨K个齿测量，使其两足与齿廓相切，取不同的三组K个齿，可得三组不同的Wk值，即平均值即可。以同样方法测量Wk+1。
通过测量公法线长度
、
，齿数Z、顶圆直径da则可求出齿轮的主要参数：m、α、x、和Cx。方法如下：
1. 齿数Z：可直接由具体齿轮数出。
2. 模数m和压力角α
根据齿数Z由上表查出卡测数K，并分别测出公法线长度
、
（
亦可，取不同的三组K个齿，可得三组不同的W
k值），取平均值即可，由下图可得：
=Pb·（k-1）+Sb （1）
= Pb·k+Sb （2）
由（2）与（1）相减得基圆齿距
Pb=-
=πmcosα
∴ 模数 m=
（3）
其中：α——分度圆压力角。
一般α=20°但也有α=15°，故分别以α=20°和15°代入式求出m值，如与标准值相符或极接近者，则此压力角为该齿轮压力角。所求得的m值为该齿轮的模数。
当α=20° 时，还可对照下表：
3. 变位系数
根据测得的公法线长度和
（由附表3—1求得），则可得齿轮变位系数
X=
（4）
根据计算结果：如X=0，则为标准齿轮；如果X>0，则为正变位齿轮；如果X<0，则为负变位齿轮。对非机类专业，由于变位齿轮是超出其教学要求，故不要求非机类同学进一步测定和计算变位齿轮的有关参数和尺寸。
4. 分度圆直径d：对直齿圆柱齿轮
d=mz （5）
5. 测量齿顶圆直径da和齿根圆直径df，，当齿数Z为偶数时，可直接量出
和
。当齿数Z为奇数时
（6）
（7）
H1和H2分别为从齿轮孔壁到齿顶和齿根之距（见下图）。
6. 齿顶高系数
齿顶高
（8）
对标准直齿圆柱齿轮
（9）
由（8）和（9）式得出齿顶高系数
（10）
如果求出的符合标准值：如=1则为正常齿，此时Cx=0.25，如=0.8，则为短齿，此时Cx=0.80。
7. 齿厚测量
齿厚测量常是切齿过程用以测量和检验切削用量以及控制齿侧间隙的一种方法。
用游标测齿卡尺测量弦齿厚：如下图所示，松开螺钉11并拧紧螺钉10，再调整微调螺母8使高度游标尺的示值为h；然后固紧螺11，测量时将支承5置于被测齿顶，并使测齿卡尺的量爪2垂直于齿轮的轴线，再用同样的方法调整水平游标卡尺的微调螺母，使可动量爪与固定量爪与齿面对称接触，这时水平游标尺示值即为实际弦齿厚SC。
四、本实验使用的被测齿轮的有关参数表
实验五机构创意组合实验
一、实验目的
1、加深机构组成原理的理解，为机构创新设计奠定良好的基础。
2、利用若干不同的杆组，拼接各种不同的平面机构，以培养机构运动创新设计意识及综合设计能力。
3、训练工程实践动手能力。
二、实验设备及工具
1、HKZB—Ι机构运动创新设计方案实验台及附件：齿轮、齿条、槽轮、凸轮、转动轴、连杆、各种连接组合零部件等。
2、装拆工具：十字起子、活动板手、内六角板手、钢板尺、卷尺等。
3．（自备）草稿纸、笔、绘图工具等
三、实验要求
1、每2-3人一组，每一组实验前拟一份机构运动设计方案，实验后提交新设计方案；
2、完成实验后各组将机械零部件“物还原位”，老师验收后方可离去；
3、每人完成一份实验报告。
四、实验原理及方法
根据平面机构的组成原理：任何平面机构都可以由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上而构成，故可通过选定的机构类型，拼装该机构并进行分析。
五．实验方法与步骤
1、掌握平面机构组成原理；
2、熟悉本实验中的实验装置，各种零部件、装拆工具的功用，了解机构的拼接方法。
3、自拟平面机构运动方案，形成拼接实验内容；
4、正确拼接各基本杆组；
5、将各基本杆组按运动传递规律顺序拼接到原动件和机架上，拼接机构；
6、绘制所拼机构运动简图，并进行机构自由度的计算；
7、写出实验报告。
实验六 组合式轴系结构设计与分析实验
一、实验目的
1、熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本方法；
2、熟悉并掌握轴、轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；
3、熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；
4、了解轴承的的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。
二、实验设备及工具
1、 组合式轴系结构设计与分析实验箱（提供组成圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系、蜗
杆轴系三类轴系结构模型的成套零件）；
2、测量及绘图工具（钢板尺、游标卡尺、内外卡钳等）；
3、各类装卸工具（螺丝刀、扳手等）。
三、实验内容与要求（见表）
1、指导教师根据下表选择性安排每组的实验内容(实验题号)
2、进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计
每组学生根据实验题号的要求，进行轴系结构设计，解决轴承类型选择，轴上零件定位固定轴承安装与调节、润滑及密封等问题。
3、分析并测绘轴系部件，绘制轴系结构装配图
4、每人编写实验报告一份
四、实验步骤
1、明确实验内容，理解设计要求，预习轴的结构设计及轴承组合设计等内容（教材）；
2、构思轴系的结构方案：
（1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；
（2）确定支承轴向固定方式（两端固定：一端固定、一端游动）；
（3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油润滑）；
（4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）；
（5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题；
（6）绘制轴系结构方案示意图。
3、组装轴系部件
根据轴系结构方案，选取合适零件并组装成轴系部件，检查所设计组装的轴系结构是否正确。
4、绘制轴系结构草图。
5、测量轴系主要装配尺寸（如支承跨距）零件主要结构尺寸（支座不用测量），并做好实验数据记录。
6、将轴系部件恢复原状，所以零件放入实验箱内，整理工具，实验结束。
7、根据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，注明必要尺寸(如交承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸)，填写标题栏和明细表。
8、写出实验报告。
五、轴系结构参考图
实验七 减速器拆装与结构分析实验
一、实验目的
1、了解减速器的功能、分类和传动路线；
2、了解减速器中各零件作用、结构形态及装配关系；
3、了解减速器的润滑和密封；
4、熟悉减速器的拆装工艺及检验调整方法；
5、掌握对减速器主要参数的测量技术。
二、实验设备
1、减速器一台；
2、拆装工具一套。
三、实验步骤、方法与注意事项
1、在打开减速器之前，先对减速器外形进行观察；
（1）了解减速器的名称、类型、总传动比、输入轴与输出轴伸出端的结构情况，
用手转动减速器的输入轴，看减速器转动是否灵活。
（2）了解减速器的箱体结构，观察箱盖与箱座联接凸缘、地脚板、轴承处凸缘、
轴承旁螺栓凸台、加强筋、箱座螺栓、轴承旁螺栓、轴承端盖、轴承端盖螺钉、地脚
螺栓通孔等结构形状、尺寸关系和作用。
（3）了解减速器上装有哪些附件，有何功用及其布置情况，注意观察孔，观察孔盖，通气器（或通气螺塞），环首螺钉，箱体吊钩，定位销，起盖螺钉，油面指示器，油塞各指减速器上的哪一部分。
2、按下列次序打开减速器：
（1）用板手松开轴承端盖螺钉，取下端盖（嵌入式端盖无此项）。
（2）取下定位销。
（3）取下上，下箱体各联接螺栓。
（4）用起盖螺钉顶起箱盖，然后取下箱盖。
3、观察减速器的内部结构，测定减速器主要技术参数：
（1）所用轴承类型，轴和轴承的布置情况。
（2）轴和轴承在减速中的轴向固定方式，轴向间隙的调整方式。
（3）齿轮（或蜗杆，蜗轮）与轴承的润滑方式，在箱体的剖分面上是否有集油槽或排油槽。润滑油进入集油槽的途径。
（4）伸出轴的密封方式，轴承是否有内密封。
（5）测定减速器主要参数。
齿轮传动：查明齿数，测定中心距及螺旋角，计算出各级传动比、总传动比和模数等。
蜗杆传动：查明蜗杆头数和蜗轮齿数，测定中心距及螺旋角方向，计算传动比和模数等。
（6）测定齿轮在轴上的位置坐标（至箱壁的距离）。
（7）绘制减速器结构简图。
4、从减速器上取出轴系部件，按取下的顺序依次放好：
（1）了解轴上各零件的拆装顺序。
（2）了解轴的结构、及轴颈、轴肩、轴肩圆角、轴环、倒角、键槽、螺纹、退刀槽、越程槽、配合面、非配合面各有何功用。
（3）绘制一轴系部件装配草图。
5、按原样装配好减速器。
6、注意事项
（1）每组同学进行实验时拆下的零件、部件要放好位置，不能和其他组拆下的零部件相混淆（因这些减速器的零件没有互换性）。
（2）拆装时，根据所拆装零件合理地使用工具、量具，不能用工具或其它硬件用力敲击零件，以免损坏。
（3）装配位置一定要准确，如有一个零件没装配到准确位置，则将影响其他零部件的安装，减速器装配完毕后输入输出应转动灵活，并须经指导教师验收。
7、主要参数a、m、β的测量方法。
（1）中心距a的几种测量方法，如下图所示：
d1+d2
方法一：a = A2 + （测量3次）
2
d1+d2
方法二：a = A2－ （测量3次）
2
A1+A2
方法三：a = （测量2次）
2
（2）齿轮模数m的测定
h
方法一：测出全齿高，则m= ，再按标准模数系列选取标准值。
2.25
da
方法二：测出齿顶圆直径da，则m= ，再按标准模数系列选取标准值。
Z+2
对于直齿圆柱齿轮可利用上述二种方法测出模数m；对于直齿圆锥齿轮，则需测出圆锥齿轮大端的全齿高h作为计算m的数据；对于斜齿圆柱齿轮，也可利用上述方法确定向模数mn，但此处利用齿顶圆直径计算时，
da
mn =
Z/ cosβ+2
齿顶圆直径da，对于偶数齿的齿轮可用游标卡尺直接测量，对于奇数齿轮则分别测出齿轮孔径D，齿轮孔到齿顶的距离H，则da=D+2H。
（3）斜齿圆柱轮螺旋角β的确定方法
方法一：将纸放平在轮齿上，用铅笔涂黑纸面得到轮齿的痕迹，再用量角器测出β角的大小。
方法二：用游标卡尺量出齿轮轴向厚高B和齿长L（沿螺旋方向），则β=arccos（8/L）。
方法三：若已知一对标准传动的斜齿孔轮的中心距a，法向模数mn和齿数Z，则
mn
β= arccos （ Z1 + Z2 ）
2a
方法四：若已测出齿顶圆直径da，又已知法向模数mn和齿数Z，则
mn Z
β= arccos
d1— 2mn
以上介绍的测量方法，可根据实际条件具备情况选用。
实验八 带传动的特性测试与分析实验
一、实验目的
1、观察带传动中的弹性滑动和打滑现象以及它们与带传递的载荷之间的关系。
2、测定弹性滑动率与所传递的载荷和带传效率之间的关系，绘制带传动的弹性滑动曲线和效率曲线。
3、了解带传动实验台的设计原理与扭矩、转速的测量方法。
二、实验台的构造和工作原理
由于弹性滑动与打滑现象，以及带传动的效率η都与带传递的载荷的大小有密切关系，本实验台用灯泡作负荷。本实验台由主机和测量系统两大部分组成。
1、主机
主机是一个装有平带的传动装置。
主电机是直流电动机装在滑座上，可沿滑座滑动，电机轴上装有主动轮，通过平带带动从动轮，从动轮装在直流发电机的轴上，在直流发电机的输出电路上，并接了八个灯泡，每个40瓦，作为带传动的加载装置，砝码通过钢丝绳，定滑轮拉紧滑座，从而使带张紧，并保证一定的初拉力。开启灯泡，以改变发电机的负载电阻，随着开启灯泡的增多，发电机的负载增大，带的受力增大，两边拉力差也增大，带的弹性滑动逐步增加。当带传动传递的载荷刚好达到所能传递的最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。
2、测量系统
测量系统由电转速测定装置和电机的测扭矩装置两部分组成。
A、光电测转速装置
在主动轮和从动轮的轴上分别安装一同步转盘，在转盘的同一半径上钻有一个小孔，在小孔一侧固定有光电传感器，并使传感器的测头正对小孔。带轮转动时，就可在数码管上直接读出带轮的转速。
B、扭矩测量装置
主动轮的矩T1和从动轮的扭矩T2均通过电动机外壳来测定。
电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕与转子相重合的轴线摆动，当电动机启动和发电机负载后，由于定子磁场和转子磁场的相互作用，电动机的外壳将向转子旋转的同向倾倒，发电机的外壳将向转子旋转的反向倾倒，它们的倾倒力矩可分别通过固定在定子外壳上的测力计所测得的力矩来平衡。即：
主动轮上的扭矩下T1 = Q1K1L1（N·mm）
从动轮上的扭矩下T2 = Q2K2L2（N·mm）
式中Q1、Q2 —— 测力计上百分表的读数
K1、K2 —— 测力计算定值
L1、L2 —— 测力计的力臂 L1 =L2 =120mm
从动轮的功率N2 T1N2
带传动的效率η= =
主动轮的功率N1 T2N1
同学们只要测得不同负载下主动轮的转速N1和从动轮的转速N2以及主动轮的扭矩T1和从动轮的扭矩T2，就可算出在不同的有效拉力下的弹性滑动率ε以及效率η之值。以有效拉力F为横坐标，分别以不同载荷下的ε和η之值为纵坐标，就可以画出带传动的弹性滑动曲线和效率曲线。
三、实验步骤
1、接通电源，实验台的指示灯亮，检查一下测力计的测力杆是否处于平衡状态，若不平衡则调整到平衡。
2、加砝码3kg，使带具有初拉力。
3、慢慢地洞顺时针方向旋转调速按钮，使电机从开始运转逐渐加速到N1=1000转/分左右，记录N2、Q1、Q2一组数据。
4、打开一个灯泡（即加载），记录一组N1、N2、Q1和Q2数据，注意此时N1和N2之间的差值，即观察带的弹性滑动现象。
5、逐渐增加负载（即每次打开一个40瓦的灯泡）重复第4步，直到ε≥3%左右，带传动开始进入打滑区，若再打开灯泡，则N1和N2之差值迅速增大。
四、实验时注意事项
1、调速时应缓慢旋转调速按钮，若使电机突然旋转很快，容易使设备中保险烧断。
2、设备连续使用不得超过3个小时。
3、本实验主要参数：
带轮直径D1=120mm，D2=120mm
测力杆长度L1=120mm，L2=120mm