实验一 机械原理展示开放实验
一、 实验目的
了解常见机构的类型、特点、用途、基本原理以及运动特性，对《机械原理》课程有一个全面的感性认识，培养对本课程的学习兴趣。
二、 实验设备
本实验设备为VCD视盘机控制的机构学示教板，它由10个机构陈列柜组成，主要展示常见的各类机构，介绍机构的型式和用途，演示机构的基本原理和运动特性。
机构学示教板
三、实验内容 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
序言，介绍了单缸汽油机、蒸汽机和家用缝纫机三种典型机器以及各种运动副。 平面连杆机构。
机构运动简图及平面连杆机构的应用。
凸轮机构。盘形凸轮、移动凸轮、空间凸轮。
齿轮机构。平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、相错轴齿轮传动。 渐开线齿轮的基本参数及渐开线、摆线的形成。 周转轮系。
间歇运动机构。棘轮机构、槽轮机构、齿轮式间歇机构、连杆停歇机构。 组合机构。串联组合、并联组合、叠合组合。
空间机构。空间四杆机构、空间连杆机构、空间五杆机构、空间六杆机构。
实验二 机构运动简图的测绘和自由度
预备知识
1. 什么是机构？什么是机构运动简图？ 2. 构件、零件、运动副的定义是什么？ 机构具有确定运动的条件是什么？ 一、 实验目的
1. 学会依照实际的机器或机构模型，绘制机构运动简图； 2. 巩固和验证机构自由度的计算方法；
3. 分析机构具有确定运动的必要条件和加深对机构分析的了解。 二、 设备和工具
1. 各种实际机器及各种机构模型；
2. 钢板尺、卷尺、内外卡尺、量角器等； 3. 自备铅笔、橡皮、草稿纸等。 三、 实验原理和方法
由于机构的运动仅与机构中可动的构件数目、运动副的数目和类型及相对位置有关，因此，绘制机构运动简图要抛开构件的外形及运动副的具体构造，而用国家标准规定的简略符号来代表运动副和构件（可参阅GB4460－84“机构运动简图符号”），并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此说明机构的运动特征。
要正确地反映机构的运动特征，就必须首先清楚地了解机构的运动。其方法是： 1. 在机构缓慢运动中观察，搞清运动的传递顺序，找出机构的原动构件、从动构件（包括执行机构）和固定构件（机架）。
2. 确定组成机构的可动构件数目以及构件之间所形成的相对运动关系（即组成何种运动副）。
3. 分析各构件的运动平面，选择多数构件的运动平面作为运动简图的视图平面。 4. 将机构停止在适当的位置（即能反映全部运动副和构件的位置），确定原动件，并选择适当比例尺，按照与实际机构相应的比例关系，确定其它运动副的相对位置，直到机构中所有运动副全部表示清楚。
5. 测量实际机构的运动尺寸，如转动副的中心距、移动副的方向、齿轮副的中心距等。
6. 按所测的实际尺寸，修定所画的草图并将所测的实际尺寸标注在草图上的相应位置，按同一比例尺将草图画成正规的运动简图。
7. 按运动的传递顺序用数字1，2，3……和大写字母A，B，C……分别标出构件和运动副。
8. 按机构自由度的计算公式计算机构的自由度，并检查是否与实际机构相符，以检验运动简图的正确性。
四、 实验步骤
1. 观察所画机构，搞懂运动原理； 2. 熟悉运动副的标准代表符号； 3. 描绘简图的草图；
4. 5. 6. 7. 测量实际机构的运动尺寸并标注在草图上； 选择比例尺，标注构件和运动副； 计算机构的自由度； 做机构的结构分析。
实验三 回转构件的动平衡实验
预备知识：
1. 动平衡和静平衡的基本概念； 2. 动平衡的理论依据是什么？ 3. 质径积、相位的含义是什么？ 一、 实验目的：
1. 巩固动平衡的基本理论知识；
2. 通过“补偿重径积式”动平衡实验机的平衡原理和实践，加深对动平衡理论的理解。
二、实验设备及工具：
1. JDK-1型“补偿式”动平衡实验机； 2. 实验专用转子；
3. 平衡用重块或橡皮泥； 4. 天平和砝码； 三、 实验原理和方法 1. 实验原理 理论上已经阐明，任何回转构件的动不平衡，都可以认为是分别由该构件上任意选择的两个回转平面T′和T″的不平衡重量m0′和m0″所产生的。因此，在进行动平衡实验时，便可以不管被平衡构件的实际不平衡量所在的位置及大小如何，只需要根据构件的实际外形的许可，任选两个回转平面作为平衡校正面，且把不平衡重量m0′和m0″看作就处在被选定的两个平衡校正面上，然后针对m0′和m0″进行平衡，就可以达到使整个构件平衡的目的。
2. 实验机的结构概述和实验方法 本实验采用补偿式平衡实验机，又叫框架式平衡实验机。它是利用补偿重径积法测定两个平衡校正面的不平衡量m0′和m0″的大小和相位，它的结构如图6-2所示。
框架1经弹簧2与固定机架3相连接，并被O－X轴线以刀口的形式所支撑，构成了一个以O－X轴线为支撑的振摆系统。在框架上装有主轴4，由固定在机架上的电动机14通过皮带和带轮12所驱动。在主轴上还装有斜齿轮6，它与齿轮5齿数相等并互相啮合，构成交错轴斜齿轮传动。齿轮6还可以沿主轴4作轴向移动，移动的距离和齿轮6的轴向宽度相等。略比齿轮5的基圆周长大一些，当调整手轮18时可以使齿轮6左右移动，齿轮5和固定的轴9也可以同时回转。
齿轮5与圆盘7固定在轴9上，圆盘8除随轴9转动外，可以通过调节手轮17使之沿轴9上下移动，以改变两圆盘间的距离LC，LC值由指针16指示。圆盘7、8大小、质量完全相等，上面各装有一个质量为mC的重块，其质心都与回转轴线相距rC，但相位差1800。因此，当圆盘7、8转动时，mC的离心力FC便构成了一个可调的力偶矩FCLC，它与框架振摆面的夹角以φC表示，轴9上端的指针15即用来指示FCLC的作用平面和方向，指针的指向即为FCLC的转向，调节手轮18就可调节瞬时的φC值。
实验时，将待平衡的专门转子10架于两个滚动支撑13上，由主轴4带动。此时转子的不平衡质量可以看成在所选的两个平衡校正面T′和T″内，由向量半径分别为r0′和
r0″的两个不平衡质量m0′和m0″所产生。平衡时可先令校正面T″通过振摆轴线O－X，如图中所示。当转子转动以后，T″面上的的离心力F10″所产生的力矩为零，不引起框架的振动，而T’面上的不平衡量m0′产生的离心力F10′对振摆轴线O－X形成力矩M0，使框架发生振动，其大小为：M0＝F10′Lcosφ
图2 JDK-1型动平衡实验台
振幅可由指针20指示。同时主轴4带动齿轮6、5，因而圆盘7、8以相同的转速旋转。FCLC对于O－X轴也产生力偶矩MC，也直接影响框架的振动。这样就产生了补偿质径积mCrC的力偶矩MC，其大小为MC＝FCLCcosφC。因此，使框架产生绕O－X轴振动的合力矩大小为：
M＝M0＋MC
当M＝0时，框架便静止不动，此时M0的方向和MC的方向相反，故： M＝M0－MC＝F10′L－FCLCcosφC 则 F10′L－FCLCcosφC＝0
即 m0′r0′Lcosφ－mCrCcosφC＝0 满足上式的条件为：
m0'r0'=mCrCLC （1） Lφ＝φC （2）
所以，通过移动圆盘8来调节LC满足（6-1）式条件，移动齿轮6来调节φC满足（2）式条件，当两条件都满足以后框架便静止不动。此时将动平衡机所指示的LC值代入（1）式，便可求得m0′r0′的大小。因为（6-1）式中的mCrC和L是动平衡机已知的参