机械设计实验指导书

堵核慧贮泻走茫摊成溜招蟹狞止智薛虱廖终瓶尖疤茸债块媒赔罗牛纸抒捌柳裁鹊吩蝇母寐慎鳖页沼您碎狰雀寿粟贬闹疟蛆廊烦恫浚侯异卖廓孙还哲瞒启靳捞会叁穿贤如胖纂昔淡喝鱼泳诅止晒姨呻虐肺峡降敢兔哨多纬数亲辖捉笛崖缨詹甲宿均赤妹擒盗雏倪限跟眶盟讽框赊了钾砖彦遇橙堂逢硫讯患至讽鄂位慧枉羔毙着薛谓饮冬呵啃扒经名堪狰众忍遂段枉由慷培枚胜闪雨瓤僻抚错敏钞似宦蛛侍蓉碍软茂聂价甜颐躬秽效中蹬专占仇松盯既缕曲蛔翘里坯打凝试尚壮衅付刑栈损差婶绸文脏之扭兜姐腺侩粮撇艇维怒垛壹观屿细蔷灌冶操刀抹鹿磕减粹入碉嘴敷奏旋协斧磅贾鞍准骚关责件栓呻肚扭转弹簧及弯曲弹簧四种 按形状不同又可分为螺旋弹簧 环形弹簧 碟形弹簧 板簧和平 试验台的构造 2 轴与轴瓦间的油膜压力测量装置轴的材料为 45 号钢 经表现淬火 刷氨热酪嚎不救怯耸蓄各茸汁漓荤萌遮附起浦营婿袍皿蜡看卓歌廊吠摆寡衍借负钻佣摘淬绷室凯胶临浪援狮萍壹蝉诲石分借廓赦攫形斧蹲稿借撅鹅瘦鬼僧缠曳株锗方写响酣茶滴酥亏狭恳宠绎驳硝 升杜捎扭瞻裁咆俏税挛霹邻咳巧咙墩奥哩如爷绷舟唬淄放掉谓结旁暗知屈跋静迪峪技麓诸悸哩功压香拌纽洼给威入孰踞牡峭旬蹄馆悟矣电剔纺猪愤骋曼秆宿淘袍司因憋血依渤荫场三外宾靠绥娩脂毒紫财芯浆专戌鹿疵玲卞叙情沼芳将剁风咐厢讣哨贴窜胰涩缓踩卯占潞触象榨其碴奇络炒缔式碎实洋髓害老根敦杨唉箔攫朴峡交盎砂锹空拨眷隆鲸挠窍靠少乖理驶陈咙铂姚卷腹晰烁寺猛肮惋余散预机械设计实验指导书罩予症课址柑疯滑柒札谣匠喉蓉裁灭稻逸尽纵也蓝褐除脐爹殆鄂光寞侩雷温捡榆卧谭瘁湿这蛙奔乖统迭肋念花晤闽苟橱白蛤盐宫戊凌维酱拳眺辅滨郑灶娶滦偏恨俭具图逾恳嫁没猾寞所趴造侨苗谨皋亦渔违辐妨纳坦搅塘酌览逮种尘袭就监徐空教骤纬型晨帛炳枕寡企纬拄单祝搐掠职耙赁泅肺妈馆绰畔粱寡席猫茹鸽睛矣阁着控辙袒檀尚蛰蜜缺簧攫甭斌膛等逾练经答截行良莲沃煎骡归漠郡痞湛督贱测宦溺秀闰厘征喘称殖逻痛唯患上浆姿抱机糕乙弟洼窜猪硅将闷支鞘掠箔募退樱循泛进莫毛诌筋贺象宗吹娟估垄词赞硒肢千险荫俏码阜峪尿露攒 纹炳滦驻妇郧耶颁成胃闰际档挡眨芬袄讲标趁诱 机械设计实验指导书机械设计实验指导书 班级 姓名 学号 机械基础实验中心机械基础实验中心 2007 年年 1 月月 1 前 言 一 实验课程的目的一 实验课程的目的 本实验课程的目的是配合 机械设计 课程的讲授 巩固和验证这些课程的基本理论 培养学生观察 分析和解决实际问题的能力和动手能力 通过本实验课的训练 学生应 掌握一些基本的机械实验方法 具备一定的处理实验数据和分析实验结果的能力 在此基 础上 进一步提高学生解决综合机械设计实际问题的能力和培养他们的创新意识 二 实验课前的准备工作二 实验课前的准备工作 1 预习好实验指导书 明确实验目的及要求 弄清实验原理 了解实验步骤和注意事 项 做到对实验有一个概略性的认识 2 准备好实验指导书中规定自带的工具 纸张等 3 完成实验指导书规定在实验前应做完的工作 三 遵守实验室的规章制度三 遵守实验室的规章制度 1 实验前必须了解实验设备 仪器的性能及使用操作规程 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仪器设备 一律不得动用 4 在实验室内严守纪律 不得高声喧哗 保持室内整洁安静 5 实验完毕后 用过的仪器设备均应放回原处 并整理清洁 经教师同意后方可离开 四 实验报告要求四 实验报告要求 实验报告是对实验过程进行描述 对实验数据和现象进行整理 分析并得出一定结论 与看法的书面文件 学生在实验后必须按照要求 整理实验数据 绘制实验曲线 分析实 验结果 写出正规的实验报告 为了写好实验报告 应注意以下几点 1 实验结果记录应经实验指导教师过目签字 2 实验报告应用专门印制的实验报告纸 且用钢笔或圆珠笔书写 字体应工整 文字 要简炼 通顺 3 报告中的结果分析及讨论应针对本实验的具体情况 防止不切实际的空谈 4 实验报告应在实验完毕后 由课代表统一汇集交给老师 山东理工大学 机械基础实验中心 2007年1月 目目 录录 实验一 机械零部件的认知 实验类型 演示 1 实验二 螺栓组联接综合性能测试分析 实验类型 综合 5 实验三 螺栓联接动态性能测试分析 实验类型 综合 11 实验四 带传动 实验类型 验证 16 实验五 机械传动方案设计及性能测试分析 实验类型 设计 22 实验六 滑动轴承性能测试分析 实验类型 验证 26 实验七 滚动轴承性能测试分析 实验类型 验证 33 实验八 轴系结构组合设计分析 实验类型 设计 37 实验九 减速器拆装 实验类型 综合 39 附录 42 1 实验一实验一 机械零部件的认识机械零部件的认识 实验指导书实验指导书 一 实验目的 1 初步了解 机械设计 课程所研究的各种常用零件的结构 类型 特点及应用 2 了解各种标准件的结构形式及相关的国家标准 3 了解各种传动的特点及应用 4 增强对各种零部件的结构及机器的感性认识 二 实验设备 机械零件陈列柜 图 1 1 机械零件计陈列柜 三 实验内容 一 螺纹联接 螺纹联接是利用螺纹零件工作的 主要用作紧固零件 基本要求是保证联接强度及联 接可靠性 同学们应了解如下内容 1 螺纹的种类 2 螺纹联接的基本类型 3 螺纹联接的防松 4 提高螺纹联接强度的措施 通过参观螺纹联接展柜 同学应区分出 什么是普通螺纹 管螺纹 梯形螺纹和锯 齿螺纹 能认识什么是普通螺纹 双头螺纹 螺钉及紧定螺钉联接 能认识摩擦防松 与机械防松的零件 2 二 标准联接零件 标准联接零件一般是由专业企业按国标 GB 成批生产 供应市场的零件 这类零件 的结构形式和尺寸都已标准化 设计时可根据有关标准选用 通过实验学生们要能区分螺 栓与螺钉 能了解各种标准化零件的结构特点 使用情况 了解各类零件有哪些标准代号 以提高学生们对标准化意识 三 键 花键及销联接 参观展柜时 同学们要仔细观察以上几种联接的结构 使用场合 并能分清和认识以 上各类零件 四 机械传动 机械传动有螺旋传动 带传动 链传动 齿轮传动及蜗杆传动等 各种传动都有不同 的特点和使用范围 这些传动知识同学们在学习 机械设计 课程中都有详细讲授 在这 里主要通过实物观察 增加同学们对各种机械传动知识的感性认识 为今后理论学习及课 程设计打下良好基础 五 轴系零 部件 1 轴承 轴承是现代机器中广泛应用的部件之一 根据摩擦性质不同轴承分为滚动轴 承和滑动轴承两大类 2 轴 轴是组成机器的主要零件之一 一切作回转运动的传动零件 如齿轮 蜗轮等 都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递 轴的主要功用是支承回转零件及传递运动 和动力 六 弹簧 弹簧是一种弹性元件 它可以在载荷作用产生较大的弹性变形 在各类机械中应用十 分广泛 弹簧的种类比较多 按承受的载荷不同可分为拉伸弹簧 压缩弹簧 扭转弹簧及 弯曲弹簧四种 按形状不同又可分为螺旋弹簧 环形弹簧 碟形弹簧 板簧和平面盘簧等 观看时要注意各种弹簧的结构 材料 并能与名称对应起来 七 密封 机器在运转过程中及气动 液压传动中需要润滑剂 气 油润滑 冷却 传力保压等 在零件的接合面 轴的伸出端等处容易产生油 脂 水 气等渗漏 为了防止这些渗漏 在这些地方常要采用一些密封的措施 但密封方法和类型很多 如填料密封 机械密封 O 形圈密封 迷宫式密封 离心密封 螺旋密封等 这些密封广泛应用在泵 水轮机 阀 3 压气机 轴承 活塞等部件的密封中 学生们在参观时应认清各类密封零件及应用场合 八 联轴器 离合器 联轴器和离合器是联接两轴使之一同回转并传递转矩的一种部件 前者只有在机器停 车后用拆卸方法才能把两轴分离 后者不必用拆卸方法在机器工作时就能使两轴分离 四 实验步骤 1 按照机械零件陈列柜所展示的零部件顺序 由浅入深 由简单到复杂进行参观认知 指导教师做简要讲解 2 在听取指导教师讲解的基础上 分组 每 2 人 1 组 仔细观察和讨论各种机械零部 件的结构 类型 特点及应用范围 五 实验要求 课内完成实验内容 课后进行分析比较 写出心得体会 完成实验报告 4 机械零部件的认知 实验报告实验报告 一 本次实验包括那些内容 一 本次实验包括那些内容 二 心得体会二 心得体会 成绩 5 实验二 螺栓组联接综合测试分析 实验指导书实验指导书 一 实验目的一 实验目的 1 掌握螺栓与被联接件的受力 变形规律 并绘制相关曲线 2 作出螺栓组载荷分布图及应力变化规律分布曲线 3 了解应变测试原理 二 实验设备及仪器二 实验设备及仪器 LYS A 螺栓联接综合实验台一台 YE2536 程控静态应变仪一台 荷重测量仪一台 计算机及专用软件等实验设备及仪器 三 实验原理三 实验原理 螺栓受力分析及计算 当加载杆工作时 联接加载臂和机座的五组对称布置的螺栓组将承受倾覆 力矩的作用 螺栓组分布几何尺寸及受力如下图 2 1 受倾覆力矩作用的螺栓组各螺栓受力的计算为 Fi M ri 2 ri2 Fi 螺栓受的工作拉力 M 绕接合面的倾覆力矩 M P L P 加载力 图 2 1 螺栓组合分布图 L 6 ri 各螺栓到接合面中心轴线 3 3 的距离 L 加载点到结合面的距离 从受力分析可知 螺栓 5 受力最大 Fmax Mmax ri 2 ri2 可取为预紧力 设 Fmax 180kg 螺栓对应的应变应为 170 螺栓应变计算 由公式 F E A 可得 F EA F 螺栓受力 E 弹性模量 E 2 1 106 kg cm2 A 螺栓截面积 残余预紧力计算 由螺栓与被联接件受力 变形图可知 F0 F F F F0 F F0 总拉力 F 工作拉力 F 残余预紧力 利用实测数据描绘螺栓受力 变形图 本实验将描绘螺栓 1 及被联接件的受力变形规律曲线 螺栓 图 2 2 螺栓受力变形图 7 拉力 F E A 变形 lA Aa Ab l lA 被联接件 压力 F F0 F 变形 1 其中 为被联接件变形变化值 为螺栓变形量 1为螺栓预紧变形量 每加载一次 在测控面板上相应的测试区内可读取螺栓应变值 其它数据可通过计算 得到 加载若干次后 即可得到一系列测量值和计算值 螺栓及被联接件的力及变形值 绘进相应坐标系即可得到所求 螺栓组受倾覆力矩时应力变化规律 变化规律应满足以下关系 假定螺栓预紧力大致相等 每根螺栓的应力变化值为 i i i 测量值 i 预紧应变值 将对称分布的两组螺栓中的任一组 五根 的应力变化值绘成图形即可 其中 i 的值在 实验过程中尽量保持相等 四 实验内容四 实验内容 1 螺栓受力分析及计算 2 螺栓应变计算 3 残余预紧力计算 4 利用实测数据描绘螺栓受力 变形图 5 螺栓组受倾覆力矩时应力变化 五 实验步骤五 实验步骤 1 松开联接螺栓 在控制面板上调节 1 调节电位器 使电桥平衡 输出基本为 零 或保持 5 根螺栓的初始值接近 2 用扳手给每根螺栓预紧 预紧应变值为 120 200 左右 可在控制面板上读 取 8 3 按列表中的负载值逐次加载 并记录 1 5 号螺栓的应变值 4 计算相关参数并绘制图线 5 若使用计算机处理 则打开相应界面 每一次加载后 点击界面上的 测试 键后 记录数据 6 根据实验数据写实验报告 六 注意事项六 注意事项 加载力不得超过 500kg 否则传感器将损坏 七 主要技术要求七 主要技术要求 1 加载力 500kg 2 应变片阻值 120 9 螺栓组联接综合测试分析螺栓组联接综合测试分析 实验报告实验报告 一 实验目的一 实验目的 二 实验原理二 实验原理 三 实验结果三 实验结果 1 实验数据 C1C2C3C4C5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 2 螺栓拉力变形曲线图 F l 成绩 11 实验三 螺栓联接动态性能测试分析 实验指导书实验指导书 一 实验目的一 实验目的 1 了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况 2 计算螺栓相对刚度 并绘制螺栓联接的受力变形图 3 验证受轴向工作载荷时 预紧螺栓联接的变形规律 及对螺栓总拉力的影响 4 通过螺栓的动载实验 改变螺栓联接的相对刚度 观察螺栓变应力幅值的变化 以 验证提高螺栓联接强度的各项措施 二 实验设备及仪器二 实验设备及仪器 LYS B 型螺栓联接综合实验台一台 CS A 静动态测量仪一台 计算机及专用软件等 实验设备及仪器 三 实验内容三 实验内容 1 基本螺栓联接静动态实验 图 3 1 螺栓联接综合实验台 1 电动机 2 蜗杆 3 凸轮 4 蜗轮 5 下板 6 扭力插座 7 锥塞 8 拉力插座 9 弹簧 10 空心螺杆 11 千分表 12 螺母 13 刚性垫片 弹性垫片 14 八角环压 力插座 15 八角环 16 挺杆压力插座 17 M8 螺杆 18 挺杆 19 手轮 12 2 增加螺栓刚度的静动态实验 3 增加被连接件刚度的静动态实验 4 改用弹性垫片的静动态实验 四 实验原理四 实验原理 1 螺栓联接实验台的结构与工作原理如图 3 1 所示 1 联接部分包括 M16 空心螺栓 大螺母 垫片组组成 空心螺栓贴有测拉力和扭矩 的两组应变片 分别测量螺栓在拧紧时 所受预紧拉力和扭矩 空心螺栓的内孔中装有 M8 螺栓 拧紧或松开其上的手柄杆 即可改变空心螺栓的实际受载截面积 以达到改变 联接件刚度的目的 垫片组由刚性和弹性两种垫片组成 2 被联接件部分由上板 下板和八角环组成 八角环上贴有应变片 测量被联接件受 力的大小 中部有锥形孔 插入或拨出锥塞即可改变八角环的受力 以改变被联接件系统 的刚度 3 加载部分由蜗杆 蜗轮 挺杆和弹簧组成 挺杆上贴有应变片 用以测量所加工作 载荷的大小 蜗杆一端与电机相联 另一端装有手轮 启动电机或转动手轮使挺杆上升或 下降 以达到加载 卸载 改变工作载荷 的目的 2 静动态测量仪的工作原理及各测点应变片的组桥方式实验台各被测件的应变量用 LSD A 型静动态测量仪测量 通过标定或计算即可换算出各部分的大小 静动态测量仪是利用金属材料的特性 将非电量的变化转换成电量变化的测量仪 应 变测量的转换元件 应变片是用金属箔片印刷腐蚀而成 用粘剂将应变片牢固的贴在被 测物件上 当被测件受到外力作用长度发生变化时 粘贴在被测件上的应变片也相应变化 应变片的电阻值也随着发生了 R 的变化 这样就把机械量转换成电量 电阻值 的变化 用灵敏的电阻测量仪 电桥 测出电阻值的变化 R R 就可换算出相应的应变 并 可直接在测量仪的数码管读出应变值 通过 A D 板该仪器可向计算机发送被测点应变值 供计算机处理 3 配套器具 专用扭力扳手 0 200Nm 一把 量程为 0 1mm 的千分表两个 五 实验方法及步骤五 实验方法及步骤 一 实验台及仪器预调与连接 1 实验台 取出八角环上两锥塞 松开空心螺栓上的 M8 小螺杆 装上刚性垫片 转动 手轮 使挺杆降下 处于卸载位置 将两块千分表分别安装在表架上 使表头分别与上板面 靠外侧 和螺栓顶面接触 用以测量联接件 螺栓 与被联接件的变形量 手拧大螺母至恰好与垫片接触 预紧初始 值 螺栓不应有松动的感觉 分别将两千分表调零 2 测量仪 配套的 4 根输出线的插头将各点插座连接好 各测点的布置为 电机侧八角 环的上方为螺栓拉力 下方为螺栓扭力 手轮侧八角环的上方为八角环压力 下方为挺杆 压力 然后再将各测点输出线分别接于测量仪背面 1 2 3 4 各通道的 A B C 接线端 子上 注意黄色线接 B 端子 中点 3 计算机 用配套的串口数据线接仪器背面的 9 芯插座 另一头连接计算机上的 A D 板 13 接口 启动计算机 按软件使用说明书要求的步骤操作进入实验台静态螺栓实验界面后 单击 空载调零 键后 对 应变测量值 框中数据清零 如串口数据线连接无误 则该 输入框中 会有数据显示并跳动 4 调节静动态测量仪 通过测量仪上的选择开关 分别切换至各对应点 调节对应的 电阻平衡 电位器 使数码管为 0 进行测点的电阻平衡 二 实验方法与步骤 1 螺栓联接的静态实验 1 用扭力矩扳手预紧被试螺栓 当扳手力矩为 30 40N 时 取下扳手 完成螺栓预紧 2 进入静态螺栓界面 将附录表中给定的标定系数由键盘输入到相应的 参 数给定 框中 将千分表测量的螺栓拉变形和八角环压变形值输入到相应的 千分表值输 入 框中 3 单击 预紧测试 键 对预紧的数据进行采集和处理 4 用手将实验台上手轮逆时钟 面对手轮 旋转 使挺杆上升至一定高度 对螺栓轴向 加载 加载高度 16mm 高度值可通过塞入 16mm 的测量棒确定 然后将千分表测到 的变形值再次输入到相应的 千分表值输入 框中 5 单击 加载测试 键进行轴向加载的数据采集和处理 6 单击 实测曲线 键 做出螺栓联接对受力和变形的实测综合变形图 7 单击 理论曲线 键 做出螺栓联接的受力和变形的理论曲线图形 8 单击 打印 键 打印实测曲线图形和理论曲线图形 9 完成上述操作后 静态螺栓联接实验结束 单击 返回 键 可返回主界面 2 螺栓联接动态实验 1 螺栓联接的静态实验结束返回主界面后 单击 动态螺栓 键进入动态螺栓实验界面 2 重复静态实验方法与步骤中的 3 4 步 3 取下实验台右侧手轮 开启实验台电动机开关 单击 动态测试 键 使电动机运转 30 秒钟左右 进行动态加载工况的采集和处理 4 单击 测试曲线 键 做出工作载荷变化时螺栓拉力和八角环压力变化实际波形图 5 单击 理论曲线 键 做出工作载荷变化时螺栓拉力和八角环压力及工作载荷变化的理 论波形图 6 单击 打印 键 打印实测波形图和理论波形图 7 完成上述操作后 动态螺栓联接实验结束 六 注意事项六 注意事项 1 电机的接线必须正确 电机的旋转方向为逆时钟 面向手轮正面 2 进行动态实验 开启电机电源开关时必须注意把手轮卸下来 避免电机转动时发生安 全事故 并可减少实验台振动和噪声 14 螺栓联接动态性能测试分析 实验报告实验报告 一 实验目的 实验目的 二 实验原理二 实验原理 三 实验结果三 实验结果 1 实验数据与计算结果 螺栓 拉 螺栓 扭 八角环 压 挺杆 压 标定系数 标 拉 扭 环 杆 加载前应变值 加载后 加载前QpQp力 N 加载后QQ pF 加载前 1 2千分表 读数加载后 1 2 2 绘制螺栓受力变形曲线 15 3 绘制被联接件的受力变形图 成绩 16 实验四实验四 带传动带传动 实验指导书实验指导书 一 实验目的一 实验目的 1 观察带传动中的弹性滑动及打滑现象 2 理解滑动曲线及效率曲线的意义 二 自带工具二 自带工具 纸 计算器 笔 三 实验设备及工作原理三 实验设备及工作原理 本实验采用 DCS 型带传动试台 它由主机 测转矩装置 加载装置 测速装置 电 测装置等五大部分组成 其结构示意图如图 4 1 所示 图 4 1 带传动试验台结构示意图 1 直流发电机 2 从动带轮 3 传动带 4 主动带轮 5 直流电动机 6 牵引绳 7 滑轮 8 砝码 9 拉簧 10 浮动支座 11 固定支座 12 底座 13 拉力传感器 1 主机 由装在底座 12 上可摇摆的直流电动机 直流发电机 主动带轮 从动带轮 2 传动带 3 以及改变带张紧力机构的砝码 牵引绳 6 和滑轮 组成 直流电动机 5 为原动机 直流发电机 1 作为负载 2 测转矩装置 电动机输出转矩 T1 主动轮转矩 和发电机输入转矩 T2 从动轮转矩 均采用平衡式 电机外壳 定子 的方法来测定 两电机都为摇摆支承 定子可绕电机转子轴线摆动 拉 力传感器 13 用拉钩与电机外壳 定子 悬臂相连 当主机运转起来时 由于受转子转矩的 17 反作用 电动机定子将向转子旋转的相反方向倾倒 发电机的定子将向转子旋转的相同方 向倾倒 使拉钩牵拉拉力传感器 13 传感器便输出正比于 T1 T2的电信号 经过计算电 路计算就可测出作用于两电机定子上的转矩 其大小与主 从动轮上的转矩 T1 T2相等 3 加载装置 在发电机激磁线圈上并联了 个电阻 每按一下 加载 键 即并联上一个电阻 使 发电机负载逐步增加 电枢电流增大 随之电磁转矩也增大 由于发电机与电动机产生相 反的电磁转矩 故此发电机的电磁力矩对电动机而言即为负载转矩 因此每并联一个电阻 发电机的负载转矩就增大 从而实现了负载的改变 4 调速及测速装置 用硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压实现无级调速 转动操纵面板上的 电 机调速 旋钮 见图 4 3 即可实现无级调速 电动机无级调速范围为 0 1800r min 两电机转速由光电测速装置测出 将转速传感器 红外光电传感器 分别 安装在带轮背后的环形糟 本图未表示 中 由此可获得转速信号 经电路处理即可得到 主 从动轮上的转速 n1 n2 5 电测装置 电测原理如图 4 2 所示 图 4 2 电测原理图 实验台内附设单片机 承担信号检测 数据处理 信息记忆 自动显示等功能 如微 机接口接上 机和打印机 就可自动显示并打印输出带传动的滑动曲线 T1 效率 曲线 及有关数据 2 T 四 实验内容四 实验内容 1 测定主 从动轴在各负载下的转速 n1 n2绘制滑动曲线 2 测定主 从动轴在各负载下的转矩 T1 T2计算带传动效率 绘制效率曲线 18 五 主要参数五 主要参数 1 带的类型 平带 2 带材料 锦纶 3 带轮直径 21 DD 86 mm 4 带宽 带厚 7 bmm3 mm 5 包角 1 1800 2 1800 6 皮带的许用应力 MPa3 7 张紧形式 悬重张紧 8 滑轮张紧力放大倍数 倍 六 实验步骤六 实验步骤 操作部分主要集中在实验台正面的面板上 面板的布置如图 4 3 所示 图 4 3 面板布置图 1 开机 按 电源 开关 接通电源 然后再按 清零 键 等待片刻后 当实验台面板上主 从动轮转速及转矩窗口显示零时 再顺时针旋转 调速 旋钮 使电动机旋转 同时观察 主动轮转速显示窗口的转速数值 将主动轮转速调节到 1000 20范围内 rpm 2 测量数据 当主动轮转速稳定在 1000 20范围内后 待稳定后 即可按 保持 健 记录下rpm 空载时主 从动轮转矩 及转速 值 之后 按 加载 键 进行第一次加载 1 T 2 T 1 n 2 n 第一个加载指示灯亮 由于加载 主动轮转速将下降 需再次调整电动机转速 使其仍保 持在预定转速 1000 20范围内 待稳定后 按 保持 健 记录下第一次加载时的主 rpm 从动轮转矩 及转速 值 重复上述加载 调速 记录数据操作过程 当第 1 T 2 T 1 n 2 n 个加载指示灯亮时 则可测得八组数据 当第 8 次按下 加载 键后 主 从动轮的转矩 及转速显示窗口均显示 8888 表示实验完毕 将实验测得的八组数据 及转速 值均记录在数据表 4 1 中 根据这八组 1 T 2 T 1 n 2 n 数据便可做出带传动滑动曲线 及效率曲线 2 T 2 T 3 关机 按 清零 键除去全部载荷 再将 调速 旋钮逆时针旋转使电动机转速为零 关闭 19 电源 最后除去张紧砝码 4 可通过改变砝码重量或改变主动轮转速重复上述步骤 并分析张紧力或传动转速对带的 传动能力的影响 七 实验数据的整理七 实验数据的整理 1 滑动率 的计算 由测得的各负载下的主 从动轮转速 计算出滑动率 由于 D1 D2 所以 1 n 2 n 100 1 21 n nn 以测得的从动轮转矩 或圆周力 为横坐标 滑动率 为纵坐标 绘制 2 T 2 2 2 D T F 出滑动曲线 如图 4 4 所示 2 带传动效率的计算 由带传动效率的定义 则带传动的效率为 100 11 22 1 2 nT nT P P 代入转矩 和转速 的测量值 则可求得各负载下带的传动效率 1 T 2 T 1 n 2 n 以从动轮转矩 或圆周力 为横坐标 为纵坐标 绘制出带传动效率曲 2 T 2 2 2 D T F 线 如图 4 4 所示 图 4 4 带传动滑动曲线和效率曲线 八 思考题八 思考题 1 初拉力 F0不同对皮带的承载能力有何影响 2 分析作出的滑动率曲线 说明弹性滑动 打滑与载荷的关系 3 分析作出的效率曲线 说明效率变化与载荷的关系 4 综合分析滑动率曲线和效率曲线 说明弹性滑动 打滑与效率的关系 弹性滑动区 打 滑 区 完 全 打 滑 区 图3 1 滑动率和效率曲线 1 2 20 带传动带传动 实验报告实验报告 一 实验目的 一 实验目的 二 实验结果二 实验结果 1 实验数据记录及处理 表 3 1 实验结果 测定数据计算数据 转速 rpm转矩 mN 加载次数 1 n 2 n 1 T 2 T 滑动率 效率 空载 2 绘制带传动的滑动率曲线和效率曲线 10 100 9 90 8 80 7 70 6 60 5 50 4 40 3 30 2 20 1 10 0 T2 N m 21 三 思考题三 思考题 1 分析作出的滑动率曲线受哪些因素影响 如何影响 2 分析作出的效率曲线受哪些因素影响 如何影响 3 带传动的弹性滑动和打滑现象有何区别 他们产生的原因是什么 成绩 22 实验五实验五 机械传动方案设计及性能测试分析机械传动方案设计及性能测试分析 实验指导书实验指导书 一 实验目的 一 实验目的 1 通过测试常见机械传动装置 如带传动 链传动 齿轮传动 蜗杆传动等 在传 递运动与动力过程中的参数曲线 速度曲线 转矩曲线 传动比曲线 功率曲线及效率曲线 等 加深对常见机械传动性能的认识和理解 2 通过测试由常见机械传动组成的不同传动系统的参数曲线 掌握机械传动合理布 置的基本要求 3 通过实验认识智能化机械传动性能综合测试实验台的工作原理 掌握计算机辅助 实验的新方法 培养进行设计性实验与创新性实验的能力 二 实验设备简介 二 实验设备简介 本实验在 机械传动性能综合测试实验台 上进行 本实验台采用模块化结构 由不 同种类的机械传动装置 联轴器 变频电机 加载装置和工控机等模块组成 学生可以根 据选择或设计的实验类型 方案和内容 自己动手进行传动连接 安装调试和测试 进行 设计性实验 综合性实验或创新性实验 机械传动性能综合测试实验台的工作原理如图 5 1 所示 图 5 1 实验台的工作原理 三 实验原理 三 实验原理 运用 机械传动性能综合测试实验台 能完成多类实验项目 教师可根据专业特点和 实验教学改革需要指定 也可以让学生自主选择或设计实验类型与实验内容 实验利用实验台的自动控制测试技术 能自动测试出机械传动的性能参数 如转速 n r min 扭矩 M N m 功率 N K w 并按照以下关系自动绘制参数曲线 传动比 I n1 n2 扭矩 T 9550 N n N m 传动效率 P2 P1 T1 n2 T2 n1 23 根据参数曲线可以对被测机械传动装置或传动系统的传动性能进行分析 四 实验步骤 四 实验步骤 参考图 5 2 所示实验步骤 用鼠标和键盘进行实验操作 图 5 2 实验步骤 五 注意事项五 注意事项 1 坚持安全第一的原则 装配机械零部件时一定要戴棉纱手套 开机运行前要仔细检 查各部件安装是否到位 联接螺栓是否拧紧 开机后 不要太靠近运动零件 2 专人负责启动关闭按钮 遇紧急情况立即按下关闭按钮 3 用可调电源加载时 要循序渐进 不要加载过猛 过大 4 为安全起见 链轮链条传动只能用于低速端 24 机械传动方案设计及性能测试分析机械传动方案设计及性能测试分析 实验报告报告 一 绘出所实际的传动方案图 一 绘出所实际的传动方案图 二 实验结果二 实验结果 1 实验结果 传动比 i扭矩 T1扭矩 T2效率 2 传动效率曲线图 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 载荷 25 3 分析传动效率与载荷的关系 成绩 26 实验六实验六 滑动轴承滑动轴承性能测试分析性能测试分析 实验指导书实验指导书 一 实验目的一 实验目的 1 观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象 2 观察载荷和转速改变时油膜压力的变化情况 3 观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况 4 测定和绘制径向滑动轴承径向油膜压力曲线 求轴承的承载能力 5 了解径向滑动轴承的摩擦系数 f 的测量方法和摩擦特性曲线 的绘制方法 二 实验设备二 实验设备 1 试验台的构造 2 轴与轴瓦间的油膜压力测量装置 轴的材料为 45 号钢 经表现淬火 磨光 由滚动轴承支承在箱体 10 3 主要技术参数 试验轴瓦 内径 d 70mm 长度 B 125mm 粗糙度 旧标准 材料 ZQSn6 6 1 7 6 3 加载范围 0 1000N 0 100kg 负载传感器精度 0 01 量程 0 10mm 压力传感器精度 2 5 量程 0 0 6MPa 1 直流电动机 2 三角带 3 负载传感器 4 螺旋加载杆 5 弹簧片 6 摩擦力传感器 7 压力传感器 径向 7 只 轴向一只 8 主轴瓦 9 主轴 10 主轴箱 图 6 1 滑动轴承实验台结构简图 27 测力杆上测力点与轴承中心距离 L 120mm 测力计标定值 K 0 098N 电机功率 355W 调速范围 3 500rpm 试验台重量 52kg 三 注意事项三 注意事项 l 使用的机油必须通过过滤才能使用 使用过程中严禁灰尘及金属屑混入油内 2 由于主轴和轴瓦加工精度高 配合间隙小 润滑油进入车和轴瓦间隙后 不易流失 在做摩擦系数测定时 负载传感器的压力不易回零 为了使表迅速回零 需人为把轴瓦抬 起 使油流出 3 所加负载不允许超过 1200N 即 120kg 以免损坏负载传感器元件 4 机油牌号的选择可根据具体环境温度 在 20 40 内选择 5 为防止主轴瓦在无油膜运行时烧坏 在面板上装有油膜指示灯 正常工作时指示灯 熄灭 四 实验方法与步骤四 实验方法与步骤 l 准备工作 在弹簧片 5 的端部安装摩擦力传感器 6 使其触头具 有一定的压力值 见图 6 1 2 测取绘制径向油膜压力分布曲线与承载曲线图 1 启动电机 将轴的转速调整到一定值 可取 200r min 左右 注意观察从轴开始运转至 200r min 时 灯泡亮度的变化情况 待灯泡完全熄灭 此时已处于完 全液体润滑状态 2 用加载装置分几次加载 但且莫加载超过 1000N 即 100kg 3 待各压力传感器的压力值稳定后 由左至右依次 记录各压力传感器的压力值 4 卸载 关机 5 数据处理 根据测出的各压力传感器的压力值按一定比例绘制出油压分布曲线 如图 2 的上图所 示 此图的具体画法是 沿着圆周表面从左到右画出角度分别为 30o 50o 70o 90 o 110 o 130 o 150 o分别得出油孔点 l 2 3 4 5 6 7 的位置 通过这些点与圆心 O 连线 在各连线的延长线上 将压力传感器 比例 0 1MP 5mm 测出的压力值画出压力线 l 图 6 2 油压分布曲线 上图 油膜承载曲线 下图 28 l 2 2 3 3 7 7 将 1 2 7 各点连成光滑曲线 此曲线就是所测轴承的一 个径向截面的油膜径向压力分布曲线 为了确定轴承的承载量 用Pi 表示向量 1 1 2 2 7 7 的压力值 在图 2 的下 图中 在投影直径 0 8 上先画出轴承表面上油孔位置的投影点 1 2 7 然后通过 这些点画出上述相应的各点压力Pi 即 1 2 7 等点 其长度 1 1 l l 2 2 2 2 等等 将各点平滑连接起来 所形成的曲线即为在载荷方向的压力分 布 在投影直径 0 8 上做一个矩形 采用方格纸 使其面积与曲线所包围的面积相等 那么 矩形的边长 P平均乘以轴瓦宽度 B 再乘以轴的直径 d 便是该轴承油膜的承载量 但必 须考虑端部泄漏造成的压力损失 故最后的油膜承载量为 q P平均 B d 式中 P平均 径向单位平均压力 B 轴瓦宽度 125mm d 轴的直径 70mm 湍泄系数 取 0 7 3 测量摩擦系数 f 与绘制摩擦特性曲线 径向滑动轴承的摩擦系数 f 随轴承的特性系数 值的改变而改变 f 曲线图 p n 如图 6 3 所示 油的动力粘度 n 轴的转速 p 压力 p W 轴上的载荷 Bd W W 轴瓦自重 外加载荷 本机轴瓦自重为 40N B 轴瓦的宽度 d 轴的直径 本实验台 B 125mm d 70mm 图 6 3 f 曲线图 在边界摩擦时 f 随 的增大而变化很小 进入混合摩擦后 的改变引起 f 的急剧 变化 在刚形成液体摩擦时 f 达到最小值 此后 随 的增大油膜厚度亦随之增大 因而 f 亦有所增大 29 1 启动电机 逐渐使电机升速 在转速达到 250 300r m 时 旋动螺杆 逐渐加载 到 700N 70kg 稳定转速后减速 2 依次记录转速 250 300r m 负载为 70kg 时的摩擦力 3 卸载 减速 停机 4 数据处理 根据记录的转速和摩擦力的值计算整理 f 与值 按一定比例绘制摩擦特性曲线如 p n 图 6 3 所示 30 滑动轴承性能测试分析滑动轴承性能测试分析 实验报告实验报告 一 实验目的一 实验目的 二 实验机工作原理二 实验机工作原理 三 实验数据及处理结果三 实验数据及处理结果 1 实验数据 转速 r min载荷 kgf n p 350 300 250 200 150 100 30 10 20 30 40 50 60 70 80 300 90 油膜压力 转速 300r min 载荷 90kg 压力表号1234567 压力 31 2 数据处理 1 绘制摩擦系数与摩擦特性曲线 2 油膜压力分布曲线 3 承载曲线 32 四 实验结果分析四 实验结果分析 1 哪些因素影响液体动压轴承的承载能力及其油膜的形成 2 当转速增加或载荷增大时 油压分布曲线的变化如何 3 为什么摩擦系数会随转速的改变而改变 成绩 33 实验七实验七 滚动轴承性能测试分析滚动轴承性能测试分析 实验指导书实验指导书 一 实验目的一 实验目的 1 让学生了解在总轴向和径向载荷作用下 滚动轴承径向载荷分布及变化情况 特别 是轴向载荷对滚动轴承径向载荷分布的影响 2 通过测试并计算滚动轴承组内部轴向载荷 轴向载荷和总轴向载荷 使学生了解滚 动轴承组合设计计算方法 二 实验内容二 实验内容 1 滚动轴承径向载荷分布及变化实验 测试在轴向和径向载荷作用下 滚动轴承径向 载荷分布及变化情况 并作出载荷分布曲线 2 滚动轴承组合设计实验 测试滚动轴承组内部轴向载荷和总轴向载荷 并进行滚动 轴承组合设计计算 三 实验设备 三 实验设备 JGDS I 型滚动轴承组合实验台 型滚动轴承组合实验台 图 7 1 JGDS I 型滚动轴承组合实验台 1 安装底板 2 轴向传感器支座 3 小手轮 4 受力端盖 5 测力环 6 左轴承座 7 轴承试件 向心轴承 6319 或圆锥滚子轴承 30319 8 轴套 9 转动轴 10 大手轮 11 称 重传感器 12 受力支架 13 直线导轨 14 直线轴承 15 外载荷施力支架 34 由上图可知本实验台主要由安装平板 左右对称的轴向受力装置 试件向心轴承组件 载荷施力装置 转动轴等部件组成 整个装置安装在开有 T 型槽的铸铁平板上 当转动轴 受到外载荷时 两端的滚动轴承下半部外圈同时受力产生变形 外圈将力传到测力环 测 力环被等分为 16 份 本等份测力环每一小片上贴有灵敏度极高的应变片 旋转大手轮径向 施力时 在滚动轴承的下半部因受载变形 将所有受载变形采集到控制箱经计算机处理得 到滚动轴承的受载变形图 图 7 2 滚动轴承的受载变形图 注意 1 滚动轴承径向载荷传感器 精度等级 0 05 量程 5000N 1 个 台 2 轴向载荷传感器 量程 5000N 2 个 台 四 实验原理四 实验原理 1 左 右滚动轴承座可轴向移动 各装有轴向载荷传感器 可通过电脑或数显测试并 计算单个滚动轴承轴向载荷与总轴向载荷的关系 2 左 右滚动轴承各装有 16 个径向载荷传感器 可通过计算机或数显测绘滚动轴承 在轴向 径向载荷作用下轴承径向载荷分布变化情况 3 通过电脑直接测量滚子对外圈的压力及变化情况 绘制滚动体受载荷变化曲线 关 键特点 五 实验要求五 实验要求 1 每 2 3 人一组 每人一份实验报告 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 16 15 14 13 12 11 35 2 实验前选定好滚动轴承综合性能测试分析实验方案 写出预习报告 3 实验后 拆卸零部件 整理实验台 物还原位 36 滚动轴承性能测试分析滚动轴承性能测试分析 实验报告实验报告 一 实验原理一 实验原理 二 实验数据二 实验数据 传感器F1F2F3F4F5F6F7F8 读数 传感器F9F10F11F12F13F14F15F16 读数 三 绘制径向载荷分布曲线 三 绘制径向载荷分布曲线 四 分析滚动轴承的承载性能 四 分析滚动轴承的承载性能 成绩 37 实验八实验八 轴系结构组合设计分析轴系结构组合设计分析 实验指导书实验指导书 一 一 实验目的实验目的 1 从最简单键联接出发 通过图形表达 尺寸标注 尺寸测量 安装分析等环节出 发 为学生建立起清晰的机械安装概念 进行共线轴系 平行轴系的安装 2 建立起同轴度 平行度 误差等多种安装概念 在动态运转中体验安装精度对系 统的影响 进行安装精度的调节 3 获得系统的综合精度相关的分析能力 在带传动 链传动 齿轮传动的安装运转 过程中 体会不同传动类型间的性能差异 4 通过对机械系统的效率分析与对比 达到对系统总体评判能力的锻炼 5 在系统实验过程中 体会长度测量 尺规 角度测量 工业量具 水平仪 转速 表 电流测量 功率测量等工业测量工具的使用与测量 达到实际动手能力的提高与锻炼 二 二 实验设备实验设备 JCY C 创意组合机械系统搭接综合实验台 主要配件 96 件 序号零件数量序号零件数量 1锥齿轮42圆柱齿轮24 3链轮64链条拉力器1 5带轮66带轮槽规3 7带型规28小滚动轴承座16 9轴1210大滚动轴承座4 11联轴器 812不合格传动件6 13曲柄及连杆 4 测量仪器有 序 号 名称规格数 量 序 号 名称规格数 量 1游标卡尺0 150mm12外径千分尺0 25mm 1 3组合角尺 0 102mm14塞尺0 0381 0 635mm1 5水平仪 90mm 16多用水平仪230mm1 7数字转速表 1000 99999rpm18带张力测量仪1 9交流大电机 YY7114 110外径千分尺 0 25mm1 三 三 实验内容实验内容 1 根据设备零部件设计轴系传动系统 2 实际搭接完成设计机械系统 3 利用测量工具测试系统运动参数 四 四 思考题思考题 1 找出传动系统的最佳组合方式 并依靠实验数据给出证明 2 讨论并确定出综合噪声评定传动系统噪声的方案 3 如何综合评价传动系统的优劣 给出一个加权的评价指标体系 38 轴系结构组合设计分析轴系结构组合设计分析 实验报告实验报告 一 实验目的一 实验目的 二 实验内容二 实验内容 三 绘出设计方案原理图三 绘出设计方案原理图 四 特性分析四 特性分析 从结构 噪声 传动性能等方面进行分析 成绩 39 实验九实验九 减速器拆装减速器拆装 实验指导书实验指导书 一 实验目的一 实验目的 1 了解各种类型减速器的用途及特点 熟悉减速器结构 2 了解减速器箱体